二月兰高效收获方法及装置

1.本发明涉及农业收割技术领域，特别涉及一种二月兰高效收获方法及装置。


背景技术：

2.二月兰又名诸葛菜，属于十字花科，为一年或二年生草本植物，茎直立，植株高可达50厘米，长角果线形，种子卵形至长圆形。在我国南北都可生长，一般4
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5月开花，5
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6月结果，由其生物量高、养分高、根系发达、耐寒、抗旱、花期长等生物特点决定，具有土壤陪肥、裸地覆盖、景观美化、水土保持等综合功能，同时也是重要的菜用、油用、蜜源植物。二月兰传统主要作为园林美化作物，近年来作为重要的绿肥作物在农田广泛应用，在农田轮作休耕、地力提升、化肥减施等国家战略行动中发挥了重要作用。同时，伴随着国家绿肥补贴政策深入实施和绿肥产业体系快速发展，种子供应已成为支撑二月兰大面积生产应用的关键要素之一，而种子高效收获是保障种子有效供给的重要环节。然而，由其成熟其生物学特性决定，荚果易裂、种子偏小，目前尚无收获专用机械，通常在生产中多采用人工或其他作物收获装置进行收割，存在费时费力、效率低下、损失较大等问题，因而，发明适应二月兰植株特点的专用联合收获方法及装备有利于实现二月兰高效收获。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种二月兰高效收获方法，包括以下步骤：
4.s100对待收获的二月兰进行目标定位，收获装置接近目标后进行姿态调整，实施收割；
5.s200根据二月兰的特点，将二月兰进行脱粒及种子分离处理，对种子进行封装。
6.可选的，在s100步骤中，在收割过程中，采用图像识别技术同步进行二月兰的识别，确定未收割二月兰的边界位置；
7.根据边界位置，对收获装置进行微调，使得收割面最大且不发生遗漏。
8.可选的，还包括s300步骤，将脱粒且与种子分离后的秸秆进行粉碎，粉碎后进行以下处理：
9.对粉碎后的秸秆进行干燥处理并作为畜牧的饲料直接封装；或者
10.将粉碎后的秸秆还田利用。
11.可选的，在s200步骤中，对种子进行封装前进行干燥处理，所述干燥处理采用经电加热升温的热空气进行。
12.可选的，在s200步骤中，所述封装采用塑料袋自动封装，具体采用取挂袋机构、真空泵和热封机构进行封装；其中
13.所述取挂袋机构包括吸袋盘、气缸、气缸底座、袋架以及袋钩，所述袋钩设置在袋架上，所述气缸底座与袋架上部的袋钩铰接连接，气缸固定在气缸座底上，气缸的活塞杆与吸袋盘连接，吸袋盘的吸气面上开有气孔，吸袋盘通过管道与真空泵连接；
14.所述热封机构包括对夹，所述对夹的两个夹片设置在取挂袋机构下方两侧，所述
两个夹片的相对边呈齿形，且夹片设有电热器，以对夹的两个夹片夹紧装有种子或者粉碎的秸秆的塑料袋的袋口，加热实现袋口密封。
15.本发明还提供了一种二月兰高效收获装置，包括控制器、调整机构、收割机构、分离机构和封装机构，所述控制器包括主控模块和定位模块；
16.所述主控模块分别与定位模块、调整机构、收割机构、分离机构和封装机构连接，所述主控模块用于进行二月兰的植被收获控制；
17.所述定位模块用于对待收获的二月兰进行目标定位；
18.所述调整机构用于进行姿态调整；
19.所述收割机构用于对二月兰实施收割；
20.所述分离机构的入口与收割机构连接，所述分离机构的种子出口与封装机构连接，所述分离机构用于根据二月兰的特点，将二月兰进行脱粒及种子分离处理；
21.所述封装机构用于对种子进行封装。
22.可选的，所述主控模块连接有图像识别模块和边界确定模块；所述图像识别模块连接有摄像头；
23.所述摄像头用于在收割过程中拍摄二月兰的作物图像；
24.所述图像识别模块采用图像识别技术同步进行二月兰的识别；
25.所述边界确定模块用于确定未收割二月兰的边界位置；
26.所述调整机构根据边界位置进行微调，使得收割面最大且不发生遗漏。
27.可选的，所述分离机构的秸秆出口连接有粉碎机构，所述粉碎机构用于将脱粒且与种子分离后的秸秆进行粉碎；所述收获装置还包括：
28.第一干燥机构和秸秆封装机构，所述第一干燥机构用于对粉碎后的秸秆进行干燥处理，所述秸秆封装机构用于将干燥处理后的秸秆作为畜牧的饲料直接封装；
29.或者
30.翻压机构和还田机构，所述翻压机构用于将田土翻起后压在还田的秸秆上，所述还田机构用于将粉碎后的秸秆还田。
31.可选的，所述收获装置还包括第二干燥机构，所述第二干燥机构包括电加热器和送风机，所述电加热器安装在送风机的送风口，所述电加热器和送风机都与主控模块连接。
32.可选的，所述封装机构包括取挂袋机构、真空泵和热封机构；其中
33.所述取挂袋机构包括吸袋盘、气缸、气缸底座、袋架以及袋钩，所述袋钩设置在袋架上，所述气缸底座与袋架上部的袋钩铰接连接，气缸固定在气缸座底上，气缸的活塞杆与吸袋盘连接，吸袋盘的吸气面上开有气孔，吸袋盘通过管道与真空泵连接；
34.所述热封机构包括对夹，所述对夹的两个夹片设置在取挂袋机构下方两侧，所述两个夹片的相对边呈齿形，且夹片设有电热器，以对夹的两个夹片夹紧装有种子或者粉碎的秸秆的塑料袋的袋口，加热实现袋口密封。
35.本发明的二月兰高效收获方法及装置，在主控模块的协调控制下，通过定位模块对待收获的二月兰进行目标定位，收获装置接近目标后以调整机构进行姿态调整，以收割机构实施收割，根据二月兰的种子成熟后荚易于开裂及种子颗粒尺寸较小的特点，以分离机构将二月兰进行脱粒及种子分离处理，以封装机构对种子进行封装。采用本方法一方面可实现针对二月兰植株特点的智能化、机械化精准收割，解决了传统人工收割方式费时费
力、损失偏大、效率低下的弊端；另一方面完善了种子自动脱粒、分离与封装等自动化环节，实现了二月兰从切割到封装的全链条联合收获，提高了总体收获效率。
36.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
37.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
38.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
39.图1为本发明实施例中一种二月兰高效收获方法流程图；
40.图2为本发明的二月兰高效收获方法实施例二示意图；
41.图3为本发明实施例中一种二月兰高效收获装置示意图；
42.图4为本发明的二月兰高效收获装置实施例一结构示意图；
43.图5为本发明的二月兰高效收获装置实施例二结构示意图。
具体实施方式
44.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
45.如图1所示，本发明实施例提供了一种二月兰高效收获方法，包括以下步骤：
46.s100对待收获的二月兰进行目标定位，收获装置接近目标后进行姿态调整，实施收割；
47.s200根据二月兰的特点，将二月兰进行脱粒及种子分离处理，对种子进行封装。
48.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过对待收获的二月兰进行目标定位，收获装置接近目标后进行姿态调整，实施收割，根据二月兰的种子成熟后荚易于开裂及种子颗粒尺寸较小的特点，将二月兰进行脱粒及种子分离处理，对种子进行封装。采用本方法一方面可实现针对二月兰植株特点的智能化、机械化精准收割，解决了传统人工收割方式费时费力、损失偏大、效率低下的弊端；另一方面完善了种子自动脱粒、分离与封装等自动化环节，实现了二月兰从切割到封装的全链条联合收获，提高了总体收获效率。
49.在一个实施例中，在s100步骤中，在收割过程中，采用图像识别技术同步进行二月兰的识别，确定未收割二月兰的边界位置；
50.根据边界位置，对收获装置进行微调，使得收割面最大且不发生遗漏。
51.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过图像识别技术进行二月兰的识别，在识别的基础上，进行待收获未收割的二月兰进行边界定位，确定边界位置，根据边界位置，对收获装置进行微调，使得收获装置的收割机构与未收割的二月兰有最大的接触尺寸，而且又保障收割时不发生遗漏未收割到的二月兰；通过该方案，一方面可以避免收割错误，收割到二月兰周边紧靠的其他物，另一方面可以增强收割的契合性，提高收割效率。
52.在一个实施例中，如图2所示，还包括s300步骤，将脱粒且与种子分离后的秸秆进行粉碎，粉碎后进行以下处理：
53.对粉碎后的秸秆进行干燥处理并作为畜牧的饲料直接封装；或者
54.将粉碎后的秸秆还田利用；或者也可以采用与泥土及水充分混合后返田。
55.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案对脱粒且与种子分离后的秸秆增加了后续处理，对秸秆进行粉碎，然后，一种做法是将粉碎后的秸秆进行干燥处理并作为畜牧的饲料直接封装，干燥处理可以采用经电加热升温的热空气的方式进行，即通过向粉碎后的秸秆输送热空气，加速水份蒸发，以提高干燥效果和效率，防止封装水分太高减少了其存放时间，增加了可存储性，降低了运输重量；另外对粉碎后而不是粉碎前的秸秆进行干燥处理，可以降低秸秆体积较大的不利影响，加速秸秆干燥，另一种做法是秸秆还田增肥，秸秆还田可以将秸秆粉碎后直接翻压入土，不过没有加水与泥土混合，翻压土可能风吹扬尘；本方案将粉碎后的秸秆与泥土及水充分混合后返田，通过加水与泥土混合，可以增强秸秆与泥土的粘合性，避免风吹扬起，对空气产生固体污染，混合还有利于进一步加速秸秆分解，加快有机肥力释放。
56.在一个实施例中，在s200步骤中，对种子进行封装前进行干燥处理，所述干燥处理采用经电加热升温的热空气进行。
57.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案在对种子进行封装前进行干燥处理，所述干燥处理采用经电加热升温的热空气进行，干燥处理可以采用经电加热升温的热空气的方式进行，即通过向种子输送热空气，加速种子的水分蒸发，以提高干燥效果和效率，防止种子封装水分太高影响其存放时间，增加了种子可存储性，降低了运输重量。
58.在一个实施例中，在s200步骤中，所述封装采用塑料袋自动封装，具体采用取挂袋机构、真空泵和热封机构进行封装；其中
59.所述取挂袋机构包括吸袋盘、气缸、气缸底座、袋架以及袋钩，所述袋钩设置在袋架上，所述气缸底座与袋架上部的袋钩铰接连接，气缸固定在气缸座底上，气缸的活塞杆与吸袋盘连接，吸袋盘的吸气面上开有气孔，吸袋盘通过管道与真空泵连接；
60.所述热封机构包括对夹，所述对夹的两个夹片设置在取挂袋机构下方两侧，所述两个夹片的相对边呈齿形，且夹片设有电热器，以对夹的两个夹片夹紧装有种子或者粉碎的秸秆的塑料袋的袋口，加热实现袋口密封。
61.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过真空泵产生真空吸力，以吸袋盘通过真空吸力实现取袋；可以避免对塑料袋造成损害，保障封装的密封性与合格率，采用塑料袋密封封装，可以隔离空气，避免种子暴露于空气中而发生氧化腐烂变质，延长了产品的存放保存时间，便于运输与售卖。
62.如图3
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5所示，本发明实施例提供了一种二月兰高效收获装置，包括控制器10、调整机构20、收割机构30、分离机构40和封装机构50，所述控制器10包括主控模块101和定位模块102；
63.所述主控模块101分别与定位模块102、调整机构20、收割机构30、分离机构40和封装机构50连接，所述主控模块101用于进行二月兰的植被收获控制；
64.所述定位模块102用于对待收获的二月兰进行目标定位；
65.所述调整机构20用于进行姿态调整；
66.所述收割机构30用于对二月兰实施收割；
67.所述分离机构40的入口与收割机构30连接，所述分离机构40的种子出口与封装机
构50连接，所述分离机构40用于根据二月兰的特点，将二月兰进行脱粒及种子分离处理；
68.所述封装机构50用于对种子进行封装。
69.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过定位模块对待收获的二月兰进行目标定位，收获装置接近目标后以调整机构进行姿态调整，以收割机构实施收割，根据二月兰的种子成熟后荚易于开裂及种子颗粒尺寸较小的特点，以分离机构将二月兰进行脱粒及种子分离处理，以封装机构对种子进行封装，封装后的种子袋1暂存于种子储存室。采用本方法一方面可实现针对二月兰植株特点的智能化、机械化精准收割，解决了传统人工收割方式费时费力、损失偏大、效率低下的弊端；另一方面完善了种子自动脱粒、分离与封装等自动化环节，实现了二月兰从切割到封装的全链条联合收获，提高了总体收获效率；其中，主控模块可以通过无线通讯模块连接网络，定位模块可以采用卫星定位方式。
70.在一个实施例中，所述主控模块连接有图像识别模块和边界确定模块；所述图像识别模块连接有摄像头；
71.所述摄像头用于在收割过程中拍摄二月兰的作物图像；
72.所述图像识别模块采用图像识别技术同步进行二月兰的识别；
73.所述边界确定模块用于确定未收割二月兰的边界位置；
74.所述调整机构根据边界位置进行微调，使得收割面最大且不发生遗漏。
75.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置有图像识别模块和边界确定模块，图像识别模块连接有摄像头，以摄像头拍摄作物图像，采用图像识别技术同步对作物图像进行二月兰的识别，在识别的基础上，以边界确定模块进行待收获未收割的二月兰进行边界定位，确定边界位置，根据边界位置，调整机构对收获装置进行微调，使得收获装置的收割机构与未收割的二月兰有最大的接触尺寸，而且又保障收割时不发生遗漏未收割到的二月兰；通过该方案，一方面可以避免收割错误，收割到二月兰周边紧靠的其他物，另一方面可以增强收割的契合性，提高收割效率。
76.在一个实施例中，如图4和图5所示，所述分离机构40的秸秆出口连接有粉碎机构70，所述粉碎机构70用于将脱粒且与种子分离后的二月兰的秸秆进行粉碎；所述收获装置还包括：
77.第一干燥机构和秸秆封装机构80，所述第一干燥机构用于对粉碎后的秸秆进行干燥处理，所述秸秆封装机构80用于将干燥处理后的秸秆作为畜牧的饲料直接封装；
78.或者
79.翻压机构和还田机构，所述翻压机构用于将田土翻起后压在还田的秸秆上，所述还田机构用于将粉碎后的秸秆还田；
80.采用与泥土及水充分混合后返田方式，则可以包括取土机构901、加水机构902、混合机构903和返田机构904，所述取土机构901用于取土并输送至混合机构903内，所述加水机构902用于向混合机构903内加水，所述混合机构903用于将粉碎后的秸秆与泥土及水充分混合，所述返田机构904用于将混合后的混合物返田。
81.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过在分离机构的秸秆出口设置粉碎机构，以粉碎机构对秸秆进行粉碎；然后，一种做法是还设置第一干燥机构和秸秆封装机构，将粉碎后的秸秆进行干燥处理并作为畜牧的饲料直接封装，可以将秸秆粉碎直接封装成畜牧的饲料，实现对二月兰充分利用，提高了二月兰的种植收获及其经济效益；第一干
燥机构可以包括电加热器和送风机，所述电加热器安装在送风机的送风口，所述电加热器和送风机都与主控模块连接，第一干燥机构用于加速秸秆的水分蒸发，以提高干燥效果和效率，防止封装水分太高减少了其存放时间，增加了可存储性，降低了运输重量；另外对粉碎后而不是粉碎前的秸秆进行干燥处理，可以降低秸秆体积较大的不利影响，加速秸秆干燥，另一种做法是还田作为有机肥，可以采用翻压机构将田土翻起后压在还田的秸秆上，或者粉碎旋耕入土装置将秸秆粉碎后直接翻压入土，即形成还田填埋促进分解形成有机肥力，不过没有加水与泥土混合，翻压土可能风吹扬尘；本方案设置取土机构、加水机构、混合机构和返田机构，用于将粉碎后的秸秆与泥土及水充分混合后返田，通过加水与泥土混合，可以增强秸秆与泥土的粘合性，避免风吹扬起，对空气产生固体污染，混合还有利于进一步加速秸秆分解，加快有机肥力释放。其中，粉碎机构可以采用绞碎方式，即作为粉碎机构的一种方式，包括切割辊刀和粉碎腔；其中所述切割辊刀包括辊轴以及安装在辊轴上的切割刀，辊轴由驱动装置带动旋转，使得切割刀将秸秆切断成分段，并将分段秸秆送至粉碎腔的入口；粉碎腔内置绞刀和刀轴，绞刀的出口端的中心开设有螺纹孔，螺纹孔的孔口处设有内锥面，刀轴的一端设置于螺纹孔内，刀轴的一端上设有外螺纹和锥台，外螺纹与螺纹孔的螺纹相配合，锥台与螺纹孔孔口的内锥面相配合，刀轴的另一端与固定架转动连接，固定架外侧设有端盖，所述固定架绕刀轴周向间隔布置多个出口。
82.实践中，所述控制器10安装在收获装置的驾驶位前端；所述收割机构30包括裁割组件301和翻卷组件302，裁割组件301可以包括其中收割机构包括固定齿刃、活动座和活动齿刃；活动齿刃与活动座固定连接，活动齿刃与活动座位于固定齿刃上方，且活动齿刃与固定齿刃接触并前端对齐，活动齿刃能够相对固定齿刃横向滑移；活动齿刃与活动座之间设有润滑层，润滑层上设有弯曲部与平直部，弯曲部与固定齿刃相接触，平直部的水平高度高于固定齿刃。
83.所述收割机构30与分离机构40连接两者的传输机构(图中未示出)，传输机构将收割机构30收割的二月兰输送至分离机构40；
84.所述分离机构40包括网筛402，可以采用在网筛402上方设置捶打构件、揉搓构件或者振动构件401，利用荚果易裂的特点，对收割后的二月兰进行捶打、揉搓或者振动的方式让种子从秸秆上脱落，再利用种子尺寸较小特点，采用网筛将种子分离开，网筛的孔径设置与种子尺寸相适应，使得种子刚好可以从网筛的网孔穿过至网筛下面，而秸秆停留在网筛上面，实现分离。
85.如图4和图5所示的粉碎机构采用切碎方式，即所述粉碎机构70包括切台701、压块702和切刀703，所述压块702在切台701正上方且可以上升或者下降运动，所述切刀703与压块702连接并可以相对滑动，所述切刀703下降后其刀刃紧贴在切台701背离分离机构40的侧面；所述切台701与分离机构40的秸秆出口通过输送带对接，所述压块702和切刀703连接有动力机构，使用时，在主控模块的控制下，压块702和切刀703由动力机构带动上升离开切台701，输送带将秸秆从分离机构40的秸秆出口输送至切台701上，然后压块702和切刀703由动力机构带动下降，压块702下降至将秸秆压紧在切台701时停止，切刀703相对压块702向下滑动仍然下降对秸秆进行切割，切割后，切刀703相对压块702向上滑动至刀刃不低于压块702端面，压块702和切刀703再一同上升，准备下一次切割。
86.在一个实施例中，如图4和图5所示，所述收获装置还包括第二干燥机构60，所述第
二干燥机构60包括电加热器和送风机(图中未示出)，所述电加热器安装在送风机的送风口，所述电加热器和送风机都与主控模块连接；所送风口通过风管601将热空气输送至位于网筛402下方的种子收集腔，对种子进行干燥处理。另外，还可以通过风管601将热空气输送至网筛402上方的种子脱粒腔室以及秸秆的粉碎腔室，即将种子与秸秆的干燥处理共用同一电加热器和送风机设备，节省制造与使用成本；送风机的进风口可以与收获装置行驶动力(发动机)的散热器出风口连接，利用收获装置行驶动力的热量对空气进行第一次加热，若第一次加热后空气温度满足需要则不开启电加热器，只有在第一次加热后空气温度不满足需要时开启电加热器，从而充分利用废热，节省能耗。
87.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置第二干燥机构，对种子进行封装前进行干燥处理，第二干燥机构包括电加热器和送风机，电加热器安装在送风机的送风口，电加热器和送风机都与主控模块连接，采用经电加热升温的热空气对种子进行干燥处理，即通过向种子输送热空气，加速种子的水分蒸发，以提高干燥效果和效率，防止种子封装水分太高影响其存放时间，增加了种子可存储性，降低了运输重量，干燥时主控模块控制热空气温度范围，避免由于温度太高导致影响种子的有效性。
88.在一个实施例中，所述封装机构50包括取挂袋机构、真空泵和热封机构；其中
89.所述取挂袋机构包括吸袋盘、气缸、气缸底座、袋架以及袋钩，所述袋钩设置在袋架上，所述气缸底座与袋架上部的袋钩铰接连接，气缸固定在气缸座底上，气缸的活塞杆与吸袋盘连接，吸袋盘的吸气面上开有气孔，吸袋盘通过管道与真空泵连接；
90.所述热封机构包括对夹，所述对夹的两个夹片设置在取挂袋机构下方两侧，所述两个夹片的相对边呈齿形，且夹片设有电热器，以对夹的两个夹片夹紧装有种子或者粉碎的秸秆的塑料袋的袋口，加热实现袋口密封。
91.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过真空泵产生真空吸力，以吸袋盘通过真空吸力实现取袋；可以避免对塑料袋造成损害，保障封装的密封性与合格率，采用塑料袋密封封装，可以隔离空气，避免种子或者粉碎的秸秆暴露于空气中而发生氧化腐烂变质，延长了产品的存放保存时间，便于运输与售卖。
92.在一个实施例中，所述主控模块连接有温度传感器、湿度传感器、电子计重器和计时器，温度传感器用于测量环境温度和出风温度，湿度传感器用于检测环境湿度和出风湿度，电子计重器用于称量分离出的种子质量；
93.所述主控模块内设空气含湿图表，根据环境温度和环境湿度查得环境空气的含湿量，根据出风温度和出风湿度查得出风的含湿量，所述主控模块采用以下公式计算送风机的送风量：
[0094][0095]
上式中，q表示送风量，单位为立方米每秒；k表示种子的含水率，可采用质量百分比表示，这里的含水率仅指需要干燥去除的水量比例；m表示收割分离出的种子质量，单位为kg；ρ表示空气密度；d2表示出风的含湿量，单位为g/kg；d1表示环境空气的含湿量，单位为g/kg；t表示收割分离出质量为m的种子所需要的时长；
[0096]
所述主控模块根据计算出的送风量控制送风机的运行。
[0097]
通过上述方式，一方面可以防止送风量过大造成风机能耗增大，另一方面可以保证种子的干燥效果，且让种子的干燥程度保持一致性，不会发生部分种子干燥过度影响其有效性，部分种子干燥不够影响其能够存储的时长。
[0098]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。