一种蔬菜移栽机通用自动喂苗装置

1.本发明属于农业机械技术领域，特别是涉及一种蔬菜移栽机通用自动喂苗装置及控制方法。


背景技术：

2.温室穴盘育苗技术的进步推动了蔬菜种植机械化的不断发展，通过机械化移栽可以提高蔬菜的种植效率、降低生产成本。目前我国的蔬菜种植现状还是以人工为主，半自动移栽为铺，半自动移栽机作业为人工和机械相结合的作业方式，人工将穴盘苗从密植的穴盘中抓取并投入到半自动移栽机的投苗杯中，具有作业效率低、人工劳动强度大、制约着农业生产的快速发展。
3.因此，研制出一种蔬菜移栽机通用自动喂苗装置代替人工投苗，提高蔬菜生产自动化水平已成为我国蔬菜全程机械化发展亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术问题，本发明提供一种蔬菜移栽机通用自动喂苗装置，可将蔬菜穴苗从穴盘中取出并喂入到转杯式蔬菜移栽机的投苗杯中，并可实现对多种穴盘苗的喂苗作业。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.本发明一种蔬菜移栽机通用自动喂苗装置，包括机架、换盘部件、取喂苗爪、喂苗部件、竖直运动部件和水平运动部件；
7.所述水平运动部件设置于机架上，竖直运动部件设置于水平运动部件上，换盘部件置于机架上，位于水平运动部件的两水平导轨内，喂苗部件设置在竖直运动部件上，带动其升降并随竖直运动部件沿水平运动部件的水平导轨运动，取喂苗爪与穴盘单排数量相同，设置在喂苗部件上；
8.所述喂苗部件上设有驱动取喂苗爪水平移动的水平运动机构、驱动取喂苗爪竖直运动的竖直运动机构及带有取喂苗爪运动轨道的喂苗板，取苗部件沿喂苗板滑动，其上取喂苗爪沿喂苗板的取喂苗爪运动轨道滑动，所述喂苗板取苗端的轨道间距与待取穴盘的苗坨间距相同，喂苗端的轨道间距与移栽机上的苗杯间距相同。
9.进一步地，所述换盘部件侧面呈y型结构，包括固定架、y型挡板、支撑座和导盘杆，所述y型挡板带有槽型结构，侧面呈y型设置于固定架上，两y型挡板的槽型结构相对设置，支撑座设置在y型挡板的槽型结构内且延伸至下沿边，导盘杆设置于y型挡板槽型结构内的支撑座上，在导盘杆和槽型结构间形成穴盘滑动的轨道；穴盘沿y型挡板的上沿边滑入导盘杆和槽型结构间的轨道，穴盘取苗后，沿y型挡板的下沿边内导盘杆和槽型结构间的轨道滑出。
10.进一步地，在所述固定架上还设置有穴盘定位机构，包括气缸、连杆和弹簧卡扣，所述气缸设置在固定架底部，弹簧卡扣的连接板固定在固定架上，其挡板连接在与连接板
铰接的转动杆上，挡板端伸出固定架置于y型挡板内的导盘杆上方，与滑入的穴盘末端面接触限位，气缸的活塞杆端和弹簧卡扣的转动杆端铰接有连杆；通过气缸驱动，带动与其连接的连杆、弹簧卡扣的转动杆转动，带动转动杆上的挡板伸出或缩回。
11.进一步地，所述导盘杆沿y型挡板下边沿为门字型导盘杆,沿y型结构件上边沿为两端带有弧形的导盘杆，门字型导盘杆的开口端沿y型挡板的下沿边设置，门字型封闭端置于y型挡板另一端，与穴盘滑入前端面接触限位。
12.进一步地，所述取喂苗爪包括取喂苗板、苗针、苗针安装块、工字型连接板、固定板和推杆，所述取喂苗板带有顶板和底板，顶板通过直线轴承连接固定板，推杆两端分别伸出固定板和顶板，伸出顶板的一端连接工字型连接板，工字型连接板底部两端连接苗针安装块，所述苗针一端插接在苗针安装块上，苗针另一端穿过所述取喂苗板的底板上开设的通孔中，沿通孔导向；伸出固定板的一端连接有与苗针安装架的横梁ii配合滑动的滑块ⅰ，在推杆两侧的固定板两端分别设置与苗针安装架的两并列横梁ⅰ配合滑动的滑块ii。
13.进一步地，多个所述取喂苗爪的取喂苗板一侧间隔设置有穴盘压紧装置，包括套筒、弹簧导向杆、弹簧及压块，所述套筒一端连接在取喂苗板上，弹簧导向杆一端伸入套筒，另一端连接有与穴盘的穴孔边框配合的压块，在套筒和压块间的弹簧导向杆上套置弹簧。
14.进一步地，所述固定板和取喂苗板的顶板间的推杆上套置有直线轴承，取喂苗爪通过直线轴承和苗爪运动轨道内壁接触摩擦。
15.进一步地，所述喂苗部件包括喂苗板、加强筋支架、水平运动机构、竖直运动机构和横向直线导轨副及取喂苗爪安装架；所述喂苗板两端设置加强筋支架，加强筋支架连接在竖直运动部件的竖直气缸活塞杆端上，喂苗板上对应每个取喂苗爪均开有苗爪运动轨道，其中与穴盘对应端为取苗端，与移栽机对应端为喂苗端，轨道间隙由取苗端到喂苗端逐渐增大；
16.所述取喂苗爪安装架由三个与穴盘滑动方向平行的横梁构成，其中两个横梁ⅰ位于同一平面，并列设置，与水平运动机构连接；另一横梁ii置于两并列横梁ⅰ间并高于两并列横梁ⅰ，与竖直运动机构连接；在所述两并列横梁ⅰ和横梁ii上均设置有横向直线导轨副，其上配合的滑块分别设置在取喂苗爪上；
17.水平运动机构是在喂苗板的两侧分别固定水平直线导轨副，两并列横梁ⅰ两端的安装件上均设置与水平直线导轨副配合的滑块，水平运动气缸通过气缸支架安装在加强筋支架上，其活塞杆端连接近端的横梁ⅰ；
18.竖直运动机构是在两并列横梁ⅰ上对称设置两平行并列的横梁支架，两横梁支架间固定有竖直运动气缸，竖直运动气缸的活塞杆端通过气缸连接板连接横梁ii，控制横梁ii带动其上连接的苗针升降。
19.进一步地，所述气缸支架上设置有分别对应不同穴盘的水平运动气缸的安装孔，调节水平运动气缸的安装位置。
20.本发明的有益效果为：
21.1.本发明通过水平运动部件、竖直运动部件、喂苗部件及换盘部件配合动作，使得所述喂苗部件的取喂苗爪抓取穴盘上的苗坨，沿喂苗板的苗爪运动轨道滑动，保证喂苗板取苗端的轨道间距与待取穴盘的苗坨间距相同，喂苗端的轨道间距与移栽机上的苗杯间距相同。本发明可以代替人工进行喂苗作业，节约成本，提高效率，从而显著提高了移栽机的
自动化水平。
22.2.本发明在换盘部件的y型挡板下边沿凹槽内设置导盘杆，使带有苗坨的穴盘沿y型挡板上边沿滑入，取苗后的空穴盘沿y型挡板下边沿滑出，方便换盘。
23.3.本发明喂苗部件通过设置水平运动机构和竖直运动机构，分别驱动苗针安装架的横梁ⅰ沿喂苗板滑动、驱动取喂苗爪的安装横梁ii升降带动取喂苗爪升降，通过取喂苗爪上的滑块ⅰ、滑块ii与横梁ii、横梁ⅰ配合滑动，带动取喂苗爪沿喂苗板上的苗爪运动轨道滑行，使苗坨在喂苗板的喂苗端间距与移栽机上的苗杯间距相同。
24.4.本发明喂苗部件的水平运动气缸设置三个不同安装位置，以适用72孔、105孔、128孔的穴苗盘移栽作业，实现了一机多用。
附图说明
25.图1为本发明的结构示意图。
26.图2为图1中y型换盘部件结构示意图。
27.图3为图2中弹簧卡扣的装配示意图。
28.图4为图1中喂苗部件结构示意图。
29.图5为图4中取喂苗爪的结构示意图。
30.图6为图4中取喂苗爪带有压紧装置的结构示意图。
31.图7为图4中喂苗板的结构示意图。
32.图8为图1中竖直运动部件和水平运动部件安装结构示意图。
33.图9为本发明的控制流程图。
34.图中：
35.1-换盘部件，101-固定架，102-换盘气缸，103-连杆，104-y型挡板，1041.下边沿，1042.上边沿，105-弹簧卡扣，1051-连接板，1052-挡板，1053-转动杆，106-支撑座，107-导盘杆；
36.2-取喂苗爪，201-苗针，202-苗针顶丝，203-苗针安装块，204-螺母，205-工字型连接板，206-固定板，207-推杆，208-滑块ⅰ，209-直线轴承，210-顶丝，211-取喂苗板，212-滑块ii，213-压块，214-弹簧导向杆，215-弹簧，216-套筒；
37.3-喂苗部件，301-喂苗板，302-加强筋支架，303-水平直线导轨副，304-横梁ⅰ，305-水平运动气缸支架，306-水平运动气缸，307-竖直气缸支架，308-横梁ii，309-苗爪竖直运动气缸，310-气缸连接板，311-横向直线导轨副，312.苗爪运动轨道，313.取苗端，314.喂苗端；
38.4-竖直运动部件，401-气缸固定件，402-竖直气缸；
39.5-水平运动部件，501-安装架，502-同步带直线模组，503-模组滑台，504-传动轴，505-联轴器，506-步进电机；
40.6-机架，7-电池，8-气源装置，9-plc控制箱。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
42.实施例：如图1所示，本发明一种蔬菜移栽机通用自动喂苗装置，包括机架6、换盘
部件1、取喂苗爪2、喂苗部件3、竖直运动部件4及水平运动部件5；
43.所述水平运动部件5通过安装架501设置于机架6上，竖直运动部件4设置于水平运动部件5上，换盘部件1置于机架6上，位于水平运动部件5的两水平导轨内，喂苗部件3设置在竖直运动部件4上，带动其升降并随竖直运动部件4沿水平运动部件5的水平导轨运动，取喂苗爪2与待取穴盘单排数量相同，设置在喂苗部件3上；
44.所述喂苗部件3上设有驱动取喂苗爪2水平移动的水平运动机构、驱动取喂苗爪2竖直运动的竖直运动机构及带有取喂苗爪运动轨道312的喂苗板301，取苗部件3沿喂苗板301滑动，其上取喂苗爪2沿喂苗板301的取喂苗爪运动轨道312滑动，所述喂苗板301取苗端313的轨道间距与待取穴盘的苗坨间距相同，喂苗端314的轨道间距与移栽机上的苗杯间距相同。
45.通过竖直运动部件4升降，带动其上喂苗部件3升至穴盘的移栽苗上方，再驱动竖直运动部件4沿水平运动部件5运动至穴盘取苗位置，通过喂苗部件3上的竖直运动机构驱动取喂苗爪2向下运动提取苗坨，通过喂苗部件3上的水平运动机构驱动喂苗部件3的取喂苗爪2安装架，带动取喂苗爪2沿喂苗板301的取喂苗爪运动轨道312滑动至喂苗端314，通过竖直运动机构驱动取喂苗爪2下降，将苗坨移栽至移栽机的苗杯内，再带动取喂苗爪2上升，退出苗坨。
46.进一步，如图2所示，本例所述换盘部件1侧面呈y型结构，包括固定架101、y型挡板104、支撑座106和导盘杆107，所述固定架101固定在机架501上，所述y型挡板104带有槽型结构，具体为凹槽，侧面呈y型设置于固定架101上，两y型挡板104的槽型结构相对设置，支撑座106设置在y型挡板104的槽型结构内且延伸至下沿边1041，导盘杆107设置于y型挡板104槽型结构内的支撑座106上，在导盘杆107和槽型结构间形成穴盘滑动的轨道。
47.具体地，本例所述导盘杆107沿y型挡板104下边沿1041为门字型结构,沿y型结构件上边沿1042为两端带有弧形的导盘杆，为带苗坨穴盘滑人导向，门字型导盘杆的开口端沿y型挡板的下沿边1041设置，为空穴盘滑出导向，门字型封闭端置于y型挡板另一端，与穴盘滑入前端面接触限位，防止穴盘滑出y型挡板104。
48.进一步地，如图3所示，本例在所述固定架101上还设置有穴盘定位机构，在滑入穴盘后通过穴盘定位机构定位，穴盘取苗后，解除定位使穴盘沿导盘杆107通过y型挡板104下边沿1041的滑出。所述穴盘定位机构包括气缸102、连杆103和弹簧卡扣105，所述气缸102设置在固定架101底部，弹簧卡扣105为现有外购件，其包括连接板1051、挡板1052及转动杆1053，所述连接板1051固定在固定架101上，其挡板1052连接在与连接板1051铰接的转动杆1053上，挡板1052端伸出固定架101置于y型挡板104内的导盘杆107上方，与滑入的穴盘末端面接触限位，气缸102的活塞杆端和弹簧卡扣105的转动杆1053端铰接有连杆103。通过气缸102驱动，带动与其连接的连杆103、弹簧卡扣105的转动杆1053转动，带动转动杆1053上的挡板1052伸出或缩回。
49.工作时，穴盘沿y型挡板104的上沿边1042滑入导盘杆107和槽型结构间的轨道，进行取苗，通过导盘杆107限位穴盘滑入端面及两侧，通过所述穴盘定位机构驱动气缸102伸出活塞杆，升起挡板1052限位穴盘末端面，待穴盘苗坨完全取出后，驱动气缸102回缩气缸102的活塞杆使挡板1052回落，解除穴盘末端面限位，人工将穴盘沿y型挡板104的下沿边1041内导盘杆107和槽型结构间的轨道滑出，完成空穴盘的输送。
50.进一步地，如图5所示，本例所述取喂苗爪2包括取喂苗板211、苗针201、苗针安装块203、工字型连接板205、固定板206、推杆207和直线轴承209，所述取喂苗板211带有顶板和底板，顶板通过直线轴承209连接固定板206，推杆207置于直线轴承209内孔两端分别伸出固定板206和顶板，伸出顶板的一端通过螺母204连接工字型连接板205，工字型连接板205底部两端通过销轴连接苗针安装块203，所述苗针201一端插接在苗针安装块203上，并通过苗针顶丝202固定，苗针201另一端穿过所述取喂苗板211的底板上开设的通孔中，沿通孔导向；伸出固定板206的一端连接有与苗针安装架的横梁ii配合滑动的滑块ⅰ208，在推杆207两侧的固定板206两端分别设置与苗针安装架的两并列横梁ⅰ配合滑动的滑块ii212。
51.如图3所示，所述取喂苗板211为半框形板，即：在竖板两端分别连接顶板和底板构成。所述工字型连接板205水平呈“工”字型设置，在“工”字型两端板上分别连接苗针安装块203。
52.进一步地，如图6所示，多个所述取喂苗爪2的取喂苗板211一侧间隔设置有穴盘压紧装置，包括套筒216、弹簧导向杆214、弹簧215及压块213，所述套筒216一端连接在取喂苗板211上，弹簧导向杆214一端伸入套筒216，另一端连接有与穴盘的穴孔边框配合的压块213，在套筒216和压块213间的弹簧导向杆214上套置弹簧215。在穴盘中取出苗坨后，通过压块213压置在穴盘的穴孔边框上，提取苗坨，防止穴盘随苗坨上移。
53.进一步地，如图4、图7所示，所述喂苗部件3包括喂苗板301、加强筋支架302、水平运动机构、竖直运动机构和横向直线导轨副311及取喂苗爪安装架；
54.所述喂苗板301两端设置加强筋支架302，加强筋支架302连接在竖直运动部件4的竖直气缸402活塞杆端上，喂苗板上对应每个取喂苗爪2均开有苗爪运动轨道312，其中与穴盘对应端为取苗端，与移栽机对应端为喂苗端，轨道间隙由取苗端到喂苗端逐渐增大，且取苗端轨道间距与穴盘的苗坨间距相同，喂苗端轨道间距与移栽机上的苗杯间距相同；
55.所述取喂苗爪2通过直线轴承209和苗爪运动轨道312内壁接触摩擦，保证其运行顺畅。
56.所述取喂苗爪安装架由三个与穴盘滑动方向平行的横梁构成，其中两个横梁ⅰ304位于同一平面，并列设置，与水平运动机构连接；另一横梁ii308置于两并列横梁ⅰ304间并高于两并列横梁ⅰ304，与竖直运动机构连接；在所述两并列横梁ⅰ304和横梁ii308上均设置有横向直线导轨副311，其上配合的滑块ⅰ208和滑块ii212分别设置在取喂苗爪2上；
57.水平运动机构是在喂苗板301的两侧分别固定水平直线导轨副303，两并列横梁ⅰ304两端的安装件上均设置有与水平直线导轨副303配合的滑块，水平运动气缸306通过气缸支架305安装在加强筋支架302上，其活塞杆端连接近端的横梁ⅰ304，驱动两并列横梁ⅰ304沿喂苗板301两侧的水平直线导轨副303滑动；
58.竖直运动机构是在两并列横梁ⅰ304上对称设置两平行并列的竖直气缸支架307，两竖直气缸支架307间通过安装板固定有竖直运动气缸309，竖直运动气缸309的活塞杆端通过气缸连接板310连接横梁ii308，控制横梁ii308的升降，进而控制取喂苗爪2上的苗针201升降。
59.通过水平运动气缸306驱动，取喂苗爪2随其安装架沿喂苗板301上开设的苗爪运动轨道312滑动，使取出穴盘的苗坨经喂苗板301分散开，置于移栽机上对应的苗杯中，通过竖直运动气缸309控制取喂苗爪2的苗针201上升或下降，完成取苗及喂苗动作。
60.在所述气缸支架305上设置有分别对应不同穴盘的水平运动气缸的安装孔，水平运动气缸306螺栓安装在气缸支架305的三个不同位置上，分别对应72孔、105孔、128孔的穴盘，根据实际的取苗穴盘调整，保证取喂苗爪2分别对应不同穴盘上的苗坨位置。
61.进一步地，如图8所示，所述水平运动部件5包括安装架501、水平导轨、滑块和步进电机506，其中水平导轨为同步带直线模组502、滑块为模组滑台503，所述安装架501固定在机架6上，两个同步带直线模组502通过连接板对称固定于安装架501两侧，之间通过传动轴504连接，与其配合的模组滑台503上设置所述竖直运动部件4，步进电机506通过联轴器505连接传动轴504，为同步带直线模组502提供动力。
62.所述竖直运动部件4包括两个竖直气缸402，分别通过气缸固定件401对称连接在两模组滑台503上，竖直气缸402的活塞杆端连接喂苗部件3的加强筋支架302。
63.本例中所述固定架101为型材构成的框架结构，为适应使用高度，在框架四角下方设置立柱，所述横梁ⅰ304、竖直气缸支架307、横梁ii308均可采用型材，强度高，质量轻，易于安装，竖直气缸支架307为两并列设置的门字型框架。本发明其他为描述的部件均为现有常规零部件，不再赘述。
64.进一步地，如图9所示，本发明设置有plc控制箱9，分别连接换盘气缸102、步进电机506、竖直运动部件4的竖直气缸402、喂苗部件3的水平运动气缸306、苗爪竖直运动气缸309及各个传感器，在竖直气缸402喂苗板301一侧的加强筋支架302上及缸体上分别设置检测竖直气缸402的活塞杆伸出及缩回的到位传感器、在喂苗板301的喂苗端314及喂苗板301的取苗端313分别设置检测水平运动气缸306的活塞杆伸出及缩回的到位传感器、在竖直气缸支架307及横梁ⅰ304上分别设置检测苗爪竖直运动气缸309的活塞杆伸出及缩回的到位传感器，激光对射传感器设置在配套移栽机的苗杯两侧，检测移栽机上苗杯通过的个数，控制箱内设置有激光对射传感器接收器，控制箱9根据接收器接收的信号及各传感器检测的信号，分别控制各气缸的运行。
65.具体控制过程如下：
66.将带有苗坨的穴盘沿换盘部件1的y型挡板上边沿1042滑入至导盘杆107封闭端；启动换盘部件的微动开关，驱动换盘部件1的换盘气缸102伸出，使挡板1052运行至上止点，与穴盘末端面接触限位；
67.启动电源，空气压缩机开始充气，各气缸的气体压力到达初始设定值，整个装置各机构到达初始位置，即：水平运动部件5运行至靠近换盘部件1上的导盘杆107闭合端部，对应于穴盘第一排中心位置、竖直运动部件4的竖直气缸402的活塞杆缩回至下止点，喂苗部件3的水平运动气缸306活塞杆缩回使取喂苗爪2位于穴盘第一排苗坨上方位置、苗爪竖直运动气缸309活塞杆缩回至顶部、换盘部件1的换盘气缸102缩回使挡板1052运行至下止点；
68.驱动苗爪竖直运动气缸309活塞杆伸出，带动苗针301向下运动插入苗坨内抓取苗坨；
69.再驱动竖直气缸402活塞杆伸出，带动喂苗部件3整体向上运动提取苗坨，取喂苗爪2脱离穴盘，把苗坨从穴盘里取出；由于多个所述取喂苗爪2的取喂苗板211一侧间隔设置有穴盘压紧装置，本例共设置8组取喂苗爪2，在第2、4、6个取喂苗爪2上设置穴盘压紧装置，在取出苗坨后，通过压块218压置在穴盘的穴孔边框上，防止穴盘随苗坨上移；
70.驱动喂苗部件3的水平运动气缸306活塞杆伸出，使取喂苗爪2在横梁ⅰ304沿水平
直线导轨副303移动的带动下，各取喂苗爪2分别沿喂苗板301上的苗爪运动轨道312滑行，至喂苗板301的喂苗端314的落苗位置；
71.驱动竖直气缸402活塞杆缩回，带动喂苗部件3整体向下运动，将苗坨移入移栽机的苗杯中，驱动苗爪竖直运动气缸309活塞杆缩回，从苗坨中提取苗针；
72.再驱动各部件至原始位置，喂苗部件3的水平运动气缸306回缩带动取喂苗爪2位于穴盘下一排苗坨上方位置，为一个取苗子循环，当检测移栽机苗杯个数的激光对射传感器计数与穴苗盘一排穴孔数相同时，进行下一循环，即：进行下一排苗坨的取苗、喂苗，如此往复，当进行穴盘最后一排取苗时，驱动y型换盘部件1的换盘气缸102缩回，人工更换穴盘：即：将空穴盘沿导盘杆107与y型挡板104下边沿1041间的轨道滑出，将带有苗坨的穴盘沿y型挡板104上边沿1042滑入导盘杆107与y型挡板104间轨道至导盘杆107封闭端，进行新穴盘的苗坨取苗、喂苗。
73.本发明可以针对不同的穴盘调节水平运动气缸306的安装位置，使取喂苗爪2在喂苗板301上的苗爪运动轨道312上与待取穴盘苗坨间距相应。
74.电源7连接步进电机506及控制箱9，为其提供电源，气源装置8分别连接各个气缸，为各气缸提供气源。
75.可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。