一种农作物夹持式智能打顶装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种农作物夹持式智能打顶装置，包括固定节、烟草高度识别系统、夹持打顶机构、割刀消毒系统、抑芽剂自动喷涂系统、升降驱动机构和输送收集装置。作物高度识别系统计算作物的高度，并由单片机控制系统控制升降驱动机构调节打顶机构高度。夹持打顶机构随拖拉机车辆前进时，左侧和右侧夹持传动机构中的电机带动两条夹持皮带夹持住作物顶部，底部切割刀对作物顶尖进行切断，切断后的作物顶尖被两侧夹持皮带夹持住并向后运输，由输送收集装置进行自动收集。割刀消毒系统对切割刀喷射消毒；本发明可对每株作物实现精确打顶和自动收集，且能完成切割刀的消毒和抑芽剂的喷施。
【专利说明】
一种农作物夹持式智能打顶装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种农作物夹持式智能打顶装置，属于农作物管理机械。
【背景技术】
[0002]农作物打顶工作是整个作物生产过程中的关键环节，可消除顶端生长优势，促进作物增产增收。作物打顶机械化可以大大减少打顶时间、提高劳动效益、降低劳动强度、增大作物产量。目前我国农作物机械打顶普及率较低，农作物打顶工作基本由人工完成。
[0003]目前最常见的是一刀切式的机械打顶机，但这种打顶机对作物高度仿形差，因此可能出现漏打或打顶过度的情况，从而造成重复劳动或损害植株。也不能对切割下的作物顶尖进行收集，增大了病菌的传播风险。比如山东农业大学于2009年8月份研制成功的3DX-1烟草打顶消毒联合作业装置。南京农业机械化研究所研制了一种棉花打顶机及其打顶控制方法，该打顶机依靠高度传感器测量棉株高度，然后通过伺服电机驱动齿轮齿条机构带动割刀装置。但该机器无法收集切割下的棉花顶部，也无法对棉株进行消毒。石河子大学研制了一种双目识别式棉花打顶机，依靠图像识别棉株高度，然后通过曲柄滑块机构控制往复切割刀具的高度进行打顶，并通过吸风的方式将棉花顶尖回收。但该装置难以应用在烟草和玉米等杆部粗壮的作物。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明提供了一种农作物夹持式智能打顶装置，在精确打顶的同时完成刀片消毒、抑芽剂喷施和自动收集，不仅节省大量人力、提高劳动生产率，而且提高了作物的产量和品质。本发明对作物高度和杆部粗细适应性强，可实现连续、高效、智能化作业。
[0005]本发明所采用的技术方案是:
[0006]将本发明通过连接板安装在拖拉机前方的升降平台上，该升降平台可由液压缸驱动实现升降。
[0007]—种农作物夹持式智能打顶装置，包括安装在升降平台上的固定节、作物高度识别系统、夹持打顶机构、割刀消毒系统、抑芽剂自动喷涂系统、升降驱动机构和输送收集装置。
[0008]所述固定节由连接板紧固在升降平台上，为本发明其它部件提供安装平台。
[0009]所述作物高度识别系统包括作物高度识别摄像头和单片机控制系统，单片机控制系统分别连接作物高度识别摄像头、步进电机、红外线发射管、红外线接收管、消毒药栗和抑芽剂药栗。升降平台的前方外侧安装一个作物高度识别摄像头用于采集图像，单片机控制系统根据采集的图像确定作物的高度并控制步进电机动作，实现夹持打顶机构上下高度的调节。
[0010]两套夹持打顶机构分别安装在左夹持支座和右夹持支座上，左夹持支座和右夹持支座分别安装在升降轨道的左右内侧;每套夹持打顶机构包括扶禾器、夹持皮带、浮动张紧轮、浮动张紧轮摆动铰链、切割刀、弹簧、直流夹持电机和割刀电机;两个扶禾器呈八字形分别安装在左夹持支座和右夹持支座的前端，便于将种植偏斜的作物收拢进打顶机构，两个扶禾器的后半部分兼做切割刀的护罩，上面用于安装切割刀消毒喷头和抑牙剂喷头;左夹持支座和右夹持支座前后两端均安装有由夹持皮带连接的浮动张紧轮，由直流夹持电机带动夹持皮带转动。每套夹持传动机构中的浮动张紧轮依靠两端分别固定在浮动张紧轮摆动铰链和夹持支座上的张紧弹簧的拉力对夹持皮带进行张紧，既能使两侧夹持皮带之间保持适当的夹持力，又能夹持粗细不同的作物顶部。割刀电机安装在左夹持支座或右夹持支座的下方，带动安装在两个扶禾器之间的切割刀旋转对作物进行切割。左夹持支座和右夹持支座连接在夹持打顶机构升降轨道上部横梁的左右两侧形成配合，夹持机构随车辆前进时，两侧夹持皮带夹持作物顶部，底部切割刀对作物进行切断，切断后的作物顶部被两侧夹持皮带夹持向后输送。左右夹持机构工作时前端向下倾斜与水平方向夹角呈20°?35°。
[0011]所述的割刀消毒系统包括消毒液药桶、消毒药栗、切割刀消毒喷头;所述切割刀一侧设有切割刀消毒喷头;升降平台的上方的一侧安装消毒液药桶，消毒液药桶通过消毒药栗与切割刀消毒喷头连通;消毒药栗吸取消毒液后由切割刀消毒喷头喷出对切割刀进行消毒，防止病毒在不同植株之间传播。在割刀盘的下方安装有一对红外线发射管和红外线接收管，当切割后的烟杆通过时，触发抑芽剂药栗。
[0012]所述的抑芽剂自动喷涂系统包括抑芽剂药桶、抑芽剂药栗和抑芽剂喷头;切割刀后侧夹持器上设有抑芽剂喷头;升降平台上方的另一侧安装抑芽剂药桶，抑芽剂药桶通过抑芽剂药栗和抑芽剂喷头连通;抑芽剂药栗吸取抑芽剂后通过抑芽剂喷头向切割后的烟杆断面喷施抑芽剂。
[0013]所述的升降驱动机构包括驱动链轮、被动链轮、链条、升降轨道、平衡配重;步进电机安装在固定节的前侧，步进电机连接驱动链轮，固定节的后侧设有被动链轮，一条长链条绕过主动链轮和被动链轮，长链条前端连接升降轨道的吊耳，从而拉动升降轨道与夹持打顶机构，长链条后端连接平衡配重。升降轨道包括轨道架、吊耳和滚轮；吊耳焊接在轨道架的横梁上;轨道架上装有六个滚轮，固定节前侧的两条主肢兼做导轨，六个滚轮与两条主肢形成配合，使得升降架可沿主肢上下移动。平衡配重上设有滑轮，滑轮可活动的安装在固定节后侧的配重导轨中，平衡配重可沿配重导轨上下移动以减轻步进电机的驱动力矩。该升降驱动机构以小功率的电机实现打顶高度的精确调节。
[0014]所述的输送收集装置包括输送带和收集筐，输送带安装在夹持打顶机构后部的下方，收集筐安装在输送带输出端的下方，切断后的烟芽经过输送带收集到收集筐内。
[0015]本发明的优点
[0016](I)本发明可实现对每株作物的精确打顶。作物高度识别摄像头采集图像，单片机系统可依据现有图像识别技术根据图像确定作物高度并计算出相对于当前位置夹持打顶机构提升或下降的高度，然后控制步进电机驱动链轮的正反转的旋转角度，可对每株作物的打顶尚度进彳丁精确调节。
[0017](2)本发明设计的作物夹持打顶机构，可实现作物顶尖的聚拢、夹持、切割、夹持输送。输送收集装置可实现切割后烟牙的输送与自动收集。消毒装置可对切割刀进行消毒，避免了病菌在不同植株之间的传播。抑牙剂自动喷施系统可检测到切割后通过的烟杆，并对作物杆断面喷涂抑芽剂。该装置作业效率高、自动化程度高，且可靠性强。
[0018](3)安装在固定节后方的平衡配重，平衡了夹持打顶机构的重量，减小步进电机的驱动力矩。
【附图说明】
[0019]图1是夹持式智能打顶装置安装示意图；
[0020]图中:1.液压升降机构，2.升降平台，3.被动链轮，4.消毒液药箱，5.链条，6.消毒药栗，7.主动链轮，8.步进电机，9.电机安装座，10.固定节，11.升降轨道，12.背光板支架，
13.背光板，14.摄像头支架，15.摄像头，16.夹持打顶机构，17.配重，18.皮带输送机，19.收集筐，20.连接板，21.抑芽剂药箱。
[0021 ]图2是夹持打顶机构安装示意图；
[0022]图中:22.左夹持支座，23.左扶禾器，24.右夹持支座，25.右扶禾器。
[0023]图3是夹持打顶传动机构示意图；
[0024]图中:26.直流夹持电机，27.主动轮，28.前浮动张紧轮，29.前浮动张紧轮摆动铰链，30.张紧弹簧1,31.夹持皮带，32.切割刀，33.切割电机，34.张紧弹簧Π，35.后浮动张紧轮摆动铰链，36.后浮动张紧轮，37.被动轮。
[0025]图4是刀片消毒系统与抑芽剂喷涂系统安装示意图；
[0026]图中:38.切割刀消毒喷头，39.U型螺栓，40.红外线发射管，41.切割电机安装座，42.抑芽剂喷头，43.红外线接收管，44.抑芽剂药栗。
[0027]图5是夹持打顶机构升降轨道图；
[0028]图中:45.轨道架，46.吊耳，47.滚轮。
[0029]图6是固定节示意图；
[0030]图中:48.固定节主肢，49.主动链轮座，50.配重导轨，51.被动链轮座。
[0031]具体的实施方式
[0032]夹持式烟草智能打顶装置，固定节(10)通过连接板(20)安装在高地隙拖拉机前方的升降平台(2)上，在工作前先通过液压升降机构(I)调整升降平台(2)的高度，然后作业机沿烟行前进。摄像头支架(14)安装在升降平台(2)的侧前方，支架上安装的摄像头(15)采集作物图像，背光板(14)提高图像的识别效果，采集后的图像信息上传单片机控制系统。
[0033]主动链轮(7)通过主动链轮座(49)安装在固定节(10)前方，被动链轮(3)通过被动链轮座(51)安装在固定节(10)后端。夹持打顶机构(16)安装在升降轨道(11)上，升降轨道两侧安装有滚轮(47)，配合在固定节前端的两条主肢(48)上，使夹持打顶机构(16)只能沿着主肢上下移动。升降轨道架(45)上方的吊耳(46)连接链条(5)的一端，链条(5)与主动链轮(7)配合，另一端绕过被动链轮(3)后连接配重(17)。配重机构(17)上安装四个滚轮，可沿着固定节(10)后方的配重导轨(50)上下移动，平衡夹持打顶机构(16)的重量，减小步进电机(8)驱动主动链轮(7)的力矩。单片机控制系统根据采集的图像计算作物的高度并控制步进电机(8)驱动主动链轮(7)，拉动升降轨道(11)沿固定节前端的主肢(48)上下运动，实现打顶机构高度的调节。
[0034]夹持打顶机构的左扶禾器安装在左夹持支座(22)的前端，右扶禾器安装在右夹持支座(24)的前端，切割电机(33)通过切割电机安装座(41)连接在左夹持支座(22)的下方。左右两侧的夹持传动机构分别连接在左夹持支座(22)和右夹持支座(24)上，前端向下倾斜与水平方向夹角为20°?35°。高地隙拖拉机前进时扶禾器将作物顶部收拢进夹持打顶机构。
[0035]左侧和右侧的夹持传动机构是对称安装布置，主要由直流夹持电机(26)、主动带轮(27)、前浮动张紧轮(28)、前浮动张紧轮摆动铰链(29)、张紧弹簧1(30)、夹持皮带(31)、张紧弹簧Π (34)、后浮动张紧轮摆动铰链(35)、后浮动张紧轮(36)和被动带轮(37)组成。直流夹持电机(26)带动主动带轮(27)旋转，拉动夹持皮带(31)绕过主动带轮(27)、前浮动张紧轮(28)、后浮动张紧轮(36)和被动带轮(37)，形成一个封闭的传动。由于左右两侧直流夹持电机转向相反，使得夹持皮带(31)内侧由前向后移动，将由扶禾器收拢的作物顶部夹持住并向后拉。为了适应粗细不同的作物顶部，前浮动张紧轮摆动铰链(29)和后浮动张紧轮摆动铰链(35)可以摆动，进而调整两侧夹持皮带之间的间隙，而张紧弹簧1(30)和张紧弹簧Π (34)又使两侧夹持皮带之间保持适当的夹持力。底部圆盘切割刀(32)将作物顶部切断，两侧夹持皮带(31)将切断后的作物顶部夹持住并向后运输。切断后的作物顶部到达皮带输送机(18)上部掉落，输送到收集筐(19)。
[0036]升降平台(2)上方一侧安装一个消毒液药箱(4)，消毒药栗(6)吸取后的消毒液经切割刀消毒喷头(38)对圆盘切割刀喷射消毒，防止病菌的传播。
[0037]升降平台(2)上方另一侧安装一个抑芽剂药箱(21)，抑芽剂药栗(44)吸取的抑芽剂通过安装在切割刀后侧的抑芽剂喷头(42)向切割后的作物杆断面喷施抑芽剂。在切割刀盘的下方使用U型螺栓(39)安装一对红外线发射管(40)和红外线接收管(43)，当切割后的作物杆通过时，触发抑芽剂药栗(44)启动。
[0038]本发明不仅限于单行作业，可根据实际需要增加打顶装置，实现多行作业。该装置也可适用于烟草、玉米和棉花等作物的打顶。
【主权项】
1.一种农作物夹持式智能打顶装置，其特征在于包括安装在升降平台上的固定节、作物高度识别系统、夹持打顶机构、割刀消毒系统、抑芽剂自动喷涂系统、升降驱动机构和输送收集装置； 所述固定节为本发明其它部件提供安装平台； 所述作物高度识别系统包括作物高度识别摄像头和单片机控制系统，单片机控制系统分别连接作物高度识别摄像头、步进电机、红外线发射管、红外线接收管、消毒药栗和抑芽剂药栗;升降平台的前方外侧安装一个作物高度识别摄像头用于采集图像，单片机控制系统根据采集的图像确定作物的高度并控制步进电机动作，实现夹持打顶机构上下高度的调-K-T ； 两套夹持打顶机构分别安装在左夹持支座和右夹持支座上，左夹持支座和右夹持支座分别安装在升降轨道的左右内侧;每套夹持打顶机构包括扶禾器、夹持皮带、浮动张紧轮、浮动张紧轮摆动铰链、切割刀、弹簧、直流夹持电机和割刀电机;两个扶禾器呈八字形分别安装在左夹持支座和右夹持支座的前端，便于将种植偏斜的作物收拢进打顶机构，两个扶禾器的后半部分兼做切割刀的护罩，上面用于安装切割刀消毒喷头和抑牙剂喷头；左夹持支座和右夹持支座前后两端均安装有由夹持皮带连接的浮动张紧轮，直流夹持电机带动夹持皮带转动;每套夹持传动机构中的浮动张紧轮依靠两端分别固定在浮动张紧轮摆动铰链和夹持支座上的张紧弹簧的拉力对夹持皮带进行张紧，既能使两侧夹持皮带之间保持适当的夹持力，又能夹持粗细不同的作物顶部；割刀电机安装在左夹持支座或右夹持支座的下方，带动安装在两个扶禾器之间的切割刀旋转对作物进行切割；左夹持支座和右夹持支座连接在夹持打顶机构升降轨道上部横梁的左右两侧形成配合，夹持机构随车辆前进时，两侧的夹持皮带夹持作物顶部，所述切割刀对作物进行切断，切断后的作物顶部被两侧夹持皮带夹持向后输送;左右夹持机构工作时前端向下倾斜与水平方向夹角呈20°?35° ; 所述的割刀消毒系统包括消毒液药桶、消毒药栗、切割刀消毒喷头;所述切割刀一侧设有切割刀消毒喷头;升降平台的上方的一侧安装消毒液药桶，消毒液药桶通过消毒药栗与切割刀消毒喷头连通;消毒药栗吸取消毒液后由切割刀消毒喷头喷出对切割刀进行消毒，防止病毒在不同植株之间传播;在割刀盘的下方安装有一对红外线发射管和红外线接收管，当切割后的烟杆通过时，触发抑芽剂药栗； 所述的抑芽剂自动喷涂系统包括抑芽剂药桶、抑芽剂药栗和抑芽剂喷头;切割刀后侧夹持器上设有抑芽剂喷头;升降平台上方的另一侧安装抑芽剂药桶，抑芽剂药桶通过抑芽剂药栗和抑芽剂喷头连通;抑芽剂药栗吸取抑芽剂后通过抑芽剂喷头向切割后的烟杆断面喷施抑芽剂； 所述的升降驱动机构包括驱动链轮、被动链轮、链条、升降轨道、平衡配重;步进电机安装在固定节的前侧，步进电机连接驱动链轮，固定节的后侧设有被动链轮，一条长链条绕过主动链轮和被动链轮，长链条前端连接升降轨道的吊耳，从而拉动升降轨道与夹持打顶机构，长链条后端连接平衡配重;升降轨道包括轨道架、吊耳和滚轮；吊耳焊接在轨道架的横梁上;轨道架上装有六个滚轮，固定节前侧的两条主肢兼做导轨，六个滚轮与两条主肢形成配合，使得升降架能沿主肢上下移动;平衡配重上设有滑轮，滑轮可活动的安装在固定节后侧的配重导轨中，平衡配重能沿配重导轨上下移动以减轻步进电机的驱动力矩； 所述的输送收集装置包括输送带和收集筐，输送带安装在夹持打顶机构后部的下方，收集筐安装在输送带输出端的下方，切断后的烟芽经过输送带收集到收集筐内。
【文档编号】A01G3/08GK106069241SQ201610623259
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月2日 公开号201610623259.0, CN 106069241 A, CN 106069241A, CN 201610623259, CN-A-106069241, CN106069241 A, CN106069241A, CN201610623259, CN201610623259.0
【发明人】范国强, 张晓辉, 王金星, 刘双喜, 杨庆璐
【申请人】山东农业大学