基于透明根系栽培容器拍照自动线的缓存架装置的制作方法

本发明属于植物栽培技术领域，特别涉及一种基于透明根系栽培容器拍照自动线的缓存架装置。

背景技术：

表型是基因型与环境控制后的表现性状，传统的作物表型研究，依赖人工手段，采样费时费力，效率低。现有的作物表型研究装置，如设施农业栽培框自动存取装置，在栽培货架和农业栽培框之间设有巷道，自动存取设备包括搬运小车，搬运小车穿梭于巷道内，体积小，工作效率高，性能可靠，实现在狭窄巷道内进行高通量和自动化作业。一种立体栽培的多区物流机器人、平台及运作方法，包括控制器，移动底盘，自动升降装置和插取装置等，实行平台的运动和取件搬运自动化作业控制，同时设有导航避障装置，负责驱动平台按预设路径行走、定位和纠偏。在不同作业区之间，可对多层立体栽培架上的栽培板进行跨区往返自动取件和搬运作业，满足立体多层的栽培方式下，物流自动化、智能化高效作业的需求。这些自动化设备，实现目标的自动化、智能化的高效作业，但有缓存存取机构的，同时带有监测拍照功能的高通量设施还未有相关建设。因此，急需研发集高通量运输装置，采集监测机构为一体的透明根系栽培容器拍照自动线的缓存架装置，提高表型研究效率。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种能够对拍照自动线上的透明根系栽培容器进行高通量、自动化运移的缓存架装置。

本发明的具体技术方案如下：

一种基于透明根系栽培容器拍照自动线的缓存架装置，包括横向支架、位于横向支架同一侧的两个竖向支架、两个对称设置用于放置透明根系栽培容器的缓存架，两个竖向支架分别连接在横向支架的两端，两个缓存架的一端分别可旋转的连接在竖向支架与横向支架的连接处，使得两个缓存架均能够在竖向支架与横向支架之间旋转。

优选的，所述透明根系栽培容器包括栽培底座、栽培容器本体、遮光盖和遮光罩；

所述栽培容器本体包括透明内筒、透明外筒和透明顶盖，透明外筒上下开放，所述透明内筒和透明外筒相互嵌套并固定在栽培底座上，透明内筒的顶部设置透明顶盖，透明内筒和透明外筒之间形成根系环形栽培空间，在根系环形栽培空间的上方设置遮光盖，栽培底座上开设有与所述透明内筒的内腔连通的中心孔，栽培底座的四角设有定位孔，栽培底座的下方设有接水盒；

所述遮光罩设在遮光盖和栽培底座之间，遮光罩包括可拆卸连接的左遮光罩和右遮光罩，左遮光罩和右遮光罩形成中空的矩形结构，栽培容器本体设在该空腔内。

优选的，横向支架与竖向支架上均设有与缓存架的另一端可拆卸连接的连接件，所述连接件包括驱动装置，与驱动装置连接的定位导杆，驱动装置驱动定位导杆上升或者下降，缓存架的另一端设有与该定位导杆相匹配的定位导套。

优选的，所述缓存架包括上缓存架、下缓存架、以及设在上缓存架和下缓存架之间的加强板；

所述缓存架的旋转端与旋转装置连接，所述旋转装置包括旋转支撑轴，驱动旋转支撑轴旋转的驱动机构；所述旋转支撑轴包括旋转轴、上支撑板和下支撑板，上支撑板、下支撑板设在上缓存架和下缓存架之间并且分别与上缓存架和下缓存架连接，旋转轴的一端与驱动机构的输出端连接、其另一端与上支撑板和下支撑板连接，上支撑板和下支撑板之间设有加强筋。

优选的，所述缓存架底部设有万向轮，横向支架与竖向支架连接处内侧设有用于缓存架旋转时万向轮行走的导轨。

优选的，所述缓存架的非旋转端顶部设有多个用于放置透明根系栽培容器的定位座，每个定位座包括四个支撑销，栽培底座的四角放置在四个支撑销上，定位座位于对角线位置上的两个支撑销上设有与栽培底座上的定位孔相匹配的定位销。

优选的，所述横向支架与竖向支架的外侧均设有阻挡板，阻挡板旁边设有电感式接近开关。

本发明中，两个缓存架能够在竖向支架与横向支架之间旋转，用于运送小车上料前或者下料后透明根系栽培容器的缓存；缓存架旋转至横向支架时将透明根系栽培容器放置在缓存架上，两个缓存架均旋转至竖向支架时运送小车同时将两个缓存架上的透明根系栽培容器运移至拍照工位组，拍完照后，运送小车将拍照工位组上的透明根系栽培容器运回同时放至在两个缓存架上；缓存架旋转至横向支架上，将拍完照的透明根系栽培容器取下。本发明所述缓存架装置与运送小车相配合，用于拍照工位组透明根系栽培容器的同时上料或下料，满足高通量和自动化的运移要求，提高了工作效率，节约了时间成本。整个缓存架装置基于模块化高效率的设计理念，系统结构轻便简洁。

附图说明

图1为本发明所述透明根系栽培容器拍照自动线的结构示意图；

图2为本发明所述透明根系栽培容器的结构示意图；

图3为图2的主视图；

图4为图3中a-a剖面图；

图5为图3的俯视图；

图6为本发明所述透明根系栽培容器缓存架装置的结构示意图；

图7为本发明所述缓存架和旋转装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。本发明未提及部分均为现有技术。

参见图1或图6，本发明提供的缓存架装置基于透明根系栽培容器拍照自动线上面，所述透明根系栽培容器拍照自动线，包括行走导轨5、运送小车2、两排成组的拍照工位组1、透明根系栽培容器缓存架装置3；所述行走导轨5设在两排成组的拍照工位组1之间，行走导轨5一端延伸至两个竖向支架3-12与横向支架3-2形成的区域内，运送小车2沿行走导轨5在拍照工位组1与透明根系栽培容器缓存架装置3之间往复移动。

参见图6，本发明提供的透明根系栽培容器缓存架装置3包括横向支架3-2、位于横向支架3-2同一侧的两个竖向支架3-12、两个对称设置用于放置透明根系栽培容器的缓存架g和缓存架h，两个竖向支架3-12分别连接在横向支架3-2的两端，缓存架g和缓存架h的一端分别可旋转的连接在竖向支架3-12与横向支架3-2的连接处，使得缓存架g、缓存架h均能够在竖向支架3-12与横向支架3-2之间旋转。行走导轨5一端延伸至两个竖向支架3-12与横向支架3-2形成的区域内，缓存架g、缓存架h均旋转至竖向支架3-12时、用于透明根系栽培容器4在拍照工位组1与缓存架g、缓存架h之间的运移。

参见图1，运送小车2包括工作台（图中未画出），工作台的左右两侧设有用于抓取透明根系栽培容器4的左抓取装置e和右抓取装置f，工作台上安装有用于驱动左抓取装置e和右抓取装置f同步相向运动或者背向运动的驱动机构（图中未画出）。驱动机构优选为电机，电机驱动左抓取装置e和右抓取装置f同步相向运动或者背向运动，实现左抓取装置e和右抓取装置f同时收回、同时伸出，对左右两侧拍照工位组1内透明根系栽培容器4同时夹取或放下，或者缓存架g、缓存架h均旋转至竖向支架3-12时，对缓存架g、缓存架h上透明根系栽培容器4的同时夹取或放下，提高了工作效率，节约了时间成本。

进一步的，参见图2至图5，透明根系栽培容器4包括栽培底座4-4、栽培容器本体、遮光盖4-2和遮光罩。栽培容器本体包括透明内筒4-8、透明外筒4-7和透明顶盖4-6，透明外筒4-7上下开放，所述透明内筒4-8和透明外筒4-7相互嵌套并固定在栽培底座4-4上，透明内筒4-8的顶部设置透明顶盖4-6，透明内筒4-8和透明外筒4-7之间形成根系环形栽培空间，在根系环形栽培空间的上方设置遮光盖4-2，在栽培底座4-4上还开设与透明内筒4-8的内腔连通的中心孔（图中未画出），栽培底座4-4的四角设有定位孔4-9，栽培底座4-4的下方设有接水盒4-5。使用时，在根系环形栽培空间内填充土壤，在土壤3～4cm深处播种，作物根系在土壤内生长。遮光罩设在遮光盖4-2和栽培底座4-4之间，遮光罩包括可拆卸连接的左遮光罩4-3和右遮光罩4-1，左遮光罩4-3和右遮光罩4-1形成中空的矩形结构，栽培容器本体设在该空腔内。将左遮光罩4-3和右遮光罩4-1向外用力拉时可以将左遮光罩4-3和右遮光罩4-1分开，左遮光罩4-3和右遮光罩4-1靠在一起用力挤压时可以将左遮光罩4-3和右遮光罩4-1卡合。当需要对栽培容器本体内的植物根系进行成像时，只需将左遮光罩和右遮光罩拆开即可，成像完后将左遮光罩4-3和右遮光罩4-1卡合在一起。

优选的，在栽培底座4-4上开设有与根系环形栽培空间连通的通孔（图中未画出），以方便透明外筒4-7和透明内筒4-8底部多余水分渗出，避免栽培容器本体的底部滞水；透明外筒4-7和透明内筒4-8底部渗出的多余水分流出后进入接水盒4-5中，避免弄脏地面。

进一步的，参见图1和图6，横向支架3-2与竖向支架3-12上均设有与缓存架g、缓存架h的另一端可拆卸连接的连接件，所述连接件包括驱动装置3-5，与驱动装置3-5连接的定位导杆3-8，驱动装置3-5优选为气缸；气缸3-5驱动定位导杆3-8上升或者下降，缓存架g、缓存架h的另一端设有与该定位导杆3-8相匹配的定位导套3-3。当缓存架g或缓存架h的另一端旋转至横向支架3-2或竖向支架3-12上时，横向支架3-2或竖向支架3-12上的气缸3-5驱动定位导杆3-8上升，定位导杆3-8插入缓存架g或缓存架h另一端的定位导套3-3内，缓存架g或缓存架h固定在横向支架3-2或竖向支架3-12上，当缓存架g或缓存架h需要旋转时，横向支架3-2或竖向支架3-12上的气缸3-5驱动定位导杆3-8下降，定位导杆3-8退出缓存架g或缓存架h另一端的定位导套3-3，缓存架g或缓存架h即可进行旋转。优选的，本发明横向支架3-2设有一个连接件，当缓存架g或缓存架h旋转至横向支架3-2上时，该连接件与缓存架g或缓存架h的另一端连接。

进一步的，参见图6和图7，缓存架g、缓存架h均包括上缓存架3-18、下缓存架3-19、以及设在上缓存架3-18和下缓存架3-19之间的加强板3-20。缓存架g、缓存架h的旋转端均与旋转装置3-1连接，旋转装置3-1包括旋转支撑轴，驱动旋转支撑轴旋转的驱动机构3-13，驱动机构3-13优选为减速电机。旋转支撑轴包括旋转轴3-14、上支撑板3-17和下支撑板3-15，上支撑板3-17、下支撑板3-15设在上缓存架3-18和下缓存架3-19之间并且分别与上缓存架3-18和下缓存架3-19连接，旋转轴3-14的一端与减速电机3-13的输出端连接、其另一端与上支撑板3-17和下支撑板3-15连接，上支撑板3-17和下支撑板3-15之间设有加强筋3-16。采用上述结构后，增强了缓存架g、缓存架h的强度，使得缓存架g、缓存架h能够承受更大的负载；即使缓存架g、缓存架h旋转臂较长负载较大的情况下依然能够平稳旋转，提高了缓存架g、缓存架h旋转时的稳定性。

进一步的，参见图6和图7，缓存架g、缓存架h底部设有万向轮3-4，横向支架3-2与竖向支架3-12连接处内侧设有用于缓存架g或缓存架h旋转时万向轮3-4行走的导轨3-11。万向轮3-4有两个，设在缓存架底部两侧，为缓存架旋转时提供支撑作用，在不影响缓存架旋转的情况下，即使缓存架旋转臂较长负载较大依然能够平稳旋转。

进一步的，参见图6和图7，缓存架g、缓存架h非旋转端顶部均设有多个用于放置透明根系栽培容器的定位座，每个定位座包括四个支撑销3-9，栽培底座4-4的四角放置在四个支撑销3-9上，定位座位于对角线位置上的两个支撑销3-9上设有与栽培底座4-4上的定位孔4-9相匹配的定位销3-10。采用上述结构后，不仅可以支撑透明根系栽培容器4，放置透明根系栽培容器4时定位销3-10还可以进行定位；而且结构简单、成本低。优选的，缓存架g、缓存架h非旋转端顶部均设有两个定位座。

进一步的，参见图6，横向支架3-2与竖向支架3-12的外侧均设有阻挡板3-7，防止缓存架g、缓存架h旋转至横向支架3-2或竖向支架3-12的外侧；阻挡板3-7旁边设有电感式接近开关3-6，用于检测缓存架g、缓存架h的旋转距离。

参见图1对本发明的工作过程进行详细描述，图1中，缓存工位ii和缓存工位iv对应于缓存架g上的两个定位座，缓存工位i和缓存工位iii对应于缓存架h上的两个定位座；以拍照工位组为2组为例具体工作过程如下：

第一步：缓存架g、缓存架h的上料

缓存架g位于竖向支架3-12上，控制减速电机3-13驱动缓存架h旋转至横向支架3-2上，直至缓存架h上的定位导套3-3位于横向支架3-2上定位导杆3-8的正上方；控制横向支架3-2上的气缸3-5驱动定位导杆3-8上升，直至横向支架3-2上的定位导杆3-8插入缓存架h的定位导套3-3内；采用机械手将待拍照透明根系栽培容器放在缓存工位i上；控制横向支架3-2上的气缸3-5驱动定位导杆3-8下降，直至横向支架3-2上的定位导杆3-8从缓存架h的定位导套3-3内退出；控制减速电机3-13驱动缓存架h旋转至竖向支架3-12上，直至缓存架h上的定位导套3-3位于竖向支架3-12上定位导杆3-8的正上方；控制竖向支架3-12上的气缸3-5驱动定位导杆3-8上升，直至竖向支架3-12上的定位导杆3-8插入缓存架h上的定位导套3-3内。

控制减速电机3-13驱动缓存架g旋转至横向支架3-2上，直至缓存架g上的定位导套3-3位于横向支架3-2上定位导杆3-8的正上方；控制横向支架3-2上的气缸3-5驱动定位导杆3-8上升，直至横向支架3-2上的定位导杆3-8插入缓存架g上的定位导套3-3内；采用机械手将待拍照透明根系栽培容器放在缓存工位ii上，控制横向支架3-2上的气缸3-5驱动定位导杆3-8下降，直至横向支架3-2上的定位导杆3-8从缓存架g的定位导套3-3内退出；控制减速电机3-13驱动缓存架g旋转至竖向支架3-12上，直至缓存架g上的定位导套3-3位于竖向支架3-12上定位导杆3-8的正上方；控制竖向支架3-12上的气缸3-5驱动定位导杆3-8上升，直至竖向支架3-12上的定位导杆3-8插入缓存架g上的定位导套3-3内。完成缓存架g、缓存架h的上料。

第二步：将缓存架g、缓存架h上的待拍照透明根系栽培容器运送至拍照工位b、拍照工位a

控制运送小车2沿行走导轨5往透明根系栽培容器缓存架装置3方向移动，直至进入两个竖向支架3-12与横向支架3-2形成的区域内；控制运送小车2工作台上的左抓取装置e和右抓取装置f同时夹取位于缓存工位ii、缓存工位i上的透明根系栽培容器4送至拍照工位b、拍照工位a上；拍照工位b、拍照工位a分别对其上方的透明根系栽培容器进行拍照。

运送小车2将透明根系栽培容器4送至拍照工位b、拍照工位a时，缓存架g、缓存架h参照第一步进行上料。

运送小车2将透明根系栽培容器放置在拍照工位b、拍照工位a上后，控制运送小车2沿行走导轨5往透明根系栽培容器缓存架装置3方向移动。

第三步：将缓存架g、缓存架h上的待拍照透明根系栽培容器运送至拍照工位d、拍照工位c

参照第二步夹取位于缓存工位ii、缓存工位i上的透明根系栽培容器，送入拍照工位d、拍照工位c上进行拍照。

运送小车2将透明根系栽培容器4运送至拍照工位d、拍照工位c时，缓存架g、缓存架h参照第一步进行上料。

第四步：将拍照工位b、拍照工位a上拍完照的透明根系栽培容器运回至缓存架g、缓存架h

控制运送小车2工作台上的左抓取装置e和右抓取装置f同时夹取位于拍照工位b、拍照工位a上已拍照透明根系栽培容器；控制运送小车2沿行走导轨5往透明根系栽培容器缓存架装置3方向移动，控制运送小车2工作台上的左抓取装置e和右抓取装置f将夹取的透明根系栽培容器同时放置在缓存工位iv、缓存工位iii上。

第五步：将缓存架g、缓存架h上的待拍照透明根系栽培容器运送至拍照工位b、拍照工位a

参照第二步将缓存架g、缓存架h上的待拍照透明根系栽培容器运送至拍照工位b、拍照工位a。

第六步：将拍照工位d、拍照工位c上拍完照的透明根系栽培容器运回至缓存架g、缓存架h

参照第四步将拍照工位d、拍照工位c上拍完照的透明根系栽培容器运回至缓存架g、缓存架h。

运送小车2进行第五步、第六步的同时，缓存架g、缓存架h进行已拍照透明根系栽培容器的下料、待拍照透明根系栽培容器的上料。

缓存架g、缓存架h进行已拍照透明根系栽培容器的下料、待拍照透明根系栽培容器的上料的步骤如下：

1.减速电机3-13驱动缓存架h旋转至横向支架3-2上，直至缓存架h上的定位导套3-3位于横向支架3-2上定位导杆3-8的正上方；控制横向支架3-2上的气缸3-5驱动定位导杆3-8上升，直至横向支架3-2上的定位导杆3-8插入缓存架h上的定位导套3-3内，采用机械手将缓存工位iii上已拍照的透明根系栽培容器取下，然后将待拍照透明根系栽培容器放在缓存工位i上；控制横向支架3-2上的气缸3-5驱动定位导杆3-8下降，直至横向支架3-2上的定位导杆3-8从缓存架h的定位导套3-3内退出；控制减速电机3-13驱动缓存架h旋转至竖向支架3-12上，直至缓存架h上的定位导套3-3位于竖向支架3-12上定位导杆3-8的正上方；控制竖向支架3-12上的气缸3-5驱动定位导杆3-8上升，直至竖向支架3-12上的定位导杆3-8插入缓存架h上的定位导套3-3内。

2.控制减速电机3-13驱动缓存架g旋转至横向支架3-2上，直至缓存架g上的定位导套3-3位于横向支架3-2上定位导杆3-8的正上方；控制横向支架3-2上的气缸3-5驱动定位导杆3-8上升，直至横向支架3-2上的定位导杆3-8插入缓存架g上的定位导套3-3内；采用机械手将缓存工位iv上已拍照的透明根系栽培容器取下，然后将待拍照透明根系栽培容器放在缓存工位ii上；控制横向支架3-2上的气缸3-5驱动定位导杆3-8下降，直至横向支架3-2上的定位导杆3-8从缓存架g的定位导套3-3内退出；控制减速电机驱动缓存架g旋转至竖向支架3-12上，直至缓存架g上的定位导套3-3位于竖向支架3-12上定位导杆3-8的正上方；控制竖向支架3-12上的气缸3-5驱动定位导杆3-8上升，直至竖向支架3-12上的定位导杆3-8插入缓存架g上的定位导套3-3内。完成缓存架g、缓存架h已拍照透明根系栽培容器的下料、待拍照透明根系栽培容器的上料。

如此循环运行。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。