本实用新型涉及一种农作物采收生物力学特性测量实验装置，尤其是一种茶树新梢采摘力学特性测量装置。
背景技术：
名优绿茶（尤其是特级、一级高档次名优绿茶）对芽叶形态要求较高，其鲜叶标准一般为一芽一叶、一芽二叶，而且需要保证叶片完整。这样的新梢嫩叶，目前国内外无一例外地只能依靠手工采摘。但是，手工采茶非常辛苦与耗时，茶叶成本的40％用于劳动力，而劳动力开支中的80％用于采摘。
中国茶叶机械化亟需突破的是茶园作业机械化，特别是机械化采茶。全国实行机械化采茶的茶园面积约占总面积的10％-15％。常用的采茶机有手持式和乘用式两种形式，它们都是基于切割式工作原理。这种采茶方法虽然具备较高的采摘效率，但是对嫩叶和老叶没有选择性，只是将茶树蓬面整体地剪切一遍，茶叶叶片破损严重。用这种方法采摘下来的茶树鲜叶一般用于制作大宗茶，不能用于制作高档次名优茶。茶园亟需一种工作效率高，又能适用于采摘制作高档次名优绿茶鲜叶的自动化机械。为了实现自动化采茶，必须首先解决茶树新梢的智能识别与高速仿生采摘等关键科学问题。
人工采摘常用“提手采”方法，将新梢从茶树枝条上面掰下。为了实现智能化采摘，并达到人工采摘的质量标准，需要研制仿生采摘指，而新梢采摘力学特性是采摘指的设计依据。茶树新梢采摘力学特性参数包括新梢茎的夹断力和拉断力。采摘过程中，要求将新梢拉断，而不是夹断或者剪断。
申请号为2016206056274的中国专利“可调大小的柑橘类水果力学特性测量装置”提供了一种可调大小的柑橘类水果力学特性测量装置，该装置可以调节间距以适应不同大小果径的柑橘类水果的夹持，并附有剥皮装置。对于茶树新梢采摘力学特性的测量，尚无文献报道。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种可以精确检测茶树新梢夹断力和拉断力，为研制仿生采摘指提供茶树新梢采摘力学特性参数的名优绿茶新梢采摘力学特性测量装置。
为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：
名优绿茶新梢采摘力学特性测量装置，其中：包括底板，底板上安装有夹断力测量装置，夹断力测量装置包括固定夹具、活动夹具、第一力学传感器、导向板、推杆、第二支撑架以及螺杆，固定夹具、导向板以及第二支撑架均固定在底板上，第一力学传感器滑动设置在导向板上，活动夹具固定在第一力学传感器面向固定夹具的一侧，活动夹具与固定夹具之间具有间隙，该间隙用于夹持茶叶新梢，推杆安装在第一力学传感器背对固定夹具的一侧，螺杆安装在第二支撑架上，螺杆能通过旋动在第二支撑架上滑移，螺杆滑移时，能推动推杆，使推杆推动第一力学传感器滑向固定夹具，从而使活动夹具与固定夹具接近，挤压夹持在二者之间的茶叶新梢，第一力学传感器与控制芯片连接，控制芯片连接显示器，第一力学传感器能感应活动夹具受到的压力，并将压力信号传递至控制芯片，控制芯片能将压力信息显示在显示器上。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的底板上安装有拉断力测量装置，拉断力测量装置包括固定架、第二力学传感器、固定压块和活动压块，固定架与底板固定连接，第二力学传感器安装在固定架上，固定压块固定在第二力学传感器上，活动压块通过锁紧螺钉可上下滑动地安装在固定压块上，固定压块的下表面和活动压块的上表面之间形成有一用于放置茶叶新梢的新梢夹孔，第二力学传感器与控制芯片连接，锁紧螺钉旋动时，活动压块能下移，使固定压块和活动压块共同将茶叶新梢夹持在新梢夹孔中，当茶叶新梢受到拉力时，第二力学传感器因该拉力而形变，从而感应到拉力，并将该拉力信号传递至控制芯片，控制芯片能将拉力信息显示在显示器上。
上述的夹断力测量装置包括第一支撑架，第一支撑架固定在底板上，推杆安装在第一支撑架上并能在第一支撑架上轴向滑动。
上述的螺杆背对推杆的一端固定有波轮，一螺母固定在第二支撑架上，螺杆通过穿过螺母实现与第二支撑架的连接，波轮能带动螺杆在螺母中转动，从而使螺杆能相对于第二支撑架轴向移动。
上述的控制芯片为单片机，显示器为液晶显示器，第一力学传感器、第二力学传感器与控制芯片的连接线路上均安装有放大器和A/D转换器，放大器用于放大第一力学传感器和第二力学传感器感应到的信号，A/D转换器用于将电信号转换为数字信号。
上述的螺杆面向推杆的一端设置有卡凸，推杆面向螺杆的一端设置有卡槽，卡凸能卡入卡槽中，使推杆与螺杆轴向固定、周向可旋转配合。
上述的固定夹具、导向板、第一支撑架以及第二支撑架均通过螺纹与底板固定连接。
上述的固定夹具上设置有若干个不同尺寸的夹头，用于固定不同品种的茶叶新梢。
本实用新型的名优绿茶新梢采摘力学特性测量装置，具有茶树新梢夹断力和拉断力测量的功能，两个测量功能相对独立，可以单独进行测量，整体结构简单，本实用新型采用了力学传感器与单片机组合的结构，测量精度高，能为研制仿生采摘指提供较为全面精确的茶树新梢采摘力学特性参数。
附图说明
图1是夹断力测量装置的结构示意图；
图2是图1的仰视图；
图3是图1的A部结构放大图；
图4是卡凸与卡槽的配合图；
图5是拉断力测量装置的结构示意图；
图6是图5的右视图。
其中的附图标记为：底板1、固定夹具2、茶叶新梢3、活动夹具4、第一力学传感器5、导向板6、推杆7、卡槽7a、第一支撑架8、第二支撑架9、螺杆10、卡凸10a、螺母11、波轮12、固定架13、第二力学传感器14、固定压块15、活动压块16、锁紧螺钉17、新梢夹孔18。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。
本实用新型的名优绿茶新梢采摘力学特性测量装置，其中：包括底板1，底板1上安装有夹断力测量装置，夹断力测量装置包括固定夹具2、活动夹具4、第一力学传感器5、导向板6、推杆7、第二支撑架9以及螺杆10，固定夹具2、导向板6以及第二支撑架9均固定在底板1上，第一力学传感器5滑动设置在导向板6上，活动夹具4固定在第一力学传感器5面向固定夹具2的一侧，活动夹具4与固定夹具2之间具有间隙，该间隙用于夹持茶叶新梢3，推杆7安装在第一力学传感器5背对固定夹具2的一侧，螺杆10安装在第二支撑架9上，螺杆10能通过旋动在第二支撑架9上滑移，螺杆10滑移时，能正好接触并推动推杆7，使推杆7推动第一力学传感器5滑向固定夹具2，从而使活动夹具4与固定夹具2接近，挤压夹持在二者之间的茶叶新梢3，第一力学传感器5与控制芯片连接，控制芯片连接显示器，第一力学传感器5能感应活动夹具4受到的压力，并将压力信号传递至控制芯片，控制芯片能将压力信息显示在显示器上。
实施例中，底板1上安装有拉断力测量装置，拉断力测量装置包括固定架13、第二力学传感器14、固定压块15和活动压块16，固定架13与底板1固定连接，第二力学传感器14安装在固定架13上，固定压块15固定在第二力学传感器14上，活动压块16通过锁紧螺钉17可上下滑动地安装在固定压块15上，固定压块15的下表面和活动压块16的上表面之间形成有一用于放置茶叶新梢3的新梢夹孔18，第二力学传感器14与控制芯片连接，锁紧螺钉17旋动时，活动压块16能下移，使固定压块15和活动压块16共同将茶叶新梢3夹持在新梢夹孔18中，当茶叶新梢3受到拉力时，第二力学传感器14因该拉力而形变，从而感应到拉力，并将该拉力信号传递至控制芯片，控制芯片能将拉力信息显示在显示器上。
实施例中，夹断力测量装置包括第一支撑架8，第一支撑架8固定在底板1上，推杆7安装在第一支撑架8上并能在第一支撑架8上轴向滑动。
实施例中，螺杆10背对推杆7的一端固定有波轮12，一螺母11固定在第二支撑架9上，螺杆10通过穿过螺母11实现与第二支撑架9的连接，波轮12能带动螺杆10在螺母11中转动，从而使螺杆10能相对于第二支撑架9轴向移动。
实施例中，控制芯片为单片机，显示器为液晶显示器，第一力学传感器5、第二力学传感器14与控制芯片的连接线路上均安装有放大器和A/D转换器，放大器用于放大第一力学传感器5和第二力学传感器14感应到的信号，A/D转换器用于将电信号转换为数字信号。
实施例中，螺杆10面向推杆7的一端设置有卡凸10a，推杆7面向螺杆10的一端设置有卡槽7a，卡凸10a能卡入卡槽7a中，使推杆7与螺杆10轴向固定、周向可旋转配合。
实施例中，固定夹具2、导向板6、第一支撑架8以及第二支撑架9均通过螺纹与底板1固定连接。
本实用新型的力学传感器，是一种将力信号转变为电信号输出的电子元件。通过形变测量拉力与压力。放大器是将力学传感器传送来的输入讯号放大的装置。A/D转换器是将放大器传输过来的力的模拟量转换成数字量。单片机存储并执行参数测量与显示等程序。液晶显示屏：将单片机处理后的结果显示在显示屏上，即为所测力的大小。
夹断力测量装置中，
茶叶新梢采摘力学特性测量装置中，底板1与固定夹具2、底板1与导向板6、底板1与第一支撑架8、底板1与第二支撑架9均通过螺纹连接。活动夹具4与第一力学传感器5一侧通过螺纹连接；第一力学传感器5一侧与推杆7通过螺纹连接。第一力学传感器5可以在导向板6上左右移动；推杆7可以在第一支撑架8上轴向移动；第二支撑架9与螺母11焊接；螺杆10一侧与波轮12固结插销连接。
固定夹具2有四个夹头，四个夹头处的圆弧半径不同，适用于不同品种的茶叶新梢。
夹断力测量装置工作原理:将待测茶叶新梢3放置固定夹具2与活动夹具4之间，当旋转波轮12时，带动螺杆10在第二支撑架9的导向下，轴向移动。当螺杆10向左滑动时，推动推杆7与第一力学传感器5沿着导向板6向左运动，使得活动夹具4随之向左移动从而夹紧新梢。夹紧的时，第一力学传感器5受力形变，传感器的输出信号传送到放大器中，经A/D转换器进行模拟量与数字量转换，再传递到单片机中，经由单片机处理后，液晶显示屏实时显示夹紧力的大小。波轮12继续缓慢旋转，直至新梢被夹断为止，此时液晶显示屏示数即为夹断力。
拉断力测量装置工作原理:调节锁紧螺钉17，改变活动压块16与固定压块15之间间隙，然后将待测茶叶新梢3放置在新梢夹孔18中，放置在合适位置，拧紧锁紧螺钉17，直至夹紧茶叶新梢3。然后，人工拉动茶叶新梢的另外一端，带动活动压块16与固定压块15向轴向位移。在拉动的同时，第二力学传感器14受力形变，传感器的输出信号传送到放大器中，经A/D转换器进行模拟量与数字量转换，再传递到单片机中，经由单片机处理后，液晶显示屏实时显示拉力的大小。拉动茶叶新梢3直至新梢被拉断为止，此时液晶显示屏示数即为拉断力。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。