一種大粒種子定向播種裝置的製作方法
2023-12-06 17:28:26 2
專利名稱：一種大粒種子定向播種裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種定向播種機，尤其涉及一種為自動嫁接機提供標準化苗的大粒種子定向播種裝置，屬於精密農業機械技術領域。
背景技術：
由於嫁接可以克服作物的連作障礙，提高作物產量，近年來，嫁接技術在設施栽培中得到廣泛的應用，有著廣闊的技術應用前景。為了提高蔬菜嫁接的效率，同時減輕工人的勞動強度，國內外針對嫁接的自動化不斷進行著研究。雖然嫁接過程已經實現了自動化，但是有些嫁接方法，例如貼接法，嫁接時嫁接機對幼苗子葉方向具有一定的方向要求，目前大多嫁接機仍採用人工供苗的方式，效率非常低。生產標準化苗實現自動嫁接機的自動供苗成為目前設施農業中的一種迫切需求。
研究工廠化育苗機械，國外開始研究的時間要比國內早，精量播種機研究技術已經很成熟，但是大多針對的小粒種子，針對大粒種子研究還不成熟。日本在大粒種子播種方面的研究最為成熟，可實現種子長軸方向偏差不大於30°的播種，但不能保證出芽點所在方向的朝向。國內起步較晚，技術還不成熟，尤其針對大粒種子的播種設備的研究起步於近兩年，僅僅利用機械式進行播種，同樣存在出芽點朝向不能保持一致的情況。近年來，一些科研單位也進行了精量播種的相關研究，但是國內對於南瓜等大粒種子精量播種方面的研究較少，還不夠重視。而對於嫁接所使用的瓜科砧木，使用的都是大粒種子。因而，針對大粒種子播種設備的研製進行播種是有必要的。
發明內容
本發明的目的在於提供一種大粒種子定向播種裝置，具體說就是針對像南瓜、玉米、大豆等長度在5 15cm種子進行播種，它解決大粒種子播種後出芽點朝向不一致的問題，為自動嫁接機在嫁接過程中幼苗子葉按特定方向進行供給提供條件。本發明解決其技術問題所採取的技術方案是
一種大粒種子定向播種裝置，包括工作檯、輸送機構、苗盤、壓穴機構、攝像檢測機構、吸種機構、種箱、導向板、調向機構、矯正機構以及控制箱，
其特殊之處在於所述工作檯包括機架和工作檯面；所述機架上按流水線的工作流程分別固定有壓穴機構、攝像檢測機構、調向機構、吸種機構、種箱、矯正機構；所述工作檯面的下方設有控制箱；
所述輸送機構、壓穴機構、攝像檢測機構、吸種機構、調向機構、矯正機構均與控制箱內的控制系統連接；所述攝像檢測機構與控制箱內的控制系統外接、內部裝有圖像處理軟體的計算機。上述輸送機構包括步進電機、皮帶輪、輸送帶以及導向板；所述步進電機安裝在工作檯苗盤輸出端側面，所述輸送帶設置於工作檯面上，所述步進電機與輸送帶之間通過皮帶輪連接，所述導向板設置於輸送帶兩側，其寬度能調整。
上述壓穴機構包括設置於氣缸支架上的光電傳感器和壓穴氣缸；所述壓穴氣缸內的活塞杆頂端安裝一個帶滑槽的壓穴夯頭基座，所述壓穴夯頭基座的滑槽裡設有呈V型的夯頭，所述夯頭的數量和尺寸根據苗盤壓穴的要求調整。上述吸種機構包括固定支架、旋轉手臂、伺服電機、真空發生器、集氣管以及吸針頭；所述伺服電機安置在固定支架上端，所述旋轉手臂一端與電機主軸連接，另一端連接與真空發生器相連接的集氣管，所述集氣管連接吸種用的吸針頭；所述吸針頭依靠旋轉手臂、在伺服電機的作用下，從種箱出種槽吸種、並旋轉到調向機構進入導向板位置放種。上述攝像檢測機構包括安裝在工作檯機架上的光電傳感器和攝像頭。上述調向機構包括進種導向板、調向板、步進電機和出種導向板；所述進種導向板和出種導向板組成外型似漏鬥裝置，所述調向板放置在該外型似漏鬥裝置內部頸部，與安裝在外部的步進電機電機軸相連接；所述調向板在電機主軸帶動下實現正反轉。上述調向板為凹形調向板，凹形空間的橫向直徑小於種子的長軸而大於種子的短 軸、縱向的長邊不小於種子的長軸。上述矯正機構包括設置於氣缸支架上的光電傳感器和矯正氣缸；所述矯正氣缸內的活塞杆頂端安裝一個帶滑槽的倒V型夯頭基座，所述倒V型夯頭基座的滑槽裡設置倒V型夯頭，所述倒V型夯頭的數量和尺寸根據壓穴夯頭調整。上述控制箱內的控制系統為單片機；所述計算機通過串口和單片機進行通信。上述攝像頭利用CMOS相機進行圖像米集。本發明的有益效果是
本裝置採用單片機進行整體控制，利用CMOS相機進行圖像採集，計算機圖像處理技術判別種子方向。傳感器對工作過程進行精確檢測反饋，輸送速度通過步進電機調頻實現，壓穴氣缸、矯正氣缸往復運動和集氣管連接吸針頭運動採用雙單向節流閥進行調速，實現播種後出芽點朝向一致定向播種。該大粒種子定向播種裝有利於標準化幼苗的生產及管理，為嫁接機自動供苗提供前提條件，提高育苗和嫁接的生產效率。
圖I為本發明的整體結構示意 圖2為本發明的壓穴結構結構示意 圖3為本發明的調向結構結構示意 圖4為本發明的播種結構示意 圖5為本發明的矯正機構結構示意圖。附圖標號說明1 一壓穴機構、2—攝像檢測機構、3—調向機構、4一吸種機構、5—種箱、6—矯正機構、7—導向板、8—輸送帶、9一皮帶輪、10—步進電機、11一控制箱、12—苗盤、13—V型夯頭、15—光電傳感器、16—夯頭氣缸、17—氣缸支架、18—調向板、19 一步進電機、20—進種導向板、21—出種導向板、23—攝像頭、24—集氣管、25—旋轉手臂、26—伺服電機、27—吸針頭、29—固定支架、30—倒V型夯頭、33—矯正氣缸。
具體實施例方式參見圖1，一種大粒種子定向播種裝置，由壓穴機構I、攝像檢測機構2、調向機構3、吸種機構4、種箱5、矯正機構6、導向板7、控制箱11、苗盤12等組成，其特徵是在工作檯的機架上按流水線的工作流程分別固定有壓穴機構I、攝像檢測機構2、調向機構3、吸種機構4、種箱5、矯正機構6。在工作檯面下安裝有控制箱11。輸送機構由步進電機10、皮帶輪9、輸送帶8組成，步進電機10安裝在工作檯苗盤12輸出端側面，通過皮帶輪9
帶動安裝在工作檯面上輸送帶8傳動，在輸送帶8兩側有兩塊寬度可以調整的導向板7，使苗盤12在導向板7限制的寬度內沿工作檯面移動，進入各工作流程。參見圖2，壓穴機構I中，氣缸支架17上有光電傳感器15和夯頭氣缸16，光電傳感器15對傳送帶8輸送到壓穴位置I的苗盤12各個種穴位置進行檢測，並將信息傳遞給控制箱11內的控制系統從而做出反饋，夯頭氣缸16
活塞杆頂端安裝一個帶滑槽的打穴夯頭基座14，夯頭13安裝在基座14的滑槽裡，夯頭13的數量和尺寸可以根據苗盤12壓穴的要求調整，壓穴的深度可以通過氣缸支架上的行程控制器進行調整。攝像檢測機構2由安裝在工作檯機架上的光電傳感器22和攝像頭23組成。光電傳感器22的作用同壓穴機構中的光電傳感器15作用相似，對傳送帶8輸送到播種位置的苗盤12各個種穴位置進行檢測，並將信息傳遞給控制箱內11的控制系統從而做出反饋，攝像頭23對調向機構3中調向板18上的種子位置和方向進行圖像採集，指導調向機構3的動作。參見圖3，調向機構3由進種導向板20、調向板18、步進電機19和出種導向板21組成，進種導向板20和出種導向板21組成外型似漏鬥裝置，調向板18放置在其內部頸部，與安裝在外部的步進電機19電機軸相連接，在電
機主軸帶動下實現正反轉，定位攝像裝置2中的攝像頭23通過調向機構3的上部開口射向調向板21。參見圖4，吸種機構4由集氣管24、旋轉手臂25、伺服電機26、吸針頭27、固定支架29組成，伺服電機26安置在固定支架29上端，旋轉手臂25 —端與伺服電機26主軸連接，另一端連接與真空發生器相連接的集氣管24，
並通過集氣管24連接吸種用的吸針頭27，吸針頭27依靠旋轉手臂25可在伺服電機26的作用下，實現從種箱5出種槽吸種旋轉到調向機構3進種導向板20位置放種。參見圖5,矯正機構6中，氣缸支架34上有光電傳感器32和矯正氣缸33,光電傳感器32對傳送帶8輸送到矯正機構6的苗盤12各個種穴位置進行檢測，並將信息傳遞給控制箱11內的控制系統從而做出反饋，矯正氣缸16
活塞杆頂端安裝一個帶滑槽的V型夯頭基座31，V型夯頭30安裝在基座31的滑槽裡，V型夯頭30的數量和尺寸可以根據壓穴夯頭13調整。需要播種的苗盤12通過工作檯上的輸送機構，在寬度可以根據苗盤12尺寸調節的導向板7引導下，沿工作檯移動進入各個工作流程，當壓穴機構I氣缸支架17上的光電傳感器15檢測到苗盤12的空穴移動到夯頭13正下方時，向控制箱11內的控制系統發送信號，控制系統接收到信息後做出反應，首先對步進電機10發出指令使其停止轉動，從而輸送機構停止工作，然後發
出脈衝信號控制氣缸氣動電磁閥，使夯頭氣缸16運動，實現對苗盤12中的每個穴的壓穴操作，用以引導大粒種子進一步導向。苗盤12壓穴的要求可以通過調整安裝在基座14的滑槽裡V型夯頭13的數量和尺寸以及氣缸支架17上的行程控制器來滿足。壓完穴的苗盤12向前移動，當攝像檢測機構2中的光電傳感器22檢測到苗盤12的空穴時，向控制箱11內的控制系統發送信號，控制系統接收到信息後做出反應，首先對輸送機構的步進電機10發出指令使其停止轉動，從而輸送機構停止工作，然後發出脈衝信號控制真空發送器電子閥動作，抽真空，延時，吸針頭27從種箱5出種槽28上吸取種子，每個吸針頭27通過真空吸取一個種子，然後控制系統對安置在固定機架29上的伺服電機26發送脈衝，帶動旋轉手臂25轉動到調向機構3的進種導向板20位置，真空發生器中連接噴射口的電磁閥接通，真空集氣管充氣，種子被噴射而出，通過進種導向板20滑落到調向板18上。由於調向板18所在的空間的作用，使種子長軸只能按調向板18長邊平行方向放置。攝像頭23對滑落到調向板18上的種子進行圖像採集，利用計算機的圖像處理技術對攝像頭23採集的種子的圖像進行灰度處理，在對灰度圖進行二值化處理，得到種子二值圖像，而後利用二值圖像進行面積的比較，從而得到種子出芽點所在位置。計算機將獲得的獲得的種子方向信息通過串口通信將方向信息傳到控制系統，控制系統根據種子方向信息對步進電機19進行控制，實現調向板18正反轉，進而可以使種子豎直進入出種導向槽21，經過出種導向槽21的導向作用，可以使種子緩慢的經由出種口落入苗盤12，完成大粒種子排種後出芽點方向一致定向排種過程。播完種的苗盤向前移動，當矯正機構6氣缸支架34上的光電傳感器32檢測 到苗盤12的空穴移動到倒V型夯頭30正下方時，向控制箱11內的控制系統發送信號，控制系統接收到信息後做出反應，首先對步進電機10發出指令使其停止轉動，從而輸送機構停止工作，然後發出脈衝信號控制氣缸氣動電磁閥，使矯正氣缸33向下運動，其頂端倒V型夯頭30就會插入已播完種的苗盤土壤中，因苗盤土壤被壓的穴開口尺寸小於倒V型夯頭30開口尺寸，隨著倒V型夯頭30插入土壤深度增加，苗盤土壤在倒V型夯頭30力的作用下向空穴堆積，對種子產生擠壓，種子在空穴兩次土壤擠壓的作用下移動到正確位置，實現播完種的苗盤裡種子出芽點方向基本一致。本裝置採用單片機進行整體控制，利用CMOS相機23進行圖像採集，計算機圖像處理技術判別種子方向。通過串口使計算機和單片機進行通信，從而將圖像處理的信息和調向機構的控制結合起來。傳感器對工作過程進行精確檢測反饋，輸送速度通過步進電機10調頻實現，壓穴氣缸16、矯正氣缸33往復運動和集氣管24連接吸針頭27運動採用雙單向節流閥進行調速，實現播種後出芽點方向一致定向播種。該大粒種子定向播種裝置有利於標準化幼苗的生產及管理，為嫁接機自動供苗提供前提條件，提高育苗和嫁接的生產效率。
權利要求
1.一種大粒種子定向播種裝置，包括工作檯、輸送機構、苗盤、壓穴機構、攝像檢測機構、吸種機構、種箱、導向板、調向機構、矯正機構以及控制箱， 其特徵在於所述工作檯包括機架和工作檯面；所述機架上按流水線的工作流程分別固定有壓穴機構、攝像檢測機構、調向機構、吸種機構、種箱、矯正機構；所述工作檯面的下方設有控制箱； 所述輸送機構、壓穴機構、攝像檢測機構、吸種機構、調向機構、矯正機構均與控制箱內的控制系統連接；所述攝像檢測機構與控制箱內的控制系統外接、內部裝有圖像處理軟體的計算機。
2.根據權利要求I所述大粒種子定向播種裝置，其特徵在於所述輸送機構包括步進電機、皮帶輪、輸送帶以及導向板；所述步進電機安裝在工作檯苗盤輸出端側面，所述輸送帶設置於工作檯面上，所述步進電機與輸送帶之間通過皮帶輪連接，所述導向板設置於輸送帶兩側，其寬度能調整。
3.根據權利要求I所述大粒種子定向播種裝置，其特徵在於所述壓穴機構包括設置於氣缸支架上的光電傳感器和壓穴氣缸；所述壓穴氣缸內的活塞杆頂端安裝一個帶滑槽的壓穴夯頭基座，所述壓穴夯頭基座的滑槽裡設有呈V型的夯頭，所述夯頭的數量和尺寸根據苗盤壓穴的要求調整。
4.根據權利要求I所述大粒種子定向播種裝置，其特徵在於所述吸種機構包括固定支架、旋轉手臂、伺服電機、真空發生器、集氣管以及吸針頭；所述伺服電機安置在固定支架上端，所述旋轉手臂一端與電機主軸連接，另一端連接與真空發生器相連接的集氣管，所述集氣管連接吸種用的吸針頭；所述吸針頭依靠旋轉手臂、在伺服電機的作用下，從種箱出種槽吸種、並旋轉到調向機構進入導向板位置放種。
5.根據權利要求I所述大粒種子定向播種裝置，其特徵在於所述攝像檢測機構包括安裝在工作檯機架上的光電傳感器和攝像頭。
6.根據權利要求I所述大粒種子定向播種裝置，其特徵在於所述調向機構包括進種導向板、調向板、步進電機和出種導向板；所述進種導向板和出種導向板組成外型似漏鬥裝置，所述調向板放置在該外型似漏鬥裝置內部頸部，與安裝在外部的步進電機電機軸相連接；所述調向板在電機主軸帶動下實現正反轉。
7.根據權利要求6所述大粒種子定向播種裝置，其特徵在於所述調向板為凹形調向板，凹形空間的橫向直徑小於種子的長軸而大於種子的短軸、縱向的長邊不小於種子的長軸。
8.根據權利要求I所述大粒種子定向播種裝置，其特徵在於所述矯正機構包括設置於氣缸支架上的光電傳感器和矯正氣缸；所述矯正氣缸內的活塞杆頂端安裝一個帶滑槽的倒V型夯頭基座，所述倒V型夯頭基座的滑槽裡設置倒V型夯頭，所述倒V型夯頭的數量和尺寸根據壓穴夯頭調整。
9.根據權利要求I 8任一所述大粒種子定向播種裝置，其特徵在於所述控制箱內的控制系統為單片機；所述計算機通過串口和單片機進行通信。
10.根據權利要求9所述大粒種子定向播種裝置，其特徵在於所述攝像頭利用CMOS相機進行圖像採集。
全文摘要
一種大粒種子定向播種裝置，包括工作檯、輸送機構、苗盤、壓穴機構、攝像檢測機構、吸種機構、種箱、導向板、調向機構、矯正機構以及控制箱，工作檯包括機架和工作檯面；輸送機構、壓穴機構、攝像檢測機構、吸種機構、調向機構、矯正機構均與控制箱內的控制系統連接；攝像檢測機構與控制箱內的控制系統外接、內部裝有圖像處理軟體的計算機。本裝置傳感器對工作過程進行精確檢測反饋，輸送速度通過步進電機調頻實現，壓穴氣缸、矯正氣缸往復運動和集氣管連接吸針頭運動採用雙單向節流閥進行調速，實現播種後出芽點朝向一致定向播種。
文檔編號A01C7/04GK102918959SQ20121051166
公開日2013年2月13日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者崔永傑, 陳同, 李平平, 蘇帥 申請人:西北農林科技大學