專利名稱：一種大粒種子定向播種裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型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，屬于精密農(nóng)業(yè)機械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于嫁接可以克服作物的連作障礙，提高作物產(chǎn)量，近年來，嫁接技術(shù)在設(shè)施栽培中得到廣泛的應(yīng)用，有著廣闊的技術(shù)應(yīng)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(nèi)外針對嫁接的自動化不斷進行著研究。雖然嫁接過程已經(jīng)實現(xiàn)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，目前大多嫁接機仍采用人工供苗的方式，效率非常低。生產(chǎn)標準化苗實現(xiàn)自動嫁接機的自動供苗成為目前設(shè)施農(nóng)業(yè)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(nèi)早，精量播種機研究技術(shù)已經(jīng)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(xiàn)種子長軸方向偏差不大于30°的播種，但不能保證出芽點所在方向的朝向。國內(nèi)起步較晚，技術(shù)還不成熟，尤其針對大粒種子的播種設(shè)備的研究起步于近兩年，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(guān)研究，但是國內(nèi)對于南瓜等大粒種子精量播種方面的研究較少，還不夠重視。而對于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(shè)備的研制進行播種是有必要的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于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后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。本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種大粒種子定向播種裝置，包括工作臺、輸送機構(gòu)、苗盤、壓穴機構(gòu)、攝像檢測機構(gòu)、吸種機構(gòu)、種箱、導向板、調(diào)向機構(gòu)、矯正機構(gòu)以及控制箱，其特殊之處在于:所述工作臺包括機架和工作臺面；所述機架上按流水線的工作流程分別固定有壓穴機構(gòu)、攝像檢測機構(gòu)、調(diào)向機構(gòu)、吸種機構(gòu)、種箱、矯正機構(gòu)；所述工作臺面的下方設(shè)有控制箱；所述輸送機構(gòu)、壓穴機構(gòu)、攝像檢測機構(gòu)、吸種機構(gòu)、調(diào)向機構(gòu)、矯正機構(gòu)均與控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)連接；所述攝像檢測機構(gòu)與控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)外接、內(nèi)部裝有圖像處理軟件的計算機。上述輸送機構(gòu)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臺苗盤輸出端側(cè)面，所述輸送帶設(shè)置于工作臺面上，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(shè)置于輸送帶兩側(cè)，其寬度能調(diào)整。[0010]上述壓穴機構(gòu)包括設(shè)置于氣缸支架上的光電傳感器和壓穴氣缸；所述壓穴氣缸內(nèi)的活塞桿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里設(shè)有呈V型的夯頭，所述夯頭的數(shù)量和尺寸根據(jù)苗盤壓穴的要求調(diào)整。上述吸種機構(gòu)包括固定支架、旋轉(zhuǎn)手臂、伺服電機、真空發(fā)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(zhuǎn)手臂一端與電機主軸連接，另一端連接與真空發(fā)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(zhuǎn)手臂、在伺服電機的作用下，從種箱出種槽吸種、并旋轉(zhuǎn)到調(diào)向機構(gòu)進入導向板位置放種。上述攝像檢測機構(gòu)包括安裝在工作臺機架上的光電傳感器和攝像頭。上述調(diào)向機構(gòu)包括進種導向板、調(diào)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斗裝置，所述調(diào)向板放置在該外型似漏斗裝置內(nèi)部頸部，與安裝在外部的步進電機電機軸相連接；所述調(diào)向板在電機主軸帶動下實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。上述調(diào)向板為凹形調(diào)向板，凹形空間的橫向直徑小于種子的長軸而大于種子的短軸、縱向的長邊不小于種子的長軸。上述矯正機構(gòu)包括設(shè)置于氣缸支架上的光電傳感器和矯正氣缸；所述矯正氣缸內(nèi)的活塞桿頂端安裝一個帶滑槽的倒V型夯頭基座，所述倒V型夯頭基座的滑槽里設(shè)置倒V型夯頭，所述倒V型夯頭的數(shù)量和尺寸根據(jù)壓穴夯頭調(diào)整。上述控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)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相機進行圖像采集。本實用新型的有益效果是:本裝置采用單片機進行整體控制，利用CMOS相機進行圖像采集，計算機圖像處理技術(shù)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(diào)頻實現(xiàn)，壓穴氣缸、矯正氣缸往復(fù)運動和集氣管連接吸針頭運動采用雙單向節(jié)流閥進行調(diào)速，實現(xiàn)播種后出芽點朝向一致定向播種。該大粒種子定向播種裝有利于標準化幼苗的生產(chǎn)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(chǎn)效率。

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的壓穴結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型的調(diào)向結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型的播種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型的矯正機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標號說明:1 一壓穴機構(gòu)、2—攝像檢測機構(gòu)、3—調(diào)向機構(gòu)、4一吸種機構(gòu)、5—種箱、6—矯正機構(gòu)、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(diào)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(zhuǎn)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。
具體實施方式
參見圖1，一種大粒種子定向播種裝置，由壓穴機構(gòu)1、攝像檢測機構(gòu)2、調(diào)向機構(gòu)3、吸種機構(gòu)4、種箱5、矯正機構(gòu)6、導向板7、控制箱11、苗盤12等組成，其特征是:在工作臺的機架上按流水線的工作流程分別固定有壓穴機構(gòu)1、攝像檢測機構(gòu)2、調(diào)向機構(gòu)3、吸種機構(gòu)4、種箱5、矯正機構(gòu)6。在工作臺面下安裝有控制箱11。輸送機構(gòu)由步進電機10、皮帶輪9、輸送帶8組成，步進電機10安裝在工作臺苗盤12輸出端側(cè)面，通過皮帶輪9帶動安裝在工作臺面上輸送帶8傳動，在輸送帶8兩側(cè)有兩塊寬度可以調(diào)整的導向板7，使苗盤12在導向板7限制的寬度內(nèi)沿工作臺面移動，進入各工作流程。參見圖2，壓穴機構(gòu)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，并將信息傳遞給控制箱11內(nèi)的控制系統(tǒng)從而做出反饋，夯頭氣缸16活塞桿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的滑槽里，夯頭13的數(shù)量和尺寸可以根據(jù)苗盤12壓穴的要求調(diào)整，壓穴的深度可以通過氣缸支架上的行程控制器進行調(diào)整。攝像檢測機構(gòu)2由安裝在工作臺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(gòu)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，并將信息傳遞給控制箱內(nèi)11的控制系統(tǒng)從而做出反饋，攝像頭23對調(diào)向機構(gòu)3中調(diào)向板18上的種子位置和方向進行圖像采集，指導調(diào)向機構(gòu)3的動作。參見圖3，調(diào)向機構(gòu)3由進種導向板20、調(diào)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組成外型似漏斗裝置，調(diào)向板18放置在其內(nèi)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(xiàn)正反轉(zhuǎn)，定位攝像裝置2中的攝像頭23通過調(diào)向機構(gòu)3的上部開口射向調(diào)向板21。參見圖4，吸種機構(gòu)4由集氣管24、旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)手臂25 —端與伺服電機26主軸連接，另一端連接與真空發(fā)生器相連接的集氣管24，并通過集氣管24連接吸種用的吸針頭27，吸針頭27依靠旋轉(zhuǎn)手臂25可在伺服電機26的作用下，實現(xiàn)從種箱5出種槽吸種旋轉(zhuǎn)到調(diào)向機構(gòu)3進種導向板20位置放種。參見圖5,矯正機構(gòu)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(gòu)6的苗盤12各個種穴位置進行檢測，并將信息傳遞給控制箱11內(nèi)的控制系統(tǒng)從而做出反饋，矯正氣缸16活塞桿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的滑槽里，V型夯頭30的數(shù)量和尺寸可以根據(jù)壓穴夯頭13調(diào)整。需要播種的苗盤12通過工作臺上的輸送機構(gòu)，在寬度可以根據(jù)苗盤12尺寸調(diào)節(jié)的導向板7引導下，沿工作臺移動進入各個工作流程，當壓穴機構(gòu)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(nèi)的控制系統(tǒng)發(fā)送信號，控制系統(tǒng)接收到信息后做出反應(yīng)，首先對步進電機10發(fā)出指令使其停止轉(zhuǎn)動，從而輸送機構(gòu)停止工作，然后發(fā)出脈沖信號控制氣缸氣動電磁閥，使夯頭氣缸16運動，實現(xiàn)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(diào)整安裝在基座14的滑槽里V型夯頭13的數(shù)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(gòu)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(nèi)的控制系統(tǒng)發(fā)送信號，控制系統(tǒng)接收到信息后做出反應(yīng)，首先對輸送機構(gòu)的步進電機10發(fā)出指令使其停止轉(zhuǎn)動，從而輸送機構(gòu)停止工作，然后發(fā)出脈沖信號控制真空發(fā)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，然后控制系統(tǒng)對安置在固定機架29上的伺服電機26發(fā)送脈沖，帶動旋轉(zhuǎn)手臂25轉(zhuǎn)動到調(diào)向機構(gòu)3的進種導向板20位置，真空發(fā)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(diào)向板18上。由于調(diào)向板18所在的空間的作用，使種子長軸只能按調(diào)向板18長邊平行方向放置。攝像頭23對滑落到調(diào)向板18上的種子進行圖像采集，利用計算機的圖像處理技術(shù)對攝像頭23采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，而后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(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)種子方向信息對步進電機19進行控制，實現(xiàn)調(diào)向板18正反轉(zhuǎn)，進而可以使種子豎直進入出種導向槽21，經(jīng)過出種導向槽21的導向作用，可以使種子緩慢的經(jīng)由出種口落入苗盤12，完成大粒種子排種后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(gòu)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(nèi)的控制系統(tǒng)發(fā)送信號，控制系統(tǒng)接收到信息后做出反應(yīng)，首先對步進電機10發(fā)出指令使其停止轉(zhuǎn)動，從而輸送機構(gòu)停止工作，然后發(fā)出脈沖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于倒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(chǎn)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(xiàn)播完種的苗盤里種子出芽點方向基本一致。本裝置采用單片機進行整體控制，利用CMOS相機23進行圖像采集，計算機圖像處理技術(shù)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(diào)向機構(gòu)的控制結(jié)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(diào)頻實現(xiàn)，壓穴氣缸16、矯正氣缸33往復(fù)運動和集氣管24連接吸針頭27運動采用雙單向節(jié)流閥進行調(diào)速，實現(xiàn)播種后出芽點方向一致定向播種。該大粒種子定向播種裝置有利于標準化幼苗的生產(chǎn)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(chǎn)效率。
權(quán)利要求1.一種大粒種子定向播種裝置，包括工作臺、輸送機構(gòu)、苗盤、壓穴機構(gòu)、攝像檢測機構(gòu)、吸種機構(gòu)、種箱、導向板、調(diào)向機構(gòu)、矯正機構(gòu)以及控制箱， 其特征在于:所述工作臺包括機架和工作臺面；所述機架上按流水線的工作流程分別固定有壓穴機構(gòu)、攝像檢測機構(gòu)、調(diào)向機構(gòu)、吸種機構(gòu)、種箱、矯正機構(gòu)；所述工作臺面的下方設(shè)有控制箱； 所述輸送機構(gòu)、壓穴機構(gòu)、攝像檢測機構(gòu)、吸種機構(gòu)、調(diào)向機構(gòu)、矯正機構(gòu)均與控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)連接；所述攝像檢測機構(gòu)與控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)外接、內(nèi)部裝有圖像處理軟件的計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大粒種子定向播種裝置，其特征在于:所述輸送機構(gòu)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臺苗盤輸出端側(cè)面，所述輸送帶設(shè)置于工作臺面上，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(shè)置于輸送帶兩側(cè)，其寬度能調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述大粒種子定向播種裝置，其特征在于:所述壓穴機構(gòu)包括設(shè)置于氣缸支架上的光電傳感器和壓穴氣缸；所述壓穴氣缸內(nèi)的活塞桿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里設(shè)有呈V型的夯頭，所述夯頭的數(shù)量和尺寸根據(jù)苗盤壓穴的要求調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述大粒種子定向播種裝置，其特征在于:所述吸種機構(gòu)包括固定支架、旋轉(zhuǎn)手臂、伺服電機、真空發(fā)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(zhuǎn)手臂一端與電機主軸連接，另一端連接與真空發(fā)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(zhuǎn)手臂、在伺服電機的作用下，從種箱出種槽吸種、并旋轉(zhuǎn)到調(diào)向機構(gòu)進入導向板位置放種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述大粒種子定向播種裝置，其特征在于:所述攝像檢測機構(gòu)包括安裝在工作臺機架上的光電傳感器和攝像頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述大粒種子定向播種裝置，其特征在于:所述調(diào)向機構(gòu)包括進種導向板、調(diào)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斗裝置，所述調(diào)向板放置在該外型似漏斗裝置內(nèi)部頸部，與安裝在外部的步進電機電機軸相連接；所述調(diào)向板在電機主軸帶動下實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述大粒種子定向播種裝置，其特征在于:所述調(diào)向板為凹形調(diào)向板，凹形空間的橫向直徑小于種子的長軸而大于種子的短軸、縱向的長邊不小于種子的長軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述大粒種子定向播種裝置，其特征在于:所述矯正機構(gòu)包括設(shè)置于氣缸支架上的光電傳感器和矯正氣缸；所述矯正氣缸內(nèi)的活塞桿頂端安裝一個帶滑槽的倒V型夯頭基座，所述倒V型夯頭基座的滑槽里設(shè)置倒V型夯頭，所述倒V型夯頭的數(shù)量和尺寸根據(jù)壓穴夯頭調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任一所述大粒種子定向播種裝置，其特征在于:所述控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)為單片機；所述計算機通過串口和單片機進行通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述大粒種子定向播種裝置，其特征在于:所述攝像頭利用CMOS相機進行圖像采集。
專利摘要一種大粒種子定向播種裝置，包括工作臺、輸送機構(gòu)、苗盤、壓穴機構(gòu)、攝像檢測機構(gòu)、吸種機構(gòu)、種箱、導向板、調(diào)向機構(gòu)、矯正機構(gòu)以及控制箱，工作臺包括機架和工作臺面；輸送機構(gòu)、壓穴機構(gòu)、攝像檢測機構(gòu)、吸種機構(gòu)、調(diào)向機構(gòu)、矯正機構(gòu)均與控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)連接；攝像檢測機構(gòu)與控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)外接、內(nèi)部裝有圖像處理軟件的計算機。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(diào)頻實現(xiàn)，壓穴氣缸、矯正氣缸往復(fù)運動和集氣管連接吸針頭運動采用雙單向節(jié)流閥進行調(diào)速，實現(xiàn)播種后出芽點朝向一致定向播種。
文檔編號A01C7/04GK202998817SQ201220658569

公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者崔永杰, 陳同, 李平平, 蘇帥 申請人:西北農(nóng)林科技大學