本發(fā)明為一種用于棉花打頂?shù)臋C械設(shè)備，特別涉及一種基于單目識別系統(tǒng)的棉花打頂機，屬于農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

棉花打頂是指通過去掉棉花頂尖，從而消除棉花的頂端生長優(yōu)勢的過程。由于新疆地區(qū)入冬時間較早，棉花的生長周期較短，因此需要通過去除頂端優(yōu)勢抑制主莖枝葉生長，所以棉花打頂是棉花整枝工作的中心環(huán)節(jié)。通過打頂，使得生殖器官充分生長，減少無效的主莖枝葉等對水分、營養(yǎng)的消耗，從而促使棉株早結(jié)鈴，多結(jié)鈴，使得棉株生長趨勢能呈現(xiàn)塔形，便于充分光合作用，提高棉株產(chǎn)量，并有利于機械采收。

國外棉花打頂機出現(xiàn)較早，但是由于國外的生物科技發(fā)展很快，藥物打頂逐漸代替了機械打頂，然而新疆地區(qū)土地本就比較貧瘠，藥物打頂對于土地的傷害較大，顯然不適合，所以機械打頂是棉花打頂發(fā)展的主要趨勢。

我國對棉花打頂機的研究起步較國外晚，目前，打頂機的打頂機構(gòu)主要有滾筒式和甩刀式，兩者均為無支撐切割，能耗大，現(xiàn)有的棉花打頂機仿形方式主要為：機械接觸式，紅外線感應(yīng)式和超聲波感應(yīng)式，機械接觸式干擾較多，精度不高，田間光線復雜，紅外感應(yīng)式則需要較高要求的光干擾環(huán)境，所以很難實現(xiàn)其作用，超聲波感應(yīng)式，可靠性，以及精度均較高，但是沒有方向感應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種棉株高度可精確仿形，實施效果好，解決棉花打頂問題的一種單目識別式棉花打頂機。

本發(fā)明為一種單目識別式棉花打頂機，包括扶禾裝置、打頂與升降裝置、牽引與支撐裝置、圖像采集處理裝置、動力裝置和機架，其特征在于扶禾裝置位于機架的下端與機架連接，圖像采集處理裝置設(shè)在扶禾擋板內(nèi)端，打頂與升降裝置設(shè)在機架板的下端，可進行棉株頂端打頂追蹤，牽引裝置設(shè)在機架的前部與拖拉機的牽引裝置連接。

所述的機架包括后梁、橫梁、前梁和機架板，上述的后梁與前梁用四個橫梁固定在一起組成整個機架，機架板安裝在橫梁的后下方，用于安放其他零部件。

所述的動力裝置包括固定梁、錐齒輪組、帶輪傳動組，齒輪變向傳動組，上述的錐齒輪組工作時與拖拉機動力輸出裝置相連接，拖拉機動力軸與錐齒輪組相連接，錐齒輪組另一端與帶輪相連接，帶輪通過傳動帶將部分動力傳遞給部分扶禾單體，剩余部分動力給齒輪變向傳動組，從而改變轉(zhuǎn)向，使得余下部分扶禾單體反向轉(zhuǎn)動，為實現(xiàn)扶禾單體的嚙合運動提供動力。

所述的圖像采集處理裝置包括五組圖像采集室，每組圖像采集室由四個均布的鹵素燈和一個ccd相機組成，ccd相機設(shè)置在采集室中間，四個鹵素燈分布在ccd相機四周，以實現(xiàn)均勻的光線分布。

所述的扶禾裝置包括分形板、扶禾板、連接板、帶橡膠錠的橡膠套、寬帶輪、寬傳動帶、主動帶輪軸、從動帶輪軸、主動齒輪、從動齒輪、從動齒輪軸、帶座軸承，扶禾板豎著連接在機架板左右兩側(cè)的下端，分形板連接在一對相錯的扶禾板前后兩端，主動帶輪軸上固定著帶座軸承，上端連接在帶輪，下端連接在兩個寬帶輪和一個主動齒輪，帶座軸承連接在機架板下端，主動齒輪與從動齒輪嚙合，從動齒輪軸一端通過帶座軸承連接在機架板內(nèi)側(cè)，從動齒輪軸上套有從動齒輪和一個帶輪，通過傳動帶帶動另一側(cè)從動帶輪軸上的帶輪，使得主動帶輪軸與另一側(cè)從動帶輪軸的轉(zhuǎn)向相反，從而讓棉株收攏，從動帶輪軸一端通過帶座軸承連接在機架板內(nèi)側(cè)，軸上連接著兩個寬帶輪，寬傳動帶連接在主動帶輪軸上的寬帶輪和同一側(cè)從動帶輪軸上的寬帶輪上，帶橡膠錠的橡膠套套在寬傳動帶上，連接板置于兩寬帶輪之間。

所述的打頂與升降裝置包括鋼絲固定栓、定滑輪、動滑輪、鋼絲繞組、彈簧、齒輪傳動組、繞組傳動軸、鋸齒割刀、可控電機、電機固定板，鋼絲固定栓固定在扶禾板內(nèi)側(cè)右上端，定滑輪固定在扶禾板內(nèi)側(cè)左上端且在鋼絲固定栓正左端，動滑輪連接在鋸齒割刀左右兩端，鋸齒割刀橫跨在一對扶禾板矩形槽中，可在槽中上下滑動，彈簧一端連接在鋸齒割刀一側(cè)的下方，另一端連接在矩形槽下方，繞組傳動軸連接在扶禾板內(nèi)側(cè)左下端且在定滑輪正下方，鋼絲繞組和繞組齒輪均固定在繞組傳動軸上，繞組齒輪與電機齒輪嚙合，電機齒輪連接著可控電機，可控電機與電機固定板連接，電機固定板連接在扶禾板內(nèi)側(cè)，鋼絲繩一端纏在鋼絲繞組上，另一端繞過定滑輪和動滑輪，固定在鋼絲固定栓上，當電機收到信號時通過齒輪傳動組帶動鋼絲繞組轉(zhuǎn)動一定圈數(shù)，使得鋼絲繩收緊或放開一定長度，帶動動滑輪上升或下降一定高度，從而實現(xiàn)鋸齒割刀的精確升降，而由于扶禾裝置使得棉株固定且向鋸齒割刀以一定速度靠近，從而實現(xiàn)了有支撐切割的動作。

所述的牽引與支撐裝置包括牽引板、機架副梁和地輪，人字形的機架副梁設(shè)在機架的前部并通過螺栓固定在牽引板的前側(cè)，牽引板固定在前懸架的中部，機架副梁與左右兩側(cè)的牽引板通過三點懸掛結(jié)構(gòu)與拖拉機的牽引裝置用銷釘相連，兩個橡膠輪胎通過轉(zhuǎn)軸連接在機架側(cè)板連段，對整個打頂機起支撐作用。

本發(fā)明的仿形機構(gòu)為滑輪組機構(gòu)，采用單目機械視覺識別，通過ccd相機采集圖像信息，然后對圖像進行分割和特征提取，從而得出棉花的高度信息，一對的扶禾板使得通過的棉株能與扶禾板形成明顯的前景和后景，便于圖像分割。通過控制系統(tǒng)接收到棉花頂端的高度信息，然后控制可控電機轉(zhuǎn)動，通過鋼絲繩，使得割刀上升或下降一定高度，進而實現(xiàn)對棉花頂端的仿形切割。

通過在打頂與升降裝置中的升降部分采用電機驅(qū)動方式，克服了一般棉花當棉株前后高度差異較大時而刀口升降速度不夠而導致的漏切現(xiàn)象，且打頂?shù)毒邽橐粠т忼X定刀具和定滑輪構(gòu)成，該定刀具自身職能上下移動，輔以扶禾裝置以形成有支撐切割，比甩刀式或滾筒式等無支撐切割方式，具有功耗小縱向切割長度短，實施性強等有益效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整機俯視圖；

圖2為本發(fā)明的整機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為單目視覺燈室布置俯視圖；

圖4為一組扶禾升降打頂結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖5為扶禾升降打頂單體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中所示：1為地輪，2為后梁，3為橫梁，4為前梁，5為機架副梁，6為主動帶輪軸，7為帶輪，8為機架板，9為傳動帶，10為鋸齒割刀，11為帶橡膠錠的橡膠套，12為連接板，13為分形板，14為牽引板，15為錐齒輪傳動組，16為固定梁，17為側(cè)板，18為扶禾板，19為燈室壁，20為鹵素燈，21為ccd相機，22為從動齒輪軸，23為主動齒輪，24為帶座軸承，25為從動齒輪，26為寬帶輪，27為繞組齒輪，28為彈簧，29為鋼絲繞組，30為動滑輪，31為矩形槽，32為鋼絲固定栓，33為定滑輪，34為繞組傳動軸，35為電機固定板，36為寬傳動帶，37為從動帶輪軸，38為電機齒輪，39為可控電機。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述：

實施例1：參照附圖一種單目識別式棉花打頂機，包括扶禾裝置、打頂與升降裝置、牽引與支撐裝置、圖像采集處理裝置、動力裝置和機架，其特征在于扶禾裝置位于機架的下端與機架連接，圖像采集處理裝置設(shè)在扶禾擋板內(nèi)端，打頂與升降裝置設(shè)在機架板的下端，可進行棉株頂端打頂追蹤，牽引裝置設(shè)在機架的前部與拖拉機的牽引裝置連接。

實施例2：

本實例與實施例1的區(qū)別在于所述的機架包括后梁2、橫梁3、前梁4和機架板8，上述的后梁2與前梁3用四個橫梁4固定在一起組成整個機架，機架板8安裝在橫梁3的后下方，用于安放其他零部件。

實施例3：

本實例與實施例1的區(qū)別在于所述的動力裝置包括固定梁16、錐齒輪組15、帶輪傳動組7，變向主動齒輪23與從動齒輪25傳動組，上述的錐齒輪組15工作時與拖拉機動力輸出裝置相連接，拖拉機動力軸與錐齒輪組15相連接，錐齒輪組另一端與帶輪7相連接，帶輪通過傳動帶9將部分動力傳遞給部分扶禾單體，使得主動帶輪軸6轉(zhuǎn)動，剩余部分動力通過主動齒輪23與從動齒輪25組合的變向傳動組，從而改變轉(zhuǎn)向，使得從動帶輪軸37反向轉(zhuǎn)動，為實現(xiàn)扶禾單體的嚙合運動提供動力。

實施例4：

本實例與實施例1的區(qū)別在于所述的圖像采集處理裝置包括五組圖像采集室，每組圖像采集室由四個均布的鹵素燈20和一個ccd相機21組成，ccd相機21設(shè)置在采集室中間，四個鹵素燈20分布在ccd相機21四周，以實現(xiàn)均勻的光線分布。

實施例5：

本實例與實施例1的區(qū)別在于所述的打頂與升降裝置包括鋼絲固定栓32、定滑輪33、動滑輪30、鋼絲繞組29、彈簧28、繞組齒輪27、電機齒輪38、繞組傳動軸34、鋸齒割刀10、可控電機39、電機固定板35，鋼絲固定栓32固定在扶禾板18內(nèi)側(cè)右上端，定滑輪33固定在扶禾板18內(nèi)側(cè)左上端且在鋼絲固定栓32正左端，動滑輪30連接在鋸齒割刀10左右兩端，鋸齒割刀10橫跨在一對扶禾板18矩形槽中，可在槽中上下滑動，彈簧28一端連接在鋸齒割刀一側(cè)的下方，另一端連接在矩形槽下方，繞組傳動軸34連接在扶禾板18內(nèi)側(cè)左下端且在定滑輪33正下方，鋼絲繞組29和繞組齒輪27均固定在繞組傳動軸34上，繞組齒輪27與電機齒輪38嚙合，電機齒輪38連接著可控電機39，可控電機39與電機固定板35連接，電機固定板35連接在扶禾板18內(nèi)側(cè)，鋼絲繩一端纏在鋼絲繞組29上，另一端繞過定滑輪33和動滑輪30，固定在鋼絲固定栓32上，當電機39收到信號時通過齒輪傳動組帶動鋼絲繞組轉(zhuǎn)動一定圈數(shù)，使得鋼絲繩收緊或放開一定長度，帶動動滑輪30上升或下降一定高度，從而實現(xiàn)鋸齒割刀10的精確升降，而由于扶禾裝置使得棉株固定且向鋸齒割刀10以一定速度靠近，從而實現(xiàn)了有支撐切割的動作。

實施例6：

本實例與實施例1的區(qū)別在于所述的扶禾裝置包括分形板13、扶禾板18、連接板12、帶橡膠錠的橡膠套11、寬帶輪26、寬傳動帶36、主動帶輪軸6、從動帶輪軸37、主動齒輪23、從動齒輪25、從動齒輪軸22、帶座軸承24，扶禾板18豎著連接在機架板8左右兩側(cè)的下端，分形板13連接在一對相錯的扶禾板18前后兩端，主動帶輪軸6上固定著帶座軸承24，上端連接在帶輪7，下端連接在兩個寬帶輪26和一個主動齒輪23，帶座軸承24連接在機架板8下端，主動齒輪23與從動齒輪25嚙合，從動齒輪軸22一端通過帶座軸承24連接在機架板8內(nèi)側(cè)，從動齒輪軸37上套有從動齒輪25和一個帶輪7，通過傳動帶9帶動另一側(cè)從動帶輪軸上的帶輪7，使得主動帶輪軸6與另一側(cè)從動帶輪軸37的轉(zhuǎn)向相反，從而讓棉株收攏，從動帶輪軸37一端通過帶座軸承24連接在機架板8內(nèi)側(cè)，軸上連接著兩個寬帶輪26，寬傳動帶連接在主動帶輪軸6上的寬帶輪26和同一側(cè)從動帶輪軸上的寬帶輪26上，帶橡膠錠的橡膠套11套在寬傳動帶36上，連接板置于兩寬帶輪之間。

實施例7：

本實例與實施例1的區(qū)別在于所述的牽引與支撐裝置包括牽引板14、機架副梁5和地輪1，人字形的機架副梁14設(shè)在機架的前部并通過螺栓固定在牽引板14的前側(cè)，牽引板固定在前梁的中部，機架副梁5與左右兩側(cè)的牽引板14通過三點懸掛結(jié)構(gòu)與拖拉機的牽引裝置用銷釘相連，兩個橡膠輪胎1通過轉(zhuǎn)軸連接在機架側(cè)板17連段，對整個打頂機起支撐作用。

上述實施例僅為本發(fā)明的較佳的實例而已，并非是對本發(fā)明實施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。