一种全自动智能取土器制造技术

一种全自动智能取土器属农业机械技术领域，本发明专利技术中微处理器与手机经WIFI通信；微处理器经驱动器Ⅰ与滑台组的步进电机Ⅰ连接；微处理器经驱动器Ⅱ与旋转控制部件的步进电机Ⅱ连接；微处理器经驱动器Ⅲ与伸缩控制部件的电动推杆连接；微处理器还与滑台组的光电限位开关、超声波传感器连接；滑台组中滑台的上端面与旋转控制部件的L形支架固接；旋转控制部件的U形板与伸缩控制部件中电动推杆的上端连接；本发明专利技术能适应不同作业情况，实现全自动对不同深度、不同取土体积的土壤取样，DGPS记录采样点的位置，计算机自动编号，减少人力，提高作业效率，还能克服不同采样点地表的起伏，减小误差，保证取土深度一致。

A fully automatic intelligent sampler

A fully automatic intelligent earth fetcher belongs to the technical field of agricultural machinery, in which the microprocessor communicates with the mobile phone via WIFI, the microprocessor is connected with the stepper motor I of the sliding table group by the driver I, the microprocessor is connected with the stepper motor II of the rotating control unit by the driver II, and the microprocessor is connected with the telescopic control unit by the driver III. The microprocessor is also connected with the photoelectric limit switch and the ultrasonic sensor of the sliding table group; the upper end face of the sliding table in the sliding table group is fixed with the L-shaped bracket of the rotating control part; the U-shaped plate of the rotating control part is connected with the upper end of the electric push rod in the telescopic control part; the invention can adapt to different operation conditions and is practical. It can record the position of sampling points and number them automatically by computer. It can reduce manpower and improve operation efficiency. It can also overcome the undulation of surface at different sampling points, reduce errors and ensure the uniform depth of soil.

【技术实现步骤摘要】
一种全自动智能取土器
本专利技术属于农业机械
，具体设计了一种全自动智能取土器。
技术介绍
土壤取样大多为人工采样的方法，多数取样工具自动化程度较低。例如公开号为CN106441984A的中国专利技术专利文献公开了一种电动取土器及方法。所述的电动取土器包括底座、电机、土舱和钻头，能够在电机的驱动下旋转取土，但是取土部件需要靠人工转动控制杆，使取土部件在锯齿导轨上升降。因此，在土地面积较大的地方工作时，必然费时费力，效率较低。通过全自动采样，能够有效节约时间，提高工作效率。在现阶段，精准农业中的变量施肥技术需要土壤处方图的支持，处方图的生成多数靠人力完成，全自动实现难度较大，本专利技术可以装载到通过DGPS和IMU配合导航或其它导航的无人驾驶车上完成自动取样的过程。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种全自动智能取土器，该装置能实现自动取土，通过步进电机开环控制，超声波实时测距，光电限位开关提供零位，纠正每次取样循环的积累误差，保证入土深度基本一致。模仿蚯蚓头部的锥形活塞，减小入土阻力和减少土壤粘附。土样的采集量可通过推杆的伸缩量调节，入土深度可以通过换滚珠丝杠滑台组、电动推杆和连接杆完成，适应性较好。本专利技术由控制系统A、滑台组B、旋转控制部件C和伸缩控制部件D组成，滑台组B由滚珠丝杠滑台组c、光电限位开关6、直角支架7和超声波传感器9组成，光电限位开关6固接于滚珠丝杠滑台组c的竖板4的右侧面，直角支架7固接于竖板4的近下端左侧；超声波传感器9固接于下支撑板8的下面；旋转控制部件C由挡光板11、L形支架12、联轴器13、连杆14、U形板15和步进电机Ⅱ17组成，其中挡光板11固接于L形支架12中立板的下部左侧；步进电机Ⅱ17固接于L形支架12的横板上，且步进电机Ⅱ17的输出轴与联轴器13的上端固接，连杆14的上端与联轴器13的下端固接；连杆14下端与U形板15的上面固接；U形板15的立板上设有孔Ⅰ16，其中：控制系统A由驱动器Ⅰ1、驱动器Ⅱ2、驱动器Ⅲ3、微处理器a和手机b组成，驱动器Ⅰ1、驱动器Ⅱ2和驱动器Ⅲ3均由微处理器a控制；微处理器a与手机b通过WIFI连接通信。微处理器a通过驱动器Ⅰ1与滑台组B的步进电机Ⅰ11连接；微处理器a通过驱动器Ⅱ2与旋转控制部件C的步进电机Ⅱ17连接；微处理器a通过驱动器Ⅲ3与伸缩控制部件D的电动推杆e连接；微处理器a还与滑台组B的光电限位开关6、超声波传感器9连接；滑台组B的滑台5的上端面与旋转控制部件C的L形支架12固接；旋转控制部件C的U形板15与伸缩控制部件D中电动推杆e的上端连接。滑台组B的超声波传感器9与采样地表d的高度为Hu；超声波传感器9与光电限位开关6的位置关系式为：H＝Hu+Hl-L+E其中：H为取土管20底端到采样地表d的高度；E为滑台组B的下支撑板8底面到超声波传感器9接收端之间的误差补偿量；L为滑台组B的光电限位开关6到旋转控制部件C的取土管20下端面的长度，Hl为光电限位开关6的U形槽的横向中心线与下支撑板8的下底面的距离，其值的范围为400～500mm；滑台组B的光电限位开关6与旋转控制部件C的挡光板11位于同一侧面。所述的伸缩控制部件D由电动推杆e、取土管20、钻头21、锥形活塞22、刮土环24和圆柱销25组成，电动推杆e、取土管20和锥形活塞22自上而下顺序排列，电动推杆e的外管19下端与取土管20上端固接，取土管20套于电动推杆e的内推杆26，锥形活塞22由圆柱30和锥头31组成，锥头31上端固接于圆柱30下端，圆柱30近下端圆周上设有凹槽27，凹槽27的槽深h1为1.14mm,槽宽C1为1mm，凹槽27的中心线与圆柱30上端面的距离h2为11～13mm；圆柱30中部设有孔Ⅲ28；锥形活塞22经圆柱销27固接于内推杆26下端；刮土环24卡于凹槽27中，刮土环24的外圈与取土管20内圈滑动连接；钻头21套于取土管20下端外圈，并与其固接。所述的锥头31的锥角β为60°，锥头31表面均布8个弧长1.84mm、弦长1.41mm的圆弧；锥头31的锥面沿圆周均布五条长槽口29，形成波纹齿状的刮土口22，槽底宽b2的范围为1.5～2.5mm；所述长槽口29的两边的夹角α为60°，且长槽口29的底面与刮土口22的圆弧最高点的距离h3为0.5mm。本专利技术的工作过程和原理为：控制系统A的微处理器a通过PWM信号，由驱动器Ⅰ1驱动与驱动器Ⅰ1相连接的滑台组A的步进电机Ⅰ10，使取土器旋转控制部件B随滑台组A的滑台3做轴向运动；控制系统A的微处理器a通过PWM信号，由驱动器Ⅱ2驱动与驱动器Ⅱ2相连接的旋转控制部件B的步进电机Ⅱ17，使取土器伸缩控制部件C的电动推杆e完成旋转运动；控制系统A的微处理器a通过PWM信号，由驱动器Ⅲ3驱动与驱动器Ⅲ3相连接的伸缩控制部件C的电动推杆e，使锥形活塞22能随着电动电动推杆e的内推杆26完成轴向的伸缩运动。因此，锥形活塞22能够完成旋转与轴向伸缩的组合运动。首先调整L形支架12，使与L形支架12固装的挡光板12位于光电限位开关6的U型槽内，作为整个系统的零位参考点，且当挡光板12位于光电限位开关6的U型槽内，微处理器a接收到光电限位开关6发送来的信号；测量光电限位开关6到下支撑板8的底面的距离Hl；测量光电限位开关6到取土管20的下底面的长度L。工作开始时，首先微处理器a读取超声波传感器9测量的从采样地表d到自身的高度Hu，并结合人工测量取土管20底端到采样地表d的高度H，根据试验测量的H、Hl、Hu与L，利用公式H＝Hu+Hl-L+E得出误差补偿量E值；该误差补偿量E在之后的工作中保持不变，微处理器a便可利用公式H＝Hu+Hl-L+E计算出取土管20底端到采样地表d的高度H，进而确定入土深度。在到达预定入土深度之前，锥形活塞22设置于取土管20的下端面，完全堵住取土管20，不留取土空间；锥形活塞22与钻头21一同在步进电机Ⅰ10与步进电机Ⅱ17的控制下旋转入土，钻入到预定的深度。取土管20到达预定深度后，锥形活塞22随电动推杆e的内推杆26后缩,形成取土空间，并同时在步进电机Ⅰ10与步进电机Ⅱ17的控制下旋转入土，采集土样。完成取土后，步进电机Ⅰ10反转，取土管20随滑台3沿轴向向上运动，直到挡光板12位于光电限位开关6的U型槽中，微处理器a读取停止信号，然后微处理器a发出停止命令使步进电机Ⅰ10与步进电机Ⅱ17停止运动；锥形活塞22电动推杆e的作用下随内推杆26向下运动，排出土样到收集管中；在排出土样的过程中，刮土环24刮除残留在取土管20内壁的粘土。完成采样后，光电限位开关6的作为下一次循环的零位，以减少误差。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：一、可通过连接在无人驾驶车上，实现全自动的土壤取样，DGPS记录采样点的位置，计算机自动编号，减少人力，提高作业效率。二、选用不同的滚珠丝杠滑台组，电动推杆与连接杆能实现不同的取土深度，取土体积以适应不同的作业情况。三、步进电机作为驱动源，其精度高，能实现准确的开环控制，结合超声波传感器实时测距，光电限位开关定出零位，消除每次采样的位移积累误差，能够克服不同采样点地表的起伏，减小误差，保证取土深度一致。附图说明图1为全自动智能取土器的主视图图2为滑台组B的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全自动智能取土器，由控制系统(A)、滑台组(B)、旋转控制部件(C)和伸缩控制部件(D)组成，滑台组(B)由滚珠丝杠滑台组(c)、光电限位开关(6)、直角支架(7)和超声波传感器(9)组成，光电限位开关(6)固接于滚珠丝杠滑台组(c)的竖板(4)的右侧面，直角支架(7)固接于竖板(4)的近下端左侧；超声波传感器(9)固接于下支撑板(8)的下面；旋转控制部件(C)由挡光板(11)、L形支架(12)、联轴器(13)、连杆(14)、U形板(15)和步进电机II(17)组成，其中挡光板(11)固接于L形支架(12)中立板的下部左侧；步进电机II(17)固接于L形支架(12)的横板上，且步进电机II(17)的输出轴与联轴器(13)的上端固接，连杆(14)的上端与联轴器(13)的下端固接；连杆(14)下端与U形板(15)的上面固接；U形板(15)的立板上设有孔I(16)，其特征在于，其中：控制系统(A)由驱动器I(1)、驱动器II(2)、驱动器III(3)、微处理器(a)和手机(b)组成，驱动器I(1)、驱动器II(2)和驱动器III(3)均由微处理器(a)控制；微处理器(a)与手机(b)通过WIFI连接通信；微处理器(a)通过驱动器I(1)与滑台组(B)的步进电机I(11)连接；微处理器(a)通过驱动器II(2)与旋转控制部件(C)的步进电机II(17)连接；微处理器(a)通过驱动器III(3)与伸缩控制部件(D)的电动推杆(e)连接；微处理器(a)还与滑台组(B)的光电限位开关(6)、超声波传感器(9)连接；滑台组(B)的滑台(5)的上端面与旋转控制部件(C)的L形支架(12)固接；旋转控制部件(C)的U形板(15)与伸缩控制部件(D)中电动推杆(e)的上端连接；滑台组(B)的超声波传感器(9)与采样地表(d)的高度为Hu；超声波传感器(9)与光电限位开关(6)的位置关系式为：H＝Hu+Hl‑L+E其中：H为取土管(20)底端到采样地表(d)的高度；E为滑台组(B)的下支撑板(8)底面到超声波传感器(9)接收端之间的误差补偿量；L为滑台组(B)的光电限位开关(6)到旋转控制部件(C)的取土管(20)下端面的长度，Hl为光电限位开关(6)的U形槽的横向中心线与下支撑板(8)的下底面的距离，其值的范围为400～500mm；滑台组(B)的光电限位开关(6)与旋转控制部件(C)的挡光板(11)位于同一侧面。...

【技术特征摘要】
1.一种全自动智能取土器，由控制系统(A)、滑台组(B)、旋转控制部件(C)和伸缩控制部件(D)组成，滑台组(B)由滚珠丝杠滑台组(c)、光电限位开关(6)、直角支架(7)和超声波传感器(9)组成，光电限位开关(6)固接于滚珠丝杠滑台组(c)的竖板(4)的右侧面，直角支架(7)固接于竖板(4)的近下端左侧；超声波传感器(9)固接于下支撑板(8)的下面；旋转控制部件(C)由挡光板(11)、L形支架(12)、联轴器(13)、连杆(14)、U形板(15)和步进电机II(17)组成，其中挡光板(11)固接于L形支架(12)中立板的下部左侧；步进电机II(17)固接于L形支架(12)的横板上，且步进电机II(17)的输出轴与联轴器(13)的上端固接，连杆(14)的上端与联轴器(13)的下端固接；连杆(14)下端与U形板(15)的上面固接；U形板(15)的立板上设有孔I(16)，其特征在于，其中：控制系统(A)由驱动器I(1)、驱动器II(2)、驱动器III(3)、微处理器(a)和手机(b)组成，驱动器I(1)、驱动器II(2)和驱动器III(3)均由微处理器(a)控制；微处理器(a)与手机(b)通过WIFI连接通信；微处理器(a)通过驱动器I(1)与滑台组(B)的步进电机I(11)连接；微处理器(a)通过驱动器II(2)与旋转控制部件(C)的步进电机II(17)连接；微处理器(a)通过驱动器III(3)与伸缩控制部件(D)的电动推杆(e)连接；微处理器(a)还与滑台组(B)的光电限位开关(6)、超声波传感器(9)连接；滑台组(B)的滑台(5)的上端面与旋转控制部件(C)的L形支架(12)固接；旋转控制部件(C)的U形板(15)与伸缩控制部件(D)中电动推杆(e)的上端连接；滑台组(B)的超声波传感器(9)与采样地表(d)的高度为Hu；超声波传感器(9)与光电限位开关(6)的位置关系式为：H＝Hu+Hl-L+E其中：...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾洪雷，郭春江，刘慧力，温翔宇，王刚，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22