插秧机的纵向自动供秧装置与控制方法制造方法及图纸

一种插秧机的纵向自动供秧装置与控制方法，由储秧台、动力传动机构、出口滑道、上位机、ECU组成。储秧台整体呈前高后低倾斜式摆放，分为2～3层结构，每层储秧台的秧道长190cm，其后方连接出口滑道，秧盘可直接送入栽秧台。秧盘放在张紧的储秧台输送带上，动力传动机构在储秧台的后部右侧，直流减速电机通过三角皮带、电磁离合器、六角轴、滚筒驱动输送带运转。储秧台的光电编码器与输送带紧密接触，计数其脉冲方波估计秧盘是否被移出；栽秧台的光电编码器与秧盘紧密接触，计数其脉冲方波估计秧盘是否被堵塞。上位机的自动导航软件在每控制电动方向盘一次时，监视栽秧台和储秧台的工况，对供送秧盘进行调度控制。本装置可实现插秧机无人化作业的目的。

Longitudinal automatic seedling feeding device and control method of transplanter

The longitudinal automatic seedling feeding device and control method of transplanter are composed of seedling storage platform, power transmission mechanism, exit slide, upper computer and ECU. The whole seedling storage platform is arranged in a high front and low back inclined manner, which is divided into two to three layers. The length of the seedling path of each layer is 190 cm, and the outlet slideway is connected behind it. The seedling tray can be directly fed into the seedling platform. The seedling tray is placed on the conveyor belt of the tensioned seedling storage platform. The power transmission mechanism is on the right side of the back of the seedling storage platform. The DC deceleration motor drives the conveyor belt through triangular belt, electromagnetic clutch, hexagonal axis and drum. The photoelectric encoder of the seedling storage platform contacts closely with the conveyor belt, counts its pulse square wave to estimate whether the seedling tray has been removed, and counts its pulse square wave to estimate whether the seedling tray has been blocked. The upper computer's automatic navigation software monitors the working conditions of the seedling planting platform and the seedling storage platform at each time of controlling the electric steering wheel, and carries out scheduling control on the seedling feeding tray. The device can realize the purpose of unmanned operation of transplanter.

【技术实现步骤摘要】
插秧机的纵向自动供秧装置与控制方法
本专利技术属于农业机械领域，具体涉及插秧机械及其控制方法。
技术介绍
高速插秧机在我国已经得到大量推广，作业效率也大幅提高了。在南方水稻的双季、三季稻作制度下，或寒冷的东北单季水稻种植地区，育秧、插秧是必不可少的农艺要求。例如，南方地区的双季连作稻，清明之前就需要进行大棚育秧，谷雨时分就需开始早稻的插秧任务；酷热的三伏天，在抢收完早稻后，必须赶在立秋之前把晚稻种下去。这样的稻作制度充分利用了自然资源和劳力资源，对增加粮食产量起了非常重要的作用。机械化插秧虽然极大地提高了劳动效率，但仍然需要驾驶员、补秧工、搬秧工等5-6个劳动力，然而，近年我国的劳动力绝对数量连续下降，农业劳动力老龄化严重，不少双季水稻种植地区已经被迫改为单季种植，并且据统计南方地区的水稻种植面积减少了约50％，迫使我国大量进口稻米以满足国内的需求。如何减少插秧机的用工量是广大研究者一直思考的问题之一。专利技术专利[201210169043.3]提出了采用卫星导航自动驾驶技术节省1名驾驶员，机载人员只剩下补秧工1个人，该补秧工的任务是监视载秧台上的剩余秧苗，及时搬运秧盘补充到载秧台上。为了进一步节省这名补秧工，达到无人化补秧的目的，专利技术专利[201410215744.5]提出了一种水稻无土育秧、能形成长达6m秧卷的技术，但该专利并未解决如何利用这种长秧卷进行连续自动供秧的机械结构问题。为了克服现有的插秧机供秧机构的不足，本专利技术提供了一种纵向自动供秧装置，该装置不仅能连续供秧，而且能监视载秧台、自动补充秧盘，实现节省1名补秧工和1名驾驶员的无人化插秧目标。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：对插秧机进行改装，拆除驾驶员座椅，安装卫星导航自动驾驶系统、纵向自动供秧装置，增配传感器到栽秧台中。纵向自动供秧装置由支撑架、储秧台、动力传动机构、出口滑道组成。支撑架的多根立柱竖直固定在插秧机的平台上，储秧台固定在支撑架上，储秧台的后方连接出口滑道，出口滑道的下方对齐载秧台；储秧台整体呈前高后低倾斜式摆放，可设计为2～3层，每层储秧台的秧道长190cm，最下层储秧台的前部比电动方向盘高10cm，出口滑道比载秧台的顶部高10cm。此外，插秧机的方向盘被改装成电动方向盘，两个GPS天线固定在插秧机的秧盘架顶部连杆的左右两侧，上位机合页式铰接在秧盘架的竖直杆上，并将其显示器朝向车外侧面方便人员操作。ECU固定在支撑架右侧辅助横梁平面上，卫星定位接收机固定在右侧辅助横梁的下方；电动调速机构固定在调速手柄下方的地板上。对于6行插秧机，单层储秧台由框架、3条输送带、2条静态的隔离条、9个滚筒、1支六角轴、2支圆轴、4只内六角形轴套、8只内圆轴套、8只轴承座、4只滑槽式轴承座和4只弹簧构成。每条输送带之间是隔离条，每条输送带中间是黏附在它上面的隔离条，如此构成6条秧道，每条秧道可以容纳3片秧盘，因此每层储秧台总共可存放18片秧盘。1支六角轴和2支圆轴平行排列在一个平面内，输送带包络前部的圆轴上的滚筒和后部的六角轴上的滚筒，中间的圆轴上的滚筒托举输送带，前部的圆轴被4只滑槽式轴承座托举，并被4只弹簧拉离，提高输送带的张紧程度。滚筒是由大直径塑料管和2片塑料端面板焊接而成的零件，六角轴与每只滚筒的两个端面板的六角形内孔机械配合，六角轴最右端加工成圆柱形并嵌入平键，与电磁离合器动盘的圆孔同轴心配合并平键联接。内六角形轴套是内壁为六角形、外壁为圆形的零件。每根六角轴串入3只滚筒，在3只滚筒之间由内六角形轴套隔离，六角轴的左端串入一只内六角形轴套，六角轴的右端与电磁离合器之间也串入一只内六角形轴套，每只内六角形轴套的外壁与轴承座同轴心配合。每根圆轴上的内圆轴套和滚筒的数量、位置与六角轴一样，每个内圆轴套的外壁与滑槽式轴承座滑道式配合。全部轴承座和滑槽式轴承座固定在框架上。框架的右侧构件的秧盘入口处和出口处分别固定前微动开关和后微动开关，输送带的下表面与光电编码器紧密接触。当秧盘充满储秧台时，前微动开关和后微动开关的常闭触点闭合，当一片秧盘被移出，前微动开关的常闭触点断开，但后微动开关的常闭触点任然闭合，而且在秧盘被移动过程中，光电编码器发出脉冲方波，其数量与输送带的移动量成正比。只有当该层储秧台上的秧盘被全部移出时，后微动开关的常闭触点才断开。传动机构由直流减速电机、3只三角皮带轮、2只电磁离合器、三角皮带、弹簧、连杆、张紧轮和电机支架组成。电机支架固定在支撑架后部右侧，直流减速电机固定在电机支架上，直流减速电机的输出轴与一只三角皮带轮同轴心配合。两只电磁离合器的衔铁各与一只三角皮带轮同轴心螺栓连接，其动盘和定盘均与六角轴同轴心配合，并且定盘通过螺栓连接固定于储秧台侧面。三只三角皮带轮位于同一个平面内，并被一根三角皮带包络。张紧轮由一支连杆支撑、处于三角皮带平面上，张紧轮位于三角皮带的外端，通过弹簧张紧来提高三角皮带轮的包络角，提高传动的效率。当直流减速电机得电转动时，三角皮带轮和三角皮带全部运转起来，当第一只电磁离合器得电时，衔铁被磁吸而压接动盘，使三角皮带轮的扭矩通过动盘传递到六角轴，进而使该层的输送带运转起来，实现单层供秧的目的。同理，可以使第二只电磁离合器得电，驱动该层的输送带运转。鉴于储秧台的分层结构，按照先上层、后下层、每次为载秧台的每条秧道补充1片秧盘的原则补秧，以上层为例，在启动直流减速电机转动之后，上层的电磁离合器的磁轭被控得电，驱动输送带的运转，秧盘被送出储秧台，顺着出口滑道下落到载秧台上。改进后的载秧台上加装了2只行程开关、6只光电编码器。载秧台底部的滑道的左右两端各固定一只行程开关，通常其常闭触点处于断开状态。载秧台的六个秧道的背面、压感传感器的后下方各固定一只光电编码器的本体，光电编码器的外部转轮穿出栽秧台。当栽秧台上放足秧盘时，压感传感器的常开触点闭合，随着插秧机的插秧作业，栽秧台在滑道上往复横向运动，当栽秧台运动到左、右极限位置时，该处的行程开关的常开触点闭合，秧道上的输送带会驱动秧盘下移1cm，光电编码器就会输出足够数量的脉冲信号，但当任何一道的秧盘被堵塞时，输出的脉冲信号极少；当压感传感器上不再有秧盘时，其常开触点断开，表示当前缺秧。通过这样的增配传感器来监视栽秧台的工况。电动减速器通过L形支架固定在插秧机平台上，电动减速器的输出轴与曲柄联结，曲柄、连杆和转片依次铰接，并将转片与HST转动轴相联接。电动减速器通过曲柄连杆结构带动转片转动，从而控制HST传动轴的转动角度。由于插秧机的整个平台已经被储秧台占据，不再留出驾驶空间给操作人员，由遥控器或上位机发送指令给ECU控制此车辆的前进、后退和停车动作。上位机的CAN端口通过CAN总线与ECU的总线板卡的CAN端口电联结，总线板卡通过总线插座与栽秧台板卡、电动方向盘板卡、调速板卡和储秧台板卡电联结。栽秧台板卡的IN口与压感传感器、光电编码器电联结以采集栽秧台内传感器的信号，栽秧台板卡的PWM口与电磁阀电联结以控制栽秧台的抬升、下降和插秧动作；储秧台板卡的IN口与前微动开关、光电编码器和后微动开关电联结以采集储秧台内传感器的信号，储秧台板卡的PWM口与直流减速电机、电磁离合器电联结以选择性地控制输送带的运转、停止动作；电动方向盘板卡的PWM口与电动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种插秧机的纵向自动供秧装置与控制方法，纵向自动供秧装置由支撑架、储秧台、动力传动机构、出口滑道组成，其特征在于：支撑架的多根立柱竖直固定在插秧机的平台上，储秧台固定在支撑架上，储秧台的后方连接出口滑道，出口滑道的下方对齐载秧台；储秧台整体呈前高后低倾斜式摆放，可设计为2～3层，每层储秧台的秧道长190cm，最下层储秧台的前部比电动方向盘高10cm，出口滑道比载秧台的顶部高10cm。

【技术特征摘要】
1.一种插秧机的纵向自动供秧装置与控制方法，纵向自动供秧装置由支撑架、储秧台、动力传动机构、出口滑道组成，其特征在于：支撑架的多根立柱竖直固定在插秧机的平台上，储秧台固定在支撑架上，储秧台的后方连接出口滑道，出口滑道的下方对齐载秧台；储秧台整体呈前高后低倾斜式摆放，可设计为2～3层，每层储秧台的秧道长190cm，最下层储秧台的前部比电动方向盘高10cm，出口滑道比载秧台的顶部高10cm。2.按照权利要求1所述的插秧机的纵向自动供秧装置与控制方法，其特征是：储秧台的1支六角轴和2支圆轴平行排列在一个平面内，输送带包络前部的圆轴上的滚筒和后部的六角轴上的滚筒，中间的圆轴上的滚筒托举输送带，前部的圆轴被4只滑槽式轴承座托举，并被4只弹簧拉离，提高输送带的张紧程度；滚筒是由大直径塑料管和2片塑料端面板焊接而成的零件，六角轴与每只滚筒的两个端面板的六角形内孔机械配合，六角轴最右端加工成圆柱形并嵌入平键，与电磁离合器动盘的圆孔同轴心配合并平键联接；框架的右侧构件的秧盘入口处和出口处分别固定前微动开关和后微动开关，输送带的下表面与光电编码器紧密接触。3.按照权利要求1所述的插秧机的纵向自动供秧装置与控制方法，其特征是：电磁离合器的衔铁与一只三角皮带轮同轴心螺栓连接，其动盘和定盘均与六角轴同轴心配合，并且定盘通过螺栓连接固定于储秧台侧面；当直流减速电机得电转动时，三角皮带轮和三角皮带全部运转起来，当第一只电磁离合器得电时，衔铁被磁吸而压接动盘，使三角皮带轮的扭矩通过动盘传递到六角轴，进而使该层的输送带运转起来，实现单层供秧的目的；同理，可以使第二只电磁离合器得电，驱动该层的输送带运转。4.按照权利要求1所述的插秧机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张方明，陈豪杰，杨林淼，李佳明，
申请(专利权)人：浙江大学宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33