一种多级缓存的穴盘补种装置，包括传动穴盘部、识别穴盘空穴部、穴盘补种单元，在所述的穴盘补种单元包括双级缓存模块；所述的双级缓存模块包括：一级缓存单元、二级缓存单元，所述一级缓存单元用于将待补种种子补种入被识别出的空穴中，所述二级缓存单元用于选取待补种的种子。本发明专利技术针对现有甜玉米穴盘播种机人工补种效率低、易出错的缺点，设计了一套自动化补种装置及其控制方法，代替了传统的手工补种，并且基于多级缓存的架构设计，本发明专利技术的甜玉米穴盘补种装置比传统小麦、水稻等类型补种装置执行动作更加快速，能够胜任高速流水线作业。业。业。
【技术实现步骤摘要】
一种多级缓存的穴盘补种装置及其控制方法
[0001]本专利技术公开一种多级缓存的穴盘补种装置及其控制方法，属于智能育种设备的
技术介绍
[0002]穴盘育苗是现代农业的重要技术手段，而精量播种机是规模化穴盘育苗的核心设备。穴盘育苗技术最早出现在美国，随着智能控制、电子通讯等先进技术的快速发展使得国外穴盘育苗精量播种机具有种类多、功能全，播种速度快、效率高，智能化程度高等特点。而我国是在20世纪80年代中期正式引进穴盘育苗技术，经过多年发展，随取得了部分成果，但由于大多数种子颗粒尺寸大小不一、形状不规则以及流动性差的特点导致我国现阶段研制的许多穴盘播种机达不到应有的要求，播种精度、效率还有待进一步提高。
[0003]甜玉米的营养价值和口感远高于普通玉米，广泛用于鲜食和加工罐头食品。如附图1和附图2所示，为了增加成活率，提高产量，业内工厂化大批量生产甜玉米时，一般先使用穴盘进行温室育苗。
[0004]如附图3所示，由于甜玉米种子形状各异、凹凸不平、一致性差的特点，穴盘播种机在播种时会出现5％
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20％的空穴，因此还需配备人工在后面的流水线中继续将甜玉米种子手工补入，从而导致育苗效率低，人力后续补种成本增加。
[0005]为此，现有技术已经研发出多种补种装置，例如：小麦穴盘补种装置、水稻穴盘补种装置等，但是针对甜玉米的穴盘补种装置暂时未发现存在，其原因在于：相比蔬菜、水稻等种子，甜玉米种子由于本身的物理不规则的特性，空穴率较高，一般5％—20％左右，原有的补种装置不适应补种甜玉米种子，因为原有的补种装置每次补种粒太少，并且补种速度太慢，不适合高速地流水线作业。
[0006]现有的补种装置无法同时为多个空穴进行补种，现有的补种装置一种是单/双嘴式，每次只能补种一个或者两个空穴。另一种是气吸排针式，每次补种时穴盘需要停下，并且每次至多补种一排空穴，实际正常地工作中，基本不存在一排的空穴。
技术实现思路
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种多级缓存的穴盘补种装置。
[0008]本专利技术还公开了所述多级缓存的穴盘补种的控制方法。
[0009]专利技术概述：
[0010]本专利技术可代替传统手工补种，提高补种速率；进一步的，本专利技术相比其它种类的补种装置，具备更快的补种响应能力，专门用于解决播种甜玉米种子时存在的漏播、空穴等问题。
[0011]本专利技术详细的技术方案如下：
[0012]一种多级缓存的穴盘补种装置，包括传动穴盘部、识别穴盘空穴部、穴盘补种单元，其特征在于，在所述的穴盘补种单元包括双级缓存模块；
[0013]所述的双级缓存模块包括：一级缓存单元、二级缓存单元，所述一级缓存单元用于将待补种种子补种入被识别出的空穴中，所述二级缓存单元用于选取待补种的种子。
[0014]根据本专利技术优选的，所述一级缓存为舵机阵列缓存单元，所述二级缓存为二维运动取种缓存单元；所述舵机阵列缓存单元用于：将储存在所述舵机阵列缓存单元中的待补种种子补种入被识别出的空穴中；所述二维运动取种缓存单元用于：在识别所述舵机阵列缓存单元中无待补种种子时，对所述舵机阵列缓存单元进行续种。
[0015]根据本专利技术优选的，所述舵机阵列缓存单元，包括：种仓、供种子落入空穴的种仓门，所述种仓门与所述种仓连通设置；还包括控制主板、编码器和光电开关，所述舵机阵列缓存单元感知穴盘在补种工作台上的精确位置、识别穴盘内的空穴，并计算对空穴补种时间点，控制驱动所述种仓门开、合以实现补种动作完成，进一步，完成空穴补种后：更新所述控制主板中的补种信息、所述二维运动取种缓存单元重复取种并放入对应的排空种仓中。所述补种信息包括识别到空穴对应的补种完成情况。所述穴盘补种单元中还包括其它储存单元，用于对识别到的空穴数据，根据补种信息进行实时更新。所述的补种工作台是可以将穴盘移动的传送带。针对上述的“所述舵机阵列缓存单元感知穴盘在补种工作台上的精确位置、识别穴盘内的空穴，并计算对空穴补种时间点”功能，如附图6所示，均是当含有空穴的穴盘在传送带上运行至相机灯箱下方时，工业相机1
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1对其拍照，并由现有软件实现的，即机器视觉识别的领域，不属于本专利技术所保护的内容。
[0016]根据本专利技术优选的，所述二维运动取种缓存单元，包括气动阀、取种吸嘴、种槽、X滑轴、Y滑轴和步进电机；所述取种吸嘴固定于所述Y滑轴的皮带上，通过两个所述步进电机牵引所述皮带转动，以实现取种吸嘴沿X滑轴方向运动，速度记为V
x
，或者沿Y滑轴方向运动，速度记为V
y
，速度矢量叠加后，其与X滑轴方向夹角θ为：因此取种吸嘴可以运行在种槽和舵机阵列缓存单元上方水平面的任一点；所述种槽通过所述气动阀进行上升、下降，为使取种吸嘴器有效地吸取种槽里的种子，当取种吸嘴移动至种槽上方时，气动阀推动种槽上升，缩短取种吸嘴至种槽里种子的距离，方便吸取；当吸取成功后，气动阀推动种槽快速下降，一方面作用是，防止取种吸嘴管口处所吸附的甜玉米种子被种槽外壁沿刮落，另一方面作用是快速下降以震动种槽里的种子，使其水平面上均匀，方便下次取种；取种吸嘴吸取种子运行至舵机阵列缓存单元时，将种子装填到已空种仓，取种吸嘴所吸附的种子，通过舵机阵列缓冲单元中种仓设置的小挡板刮落至已空的种仓里；完成装填动作后，若舵机阵列缓冲单元的种仓里还有空的，则取种吸嘴紧接着返回种槽继续吸取新的种子。
[0017]本技术特征主要是通过从种槽中吸取种子，然后对二级缓存单元的舵机阵列种仓进行填充“蓄能”，其中取种单元从种槽里取种时，由于甜玉米种子比较小，不适合用机械手抓取，其原因在于：若使用机械臂补种，则需要机械臂先吸取种子，然后将种子放入对应的空穴格子中，但是穴盘是处于快速运动状态的传送带上，并且穴盘中穴格数量非常多，所以，机械臂无法及时准确的将种子放入待补空穴。若使用传统的排针吸嘴补种方式，则需要穴盘和传送带停下，然后再进行排针吸嘴装置对其空穴进行补种，这极大降低了补种速度。本专利技术是通过带有负压的细管进行吸取，其中负压由鼓风机进行提供。
[0018]另外，在系统初始化时，种仓为空，程序默认是空的，然后二级吸嘴自动从种槽里吸取种子依次装填，每装填一个种仓后，程序里的种仓种子满空的变量数组表对应元素置
1。当一级舵机阵列仓补种完成后，所使用的种仓就空了，此时程序里的种子仓满空数组变量表中对应的元素变为0。种仓种子满空的变量数组表和穴盘空穴变量表是不同的两个表。一个是记录种仓空满的变量。一个是记录穴盘空穴状况。
[0019]如上述多级缓存的穴盘补种的控制方法，其特征在于，包括：
[0020]首先，设立空穴坐标，并建立内存数组；其中，开辟一块可读写的三维数组内存array[x][y][z]，所述x表示当前待补穴盘编号id值，所述y和z分别为穴孔在穴盘位置中的横纵坐标值，按照穴盘的实际格数一一对应；所述空穴坐标包括空穴在穴盘位置中的横纵坐标值、根据空穴是否需要补种情况值，需要补种的空穴用0表示，不需要补种的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多级缓存的穴盘补种装置，包括传动穴盘部、识别穴盘空穴部、穴盘补种单元，其特征在于，在所述的穴盘补种单元包括双级缓存模块；所述的双级缓存模块包括：一级缓存单元、二级缓存单元，所述一级缓存单元用于将待补种种子补种入被识别出的空穴中，所述二级缓存单元用于选取待补种的种子。2.根据权利要求1所述的一种多级缓存的穴盘补种装置，其特征在于，所述一级缓存为舵机阵列缓存单元，所述二级缓存为二维运动取种缓存单元；所述舵机阵列缓存单元用于：将储存在所述舵机阵列缓存单元中的待补种种子补种入被识别出的空穴中；所述二维运动取种缓存单元用于：在识别所述舵机阵列缓存单元中无待补种种子时，对所述舵机阵列缓存单元进行续种。3.根据权利要求2所述的一种多级缓存的穴盘补种装置，其特征在于，所述舵机阵列缓存单元，包括：种仓、供种子落入空穴的种仓门，所述种仓门与所述种仓连通设置；还包括控制主板、编码器和光电开关，所述舵机阵列缓存单元感知穴盘在补种工作台上的精确位置、识别穴盘内的空穴，并计算对空穴补种时间点，控制驱动所述种仓门开、合以实现补种动作完成，进一步，完成空穴补种后：更新所述控制主板中的补种信息、所述二维运动取种缓存单元重复取种并放入对应的排空种仓中。4.根据权利要求3所述的一种多级缓存的穴盘补种装置，其特征在于，所述二维运动取种缓存单元，包括气动阀、取种吸嘴、种槽、X滑轴、Y滑轴和步进电机；所述取种吸嘴固定于所述Y滑轴的皮带上，通过两个所述步进电机牵引所述皮带转动，以实现取种吸嘴沿X滑轴方向运动，速度记为V
x
，或者沿Y滑轴方向运动，速度记为V
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，速度矢量叠加后，其与X滑轴方向夹角θ为：所述种槽通过所述气动阀进行上升、下降；取种吸嘴吸取种子运行至舵机阵列缓存单元时，将种子装填到已空种仓，取种吸嘴所吸附的种子，通过舵机阵列缓冲单元中种仓设置的小挡板刮落至已空的种仓里；完成装填动作后，若舵机阵列缓冲单元的种仓里还有空的，则取种吸嘴紧接着返回种槽继续吸取新的种子。5.如权利要求1
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4任一项所述多级缓存的穴盘补种的控制方法，其特征在于，包括：首先，设立空穴坐标，并建立内存数组；其中，开辟一块可读写的三维数组内存arra...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜明昊，郝凤琦，吴玺志，白金强，唐勇伟，程大全，张晓捷，
申请(专利权)人：山东省计算中心国家超级计算济南中心，
类型：发明
国别省市：
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