一种多层自动化苗床控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多层自动化苗床控制系统，包括苗床床体、苗床架、上架系统、下架系统、转向系统、人工操作区、自动操作区和控制系统。本发明专利技术实现了多层苗床全自动运行，极大减少了人工操作，有效利用了温室大棚内的空间。通过控制系统实现苗床精准定位，数据采集、自动识别、补光灯控制、自动喷灌及病虫害识别。最终实现作物有较好的生长环境，同时极大提高了生产效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多层自动化苗床控制系统


[0001]本专利技术属于自动化苗床控制
，具体涉及一种多层自动化苗床控制系统。

技术介绍

[0002]随着我国设施农业产业的发展及从业劳动人员的紧缺，自动化移动苗床作为一种全新的自动农业生产设施以其省力、节能的优点逐渐得到了认可和发展。传统苗床位置相对固定,只能通过人工来改变其位置,这就导致人力成本巨大、生产效率低下。因此在实际的温室植物培育过程中,实现苗床在温室内的循环流动对温室的发展具有重要意义。现有的苗床自动化程度不高，只能实现局部范围的移动，而且苗床附加的功能较少，无法实现整个温室大棚自动化运行、调度、数据采集等功能。本专利技术旨在实现一种全自动移动的苗床，同时可以实现环境参数的数据采集、自动识别、补光灯控制、自动喷灌及病虫害识别功能。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种多层自动化苗床控制系统。
[0004]一种多层自动化苗床控制系统，包括苗床床体、苗床架、上架系统、下架系统、转向系统、人工操作区、自动操作区(图像识别及微喷系统)和控制系统。
[0005]苗床床体：用于运送栽培的作物，安装有导轮、苗床控制板、补光灯、拨码开关、蓄电池、光感应开关和条码标签。是整个苗床转运系统的关键部件。
[0006]苗床架：由苗床导轨组成，用于放置苗床床体，苗床导轨端面设置有条码标签，包含苗床导轨的行号。
[0007]上架系统、下架系统：用于将苗床床体运送到指定位置上，然后将苗床床体升起，并将苗床床体推入到苗床导轨上。上架系统和下架系统由送料小车来完成，送料小车包括送料小车车体、送料小车条码阅读器、横向导轨、纵向导轨、导电轮及升降气缸；送料小车根据设置位置和功能不同分为上料小车和下料小车，分别对应上架系统和下架系统。
[0008]转向系统：包括右转向桥架和左转向桥架，用于实现将苗床床体的转弯动作，通过右转向桥架将苗床床体逆时针旋转90度，最终将苗床床体推入上料小车导轨，通过左转向桥架将苗床床体逆时针旋转90度，最终将苗床床体推入第一人工操作区。
[0009]人工操作区：分为第一人工操作区和第二人工操作区，分别位于自动操作区的两侧；人工操作区中设置有驱动轮用于推动苗床床体运动，人工操作区由人工对苗床进行必要的操作，第一人工操作区完成操作后通过驱动轮推动苗床床体驶入自动操作区。第一人工操作区完成除草，添加基质等必要操作；第二人工操作区完成种植作物移出以及添加新作物。
[0010]自动操作区：在自动操作区内，设有图像识别及微喷系统，当苗床床体经过的时候，先对苗床床体进行图像识别，以便于识别出病虫害的作物。之后，根据苗床床体上的条码标签判断植物种类，进行针对性的微喷作业完成后将苗床床体送入第二人工操作区。
[0011]控制系统：设置在控制机柜中，用于完成多层自动化苗床控制系统的控制功能，上
料小车的运动、下料小车的运动、图像识别及微喷操作、数据记录和查询功能。
[0012]苗床床体上架的流程为：控制系统计算当前苗床床体需要放入第几行和第几层。然后控制第二人工操作区内的驱动轮转动，从而将苗床床体推入右转向桥架上。之后，右转向桥架逆时针旋转90度，以保证苗床床体由横向变为竖向。旋转到位后，右转向桥架将苗床床体推到上料小车，苗床床体在上料小车上到位后，上料小车将苗床床体送到指定的行号处。上料小车每经过一行苗床架，送料小车条码阅读器会扫描苗床导轨上的条码标签，以判断当前小车运行到第几行。到了指定的行号后，上料小车将苗床床体升起到相应的层号，到位后，上料小车将苗床床体推入相应层的苗床架上。之后该苗床床体会推动后一个苗床床体继续运动，最终该行最末端的苗床床体会被推入下料小车中，上料小车和下料小车必须同时工作，才能保证上料和下料的顺利进行。下料小车将苗床床体送到左转向桥架上，到位后，左转向桥架将会逆时针旋转90度，将苗床床体由竖向变成横向，之后，通过推进轴电机带动挡板电推杆的运动，将苗床床体推入第一人工操作区。至此，实现了苗床床体上料和下料的全过程。
[0013]本专利技术有益效果如下：
[0014]本专利技术实现了多层苗床全自动运行，极大减少了人工操作，有效利用了温室大棚内的空间。通过控制系统实现苗床精准定位，数据采集、自动识别、补光灯控制、自动喷灌及病虫害识别。最终实现作物有较好的生长环境，同时极大提高了生产效率。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例系统结构示意图；
[0016]其中：1
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苗床床体，2
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上料小车导轨，3
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上料小车导电带，4
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上料小车，5
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右转向桥架，6
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控制机柜，7
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第二人工操作区，8
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自动操作区，9
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第一人工操作区，10
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左转向桥架，11
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下料小车导轨，12
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下料小车导电带，13
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下料小车，14
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苗床导轨；
[0017]图2为本专利技术实施例苗床床体上料动作流程图；
[0018]图3为本专利技术实施例苗床床体主视图和俯视图；
[0019]其中：101
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纵向导轮，102
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横向导轮，103
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苗床控制板，104
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1号补光灯，105
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2号补光灯，106
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3号补光灯，107
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1号拨码开关，108
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2号拨码开关，109
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3号拨码开关，110
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4号拨码开关，111
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5号拨码开关，112
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蓄电池，113
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正极导电杆，114
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负极导电杆，115
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光感应开关，116
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4号补光灯，117
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5号补光灯，118
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6号补光灯，119
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条码标签，120
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苗床主体，121
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蓄电池充电器；
[0020]图4为本专利技术实施例送料小车主视图；
[0021]图5为本专利技术实施例送料小车左视图；
[0022]其中：301
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横向导轨，302
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接近开关，303
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纵向导轨升降气缸，304
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送料小车条码阅读器，305
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送料小车车轮，306
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正极导电轮，307
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负极导电轮，308
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送料小车车体，309
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升降支撑杆，310
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横向导轨升降气缸，311
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纵向导轨，312
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层自动化苗床控制系统，其特征在于，包括苗床床体、苗床架、上架系统、下架系统、转向系统、人工操作区、自动操作区和控制系统；苗床床体：用于运送栽培的作物，安装有导轮、苗床控制板、补光灯、拨码开关、蓄电池、光感应开关和条码标签；是整个苗床转运系统的关键部件；苗床架：由苗床导轨组成，用于放置苗床床体，苗床导轨端面设置有条码标签，包含苗床导轨的行号；上架系统、下架系统：用于将苗床床体运送到指定位置上，然后将苗床床体升起，并将苗床床体推入到苗床导轨上；上架系统和下架系统由送料小车来完成，送料小车包括送料小车车体、送料小车条码阅读器、横向导轨、纵向导轨、导电轮及升降气缸；送料小车根据设置位置和功能不同分为上料小车和下料小车，分别对应上架系统和下架系统；转向系统：包括右转向桥架和左转向桥架，用于实现将苗床床体的转弯动作，通过右转向桥架将苗床床体逆时针旋转90度，最终将苗床床体推入上料小车导轨，通过左转向桥架将苗床床体逆时针旋转90度，最终将苗床床体推入第一人工操作区；人工操作区：分为第一人工操作区和第二人工操作区，分别位于自动操作区的两侧；人工操作区中设置有驱动轮用于推动苗床床体运动，人工操作区由人工对苗床进行必要的操作，第一人工操作区完成操作后通过驱动轮推动苗床床体驶入自动操作区；自动操作区：在自动操作区内，设有图像识别及微喷系统，当苗床床体经过的时候，先对苗床床体进行图像识别，以便于识别出病虫害的作物；之后，根据苗床床体上的条码标签判断植物种类，进行针对性的微喷作业完成后将苗床床体送入第二人工操作区；控制系统：设置在控制机柜中，用于完成多层自动化苗床控制系统的控制功能，上料小车的运动、下料小车的运动、图像识别及微喷操作、数据记录和查询功能。2.根据权利要求1所述的一种多层自动化苗床控制系统，其特征在于，包括苗床床体(1)，上料小车导轨(2)，上料小车导电带(3)，上料小车(4)，右转向桥架(5)，控制机柜(6)，第二人工操作区(7)，自动操作区(8)，第一人工操作区(9)，左转向桥架(10)，下料小车导轨(11)，下料小车导电带(12)，下料小车(13)，苗床导轨(14)；第一人工操作区(9)、自动操作区(8)以及第二人工操作区(7)水平分布在一条直线上，相互间隔2米；第一人工操作区(9)和第二人工操作区(7)中均设有驱动轮，驱动轮均通过电缆与控制机柜(6)相连，由控制机柜(6)来输出电压控制驱动轮的旋转；左转向桥架(10)和右转向桥架(5)分别与下料小车导轨(11)和上料小车导轨(2)对齐，第二人工操作区(7)的后方设有控制机柜(6)；上料小车(4)在上料小车导轨(2)上运行，上料小车导轨(2)中间设有上料小车导电带(3)；苗床床体(1)在苗床导轨(14)上横向运行；下料小车(13)在下料小车导轨(11)上运行，下料小车导轨(11)中间设有下料小车导电带(12)，苗床导轨(14)端面设置有条码标签，包含苗床导轨的行号。3.根据权利要求2所述的一种多层自动化苗床控制系统，其特征在于，苗床床体(1)：用于运送栽培的作物，在苗床主体(120)下装有4个纵向导轮(101)，同时装有4个横向导轮(102)，这两组导轮的方向为垂直关系；苗床主体(120)下表面设有6个补光灯，分别是1号补光灯(104)、2号补光灯(105)、3号补光灯(106)、4号补光灯(116)、5号补光灯(117)和6号补光灯(118)；苗床主体(120)侧边设置有条码标签(119)；苗床主体(120)下部还设有5个拨码开关，分别是1号拨码开关(107)、2号拨码开关(108)、3号拨码开关(109)、4号拨码开关
(110)和5号拨码开关(111)；在5个拨码开关的右侧设有苗床控制板(103)，用来接收5个拨码开关的信号状态，以及光感应开关(115)的信号；在苗床主体(120)下表面左侧设有蓄电池(112)，为整个苗床系统供电；在蓄电池(112)的左侧设有两根导电杆，分别是正极导电杆(113)和负极导电杆(114)，用来将上料小车或者下料小车上的电传入苗床床体1上的蓄电池充电器(121)，进而对蓄电池(112)进行充电；苗床主体(120)下表面最左侧设有光感应开关(115)，用来感受光照的强度。4.根据权利要求3所述的一种多层自动化苗床控制系统，其特征在于，上架系统和下架系统由送料小车来完成，送料小车包括上料小车(4)和下料小车(13)：上料小车(4)用于将苗床床体(1)运送到指定位置的苗床导轨(14)上，然后将苗床床体(1)升起，并将苗床床体(1)推入到苗床导轨(14)上，下料小车(13)用于通过横向导轮将苗床床体(1)送入到左转向桥架(10)；送料小车车体(308)前端设置有送料小车条码阅读器(304)，用于扫描苗床导轨(14)上的条码标签；在送料小车车体(308)上装有4个横向导轨升降气缸(310)，横向导轨升降气缸(310)上部装有横向导轨(301)，为了保证横向导轨(301)升降的平稳运行，在送料小车车体(308)和横向导轨(301)之间装有升降支撑杆(309)；在横向导轨(301)下部装有4个纵向导轨升降气缸(303)，用于将苗床床体(1)升起来；同时，在横向导轨(301)下部装有纵向导轨(311)以及纵向推杆电机(312)，作用是将纵向导轨伸缩杆推送到苗床导轨(14)处，同时将苗床床体(1)推送到苗床导轨(14)上；送料小车车体(308)下部装有4个送料小车车轮(305)，使得送料小车在上料小车导轨(2)和下料小车导轨(11)上运行；送料小车车体(308)下部还装有正极导电轮(306)和负极导电轮(307)，这两个轮子与上料小车导电带(3)和下料小车导电带(12)接触，用来对送料小车的供电；送料小车车体(308)上装有送料小车无线数传模块(314)，该模块与控制机柜(6)中的无线数传模块进行数据通讯。5.根据权利要求4所述的一种多层自动化苗床控制系统，其特征在于，转向系统，包括右转向桥架(5)和左转向桥架(10)，用于实现将苗床床体(1)的转弯动作，通过右转向桥架(5)将苗床床体(1)逆时针旋转90度，最终将苗床床体(1)推入上料小车导轨，通过左转向桥架(10)将苗床床体(1)逆时针旋转90度，最终将苗床床体(1)推入第一人工操作区；以右转向桥架(5)为例：用于实现将苗床床体(1)的转弯动作，使得苗床床体(1)能够逆时针旋转90度，将其放在横向导轨上；在转向机架(202)上装有横向导轨(201)以及右刹车(215)和左刹车(216)，左右刹车的作用是固定苗床床体(1)；同时，转向机架(202)上设有一号到位开关(217)和二号到位开关(218)，分别用来检测苗床床体(1)当前所处在的位置；在转向机架(202)中间设有推进轴电机(210)以及推进轴丝杆(211)和推进轴轴承(212)，在推进轴丝杆(211)上设有挡板滑块(214)和挡板电推杆(213)；在转向机架(202)下部设有主动轮支架(205)和电机主动轮(206)；在主动轮支架(205)的下部设有转向桥架接近开关(219)；在主动轮支架(205)左边设有右转向桥架控制器(209)，作为整个右转向桥架(5)的控制核心部件，其中右转向桥架控制器(209)中设置有转向桥架无线数传模块(220)，用来和控制机柜(6)实现数据传送；在主动轮支架(205)左端设有辅助轮支架(207)；在转动的过程中，右转向桥架(5)的固定转轴(203)围绕固定轴承(204)旋转。6.根据权利要求5所述的一种多层自动化苗床控制系统，其特征在于，自动操作区：在自动操作区内，设有图像识别及微喷系统，当苗床床体(1)经过的时候，先进行图像识别，以便于识别出病虫害的作物；之后，根据条码判断植物种类，进行针对...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜志刚，刘婷婷，刘荣，陈凯，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：