【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及甘蔗类作物的播种和收割，尤其涉及一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统及切割方法。
技术介绍
1、随着农业种植业的规模化、集约化、现代化和智能化的不断发展，农业作物的播种和收割技术的提高成为保证亩产提质增量的关键，尤其多年生的甘蔗类作物对播种和收割的技术要求更高。例如甘蔗，作为中国战略性的种植作物，因为亩产量和出糖率直接决定甘蔗的收益和利润，所以针对甘蔗的耕、种、管、收，国家、糖业、种植户、蔗主、农技服务公司都在全力投资甘蔗播种和收割的新技术，以提高甘蔗亩产量的同时减少收割过程损毁率，提高吨甘蔗出糖率。
2、甘蔗是温带和热带农作物，是制造蔗糖的原料，可提炼乙醇作为能源替代品。全世界有一百多个国家生产甘蔗，最大的生产国是巴西、印度和中国。在中国，甘蔗收获方式依然主要以人工和部分机械收割为主，整个过程劳动强度大、效率低。
3、现有的甘蔗切割机采用金属刀片切割，切割方法较为复杂，切割效果不佳，切割损毁率高，影响出糖率，碰见石头打刀换刀影响效率。目前无论甘蔗的切种还是收割都是采用金属锯型切刀进行切割，此种方式存在以下缺点，一是金属锯刀容易被污染或生锈，二是刀刃会经常被磨钝，磨钝后易损毁甘蔗或对蔗根造成伤害。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决现有技术的不足，而提供一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统及切割方法。
2、本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，包括超高压泵站、超高
3、超高压泵站由增压灌注泵、动力单元、超高压泵、空压机、调压溢流阀、安全阀、压力传感器和泵撬底座组成，超高压管路包括第一输水管、第二输水管、第三输水管，超高压泵站通过第一输水管与补液循环水箱连接，且增压灌注泵连接在第一输水管上，一对第三输水管连接在第二输水管出口端，第二输水管进口端与超高压泵站连接，第三输水管出口端与切割机械手连接；
4、切割机械手包括一对连接在一起的上臂，上臂一端通过转轴活动连接有下臂，下臂顶部靠近上臂一端设有固定柱，上臂顶部活动连接有调距油缸，调距油缸活塞杆与固定柱活动连接，上臂和下臂之间连接有复位弹簧，下臂远离上臂一端安装有自由转轮，相对的两自由转轮之间安装有激光测距传感器，水刀喷嘴和对射降噪循环装置安装在下臂内侧，两个下臂上的水刀喷嘴和对射降噪循环装置正对应；
5、水刀喷嘴上连接有进水管，且进水管铺设在下臂内部，进水管穿出下臂后沿上臂底部固定并与对应的第三输水管连接；
6、补液循环水箱顶部设有补液口，一侧壁上部设有进液口，另一侧壁上部设有溢流口，底部设有出液口，出液口和第一输水管连接，补液口上设有自动浮球阀，补液循环水箱内设有缺水保护传感器；
7、对射降噪循环装置包括降噪收集窗、自吸循环泵，降噪收集窗安装在下臂内侧且与水刀喷嘴正对应，下臂底部设有与降噪收集窗连接的积液箱，自吸循环泵上连接有吸水管和排水管，吸水管和积液箱连接，排水管与进液口连接；
8、控制系统包括智能控制箱以及与智能控制箱连接的人机交互协控平台和超高压泵站控制模块、切割机械手控制模块、对射降噪循环装置控制模块、补液循环水箱控制模块。
9、特别的，超高压泵站的动力单元为柴油机、电机、液压马达中的一种。
10、特别的，超高压管路是多层钢丝缠绕加强的树脂型超高压输水管，两头连有不锈钢扣头。
11、特别的，吸水管上安装有过滤装置，过滤装置的过滤级别为5μm。
12、特别的，水刀喷嘴是金刚石或宝石内芯并加工有倒锥聚焦孔的高效聚焦射线喷嘴。
13、特别的，智能控制箱内设有智动脑、无线发送接收器、plc控制器，智动脑和无线发送接收器之间、智动脑和plc控制器之间以及无线发送接收器和plc控制器之间均通过can总线连接，无线发送接收器和人机交互协控平台之间通过射频或5g/4g通信技术连接；plc控制器通过can总线分别与超高压泵站控制模块、切割机械手控制模块、对射降噪循环装置控制模块、补液循环水箱控制模块连接；plc控制器通过can总线与切中机、割堆机、割捆机或联合收割机连接并实现随时响应、自动控制、协同作业；激光测距传感器、压力传感器、缺水保护传感器通过can总线与智动脑连接。
14、一种用于甘蔗类作物备种和收割的切割方法，使用上述水刀法切割系统，包括以下步骤：
15、步骤一：确定射流水刀的相关参数，即压力、流量、时间、射流方式、温度、药剂、磨料的参数；
16、步骤二：控制系统负责控制和协调超高压泵站的动力单元、增压灌注泵、空压机、超高压泵的启动、停止和调节，并通过压力传感器对超高压泵的调压溢流阀进行出水压力监控调节；
17、步骤三：切割时，将切割机械手移至切割位置处，控制系统通过激光测距传感器测量切割靶距，并通过控制调距油缸调节下臂间距，控制所有切割对象在150mm的靶距范围内；
18、步骤三：超高压泵站将超高压水通过超高压管路输送进进水管内，超高压水在水刀喷嘴内由势能转换成动能喷射而出，并在水刀喷嘴的金刚石或宝石耐磨喷嘴和聚焦流道的作用下形成高能聚焦水刀射线，1m距离内平移运动或成捆秒切立断所有在150mm的靶距范围内的成熟甘蔗；
19、步骤四：控制系统控制自吸循环泵的启动、停止和调节，射空的水流在通过降噪收集窗吸噪收集，然后在自吸循环泵作用下过滤回流至补液循环水箱内再利用，提高水资源有效利用率，同时，控制系统通过缺水保护传感器报警监控补液循环水箱内的水量并在缺水状态下停泵或停机进行系统保护；
20、步骤五：控制系统的智能控制箱同配套的切种机、割堆机、割捆机或联合收割机进行联动，通过can总线连接并实现随时响应、自动控制、协同作业。
21、特别的，射流水刀的射流方式分为连续射流和脉冲射流两种，且脉冲射流分为摆动脉冲射流和激荡脉冲射流两种。
22、特别的，步骤一中，温度为常温；药剂为作物需要的杀菌剂和液体肥料；磨料选用收割后或种植时需要施用的药剂或固体颗粒化肥。
23、特别的，压力、流量、时间和射流方式参数根据效率和作业靶距的现实条件选用；针对嫩纤维作物，采用2mpa到50mpa压力，单射流水刀流量根据作物对象直径或切割效率要求选择3l/min到10l/min；
24、针对中等硬纤维作物，采用2mpa到50mpa压力加磨料或50mpa到250mpa压力，单射流水刀流量5l/min到7l/min；
25、针对硬质纤维作物，采用50mpa到100mpa压力加磨料或150mpa到250mpa压力，单射流水刀流量5l/min到10l/min。
26、本专利技术的有益效果是：本专利技术主要用于给甘蔗类作物的切种机、割堆机、割捆机或联合收割机配套，用于甘蔗类作物种植前的切割备种和成熟时的收割，通过设置超高压泵站、超高压管路、水刀喷嘴本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，包括超高压泵站(1)、超高压管路(2)、水刀喷嘴(3)、切割机械手(4)、对射降噪循环装置(5)、补液循环水箱(6)、控制系统；
2.根据权利要求1所述的一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，超高压泵站(1)的动力单元为柴油机、电机、液压马达中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，超高压管路(2)是多层钢丝缠绕加强的树脂型超高压输水管，两头连有不锈钢扣头。
4.根据权利要求1所述的一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，吸水管(504)上安装有过滤装置，过滤装置的过滤级别为5μm。
5.根据权利要求1所述的一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，水刀喷嘴(3)是金刚石或宝石内芯并加工有倒锥聚焦孔的高效聚焦射线喷嘴。
6.根据权利要求1所述的一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，智能控制箱内设有智动脑、无线发送接收器、PLC控制器，智
7.一种用于甘蔗类作物备种和收割的切割方法，使用权利要求1-6任一项所述的用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种甘蔗类作物水刀法备种和收割切割方法，其特征在于，射流水刀的射流方式分为连续射流和脉冲射流两种，且脉冲射流分为摆动脉冲射流和激荡脉冲射流两种。
9.根据权利要求7所述的一种甘蔗类作物水刀法备种和收割切割方法，其特征在于，步骤一中，温度为常温；药剂为作物需要的杀菌剂和液体肥料；磨料选用收割后或种植时需要施用的药剂或固体颗粒化肥。
10.根据权利要求7所述的一种甘蔗类作物水刀法备种和收割切割方法，其特征在于，压力、流量、时间和射流方式参数根据效率和作业靶距的现实条件选用；针对嫩纤维作物，采用2MPa到50MPa压力，单射流水刀流量根据作物对象直径或切割效率要求选择3L/min到10L/min；
...【技术特征摘要】
1.一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，包括超高压泵站(1)、超高压管路(2)、水刀喷嘴(3)、切割机械手(4)、对射降噪循环装置(5)、补液循环水箱(6)、控制系统；
2.根据权利要求1所述的一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，超高压泵站(1)的动力单元为柴油机、电机、液压马达中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，超高压管路(2)是多层钢丝缠绕加强的树脂型超高压输水管，两头连有不锈钢扣头。
4.根据权利要求1所述的一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，吸水管(504)上安装有过滤装置，过滤装置的过滤级别为5μm。
5.根据权利要求1所述的一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，水刀喷嘴(3)是金刚石或宝石内芯并加工有倒锥聚焦孔的高效聚焦射线喷嘴。
6.根据权利要求1所述的一种用于甘蔗类作物备种和收割的水刀法切割系统，其特征在于，智能控制箱内设有智动脑、无线发送接收器、plc控制器，智动脑和无线发送接收器之间、智动脑和plc控制器之间以及无线发送接收器和plc控制器之间均通过can总线连接，无线发送接收器和人机交互协控平台之间通过射频或5g...
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