具有漏播检测及补种功能的马铃薯智能补种机

摘要

本发明涉及农业机械，特别是一种具有漏播检测及补种功能的马铃薯智能补种机。包括机架、排种装置、补种装置、施肥装置、施药装置、开沟装置、漏播检测装置、覆土装置、覆膜装置、铺设滴灌带装置和地轮，其中，所述施肥装置、施药装置、补种装置、排种装置、覆土装置、覆膜装置和铺设滴灌带装置沿拖拉机的前进方向由前至后依次设置在机架上，其中覆土装置和覆膜装置均设置在机架的底部，机架前部的底部设有开沟装置，所述补种装置和排种装置对称安装在机架纵向中心轴的两侧，每一个补种装置的后方均设置一个排种装置。其实现了漏播检测和补种、播种后起垄覆土、垄面覆膜等功能，实现了精确播种。

说明书

技术领域

本发明涉及农业机械，特别是一种具有漏播检测及补种功能的马铃薯智能补种机。

背景技术

目前市场上的马铃薯种植机大多功能单一，成本高，操作复杂，对农机动力强度和使用者提出了较高的要求；并且播种机作业质量不高，漏播现象非常严重，直接导致了马铃薯种植机存在很多作业缺陷。国内现有的马铃薯播种机普遍采用链勺式排种机构，由于在种植过程中需要种薯呈块状，块状结构大多是人工切削而成，造成种薯形状大小不一，链勺包容性不强，更容易出现空勺漏播现象，造成空穴率高、播种质量差、工作效率低、土地利用率低等问题。因此，对于现有播种机进行改进，消除漏播现象，实现具有漏播检测和补偿功能的无空穴播种、起垄覆土、覆膜一次性作业，对提高土地资源利用率，提高生产质量和生产效率具有十分重要的意义。

另外，目前市场上的马铃薯种植机各道作业工序分散，增加了作业成本，因此需要多工序于一体的马铃薯种植机也是必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种具有漏播检测及补种功能的马铃薯智能种植机，其实现了漏播检测和补种、播种后起垄覆土、垄面覆膜等功能，实现了精确播种。

本发明的技术方案是：一种具有漏播检测及补种功能的马铃薯智能种植机，包括机架、排种装置、补种装置、施肥装置、施药装置、开沟装置、漏播检测装置、覆土装置、覆膜装置、铺设滴灌带装置和地轮，其中，所述施肥装置、施药装置、补种装置、排种装置、覆土装置、覆膜装置和铺设滴灌带装置沿拖拉机的前进方向由前至后依次设置在机架上，其中覆土装置和覆膜装置均设置在机架的底部，机架前部的底部设有开沟装置，所述补种装置和排种装置对称安装在机架纵向中心轴的两侧，每一个补种装置的后方均设置一个排种装置；

所述排种装置包括排种链勺、排种链、排种链轮、振动电机、种筒和种箱，排种链缠绕在排种链轮上，排种链轮包括主传动链轮和被动链轮，主动传动链轮与地轮之间通过链传动连接，排种链上间隔设置数个排种链勺，排种链勺和排种链均设置在种筒内，种箱与种筒的后部表面固定连接，种箱与种筒的连接表面设有竖直方向的滑槽，排种链勺在滑槽内上下滑动，振动电机设置在种筒上，与排种链勺紧密贴合；

所述补种装置包括补种链勺、补种链、补种伺服电机、补种种筒和补种箱，补种链勺和补种链均设置在补种种筒内，补种链上间隔设置数个补种链勺，补种链缠绕在补种主传动链轮和补种被动传动链轮上，补种主传动链轮与补种伺服电机的输出轴连接，补种箱固定在补种种筒的前侧，补种箱与补种种筒连接的侧面上设有竖直方向的滑槽，当补种链勺随补种链运动至补种箱侧时，补种链勺在滑槽内上下滑动；

所述排种装置和补种装置上设有漏播检测装置，漏播检测装置包括红外光电传感器和智能控制箱，红外光电传感器设于排种装置的种筒上，智能控制箱设于种箱的右前侧，智能控制箱包括触摸屏、PLC和步进驱动器，振动电机的安装高度低于红外光电传感器；

所述开沟装置包括施肥开沟器、播种开沟器和药肥归集器，施肥开沟器位于施肥装置和施药装置的正下方，施肥开沟器包括两对称设置的开沟圆盘，两开沟圆盘通过连接杆与机架前端的中部连接，开沟圆盘通过U型螺栓与连接杆的底部固定连接，连接杆的顶部与机架连接，连接杆上沿竖直方向间隔设有数个连接孔；

所述播种开沟器位于排种装置和补种装置的下方，播种开沟器包括两个平行设置的船型开沟铲，船型开沟铲的前端通过U型螺栓与机架连接，船型开沟铲的上端与补种种筒的底部固定连接，且船型开沟铲的上端设有数个连接孔，船型开沟铲的后部设有加长翼，船型开沟铲和加长翼的底部设有调节斜板；

所述药肥归集器位于施肥装置和施药装置的下方，药肥归集器的顶部设有端口，其中端口的一侧位于施肥装置的下方，端口的另一侧位于施药装置的下方，药肥归集器的底部呈漏斗状，且底部端口伸入到施肥开沟器开出的沟槽内。

本发明中，所述机架中部的左右两侧对称设置两地轮，其中一侧的地轮通过链传动将动力分别传递给排种装置和施药装置，另一侧的地轮通过链传动将动力传递给施肥装置。

所述红外光电传感器安装于排种装置完成舀种后排种链勺的上升阶段，红外光电传感器包括红外光源和光接收机构，光源发出的光经过马铃薯种薯的反射被光敏元件接收，再经过智能控制箱的处理得到所需要的信息，当排种链勺上有种薯时，智能控制箱中的PLC不反应，补种装置不动作；当排种链勺上没有种薯时，光源发出的光没有反射，智能控制箱中没有得到所需要的信息，PLC会反应，及时给补种伺服电机发出动作信号，补种伺服电机动作，完成补种过程。

本发明的有益效果是：

(1)不仅在播种前及时检测到排种链勺上是否已经舀种，也可以在发生漏播的情况下使补种装置及时反映，在马铃薯要求的播种株距范围内完成补种作业，降低漏播率；

(2)不仅可以精准高效的检测空勺位置，还可以计算出补种动作的时间，进行精确补种，提高种植质量；

排种装置与补种装置呈前后对称式的安装布局，结构新颖，节省空间，更加完善播种和补种功能。

(3)可一次性完成精量播种、施肥、施药、覆土、覆膜和铺设滴灌带等多道作业工序，实现播种作业全程机械化，满足马铃薯种植要求，节省空间，成本低，适用性强，操作简便，推广性强。

附图说明

图1是本申请的结构示意图；

图2是本申请中排种装置结构示意图；

图3是本申请中补种装置的结构示意图；

图4是本申请中施肥开沟器的结构示意图；

图5是本申请中播种开沟器结构示意图；

图6是本申请中药肥归集器的结构示意图；

图7是播种开沟器与补种种筒的连接结构示意图。

图中：1机架；2排种装置；21排种链勺；22主传动链轮；23种筒；24振动电机；25种箱；3补种装置；31补种链勺；32补种主传动链轮；33补种种筒；34补种伺服电机；35补种箱；4施肥装置；5施药装置；6开沟装置；61施肥开沟器；62播种开沟器；63药肥归集器；7漏播检测装置；71红外红光电传感器；72智能控制箱；8覆土装置；9覆膜装置；10铺设滴灌带装置；11地轮。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图1所示，本发明所述的具有漏播检测及补种功能的马铃薯智能种植机包括机架1、排种装置2、补种装置3、施肥装置4、施药装置5、开沟装置、漏播检测装置、覆土装置8、覆膜装置9、铺设滴灌带装置10和地轮11，施肥装置4、施药装置5、补种装置3、排种装置2、覆土装置8、覆膜装置9和铺设滴灌带装置10沿拖拉机的前进方向由前至后依次设置在机架1上，其中覆土装置8和覆膜装置9均设置在机架1的底部。机架1前部的底部设有开沟装置，排种装置下方的机架两侧分别设有地轮11，两地轮11之间呈对称设置。

补种装置3位于排种装置2的前方，本发明中设有两个补种装置3和排种装置2，补种装置3和排种装置2对称安装在机架纵向中心轴的两侧，每一个补种装置3的后方均设置一个排种装置2，实现了补种和排种环节的前后次序紧密。补种装置3的高度低于排种装置2，补种装置3与施药装置5的高度基本平齐。

本发明中的两排种装置2并排设置在机架1上，用于播种马铃薯种薯。如图2所示，排种装置2包括排种链勺21、排种链、排种链轮、振动电机24、种筒23和种箱25，排种链缠绕在排种链轮上，排种链轮包括主传动链轮22和被动链轮，其中主动传动链轮22与一侧的地轮11之间通过链传动连接，地轮11动作过程中，通过传动链将运动传递至主动传动链轮22，从而带动排种链转动。排种链上间隔设置数个排种链勺21。排种链勺21和排种链均设置在种筒23内，种箱25与种筒23的后部表面固定连接，种箱25内盛装有种薯。种箱25与种筒23的连接表面设有竖直方向的滑槽，当排种链勺21随排种链运动至种箱23侧时，排种链勺21穿过滑槽深入种箱25内舀种。振动电机24设置在种筒23上，其位置固定，与排种链勺21紧密贴合。振动电机24的电源由拖拉机电瓶提供，采用24V电压，振动电机24的偏心振动可以带动排种链勺21振动，将排种链勺21上多余的种薯振动掉，确保每个排种链勺21只能舀种一个种薯。

本发明中，两补种装置3并排设置在机架1上，与排种装置2共用一个固定横梁，补种装置3与排种装置2对应设置，用于排种装置出现漏播现象时及时动作补种。图3所示，补种装置3包括补种链勺31、补种链、补种伺服电机34、补种种筒33和补种箱35。补种链勺31和补种链均设置在补种种筒33内，补种链上间隔设置数个补种链勺31，补种链缠绕在补种主传动链轮32和补种被动传动链轮上，补种主传动链轮32与补种伺服电机34的输出轴连接，补种伺服电机34动作过程中，带动补种主传动链轮32转动，从而使补种链在补充链轮上传动，带动补充链勺31传动。补种箱35固定在补种种筒33的前侧且施肥装置中肥箱的正下方，补种箱5内盛装有种薯，补种箱35与补种种筒33连接的侧面上设有竖直方向的滑槽，当补种链勺31随补种链运动至补种箱35侧时，补种链勺31会穿过滑槽伸入补种箱35内舀种。

如图1所示，施肥装置4位于补种装置2的前方，用于撒施化肥。施肥装置4与一侧地轮11之间通过链传动连接，地轮11动作过程中，通过传动链，将动力传递至施肥装置4，实现施肥装置4的动作。本实施例中的施肥装置4采用槽轮式排肥器，通过调节手柄改变排肥槽轮型孔的尺寸以改变施肥量。由于槽轮式排肥器为现有技术，因此此处不再赘述。

施药装置5位于施肥装置4和补种装置3之间，用于施撒农药。本实施例中的施药装置5采用槽轮排药器，主要用于施撒颗粒状农药，通过调节手柄改变排药槽轮型孔尺寸以改变施药量，与施肥装置配合使用。

本发明中，排种装置2和补种装置3共同一套开沟装置，开沟装置包括施肥开沟器61、播种开沟器62和药肥归集器63，施肥开沟器61在最前方，药肥归集器63位于施肥开沟器61和播种开沟器62之间，且高于施肥开沟器61，播种开沟器62位于药肥归集器63的后方，且播种开沟器62设有两个。

施肥开沟器61位于施肥装置4和施药装置5的正下方。如图4所示，施肥开沟器61包括两对称设置的开沟圆盘，两开沟圆盘通过连接杆与机架1前端的中部连接。开沟圆盘通过U型螺栓与连接杆的底部固定连接，连接杆的顶部与机架1连接。连接杆上沿竖直方向间隔设有数个连接孔，当开沟圆盘与连接杆上位置不同的连接孔连接时，实现了对开沟圆盘高度的调整，从而实现了不同的开沟深度。因此该施肥开沟器61可以根据马铃薯农艺种植要求，合理调节开沟深度。

播种开沟器62位于排种装置2和补种装置3的下方。如图7所示，播种开沟器62包括两个平行设置的船型开沟铲，船型开沟铲的上端与补种种筒的底部固定连接，且船型开沟铲的上端设有数个连接孔，当不同的连接孔与补种种筒连接时，船型开沟铲的高度是不同的，从而实现了根据不同的种植要求调节开沟深度。船型开沟铲的后部设有加长翼，通过设置加长翼，使该开沟器能够同时满足排种和补种的开沟要求。船型开沟铲和加长翼的底部设有调节斜板，在需要补种作业时，斜板可根据要求上下调节，使补偿的种薯掉落在株距要求范围内。拖拉机牵引机器前进，船型开沟铲压入土中，开沟铲前端的铲柄具有破土功能，将开沟铲划入土中，同时两侧的铲翼将土分开，开出一定宽度和深度的种沟。

药肥归集器63位于施肥装置4和施药装置5的下方。药肥归集器63的顶部设有端口，端口的一侧位于施肥装置4的下方，收集来自施肥装置4的肥料；端口的另一侧位于施药装置5的下方，收集来自施药装置的农药。药肥归集器63的底部呈漏斗状，且底部端口伸入到施肥开沟器61开出的沟槽内。施肥装置4排出的肥料和施药装置5排出的农药在药肥归集器63内混合后，从药肥归集器63的底部端口落入施肥开沟器61开出的沟槽内。

排种装置2的后方设有覆土装置8，用于将两侧的土归集成垄，覆盖播种的马铃薯种薯。覆土装置8的动力来自拖拉机的后输出轴，通过万向节，将动力传递给变速箱，再将动力输出给覆土装置8。覆膜装置9位于覆土装置8的后方且机架1的底部，用于将塑料薄膜覆盖在垄面上。覆膜装置9的后方设有铺设滴灌带装置10，用于将滴灌带铺设在土壤中。机架1中部的左右两侧对称设置地轮11，地轮用于给排种装置2、施肥装置4、施药装置5提供动力，其中的左侧地轮通过链传动，将动力分别传递给排种装置2和施药装置5；右侧地轮通过链传动，将动力传递给施肥装置4。

排种装置2和补种装置3上设有漏播检测装置7，用于及时检测排种装置2出现的漏播现象，及时给补种装置3发出动作命令，完成漏播检测功能。漏播检测装置7包括红外光电传感器71和智能控制箱72，其中红外光电传感器71安装于排种装置2的种筒23上，用于检测排种勺上是否存在种薯；智能控制箱72安装于种箱25的右前侧，智能控制箱72包括触摸屏、PLC和步进驱动器，通过触摸屏实现人机交互，可实现多种参数的调节功能。红外光电传感器71属于漫反射型，本身自带一个红外光源和一个光接收装置，光源发出的光经过马铃薯种薯的反射被光敏元件接收，再经过智能控制箱72的处理得到所需要的信息，当排种链勺21上有种薯时，智能控制箱72中的PLC不反应，补种装置3不动作；当排种链勺21上没有种薯时，光源发出的光没有反射，智能控制箱72中没有得到所需要的信息，PLC会反应，及时给补种伺服电机34发出动作信号，补种伺服电机34动作，完成补种过程。红外光电传感器71安装于排种装置2完成舀种后排种链勺21的上升阶段，此时可以提前及时检测到排种链勺21的空勺情况，在检测到空勺运动到底部下种阶段这段时间内，就是PLC给补种伺服电机34发出动作命令信号的延迟时间，当时间一到，补种伺服电机34动作，补种链勺31动作一个株距的距离，刚好完成补种。本发明中，振动电机24的安装高度低于漏播检测装置7中红外光电传感器71，保证取种链勺21在取种完成并实现平稳运动后，再开始漏播检测。

本发明中，PLC控制系统给补种伺服电机34发出控制信号为动作命令信号，当排种链勺21出现空勺时，即出现漏播现象，当出现这种现象时，PLC根据自身编程计算动作发出时间，这一时间点是由三个时间累加得出的，第一时间点为排种链勺21从当前出现空勺时间点算起，到链勺运动到最终排种阶段所走过这段距离的时间点为T1；第二时间点为补种伺服电机34发生动作，驱动补种链勺运动一个株距的距离这段时间点T2；第三时间点为种薯从补种链勺脱落后，掉入种沟内，这段距离的时间点T3，三段时间点的累加，作为PLC向补种伺服电机发出命令的延迟时间。在T1、T2、T3三个时间点累加下，将这一累加时间点编入PLC控制系统中。同时，在PLC发出动作命令后，务必保证补种装置3动作，运动一个株距的距离，这样便于统计计算时间点T2。同时，本发明中确保补种装置3动作后，补上的种薯会落入正常排种抛出种子后落到的正确位置，保证正常播种的株距，满足用户种植要求。

本发明工作时，将该种植机拖挂连接在拖拉机后，通过拖拉机带动该种植机工作，拖拉机将动力输入变速箱传动系统，带动覆土装置8工作，将播种后的种薯盖土起垄。与此同时，左、右两地轮11转动的过程中通过链传动带动排种装置2、施肥装置4、施药装置5动作。当出现漏播现象时，补种装置3发出补种动作，及时补种；覆土装置8及时覆土起垄，覆膜装置9将塑料薄膜覆盖垄面上，铺设滴灌带装置10将滴灌带铺在土层表面，因此通过本发明可一次性完成精量播种、施肥、施药、覆土、覆膜和铺设滴灌带等多道作业工序。

以上对本发明所提供的具有漏播检测及补种功能的马铃薯智能补种机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。