一种嫁接苗调向剔补输送装置

1.本发明涉及移栽机械领域，具体的说是一种嫁接苗调向剔补输送装置。


背景技术：

2.嫁接是一种人工繁殖植物的方法，通常用语改善植物的性状、增强植物抵抗土壤病虫害感染的能力。嫁接苗分为穗木和砧木，穗木是开花结果的部分，砧木是插在土壤中吸收水分和营养物质的部分，通常蔬菜嫁接适时期较短，因此需要操作者有较高的水准。
3.嫁接机可在短时间内完成嫁接作业，目前的嫁接机包括单株嫁接机和整排嫁接机，现有的嫁接机大部分是单株嫁接机，即分别切割砧木和穗木，然后将其对接并夹紧，嫁接效率整体偏低；整排嫁接机是一次切削一排的砧木和穗木并同时对接并夹紧，工作效率较单株嫁接机有所提高。
4.然而，在嫁接作业中，瓜类蔬菜嫁接时具有子叶朝向的要求，即穗木与砧木的子叶方向要呈十字型排布，但在大部分育苗过程中，植物幼苗的生长方向都是无序的，在整排嫁接机嫁接瓜类蔬菜时需要手动调整待嫁接苗的子叶朝向进行嫁接，此过程使嫁接机作业效率无法进一步提高，并限制了瓜类蔬菜整排嫁接机的发展。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种嫁接苗调向剔补输送装置，该装置能够提高嫁接机的工作效率和作业效果。
6.为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种嫁接苗调向剔补输送装置，包括：育苗盘输送带，沿第一方向延伸设置，用于输送待移栽钵苗；补苗盘输送带，沿第一方向延伸设置，用于输送待补钵苗，所述补苗盘输送带与育苗盘输送带沿第二方向相对且间隔设置，所述第二方向垂直于第一方向；嫁接盘输送带，设于育苗盘输送带和补苗盘输送带间隔区域的一侧，用于输送嫁接苗，其与育苗盘输送带之间具有第一重叠区域，与补苗盘输送带之间具有第二重叠区域；桁架运动组件，包括横跨于第一重叠区域上的桁架i运动组件和横跨于第二重叠区域上的桁架ii运动组件；图像采集组件，图像采集组件设有两个，分别横跨于育苗盘输送带和补苗盘输送带上，用于对钵苗的优劣和朝向进行识别；n个调向取苗机械手，其中（n-1）个调向取苗机械手沿第一方向间隔设于桁架i运动组件上，且相邻两个调向取苗机械手之间的间距与嫁接盘输送带上相邻穴盘间的间距一致，在桁架i运动组件的作用下，能够对待移栽钵苗进行劣质苗剔除丢弃、歪斜苗调向，然后将符合要求的钵苗放入嫁接盘输送带上的穴盘中；剩余一个调向取苗机械手设于桁架ii运动组件上，在桁架ii运动组件的作用下，能够将符合要求的待补钵苗补充至嫁接盘输送带上缺苗的穴盘中。
7.作为优选方案，桁架运动组件中的运动单元均采用同步带模组。
8.作为优选方案，所述桁架i运动组件是由桁架i纵向运动单元和桁架i垂直运动单元组成的二自由度桁架；所述桁架i垂直运动单元末端安装有沿第一方向延伸的固定板，若干调向取苗机械手沿第一方向间隔设于固定板上，相邻两个调向取苗机械手之间的间距可调。
9.作为优选方案，所述桁架ii运动组件是有桁架ii纵向移动单元、桁架ii横向移动单元和桁架ii垂直移动单元组成的三自由度桁架，所述调向取苗机械手设于桁架ii垂直移动单元上。
10.作为优选方案，所述调向取苗机械手包括机械手基体，机械手基体中设有一隔板，机械手基体上方呈对角安装有两个手指气缸，手指气缸的缸杆穿过隔板与设于隔板下方的推板固定连接；推板下方设有分体式的吊笼，所述吊笼包括上圆板、下圆板以及用于将上下圆板相连接的连接板；上圆板上沿其周向均布有若干沿径向设置的且开口方向远离上圆板圆心的槽孔，下圆板上于槽孔正投影的位置处均设有长条孔，各个长条孔中均设有摆动套筒，各个长条孔的两侧均设有弧形板，与摆动套筒两侧的转轴形成旋转副，摆动套筒穿过长条孔并能够以一定角度转动，推板下方设有能够相对推板转动的取苗针，取苗针依次穿过槽孔和摆动套筒延伸至机械手基体下部；取苗针上于推板和上圆板之间套设有弹簧，通过手指气缸能够推动取苗针向下伸出；上圆板底面安装有马达，马达的轴上安装有凸轮，凸轮的外周面是均布有若干凹槽的圆弧面，凹槽的开口朝向远离凸轮的中心，凹槽数量与取苗针的数量一致，摆动套筒位于凹槽处时，取苗针保持竖直，当凸轮转动时，转动的凸轮外周轮廓面推动摆动套筒由竖直变成倾斜，取苗针的尖距变小进而能够对钵苗进行夹取；机械手基体上部居中安装有电机，电机轴上装有一对锥齿轮，水平位置的锥齿轮通过主轴与上圆板固定连接，通过电机能够带动吊笼转动，进而带动取苗针转动，以调整所夹取钵苗的朝向。
11.作为优选方案，若干摆动套筒上端均具有环形槽，若干环形槽内设有一乳胶圈。
12.作为优选方案，取苗针的顶端设有能够相对于推板底面转动的万向滚轮。
13.作为优选方案，取苗针的顶端铰接有两个转轴互相垂直的滚轮，其中一个滚轮的转轴沿上圆板的径向方向延伸，另一滚轮的转轴沿上圆板的切线方向延伸。
14.作为优选方案，所述图像采集组件包括横跨于对应输送机构上的图像采集箱、以及设于图像采集箱中的采集设备和光源。
15.作为优选方案，育苗盘输送带与补苗盘输送带的间隔处下方设有穴盘回收输送机构，用于收集取完苗后的空穴盘。
16.有益效果：1）、本发明中的装置采用细长的取苗针取苗，对钵苗的损伤小、调向取苗机械手结构紧凑，通过与图像采集组件结合，能够有效识别出劣质苗、歪斜苗的子叶方向的歪斜程度，使方向各异的钵苗方向统一。对待嫁接的钵苗进行了预处理，能够提高后续整排全自动蔬菜嫁接机的作业效率和作业效果。
17.2）、本发明的调向取苗机械手与传统的顶出夹取式调向取苗机械手相比，结构更加紧凑；与斜插式调向取苗机械手相比，体积更为小巧，与边插入边夹紧的调向取苗机械手
相比，本发明将插入与夹紧分为两个动作逻辑，插入穴盘时受到的阻力更小。
附图说明
18.图1为本发明装置的整体结构示意图。
19.图2为桁架i垂直运动单元与调向取苗机械手的结构示意图。
20.图3为本发明中调向取苗机械手的结构示意图之一。
21.图4为图3中i处的放大图。
22.图5为本发明中调向取苗机械手的结构示意图之二。
23.图6为图5中ii处的放大图。
24.图7为本发明的阶段作业效果图。
25.图8为本发明中调向取苗机械手的工作流程图。
26.图中标记：1、补苗盘输送带，2、桁架ii纵向运动单元，3、桁架ii横向运动单元，4、调向取苗机械手，401、电机，402、机械手基体，403、手指气缸，404、锥齿轮，405、主轴，406、轴承，407、轴承座，408、推板，409、滚轮，410、弹簧，411、连接板，412、下圆板，413、弧形板，414、摆动套筒，415、凸轮，416、乳胶圈，417、上圆板，418、取苗针，419、马达，5、嫁接盘输送带，6、桁架ii垂直运动单元，7、育苗盘输送带，8、固定板，9、桁架i纵向运动单元，10、桁架i垂直运动单元，11、图像采集组件。
具体实施方式
27.下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
28.该装置通过视觉系统对苗盘中的钵苗进行识别，分辨出劣质苗、歪斜苗，通过可旋转的调向取苗机械手4将劣质苗取出并丢弃，将歪斜苗转至正确的方向后放入嫁接用穴盘中，提供方向统一的砧木苗和穗木苗给整排蔬菜嫁接机，为后续的全自动嫁接作业提高效率。
29.一种嫁接苗调向剔补输送装置，请参考图1和图2，该装置包括用于输送待移栽钵苗的育苗盘输送带7、用于输送待补钵苗的补苗盘输送带1和用于输送待嫁接苗的嫁接盘输送带5，育苗盘输送带7与补苗盘输送带1均沿第一方向（即图1中的左右方向）对向排布，对向输送，两条输送带上均安装有图像采集组件11，以对钵苗进行识别，分辨出劣质苗、歪斜苗；嫁接盘输送带5设于育苗盘输送带7和补苗盘输送带1间隔区域的一侧，用于输送待嫁接苗，其与育苗盘输送带7之间具有第一重叠区域，与补苗盘输送带1之间具有第二重叠区域；第一重叠区域上横跨有桁架i运动组件，桁架i运动组件上安装有由若干调向取苗机械手4组成的整排调向取苗机械手，在桁架i运动组件的作用下，能够对待移栽钵苗进行劣质苗剔除丢弃、歪斜苗调向，然后将符合要求的钵苗放入嫁接盘输送带5上的穴盘中；第二重叠区域上横跨有桁架ii运动组件，桁架ii运动组件上也安装有一个调向取苗机械手4，能够将待补钵苗补充至嫁接盘输送带5上缺苗的穴盘中。
30.详细地，桁架ⅰ运动组件由桁架ⅰ纵向运动单元9和桁架ⅰ垂直运动单元10组成，桁
架i纵向运动单元9沿第二方向（即图1中的前后方向）横跨于第二重叠区域上，桁架i垂直运动单元10设于桁架i纵向运动单元9上且能够沿其移动，桁架i垂直运动单元10能够沿第三方向（即图1中的上下方向）上下移动，在桁架ⅰ垂直运动单元10上安装有若干调向取苗机械手4，相邻调向取苗机械手4之间的间距可调，从而能够适应不同规格的穴盘。
31.详细地，在桁架ⅰ垂直运动单元10上设有一固定板8，固定板8上沿第一方向间隔设有若干条形孔，通过紧固件与条形孔相配合能固定调向取苗机械手4，通过条形孔能够调整相邻两个调向取苗机械手4之间的间距，以适用不同规格的穴盘。
32.在嫁接盘输送带5与补苗盘输送带1相交区域位置放置有桁架ⅱ运动组件，其由桁架ii纵向移动单元2、桁架ii横向移动单元3和桁架ii垂直移动单元6组成，能够实现纵向、横向和垂直方向三自由度的调整，在桁架ii垂直移动单元6末端安装有调向取苗机械手4。
33.其中，桁架i纵向运动单元9、桁架i垂直运动单元10、桁架ii纵向移动单元2、桁架ii横向移动单元3和桁架ii垂直移动单元6均采用同步带模组。
34.详细地，图像采集组件11包括安装于对应输送带上的图像采集箱，图像采集箱中安装有采集设备（如相机）和光源（图中未示出）。
35.较佳地，本发明所述的育苗盘输送带7与补苗盘输送带1的间隔处下方应设有穴盘回收输送带（图中未示出），取完苗后的空穴盘掉落于回收输送带上。
36.本发明的工作原理如下：将待移栽的钵苗分别放置于育苗盘输送带7和补苗盘输送带1上，两条输送带相向进给，并将嫁接机用穴盘放置于嫁接盘输送带5上。当穴盘苗通过图像采集区域时，通过视觉识别出劣质苗和歪斜苗，如图7（1）所示，育苗盘继续进给，当育苗盘与嫁接盘到达预定位置后，桁架i运动组件上的整排调向取苗机械手4将整排苗全部取出，根据识别结果，将劣质苗丢至两条输送带间隙下的收集装置中，将歪斜苗调整至正确的方向后放入嫁接盘中，当整盘苗全部取出后，育苗盘输送带7与嫁接盘输送带5继续进给穴盘，育苗盘输送带7上的穴盘到达输送带边缘后，在重力作用下，空穴盘落入育苗盘输送带7与补苗盘输送带1之间的穴盘回收输送带上，此时嫁接盘中的钵苗分布状态如图7（2）所示，嫁接盘继续进给，当达到下一预定位置后，桁架ii运动组件上的调向补苗机械手4根据视觉识别的结果，将补苗盘中的钵苗调整方向后补充进嫁接盘中，补苗盘中的劣质苗会留在穴盘中，随着输送带的进给落到穴盘回收输送带上，此时嫁接盘中的钵苗分布状态如图7（3）所示。
37.需要说明的是，本发明的装置还包括控制系统，各个调向取苗机械手4均与控制系统电连接，采集设备也与控制系统电连接。通过控制系统能够控制各个调向取苗机械手4和采集设备的工作。控制系统的具体结构属于现有技术，在此不再赘述。
38.下面对包含四个取苗针418的调向取苗机械手4的具体结构进行详细描述。如图3-图6所示，该调向取苗机械手包括机械手基体402，机械手基体402中设有隔板，隔板下方设有吊笼，所述吊笼包括大小一致的上圆板417和下圆板412，上圆板417与下圆板412通过连接板411连在一起。两个手指气缸403呈对角安装于机械手基体402上，手指气缸403的活塞杆穿过机械手基体402上的隔板与隔板下的推板408通过螺纹连接，电机401安装于机械手基体402的正前方，电机401轴与锥齿轮通过花键链接，水平安装的锥齿轮与主轴405花键连接，在隔板上装有轴承座407与轴承406，主轴405穿过轴承406与下方的上圆板417通过螺纹连接，取苗针418顶端装有滚轮409，取苗针418上套有弹簧410位于滚轮409下方与上圆板
417之间。
39.所述滚轮409可以是一个万向滚轮，也可以是两个转轴互相垂直的滚轮，如图4所示，其中一个滚轮409的转轴沿吊笼圆盘面的径向，另一个滚轮409沿吊笼圆盘面的切线方向，当取苗针418开合时，转轴沿切向设置的滚轮409转动；当取苗爪调整方向时，转轴沿径向设置的滚轮409转动。
40.如图6所示，上圆板417沿其周向均布有四个沿径向设置的且开口方向远离上圆板圆心的槽孔，在下圆板412对应位置处开有对应的长条孔，在长条孔两侧安装有弧形板413，摆动套筒414两侧伸出的轴与弧形板413的半圆处构成旋转副；取苗针418与摆动套筒414之间构成移动副，在摆动套筒414的上方具有环形槽，一乳胶圈嵌入环形槽中，在上圆板417的下底面装有马达419，其上安装有一凸轮415，该凸轮415为平滑过渡的圆弧面，具有四个凹槽处，当摆动套筒414位于凸轮415凹槽处时，此时取苗针418保持竖直，乳胶圈416为原长，当凸轮415转动，摆动套筒414被向外推动，在杠杆作用下，取苗针418能够夹紧钵苗，乳胶圈416被拉长，当凸轮415回归原位时，乳胶圈416回缩拉动摆动套筒414回归凹槽，此时凹槽限制摆动套筒414继续运动，使取苗针418保持竖直。
41.详细地，机械手基体402包括一开口朝下、且两平行侧壁长短不一的u形段，u形段的两平行侧壁中较长的侧壁上水平设有一退苗板，取苗针418能够从退苗板上的圆形槽中穿过。
42.本发明中调向取苗机械手4的工作原理如下：当调向取苗机械手4位于初始状态时，如图8（1）所示，（通过桁架运动组件使得）调向取苗机械手4整体下移直到机械手基体402下端接触到穴盘的上表面，如图8（2）所示；随后手指气缸403伸出，带动推板408推动取苗针418插入穴盘中，如图8（3）所示；马达419带动凸轮415转动，在杠杆作用下取苗针418夹紧钵苗，如图8（4）所示，随后调向取苗机械手4整体上移将钵苗从穴盘中取出，如图8（5）所示；若钵苗需调向，则上方的电机401带动锥齿轮转动，从而改变钵苗的朝向。放苗时与上面所述过程相反，调向取苗机械手4带着钵苗下降到穴盘中，马达419带动凸轮415回归原位，摆动套筒414在乳胶圈416的作用下卡入凸轮415的凹槽中使取苗针418保持竖直，随后手指气缸403收回，取苗针418在套于其上的弹簧410的作用下回到如图8（2）所示的位置，钵苗在机械手基体402下端退苗板的阻挡下与取苗针418分离，落入到穴盘中；随后调向取苗机械手4整体上移结束一次取放苗循环。
43.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非随本发明作任何形式上的限制。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种嫁接苗调向剔补输送装置，其特征在于，包括：育苗盘输送带，沿第一方向延伸设置，用于输送待移栽钵苗；补苗盘输送带，沿第一方向延伸设置，用于输送待补钵苗，所述补苗盘输送带与育苗盘输送带沿第二方向相对且间隔设置，所述第二方向垂直于第一方向；嫁接盘输送带，设于育苗盘输送带和补苗盘输送带间隔区域的一侧，用于输送待嫁接苗，其与育苗盘输送带之间具有第一重叠区域，与补苗盘输送带之间具有第二重叠区域；桁架运动组件，包括横跨于第一重叠区域上的桁架i运动组件和横跨于第二重叠区域上的桁架ii运动组件；图像采集组件，图像采集组件设有两个，分别横跨于育苗盘输送带和补苗盘输送带上，用于对钵苗的优劣和朝向进行识别；n个调向取苗机械手，其中（n-1）个调向取苗机械手沿第一方向间隔设于桁架i运动组件上，且相邻两个调向取苗机械手之间的间距与嫁接盘输送带上相邻穴盘间的间距一致，在桁架i运动组件的作用下，能够对待移栽钵苗进行劣质苗剔除丢弃、歪斜苗调向，然后将符合要求的钵苗放入嫁接盘输送带上的穴盘中；剩余一个调向取苗机械手设于桁架ii运动组件上，在桁架ii运动组件的作用下，能够将符合要求的待补钵苗补充至嫁接盘输送带上缺苗的穴盘中。2.根据权利要求1所述的一种嫁接苗调向剔补输送装置，其特征在于，桁架运动组件中的运动单元均采用同步带模组。3.根据权利要求2所述的一种嫁接苗调向剔补输送装置，其特征在于，所述桁架i运动组件是由桁架i纵向运动单元和桁架i垂直运动单元组成的二自由度桁架；所述桁架i垂直运动单元末端安装有沿第一方向延伸的固定板，若干调向取苗机械手沿第一方向间隔设于固定板上，相邻两个调向取苗机械手之间的间距可调。4.根据权利要求3所述的一种嫁接苗调向剔补输送装置，其特征在于，所述桁架ii运动组件是有桁架ii纵向移动单元、桁架ii横向移动单元和桁架ii垂直移动单元组成的三自由度桁架，所述调向取苗机械手设于桁架ii垂直移动单元上。5.根据权利要求1所述的一种嫁接苗调向剔补输送装置，其特征在于，所述调向取苗机械手包括机械手基体，机械手基体中设有一隔板，机械手基体上方呈对角安装有两个手指气缸，手指气缸的缸杆穿过隔板与设于隔板下方的推板固定连接；推板下方设有分体式的吊笼，所述吊笼包括上圆板、下圆板以及用于将上下圆板相连接的连接板；上圆板上沿其周向均布有若干沿径向设置的且开口方向远离上圆板圆心的槽孔，下圆板上于槽孔正投影的位置处均设有长条孔，各个长条孔中均设有摆动套筒，各个长条孔的两侧均设有弧形板，与摆动套筒两侧的转轴形成旋转副，摆动套筒穿过长条孔并能够以一定角度转动，推板下方设有能够相对推板转动的取苗针，取苗针依次穿过槽孔和摆动套筒延伸至机械手基体下部；取苗针上于推板和上圆板之间套设有弹簧，通过手指气缸能够推动取苗针向下伸出；上圆板底面安装有马达，马达的轴上安装有凸轮，凸轮的外周面是均布有若干凹槽的圆弧面，凹槽的开口朝向远离凸轮的中心，凹槽数量与取苗针的数量一致，摆动套筒位于凹槽处时，取苗针保持竖直，当凸轮转动时，转动的凸轮外周轮廓面推动摆动套筒由竖直变成倾斜，取苗针的尖距变小进而能够对钵苗进行夹取；机械手基体上部居中安装有电机，电机轴上装有一对锥齿轮，水平位置的锥齿轮通过
主轴与上圆板固定连接，通过电机能够带动吊笼转动，进而带动取苗针转动，以调整所夹取钵苗的朝向。6.根据权利要求5所述的一种嫁接苗调向剔补输送装置，其特征在于，若干摆动套筒上端均具有环形槽，若干环形槽内设有一乳胶圈。7.根据权利要求5所述的一种嫁接苗调向剔补输送装置，其特征在于，取苗针的顶端设有能够相对于推板底面转动的万向滚轮。8.根据权利要求5所述的一种嫁接苗调向剔补输送装置，其特征在于，取苗针的顶端铰接有两个转轴互相垂直的滚轮，其中一个滚轮的转轴沿上圆板的径向方向延伸，另一滚轮的转轴沿上圆板的切线方向延伸。9.根据权利要求1所述的一种嫁接苗调向剔补输送装置，其特征在于，所述图像采集组件包括横跨于对应输送机构上的图像采集箱、以及设于图像采集箱中的采集设备和光源。10.根据权利要求1所述的一种嫁接苗调向剔补输送装置，其特征在于，育苗盘输送带与补苗盘输送带的间隔处下方设有穴盘回收输送机构，用于收集取完苗后的空穴盘。

技术总结
本发明公开了一种嫁接苗调向剔补输送装置，该装置包括育苗盘输送带、与其相对的补苗盘输送带、与其相邻的嫁接盘输送带、横跨在育苗盘输送带上与补苗盘输送带上的图像采集组件、横跨于育苗盘输送带上的桁架Ⅰ运动组件、安装于桁架Ⅰ运动组件上的整排调向取苗机械手、横跨于嫁接盘输送带与补苗盘输送带之间的桁架Ⅱ运动组件及安装于桁架Ⅱ运动组件上的调向取苗机械手。该装置通过图像采集组件对穴盘中的钵苗进行识别，分辨出劣质苗、歪斜苗，通过可旋转的调向取苗机械手将劣质苗取出并丢弃，将歪斜苗转至正确的方向后放入嫁接用穴盘中，提供方向统一的砧木苗和穗木苗给整排蔬菜嫁接机，为后续的全自动嫁接作业提高效率。为后续的全自动嫁接作业提高效率。为后续的全自动嫁接作业提高效率。


技术研发人员：金鑫 赵国庆 李明勇 姬江涛 祝晓武 赵博 刘孟楠 肖利强
受保护的技术使用者：河南科技大学
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/9/23