CN105409391B - 一种薄膜开孔机及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄膜开孔机及其应用，包括行走机构及设置在行走机构上的动力输出机构、传动机构、打孔机构、识别系统和控制系统，动力输出机构通过传动机构与打孔机构连接，识别系统与打孔机构分别设置在行走机构的两侧，控制系统与识别系统、打孔机构、行走机构电连接，当行走机构移动时，识别系统将获取的定位信息传输给控制系统，控制系统根据预设的程序来调整打孔机构、行走机构的运行状态。本发明薄膜开孔机采用全新的结构设计，改变了传统人工薄膜开孔的方式，实现了自动机械化作业，提高了打孔效率，节省了人力，同时本装置能够适应多种地形环境，其作用明显，效果显著，值得推广应用。

Description

一种薄膜开孔机及其应用

技术领域

本发明涉及一种薄膜开孔机及其应用，属于农业机械技术领域。

背景技术

北方地区农作物种植具有季节性，在春天播种的农作物由于晚上气温比较低，不利于农作物发芽生长，因此播种时在土地表面覆盖一层地膜，以此来保温和保持水分。但是，在农作物发芽时这层薄膜阻碍了芽苗的生长，因此需要将薄膜开一个小口，方便芽苗生长钻出土地。

目前，薄膜开口大多以人工方式进行，都是人工拿一个铁钩将薄膜开口，没有机械化作业，这种开口方式效率极低，严重浪费劳动力。

因此，亟需设计一种自动化的农作物薄膜开孔装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种薄膜开孔机。

本发明还提供上述一种薄膜开孔机的使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种薄膜开孔机，包括行走机构及设置在行走机构上的动力输出机构、传动机构、打孔机构、识别系统和控制系统，动力输出机构通过传动机构与打孔机构连接，识别系统与打孔机构分别设置在行走机构的前侧和后侧，控制系统与识别系统、打孔机构、行走机构电连接，当行走机构移动时，识别系统将获取的定位信息传输给控制系统，控制系统根据预设的程序来调整打孔机构、行走机构的运行状态。

优选的，所述行走机构包括车架及对称设置在车架两侧的四个车轮，其中两个对称设置的车轮之间通过驱动轴连接。

优选的，车架同一侧的前后两个车轮通过传输带连接。此设计的好处在于，本机构采用四轮驱动，前后两根轴之间用链条传动，增大行走机构的牵引力，在农田里道路比较泥泞的时候依然能够使用本机器。

优选的，所述车轮为带有转向装置驱动的万向轮。

优选的，所述动力输出机构包括发动机和发动机带动的发电机，发电机与控制系统电连接。

优选的，所述识别系统包括颜色识别仪、滑块、导轨、滚珠丝杠及减速电机，滚珠丝杠的一端连接减速电机，滑块与滚珠丝杠螺纹连接并设置在导轨上进行导向，颜色识别仪设置在滑块上并与控制系统电连接。

优选的，所述传动机构包括减速机、变速箱和传动杆，发动机通过减速机与驱动轴连接，用以实时调节行走机构的移动速度，驱动轴通过变速箱与传动杆连接，用以调节打孔机构转动速度与行走机构移动速度之间的速比，传动杆的两端设有凸轮。

优选的，所述打孔机构包括打孔杆和升降装置，升降装置设置在车架上并与打孔杆铰接，打孔杆的一端设有打孔弯钩、另一端设置在凸轮上。

优选的，所述升降装置为电缸。

优选的，所述升降装置滑动设置在车架上。此设计的好处在于，升降装置的位置可调，可满足不同的使用要求，针对幼苗之间的不同间距，可通过调节升降装置的位置对两侧打孔杆的间距进行调节，使两侧打孔杆满足不同间距的幼苗薄膜打孔。

优选的，所述控制系统包括单片机，单片机分别与颜色识别仪、升降装置及转向装置电连接。此设计的好处在于，通过单片机接收颜色识别仪的信号，通过单片机的内部程序对信号处理、处理后的信号按照事先的编程发送至升降装置、转向装置，从而控制打孔杆、车轮的运行状态。

一种薄膜开孔机的使用方法，包括以下步骤，

首先，将薄膜开孔机放置在需要薄膜开孔的田间，调节两侧升降装置的位置，使打孔杆处于幼苗正上方，启动薄膜开孔机，行走机构驱动薄膜开孔机前行，薄膜开孔机在前行的过程中，打孔杆在凸轮的作用下实现一上一下运动，带动打孔弯钩对薄膜开孔，当颜色识别仪在导轨上来回往复运动检测到前方的幼苗时，会将检测信号传输给单片机，单片机进行信号处理后通过控制转向装置调节万向轮，使行走机构改变前行线路，使打孔弯钩始终处于幼苗的正上方。

本发明的有益效果在于：

本发明薄膜开孔机采用全新的结构设计，改变了传统人工薄膜开孔的方式，实现了自动机械化作业，提高了薄膜打孔的作业效率，节省了人力，同时本装置能够适应多种地形环境，适应性强，其作用明显，效果显著，具有良好的经济价值和市场价值，值得推广应用。

附图说明

图1为本发明薄膜开孔机的立体图Ⅰ；

图2为本发明薄膜开孔机的立体图Ⅱ。

其中：1、发动机；2、发电机；3、减速电机；4、打孔杆；5、电缸；6、凸轮；7、车轮；8、车架；9、颜色识别仪；10、链条；11、减速机；12、导轨滑块；13、导轨；14、变速箱；15、传动杆；16、打孔弯钩；17、传输带；18、滚珠丝杠；19、驱动轴。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1、图2所示，本实施例提供一种薄膜开孔机，包括行走机构及设置在行走机构上的动力输出机构、传动机构、打孔机构、识别系统和控制系统，动力输出机构通过传动机构与打孔机构连接，识别系统与打孔机构分别设置在行走机构的前侧和后侧，控制系统与识别系统、打孔机构、行走机构电连接，当行走机构移动时，识别系统将获取的定位信息传输给控制系统，控制系统根据预设的程序来调整打孔机构、行走机构的运行状态。

行走机构包括车架8及对称安装在车架两侧的四个车轮7，前后共四个车轮7，其中前侧的两个对称安装的车轮之间通过驱动轴连接，车架8同一侧的前后两个车轮之间通过传输带17传动，增大行走机构的牵引力，在农田里道路比较泥泞的时候依然能够使用本机器，车轮为带有转向装置驱动的万向轮，方便调节开孔机的走向。

动力输出机构包括发动机1和发电机2，本实施例中发动机1为小型柴油发动机，选用潍坊欧意动力机械有限公司生产的型号为K4100D的柴油发动机，发电机2选用常州地杰电机有限公司生产的型号为A35的发电机。发动机1为开孔机提供动力支持，发电机2为控制系统、识别系统提供电力支持。

在车架8的前板上安装识别系统，识别系统包括颜色识别仪9、导轨滑块12、导轨13、滚珠丝杠18及减速电机3，滚珠丝杠18的一端连接减速电机3，导轨滑块12与滚珠丝杠18螺纹连接并设置在导轨13上进行导向，颜色识别仪9安装在导轨滑块12上并与控制系统电连接。颜色识别仪9是一个RGB(红绿蓝)颜色传感器或者是基于RGB(红绿蓝)颜色识别传感器的颜色识别系统，能够识别农作物幼苗的颜色，目前这种颜色识别仪在农业上得到了广泛的应用。

传动机构包括减速机11、变速箱14和传动杆15，发动机1连接减速机11，本实施例中的驱动轴19为齿轮轴，减速机11通过链条10与齿轮轴的齿轮传动连接，发动机1通过减速机11与驱动轴19连接用以实时调节行走机构的移动速度，驱动轴19通过变速箱14与传动杆15连接，传动杆15的两端安装在车架上，用以调节打孔机构转动速度与行走机构移动速度之间的速比，传动杆15的两端设有凸轮6。

打孔机构包括两个打孔杆4和两个升降装置，本实施例中升降装置选用电缸5，电缸5安装在车架的后板上并与打孔杆4的中部铰接，打孔杆4的一端设有打孔弯钩16、另一端放置在凸轮6上。当传动杆15转动时，打孔弯钩16借助打孔杆15在凸轮6端的作用实现上下跳跃；当电缸5的丝杠收缩将打孔杆4降落下来时，打孔弯钩16借助打孔杆4在凸轮6端的作用实现上下跳跃，才能实现薄膜开孔的功能，当电缸5的丝杠升起将打孔杆升起处于高位时，打孔弯钩16只能上下跳跃，无法实现开孔功能。

控制系统为单片机，通过单片机分别与转向装置、电缸、颜色识别仪电连接，单片机与电缸电连接，用以控制电缸的升降，待弯钩位于幼苗正上方时降落弯钩杆进行作业，另一方面将位置信号传递给万向轮，使万向轮随着幼苗所在的轨迹实时偏转，保证薄膜开孔机能够沿着幼苗所在的轨迹运动。

实施例2：

一种薄膜开孔机，结构如实施例1所述，其不同之处在于：在减速电机上集成设置有定位装置，定位装置与单片机电连接，定位装置包括伺服电机和编码器，伺服电机连接编码器。通过伺服电机及与伺服电机电连接的编码器，可以确定电机转数、移动距离或移动位置，进而确定滑块的位置。

实施例3：

一种薄膜开孔机，结构如实施例1所述，其不同之处在于：为了适应不同农作物幼苗之间的不同行间距，本实施例打孔机的两弯钩打孔杆4之间的距离设置成可调结构，电缸5的位置可以在后板上进行调整，通过调整电缸5的位置来调整打孔杆4的位置，进而调节打孔弯钩16之间的间距，以适应不同的幼苗行间距，使打孔弯钩16始终处于幼苗的正上方，同时在传动杆15上设置多个凸轮6或将传动杆整体设计成凸轮结构，用户可根据实际需求通过调整电缸5的位置来相应地调整打孔杆4的位置，进而保证打孔弯钩16始终处于幼苗的正上方。

实施例4：

一种薄膜开孔机，结构如实施例1所述，其不同之处在于：在车架8的前板上安装多个颜色识别仪9，在本实施例中等间距地安装六个颜色识别仪9，并可根据实际需求相应地调整颜色识别仪9的数量和间距，这样可以省略滚珠丝杠、导轨、滑块的结构，多个颜色识别仪9与单片机电连接进行信息的采集和传输。

实施例5：

一种如实施例1所述的薄膜开孔机的使用方法，包括以下步骤，

将薄膜开孔机放置在需要薄膜开孔的田间，调节两侧电缸5的位置，使打孔杆4处于幼苗的正上方，启动薄膜开孔机，在发动机1和发电机2的作用下，行走机构驱动开孔机前行，开孔机在前行的过程中，打孔杆4在凸轮6的作用下实现一上一下运动，带动打孔弯钩6对薄膜开孔，当颜色识别仪9在导轨13上来回往复运动检测到前方的幼苗时，会将检测信号传输给单片机，单片机进行信号处理后通过控制转向装置调节万向轮，使行走机构改变前行线路，使打孔弯钩16始终处于幼苗的正上方。当打孔完成后，电缸5的丝杠升起将打孔杆4处于高位，不接触薄膜不开孔，只有当进行薄膜开孔时，电缸5的丝杠收缩将打孔杆4放下使其处于低位，在打孔机行进过程中，打孔弯钩16才会接触薄膜实现打孔功能。

Claims (4)

1.一种薄膜开孔机，其特征在于，包括行走机构及设置在行走机构上的动力输出机构、传动机构、打孔机构、识别系统和控制系统，动力输出机构通过传动机构与打孔机构连接，识别系统与打孔机构分别设置在行走机构的前侧和后侧，控制系统与识别系统、打孔机构、行走机构电连接，当行走机构移动时，识别系统将获取的定位信息传输给控制系统，控制系统根据预设的程序来调整打孔机构、行走机构的运行状态；

所述行走机构包括车架及对称设置在车架两侧的四个车轮，其中两个对称设置的车轮之间通过驱动轴连接；

所述车轮为带有转向装置驱动的万向轮；

所述动力输出机构包括发动机和发动机带动的发电机，发电机与控制系统电连接；

所述识别系统包括颜色识别仪、滑块、导轨、滚珠丝杠及减速电机，滚珠丝杠的一端连接减速电机，滑块与滚珠丝杠螺纹连接并设置在导轨上进行导向，颜色识别仪设置在滑块上并与控制系统电连接；

所述传动机构包括减速机、变速箱和传动杆，发动机通过减速机与驱动轴连接，用以实时调节行走机构的移动速度，驱动轴通过变速箱与传动杆连接，用以调节打孔机构转动速度与行走机构移动速度之间的速比，传动杆的两端设有凸轮；

所述打孔机构包括打孔杆和升降装置，升降装置设置在车架上并与打孔杆铰接，打孔杆的一端设有打孔弯钩、另一端设置在凸轮上；所述升降装置为电缸；所述升降装置滑动设置在车架上。

2.如权利要求1所述的薄膜开孔机，其特征在于，车架同一侧的前后两个车轮通过传输带连接。

3.如权利要求1所述的薄膜开孔机，其特征在于，所述控制系统包括单片机，单片机分别与颜色识别仪、升降装置及转向装置电连接。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的薄膜开孔机的使用方法，包括以下步骤，

首先，将薄膜开孔机放置在需要薄膜开孔的田间，调节两侧升降装置的位置，使打孔杆处于幼苗正上方，启动薄膜开孔机，行走机构驱动薄膜开孔机前行，薄膜开孔机在前行的过程中，打孔杆在凸轮的作用下实现一上一下运动，带动打孔弯钩对薄膜开孔，当颜色识别仪在导轨上来回往复运动检测到前方的幼苗时，会将检测信号传输给单片机，单片机进行信号处理后通过控制转向装置调节万向轮，使行走机构改变前行线路，使打孔弯钩始终处于幼苗的正上方。