一种独立动力非同步插秧机构及其控制方法

摘要

本发明涉及一种独立动力非同步插秧机构及其控制方法，每个插秧驱动箱上设有左右两个回转箱，回转箱上设有两个插植臂，其中右侧的回转箱角度调整机构，所述的苗槽与苗槽之间设有间距调整机构，所述的苗台支架上设有一个挡板导轨，该挡板导轨上设有挡板，相邻挡板之间相互搭接，各挡板上设有取秧口，回转箱设有轴向调整机构,所述的插秧驱动箱设有一个双轴步进电机，该步进电机的两个输出轴分别与所述的两个回转箱对应相连，所述的步进电机的控制电路与插秧机车的行车控制器相连。它具有结构简单、成本低、维修方便，能高速进行三围强化插秧的特点。

权利要求

1.一种独立动力非同步插秧机构的控制方法，包括苗台支架、供苗台、若干插秧驱动箱、回转箱以及插植臂，供苗台包括若干苗槽，供苗台与一个设于苗台支架上的苗台导轨相适配，其特征在于每个插秧驱动箱上设有左右两个回转箱，回转箱上设有两个插植臂，其中右侧的回转箱设有用于调整左右两个回转箱角度差角度调整机构，所述的苗槽与苗槽之间设有用于调整苗槽与苗槽之间间距的间距调整机构，所述的苗台支架上设有一个挡板导轨，该挡板导轨上设有与之适配，并与所述的苗槽一一对应的挡板，相邻挡板之间相互搭接，各挡板上设有取秧口，所述的回转箱设有使得插植臂与所述的取秧口相对应的轴向调整机构,所述的插秧驱动箱设有一个双轴步进电机，该步进电机的两个输出轴分别与所述的两个回转箱对应相连，所述的步进电机的控制电路与插秧机车的行车控制器相连，所述的行车控制器内置若干个行车速度与步进电机旋转速度的对应关系数据，每个行车速度与步进电机旋转速度的对应关系数据代表一个插秧的行距，当插秧机车开动，并启动插植机构后，行车控制器根据所选择的行车速度与步进电机旋转速度的对应关系数据，控制步进电机的转速，进行插秧作业，当电流感应器获得的电流数据超过安全值时，行车控制器即控制步进电机断电，停止工作，当电流感应器获得的电流数据超过安全值时，紧急断电开关即对步进电机进行断电操作。

2.根据权利要求1所述的一种独立动力非同步插秧机构的控制方法，其特征在于所述的步进电机设有一个电流传感器，该电流传感器的信号电路与所述的行车控制器相连。

3.根据权利要求1所述的一种独立动力非同步插秧机构的控制方法，其特征在于所述的角度调整机构由以下结构构成：插秧驱动箱的输出轴上设有两个相差90°的凸起，在回转箱与插秧驱动箱的输出轴的套接处的内孔设有两个与所述的两个凸起分别适配的凹槽，所述的回转箱通过螺母与所述的插秧驱动箱的输出轴固定。

4.根据权利要求1所述的一种独立动力非同步插秧机构的控制方法，其特征在于所述的间距调整机构由以下结构构成：每个苗槽右侧均设有滑槽片，滑槽片上设有调节滑槽，从左侧起第二个苗槽开始，每个苗槽左侧均设有与所述的调节滑槽相适配的滑块，所述的支架上设有用于固定所述的苗槽的锁止装置。

5.根据权利要求4所述的一种独立动力非同步插秧机构的控制方法，其特征在于所述的调节滑槽的有效长度具有如下特征：若第一个调节滑槽的有效长度为b，n为偶数，苗台横送量为a，则第n个和第n-1个调节滑槽的有效长度均为b（n/2），b=a/2。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种独立动力非同步插秧机构的控制方法，其特征在于所述的挡板导轨设有若干个导槽，该导槽与左起第三个开始的苗槽一一对应，所述的导槽的有效长度具有如下特征：若第一个导槽的有效长度为b，n为3的倍数，苗台横送量为a，则第n个、第n-1个和第n-2个导槽的有效长度均为b（n/3），b=a/2。

7.根据权利要求1所述的一种独立动力非同步插秧机构的控制方法，其特征在于所述的步进电机的输出轴上设有角度传感器，该角度传感器的信号电路与所述的行车控制器相连。

8.根据权利要求2所述的一种独立动力非同步插秧机构的控制方法，其特征在于所述的行车控制器与一个报警装置相连。

9.根据权利要求1所述的一种独立动力非同步插秧机构的控制方法，其特征在角度传感器将插值臂完成若干个插植周期的输出轴总实际回转角度实时发送给行车控制器，行车控制器将该回转角度值与在此期间的理论回转角度值进行比较，获得角度误差，将该角度误差在上述若干个插植周期内的平均值作为下一轮相同个数的插植周期的每个插植周期的步进电机转动角度的补偿。

说明书

一种独立动力非同步插秧机构及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种插秧机，尤其是涉及一种插秧机的插秧机构。

背景技术

[0002] 传统的水稻栽培一般都采用等行距、等株距的插植方法，但是这种插植方法植株与植株之间必然会出现遮阳的问题，而且对泥土中的养分的利用不均匀，从而造成很大的浪费。后来，人们发明了一种宽窄行的水稻栽培方法，是窄行距与宽行距间隔栽培的一种水稻高产栽培技术。该栽培方式既能保证单位面积上的穴数合理，又具有植株群体分布合理,通风透光性能好,光合作用率高等优点,因此单产水平较高,是高产攻关常选择的栽培方式之一。同时，由于通风透光性增强，使稻株间湿度降低，可在一定程度上减轻病虫危害，最终达到高产增收的目的。但是宽窄行水稻栽培技术的栽培间距不同，其对泥土中的养分利用更不均匀，太阳光照也有很大一部分被植株相互遮挡。因此人们在此基础上又发明了三围强化栽培技术。在三围强化栽培技术中，植株间构成三角形分布（优选等腰三角形分布）光线无论从哪一面来都不会互相遮挡，大大提高了秧苗对阳光的摄取量，增加了光合作用。三围强化栽培技术每两行为一组，每组分布有若干个三角形植株，三角形植株内的各植株的间距完全相同，使得植株对泥土中养分的吸收非常均匀，最大程度的利用了地力。同时这种栽培技术使得在相同密度的栽培条件下，各植株的间距大到了最大化，有利于通风，减少了病虫害。但是目前还没有适合于三围强化栽培技术的插秧机械，因此，一般只能通过人工插秧完成，极大的限制了三围强化栽培技术的推广。

[0003] 现有的插秧机一般都包括插秧驱动箱，插秧驱动箱的两侧分别设有回转箱，回转箱上设有前后两个插植臂，回转箱和插植臂由插秧驱动箱驱动，插秧驱动箱的动力由插秧机车通过传动机构提供，一般来说，该插秧驱动箱内设有链轮、链条，以及与所述的回转箱相连的输出轴。如公开号为CN102342205的中国专利公开了一种插秧机的插植机构,包括插植箱、回转箱以及插植爪,所述的插植箱的动轴输出轴与设于回转箱内的一个太阳轮的转轴相连,插植爪的末端设有外爪头,该外爪头包括两个爪指,所述的爪臂上设有内爪,内爪与爪臂滑动连接,并设有一个使内爪向上运动的弹性回复机构,内爪的爪头为单根爪指,内爪爪指的根部设于外爪的两根爪指之间，内爪的上端与一个驱动杆转动连接，该驱动杆与爪臂转动连接，并与设于第二行星轮的轮轴上的一个凸轮相配合。这种结构的插秧机的动力需要通过机械结构的传动，从插秧机车获得，而且插秧机构的运动需要与车速保持一定的比较，以保证适当的插秧行距，因此结构比较复杂、精度要求高、成本高、维修麻烦。

发明内容

[0004] 本发明主要是解决现有技术所存在的结构比较复杂、精度要求高、成本高、维修麻烦，没有相应的机械能进行三围强化栽培技术的插秧等技术问题，提供一种结构简单、成本低、维修方便，能高速进行三围强化插秧的独立动力非同步插秧机构及其控制方法。

[0005] 本发明的上述独立动力非同步插秧机构主要是通过下述技术方案得以解决的：一种独立动力非同步插秧机构，包括苗台支架、供苗台、若干插秧驱动箱、回转箱以及插植臂，供苗台包括若干苗槽，供苗台与一个设于苗台支架上的苗台导轨相适配，其特征在于所述的每个插秧驱动箱上设有左右两个回转箱，回转箱上设有两个插植臂，其中右侧的回转箱设有用于调整左右两个回转箱角度差角度调整机构，所述的苗槽与苗槽之间设有用于调整苗槽与苗槽之间间距的间距调整机构，所述的苗台支架上设有一个挡板导轨，该挡板导轨上设有与之适配，并与所述的苗槽一一对应的挡板，相邻挡板之间相互搭接，各挡板上设有取秧口，所述的回转箱设有使得插植臂与所述的取秧口相对应的轴向调整机构,所述的插秧驱动箱设有一个双轴步进电机，该步进电机的两个输出轴分别与所述的两个回转箱对应相连，所述的步进电机的控制电路与插秧机车的行车控制器相连。本发明通过双轴步进电机驱动回转箱和插植臂，步进电机的转动由行车控制器控制，行车控制器根据车速的变化，对步进电机的转速进行调整，使得即使车速在变化当中，插秧的行距也能保持一致。而且这种控制完全通过信号传递来完成，避免了通过复杂的机械结构来完成动力传递，满足行车速度与插秧速度的比例要求。具有结构简单、成本低、维修方便等优点。本技术方案中，当左右两个回转箱的角度差为零时，各回转箱同步转动，形成矩阵式的植株，而当左右两个回转箱的角度差不为零时，插植臂的取秧、插植过程均不同步，同时调整苗槽间距、取秧口间距以及回转箱的轴向位置，使得对插秧驱动箱两侧回转箱对应的两个插植臂会插出两行植株，且会构成三角形，实现三围强化插秧的目的。

[0006] 作为优选，所述的步进电机设有一个电流传感器，该电流传感器的信号电路与所述的行车控制器相连。电流传感器实时地将步进电机的电流信号发送给行车控制器，当插植臂受阻，就会造成步进电机的电流加大，阻力越大，则电流越大，当电流大到一定程度后，行车控制器即断开步进电机的电源，使其停止工作，对步进电机进行保护，直到操作者清除阻力因素，才能继续工作。

[0007] 作为优选，所述的角度调整机构由以下结构构成：插秧驱动箱的输出轴上设有两个相差90°的凸起，在回转箱与插秧驱动箱的输出轴的套接处的内孔设有两个与所述的两个凸起分别适配的凹槽，所述的回转箱通过螺母与所述的插秧驱动箱的输出轴固定。该技术方案使得同一个插秧驱动箱的两侧的回转箱的角度差可以是0°和90°，当需要调整该角度差时，松开螺母，将凸起与凹槽分离，转动90°，然后将凸起与凹槽配合后，拧紧螺母，实现回转箱的角度差的90°与0°的切换。当两个回转箱的角度差为90°，即实现植株的等腰三角形的插植方法，这种插植方法是阳光利用率最高，通风性能最好，地力的利用率最高的方式。

[0008] 作为优选，所述的间距调整机构由以下结构构成：每个苗槽右侧均设有滑槽片，滑槽片上设有调节滑槽，从左侧起第二个苗槽开始，每个苗槽左侧均设有与所述的调节滑槽相适配的滑块，所述的支架上设有用于固定所述的苗槽的锁止装置。当调整两个回转箱的角度差时，由于两个对应插植臂之间的取秧时间就具有一个时间差，而在插秧机构的工作过程中，各苗槽是同步运动的，所以，需要调整苗槽间距来适应插植臂的取秧时间的变化。苗槽与苗槽之间的调节滑槽以及与之相适配的滑块正好起到该作用。

[0009] 作为优选，所述的调节滑槽的有效长度具有如下特征：若第一个调节滑槽的有效长度为b，n为偶数，苗台横送量为a，则第n个和第n-1个调节滑槽的有效长度均为b（n/2），b=a/2。调节滑槽的有效长度指的是滑块能在其中移动的最长距离。苗台横送量指的是回转箱转动180°的时间内，苗台的移动距离。根据本技术方案，当两个回转箱的角度差为0°时，滑块均移动到调节滑槽的最左端，当两个回转箱的角度差为90°时，滑块均移动到调节滑槽的最右端。这种调节方式方便、可靠。

[0010] 作为优选，所述的挡板导轨设有若干个导槽，该导槽与左起第三个开始的苗槽一一对应，所述的导槽的有效长度具有如下特征：若第一个导槽的有效长度为b，n为3的倍数，苗台横送量为a，则第n个、第n-1个和第n-2个导槽的有效长度均为b（n/3），b=a/2。苗台横送量指的是回转箱转动180°的时间内，苗台的移动距离。根据本技术方案，当两个回转箱的角度差为0°时，挡板移动到导槽的最左端，当两个回转箱的角度差为90°时，挡板移动到导槽的最右端。

[0011] 作为优选，所述的步进电机的输出轴上设有角度传感器，该角度传感器的信号电路与所述的行车控制器相连。行车控制器根据行车速度以及预行设定的行车速度与插秧机构运动速度的比例控制步进电机的转动速度和转动角度，并通过角度传感器时将步进电机的转动速度和每一个插植周期内的步进电机的实际转动角度反馈给行车控制器，行车控制器根据该实际角度对步进电机的转动进行调整，以提高插植机构的插秧精度。

[0012] 作为优选，所述的行车控制器与一个报警装置相连。当步进电机的工作电流过大，报警装置进行报警，以使操作者及时查找原因，有效的保护了插植机构。

[0013] 为了通过上述技术方案完成插植过程，本发明还提供了下述控制方案：一种独立动力非同步插秧机构的控制方法，其特征在于所述的行车控制器内置若干个行车速度与步进电机旋转速度的对应关系数据，每个行车速度与步进电机旋转速度的对应关系数据代表一个插秧的行距，当插秧机车开动，并启动插植机构后，行车控制器根据所选择的行车速度与步进电机旋转速度的对应关系数据，控制步进电机的转速，进行插秧作业。每一个行车速度与步进电机的旋转速度的对应关系数据代表一种插秧的行距，在该数据确定行，行车速度越快，步进电机的旋转速度越快，但保持插秧的行距不变。由于插植机构的动力由步进电机独立提供，使得在实际使用中，其速度变化的域度更大，能有效的提高插秧速度。当电流感应器获得的电流数据超过安全值时，行车控制器即控制步进电机断电，停止工作。插植机构的工作环境较为严厉，很容易受到泥土的堵塞，当该堵塞的泥土过多，阻力过大时，步进电机的电流会快速上升，电流感应器对步进电机的电流进行监测，如果电流超过安全值时，就由行车控制器及时控制步进电机断电，以对设备进行保护。角度传感器将插值臂完成若干个插植周期的输出轴总实际回转角度实时发送给行车控制器，行车控制器将该回转角度值与在此期间的理论回转角度值进行比较，获得角度误差，将该角度误差在上述若干个插植周期内的平均值作为下一轮相同个数的插植周期的每个插植周期的步进电机转动角度的补偿。单个插植周期的误差会比较小，不容易检测，只有当该误差积累到一定程度，才容易被检测到，而如果将该检测到的数据作为下一个周期的补偿，会使得插植机构的波动比较大，插秧的位置偏移会比较明显。而本技术方案将若干个插植周期的总实际回转角度的平均值作为下一轮相同个数的周期的每个周期的补偿，使得该误差得到逐步补偿，避免了插植机构的明显波动，也使得插秧位置的偏移不太明显，有效提高了插秧质量。

[0014] 本发明的带来的有益效果是，解决现有技术所存在的结构比较复杂、精度要求高、成本高、维修麻烦等技术问题，提供一种结构简单、成本低、维修方便、精度高、波动小、安全可靠的独立动力非同步插秧机构及其控制方法。

附图说明

[0015] 附图1是本发明的一种局部结构示意图；

[0016] 附图2是本发明的控制系统的结构示意图；

[0017] 附图3是本发明的一种结构示意图；

[0018] 附图4是本发明的角度调整机构的结构示意图。

具体实施方式

[0019] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

[0020] 实施例：

[0021] 如图1、图2、图3、图4所示，本发明是一种独立动力非同步插秧机构及其控制方法，包括苗台支架、供苗台、4个插秧驱动箱1、每个插秧驱动箱1的左右两侧分别设有一个回转箱2，每个回转箱2上设有两个回转角度差为180°的插植臂3，供苗台包括9个苗槽4，供苗台与一个设于苗台支架上的苗台导轨51相适配。每个插秧驱动箱1上右侧的回转箱2设有用于调整左右两个回转箱角度差角度调整机构，角度调整机构由以下结构构成：
插秧驱动箱的输出轴上设有两个相差90°的凸起8，在回转箱2与插秧驱动箱1的输出轴
6的套接处的内孔设有两个与所述的两个凸起8分别适配的凹槽，所述的回转箱通过螺母7与所述的插秧驱动箱的输出轴固定。所述的苗槽与苗槽之间设有用于调整苗槽与苗槽之间间距的间距调整机构，间距调整机构由以下结构构成：每个苗槽右侧均设有滑槽片，滑槽片上设有调节滑槽，从左侧起第二个苗槽开始，每个苗槽左侧均设有与所述的调节滑槽相适配的滑块，所述的支架上设有用于固定所述的苗槽的锁止装置。调节滑槽的有效长度具有如下特征：若第一个调节滑槽的有效长度为b，n为偶数，苗台横送量为a，则第n个和第n-1个调节滑槽的有效长度均为b（n/2），b=a/2。所述的苗台支架上设有一个挡板导轨52，挡板导轨和苗台导轨为一体式结构，构成组合导轨5。挡板导轨52上设有与之适配，并与所述的苗槽一一对应的挡板9，相邻挡板9之间相互搭接，各挡板上设有取秧口10。挡板导轨设有6个导槽，该导槽与左起第三个开始的苗槽一一对应，所述的导槽的有效长度具有如下特征：若第一个导槽的有效长度为b，n为3的倍数，苗台横送量为a，则第n个、第n-1个和第n-2个导槽的有效长度均为b（n/3），b=a/2。所述的回转箱设有使得插植臂与所述的取秧口相对应的轴向调整机构，该轴向调整机构由设于插秧驱动箱的轴出轴上，与回转箱之间的若干个垫片11构成，可以通过调整该垫片的个数来调整回转箱的轴向位置。所述的插秧驱动箱1设有一个双轴步进电机12，该步进电机12的两个输出轴6分别与所述的两个回转箱2对应相连，步进电机12的输出轴6上设有角度传感器，该角度传感器的信号电路以及步进电机的控制电路均与插秧机车的行车控制器相连，步进电机设有一个电流传感器，该电流传感器的信号电路与行车控制器相连。行车控制器与一个报警装置相连。

[0022] 作为上述的独立动力非同步插秧机构的控制方法，行车控制器内置若干个行车速度与步进电机旋转速度的对应关系数据，每个行车速度与步进电机旋转速度的对应关系数据代表一个插秧的行距，当插秧机车开动，并启动插植机构后，行车控制器根据所选择的行车速度与步进电机旋转速度的对应关系数据，控制步进电机的转速，进行插秧作业。当电流感应器获得的电流数据超过安全值时，行车控制器即对步进电机断电，停止工作。角度传感器将插值臂每完成6个插植周期的输出轴总实际回转角度实时发送给行车控制器，行车控制器将该回转角度值与在6个插植周期内的理论回转角度值的总数进行比较，获得角度误差，将该角度误差在上述6个插植周期内的平均值作为下一轮6个的插植周期的每个插植周期的步进电机转动角度的补偿。

[0023] 所以本发明具有结构简单、成本低、维修方便、精度高、波动小、安全可靠等特。