步進(jìn)升降免分禾棉花打頂機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種步進(jìn)升降免分禾棉花打頂機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]棉花打頂是一項十分耗時耗力的田間勞動，而棉花作為新疆的主要農(nóng)作物，對于全疆的經(jīng)濟(jì)有著至關(guān)重要的作用，為了改變傳統(tǒng)打頂方式，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)以及各大高校，甚至外省科研院所都開始了棉花打頂機(jī)械的設(shè)計和研制。目前，棉花打頂機(jī)械已經(jīng)基本實現(xiàn)簡單自動化，然而實際田間工作效果都不理想，主要困難在于棉花的頂端圖像識別和高度的升降調(diào)節(jié)，現(xiàn)今棉花打頂機(jī)的升降系統(tǒng)大多采用液壓油缸伸縮實現(xiàn)，或者部分采用氣動伸縮工具，升降效果雖然比以往有了較大改善，但是調(diào)節(jié)精度不夠，而且整機(jī)需額外配置多種能源，導(dǎo)致升降系統(tǒng)的控制既復(fù)雜又困難，由于棉花的生長特性和種植模式?jīng)Q定了打頂作業(yè)的關(guān)鍵，所以設(shè)計并研制出新一代升降系統(tǒng)的打頂機(jī)尤為迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對以上問題，提供一種新型節(jié)能減排、可控性高，自動精準(zhǔn)升降調(diào)節(jié)且可以在雙行四排棉株間免分禾實時打頂?shù)牟竭M(jìn)升降免分禾棉花打頂機(jī)。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明其特點(diǎn)在于:由機(jī)架、懸掛裝置、步進(jìn)升降裝置、行走裝置、免分禾滑動打頂裝置和工業(yè)相機(jī)構(gòu)成;所述的懸掛裝置由減震懸掛架和斜拉架構(gòu)成，減震懸掛架設(shè)在機(jī)架前部，斜拉架設(shè)在減震懸掛架的后部;所述的步進(jìn)升降裝置由直線步進(jìn)電機(jī)裝置、滾子軸承、吊環(huán)、滑輪桿和滑輪構(gòu)成，直線步進(jìn)電機(jī)裝置設(shè)在機(jī)架內(nèi)側(cè)，滾子軸承設(shè)在直線步進(jìn)電機(jī)裝置下部，吊環(huán)設(shè)在滾子軸承下部，滾子軸承與直線步進(jìn)電機(jī)裝置和吊環(huán)相連，滑輪桿與吊環(huán)接合，滑輪設(shè)在滑輪桿兩端;所述的行走裝置由旋轉(zhuǎn)板、彈簧、地輪、行走架構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)板設(shè)在機(jī)架下部，彈簧設(shè)在旋轉(zhuǎn)板下部，地輪設(shè)在行走架末端，行走架設(shè)在機(jī)架下部;所述的免分禾滑動打頂裝置由滾動絲桿步進(jìn)電機(jī)裝置和滑動軌道構(gòu)成，所述的滾動絲桿步進(jìn)電機(jī)裝置設(shè)在機(jī)架的下部，滾動絲桿步進(jìn)電機(jī)裝置由兩臺絲桿步進(jìn)電機(jī)、滾動絲桿、絲桿軸承、連軸桿、限位開關(guān)構(gòu)成，兩個絲桿步進(jìn)電機(jī)兩端套接在滑輪桿上，滾動絲桿設(shè)在絲桿步進(jìn)電機(jī)軸端，絲桿軸承連接兩臺絲桿步進(jìn)電機(jī)的滾動絲桿，連軸桿設(shè)在絲桿軸承內(nèi)側(cè)，與絲桿軸承連接，限位開關(guān)設(shè)在連軸桿頂端，滑動軌道設(shè)在絲桿步進(jìn)電機(jī)裝置前部，滑動軌道兩端與滑輪桿相連，連軸桿頂端與滑動軌道內(nèi)側(cè)連接;所述的打頂裝置由異步電機(jī)、滾動環(huán)、電機(jī)座、電機(jī)軸、電機(jī)軸承、打頂?shù)?、定滑輪、滑軸構(gòu)成，異步電機(jī)設(shè)在電機(jī)座中，滾動環(huán)設(shè)在電機(jī)座外側(cè)前部，滾動環(huán)與滾動絲桿相連，電機(jī)軸設(shè)在電機(jī)座下部，打頂?shù)对O(shè)在電機(jī)軸下部，打頂?shù)锻ㄟ^電機(jī)軸承與電機(jī)軸相連，滑軸設(shè)在電機(jī)座外側(cè)后部，定滑輪與滑軸頂端套合，定滑輪與滑動軌道連接。
[0006]上述的直線步進(jìn)電機(jī)上設(shè)在雙行四排機(jī)架的下側(cè)，兩側(cè)的直線步進(jìn)電機(jī)由擋板固定在機(jī)架上，每臺直線步進(jìn)電機(jī)上設(shè)有升降導(dǎo)桿、滾子軸承和吊環(huán)，升降導(dǎo)桿設(shè)在直線步進(jìn)電機(jī)軸上，滾子軸承設(shè)在升降導(dǎo)桿下部，吊環(huán)設(shè)在滾子軸承下部，升降導(dǎo)桿通過滾子軸承與吊環(huán)相連。
[0007]上述的直線步進(jìn)電機(jī)通過控制器向驅(qū)動器發(fā)出脈沖來控制升降導(dǎo)桿的移動距離。
[0008]上述的滾動絲桿步進(jìn)電機(jī)兩兩相對共設(shè)有四臺，分別設(shè)在每行機(jī)架兩側(cè)的下部，每臺滾動絲桿步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)側(cè)與滑輪桿相連，滾動絲桿側(cè)由絲桿軸承連接，連桿軸分別連接滑動軌道的內(nèi)側(cè)和絲桿軸承，限位開關(guān)置于連桿軸前端。
[0009]上述的限位開關(guān)處在每行機(jī)架的中部，通過檢測的信號反饋給控制器。
[0010]上述的減震懸掛架上設(shè)有減震套筒裝置，所述的減震套筒裝置由彈簧、套筒底座、銷、螺釘、彈簧柱、螺母構(gòu)成，套筒底座設(shè)在機(jī)架上部，套筒底座通過銷與機(jī)架相連，彈簧通過彈簧柱套合在減震套筒之間，彈簧柱頂端開有螺孔，螺孔內(nèi)插有螺釘，減震套筒通過彈簧柱頂端的螺釘和螺母固定。
[0011]上述的減震懸掛架后部設(shè)有旋轉(zhuǎn)環(huán)，斜拉架下端與機(jī)架相連，上端通過旋轉(zhuǎn)環(huán)與減震懸掛架連接。
[0012]上述的免分禾滑動打頂裝置設(shè)在每行機(jī)架的正下部，前端為滑動軌道，后端為滾動絲桿步進(jìn)電機(jī)裝置。
[0013]上述的工業(yè)相機(jī)設(shè)在滑動軌道的上部，通過對棉株圖像的采集，將信號傳輸至工控機(jī)進(jìn)行圖像處理，最后再由控制器發(fā)送工作指令驅(qū)動各個系統(tǒng)。
[0014]上述的異步電機(jī)為單相交流異步電機(jī)，外部接有PffM變頻調(diào)速電路。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:將直線步進(jìn)電機(jī)作為升降系統(tǒng)的主要部分，以電動控制代替了以往的氣動和液動控制方式，不但提高了升降調(diào)節(jié)的精度，而且簡化了動力來源;利用滾動絲桿步進(jìn)電機(jī)打動打頂裝置滑動工作的工作原理，設(shè)計出兩臺滾動絲桿步進(jìn)電機(jī)相對放置通過絲桿軸承相連的滑動打頂機(jī)構(gòu)，通過限位開關(guān)的檢測和單片機(jī)的控制，可以有效地實現(xiàn)免分禾滑動式直接打頂;增設(shè)減震套筒使得懸掛架與拖拉機(jī)之間的振動變緩，既有利于減少整機(jī)的傷害，又有利于棉株的高度仿形;并且在機(jī)架兩側(cè)安裝旋轉(zhuǎn)板，使之能隨著地輪的前進(jìn)改變方向，最大程度的削減地面不平對整機(jī)的振動;采用PWM變頻調(diào)速電路模塊進(jìn)而對異步電機(jī)無級調(diào)速，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制;整機(jī)基于單片機(jī)與各傳感器之間的通訊連接，結(jié)合Fuzzy-PID方法達(dá)到精準(zhǔn)控制升降調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，不僅降低了勞動強(qiáng)度，而且降低了作業(yè)成本，可以有效的提高棉花的打頂效率，促進(jìn)棉花的豐產(chǎn)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)立體示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的俯視平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的直線步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的雙向滾動絲桿步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明的減震套筒放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖6為本發(fā)明的滑動異步電機(jī)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7為本發(fā)明工作的Fuzzy-PID控制系統(tǒng)原理圖。
[0023]圖示中:I為懸掛架，2為直線步進(jìn)電機(jī)，3為滾子軸承，4為仿形行走地輪，5為絲桿步進(jìn)電機(jī)，6為滑輪桿，7為滑動軌道，8為工業(yè)相機(jī)，9為機(jī)架，10為減震套筒，11為下懸掛架，12為減震懸掛架，13為斜拉架，14為轉(zhuǎn)動環(huán)；
[0024]101為彈簧，102為套筒底座，103為銷，104為螺釘，105為彈簧柱，106為螺母；
[0025]21為升降導(dǎo)桿；
[0026]31為吊環(huán)；
[0027]51為滾動絲桿，52為絲桿軸承，53為連軸桿，54為限位開關(guān)；
[0028]71為異步電機(jī)，72為滾動環(huán)，73為電機(jī)座，74為電機(jī)軸，75為電機(jī)軸承，76為打頂?shù)叮?7為定滑輪，78為滑軸。
【具體實施方式】
[0029]實施例:參照附圖1?6，本發(fā)明由機(jī)架9、懸掛裝置、步進(jìn)升降裝置、行走裝置、免分禾滑動打頂裝置和工業(yè)相機(jī)8構(gòu)成;所述的懸掛裝置由減震懸掛架12和斜拉架13構(gòu)成，減震懸掛架12設(shè)在機(jī)架9前部，斜拉架13設(shè)在減震懸掛架12的后部;所述的步進(jìn)升降裝置由直線步進(jìn)電機(jī)2、滾子軸承3、吊環(huán)31和滑輪桿6構(gòu)成，直線步進(jìn)電機(jī)2設(shè)在機(jī)架9內(nèi)側(cè)，滾子軸承3設(shè)在直線步進(jìn)電機(jī)2下部