[0001] 本发明提供了一种烟田智能打顶机，属于烟草管理机械。(二)背景技术

[0002] 烟草打顶期一般要求在4～7天进行2～3次打顶，我国目前烟草种植面积1600万亩左右，打顶工作全部由人工完成，烟草打顶机尚属空白。烟草打顶工作是整个烟草生产过程中的关键环节，可消除顶端生长优势，促进烟草增产增收。烟草打顶机械化可以大大减少打顶时间、提高劳动效益、降低劳动强度、增大烟草产量。

[0003] 2009年8月份，山东农业大学研制成功了3DX-1烟草打顶消毒联合作业装置，实现了烟草的机械打顶。但此烟草打顶机对烟草高度仿形差，是一刀切的打顶方式，因此可能出现漏打或打顶过度的情况，从而造成重复劳动或损害烟草。(三)发明内容

[0004] 为了解决上述问题，本发明提供了一种烟草打顶机，在精确打顶的同时完成刀片的消毒，不仅节省大量人力、提高劳动生产率，而且提高了烟叶的产量和品质。本发明对烟草高度适应性强，可实现连续、高效、智能化作业。

[0005] 一种烟田智能打顶机，包括安装在机架上的作业平台、烟草高度识别系统、打顶系统、刀片消毒装置、烟芽输送收集装置组成；所述作业平台对称安装在前方机架的左右两侧。

[0006] 所述的烟草高度识别系统包括烟草高度识别传感器和单片机系统；所述烟草高度识别传感器识别烟草高度，烟草高度识别传感器把检测到的信号传送给单片机系统，单片机系统通过步进电机驱动器控制步进电机转动完成刀架的升降，完成烟草智能打顶作业。每个作业平台的前方和外侧通过套管均可活动的安装有一个烟草高度识别传感器；其中作业平台前方的烟草高度识别传感器可以上下、前后移动实现高度和前后距离调节，用于对烟草的高度进行测量；其中作业平台外侧的烟草高度识别传感器可以左右、前后、上下移动实现左右、前后距离、高度的调节，实现割刀转盘中心周围烟株的识别。单片机系统分别和烟草高度识别传感器、步进电机通过线路连接。

[0007] 每个作业平台上安装有一个打顶系统；所述打顶系统包括打顶装置和升降控制装置；所述打顶装置包括刀架、扶禾器连接板、直流电机、割刀体、扶禾器和收集罩；所述割刀体包括割刀转盘、割刀支架和刀片；所述的割刀支架可活动的安装在割刀转盘上，用于调节刀片的旋转半径，找到最好的打顶效果；所述的割刀转盘周边间隔120°角设有一个凸起用于可活动的连接割刀支架；每个凸起上沿割刀支架的方向成一条直线设有四个螺栓孔，通过调节割刀支架与不同螺栓孔的连接可实现刀片旋转半径的调节，达到最好的打顶效果；刀片同向垂直安装在割刀支架平面同一侧且与割刀支架两侧边(即一侧长边和外侧短边)构成一个直角三角形，且割刀支架外侧边与刀片构成的锐角为30°角；直流电机和轴承安装在刀架上；刀轴一端连接直流电机，刀轴另一端连接割刀转盘且与轴承配合，直流电机带动刀轴转动，进而带动割刀转盘转动；扶禾器连接板连接在刀架上，所述的扶禾器可活动的安装在扶禾器连接板上且位于割刀体的下方，扶禾器高度可调；扶禾器前端安装有收拢器，材质是弹簧钢，收拢器整体呈八字形，起到将烟秆收拢并引导至打顶位置的作用；所述的收集罩固定连接在扶禾器的后端，可随扶禾器一起提升或下降，收集罩的后挡板和侧挡板大一些，作用是减少切碎的烟芽向外面飞溅，使更多切碎的烟芽经输送通道进入收集筐。

[0008] 所述的升降控制装置包括无弹性钢丝绳、轴承座、卷轴、步进电机、直线导轨、滑块、电机安装座和配重机构；轴承座安装在作业平台上，卷轴与轴承配合并由步进电机驱动，步进电机通过电机安装座安装在作业平台上；直线导轨下端安装在打顶装置的刀架上，直线导轨上安装有滑块，滑块固定安装在作业平台下方；所述的配重机构包括滑轮、配重、配重筒和配重支架；每个作业平台各设有一个配重机构；配重支架前端安装在作业平台上，配重筒和滑轮安装在配重支架后端；配重经无弹性钢丝绳可活动的悬挂在配重筒中，打顶作业时配重在配重筒中上下升降；配重的重量要略小于打顶装置的重量，避免打顶装置无法靠自身重量下降；无弹性钢丝绳一端连接在直线导轨上端，另一端缠绕卷轴两圈经滑轮连接有挂钩的配重，无弹性钢丝绳沿滑轮的切线与配重的中线对齐；单片机系统控制步进电机驱动卷轴转动可拉动直线导轨沿滑块提升，直线导轨带动打顶装置提升。配重机构用于平衡打顶装置的重量，减小步进电机驱动卷轴的负担。

[0009] 所述的刀片消毒装置包括消毒液药箱、管道、阀门和消毒机构；所述的消毒液药箱安装在机架左右两侧，消毒液药箱的下方设有出液孔，消毒液药箱通过管道与海绵连通；管道上设有阀门，阀门用于控制消毒液的流速；所述的消毒机构包括压紧螺栓、压紧板、海绵、毛刷和固定板；消毒机构位于割刀体的上方，消毒机构通过固定板可活动的安装在扶禾器连接板上，消毒机构高度可调；压紧板通过压紧螺栓上下依次将海绵和毛刷固定在压紧板一侧，每个刀片转到毛刷下方时，毛刷下端可与刀片上端面接触；消毒液靠重力持续不断流到海绵和毛刷，海绵使消毒液均匀分布，并均匀的流到毛刷，使刀片能够始终被消毒液湿润。刀片消毒装置可以防止病菌通过打顶过程传播。

[0010] 所述的烟芽输送收集装置包括输送通道、收集筐和高度调节机构；所述的高度调节机构包括连接方管和调节板；所述的收集筐安装在两侧打顶装置中间位置；所述的输送通道呈V形，输送通道底端安装在收集筐上，且输送通道的两个斜面分别位于其两侧收集罩的斜下方，收集罩将打顶装置切下的烟芽进行收集并输送给输送通道，烟芽经输送通道最终进入收集筐；所述的收集筐通过两个连接方管和两个调节板可活动的安装在作业平台下方，收集筐外形前端为半圆形，当收集筐从两行烟株之间经过时，收集筐半圆形的前端部分不会对烟叶造成损坏；所述的连接方管下端安装在收集筐上，连接方管上端可活动的连接有调节板；所述的调节板固定安装在作业平台上；连接方管和调节板上均设有调节孔，通过调节连接方管在调节板上的位置可实现收集筐和输送通道的高度调节，防止收集罩的提升与输送通道产生过大的间隙，造成切碎的烟芽在输送中漏出。

[0011] 本发明所采用的技术方案是作业平台分为左、右两个作业平台，通过十一组锁紧装置安装在高地隙拖拉机前方的机架上，该机架可通过拖拉机液压升降四杆机构实现升降。机架左、右两侧各有一个消毒液药箱，通过四个挂耳安装在机架左右两侧，药箱为矩形，消毒液药箱的下方设有出液孔，连接阀门、管道。两个作业平台的前方和外侧通过套管均可活动的安装有一个烟草高度识别传感器；其中作业平台前方的烟草高度识别传感器可以上下、前后移动实现高度和前后距离调节，用于对烟草的高度进行测量；其中作业平台外侧的烟草高度识别传感器可以左右、前后、上下移动实现左右、前后距离、高度的调节，实现割刀转盘中心周围烟株的识别，烟草高度识别传感器可移动的最低位置比刀片转过的最低位置略低并安装有传感器护罩，传感器护罩正中央的位置钻有小孔。打顶装置的切割方式采用垂直旋转切割，同时为了保证切下的烟芽容易收集，切削切线方向与机组前进方向相同。打顶装置刀架上安装直线导轨，直线导轨安装有滑块，滑块固定安装在两作业平台下方，直线导轨上端连接一无弹性钢丝绳，无弹性钢丝绳缠绕卷轴两圈后，另一端连接带挂钩的配重，单片机系统控制步进电机驱动卷轴转动可拉动直线导轨沿滑块提升，从而直线导轨拉动打顶装置提升。扶禾器位于割刀体的下方，扶禾器可活动的安装在扶禾器连接板上，是可调节高度的，扶禾器前端安装收拢器，材质是弹簧钢，收拢器整体呈八字形。消毒机构位于割刀体上方，其可活动的安装在扶禾器连接板上，消毒机构高度可调，压紧板通过压紧螺栓依次将海绵和毛刷上下固定在压紧板一侧，毛刷下端与刀片上端面接触，刀片转过时能刮擦到毛刷；收集罩固定连接在扶禾器的后端，可随扶禾器一起提升或下降，收集罩的后挡板和侧挡板大一些，作用是减少切碎的烟芽向外面飞溅，使更多切碎的烟芽经输送通道进入收集筐；收集筐安装在两侧打顶装置的中间位置，收集筐通过两个连接方管和两个调节板可活动的安装在作业平台下方，调节板固定连接在作业平台上，连接方管和调节板上均设有调节孔，通过调节连接方管在调节板上的位置可实现收集筐和输送通道的高度调节；两个配重机构分别安装在两个作业平台上，配重筒和配重在机架的后方，升降控制装置中无弹性钢丝绳一端连接直线导轨的上端，缠绕卷轴两圈后，另一端经滑轮连接有挂钩的配重，无弹性钢丝绳沿滑轮的切线与配重的中线对齐。

[0012] 本发明可实现对烟草高度的精确仿形。机架在进地工作之前根据打顶地块的烟草平均高度通过液压升降四杆机构调整其高度，调整结束后，作业机沿着烟行前进。作业平台上的烟草高度识别传感器对烟草的高度进行测量，机架左右两侧的烟草高度识别传感器对割刀转盘中心到烟株的距离进行识别。烟草高度识别传感器将测量信息传给单片机系统，单片机系统将信息处理后计算出相对于当前位置刀架提升或下降的高度及刀架开始上升或下降的时间，再换算成旋转轴的旋转角度，然后将数据传输给步进电机，由步进电机驱动卷轴的正反转及旋转角度，对打顶高度进行精确调节。

[0013] 烟草在生长过程中会感染病菌，打顶过程中接触过病株的刀片可能将病菌传播给健康植株，因此本发明设计了刀片消毒装置。消毒液药箱分别安装在机架的两侧，消毒机构位于割刀体的上方，消毒机构可活动的安装在扶禾器连接板上，消毒机构高度可调，压紧板通过压紧螺栓依次将海绵和毛刷上下固定在压紧板一侧，毛刷下端与刀片上端面接触，刀片转过时能刮擦到毛刷。本发明工作时，打开阀门，消毒液依靠重力流到海绵中，海绵的作用是使消毒液均匀分布，并均匀的流到毛刷，使刀片能够始终被湿润。本结构简单、易行、成本低、效果好，有效避免了病菌通过打顶过程的传播。

[0014] 本发明设计了可调节刀片旋转半径的割刀体，割刀转盘上设有四个螺栓孔，通过调节割刀支架在割刀转盘的位置可实现刀片旋转半径的调节，找到最好的打顶效果，但要使刀片在同一圆周上。

[0015] 为适应可调节刀片旋转半径的割刀体，本发明设计了高度可调的扶禾器，扶禾器位于割刀体的下方，扶禾器可活动的安装在扶禾器连接板上，扶禾器固定方管上设有四个螺栓孔，通过调节固定方管在扶禾器连接板的位置实现扶禾器的高度调节。扶禾器前端安装收拢器，收拢器材质为弹簧钢，收拢器整体呈八字形，本结构简单、成本低、重量轻、效果好。收集罩固定连接在扶禾器的后端，可随扶禾器一起实现高度调节。收集罩的后挡板和侧挡板大一些，作用是减少切碎的烟芽向外面飞溅，使更多切碎的烟芽经输送通道进入收集筐。收集罩的底板是V型曲板，且朝向输送通道向下倾斜，便于烟芽的收集、输送，防止堆积。

[0016] 为防止收集罩的提升与输送通道产生过大的间隙，造成切碎的烟芽在输送中漏出，本发明设计了烟芽输送收集装置，其输送通道和收集筐可以调节高度，输送通道下端安装在收集筐上，收集筐通过高度调节机构安装在作业平台上，高度调节机构包括连接方管和调节板，连接方管和调节板均设有调节孔，通过调节连接方管在调节板上的位置实现输送通道和收集筐的高度调节。为避免打顶过程中收集筐对烟草造成损坏，本发明设计了前端为半圆形的收集筐。当收集筐从两行烟株之间经过时，收集筐半圆形的前端部分不会对烟叶造成损坏。

[0017] 为了平衡打顶装置的重量，减小步进电机驱动卷轴的负担，本发明设计了配重机构，安装在机架的后面，升降控制装置中无弹性钢丝绳一端连接直线导轨的上端，缠绕卷轴两圈后，另一端经滑轮连接带挂钩的配重，配重可活动的悬挂在配重筒中，无弹性钢丝绳沿滑轮的切线与配重的中线对齐。四)附图说明

[0018] 图1是本发明的示意图。

[0019] 图2是本发明打顶装置的主视图。

[0020] 图3是本发明消毒机构的主视图。

[0021] 图4是本发明消毒机构的左视图。

[0022] 图5是本发明收集罩的结构图。

[0023] 图6是本发明割刀体的主视图。

[0024] 图7是本发明割刀体的左视图。

[0025] 图8是本发明扶禾器的主视图。

[0026] 图9是本发明扶禾器的左视图。

[0027] 图10是本发明配重机构的主视图。

[0028] 图11是本发明配重机构的左视图。

[0029] 图12是本发明烟芽输送收集装置的结构图。

[0030] 图中1.液压升降四杆机构2.消毒液药箱3.阀门4.管道5.锁紧装置6.直线导轨7.滑块8.套管9.直线导轨10.烟草高度识别传感器11.打顶装置12.输送收集装置13.作业平台14.轴承座15.挂耳16.卷轴17.步进电机18.配重机构19.锁紧装置20.机架21.直线导轨22.滑块23.消毒机构24.收集罩25.割刀体26.扶禾器27.扶禾器连接板
28.直流电机29.刀架30.海绵31.压紧螺栓32.压紧板33.毛刷34.固定板35.后挡板
36.侧挡板37.底板38.刀片39.割刀支架40.割刀转盘41.收拢器42.固定方管43.滑轮44.无弹性钢丝绳45.配重筒46.配重47.高度调节机构48.输送通道49.收集筐。
(五)具体实施方式

[0031] 本发明可同时打顶两行，但本发明目的不限于两行打顶，可根据实际需要将两个或多个本发明的机架连接在一起，实现四行、六行或多行同时打顶。

[0032] 一种烟田智能打顶机，作业平台(13)分为左、右平台，通过十一组锁紧装置(19)安装在高地隙拖拉机前方的机架(20)上，该机架可通过拖拉机液压升降四杆机构(1)实现升降。机架在进地工作之前根据打顶地块的烟草平均高度通过液压升降四杆机构(1)调整其高度，调整结束后，作业机沿着烟行前进。机架(20)左、右两侧各有一个消毒液药箱(2)，通过四个挂耳(15)安装在机架(20)左右两侧，消毒液药箱为矩形，药箱的下方设有出液孔，连接阀门(3)、管道(4)，药液依靠重力持续不断地流到消毒机构(23)上，通过消毒机构(23)上的两个压紧螺栓(31)挤压压紧板(32)，将海绵(30)和毛刷(33)上下固定在压紧板(32)一侧，毛刷(33)下端与刀片(38)上端面接触，刀片(38)转过时能刮擦到毛刷(33)。海绵(30)使消毒液均匀分布，并均匀的流到毛刷(33)，使刀片(38)能够始终被湿润，防止病菌通过打顶过程传播。消毒机构(23)的固定板(34)上设有六个螺栓孔，通过螺栓连接在扶禾器连接板(27)上，改变固定板(34)在扶禾器连接板(27)的位置可调节消毒机构(23)的高度。本实施例中烟草高度识别传感器采用的是1E3F-DS30C4型漫反射式红外光电传感器，两作业平台(13)前方各安装有一个烟草高度识别传感器支架，支架上安装一个烟草高度识别传感器(10)，一个套管固定安装在作业平台(13)前端，支架通过套管(8)安装在作业平台(13)上，烟草高度识别传感器(10)通过套管(8)可手动调节其高度，支架前方也安装另一个套管(8)，套管前端焊接固定板，烟草高度识别传感器(10)通过螺栓安装在固定板上，烟草高度识别传感器(10)通过套管(8)可手动调节其前后位置，找到对烟草高度进行测量的最佳位置；机架(20)的左右两侧均可活动的安装有烟草高度识别传感器(10)，直线导轨(6)通过两组锁紧装置(5)安装在机架(20)上，可手动调节滑块(7)左右移动实现烟草高度识别传感器(10)左右移动，滑块(7)上安装一个固定板，方管焊接在固定板上，套管(8)连接在方管上，可手动调节套管(8)的位置实现传感器前后移动，套管(8)上再焊接竖直方管，竖直方管上安装另一直线导轨(9)，直线导轨(9)上设有滑块，滑块上安装固定板，将烟草高度识别传感器(10)安装在固定板上，手动调节滑块在直线导轨(9)上的位置可实现烟草高度识别传感器(10)上下移动。烟草高度识别传感器(10)可移动的最低位置比刀片(38)转过的最低位置略低并安装有传感器护罩，传感器护罩正中央的位置钻有小孔。该组传感器(10)对割刀转盘(40)中心到烟株的距离进行识别。以上两组烟草高度识别传感器(10)将测量信息传给单片机系统，本发明单片机系统采用的是ATmega128单片机，单片机系统将信息处理后计算出相对于当前位置刀架提升或下降的高度及刀架开始上升或下降的时间，再换算成旋转轴的旋转角度，然后将数据传输给步进电机驱动器，从而控制步进电机(17)工作。本实施例采用的是86BYGH450C-02型步进电机，步进电机驱动器型号为CF20611D。打顶装置(11)上升的动力由步进电机(17)提供，下降时则依靠打顶装置(11)的自重。打顶装置(11)的刀架(29)上安装直线导轨(21)，与直线导轨(21)相配套的滑块(22)固定安装在两作业平台(13)下方，直线导轨(21)的顶端螺栓孔连接一无弹性钢丝绳，无弹性钢丝绳在卷轴(16)上缠绕两圈后，另一端连接在有挂钩的配重(46)上。轴承座安装在作业平台(13)上，卷轴(16)与轴承配合且由步进电机(17)驱动，步进电机(17)旋转时驱动卷轴(16)转动可拉动直线导轨(21)沿滑块(22)提升，从而直线导轨(21)拉动打顶装置(11)提升。打顶装置(11)的切割方式采用垂直旋转切割，同时为了保证切下的烟芽容易收集，切削切线方向与机组前进方向相同。割刀体(25)的割刀转盘(40)上设有四个螺栓孔，通过调节割刀支架(39)在割刀转盘(40)的位置可实现刀片(38)旋转半径的调节，找到最好的打顶效果，但要使刀片(38)在同一圆周上。本实施例采用的直流电机是
55ZYT51A3PX6行星减速电机，割刀体(25)的动力由直流电机(28)提供，刀轴一端连接直流电机(28)，刀轴另一端连接割刀转盘(40)且与轴承配合，直流电机(28)带动刀轴转动，进而带动割刀体(25)转动。扶禾器(26)位于割刀体(25)的下方，扶禾器固定方管(42)上设有四个螺栓孔，通过螺栓连接在扶禾器连接板(27)上，改变螺栓的连接位置可调节扶禾器(26)高度。扶禾器(26)前端安装收拢器(41)，材质是弹簧钢，收拢器整体呈八字形。收集罩(24)焊接在扶禾器(26)的后端，可随扶禾器(26)一起提升或下降，收集罩(24)的后挡板(35)和侧挡板(36)大一些，作用是减少切碎的烟芽向外面飞溅，使更多切碎的烟芽经输送收集装置(12)的输送通道(48)进入收集筐(49)。收集罩(24)的底板(37)是V型曲板，且朝向输送通道(48)向下倾斜，便于烟芽的收集、输送，防止堆积。输送通道(48)下端安装在收集筐(49)上，高度调节机构(47)包括连接方管和调节板，连接方管和调节板均设有调节孔，通过调节连接方管在调节板的位置可以实现输送通道(48)和收集筐(49)的高度调节。两个配重机构(18)分别安装在两个作业平台(13)上，配重支架前端通过螺栓安装在作业平台(13)上，配重筒(45)和滑轮(43)安装在配重支架后端，配重(46)经无弹性钢丝绳可活动的悬挂在配重筒(45)中；无弹性钢丝绳(44)一端连接在直线导轨(21)上端，缠绕卷轴(16)两圈后，另一端经滑轮(43)连接带挂钩的配重(46)，无弹性钢丝绳(44)沿滑轮(43)的切线与配重(46)的中线对齐。配重机构(18)用于平衡打顶装置(11)的重量，减小步进电机(17)驱动卷轴(16)的负担。配重(46)的重量要略小于打顶装置(11)的重量，避免打顶装置(11)无法靠自身重量下降。