技术领域
[0001] 本
发明涉及设施农业中
水培生菜产业的机械化、自动化领域,具体涉及一种设施水培生菜立体输送-收获-包装一体化系统。
背景技术
[0002] 近年来,我国设施农业迅速发展,利用水培模式种植生菜成为了一种越来越普遍的生产模式。目前,在水培生菜的
营养液种植阶段,已有了部分自动化调控系统或自动化装备。但在收获前后的立体输送及包装环节中,各项工作还多由人工劳动完成,生产效率不
高,生产成本也较高,针对立体输送-收获-包装整个过程的自动化作业系统比较缺乏。
[0003] 中国
专利CN110356822A公开了一种设施水培叶菜的立体输送装置,包括垂直输送机构、水平
输送机构、叶菜培养架、过渡输送机构,垂直输送机构、水平输送机构和过渡输送机构固定在叶菜培养架上,三种不同输送机构通过过渡装置连接并利用
传感器检测控制不
同输送机构的工作状态,能够完成设施水培叶菜的高效、低损输送。但此装置仅完成了水培叶菜的立体输送,未涉及收获、精准卸菜及自动包装的装置。
[0004] 中国专利CN207809877U公开了一种托盘式果蔬自动包装装置,包括托盘、传送带机构,包裹机构,拉膜机构,切膜机构、托盘推送机构以及控制系统,实现用托盘盛装果蔬的自动包装,从而解决了托盘式果蔬需要人工包装的问题。本发明在装置部分创新设计包装
盒上盒及卸盒机构,优化覆膜过程中
薄膜裁剪及薄膜复位问题。
[0005] 有鉴于此,需要一种设施水培生菜立体输送-收获-包装一体化系统,对前两项专利涉及装置进行系统整合,性能优化和结构创新,设计一种立体输送-收获-包装一体化系
统,能够完成设施水培叶菜的高效、低损输送,作用于设施水培生菜栽培产业全过程机械
化、自动化作业,能够依次完成定植板水培生菜的立体输送、收获及包装过程。而且目前市场上没有对于设施水培生菜立体输送-收获-包装一体化系统,因此设施水培生菜立体输
送-收获-包装一体化系统的研究对于提高设施水培生菜立体输送-收获-包装全过程的自
动化作业水平及降低作业中对水培生菜的损伤、提高作业效率具有重要意义。
发明内容
[0006] 针对设施水培生菜产业中,自动化水平低,作业效率不高以及人工劳动强度大等问题,本发明提出设施水培生菜立体输送-收获-包装一体化系统。
[0007] 本发明通过下列技术方案实现:设施水培生菜立体输送-收获-包装一体化系统,由立体输送装置1、收获装置2、精准卸菜装置3、自动包装装置4组成。其特征是:生菜定植板通过立体输送装置1经倍速链送至收获装置2,滚轴聚拢杆聚拢菜叶并夹持整株生菜,低阻
割刀快速移动,精准低损切割根部;无杆
气缸将切根后的生菜输送精准卸菜装置3,压菜
泡沫将生菜经引导环垂直压入包装盒;自动包装装置4中,
真空吸盘机构深入包装盒内,
接触盒底后限位
开关控制气缸抬高包装盒,双杆气缸
推杆将其推至精准卸菜装置3的引导环下;
输送带将装有生菜的包装盒送至
指定位置,完成覆膜包装后,输送带继续移动包装盒向前,双杆气缸夹杆夹持包装盒,
丝杠移动包装盒完成卸盒。
[0008] 一种设施水培生菜立体输送-收获-包装一体化系统主要包括立体输送装置1、收获装置2、精准卸菜装置3、自动包装装置4。立体输送装置1包括水平输送流利条101、垂直
输送链条102、倾斜输送流利条103、倍速链104、
光电传感器一105、挡杆107,生菜定植板106经水平输送流利条101、垂直输送链条102、倾斜输送流利条103完成立体输送,再由倍速链104进行收获输送;收获装置2包括割台201、滚轴聚拢杆202、霍尔传感器一203、低阻割刀204、光电传感器二205,,在割台201上,滚轴聚拢杆202聚拢生菜底部
叶片并夹持整株生菜,聚拢高度由安装在滚轴聚拢杆正后方的霍尔传感器一203确定,高度为70mm,低阻割刀204快速
移动,精准低损切割根部。精准卸菜装置3包括无杆气缸301、压菜泡沫302、引导环303,无杆气缸301将切根后的生菜输送至包装盒304上方,压菜泡沫302将生菜经引导环303垂直压入
包装盒304。自动包装装置4包括真空吸盘机构401、限位开关402、双杆气缸推杆403、输送带
404、横向切膜刀405、方形切膜刀406、覆膜圆环毛刷407、拉膜辊408、薄薄膜卷409、双杆气缸夹杆410、丝杠411、光电传感器三412、光电传感器四413、霍尔传感器二414,真空吸盘机构401深入包装盒304内,接触盒底后限位开关402控制气缸抬高包装盒304,双杆气缸推杆
403将其推至精准卸菜装置3的引导环下;输送带404将装有生菜的包装盒304送至指
定位置,横向切膜刀405裁剪薄膜宽度,方形切膜刀406下降实行纵向切膜,覆膜圆环毛刷407使薄膜与包装盒壁贴合,拉膜辊408运动拉动薄膜卷409转动,更新薄膜位置,完成覆膜包装
后,输送带404继续移动包装盒304向前,双杆气缸夹杆410夹持包装盒304,丝杠411移动包装盒304完成卸盒。
[0009] 优选的,所述收获装置的滚轴聚拢杆,对称安装在定植板生菜的两侧,工作时同时升起,完成生菜菜叶的有效聚拢。
[0010] 优选的,所述收获装置的霍尔传感器安装在滚轴聚拢杆的正后方,检测聚拢杆的位置并控制其工作停止运动,使聚拢位置在定植板上方70mm处,既保证聚拢的效果,又不损伤菜叶。
[0011] 优选的,所述精准卸菜装置的压菜泡沫,形状为圆柱状,底部半径为50mm,高度为20mm,保证卸菜时压菜的完全性,同时压菜泡沫的柔性按压可以减少菜叶损伤。
[0012] 优选的,所述精准卸菜装置的引导环,其内径为180mm,位于包装盒垂直上方30mm处,可以减小装盒过程中生菜的翻转及位置偏移,确保其垂直入盒,引导环采用柔性
橡胶材料,减小对菜叶的损伤。
[0013] 优选的,所述自动包装装置的真空吸盘机构,由三个吸盘组成,三个吸盘间隔120度,均匀分布在以包装盒为圆心,半径为70mm的圆周上,保证吸盒的效果,真空吸盘深入包装盒并接触盒底后,限位开关控制气缸抬高包装盒,完成取盒过程。
[0014] 优选的,所述自动包装装置的拉膜辊,步进
电机驱动拉膜辊运动,使薄薄膜卷能够在每一次包装完成后自动更新薄膜,控制步进电机的工作时间为5秒,以保证薄膜完全更
新,且不浪费薄膜。
[0015] 优选的,所述自动包装装置的双杆气缸夹杆,基于包装盒仿形设计夹持末端为圆弧状,半径为100mm,能够与包装盒紧密贴合保证夹持的效果。
[0016] 优选的,所述立体输送装置和收获装置布置在一条水平线上,通过倍速链连接,收获装置、精准卸菜装置和自动包装装置布置在一条水平线上,整个系统呈“T”型结构布置,在节约空间的
基础上能够有效实现其功能。
[0017] 与
现有技术相比,本发明具有以下有益效果,本发明能够实现设施水培生菜立体输送-收获-包装全过程的机械自动化作业,系统结构简单,作业过程平稳快速,能够解放人工劳动
力、提高作业效率。
附图说明
[0018] 下面结合附图和实施方式对本专利进一步说明。
[0019] 图1是一种设施水培生菜立体输送-收获-包装一体化系统;图2是立体输送装置1的结构示意图;
图3是收获装置2的结构示意图;
图4是精准卸菜装置3的结构示意图;
图5是自动包装装置4的结构示意图。
[0020] 以下是图中各部件标号:立体输送装置1、收获装置2、精准卸菜装置3、自动包装装置4、水平输送流利条101、垂直输送链条102、倾斜输送流利条103、倍速链104、光电传感器一105、生菜定植板106、挡杆107、割台201、滚轴聚拢杆202、霍尔传感器一203、低阻割刀204、光电传感器二205、无杆气缸301、压菜泡沫302、引导环303、包装盒304、真空吸盘机构
401、限位开关402、双杆气缸推杆403、输送带404、横向切膜刀405、方形切膜刀406、覆膜圆环毛刷407、拉膜辊408、薄膜卷409、双杆气缸夹杆410、丝杠411、光电传感器三412、光电传感器四413、霍尔传感器二414。
具体实施方式
[0021] 下面将结合本发明
实施例中的附图,对本发明实施例中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。
[0022] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0023] 如图1、2、3、4和5所示,本专利的一种设施水培生菜立体输送-收获-包装一体化系统,包括立体输送装置1、收获装置2、精准卸菜装置3、自动包装装置4、水平输送流利条101、垂直输送链条102、倾斜输送流利条103、倍速链104、光电传感器一105、生菜定植板106、挡杆107、割台201、滚轴聚拢杆202、霍尔传感器一203、低阻割刀204、光电传感器二205、无杆气缸301、压菜泡沫302、引导环303、包装盒304、真空吸盘机构401、限位开关402、双杆气缸推杆403、输送带404、横向切膜刀405、方形切膜刀406、覆膜圆环毛刷407、拉膜辊408、薄膜卷409、双杆气缸夹杆410、丝杠411、光电传感器三412、光电传感器四413、霍尔传感器二414。其中立体输送装置1中,生菜定植板106经水平输送流利条101、垂直输送链条102、倾斜输送流利条103完成立体输送,再由倍速链104送至收获装置2,在割台201上,滚轴聚拢杆
202聚拢生菜底部叶片并夹持整株生菜,聚拢高度由安装在滚轴聚拢杆正后方的霍尔传感
器一203确定,高度为70mm,低阻割刀204快速移动,精准低损切割根部。生菜
切除根部后,进入精准卸菜装置3,无杆气缸301将切根后的生菜输送至包装盒304上方,压菜泡沫302将生
菜经引导环303垂直压入包装盒304;自动包装装置4中,真空吸盘机构401深入包装盒304
内,接触盒底后限位开关402控制气缸抬高包装盒304,双杆气缸推杆403将其送至精准卸菜装置3的引导环下;完成精准卸菜后,输送带404将装有生菜的包装盒304送至包装覆膜位
置,横向切膜刀405裁剪薄膜宽度,方形切膜刀406下降实现纵向切膜,覆膜圆环毛刷407使薄膜与包装盒壁贴合,拉膜辊408运动拉动薄膜卷409转动,更新薄膜位置,完成覆膜包装
后,输送带404继续移动包装盒304向前,双杆气缸夹杆410夹持包装盒304,丝杠411移动包装盒304完成卸盒。
[0024] 具体工作过程:工作时,生菜定植板106首先经过水平输送流利条101、垂直输送链条102、倾斜输送流
利条103输送,光电传感器一105检测到定植板后,倍速链104开始运动,光电传感器二206检测到生菜定植板106后,倍速链104停止运动,至此生菜定植板106到达割台201上,滚轴聚拢杆202聚拢生菜底部叶片并夹持整株生菜,霍尔传感器一203控制聚拢高度为70mm,低阻割
刀204快速移动,精准低损切割根部;收获生菜的同时真空吸盘401深入包装盒304内,接触盒底后限位开关402控制气缸抬高包装盒304,双杆气缸推杆403将其推至精准卸菜装置3的
引导环下;随后无杆气缸301将切根后的生菜输送至包装盒304上方,压菜泡沫302将生菜经引导环303垂直压入包装盒304,当光电传感器三305检测到生菜后,延时3秒,输送带404带动包装盒304开始运动;当光电传感器三412检测到包装盒304后,输送带404停止运动,覆膜圆环毛刷407下降进行覆膜,方形切膜刀406下降完成切膜工作,,霍尔传感器二414检测到方形切膜刀406复位后,拉膜辊408运动拉动薄膜卷409转动,更新薄膜位置,同时横向切膜刀405进行切膜保证薄膜宽度,输送带404继续移动包装盒304向前,光电传感器四413检测
到包装盒后,输送带404停止,双杆气缸夹杆410夹持包装盒304,丝杠411移动包装盒304完成卸盒,至此整个系统完成工作。
[0025] 所述收获装置的滚轴聚拢杆,对称安装在定植板生菜的两侧,工作时同时升起,完成生菜菜叶的有效聚拢。
[0026] 所述收获装置的霍尔传感器安装在滚轴聚拢杆的正后方,检测聚拢杆的位置并控制其工作停止运动,使聚拢位置在定植板上方70mm处,既保证聚拢的效果,又不损伤菜叶。
[0027] 所述精准卸菜装置的压菜泡沫,形状为圆柱状,底部半径为50mm,高度为20mm,保证卸菜时压菜的完全性,同时压菜泡沫的柔性按压可以减少菜叶损伤。
[0028] 所述精准卸菜装置的引导环,其内径为180mm,位于包装盒垂直上方30mm处,可以减小装盒过程中生菜的翻转及位置偏移,确保其垂直入盒,引导环采用柔性橡胶材料,减小对菜叶的损伤。
[0029] 所述自动包装装置的真空吸盘机构,由三个吸盘组成,三个吸盘间隔120度,均匀分布在以包装盒为圆心,半径为70mm的圆周上,保证吸盒的效果,真空吸盘深入包装盒并接触盒底后,限位开关控制气缸抬高包装盒,完成取盒过程。
[0030] 所述自动包装装置的拉膜辊,步进电机驱动拉膜辊运动,使薄薄膜卷能够在每一次包装完成后自动更新薄膜,控制步进电机的工作时间为5秒,以保证薄膜完全更新,且不浪费薄膜。
[0031] 所述自动包装装置的双杆气缸夹杆,基于包装盒仿形设计夹持末端为圆弧状,半径为100mm,能够与包装盒紧密贴合保证夹持的效果。
[0032] 所述立体输送装置和收获装置布置在一条水平线上,通过倍速链连接,收获装置、精准卸菜装置和自动包装装置布置在一条水平线上,整个系统呈“T”型结构布置,在节约空间的基础上能够有效实现其功能。
[0033] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在
权利要求的范围内做出各种
变形或
修改,这并不影
响本发明的实质内容。