白芦笋自动采摘装置的制作方法

本发明涉及芦笋采摘技术领域，尤其是涉及一种采摘质量稳定，可确保白芦笋健康生长的白芦笋自动采摘装置。

背景技术：

芦笋为多年生草本植物，具有较高的营养价值和食疗功效，含丰富的蛋白质、碳水化合物、多种维生素和多种氨基酸，被誉为“蔬菜之王”。

白芦笋是在呈梯形的笋垄中生长的，因为芦笋在生长过程中见不到阳光，因此，芦笋表皮呈白色，白芦笋在笋垄中大约生长25厘米，当白芦笋上端露出笋垄上表面后，白芦笋上端会先变成紫色，然后再变成绿色，并且露出笋垄上表面之外的芦笋上端很快会木质化，因此，如果白芦笋没有在露出笋垄上表面之外之前被采摘，白芦笋的品质会下降，会导致经济效益降低；

为了保证白芦笋的品质，通常人们在早晨4点开始采摘白芦笋，首先找到笋垄上表面出现凸起或裂缝的区域，将出现凸起或裂缝的区域的土拨开，白芦笋上端从土中露出；然后继续向下将白芦笋周围的土拨开，为了回填土方便，不可能将芦笋根部之上的土全部清除，只能是凭着感觉，利用切刀将埋在土中的白芦笋根部切除；由于切刀是由上至下斜着切除白芦笋根部，会导致白芦笋根部留的长度过长，而标准的切割高度应该距离根部2-3厘米，如果切割的位置过高，切割部位至白芦笋根部之间残存的废弃白芦笋茬腐烂后，会导致相邻的笋芽出现锈斑病，笋芽长成成品白芦笋后，表皮会出现多处锈斑，会严重降低白芦笋品质，降低经济效益。

技术实现要素：

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的人工采收白芦笋的过程中，采摘质量无法保证，降低了经济效益的不足，提供了一种采摘质量稳定，可确保白芦笋健康生长的白芦笋自动采摘装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种白芦笋自动采摘装置，包括向下开口的前u形架和后u形架，设于前u形架和后u形架上端之间的条形板，设于条形板右边缘上的除土固定杆和切割固定杆；前u形架和后u形架的左下端和右下端上均设有支撑座，所述支撑座下表面上设有滚轮，前u形架和后u形架的上端面上均设有横向滑槽，前u形架上设有横向气缸，条形板通过滑块分别与两个横向滑槽滑动连接，横向气缸与条形板右边缘连接；除土固定杆上设有除土气缸，除土气缸的伸缩杆下端设有除土电机，除土电机的转轴与圆盘中部连接，圆盘的边缘上设有环形毛刷；切割固定杆上设有切割气缸，切割气缸的伸缩杆下端与切割电机连接，切割电机的转轴与芦笋篮的上端板连接，芦笋篮呈长条形，芦笋篮右侧开口，芦笋篮的前侧板、后侧板和左侧板上均设有若干个条形开口，芦笋篮的下端板右边缘上设有切割刀；芦笋篮上部设有摄像头，左侧板下部上设有红外发射器，两个u形架上端之间还设有支撑板，支撑板位于条形板右侧，支撑板上设有座椅和芦笋收集箱；前u形架的两个支撑座上均设有用于带动滚轮转动的动力电机；前u形架和后u形架上均设有照明灯，横向气缸、除土气缸、除土电机、切割气缸、切割电机、红外发射器、两个动力电机、摄像头和两个照明灯均与控制器电连接，控制器与报警器电连接；前u形架上部的下表面上设有辅助摄像头和彩色粉末箱，彩色粉末箱下端设有电磁阀，辅助摄像头和电磁阀均与控制器电连接，彩色粉末箱上部设有进气孔。

在早上4点的时候，将白芦笋自动采摘装置推到白芦笋种植田中，使前u形架和后u形架中部均位于一条笋垄上方，使每个滚轮均位于相邻笋垄的垄沟中，工作人员坐在座椅上，通过控制器控制两个照明灯点亮，辅助摄像头拍摄笋垄上表面的图像，控制器根据拍摄的图像检查笋垄上表面是否有新的凸起或裂缝，当发现新的凸起或裂缝时，控制器控制电磁阀打开，彩色粉末从彩色粉末箱中流出1秒后电磁阀关闭，彩色粉末落到新的凸起或裂缝附近，工作人员根据彩色粉末落下的位置查找凸起或裂缝，当发现新的凸起或裂缝时，工作人员使用工具，将凸起或裂缝处的土拨开，使白芦笋上端从土中露出来；

工作人员通过控制器控制两个动力电机带动滚轮向前移动，使除土固定杆移动至白芦笋上端的左侧后，控制两个动力电机停止工作；

使横向气缸带动条形板向右移动，使圆盘靠近笋垄，使除土气缸带动圆盘及环形毛刷升降，使除土电机带动圆盘及环形毛刷旋转，在笋垄上开出一个缺口，将需要采摘的白芦笋左侧的土均清除掉，使白芦笋从上至下均露出土之外；

工作人员通过控制器控制横向气缸带动条形板向左移动，使圆盘离开笋垄，控制两个动力电机继续带动滚轮向前移动，控制器中设有切割气缸的下降行程值，因为笋垄中的芦笋根处于相同高度，因此，芦笋的切割部位也位于相同高度，下降行程值与芦笋的切割高度相对应；白芦笋通常按照笋垄延伸的方向依次排列，因此，可以一次切割一条或多条白芦笋；

控制器控制切割气缸的伸缩杆向下伸出的长度为设定的下降行程值，摄像头拍摄缺口处的图像，红外发射器发射红外光，控制器根据摄像头拍摄的图像，检查需要采摘的白芦笋根部是否有红外发射器发射红外光在白芦笋根部呈现的红点，当白芦笋根部出现红点，说明切割刀已经与白芦笋根部对准，控制器控制报警器报警；

控制器控制两个动力电机停止工作，控制横向气缸带动条形板向右移动，切割刀逐渐靠近白芦笋并将其切断，白芦笋自动进入芦笋篮中；控制器根据摄像头拍摄图像判断白芦笋已经被切断之后，控制器控制横向气缸带动条形板向左移动；

当芦笋篮离开笋垄之后，控制器控制切割气缸带动芦笋篮上升，然后切割电机带动芦笋篮向右上方旋转，当芦笋篮转动至开口向上时，工作人员将芦笋篮中的芦笋取出来，放到芦笋收集箱中；

重复上述过程继续采摘其它的白芦笋；

另外一个工作人员用土填充笋垄上的缺口并压紧土，防止光线对笋垄中的笋芽造成伤害。

作为优选，还包括设于条形板上的破土机构，破土机构包括与条形板下表面连接的破土气缸，与破土气缸的伸缩杆连接的固定块，与固定块外周面下部转动连接的环形圈，设于固定块上部的破土电机，与破土电机的转轴连接的破土齿轮；环形圈外周面上设有若干个齿体，破土齿轮与各个齿体啮合，环形圈下表面上设有立杆，立杆下端设有刷毛，破土气缸和破土电机均与控制器电连接。

当发现新的凸起或裂缝时，工作人员通过控制器控制两个动力电机带动滚轮向前移动，控制横向气缸带动条形板向右移动，使固定块对准凸起或裂缝处，破土气缸带动固定块向下移动，破土电机工作，立杆和刷毛伸入白芦笋上端周围的土中，将芦笋上端周围的土拨开，芦笋上端露出笋垄之外。

作为优选，还包括设于条形板下表面上的两块第一倾斜板，与两块第一倾斜板外侧连接的第二倾斜板，两块第一倾斜板构成向上张开的v形结构，两块第一倾斜板下端之间设有间隙，第二倾斜板倾斜的角度与白芦笋所处于的笋垄侧面的倾斜角度一致。

两块第一倾斜板用于给覆盖缺口的土提供导向作用，第二倾斜板用于将笋垄左侧面挡住，使缺口处形成一个空腔，使土进入空腔中，将缺口堵住。

作为优选，条形板下表面上设有覆土电机，条形板上表面上设有盛土箱；覆土电机与设于条形板上表面上的覆土齿轮连接，盛土箱上端开口，盛土箱上设有环形盖板，环形盖板外侧面上设有环形齿板，环形齿板与覆土齿轮啮合，覆土电机与控制器电连接；盛土箱的底板上设有横条形开口，条形板上设有与横条形开口的贯穿孔，环形盖板内表面上设有与横条形开口对应的挡条。

盛土箱中盛有松散的泥土，当第二倾斜板将笋垄左侧面挡住，两块第一倾斜板与缺口上方对准，工作人员通过控制器两个动力电机停止工作；

控制覆土电机工作，挡条离开横条形开口，土自动从横条形开口、贯穿孔落下进入空腔中，当缺口被填满之后，工作人员通过控制器控制覆土电机带动挡条复位，将横条形开口重新挡住。

作为优选，条形板上设有下压气缸，下压气缸的伸缩杆与条形压板连接，靠近下压气缸的条形板上设有辅助红外发射器和附加摄像头，辅助红外发射器、附加摄像头和下压气缸均与控制器电连接。

两个动力电机继续带动滚轮向前移动，辅助红外发射器发射红外线，附加摄像头拍摄笋垄上表面的图像，当控制器发现附加摄像头拍摄的图像上有辅助红外发射器发射的红外线所呈现的红点，并且红点位于刚覆盖好土的缺口后侧时，控制器控制下压气缸工作，带动压板反复升降多次，将缺口处的土压紧。

作为优选，前u形架和后u形架的上端面均为水平面。

因此，本发明具有如下有益效果：采摘质量稳定，不会对正在生长的其它笋芽造成伤害，保证了白芦笋的成品品质；可以自动回填土，降低了劳动强度，提高了经济效益。

附图说明

图1是本发明的一种俯视图；

图2是本发明的前u形架的一种结构示意图；

图3是本发明的除土固定杆、除土气缸、圆盘和环形毛刷的一种结构示意图；

图4是本发明的切割固定杆、切割气缸、切割电机、芦笋篮、条形开口、切割刀、摄像头和红外发射器的一种结构示意图；

图5是本发明的条形板、破土气缸、固定块、环形圈、破土电机、破土齿轮、立杆和刷毛的一种结构示意图；

图6是本发明的笋垄横截面和白芦笋的一种结构示意图；

图7是本发明的第一倾斜板和第二倾斜板的一种块结构示意图；

图8是本发明的v形结构的一种侧视图；

图9是本发明的下压气缸、条形压板、辅助红外发射器和附加摄像头的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2所示的实施例是一种白芦笋自动采摘装置，包括向下开口的前u形架1和后u形架2，设于前u形架和后u形架上端之间的条形板3，设于条形板右边缘上的除土固定杆4和切割固定杆5；前u形架和后u形架的左下端和右下端上均设有支撑座11，支撑座下表面上设有滚轮12，前u形架和后u形架的上端面上均设有横向滑槽13，前u形架上设有横向气缸14，条形板通过滑块分别与两个横向滑槽滑动连接，横向气缸与条形板右边缘连接；

如图3所示，除土固定杆上设有除土气缸41，除土气缸的伸缩杆下端设有除土电机，除土电机的转轴与圆盘42中部连接，圆盘的边缘上设有环形毛刷43；

如图4所示，切割固定杆上设有切割气缸51，切割气缸的伸缩杆下端与切割电机52连接，切割电机的转轴与芦笋篮53的上端板连接，芦笋篮呈长条形，芦笋篮右侧开口，芦笋篮的前侧板、后侧板和左侧板上均设有多个条形开口54，芦笋篮的下端板右边缘上设有切割刀55；芦笋篮上部设有摄像头531，左侧板下部上设有红外发射器532；

如图1所示，两个u形架上端之间还设有支撑板15，支撑板位于条形板右侧，支撑板上设有座椅和芦笋收集箱151；前u形架的两个支撑座上均设有用于带动滚轮转动的动力电机；前u形架和后u形架上均设有照明灯，横向气缸、除土气缸、除土电机、切割气缸、切割电机、红外发射器、两个动力电机、摄像头和两个照明灯均与控制器电连接，控制器与报警器电连接。

前u形架上部的下表面上设有辅助摄像头101和彩色粉末箱102，彩色粉末箱下端设有电磁阀103，辅助摄像头和电磁阀均与控制器电连接，彩色粉末箱上部设有进气孔。

如图5所示，还包括设于条形板上的破土机构，破土机构包括与条形板下表面连接的破土气缸91，与破土气缸的伸缩杆连接的固定块92，与固定块外周面下部转动连接的环形圈93，设于固定块上部的破土电机94，与破土电机的转轴连接的破土齿轮95；环形圈外周面上设有若干个齿体，破土齿轮与各个齿体啮合，环形圈下表面上设有立杆96，立杆下端设有刷毛97，破土气缸和破土电机均与控制器电连接。

如图6、图7、图8所示，还包括设于条形板下表面上的两块第一倾斜板61，与两块第一倾斜板外侧连接的第二倾斜板62，两块第一倾斜板构成向上张开的v形结构63，两块第一倾斜板下端之间设有间隙，第二倾斜板倾斜的角度与白芦笋所处于的笋垄64侧面的倾斜角度一致。笋垄64中有白芦笋65，白芦笋下部的矩形块代表白芦笋的根部。

如图1所示，条形板下表面上设有覆土电机，条形板上表面上设有盛土箱7；覆土电机与设于条形板上表面上的覆土齿轮71连接，盛土箱上端开口，盛土箱上设有环形盖板72，环形盖板外侧面上设有环形齿板，环形齿板与覆土齿轮啮合，覆土电机与控制器电连接；盛土箱的底板上设有横条形开口，条形板上设有与横条形开口的贯穿孔，环形盖板内表面上设有与横条形开口对应的挡条73。

如图9所示，条形板上设有下压气缸81，下压气缸的伸缩杆与条形压板82连接，靠近下压气缸的条形板上设有辅助红外发射器83和附加摄像头84，辅助红外发射器、附加摄像头和下压气缸均与控制器电连接。前u形架和后u形架的上端面均为水平面。

本发明的使用方法如下：

在早上4点的时候，将白芦笋自动采摘装置推到白芦笋种植田中，使前u形架和后u形架中部均位于一条笋垄上方，使每个滚轮均位于相邻笋垄的垄沟中，工作人员坐在座椅上，通过控制器控制两个照明灯点亮，辅助摄像头拍摄笋垄上表面的图像，控制器根据拍摄的图像检查笋垄上表面是否有新的凸起或裂缝，当发现新的凸起或裂缝时，控制器控制电磁阀打开，彩色粉末从彩色粉末箱中流出1秒后电磁阀关闭，彩色粉末落到新的凸起或裂缝附近，工作人员根据彩色粉末落下的位置查找凸起或裂缝；

当发现新的凸起或裂缝时，工作人员通过控制器控制两个动力电机带动滚轮向前移动，控制横向气缸带动条形板向右移动，使固定块对准凸起或裂缝处，破土气缸带动固定块向下移动，破土电机工作，立杆和刷毛伸入白芦笋上端周围的土中，将芦笋上端周围的土拨开，芦笋上端露出笋垄之外；

控制器控制破土气缸上升，使立杆和刷毛位于白芦笋上方；控制横向气缸带动条形板向左移动；

工作人员通过控制器控制两个动力电机带动滚轮向前移动，使除土固定杆移动至白芦笋上端的左侧后，控制两个动力电机停止工作；

使横向气缸带动条形板向右移动，使圆盘靠近笋垄，使除土气缸带动圆盘及环形毛刷升降，使除土电机带动圆盘及环形毛刷旋转，在笋垄上开出一个缺口，将需要采摘的白芦笋左侧的土均清除掉，使白芦笋从上至下均露出土之外；

工作人员通过控制器控制横向气缸带动条形板向左移动，使圆盘离开笋垄，控制两个动力电机继续带动滚轮向前移动；控制器中设有切割气缸的下降行程值，下降行程值与芦笋的切割高度相对应；

控制器控制切割气缸的伸缩杆向下伸出的长度为设定的下降行程值，摄像头拍摄缺口处的图像，红外发射器发射红外光，控制器根据摄像头拍摄的图像，检查需要采摘的白芦笋根部是否有红外发射器发射红外光在白芦笋根部呈现的红点，当白芦笋根部出现红点，说明切割刀已经与白芦笋根部对准，控制器控制报警器报警，工作人员得知切割刀已经与白芦笋根部对准；

控制器控制两个动力电机停止工作，控制横向气缸带动条形板向右移动，切割刀逐渐靠近白芦笋并将其切断，白芦笋自动进入芦笋篮中；控制器根据摄像头拍摄图像判断白芦笋已经被切断之后，控制器控制横向气缸带动条形板向左移动；

当芦笋篮离开笋垄之后，控制器控制切割气缸带动芦笋篮上升，然后切割电机带动芦笋篮向右上方旋转，当芦笋篮转动至开口向上时，工作人员将芦笋篮中的芦笋取出来，放到芦笋收集箱中；

重复上述过程继续采摘其它的白芦笋；

控制两个动力电机带动滚轮继续向前移动，盛土箱中盛有松散的泥土，当第二倾斜板将笋垄左侧面挡住，两块第一倾斜板与缺口上方对准，工作人员通过控制器两个动力电机停止工作；

控制覆土电机工作，挡条离开横条形开口，土自动从横条形开口、贯穿孔落下进入空腔中，当缺口被填满之后，工作人员通过控制器控制覆土电机带动挡条复位，将横条形开口重新挡住；

两个动力电机继续带动滚轮向前移动，辅助红外发射器发射红外线，附加摄像头拍摄笋垄上表面的图像，当控制器发现附加摄像头拍摄的图像上有辅助红外发射器发射的红外线所呈现的红点，并且红点位于刚覆盖好土的缺口后侧时，控制器控制下压气缸工作，带动压板反复升降多次，将缺口处的土压紧。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。