一种林木自动仿形喷雾机架的喷杆变换装置
阅读说明：本技术 一种林木自动仿形喷雾机架的喷杆变换装置 (Spray lance conversion equipment of automatic profile modeling spraying frame of forest ) 是由 孙鑫 郭长皓 鸦明胜 徐幼林 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于林木仿形喷雾机的喷杆变换装置,包括两个仿形机构、左旋转执行件、左旋转臂、两个伸出架、两个伸缩执行件、上框架、下框架、两个竖直升降执行件、升降执行件、上升降支架、下升降支架、后立柱、底座、两个双轴舵机、右旋转臂和右旋转执行件；整个装置具备了轻量化、制造和维修容易等特点。本发明可同时对载具两边的两排作物实施作业,或同时对两个作物实现360°圆周立体作业,避免了漏喷现象。本发明一机多用,适用范围广,可以根据目标植物实现仿形喷雾作业,能满足大田作物、篱架作物及果树与林木等不同场合的楨物病虫害防治作业要求。(The invention relates to a spray rod conversion device for a forest profiling spraying machine, which comprises two profiling mechanisms, a left rotary executing part, a left rotary arm, two extending frames, two telescopic executing parts, an upper frame, a lower frame, two vertical lifting executing parts, a lifting executing part, an upper lifting bracket, a lower lifting bracket, a rear upright post, a base, two double-shaft steering engines, a right rotary arm and a right rotary executing part, wherein the two profiling mechanisms are arranged on the upper frame and the lower frame; the whole device has the characteristics of light weight, easiness in manufacturing and maintaining and the like. The invention can simultaneously carry out operation on two rows of crops on two sides of the carrier or simultaneously realize 360-degree circumferential three-dimensional operation on two crops, thereby avoiding the phenomenon of spray leakage. The invention has multiple purposes, has wide application range, can realize profiling spraying operation according to target plants, and can meet the operation requirements of controlling diseases and insect pests of plants on different occasions such as field crops, hedgerow frame crops, fruit trees, forest trees and the like.)
技术领域
本发明涉及植保机械，尤其涉及一种林木自动仿形喷雾机架的喷杆变换装置。
背景技术
近年来,我国林木业迅速发展，各种林木的种植面积和生产量逐年增长,比如果树、行道树、景观树等林木。为了应对林木病虫害问题,采样精确喷雾施药技术对树木施药,既能防治病虫害,又能减少农药残留和环境污染。
目前,喷雾机有三种主流的喷雾方式,一字形的喷杆式喷雾机主要用于水稻、小麦和玉米等大田作物的防治病虫害;倒U形喷雾机主要用于篱架型植物喷洒农药;仿形喷雾机主要用于林木的仿形喷雾。仿形喷雾机根据树木冠层轮廓,调整喷雾机喷杆上喷头组以匹配树木冠层轮廓形状,进行喷雾作业，以提高雾滴在树木冠层分布的均匀性和农药施用效率。但目前国内的植保机械要么作用单一，效率不高，要么其喷杆变换装置在进行结构变换时需要手动操作且在对作物仿形时有不少缺陷。
中国专利申请号201010132553.4,公开日2010年9月1日的专利文件,公开了一种喷雾机喷杆的变换方法,通过调节设置在固定喷杆两侧侧喷杆的位置变化,以及调节连接在侧喷杆和竖置喷杆之间的调节支撑杆的长度或安装位置,喷管由具有喷头的横喷管和具有喷头的竖喷管经柔性管连接相通,且横喷管和竖喷管分别连接在固定喷杆和竖置喷杆的内侧,通过固定喷杆、侧喷杆和竖置喷杆的位置变化使喷管形成随动的变化隧道式喷管,以适应果树和篱架作物的行距变化及不同形状果树以及篱架作物的喷雾要求。该发明喷管位置调节方便、提高施药效率,适用强的特点。但该专利公开的技术需要人工手动调节,因而操作难度大,效率低，调节精度差;整体机构笨重庞大,灵活性差。
中国专利申请号201010132576.5,公开日2010年9月1日的专利文件,公开了一种喷杆式喷雾机,包括悬挂总成、两个以上的喷杆风幕总成及药液输送总成和送风总成,悬挂总成的悬挂架上具有两个固定架,两个螺纹孔旋向相反伸缩杆安装在两个固定架上,调节杆旋接在各伸缩杆.上;喷杆风幕总成的固定喷杆通过喷杆变换机构与两活动喷杆连接,固定支架通过连杆与伸缩杆连接，柔性喷管和柔性风幕管连接在固定喷杆和活动喷杆,且柔性风幕管位于柔性喷管的外侧,柔性风幕管沿喷头布置方向设置一排以上的出风孔;药液输送总成和送风总成分别与各自的柔性喷管和柔性风幕管连接相通,以形成多种形状的喷雾区域及行距变化,实现农药的对靶性喷雾,减少雾滴飘移,能同时满足大田植物、果树、苗木以及篱架型植物病虫害防治作业。该专利申请公开的技术中采用多边形T形销实现活动喷杆与固定喷杆之间夹角的调节,调节精度差,人工操作效率很低。
中国专利申请号201310644825.2公开日2014年4月16日的专利文件，公开了一种果树喷雾装置，包括四个小机械臂、连接小机械臂用的步进电机、机械臂上的喷头和旋转主电机组成，两个对称的机械臂由转盘主电机带动可绕中心轴转动，喷雾作业时先将该装置悬挂在小车和其他行走机构上，然后调整机械臂位形可实现对一整排或单个果树的喷药作业。当对单个果树施药时，主电机转动。中心转盘通过安装在其上面的推力轴承固定在转轴支承框体内，由转盘主电机驱动。两个对称机械臂部分以移动副的形式与转盘相连接，以实现整个机械臂在宽度方向的调整。该专利公开的技术中四个机械臂之间的相对转动角度较小，且无法升降，功能单一。
上述专利公开的技术中均存在仿形机构笨重庞大、自动化程度低、仿形精度差、操作难度大、效率低下等问题。因此，必须对现有喷雾机作进一步改进以提高仿形喷雾机的整体性能。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供看一种林木自动仿形喷雾机架的喷杆变换装置，可以横向距离的变化也可实现360°圆周立体作业，减少欠喷现象的出现，避免了不均匀喷雾作业，操作方便。
一种林木自动仿形喷雾机架的喷杆变换装置,包括两个仿形机构、左旋转执行件、左旋转臂、两个伸出支架、两个伸缩执行件、上框架、下框架、两个竖直升降执行件、升降执行件、上升降支架、下升降支架、后立柱、底座、两个双轴舵机、右旋转臂和右旋转执行件；
所述仿形机构采用多杆式设计，其中包括从上到下依次设置的上侧杆、中侧杆和下侧杆，其中所述中侧杆的上端部与上侧杆铰接固定且依次通过连接件一、连接件二与折叠执行件一铰接；中侧杆的下端部与下侧杆铰接固定且通过连接件三、连接件四与折叠执行件二铰接；其中中侧杆在中间位置通过右旋转执行件连接在右旋转臂上且中侧杆与右旋转臂直接铰接连接；
所述上框架的两侧均对称设有伸出支架；每个所述伸出支架分别与所述上框架上的伸缩执行件铰接连接固定；其中一侧的伸出支架与左旋转臂的一端铰接连接；另一侧的伸出支架与右旋转臂一端铰接连接；
其中两个伸出支架分别与左旋转臂一端和右旋转臂一端铰接，每个所述伸出支架的末端有半圆形滑槽，左旋转臂和右旋转臂分别固定在对应的所述伸出支架上且均通过一T型销与对应的半圆形滑槽滑配连接；
所述上框架的底部设有两个竖直的升降执行件；其中所述下框架位于所述上框架的下方并与两个竖直升降执行件铰链连接；其中下框架的上部分别与上升降支架和下升降支架的前端铰接，立柱的上部铰接上升降支架和下升降支架的后端，升降执行件前后端分别铰接在下框架和升降支架的中部。
本发明进一步改进在于：所述的上框架和下框架均成矩形框架，通过两个竖直升降执行件实现两个仿形机构小行程的前端升降，后立柱的上部、上升降支架、下升降支架和下框架且构成平行四边形机构,通过升降执行件实现两个仿形机构大行程的后端升降。
本发明进一步改进在于：所述上框架与每个伸出支架均通过伸缩推杆实现仿形机构之间横向距离的变化，变化范围为2m-3.2m。
本发明进一步改进在于：其中两个所述伸出支架分别与左旋转臂、右旋转臂的上、下两端铰链连接，左旋转臂和右旋转臂的中部通过分别与双轴舵机连接，其中所述双轴舵机位于伸出支架的立柱上；由双轴舵机分别驱动左旋转臂和右旋转臂实现180°旋转，从而实现两仿形机构360°旋转。
本发明进一步改进在于：所述仿形机构的中侧杆与上侧杆铰接且通过连接件一、连接件二与折叠执行件一铰接，折叠执行件一的伸缩实现上侧杆与中侧杆之间的角度变换，中侧杆与下侧杆铰接且通过连接件三、连接件四与折叠执行件二铰接，折叠执行件二的伸缩实现下侧杆与中侧杆之间的角度变换。
本发明进一步改进在于：所述折叠执行件、折叠执行件二、左旋转执行件、两个伸缩执行件、两个竖直升降执行件、升降执行件和右旋转执行件可以为液压缸、气缸、气弹簧或电动推杆。
本发明进一步改进在于：所述其中所述上侧杆和下侧杆的端部均设有卡槽；其中驱动电机一上固定在连接框上，且轴穿过卡槽并在轴上固定齿轮，齿轮位于所述卡槽内；其中下侧延长杆滑动固定在所述连接框内；减速电机二固定在所述卡槽和连接框上；所述下侧延长杆的一侧设有齿形槽；所述齿轮与所述齿形槽相互啮合。其中所述驱动电机一和驱动电机均为蜗轮蜗杆步进减速电机。
本发明进一步改进在于：所述驱动电机一驱动轴上齿轮，通过啮合齿形槽带动下侧延长杆移动，控制下侧延长杆的伸出长短；所述驱动电机二驱动连接框，带动与之相连的下侧延长杆，控制下侧延长杆与下侧杆之间的夹角变化，角度范围为0°-90°。
本发明进一步改进在于：所述其中所述上侧杆、下侧杆和延伸杆的表面均设有电磁阀喷头；其中每个电磁阀喷头与PWM控制器电性连接，可以控制喷头的洒出量。
本发明进一步改进在于：超声波测距器在仿形机构上有5个，分别置于上侧延长杆、上侧杆、下侧杆和下侧延长杆末端及中侧杆中部。超声波测距器可测量各喷杆距树冠边缘的距离，确定合适位置实现较均匀喷药。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
（1）一机多用，适用性强。
本发明将伸出支架、旋转臂和仿形机构有机结合，可控制整个装置呈“一”字形工作状态、双倒“U”形的工作状态和双“C”形的工作状态，以实现喷杆喷雾机大田作物、篱架植物和果园植物等不同场合的更高效率的病虫害防治作业，本发明可以根据目标作物控制上侧延长杆、上侧杆、中侧杆、下侧杆和下侧延长杆的转动角度，能实现仿形喷雾作业，最大限度地提高机具的效率以达到一机多用。
（2）圆周立体作业，减少欠喷现象。
本发明在双倒“U”工作状态时由双轴舵机驱动实现360°的圆周立体作业，在双“C”工作状态时双轴舵机驱动结合载具的移动及两仿形机构之间横向距离的变化亦可实现360°圆周立体作业，减少欠喷现象的出现，避免了不均匀喷雾作业。
（3）自动仿形，精准喷雾。
本发明在工作时，由各杆上的超声波测距器测定杆与树冠层边缘的距离，控制器控制各杆运动到合适距离，并调节各电磁阀喷头流量，实现精准喷雾。
附图说明
图1、本发明的等轴侧图；
图2、本发明的俯视图；
图3、本发明呈”一”字形工作状态的结构示意图；
图4、本发明呈双倒“U”形工作状态的结构示意图之一（仿形机构和载具行进方向呈0°）；
图5、本发明呈双倒“U”形工作状态的结构示意图之二（仿形机构和载具行进方向呈90 °）；
图6、本发明呈双倒“U”形工作状态的结构示意图之三（仿形机构和载具行进方向呈180°）；
图7、本发明呈双“C”形工作状态的结构示意图；
图8、本发明旋转臂、伸出支架、旋转执行件和仿形机构连接的局部放大图；
图9、本发明仿形机构的结构示意图；
图10、本发明下侧杆和下侧延长杆的局部放大图。
附图标记列表：
1—仿形机构，2—左旋转执行件，3—左旋转臂，4—伸出支架，4-1—伸出框，4-2—立柱，4-3—半圆形滑槽，5—伸缩执行件，6—上框架，7—下框架，8—两个竖直升降执行件，9—升降执行件，10—上升降支架，11—下升降支架，12—后立柱，13—底座，14—双轴舵机，15—右旋转臂，16—右旋转执行件，1-1—上侧延长杆，1-2—连接框，1-3—上侧杆，1-4—连接件一，1-5—连接件二，，1-6—折叠执行机构一，1-7—中侧杆，1-8—折叠执行机构二，1-9—连接件三，1-10—连接件四，1-11—下侧杆，1-12—驱动电机一，1-13—超声波测距器，1-14—驱动电机二，1-15—卡槽，1-16—齿轮，1-17—连接框，1-18—下侧延长杆，1-19—齿形槽，1-20—电磁阀喷头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1～10所示，本发明是一种林木自动仿形喷雾机架的喷杆变换装置，包括两个仿形机构1、左旋转执行件2、左旋转臂3、两个伸出支架4、两个伸缩执行件5、上框架6、下框架7、两个竖直升降执行件8、升降执行件9、上升降支架10、下升降支架11、后立柱12、底座13、两个双轴舵机14、右旋转臂15和右旋转执行件16。所述两个仿形机构1采用多杆式设计，其中包括从上到下依次设置的上侧延长杆1-1、上侧杆1-3、中侧杆1-7、下侧杆1-11和下侧延长杆1-18，其中所述中侧杆1-7的上端部与上侧杆1-3铰接固定且通过连接件一1-4、连接件二1-5与折叠执行件一1-6铰接；中侧杆1-7下端部与下侧杆1-11铰接固定且通过连接件三1-9、连接件四1-10与折叠执行件二1-8铰接；其中中侧杆1-7在中间位置通过右旋转执行件16 连接在右旋转臂15上且中侧杆1-5与右旋转臂15直接铰接连接；其中两个伸出支架4分别与左旋转臂3和右旋转臂15铰接，两伸出支架4末端有半圆形滑槽，左旋转臂3另一端和右旋转臂15另一端各有一T形销与滑槽连接；其中套在两个伸出支架4衬在上框架6左右两端并通过两个伸缩执行件5铰链连接；其中上框架6衬在下框架12内通过两个竖直升降执行件8铰链连接；其中下框架7的上部又铰接上升降支架10和下升降支架11的前端，后立柱12的上部铰接上升降支架10和下升降支架11的后端，升降执行件9前后端分别铰接在下框架7和升降支架11中部。
如图1～10所示一种林木自动仿形喷雾机架的喷杆变换装置，所述的上框架6和下框架7均成矩形框架，通过两个竖直升降执行件8实现两个仿形机构1 0.4m行程的前端升降，下框架7的上部和中部分别设有上铰接座和下铰接座，后立柱12上部和中部分别设有上铰接座和下铰接座，上升降支架10前端的左右两侧分别铰接在下框架7的上部，上升降支架10后端的左右两侧分别铰接后立柱1-2的上部，下升降支架11前端的左右两侧分别铰接下框架7的中部，下升降支架11后端的左右两侧分别铰接后立柱12的下部，后立柱、上升降支架、下升降支架和下框架构成平行四边形机构,，升降执行件9其两端分别铰接在下框架7和下升降支架11上，本发明的升降执行件9为油缸或气缸或气弹簧，该升降执行件9安装在下框架7和下升降支架11的中间位置，使升降执行件9有一个较小行程就能有一个较大的升降变化范围，通过升降机构能针对不同高度的果树和林木进行病虫害防治。
如图1～10所示的一种林木自动仿形喷雾机架的喷杆变换装置，所述仿形机构1的中侧杆1-7与上侧杆1-3铰接且通过连接件一1-4、连接件二1-5与折叠执行件一1-6铰接，折叠执行件一1-6的伸缩实现上侧杆1-3与中侧杆1-7之间的角度变换，中侧杆1-7与下侧杆1-11铰接且通过连接件三1-9、连接件四1-10与折叠执行件二1-8铰接，折叠执行件二1-8的伸缩实现下侧杆1-11与中侧杆1-7之间的角度变换，根据树冠的形状进行实时仿形再进行喷雾作业；其中所述上侧延长杆1-1、上侧杆1-3、中侧杆1-7、下侧杆1-11和下侧延长杆1-18的表面均设有电磁阀喷头20；其中每个电磁阀喷头20与PWN控制器电性连接。
其中所述上侧杆1-3和下侧杆1-11的端部均设有卡槽1-15；其中驱动电机一1-12上固定在连接框1-17上，且轴穿过卡槽1-15并在轴上固定齿轮1-16，齿轮1-16位于所述卡槽1-15内；其中下侧延长杆1-18滑动固定在所述连接框1-17内；减速电机二1-14固定在所述卡槽1-15和连接框1-17上；所述下侧延长杆1-18的一侧设有齿形槽1-19；所述齿轮1-16与所述齿形槽1-19相互啮合。
所述驱动电机一1-12驱动轴上齿轮，通过啮合齿形槽带动下侧延长杆移动，控制下侧延长杆的伸出长短；所述驱动电机二驱动连接框，带动与之相连的下侧延长杆，控制下侧延长杆与下侧杆之间的夹角变化，角度范围为0°-90°
如图1～10所示的一种林木自动仿形喷雾机架的喷杆变换装置，所述上框架6与两个伸出支架4通过两个伸缩推杆5实现两个仿形机构1之间横向距离的变化，从而可以在面对不同行距，不同成长时期的作物时亦可以作业。
如图4～6所示的一种林木自动仿形喷雾机架的喷杆变换装置，所述两个伸出支架4分别和左旋转臂3及右旋转臂15在上下两端通过两个铰链连接，在中部通过两个双轴舵机连接，由双轴舵机驱动左旋转臂和右旋转臂实现180°旋转，从而实现两仿形机构360°旋转。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
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