茄科蔬菜自动嫁接技术的研究（可编辑）

茄科蔬菜自动嫁接技术的研究（可编辑） 茄科蔬菜自动嫁接技术的研究 中国农业大学 硕士学位论文 茄科蔬菜自动嫁接技术的研究 姓名:储高峰 申请学位级别:硕士 专业:农业机械化工程 指导教师:张铁中 2002.3.1摘要 顾‘学位论文 也 摘要 为了提高茄科蔬菜嫁接工作效率和减轻工人劳动强度,本论文分析研究了国 内外蔬 菜自动嫁接的发展状况,初步设计了由以气动机械手为主的嫁接机构和以为 核心的 微控制器组成的茄科蔬菜自动嫁接机。 在对机械嫁接和手工嫁接方法的对比分析基础上,结合茄科蔬菜的生长特性 和物理 特性,笔者提出选用劈接法作为自动嫁接方案,并设计了一套机构来完成嫁 接过程,论文 荷巫埘切削刀具和作业机械手装置进行了深入研究,,嫁接机控制器采用一译片机府 用系统,论文对控制器的硬件、软件、抗干扰设计进行了详细的分析介绍。研究结果表明, 所研制的嫁接机能自动完成茄子的嫁接过程,但作业精度仍有待提高。 , 、/ 自动化,悻片机控制器 关键词:茄科蔬菜,/嫁接, ,. , . ,,【』? ,一 . ,., . : ,,,独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 ?’ 成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中国农业大学大学或其它教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 占日 时间: 如破年弓 研究生签名:俩高衅 。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权 保留送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅;学校可以用不同方 式在 不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或 扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后应遵守此 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 时间:厶。年;月二‘ 导师签名: 猿软、幸 研究生签名:僧商蹿虹 沧卫 辩昏绊玲 绪论 第一章 . 蔬菜嫁接的目的和作用 嫁接是指人们有的的将株植物嘲枝或才等纠织,孩剑另 株带有根系彬』植物., 皖这个杖牙接受他的营养,发育成一株独沙乍的植物。刖的牙或枝称为接穗:,一植株 称为“术。,辘菜嫁接技术在实际生产中效益显老,嫁接的到的挺: 提高抗病能力 黄瓜、曲瓜十姜病.茄黄萎病,曲红柿根腐病、青枯病、萎 蒜炳是这四种蔬菜的致命病害,目前尚缺乏理想的抗病品种。特别是在保护地栽培中,由。 连作、施肥等原因,所诰成的危害更为严重,病害’旦发生,轻者死株%~%,重者全 ?绝收。瓜类枯萎病病原菌在壤中的存活的时间很长,短则年,长则年.药物防 治成本高,难度大,而且在保护地栽培中蔬菜种类较少、倒茬困难,十传病害成为保护地蔬 菜高产稳产的最大障碍。通过采抗十传病宙的野生种或同科易种作为砧爪,与栽培品种进 行嫁接,可有效地防止土传病害的发生.而且效果明显。据实验,嫁接后西瓜、黄瓜、两红 柿、茄子病害发生率为几乎为,而未嫁接的西瓜种植年的发病率为%,黄瓜种植至 %【”。 年发病率为% 蔬菜嫁接后根系发达,植株生长健壮,改善了根部生条件,提 增强抗逆性 高接穗对逆境适应力,表现抗寒、抗盐、耐湿涝、耐旱、耐瘠薄等特点。闪此,可以根 据不同的栽培目的和方式选用相应的砧术。嫁接所选蹦的砧木野生性较强,抗低温能力强, 砧爪的这种耐低温特性在冬季、早春设施栽培中有重要的利用价值。 蔬菜嫁接后利用砧木发达的根系增强其吸收水分和矿质营 促进育苗健壮生长 养的能力,砧术的自身营养面积起自根曲的儿倍,吲此,嫁接苗比自身苗生长旺盛,斤且砧 小还有发达的根系,根牡则苜望,可有力促进嫁接茁的生长。据天津市北郊区农林旬 对定植后天的嫁接黄瓜砧木为南瓜、接穗为“津研号”调查结果,嫁接处理株高为 堙米, %:嫁接株茎粗为厘米,对照为 哪米,对照为厘米,嫁接对照增加 ,对照为 ,比对照增加.%:嫁接株最人 嫁接比对照蛆.%;嫁接株阡干片数为 %“。 叶面秘为厘米,对照为平力衄水,比划照增加 由嫁接曲的势强,整体发育快,生,“进科快,增 提早收获、提高产量 枷,疏某作物的收获茬数。尤其是砧小的耐低温特性:,使嫁接植株乍育前兑目较低温度 也能常长,可以提早定植,延生育期,达主早熟增产的目的。山东省吕乐县万公 的瓜全部采埘嫁接栽培,生育期可提前~犬,月、旬开始收获,月,,旬人艟上 川“、蔬嵌嫁接后根系生&得到促进,中,活性增强,吸收和合成功能得到改善,抗病:和 以.. 抗逆性增悔., 旺盛,为产量形成奥定龋砌。掂实验,嫁接《瓜。般都增产 。 嫁接黄瓜增产%至%,嫁接拍红柿。般?广%以坝?龟史 锦 学锗论 砧,、的口和执逆竹较燃,嫁接』疏菜竹心块‘地 提高土地的利用率 七种砷十、的年份梢疋.足:,了”&利牛 节约肥料的施用量 洲她/.的乐分巾,畈‰能力?,能够较人范的。 壤?妓墩本分,“爿:电涵的能力强,供足,『:从嫡】车??厉利川肥料较经济。、 .课题研究的目的和意义 旧:人的急剧增长和人【生活水斗的迅速提高,对蔬菜的需求量越来越人,剥蔬菜 质疑的要求也越来越高 年,经国务皖批准,农、?部开始组织实施以发展生产、搞活 流通如上要内容,以改尊人中城市剐食品供应为基本的“菜蓝 :稃”。年来,“菜 簸”产占的总量和人均有量均增长很快。到年,其中蔬菜总量一项就比年增 长】 %,并且成为我国出口额最大的农产品。年北京市出口蔬菜万吨,比 年增加倍,出口刨汇额达万美元,出口国家除了日本、韩国、新加坡等临近国家外, 还包拈英国、德国、美国等,总计有多个国家【?。』’阔的市场需求促进了我国蔬菜种植 的发展。据不完全统计,目前我国有一定规模的设施农业科技阔区己达一万多个。我国北方 地如吉林、辽’,、山东、河北、河南、西北地区’夏、甘肃、新疆等地也形成了多处大规 模的设施蔬菜生产基地。近年温室大棚等设施农业呈现向南方发展的趋势,在安徽、浙江、 广、海南等地区瓜菜嫁接技术迅速发展,种植黄瓜、曲瓜、甜瓜、茄子、西红柿技术已有 相当的基础,迫切需要实现嫁接苗的自动化生产和提供商品化的嫁接苗供应。到年 底,我国温室、大棚等保护地蔬菜栽培面积已达, 公顷,其中又以瓜类和茄果类蔬 菜栽最为酱遍【。茄予是我国南北各地普遍栽培的果菜类蔬菜,特别是在北方地区,茄子 的消费茸很大,在备类蔬菜中,排居第~位。随着北方保护地蔬菜面积的扩大,保护地 茄子的种捎面积已颇具规模。近几年,由于高效节能温室的推广和功能性农业薄膜的发展, 』【之温室内外保温措施和先进栽培技术的应坩,住北方地陌,冬季不加温的情况卜也能生产 茄子。据调奄,保护地茄子的效益高于同期黄瓜和胥茄效益的%,因此,近几年茄子的 傈护地三产发展很快,『又在辽宁省台安县,目光温室冬茬茄二的种植面积就达力多亩“。 改施栽培条件下,瓜类和茄果类等蔬菜连作障碍?题目益突出。连作障诣是~种综 介舶,连作会使壤环境恶化,十壤中病虫种类和数量逐荐增多,导致蔬菜生长势减弱、产 射减少、镐质降。据测搿,新建大棚种植黄瓜发瘸率为】%,第年连种黄瓜,枯萎瘸 的发病率为 %,每年汉由此病而造成的损失达 亿元以上口。在辽阳地区茄子枯萎病、 %,共至绝收?。为了解决这?难题, 蜒接病葛传痫害发病率生%~%,严照的/. ,、利《作学通过药剂.客‘、深翻等措施均没得剑较女的防治效果,而且难度较人。实 戕:明,解决这 问题最有效的方法是采刚嫁接育苗技术,而且嫁接茄子一股每产 达 ,最高 万,单株持果数‘一般在个左“,最多可达个【。目前,嫁接 拽』已足黄瓜、茄、州组柿?瓜类、茄科类蔬菜收培实现稳产、高产、优质的重要措施。 .准『蔬菜嫁接的优良印,抗痫性、抗逆惜臂特生.嫁接栽培技术在保护地:产发达的 坝。;。位‘乏史 笫手绪 ?傈加利、限书欧洲:司家和韩目、本笛、;口】’尔肼川较’’,也较遍。畎洲,%以 九:靖日?;瓜采州嫁接栽蠕。杓:木和,?习,小沦垃人栽培迁延 簪戕,晦嫁披前 暇山瓜炎茄粜类蔬丧高产稳广的蜚拙施 一,力舟蚺壬蔬菜迕怍睇硝的婪段,嘿嫁 披找培比例超过%,温室故瓜,%~%?,门、. 年?吲:女?埔 嫁接似小的选育并进行嫁接栽培,据报道水『 嫁接栽培面积已,埔钱培面积的 %以』二?。不仪如此,许多国家蔬菜嫁接,‘总:实现产、止化,如荷’的种曲公司人姚模 一“靖瓜等蔬菜嫁接苗』下销售或?】:同本、韩到也仃些争『生产销售蔬 菜嫁接苗的“育 ,心”。蔬菜嫁接技术近年来在我国也得到泛、川,山、寿光、北京郊陌、辽’’ 辽川筲 地保护地蔬菜产区普遍采用嫁接技术,并获得了较高的经济收益。 表卜 日本、韩国蔬菜嫁接栽培状况? ? 日 本 韩 国 怍 物 总裁培面积 嫁接栽培面 嫁接茁年需求 总栽培面 嫁接栽培面 嫁接 苗年需求 公顷 积公顷 量百万株 积公顷 积公顷 量百万株 人茄 , 温室 夫.阳 口 瓜 温 室 大 旧 黄 瓜 温.室 人 ?? .番 茄 温.空 嫁接所需的劳动力和复杂的嫁接苗维护技术限制了嫁接技术的扩人利。一个熟练的』‘ 人每小删仪能嫁接棵,丽由丁二时令要求,需住短期内处理大量的苗。由,难以保证熟练 ?动力,以及作业人员在进行嫁接作业时,在肉体和精神.都易产:疲劳,所以嫁接业的 机搬化卡?门动化的市场需求程度不断提高。社会经济的发展币?农业科技的廊,将极人地推 厶旆垂,产一向.厂’化、集约化的方向迈进,人嫁接难以适应机械化、,化育曲的需要。 乃攻兜这一难关,世界上许多国家都在积极进行蔬菜自动嫁接装萱的开发研究,能够进 嫁接业的机器人也已问附。 目前,我国农村正在积极调整种植结。加强科技投入,果先进技术,以提高市场竟 能力,实施农业现代化、产业化的意识人人加强,步伐明显加快。北京、上海、州、沈 ??城】率先建立起了:一化农业高效示范旧区。?以说,我国蔬菜、瓜果的生产用设施农 ,“,技术的发展已经具备,人力发展自动化蔬菜嫁接技术的基础和条』,闪此要不穴寸机地抓第一章绪论 ,?,亨位吃 机遇,藏键’动化嫁技术,形成 ,、化,使,岛新技术迅她化为乍』。 爿.促进找?农、?:,越式发艟。 ’.,?枷 ,茈浆乍”‘将足 找旧农、最只发胜前景的领域 我吲科技部也已确定将“重点究开 发微机控制的自动化嫁接育苗技术与 机』 ”刑乃国家 项农业机械化利 投发展重点领域帚关键技术之一‘”。 图 型自动嫁接机展览瘫况 柏.旧家 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 的支持,我国在西 瓜、黄瓜等瓜类蔬菜已实现了自动化嫁接技术的突破图卜,并达到了国际先进水平, 、前开始进行茄科蔬菜的嫁接研究则显得尤为迫切。 . 自动嫁接技术研究现状 .. 国外自动嫁接研究现状 蔬菜嫁接栽培技术在一些农业发达国家已得到相当普遍的应用,但进行有关蔬菜秧苗自 动嫁接研究的只有日本、韩国和中国等为数不多的国家。日本是进行蔬菜秧苗自动嫁接最早 的国家。自年小林研等开始研究蔬菜机械嫁接装置阻来,已有多家研究单位往研究各 种形式的蔬菜嫁接机。 图 蔬菜自动嫁接机 图一 研制的蔬菜嫁接机 卜本农、机械化硎究所即现在的“?日彬防开发,该机倒 ”,联合农机生产匠家进 ~棵/,、时.作业精度达刨%,其昕川嫁接方法为单子叶切除法。该嫁接机主要由苗 供给部、把持.搬送郎、切断部、接着部、嫁接卣排?部、运动控制部等部分构成。最新研 制的嫁接机动化利度已经达到相当高的水、,从育苗衙的输入到嫁接荫的输出都实现了机 械化,经形成商品并开始刚‘农业生产。” 的作业效率为埔比 酗弓 协?他蠢辽 嫁接曲删模化乍产的研究,对曲的 丁 .敛』 。川井、管理等疗而取得,成果,井“: 川掩发目串、发芽鄢何、均匀舡齐的情辱、姆‘’ 棵,小平?德小的 .’的门动嫁接.蚓?。洲嫦妾装能川州嫁接 ?定使川 种鹎妹的胶猫剂籼台。’’ 过“为:丸把 涮究的蔬菜嫁按堤肖利热缩钳的疗法, 爪利德术孳轴成?定角度切断,然后把小和樾木放骝矧热缩竹里锥住一起,接若 ~。的热空气加热塑料热缩管儿秒钟,塑料瞥竿轴向同时收缩从而把砧小和穗小紧接 在一起。然后在川冷空气把管冷却剑环境温度。据认为这种用塑料热缩管的方法以女处: ?塑料管收缩压榨嫁接苗使结合面处液汁增加,自利:嫁接苗的成活。?加热起表面消毒、 杀菌作用。随着嫁接苗的生长,塑料管自然脱落。如果塑料管不易脱落,可给塑料管打孔等 方法减小塑料管强度使易于脱落。该机嫁接速度为几秒到十多秒一棵,嫁接成功率为%, 成活率约%~%。 等研究究的嫁接装置采用~种叫“?”的嫁接方法,即用频率为~、 振幅为.的超声波振动切削装置把穗术加‘成角度为。、长度为的锥形头, 用的锥形钻头在砧术上钻一个锥形孔,然后把穗木插到砧木上。砧、穗术加‘方 法如图.所示。这种嫁接方法砧木与穗木间的维管束结合良好,有利于砧木、穗木的 水分帚养分的输送,因此成活率商。同时,砧术与穗木间结合良好,结合力大不需同定。 这种嫁接机对番茄、茄子、西瓜的嫁接试验表明该机嫁接的嫁接苗能快速愈合和良好生长, 倍:切屑排 嫁接成功率为%。其主要存在的问题是机械的作业效率低,仅比手‘提高 除、定位精度、结合插入力等问题都有待改进。”” 锣 貅胚袖口 。 昔末加工 图 ?方法砧木、穗木加工 近年来,臼本一些实方雄厚的厂家也竞相单独研究不发本公司的自动化嫁接技术和,。 捕 如洋开发的全自动接木口』卡,”幽.嫁接方法采用贴接法,要 穗小、砧水、嫁接茁的输送装置、嫁接作、部、夹供给部、控制部等部分绷成。一菱? 玎发的“自动接术装置’’图,嫁接力式采川贴接法,嫁接对象为果菜类蔬菜,第一章结论 坝??叫论文 图 自动接 木装置 图全自动接木求, ”,嫁接方式采用平接法, 本全国农协联合会研制的“全自动多连接术水, 可实现一整苗盘穴 列同时嫁接,但需另外配置预切断机四。贵井种苗公司研制的 番茄自动嫁接装置图一,采用针扎法进行嫁接,其嫁接针用工业陶瓷做成。该嫁接机 对秧苗损伤小,连续作业时,每小时可嫁接株,是人:【的倍。嫁接的精度达% 以上,嫁接成活率高于%。操作简便,仅需人工安装好工作台及取出嫁接苗“。 除日本外,韩国从年代初也开始了蔬菜嫁接机的研制。其研制的样机的特点为:采 崩靠接法,嫁接机的速率有个挡位,嫁接人员依据自己的送苗熟练程度选择不同的挡位, 但嫁接的效率低,自动化水平低,只实现了嫁接过程中某一两个环节的自动化,而且对砧、 穗木苗的适应性差。 图直插嫁接机示意图 圈?贵井公司研制番茄自动嫁接装置 .. 国内自动嫁接研究现状 我国自年中国农业大学张铁中教授开始蔬菜自动化嫁接研究以来,在多个领域取 得,较大成就,部分样机已投入生产。 中冒农业大学机械工程学院张铁中教授于年在对国内传统的手工嫁接方法与国外 口动化嫁接技术进行比较的基础上,提出了嫁接自动嫁接方案,并研制出直插法机械嫁接装 置图.。试验结果表明,直插法机械自动嫁接的成功率为%。该样机由控制、动力、坝士学位论文 第章绪论 执行个部分组成,能完成砧术和穗木的自动输送、穗水的自动切削、砧木生长点的自动切 除和插孔,以及砧木和穗木的自动结合等作。据文献报道样机成功率不高的主要原因是: 砧木茎卡本身歪斜造成插孔偏斜;砧小本身虽未牵斜,但切除生长点后发生端部偏斜, 造成插孔偏斜,或砧术插孔末闭合:穗术术被送入穗小夹中;穗术虽被送入穗木夹, 但【刀削后发生偏斜,造成结合失败。【“】 年张铁中教授等又成功研 制了?型蔬菜自动嫁接机 图.,同年,通过了由北京市 科委组织的专家技术鉴定,填补了国 内空白,并获得了国家发明专利。该 自动嫁接机采用计算机控制,实现了 砧术和穗木的取苗、切苗、接合、塑 料夹固定、排苗等嫁接作业的自动 化。它可以完成黄瓜、西瓜、甜瓜等 瓜菜苗的自动化嫁接工作。机械设计 新颖、精巧:结构简单、合理,操作 图 型蔬菜自动嫁接机 方便。该机对砧木、穗木适应性强, 嫁接性能可靠,各项技术指标居国内领先水平,在体积、重量、嫁接速度、嫁接性能等方面 均达到和超过了世界先进水平。型嫁接机采用贴接的嫁接方法,为了实现砧、穗 木的准确结合,设计了旋转切削机构,并通过计算机模拟和反复实验,给出了旋转切削的切 削半径和切削角度。旋转切削机构不仅能同时将砧、穗木进行切削,而且使整个机构更加紧 凑,同时节省了驱动部件。【 山东省潍坊市农业机械研究所研制的,型蔬菜嫁接机采用靠接舌接法,最高工 作效率为株/。该机由电机、控制机构、操纵机构、了.作部件和机壳等组成。控制机构 是?型蔬菜自动嫁接机的核心,它包括控制线路、计数器等,工作程序由控制线路发出 指令进行’作。操纵机构是完成指令的,操纵工作部件完成工作程序,它包括凸轮和上、 左右、前后拨杆机构。:作部件是嫁接机的最终体现,包括进退刀杆和刀片等。该机可根据 需要连续或断续工作,并有电子显示计数功能。‘ .. 自动嫁接研究状况总结 从国内外蔬菜嫁接机的发展情况来看,蔬菜自动化嫁接技术基本上还处于研究开发和试 验推广阶段。表列出了国内外成型嫁接机的士要参数。 从表可以看出:目前嫁接的对象主要是黄瓜、西瓜等瓜类蔬菜,适月茄果类蔬 菜的嫁接机械较少。嫁接方式多为贴接法,嫁接曲的固定材料有用胶粘剂粘合,有热 缩管的、有用塑料夹子的。嫁接装置都能自动完成穗木和砧木的自动切削、嫁接,少数 一一第一学绪论 倾』学位论文 机械已实现了嫁接全过程的自动化。嫁接苗一般采用穴盘育苗,但罔内蔬菜 种植基地多 果?营养钵育曲。本研制的嫁接机器技术先进,但价格昂贵,如洋马的全自动 嫁接机 价格近万『元。 表国内外商用嫁接机一览表 生产家 洋马 全教 韩困 二菱 中周收大 接木口掣 自动接术型 号 一 接木太郎 装置长 , , , , 机器 , 外形 宽 , , , 高 , , , , 嫁接效率, , 棵/ % % % % % % 嫁接成功率 贴接法 贴接法 平接法 靠接法 贴接法 贴接法 嫁接方式 葫芦科 果菜类 葫芦科、茄科 葫芦科 葫芦科 适用对象 葫芦科 人工送苗单 穴盘苗 专用苗盘单 穴苗盘整 人工送苗单 人工送苗单 技术特点 单排嫁接 棵 嫁 接 盘 嫁 接 棵 嫁 接 棵 嫁 接 棵 嫁 接 随着茄科蔬菜种植的迅速发展和嫁接技术的广泛使用,开发经济、实用、尤其是适合我 国生产的茄科蔬菜嫁接机械有待研究。 .主要研究内容 本课题是针对茄科蔬菜研究以茄子为主的生理特性,对茄科蔬菜的自动嫁接技术进 行初步研究。其研究的目标是采用自动嫁接机械来代替手工嫁接过程,以提高嫁接的成功率 和嫁接效率,降低劳动强度。课题的主要研究内容如下: 砧、穗苗参数测量。为了进行茄科蔬菜的自动化研究。应对砧木、穗木的生长 特点和物理特性有一个全面的了解,以便进行嫁接方案的选择和机械部什的设 计。试验中要测量出适宜机械嫁接的株高、嫁接高度、轴径等参数。 机械嫁接方案选择。通过对茄子的生理特点以及对现在手’嫁接方法的分析比 较,选择自动嫁接方案。 嫁接执行机构设计。根据选择的嫁接方法,设计一套机构去实现砧穗水随的搬 运、抓取、切削、嫁接等过程。 控制驱动器设计。为了降低机器成本,更好满足生产需要,拟开发;单片机控 制系统。 坝.学位论文 第一章特性实验及方案选择 第二章 特性实验及方案选择. . 茄子嫁接砧木介绍 嫁接是利用砧木的根系代替接穗根系行使地部的生理功能,为地上部提供水分和营 养,协同完成生长过程。因此,砧本应当比接穗具有更强的环境适应能力,耐旱、耐涝、耐 热、耐寒、抗病虫等,尤其对某些土传病害免疫或高抗:要求砧术根系发达,耐移植,吸收 肥水能力强,促进接穗生长发育,易实现早熟丰产目标;砧穗嫁接亲和力要强,嫁接后容易 成活,生长后期不发生不亲和现象:嫁接植株长势正常,产品质量稳定。选择砧术是嫁接育 苗的前提,关系到育苗的成败。 日本、韩国和我国台湾省对蔬菜砧木曾进彳于了较为系统的研究,并育成了许多专用砧木 品种。我国对蔬菜嫁接砧木的研究较少,月前生产上使用的茄子砧水主要是从野生茄中筛选 出来的,主要有以下几中: 高抗青枯病、黄萎病、枯萎病种土传病害和线虫,抗重茬,嫁接 托鲁巴姆 亲和性好,根茎发达,长势旺盛,但种子成熟后具有极强的休眠性,发芽困难,需要用激素 或变温处理,幼苗初期生长势弱,发育缓慢。托鲁巴姆是目前东北地区最受欢迎的砧木品种。 均为野生种,嫁接亲和性好,根系发达,茎秆粗壮,节间较短, 赤茄、青茄 嫁接后促进茄子生长并提高产量。抗枯萎病能力强,抗黄菱病能力中等,不抗青病。 兴津号 商抗青枯瘸。不抗枯萎病和黄萎病,不耐低温。 耐病 种间杂种,抗黄枯病和枯萎病,生长势强,产量高 日本高知县园艺实验场年用赤茄的一个系统和台湾长配成的种 黑铁号 间杂交种,抗枯萎病,不抗青枯病和黄萎病,长势强,产量商。 北农茄砧 由中国农业大学西区原北京农业大学最新研究出的茄子砧水, “泛适用于茄子、西红柿、辣椒等茄果类蔬菜,抗病能力强,根系发达,长势旺盛,适用于 劈接.在北京及周边地区推广迅速图一。 圈北农茄砧砧木和七叶茄穗木对比圈第:章特性实验及方案选择 螂 学位论文 .砧、穗木特性实验 功进行茄科蔬菜的自动化嫁接研究,膨刈砧爪、穗术的生特性和物理特性彳一个全而 的倒,以便进行机械嫁接方案选抒和机械副什的结构设计。 .. 实验苗培育 茄子嫁接栽培分为早春露地和小拱棚栽培、秋温室栽培和冬春温室栽培三个时删,本次 实验曲住冬春温室栽培时期培育,月份播砧小种于,然后根据砧木类型确定穗木播期, 月术嫁接,中旬定植。根据实际生产情况,实验中砧木选用北农茄砧,穗木采用七叶茄。 实验茁培育的详细过程如: 种子处理 为促进砧木发芽,要求进行温汤浸种。将种子倒入?的水中, 不断搅拌,直至水温降到,浸泡~小时,然后用温箱催芽。催芽过程中,如果采用 ?小时和小时的变温处理,可促进发芽,提高砧木的发芽率和发芽势。 营养土消毒 主要是防止士传病害对接穗苗的传染。一般采用药剂消毒,用过氧 乙酸配制成.倍液,把苗床土浇透,经~天播种育苗。 冬春日光温室栽培,一般在月初开始播种砧木种子。育苗时用长 适时播种 、宽、高的育苗盘,盘内填入过筛后消过毒的营养土,灌透水,待砧木种 子有%发芽的时即可将砧木种子均匀地撒在育苗盘中,然后覆土,上覆盖地膜,温 度保持在~?,约~ 天后砧木开始出苗,此时进行接穗催芽育苗,方法同砧木育苗。 移栽分苗 当砧术苗叶长铜钱大时,移入营养钵内,此时砧木生长缓慢,待 长到片真叶时接近?:常生长。接穗苗也同时移栽。 .. 栽培测试结果 绎过两个月的精心培育,等砧术长到~ 片真叫、接穗趺到约?片真叶茎杆半术质 。候,为嫁接作业适宜期。实际嫁接时将砧 木在第一:片真上方部位切断,然后劈开,穗 木芷第一片真叶处切断后削成楔形。因此在进 行机械嫁接研究中为了&计出合理的机械部 什,必须对砧穗小的物理特性尤其是嫁接结合 面处参数有个全面的了解。实验中主要测试了 绵合面处砧穗术的轴径中,株高,第二真叶 高度,第二真叶高度。栽培测试结果如 图砧、穗木参数测量 表.】和表所示。坝士学位论文 第一馥特性实验及方案选择 单位衄 表砧木特性参数测量数据 】序号 直径 ??】 ???.】 】 .. . , . . . 】. . . , . ? . 】 】 】. . . . .?“ , .? . . . . . 均 值 . . . 标 准 差 .】第二章特性实验及方案选择 坝々论文 表叼穗术特性参数测量数据 单位:? 』?号 直径 】.. . 】 , . . . .. , .. . . . . ... . , . 】 . . . . . . . .. . 均 值 . . 差 标 准 弟:章特性实验及方案选择 坝?学位沦文 . 茄子嫁接方法综述 们的蔬菜育曲生,“过样卜,人们研歹 ?:’多种嫁接办法,随着蔬菜育尚的 彤』?由自 ”’向规模化、.化的渤性育尚掣发展,幼苗嫁接的方法也发?,很人的变瞽, 小 世求嫁接的成活率高,而吐还要求嫁接的速度要快,以提高劳动。产率。闪此, 一螳传统 晌嫁接方法在规模化育苗的于【嫁接时还司聚,但也向着简化【:序、提高效枣的,向发艘。 奉、茼鼍等发达国家,幼曲嫁接的操。已逐步被机械智能机器人所代替。,目前国内 外蹦和蔬某嫁接主要采用的嫁接方法育多种,主要有插接、劈接、靠接等手嫁接方式和套 管接、胶牛占法等机械嫁接方法。 劈接法 将砧木的第片真叶着生处和接穗粗细相当部位的茎切断,然后由切口处沿茎中心向 切 深的切,再将接穗苗留二叶一心削成长的楔形,插入砧木的切口中,用夹子 嗣定即可如图.。劈接法是茄子嫁接的主要方法,对番茄也可适用。劈接法砧穗卣龄 均较人,操作灵活,嫁接成活率较高,在实际生产中应用广泛。 娃疆 后肥 , 譬接 壤椁 醯束 图,茄子劈接嫁接示意图 抱靠接 肯阿时,将砧木和接穗播种或分苗到一个营养钵中,待苗氏到~片真叶时,苹粗达到 ~时进行靠接。嫁接时,刀片将砧木~片真叶之间按。角向下切至笔深的/ 处,.接穗攀上和砧木切口部相对的位置,朋刀片切成向上。角的切口,深入萃 夹九定 的//处.砧木和接穗的切叫切好后,准确、迅速地插在一起,切口嵌合后,雨 【.旧。抱靠接的方法要求切口角度相同,深度一致,而且蔬菜幼苗纤细,作业中极 易圳瞄,个太适宦丁机械嫁接。 插接法 插按的适期是砧木苗片真叶,接穗苗片真叶。具体作法是:将砧木的第~片真不 .~攒』.狂该处用与接穗耜细相当的竹签按。~。角向斜插,然后选刚适当的接 槌.削成楔形,插入孔内、见幽。中国农业夫学最先研制的嫁接机采用这种方法,从 试,一,粜看来小太理想,容易产生插偏、插孔闭合等题。 : 川学伸论文 第二章特性实验度方案选择 ,、? 黼 图抱靠接 图插接法 套管式嫁接 套管式嫁接法适用二黄瓜、西瓜、番茄、茄子等蔬菜。具体操作过程是:首先将砧术的 腿轴瓜类或攀茄国类,在子叶或第一片真叶上方沿其伸长方向。~。角刳向切 断,在切断去套上嫁接专片套管,套管七端倾斜面与砧木斜面方向一致。然后,瓜类是自二接 穗胚轴上部,茄果类是在叶或第一片真叶上方,按照上述角度斜着切断,沿着与套 管倾斜面一致的方向把接穗插入支持套管,尽量使砧木与接穗的切面很好地压附在一起图 。嫁接完毕后将幼苗放人驯化设施中保持一定温度和湿度,促进伤口愈合。 研究的嫁接机械就是采用这种方法。? 虫强 渗羚 矗 。 罐? ? 事出 ; 诋辈。 赢蹬‖唧一‘ 址 ?矿~ 爹。椤 图茄子套管式嫁接示意图 平切法胶粘法 采这种方法,嫁接的过程为:首先将砧穗术平切 断,将断旧合刮起,确:纠.合面处喷上胶粘利即,图?。圈?平切断法嫁接过程 .嫁接方法 ?方法是由日本等人研究的~种嫁 接乃法图,广泛适用于瓜类、茄果类蔬菜嫁 接,其嫁接过程为:首先将穗木用超声震动切刀加. 成捌锥形,爵把砧术加.丁、出。一个与穗术吻合的锥形 孔,然后将穗木插到砧木锥形空中完成嫁接过程。 图 . .嫁接方法选用 选择 种对机械嫁接有较好适应性的嫁接方案是本次研究的重要前提,通过对上述 嫁接 ,法综合比较,可以看出: 抱靠接的方法由于幼苗纤细,作业中极易切断,:太适宜于机械嫁接。 插接法不需要塑料央,嫁接过程简单,但是对砧木插孔质量要求高,容易产生插偏、 插孔?台等问题,较难于实现。 ?方法能使砧木、穗木达到较人的绐台面积,易于愈合,但砧、穗术苗的切削 采?超声震动切刀,加过程极为复杂,速度慢而且机构庞大。 、切断法、热缩管方法需要特殊的粘接剂或塑料管,嫁接机构整机复杂,造价高, 翊 ?我国摊』。 朴嫁接实践,:广中普遍采用劈按的厅法,也较易】:人家接受。目前国内外所培 疗?的茄嫁接砧爪攀千州人,采川劈授方泣嫁接成活率高。 基』见有机械自动嫁接万法的优缺点,结合我删现有手’嫁接鞍为普遍采』』的方泼,笔 名决定果般劈接法作为机械】动嫁接的力粲。岫‘仑卫 第二章嫁接机拗畿 第三章 嫁接机机构设计 . 执行机构功能分析 劈接法冉:茄嫁接中心用’泛,其手 嫁接的洋细过程?陶? :首先将矾 。倒瓯 小第.片真叶上力截断,刀片将苹针从 。薯噎。 间劈开,劈长度?厘米。接着将穗 术苗拔出,保留片真叶和生乏点,用铎利 川片将其基部削成楔形,切口亦为、 孱溯》 厘米,然后将削好的接穗插入砧术劈中, 警蓄姜 .. , 夹子删定。嫁接好的幼苗在温室中禹宵 ~天后接口愈台,这一时期要创造有利 :接口愈合的温度、湿度及光照条件。 机械嫁接就是采用一些机械机构模仿人 爨霉 删舡军 完成操作过程,要求机械作业快速、准确, 而且在操作过程中要做到不伤苗。茄子嫁接 图手工劈接过程 机执行机构要求完成的功能为: 砧、穗苗供给。 操作工人连续将嫁接用砧、穗木幼苗放到指定的位置后, 由输送 供给机构把苗钵送到各个相关付置,为嫁接作、比做准备。 砧、稿苗切削。 根据嫁接操的要求,砧水需要横切断,穗永削成楔形,旧此嫁 接机必须有相应的刀具来完成苗的切削.作。 砧、穗苗搬运。 切削完毕的砧穗术卣通过机械手搬运到指定的位置进行砧爪劈口 和穗木插接的作业。 砧、穗苗结合。 嫁接幼茁经过输送、切削、搬运到指定位置后,进行砧木央持. 劈口,穗术插接等业。砧穗术结台是茄子嫁接机研究和设计的重点,在执机构 中由砧木劈』机构和穗术搬运插接手共同完成, 塑料夹供给。 结合在一起的砧爪和穗术苗需要用专片的塑料夹子周定在一起, 保证砧小和穗小紧密结合,促进牛。 嫁接苗排出。 结合完毕的茄凸通过传送带装置从嫁接伸茁排出.从完 成整个嫁接”、也过程。 . 课题垃计的茄嫁接机实验台如酬昕示,耍由砧穗爪供苗机构、切削 搬延机械手、劈接 、送夹机构、排苗机构嚣组成。坝卜学位论迎 第三章嫁接机机构设汁 图茄子嫁接机实验台 ?排苗机构?劈接机构?砧木搬运机械手?送夹机构?砧木送苗转盘 ?砧木切削刀?糖术送苗转盘?穗术切削刀?穗术搬运机械手?气动电磁阁组 。 主要部件结构设计 .. 砧穗木苗供给机构 住嫁接时操作人员将砧穗木苗钵放到转动供苗盘上,由步进电机带动苗盘旋转到各个指 定的位置,为后续嫁接作业做好准备。砧穗木供苗机构如图所示。在供苗盘上均匀 放营四个带有胶粒的橡胶垫靠营养钵与胶粒之间的摩擦力带动苗的转动。根据转盘转动扭 ?』考虑足够的余量,步进电机选坍四通公司生产的.. ,该电机 为两桐混合式,有体积小扭矩人的特点,其保持转矩为 ,定位转矩为.。通过 供尚实验捉明,当步进电机的脉冲频率在~之间时,转盘上个营养钵能平稳转动。 从矧可以看出,脉冲频率在~之间供电电压为,步进电机的矩频曲 线比较、坩,电机转矩能够满足需要, , / 】卡迸电机一违接垂筒 望壮诣盘 一目定爆拴,橡胶庄垫营走螺 图步进电机矩频特性 图砧穗木供苗机构触‘学位论义 第二章嫁接机设汁 .. 砧穗木切削机构 嫁接过烈中要求将砧术切断,穗术基部削成楔形,闪此砧木和穗术的切削机构;。 爪切削刀由旋转气缸驱动,切削时要求干脆利落,爪小留表皮,不被们弯而儿功’,骼. 为’保址良女,的切削效粜以及减小机械振动,盘小切削装置上设置切削支点例。 蚀小剀削刀一对剪断刀片和一对拉削片细成,由气兴驱动剧。二与供曲盘把穗小 ?送剑切削刀 的切削位簧后,气夹闭合,剪断刀首先将穗木乎切断,然后穗术的搬?机械 将德术曲提起,拉削刀将穗术削成近似楔彤。剪断刀刃拉削刀刃之间垂直高度为 . 拉削川刃在闭合时相距.。 图砧木切削示意图 圈穗木切削示意图 图穗木切削效果圈 第二章嫁接机机构设训 坝?学竹论文 .. 砧穗苗搬运机械手 “、穗小搬运机械手.嫁接过程中分别完成舶‘砧小和穗小的搬运:,’针还辅助肆 他部光成切削、劈削等‘业。证作业过稃一,,?小搬逛机械于将砧小连同自钵越搬运, 】动嫁接机采』圆棹坐标机械下如 穗爪搬运机械手』是直陵抓取穗小的筝村。航 厅』,机械的活动空间较大。 瓣’两? 。确磁乃 碓术机械手 穗木机械手 图搬运机械手示意图 砧术搬运机械手是用来把砧木苗钵从供苗转盘上搬运到劈接结合位置进行劈『】,由砧术 摆动马达、直动气缸、摆动手指气缸和砧水手爪等组成,其二作过程为:首先直动气缸驱动 手爪伸长,气夹驱动手爪闭合,抓住营养钵:然后茸动气缸驱动夹持有营养钵的手爪同缩, 摆动马达顺时针方向摆动。;最后直动气缸再次伸长,将营养钵送到嫁接位置。等到嫁 接作业完成后,手爪松开,苗钵落到排苗传送带上,机械手返回初始位置,继续下一次作业。 穗小搬运机械手由摆动马达、穗木横缸、穗木直缸、摆动手指气缸和穗小手 爪等组成,其. 作过稃为:首先穗木横缸伸长,’夹驱动穗小手爪夹持茄子苗的茎杆;等穗木切削机构横切 断穗小苗后,穗木直缸向上伸长,和切削刀刃配合,将穗木茁拉削成楔形;然后穗木横缸驱 动戎持有切削好穗木苗的机械手庳缩;等摆动马达逆时针方向摆动。后,穗木横缸再次 仲:最后穗小直缸同缩驱动穗木苗向下运动,插入到劈刀,槽中,完成捅接过程。嫁接作 、完成,穗小爪松开,机械手返嗣初始位置,继续一次作业。 憾木搬运机械手的作业对象为柔软纤细的茄子苗,作比过程中要防损伤幼卣,并且婴 吸收曲吝杆的偏移,所以要在手爪指头胶粘缓冲垫。实验表明茄子苗在适宜嫁接期内作、 叫,机械二爪加压后胚的轴径外观几乎没有变化。砧木机械手搬运的对象为装满营养十的苗 钵约为 ~,因此要求机械手有足够的搬运能力。砧小搬运机械手的搬运能力土要 ?攫动返的有效转矩、动气缸的许川载荷、摆动手指气缸的抓取力矩决定。砧木搬运机 槭手受力如图所示。硕学位论文 第三章嫁接机机构设计 、崮定底座 ?、 、砧木旋转气缸 、连接夹块 、砧木手指气缸 、砧木手爪 、砧木直动气缸 。卫业, .图砧木搬运机械手受力分析 叶片式摆动马达由叶片和定子构成,在左路进气时,右路排气。压缩空气作用 在叶片上 带动转子逆时针转动。反之,作顺时针转动。叶片式摆动马达的输出转矩为 主要性能参数, 表示摆动马达的输出能力,其理论转矩由下式计算: 肘;一弦一× 、 式中,??转矩‘ ??缸体内径: ??输出轴直径; ??叶片输出长度; ??叶片数: ??工作压力 因密封件的滑动阻力,摆动马达的实际输出转矩要比理论值小 实际输?转 矩成为彳丁效 转矩。其与理论转矩的比值成为转矩效率,一般值小‘%。 为了保证摆动马达正常工作,要求 . 蚝际小山警×% 理论蛙人牡” 其中 。一机械手臂转动惯餐 ?笛钵转动愤娘: ?、 直动气缸采用单活塞杆双活塞气缸,具有倒向精度高,能抗矩,负载能力强, ,』竹为 稳,组装简单方便的特点,在气动系统中“泛应』丁抓取、送料、装配及机械 加 气动机械手的机身、手臂的驱动装置等。直动气缸的许刚侦裁成其负载特性 如『划’一 从负载特性图上可以根据行程和缸径确定许负载。实助小:川川蛭求 . 安第三章嫁接机机构设计 硕士学位论文 许用载茼不意图 、许用载荷年行程之问的特性曲线 图一直动气缸许用负载及负载特性 气动手指气缸能实现各种抓取功能,是现代气动机械手的关键部件。在抓取 技术中,完 善的功能和最佳的适应性是至关重要的。摆动手指气缸主要的性能指标是手 指的抓取力矩。 图为抓取力矩及其与压力和力臂之间关系。计算力矩时以图中位置为 基准。 ? ” ? 一 \: 舛 呷\ 硒 番 量 :\\ 弧 铲\. ? ~、 地 \,.一 . ‖寸一 卜 ‘?一力臂 一 抓取力矩‘、力和山臂之『日关系 抓取力矩计算 图一抓取力矩及其与压力和力臂之间关系 实际应中要求 ×。 实际 砧术搬运机械手的搬运能力由式?、、共决定。砧木苗钵顶矧乃 小搬运性能,毁岔弘 ~.,根据以上公式估算,选用合适的气缸部件。为了提高 设计手臂以减小和。的值,同时在旋转气缸进排气口加装限流喇拧制旋转角 速度‘艾‘” 表明所设计的砧木机械搬运手动作平稳、超载能力强,作业效果良.坝学位论 文 第三章嫁接机机构设计 .. 劈接机构 骑接机构是茄子自动嫁接机中最关键的部佴一,完成砧木苗的劈口,并且和 穗木搬运机械 手配台完成插接的:作。劈接机构由劈刀支架、劈刀横缸、劈刀直缸、和形 刀具组成, 如图.所示。 ? 、、.『,一 ~、 一摹 口 ??劈刀支架 ??劈刀横缸 ??劈刀直缸 ??直动导轨 翁帮 ??形刀具 图.劈接机构 劈接机构的动作过程为:砧木苗住平切断后,由搬运机械手送到劈接位置,位于送夹机 构部的固定夹伸出并将砧木茎杆固定,劈刀横缸伸出,接着劈刀直缸将形刀具向下推 出从而将砧木摹杆劈开,然后穗木搬运机械手将切削好的穗木苗插接到形刀具的形槽 中图,最后劈刀横缸带动形刀具后撤,砧木茎杆劈开部分自然闭合和穗木楔形基部 贴和在一起,完成插接过程。 在形刀具的设计中,形夹角是‘个重要参数,要求设计的形刀具能将砧木茎杆 劈开,而且切削好的穗术能够准确地插接到刀褙中米。现在通过对形刀具进 行力学分析找 最佳夹角。 『, /, ”卜夥卜 一荀 黟玎再 一碡术 形刀具受力分析 图? 劈按过程示意图 囤一第三章嫁接机机构设计 硕士学位论文 图?是形刀具的受力图,其中 ??气缸推力 。??刀具切削反力 、,??张力反力 从幽一可以得到: 、 巧】变形得到 :焉:掣 , 武中的大小取决气缸推力。,和,为幼苗茎杆收缩力,其大小主要由茎杆的材 质特性决定。因此,和。成线性递减关系。从劈切的角度看越小越好,但在嫁 接过程 中要求将茎杆切开后,保持张开已利于穗木苗插接到砧木中来,因此要求越大越好。通过 实验表明, 在。~。之间时劈接效果较好。 .. 送夹机构 实验台的送夹机构是在自动嫁接机器人的自动送夹机构基础上加装了砧木切 削定位夹而成,其主要的功能为:将夹子从供夹筒中推出并保持张开状态至穗木和砧水 贴和位置,然后闭合将砧木和穗木固定在一起。砧木在劈削切时,由送夹平台底部的 百【木切削定位夹将砧木茎杆夹住,从而为砧木劈削时提供定位和支撑的作用。 嫁接机的送夹机构的机械装置要求在塑料夹从夹筒到被推出至穗木与砧木贴和位置的过 程中能使夹子最终处于张开状态,而且夹苗前张角最大,夹子夹合嫁接苗的过程中要有缓冲 装置,减少夹子闭合时对苗产生的冲击。.自动嫁接机器人的自动送夹机构能够很 好的完成自动送夹的功能,其主要由推夹气缸、推送杆、滑块等组成。自动送夹装置的工作 原理如图.所示,当推夹气缸通过推送杆将夹子向前推进过程中,滑块同时也向中间位 置滑动,靠滑块的挤压作用让塑料夹张开如左图;当推夹气缸缩回时,滑块在塑料夹的 弹力作用卜复传,夹子闭合如右图。在闭合过程中由于受到滑块的阻碍,夹合的冲击力 纠钊缓冲。 图?自动送夹原理 一?硕士学位论文 第三章嫁接机机构设计 在送夹平台的底部安装有砧木切削定位夹, 由直动小气缸、摆动手指气缸、手爪组成,手爪 上同样股粘有缓冲垫。砧木曲钵送到指定位置 后,砧本切削定位夹的直动小气缸伸出,摆动手 指气缸闭合,将砧术茎杆抓住,使得砧木劈刀作 业时,砧小茎杆不发生倾斜。图.为塑料夹 将砧,牛和穗术夹合时的照片,其中?为塑料夹? 图.送夹及固定功能实现 为滑块?是砧木切削固定夹。 . 嫁接机作业流程 嫁接机的各个功能部件必须在计算机的控制按照一定的作业顺序有条不紊的工作,实 现从砧、穗木苗的供给到嫁接苗的排出的整个:作过程。茄子自动嫁接机的 作流程图如图 。嫁接机的功能部件由气缸或电机驱动,因此嫁接丁作过程最终都是靠控制 各驱动部件 完成,根据劈接作业的流程要求,绘制出各驱动部件的时序图见表.。 罱卤卤卤 莘 夹子四定 ’ 苗钵 图茄子嫁接机工作流程图第三章嫁接机机构设计 帧学位论文 世氅鼹匿卜?啦 靶举怕葵『? 世茁世一誊嚣督群暑牡骚 :噼 ?班? 辱蛭皇第四章嫁接机控制器设计 硕士学位论文 嫁接机控制器设计 第四章 . 控制器功能分析 茄子嫁接机的执行机构要完成预定的功能,必须要在控制器的统一指挥协调工作。控 制器除要完成预定的控制功能外,还要求可靠性好、性价比高、易于扩展,并且有良好的 开发环境,以利丁缩短研发周期。课题设计的控制器是由单片机构成的应用系统单片机应 用系统是一个完整的计算机系统,相当多的控制功能都可以用软件实现,具有很好的柔性; 系统扩艘、系统配置较典型、规范,丛本实现模块化的砹汁, 根据嫁接机的作业要求和操作流程,嫁接机控制器主要完成功能为: 控制执行机构按预定的时序工作,从而控制整个嫁接过程。 实现高速挡株/,、时和低速挡株/,、时两种运转状态,要求挡位 能够自由切换。 实现自动连续作业和手动单步作业两种运转方式,并能够自由切换。 实现在运转过程中任意位置挂起,暂停后还可以向后单步倒退,以利处理紧急 事件。 能够对控制器和各路输出测试,及时发现故障 实现运转状态的信号指示。 在嫁接机作业过程中,操作者要和控制器通过操作面板实时交互,面板上装有按键和指 示信号灯,根据嫁接机控制器的功能需求控制面板布局如图。 图嫁接机控制面板第四章嫁接机控制器设计 硕士学位论文 . 控制器硬件设计 茄子嫁接机的控制器硬件电路主要由扩展模块、驱动模块、电源模块三部分构 成。扩展模块为控制器的神经中枢,模块负责嫁接机执行部件的驱动,电源模块提 供和两路隔离电压,分别供单片机和执行部件使用。 .. 扩展模块设计 扩展模块由芯片、程序存储器、扩展芯片及周边电路构成。单 片机价格低廉、功能完善、易于.扩展,图为程序存储器及/扩展示意图。在嫁 晶振,每个机器周期等’个振荡周期,战‘个机 接机控制器硬什电路中,采【 器周期为‘秒。管脚中.作的片选信号,接暂停按纽实现在运转过程 中系统挂起。口作信号指示灯及步进电机的输出,为了提高驱动能力采用单向驱动器 。为外扩芯片,其存储容量为,需要根地址线,除由口提 供低位地址线外,还需由口的.~.提供根地址线。扩展采用芯片,在 单片机应用系统中与.单片机连接方式简单,其工作方式可由程序设定。在控 制器电路中的个口地址为:输出寄存器、输出寄存器、 为换向阀和排苗电机的控制 输出寄存器、控制口,其中、 口, 为控制按钮及检测信号的输入口。模块中主要/的对应关系如表所列。 .:.??一 一一 ‘ 卜 汕 图单片机扩展电路 一硕上学位论文 第四章嫁接机控制器设计 表? /口的对应关系 口线 对 应 部 件 /口线 部 件 对 应 准备好指示 穗术切断夹 . 直 缸 工作状态指示 固 定 . 示 暂 停 指 固定手指气缸 . 气 缸 高速/低速指示 推 夹 劈 刀 横 缸 自动/手动指示 . 直 缸 步进电机脱机控制 劈 刀 . 电 步进电机方向控制 排 苗 机 . 步进电机脉冲信号砧木切削气缸 倒退控制信号 】 砧木直动气缸 前进控制信号砧木手指气缸 启动/停止控制信号砧木旋转气 缸 速度选择控制缸 方式选择控制 穗 木 横 缸 穗 木 直 故障检测控制信号 砧木苗检测信号 穗木旋转气缸 穗木手指气缸 穗木苗检测信号 .. /驱动模块设计 嫁接机的执行机构的动作过程是通过控制电磁换向阀、步进电机和普通电机完成的,由 于受单片机输出功率的限制,不能输出驱动控制对象所要求的功率信号,必须将小信号进彳: 功率放大,并且要防治伺服驱动系统通过信号通道、电源等对计算机系统的干扰。 电磁换向阀的驱动 电磁换向阀是气动控制元件中最主要的元件,它接收电信号使阎换向,达到改变气体流 动的方向。二位四通单电控制阀上有进气口、输出口、输出口、排气口图。 当电磁线圈处于断电状态下,与、与分别相通,输出通道为?;当电磁线罔处 于通电状态,与、与分别相通,输出通道为?。 匹习 区 / 通电状态 断电状态 图二位四通控制阀工作原理 电磁换向阀的额定功率为,额定工作电压为,由输出控制信号经过功半 管放大后驱动。考虑到电磁换向阀的骤开骤合会对主机产生干扰,为了防止 过程通道的一扰, 在进行功率放大之前需要经过光电隔离。驱动电路中采用.光电耦合器,能有效地 抑制尖峰脉冲及噪声干扰,使过程通道上信噪比大大提高,从而有效地防止干扰从过样通道第四章嫁接机控制器设计 硕士学位论文 进入卡机。图