林业土壤软硬度检测装置与方法

技术领域

本发明属于林业种植设备技术领域，特别涉及林业土壤软硬度检测装置与方法。

背景技术

在林业种植中，土壤的硬度大不利于植株生长，故在植株种植前需对种植地块的土壤软硬度进行全面检测，以保障植株的茁壮成长。目前适用于林业土壤软硬度检测设备通常需要操作人员手动定点检测，大量的重复动作给操作人员带来了较大的负担。

经检索，中国专利文件申请号为202210477637.4，公开了林业土壤软硬度检测装置，该装置设置有螺纹管和凸轮，通过推架来带动检测装置移动，车轮带动固定轴转动，旋转轴带动第一齿轮转动，从而带动第二齿轮上的旋转轴转动，旋转轴上的凸轮转动能够带动连接杆和滑动杆下降，从而使第三限位块、顶杆带动探针下降，从而来对土壤的软硬度进行检测，且凸轮从螺纹套管上转动下后，取消对连接杆的往复挤压运动，能够实现装置的移动。

但是，该装置仍存在以下缺陷：

该装置由于探针的位置固定，在装置移动的时只能沿着移动位置固定方向进行检测，不能根据实际使用需求调节探针的位置以便于采集检测区域内不同点位土壤的采集，若想要在检测区域采集多个不同点的土壤时，需要多次移动调试装置位置进行探针位置的移动和检测，不利于检测区域内多点土壤采样检测，从而影响检测区域内土壤软硬检测的精准度，因此我们需要提出林业土壤软硬度检测装置与方法来解决上述存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了林业土壤软硬度检测装，包括底座、控制箱和显示屏、第一检测组件和移动组件，所述移动组件安装在底座的下表面，所述底座的上表面转动连接有转盘，所述转盘的侧壁安装有第一竖直移动组件，所述第一检测组件安装在第一竖直移动组件上，所述转盘通过驱动机构驱动，所述底座的上表面固定有支架，所述支架的一侧固定有支撑板，所述控制箱固定在支撑板的上表面，所述显示屏通过固定座固定在控制箱的一侧，所述控制箱的内部安装有锂电池和控制器，所述锂电池与控制器的一端连接，所搞定控制器的另一端分别驱动机构、检测组和显示屏电性连接，所述支撑板的下方安装有清理组件。

所述第一竖直移动组件包括安装座、螺杆和第二电机，所述螺杆转动连接在安装座内部，所述螺杆的外壁螺纹连接有矩形的滑块，所述滑块的一端与第一检测组件连接，所述螺杆的一端穿过安装座的一侧与第二电机的输出轴连接，所述安装座固定在转轴的侧壁，所述安装座上设置有滑槽。

进一步的，所述第一检测组件包括L形板和检测头，所述L形板的一端与滑块的一端固定，所述L形板的另一端开设有凹槽，所述检测头活动插接在凹槽的内部，且所述检测头通过紧固螺栓与L形板固定。

进一步的，所述驱动机构包括第一电机、固定板、转轴和两个锥齿轮，所述固定板固定在底座的上表面，所述第一电机安装在固定板上，所述转轴的一端与底座的上表面转动连接，所述转轴的另一端与转盘的下表面固定，两个所述锥齿轮分别安装在转轴和第一电机的输出轴上，且两个所述锥齿轮啮合。

进一步的，所述移动组件包括两个固定块，两个固定块固定在底座的下表面，两个所述固定块之间转动连接有连接轴，所述连接轴上固定有两个移动轮。

进一步的，还包括定位组件，所述定位组件滑动连接在支架的下端，所述支架上开设有供定位组件安装的移动槽，且所述底座上开设有供定位组件的一端穿过的让位孔。

进一步的，所述清理组件包括金属的固定环，所述固定环的内部固定有橡胶皮垫，所述橡胶皮垫上开设有通孔。

进一步的，还包括拉杆，所述拉杆滑动连接在支架的上端，且所述拉杆通过限位组件与支架活动连接。

进一步的，所述拉杆包括横杆和两个延长杆，两个所述延长杆的上端均与横杆的下表面固定，所述支架的上端开设有供两个延长杆插入的插孔，所述限位组件安装在支架一侧的上端，且所述延长杆上等距开设有多个供限位组件限位的限位孔。

进一步的，所述限位组件包括连接板、支撑座和两个圆杆，所述支撑座呈L形设置，所述支撑座固定在支架的另一侧，两个所述圆杆的一端固定在支撑座一侧的两端，所述圆杆的另一端穿过支撑座延伸至插孔的内部，且所述圆杆的外部套接有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端固定有挡块，所述压缩弹簧和挡块均位于支撑座与支架之间。

基于以上叙述的林业土壤软硬度检测装置，本发明还提供一种林业土壤软硬度检测方法，包括如下步骤：

S1、通过移动组件将林业土壤软硬度检测装置移动至检测区域内，并对该装置进行位置固定；

S2、通过驱动机构带动转盘转动，使转盘带动第一检测组件位于需检测位置的上方；

S3、通过第一竖直移动组件带动第一检测组件向下移动，使第一检测组件的检测探头与土壤接触进行单点土壤软硬度检测，检测的数据通过显示屏显示；

S4、待单点土壤软硬度检测完成后，再通过驱动机构带动转盘转动，使转盘带动第一检测组件移动至下一个检测点进行土壤软硬度检测，检测的数据通过显示屏显示；

S5、重复S4，直至多个检测点均检测完成，完成同一区域多点土壤软硬度的检测。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过第一竖直移动组件、转盘和驱动机构的配合，当移动至检测区域时，通过第一竖直移动组件带动第一检测组件向下移动，使第一检测组件与检测区域内土壤进行单点软硬度检测，当单点检测完成后可直接通过控制器控制转盘转动，使转盘带动第一竖直移动组件和第一检测组件进行位置移动，便于进行下一点检测的采样，重复此步骤可在检测区域采集不同点位的土壤样品进行检测，从而便于检测区域内多点土壤的采样检测，提高检测区域内土壤软硬度检测的精准度；

2、本发明通过底座、移动组件和拉杆的配合，便于不同检测区域使用时的移动，同时还可根据不同身高人员的使用灵活调节拉杆的高度，提高使用的便捷性；

3、本发明通过第一竖直移动组件与清理组件的配合，在检测完后可对第一检测组件上残留的土壤进行一定的清理，便于第一检测组件的维护；

4、本发明通过定位组件和底座的配合，在该装置需固定时通过定位组件和移动组件对底座进行支撑，使底座保持平稳，提高装置使用时的稳定性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的主视结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的后视结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的第一竖直移动组件和第一检测组件结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例的拉杆、限位组件和定位组件结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例的驱动机构和移动组件结构示意图；

图6示出了根据本发明实施例的清理组件和第一检测组件结构示意图

图7示出了根据本发明实施例的转盘第一状态示意图；

图8示出了根据本发明实施例的转盘第二状态示意图；

图9示出了根据本发明实施例的第二竖直移动组件的局部剖视图；

图10示出了根据本发明实施例的支撑杆组件的结构示意图。

图中：1、底座；2、支架；3、控制箱；4、固定座；5、显示屏；6、支撑板；7、转盘；71、基体；711、第一滑槽；712、第二滑槽；72、腔体；73、移动检测机构；731、支撑杆组件；7311、第一撑杆；7312、第二撑杆；7313、第三撑杆；732、移动弧块；733、分隔板；734、弧形板；735、第二检测组件；736、第二竖直移动组件；737、滑杆；738、第四滑槽；74、封盖；741、转轴；8、驱动机构；801、第一电机；802、固定板；803、锥齿轮；804、转轴；9、移动组件；901、移动轮；902、固定块；903、连接轴；10、定位组件；1001、踏板；1002、插杆；1003、移动槽；1004、磁铁块；11、限位组件；1101、连接板；1102、凸块；1103、圆杆；1104、支撑座；1105、压缩弹簧；1106、挡块；12、拉杆；1201、横杆；1202、延长杆；1203、插孔；13、清理组件；1301、固定环；1302、橡胶皮垫；1303、通孔；14、第一竖直移动组件；1401、安装座；1402、滑块；1403、螺杆；1404、第二电机；15、第一检测组件；1501、L形板；1502、检测头；1503、凹槽；1504、紧固螺栓。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明实施例提供了林业土壤软硬度检测装置，如图1和图2所示，包括底座1、控制箱3和显示屏5、第一检测组件15和移动组件9，所述移动组件9安装在底座1的下表面，所述底座1的上表面转动连接有转盘7，所述转盘7的侧壁安装有第一竖直移动组件14，所述第一检测组件15安装在第一竖直移动组件14上，所述转盘7通过驱动机构8驱动，所述底座1的上表面固定有支架2，所述支架2的一侧固定有支撑板6，所述控制箱3固定在支撑板6的上表面，所述显示屏5通过固定座4固定在控制箱3的一侧，所述控制箱3的内部安装有锂电池和控制器，所述锂电池与控制器的一端连接，所搞定控制器的另一端分别驱动机构8、检测组和显示屏5电性连接，显示屏5设置为液晶触控屏，通过显示屏5显示第一检测组件15检测的数值。

在使用时，通过支架2推动底座1移动，当移动至检测区域时，通过第一竖直移动组件14带动第一检测组件15向下移动，使第一检测组件15与检测区域内土壤进行单点软硬度检测，当单点检测完成后可直接通过控制器控制转盘7转动，使转盘7带动第一竖直移动组件14和第一检测组件15进行位置移动，便于进行下一点检测的采样，重复此步骤可在检测区域采集不同点位的土壤样品进行检测，从而便于检测区域内多点土壤的采样检测，提高检测区域内土壤软硬度检测的精准度。

如图3所示，所述第一竖直移动组件14包括安装座1401、螺杆1403和第二电机1404，所述螺杆1403转动连接在安装座1401内部，所述螺杆1403的外壁螺纹连接有矩形的滑块1402，所述滑块1402的一端与第一检测组件15连接，所述螺杆1403的一端穿过安装座1401的一侧与第二电机1404的输出轴连接，所述安装座1401固定在转轴804的侧壁，所述安装座1401上设置有滑槽，所述滑槽的宽度与滑块1402的宽度相同，使第二电机1404带动螺杆1403转动，通过螺杆1403与滑块1402的螺纹配合，使滑块1402在螺杆1403上竖直向上或向下移动，使滑块1402带动第一检测组件15向上或向下移动，便于通过第一检测组件15进行土壤检测。

所述第一检测组件15包括L形板1501和检测头1502，所述L形板1501的一端与滑块1402的一端固定，所述L形板1501的另一端开设有凹槽1503，所述检测头1502活动插接在凹槽1503的内部，且所述检测头1502通过紧固螺栓1504与L形板1501固定，使检测头1502为可拆卸设置，便于将检测头1502拆卸维护，其中检测头1502设置为土壤硬度计，该检测头1502包括座体和探针，所述探针安装在座体的下端，所述凹槽1503内开设有供探针穿过的贯穿孔，使探针可通过第一竖直移动组件14的移动插入土壤进行土壤软硬度检测。

如图5所示，所述驱动机构8包括第一电机801、固定板802、转轴804和两个锥齿轮803，所述固定板802固定在底座1的上表面，所述第一电机801安装在固定板802上，所述转轴804的一端与底座1的上表面转动连接，所述转轴804的另一端与转盘7的下表面固定，两个所述锥齿轮803分别安装在转轴804和第一电机801的输出轴上，且两个所述锥齿轮803啮合，通过第一电机801通过两个啮合的锥齿轮803带动转轴804转动，使转轴804带动转盘7转动，通过转盘7带动第一竖直移动组件14以转轴804为中心进行圆周移动，通过移动第一竖直移动组件14来调整检测头1502的位置。

所述移动组件9包括两个固定块902，两个固定块902固定在底座1的下表面，两个所述固定块902之间转动连接有连接轴903，所述连接轴903上固定有两个移动轮901，两个所述移动轮901位于底座1的两侧，手动推动支架2可推动底座1移动，便于人员在不同检测区域时的移动。

所述底座1一侧的两个拐角设置有缺口，所述缺口的拐角呈弧角设置，便于在调节检测头1502位置时，使检测头1502可以穿过缺口与土壤接触进行土壤软硬度检测，当检测头1502移动至底座1靠近支架2一侧的拐角时，检测头1502和移动座均位于底座1的上方，便于在装置不使用时对检测头1502进行收纳。

为了便于检测头1502上检测后残留的土壤清理，如图6所示，还包括清理组件13，所述清理组件13固定在支架2的一侧，且所述清理组件13位于支撑板6的下方，所述清理组件13包括金属的固定环1301，所述固定环1301的内部固定有橡胶皮垫1302，所述橡胶皮垫1302上开设有通孔1303，当检测头1502清理时，通过第一竖直移动组件14带动检测头1502向下移动，使检测头1502的下端穿过通孔1303，为了满足对检测头1502外壁的清理，通孔1303的尺寸需略小于探针的直径，在探头下移的过程中，由于橡胶皮垫1302较软，橡胶皮垫1302会随着探头向下移动形成向下的锥形结构，探头上的土壤通过橡胶皮垫1302的刮除堆积在向下的锥形结构内部，在探头向上移动时，橡胶皮垫1302会随着探头移动将向下的锥形结构向上翻形成向上的锥形结构，此时堆积锥形结构内的土壤顺着向上锥形结构的斜坡滑落，从而达到对探头表面土壤进行一定的清理。

为了使底座1在检测时保持稳定，还包括定位组件10，如图4所示，所述定位组件10滑动连接在支架2的下端，所述支架2上开设有供定位组件10安装的移动槽1003，且所述底座1上开设有供定位组件10的一端穿过的让位孔。

所述定位组件10包括金属的踏板1001和两个插杆1002，所述踏板1001滑动连接在移动槽1003的内部，两个所述插杆1002的上端均与踏板1001的下表面固定，所述移动槽1003的上端和下端均固定有磁铁块1004，在对底座1定位时，脚踩踏板1001，使踏板1001带动两个插杆1002向下移动，插杆1002的下端穿过让位孔插入地面，此时踏板1001与移动槽1003下端的磁铁块1004磁性吸附，以便于将对踏板1001的位置进行固定，通过插杆1002与移动组件9的配合，使底座1保持平稳，在底座1移动时，用脚上提踏板1001，使踏板1001带动插杆1002向上移动，当踏板1001与移动槽1003上端的磁铁块1004磁性吸附时，插杆1002的下端远离土壤位于底座1的内部，便于通过支架2推动该装置移动。

为了便于该装置的移动以及适用于不同身高人群体的使用，还包括拉杆12，所述拉杆12滑动连接在支架2的上端，且所述拉杆12通过限位组件11与支架2活动连接。

所述拉杆12包括横杆1201和两个延长杆1202，两个所述延长杆1202的上端均与横杆1201的下表面固定，所述支架2的上端开设有供两个延长杆1202插入的插孔1203，所述限位组件11安装在支架2一侧的上端，且所述延长杆1202上等距开设有多个供限位组件11限位的限位孔，在使用时，通过向上提拉或向下按压横杆1201，以调节延长杆1202插入插孔1203的深度，并通过限位组件11将调节后的延长杆1202位置固定，拉杆12的高度适用于不同身高的人员使用，提高了该装置移动的便捷性。

所述限位组件11包括连接板1101、支撑座1104和两个圆杆1103，所述支撑座1104呈L形设置，所述支撑座1104固定在支架2的另一侧，两个所述圆杆1103的一端固定在支撑座1104一侧的两端，所述圆杆1103的另一端穿过支撑座1104延伸至插孔1203的内部，且所述圆杆1103的外部套接有压缩弹簧1105，所述压缩弹簧1105的一端固定有挡块1106，所述压缩弹簧1105和挡块1106均位于支撑座1104与支架2之间，且所述压缩弹簧1105未压缩时挡块1106与支架2的另一侧贴合，且圆杆1103的一端穿过定位孔延伸至插孔1203的内部，将延长杆1202的位置进行固定，当压缩弹簧1105压缩时挡块1106远离支架2，且圆杆1103的一端移出定位定位孔，此时延长杆1202可以进行向上或向下移动，便于调节延长杆1202插入插孔1203的深度，所述连接板1101的另一侧固定有凸块1102，凸块1102便于拉动连接板1101，通过连接板1101拉动圆杆1103移动，使圆杆1103移动的过程中通过挡块1106压缩压缩弹簧1105。

实施例2：

如图7-10所示，所述转盘7包括基体71，所述基体71的周向设置有第一滑槽711和第二滑槽712，所述第二滑槽相对于所述基体移动设置；所述基体71上还设置有腔体72，所述腔体的上侧设置有可转动的封盖74，优先地，封盖绕着转轴741转动设置，所述腔体内设置有移动检测机构73，所述移动检测机构73与所述第一竖直移动组件14沿着所述转盘7的中心相对称设置。

所述移动检测机构73包括支撑杆组件731，所述支撑杆组件的一端固定于所述基体上；移动弧块732，所述支撑杆组件的另一端连接于所述移动弧块上；弧形板734，所述弧形板上设置有第三滑槽，所述第三滑槽设置于所述第二滑槽远离所述转盘的中心点的外侧，所述第三滑槽和所述第二滑槽的弧度相适配设置；第二竖直移动组件736，所述第二竖直移动组件设置为两个，两个第二竖直移动组件分别设置于所述弧形板的两端，两个该所述第二竖直移动组件的一端均滑动设置于所述第一滑槽和所述第二滑槽内；第二检测组件735，所述第二检测组件亦设置为两个，两个所述第一检测组件滑动设置于所述第三滑槽内。

进一步地，所述第三滑槽的中心处设置有分隔板733，所述分隔板将所述第三滑槽分隔成两段，一段第三滑槽中滑动设置一个第二检测组件，另一段第三滑槽中滑动设置另一个第二检测组件。

进一步地，所述弧形板734包括第四滑槽738，所述第四滑槽亦设置为两个，两个所述第四滑槽沿着所述分隔板为中心对称设置，所述第四滑槽中设置有滑杆737，所述第二检测组件滑动设置于所述滑杆737上。

进一步地，所述支撑杆组件731包括第一撑杆7311、第二撑杆7312和第三撑杆7313，所述第一撑杆中设置有第一气缸，所述第一电机作用于所述第二撑杆的底部，所述第二撑杆中设置有第二气缸，所述第二电机作用于所述第一撑杆的底部。

如上设置，如何需要检测较远距离的检测位置时，操作第一气缸和第二气缸使得支撑杆组件伸展开来，朝着远离转盘的中心运动，进而带动移动弧块移动，带动第二滑槽移动，使得弧形板随之移动，当到达合适位置时，停止第一气缸或第二气缸即可，接着，操作第二竖直移动组件，使得第二检测组件沿着滑杆在第四滑槽内滑动，进而完成相应的取样检测；之后，操作第一气缸和第二气缸将支撑杆组件收缩，朝着靠近转盘的中心运动，进而带动移动弧块移动，回到初始位置，移动弧块的两端抵接于基体上，实现移动检测机构的限位，接着，第二竖直移动组件在第二滑槽和第一滑槽内滑动，移动至相应的清理组件处进行相应的清理。

由于第一竖直移动组件和第一检测组件、第二竖直移动组件和第二检测组件使得本装置能使用更多场景的土壤软硬度检测，操作也更快捷方便。

实施例3：

基于以上叙述的林业土壤软硬度检测装置，本发明还提供一种林业土壤软硬度检测方法，包括如下步骤：

S1、通过移动组件9将林业土壤软硬度检测装置移动至检测区域内，并对该装置进行位置固定；

S2、通过驱动机构8带动转盘7转动，使转盘7带动第一检测组件15位于需检测位置的上方；

S3、通过第一竖直移动组件14带动第一检测组件15向下移动，使第一检测组件15的检测探头与土壤接触进行单点土壤软硬度检测，检测的数据通过显示屏5显示；

S4、待单点土壤软硬度检测完成后，再通过驱动机构8带动转盘7转动，使转盘7带动第一检测组件15移动至下一个检测点进行土壤软硬度检测，检测的数据通过显示屏5显示；

S5、重复S4，直至多个检测点均检测完成，完成同一区域多点土壤软硬度的检测。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。