一种棉花的火焰封顶设备及方法

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，特别涉及一种棉花的火焰封顶设备及方法。

背景技术

目前棉花打顶的方式主要有：人工打顶、化学封顶、机械打顶。人工打顶劳动强度大，效率低；化学封顶采用喷洒抑制剂的方式，容易造成环境污染；机械打顶受刀具和执行机构精准定位较为困难的影响容易产生过切或漏切现象。

发明内容

本发明提出一种棉花的火焰封顶设备及方法，目的是降低人工打顶的劳动强度、减少化学封顶的农药污染，解决机械精准打顶实现困难的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种棉花的火焰封顶设备及方法，其特征在于：包含有机架、单体升降机构、喷火装置、检测装置、柔性导火管、生火装置，所述生火装置安装在机架中部，柔性导火管一端连接生火装置另一端连接喷火装置，喷火装置安装在机架后部，固连在机架底面上，单体升降机构安装在喷火装置上方，并固连在机架上，检测装置设置在喷火装置正前方，并固连在机架底面上；所述喷火装置两侧设有挡板，喷火口采用喇叭口形状。

所述棉花的火焰封顶方法包括：

步骤S1，检测装置获取棉花植株高度；

步骤S2，判断所述喷火装置的高度是否对应检测范围内棉花顶尖；

若是，则控制单体升降机构保持喷火装置的高度不变；

若否，则控制所述单体升降机构调整喷火装置的高度，以使喷出火焰覆盖对应检测范围内棉花顶尖；

步骤S3，在棉花的火焰封顶设备连续行进过程中，重复步骤S1和S2。

所述步骤S2中喷火装置处于合适的棉花封顶高度范围时，评估火焰强度和火焰覆盖时间对棉花顶尖的综合损伤，根据行进速度调整喷火装置喷火口的火焰强度；

判断行进速度减慢，则控制喷火装置降低火焰强度；

判断行进速度加快，则控制喷火装置提升火焰强度。

工作时，先调整喷火装置合适的火焰大小和火焰强度，使喷出的火焰覆盖整个喷火装置的腔体；行进过程中，由检测装置检测棉花顶尖高度信息，并将信息传输至单片机进行分析处理，通过驱动器控制步进电机的转动，实现单体升降机构的上下移动，保证喷火装置移动到合适的作业高度，然后单片机通过继电器控制制动器，使步进电机工作时制动器分离，停止时制动器制动，防止步进电机失步；单片机对机具行进速度数据进行分析，通过双通道继电器控制调节阀，实现喷火装置喷火口大小的调节，以使火焰完全覆盖棉花顶尖所处空间，并快速灼烧棉花顶尖，使其萎蔫失去生长能力；SQ1接近开关与SQ2接近开关分别通过稳压器与单片机相连，用于实现单体升降机构工作前置零位和限位保护。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：降低人工打顶的劳动强度，提升作业效率，减少人工成本；减少或避免化学农药的使用，保护生态环境，符合绿色、健康、可持续的发展方向；解决传统机械打顶所面临的过切和漏切现象，以及精准打顶对顶尖识别困难的问题。

附图说明

图1是本发明的机械结构示意图；

图2是本发明的方法流程图；

图3是本发明的电气原理图；

图4是本发明的控制电路图；

附图中，1.机架，2.单体升降机机构，3.喷火装置，4.检测装置，5.柔性导火管，6.生火装置，7.单片机，8.驱动器，9.步进电机，10.制动器，11.调节阀，12.SQ2接近开关，13.SQ1接近开关，14.稳压器，15.双通道继电器，16.继电器。

实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种棉花的火焰封顶设备及方法，其特征在于：包含有机架（1）、单体升降机构（2）、喷火装置（3）、检测装置（4）、柔性导火管（5）、生火装置（6），所述生火装置（6）安装在机架（1）中部，柔性导火管（5）一端连接生火装置（6）另一端连接喷火装置（3），喷火装置（3）安装在机架（1）后部，固连在机架（1）底面上，单体升降机构（2）安装在喷火装置（3）上方，并固连在机架（1）上，喷火装置（3）可随单体升降机构（3）上下移动，实现棉花封顶过程中不同行之间的单体仿形；检测装置（4）设置在喷火装置（3）正前方，并固连在机架（1）底面上，用于检测棉花顶尖高度，可采用深度相机、红外传感器、超声波传感器等；所述喷火装置（3）两侧设有挡板，用于集中火焰，将火焰聚集在棉花顶尖所处空间内，喷火口采用喇叭口形状，利于火焰的发散以覆盖棉花顶尖处空间，喷火口处设有调节阀（11），用于调节火焰强度。

如图2所示，一种棉花的火焰封顶方法包括：

步骤S1，检测装置（4）获取棉花植株高度；

步骤S2，判断所述喷火装置（3）的高度是否对应检测范围内棉花顶尖；

若是，则控制单体升降机构（2）保持喷火装置（3）的高度不变；

若否，则控制所述单体升降机构（2）调整喷火装置（3）的高度，以使喷出火焰覆盖对应检测范围内棉花顶尖；

步骤S3，在棉花的火焰封顶设备连续行进过程中，重复步骤S1和S2。

如图2所示，步骤S2中喷火装置（3）处于合适的棉花封顶高度范围时，判断火焰强度和火焰覆盖时间对棉花顶尖的综合损伤，根据行进速度调整喷火装置喷火口的火焰强度，控制喷火装置（3）喷火口的火焰大小以使火焰覆盖作业区域的全部棉花顶尖；棉花顶尖与叶片含水率不同，棉花顶尖含水率高、叶片相对顶尖含水率低，对于相同的火焰覆盖时间和强度，棉花顶尖与叶片受到的损伤也不同，含水率越高的棉花顶尖受到的火焰伤害越高，而含水率较低的叶片所受的伤害较小；行进过程中，若检测装置（4）检测到行进速度减慢，则控制喷火装置（3）降低火焰强度；若检测装置（4）检测到行进速度加快，则控制喷火装置（3），提升火焰强度。

如图2/3所示，工作时，先调整喷火装置（3）合适的火焰大小和火焰强度，使喷出的火焰覆盖整个喷火装置（3）的腔体；行进过程中，由检测装置（4）检测棉花顶尖高度信息，并将信息传输至单片机（7）进行分析处理，单片机（7）通过驱动器（8）控制步进电机（9）的转动，实现单体升降机构（2）的上下移动，保证喷火装置（3）移动到合适的作业高度，然后单片机（7）通过继电器（16）控制制动器（10），使步进电机（9）工作时制动器（10）分离，停止时制动器（10）制动，防止步进电机（9）失步；单片机（7）对行进速度数据进行分析，通过双通道继电器（15）控制调节阀（11），实现喷火装置（3）喷火口大小的调节，以使火焰完全覆盖棉花顶尖所处空间，并快速灼烧棉花顶尖，使其萎蔫失去生长能力；SQ1接近开关（13）与SQ2接近开关（12）分别通过稳压器（14）与单片机（7）相连，用于实现单体升降机构（2）工作前置零位和限位保护。

如图4所示，本发明的电路图中，检测装置（4）与单片机（7）通过串口连接；SB1、SB2分别为启动和停止按钮，分别连接单片机（7）的PD1和PD2；驱动器（8）的DIR+、PUL+端口分别与单片机（7）的PD3、PD4连接；SQ2接近开关（12）、SQ1接近开关（13）的输出端通过两个稳压器（14）分别与单片机（7）的PD5、PD6；制动器（10）通过继电器（16）与单片机（7）的PD7连接；调节阀（11）分别连接双通道继电器（15）的输出端OUT1、OUT2，双通道继电器（15）的输入端IN1、IN2分别连接单片机（15）的PD9和PD8。

上述实施例仅为本发明较佳的实施例，并非是对本发明实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的权利要求保护范围。