自动化装备为盆花生产加速0泥鳅串
时间：2022/06/28 13:31:10 编辑：
自动化装备为盆花生产加速
“ 目前，中国设施园艺生产面积已超过35万公顷，但生产装备技术水平与发达国家相比非常低，劳动生产率相差15倍以上，同时，在“十二五”至“十三五”期间中国农村剩余劳动力年均将下降6.4%，农业劳动力工资年增长将… “ 目前，中国设施园艺生产面积已超过35万公顷，但生产装备技术水平与发达国家相比非常低，劳动生产率相差15倍以上，同时，在“十二五”至“十三五”期间中国农村剩余劳动力年均将下降6.4%，农业劳动力工资年增长将保持在14%左右，这种状况对花卉规模化生产是巨大的挑战，唯有引入自动化装备才会为花卉规模化生产插上翅膀，克服劳动力短缺与生产率低的瓶颈制约，提高产能，降低生产成本。 2013年中央一号文件提出加快发展现代农业，实施工业化、信息化、城镇化和农业现代化四化同步的战略方针，设施农业机械化已成为“十二五”乃至“十三五”农业现代化发展的核心问题。荷兰在土地面积短缺、劳动力成本居高不下、农业生产光照不足等不利环境条件下，以设施农业装备集成创新开发为主要手段，打造出世界领先的设施农业规模化生产体系，其先进的生产模式和装备技术对中国花卉生产的现代化转型有着重要的启示作用。下面对盆花生产主要自动化装备进行分类介绍。 基质填充机 “ 盆花基质填充作业劳动强度非常大，因此盆花生产中该环节采用机械作业的情况最多。目前国内使用较为广泛的基质填充机主要有荷兰Javo公司和德国Mayer公司生产的基质填充机，根据花盆规格不同，基质填充机的作业生产率可达每小时400至4200盆。 基质填充机的作业过程是：待填充花盆以一摞一摞形式置于输送带上，通过输送带将这些空花盆送入，解垛装置将空花盆一个一个分别放到旋转盘上，旋转盘旋转空花盆到达基质提升装置下进行基质填充，填充好基质的花盆再由旋转盘送入另一输送带输出。除花盆基质填充机外，欧洲很多公司还开发出多种型号的穴盘基质填充机、托架花盆基质填充机等。 对花盆进行基质填充的目的是向花盆中移栽盆花幼苗，当幼苗较大时，可在基质填充机上由人工将其移栽至填充后的花盆中，像荷兰普遍使用基质填充机后人工移栽凤梨幼苗和移蝴蝶兰幼苗；当幼苗较小时作业量也较大，人工移栽较为困难，因此，规模化公司常采用幼苗移栽机，为发挥最高生产率，幼苗移栽机常和基质填充机组合在一起作业。 幼苗移栽机 “ 由于大多数花卉种苗比较小，花卉幼苗移栽作业是一项非常繁琐的作业，在我国花卉生产属于劳动密集型作业，随着花卉生产规模的不断扩大，人工移栽幼苗已越来越跟不上生产的需要，对于大型规模化花卉生产企业，采用幼苗移栽机进行移栽作业已提上议事日程。 荷兰最早开发出幼苗移栽机，特别是Visser公司具有20年生产幼苗移栽机的历史，移栽机机型全面，对于各种规模的生产需要都有不同的选择。此外，荷兰和欧洲其他一些公司，如荷兰Flier公司、意大利Tea公司和DaRos公司等都有幼苗移栽机产品。2012年，中国广州实凯机电科技有限公司也推出了国产幼苗移栽机。 幼苗移栽机主要针对较小的花卉幼苗移栽作业，作业过程是利用机械手将较小的种苗穴盘（源穴盘）内的幼苗移栽至较大的穴盘（目标穴盘）、圆花盆、方花盆和置于托架内的花盆内。根据移栽机的类型移栽作业生产率有所不同，最高可达每小时4.5万株，这是人工移栽作业根本无法比拟的。 移栽机机械手越多，移栽作业的生产率就越高。机械手的多少可根据用户的实际生产要求进行选配，如Visser公司6个机械手移栽机生产率为每小时8000株至1万株，10个机械手每小时可达1.2株至1.6万株，其PC系列移栽机的机械手最多可增加至40个。 为了充分发挥幼苗移栽机的作业生产率，需要为其配备花盆基质填充机组合作业。基质填充机为花盆填充基质，幼苗移栽机利用机械手将穴盘内的幼苗移栽到填充完基质的花盆中，这时基质填充机与幼苗移栽机二者对接口一定要匹配，否则无法实现基质填充与幼苗移栽的无缝对接。 移栽机的作业生产率不仅与机械手数量有关，还和幼苗穴盘规格、移栽目标花盆规格、幼苗高度、机械手移动高度、幼苗种类、幼苗根部发育程度、每盆移栽幼苗数和基质填充机的作业速度有关。 移栽机作业可根据用户需要，随源穴盘、目标穴盘和花盆的规格，改变作业程序，适应不同作业要求，并且不仅可向花盆内移栽一株，还可根据需要移栽多株幼苗，这些不同的作业程序都可存储在移栽机的控制器里，随作业条件的不同，便捷地更改作业模式。 机器视觉分级 “ 机器视觉分级原理是利用数字相机拍摄花卉或幼苗的图片，通过其高度、叶面积、叶冠面积、花朵数、颜色等因素进行分级。其特点是作业速度快、分级标准稳定，目前在欧洲花卉生产中得到广泛应用。 花卉生产中机器视觉分级主要针对两个方面，一是对成品盆花进行分级，另一种是对花卉幼苗进行分级。 基质填充机上人工移栽凤梨苗 幼苗移栽机向托架内方钵移栽种苗 “ 蝴蝶兰疏盆作业前由机器视觉系统进行三级分级，定级后的植株分别进入3个不同栽培苗床进行疏盆作业。NextPage 盆花分级：盆花培育中有两个时段需要分级，一是在盆花由幼苗长大后需要进行一次疏盆作业，加大盆花间距以利进一步生长，这时进行分级的目的是剔除死苗，充分利用温室的栽培面积，并对长势不同的花卉分级，进行分区培育；一是在产品出售前，通过分级剔除等外品，提高产品品质。 机器视觉分级时，一般采用输送带向分级装置内输入、输出盆花，对于一些重心较高、运动中易侧翻的盆花，采用转运托盘放置盆花；为全面反映盆花的总体特征，数字相机提取图像时，到达数字相机拍照位置的盆花都采用旋转方式行进，保证在拍照区域可以拍到盆花的多个方向。数字相机拍摄到进入系统的盆花后，通过颜色、高度、冠幅和花朵数等确定盆花级数，分级作业生产率可达每小时8000株。荷兰Visser公司、Flier公司以及其他多家欧洲公司都有盆花机器视觉分级系统产品。 机器视觉分级盆花，一般一个品种需要一套特有的分级识别程序模型，根据用户的需要，分级识别模型需要在生产中进行调整，不存在一套机器视觉分级程序模型可以应用于多种盆花的情况。理论上讲，机器视觉分级系统可以根据用户的要求进行多级分级，但实际生产中的分级数是有限的。 幼苗分级：花卉幼苗培育和出售时，同样要进行分级，去除死掉和不合格的幼苗，并补齐缺失的幼苗，目的是提高温室生产面积的实际利用率，为花卉生产企业提供品质均一性的花卉种苗。 采用机器视觉系统对穴盘幼苗进行分级，不仅可以节省劳动力，还可大大提高分级作业的生产率，并可根据用户的要求确定分级的级数，分级作业时幼苗以穴盘形式整盘通过输送带送入分级系统，完成分级的各级幼苗仍然以穴盘的形式按照不同级别输送带分别自动输出。 荷兰Flier公司与瓦格宁根大学进行了技术合作，已开发出幼苗高速分级系统，其工作原理是用人工或自动将待分级穴盘放入输入输送带，该输送带将穴盘幼苗送入一个转运装置，那里有一排机械手将穴盘内的幼苗移至一转运托杯内，托杯专门为带土坨幼苗所设计；托杯在输送装置驱动下逐个快速通过数字相机视觉采集装置，在其内部旋转，数字相机当即可获得每株苗的俯视照片和几个方向的侧视照片；视觉系统提取幼苗的株高、叶面积、茎粗和颜色等参数，然后根据客户要求分成需要的级数；机械手再将不同级别的幼苗分别移回不同级别的穴盘内由输送带输出。采用这种分级方式分级，幼苗级别均匀稳定，不损伤幼苗，适合多种类型的幼苗穴盘，分级作业生产率可达每小时8000穴，一般种苗生产中分级数在3至4级。 补苗机 “ 除了对幼苗进行分级，很多花卉种苗生产企业在出售种苗前，要对穴盘内死苗和不合格苗进行剔除，然后进行补苗，由于种苗生产量巨大，人工方式进行剔苗和补苗作业较繁琐，因此采用自动化装备进行作业生产率高，可大大提高出苗质量。 荷兰Visser公司和Flier公司都有补苗自动化装备。Flier公司的装备分为两个设备，一个是自动剔苗机，幼苗穴盘送入剔苗机后，机器视觉自动识别出不合格需要剔除的穴位，然后采用气力将要剔除的穴位连土坨一起吹出，剔除作业生产率可达每小时600盘；另一个是补苗机，经过剔苗机的穴盘送入补苗机后，同样采用机器视觉识别需要补苗的空穴，然后采用5个机械手自动将好苗补入空穴内，补苗作业生产率可达每小时1.1万穴，也可单独利用该补苗机进行剔苗后再补苗，但生产率降为每小时600穴，以上两种装备都可根据穴盘的规格调整作业参数。 Visser公司的补苗装备由机器视觉穴盘坏苗识别装置、气力剔苗装置和补苗装置构成，补苗系统作业生产率可达每小时5000穴。机器视觉识别穴盘坏苗装置还可分别和剔苗装置与补苗装置构成不同组合，在没有剔苗装置情况下，补苗作业生产率仅为每小时3500穴。 在选择上述两个公司的产品时要注意，虽然生产率有所差别，但是不宜直接对比，因为种苗的大小不同、形态不同和穴盘规格不同都会影响到作业生产率，总体上Visser公司的补苗系统对种苗的适应性更强一些，当然价格也更高一些。另外，用户可根据自身种苗生产的特点，组合选配以上装置，如在坏苗率不是很高的条件下，可仅选择机器视觉识别坏苗和剔苗功能，然后，采用人工进行补苗，这样既解决了人工剔苗作业繁琐的问题，同时也提高了作业生产率，又节省了开支。 盆花包装 “ 随着花卉市场不断成熟和消费者对产品品质与包装要求不断提高，目前国内盆花在销售前也需进行套袋包装作业，目的在于美化产品，同时宣传企业形象。 盆花套袋作业在数量少时较为容易进行，当盆花生产数量大时，劳动力的需求较大，人工为盆花套袋作业，连续不间歇作业的生产率每小时约360盆，慢的情况下每小时不到300盆。 荷兰Crea-Tech公司生产的小型盆花套袋机具有较为广泛的应用市场，该设备利用输送带将盆花送入套袋机内，机器自动将包装袋撑开，然后将盆花放入包装袋内，再由输送带将套好袋的盆花送出机器，套袋作业生产率可达每小时1200盆。在国内，广州实凯机电科技公司也开发出小型盆花套袋机，其套袋生产率也在每小时1200盆左右，但设备价格较国外同类产品降低了一半。 荷兰TERRA公司开发的大型盆花套袋机也得到荷兰一些盆花生产企业的青睐，其作业特点是一次作业循环可对4盆或5盆花进行套袋，套袋作业生产率可达每小时1700盆至2110盆，明显高于小型套袋机。Visser公司生产的大型盆花套袋机一次可进行4盆套袋作业，生产率达到每小时2000盆。另外，大型盆花套袋机一般不仅具有盆花套袋功能，还可将盆花自动装入托架，以利于搬运和运输。 荷兰Visser穴盘坏苗视觉识别、剔苗、补苗系统 机械手将同一级别的种苗放入转运托杯内 荷兰TERRA公司的大型盆花套袋机 （作者系华南农业大学工程学院教授）