一种植物幼苗光照调节装置的设计.pdf

第 nullnull 卷 第 nullnull 期 nullnullnullnull 年 nullnull 月 林业机械与木工设备 nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnull 研究与设计 一种植物幼苗光照调节装置的设计 赵 睿 null null null 刘玉臣 null 王炯儒 null 贾炜玮 null null 沈海龙 null null 张 鹏 null null 金 瑶 null 王瑞琪 null null 闫 平 null null 贾莉华 null 肖 冰 null 白鸿章 null nullnull 国家林业与草原局重点国有林区森林资源监测中心 黑龙江 加格达奇 nullnullnullnullnullnull nullnull 东北林业大学林学院 黑龙江 哈尔滨 nullnullnullnullnullnull nullnull 森林生态系统可持续经营教育部重点实验室 黑龙江 哈尔滨 nullnullnullnullnullnull nullnull 中国林业科学研究院亚热带林业实验中心 江西 新余 nullnullnullnullnullnull nullnull 哈尔滨华德学院 黑龙江 哈尔滨 nullnullnullnullnullnull nullnull 国家林业和草原局哈尔滨林业机械研究所 黑龙江 哈尔滨 nullnullnullnullnullnull 摘 要 光照影响着植物的更新 存活与生长 光照方向和强度的改变会引起植物的光合生理机制发生变 化 红松幼苗生长过程中 需要通过光照进行光合作用 在没有天然光源或缺少光照的条件下 通常采用补光 装置为植物提供光照 刺激幼苗的生长 为改善植物幼苗的生长环境 培育优质壮苗 并解决在对植物幼苗进 行补光时 光照方向受限与角度不易调节的问题 进行了一种红松幼苗光照调节装置的设计 并论述了设计 要求和工作原理 以爪型固定器 传送元件 实心球状体 空心圆柱体 第一螺旋传动器和弹性元件部件 对植 物幼苗补光灯距离进行控制 从而实现根据红松幼苗的摆放位置 对光照方向进行多角度调节 为植物多方 向补光领域未来的科技创新与研发提供借鉴和参考 关键词 光照 方向调节 补光 幼苗 机械 中图分类号 nullnullnullnull 文献标识码 null 文章编号 nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull null null null nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnull nullnullnullnull null null nullnullnull nullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull null null nullnullnull nullnullnullnull null null nullnullnull nullnullnullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 收稿日期 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 基金项目 国家重点研发计划课题 东北红松 樟子松林可持续经营技术集成示范 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 第一作者简介 赵睿 助理工程师 硕士 研究方向为森林经营 森林培育 null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull null 通讯作者 闫平 教授级高级工程师 博士 研究方向为森林经营 林业勘探设计 null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull DOI 10 13279 ki fmwe 2025 0135 林业机械与木工设备 第 nullnull 卷 nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull 植物的光合作用是将太阳能转化为化学能用于 自身形态建设和生长发育的过程 光照影响林木生 长主要通过植物叶片光合作用完成 不同植物对光 照的需求是不同的 每种植物都有其最适宜的光照 强度 nullnullnull 光对植物的代谢活动是至关重要的 不仅 是植物光合作用中的能量来源 更是参与调控植物 生长发育的重要因素 nullnullnull 在我国北方地区 由于冬 天的阳光入射角度较低 植被单位面积的光能不足 日照时数较短 自然光条件无法满足红松幼苗生长 对光照条件的需求 null 因此 植物补光是对自然光 的一种重要补充手段 对提高植物生长水平有着重 要影响 植物幼苗补光灯是依照植物生长的自然规 律 使用灯光代替太阳光来提供植物生长发育所需 光源的一种灯具 目前 市场上出现的设施栽培植物补光光源类 型包括白炽灯 日光灯 荧光灯 nullnullnull 灯 高压钠灯和 激光生长灯等 null 有研究者发明了一款旋转镜植物 补光装置 该装置将连续发光光源转变成扫描光源 对植物进行脉冲照明补光 能提高植物光合作用光 能利用率 降低补光能耗成本 null 还有研究者发明了 一款植物幼苗补光灯 该装置设置在花盆上侧 可根 据花盆大小调节的随形架 null 也有研究者发明了一 种补光装置 解决了调节整体和局部的照射范围的 问题 null 然而 这些植物幼苗补光灯普遍存在对植 物进行补光时光照方向不易调节 不利于精确调控 植物生长的问题 严重影响了优质红松幼苗的培育 质量 本文针对红松幼苗对光照需求的特点 并为解 决补光时方向不易调节的问题 研究设计了一种红 松幼苗光照调节装置 为植物多方向补光领域未来 的科技创新与研发提供借鉴和参考 null 设计要求 要完成对植物幼苗多方向 多角度的补光需求 植物幼苗光照调节装置要满足以下要求 null 可根据植物的摆放位置 对光照方向进行多 角度调节 适应性强 满足对植物幼苗的各个方向 进行补光 null 易于拆装 方便携带 移动灵便 所使用的 环境并不是固定的 所以该装置必须容易拆除和 安装 null 用于固定植物幼苗补光灯的爪型固定器松 紧可调 可适用于安装多种尺寸和型号的植物幼苗 补光灯 null 装置高度需适中 可使植物幼苗补光灯照射 面积达到一定有效范围的同时 又能令光照的强度 达到合理范围 null 外形尺寸不能过大 不能占过多面积 方便 植物幼苗补光灯对植物补光 null 装置结构 该装置的结构包括植物幼苗补光灯 植物夹紧 组件和支架 如图 null 所示 植物幼苗补光灯通过植 物夹紧组件连接到支架上 如图 null 所示 夹紧组件 包括爪型夹具 传送元件 实心球体 空心圆柱体 第 一螺杆致动器和弹性元件 爪型夹具可滑动地接合 在输送元件的两侧 弹性元件位于输送元件和爪型 夹具之间 输送元件的上部通过柱连接到实心球 体 中空圆柱体边缘加工的轴向开口将其分成两个 对称部分 中空圆柱体的上端连接到支撑件 而其 下端的内侧容纳实心球体 中空圆柱体的左侧部分 与第一螺杆执行器旋转接合 右侧部分与之以螺纹 连接 位于两侧爪型夹具之间的是植物幼苗补光 nullnull 第 nullnull 期 赵 睿 等 一种植物幼苗光照调节装置的设计 灯 它允许根据植物的摆放位置对照明方向进行多 角度调整 展现出极强的适应性 图 null 一种光照调节装置的结构 nullnull 植物幼苗补光灯 nullnull 植物装夹组件 nullnull 上部支撑器 nullnull 转动支撑器 nullnull 下部支撑器 nullnull 辅支撑器 nullnull 铰接座 nullnull 主支撑器 nullnull 爪型固定器 nullnull 传送元件 nullnull 实心球状体 nullnull 空心圆柱体 nullnull 第一螺旋传动器 nullnull 主支撑器 nullnull 第四螺旋传动器 nullnull 第四螺形紧固元件 nullnull 接合板 nullnullnull 第三螺旋传动器 nullnullnull 第三压紧螺形紧固元件 nullnullnull 稳定工具 nullnullnull 限位销 nullnullnull 活动板 nullnullnull 弹性元件 nullnull 空心圆柱体 nullnull 第一螺旋传动器 nullnull 实心球状体 图 null 光照调节装置局部结构 null 工作原理 这个幼苗光照调节装置的工作原理 是通过模 块化结构的协同运作 实现幼苗生长阶段光照条件 的精准 动态调控 具体流程与细节如下 首先是光 照模块的功能实现 装置顶部的植物幼苗补光灯内 置多组 nullnullnull 灯珠 其控制组件可预设光照强度 光谱 比例与时长 比如育苗初期用低强度蓝光促进根 系发育 成苗阶段提高红光占比增强光合作用 植 物幼苗补光灯光照单元通过可伸缩支架固定 支架 的伸缩结构能精准控制光源与幼苗的垂直距离 避 免过近灼伤苗株或过远光照不足 其次是角度与位置的调节机制 植物幼苗补光 灯与支架的衔接处设有旋转连接件 可实现 nullnullnullnullnullnull 的角度偏转 配合支架的水平微调功能 能让光线均 匀覆盖不规则摆放的育苗容器 装置的垂直支柱与 三脚架的连接处 也设有紧固旋钮 可微调整体高度 以适配不同高度的育苗架或培养台 然后是支撑与 移动系统的配合 三脚架采用三角形稳定结构 斜向 连杆通过卡扣与主支柱固定 分散装置重心 避免因 碰撞或环境振动倾倒 底部的万向滚轮带有制动装 置 移动时可轻松调整装置在温室 null实验室的位置 如从 自然光区转移至暗培养区 制动后则能保持装置稳定 实际运作中 可先根据幼苗品种设定光照参数 通过控制模块启动光源 调节支架高度与角度 使光 线均匀投射至幼苗冠层 若需更换育苗批次 可松开 滚轮制动转移装置 再重新校准光照参数 这套设 计既满足了幼苗对光照的个性化需求 也兼顾了操 作的灵活性与安全性 null 功能效果 该幼苗光照调节装置通过结构与功能的协同设 计 可有效适配幼苗培育的多元需求 其核心功能效 nullnull 林业机械与木工设备 第 nullnull 卷 果体现在以下方面 首先是光照精准调控效果 装置搭载的补光单 元可提供适配幼苗生长的光谱组合 结合支架的高 度 角度调节功能 能将光线均匀投射至幼苗冠层 避免局部光照过强或过弱 提升光合作用效率 其 次是适配性与操作便捷性 爪形夹具的弹性夹紧结 构可稳固定不同规格的幼苗培育容器 可调间距 设计兼容从单株育苗杯到多格育苗盘的多样载体 螺杆制动器的定位机制让补光单元的角度 位置调 整精度控制在 nullnullnull内 且组装拆卸仅需 nullnullnull nullnullnull 大 幅降低批次育苗的设备调试时间 最后是环境适配 与稳定性效果 三脚架的三角支撑结构配合带制动 的滚轮 既保证装置在温室 实验室等不同场景的稳 定放置 又可灵活转移至不同培养区域 其结构承重 能力达 null nullnull 以上 可兼容多组补光单元扩展 满足小 规模种苗培育的批量光照需求 整体而言 该装置通过光照调控 适配性与稳定 性的功能整合 可有效提升幼苗培育的标准化程度 缩短育苗周期 适用于设施林业种苗繁育与实验室 幼苗生理研究场景 nullnull null 结束语 为提高优质的植物幼苗培育质量 实现对植物 幼苗的高效率 便捷式及机械化的补光 设计了一种 植物幼苗光照调节装置 该装置已获国家实用新型 专利授权申请 nullnull 参考文献 null 郭佳卓 彭露 金磊 等 null 光照强度对马铃薯组培苗生长量和荧 光参数的影响 null null 中国马铃薯 nullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull null 吴丹 null 不同光照 播量和根系温度对工厂化水稻育秧的影 响 null null 南京 南京农业大学 nullnullnullnullnull null nullnullnullnull null nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull null 万文昌 石明明 张彬 等 null 植物激光灯的研究进展 null null 应用技 术学报 nullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnull null 王琬 张毅 余剑 null 植物补光技术对西安地区日光温室番茄生长 的影响 null null 现代农业科技 nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull null 广州清凉农业科技有限公司 null 一种旋转镜植物植物幼苗补光 灯 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null 唐山灿悲聚仙新能源科技有限公司 null 一种植物随形补光器 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null 江西晶科电子股份有限公司 null 一种植物补光 照 明 装 置 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 东北林业大学 null一种光照调节装置 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull