大粒种子调向精量播种机构的设计

为适应现代化蔬菜工厂化育苗及许多自动化智能装备的发展需求,设计了一种大粒种子调向精量播种机构,使南瓜等大粒种子的长轴方向保持一致,为整盘秧苗子叶生长方向的一致性提供前提保障.为此,介绍了该机构的组成部分和工作过程,对关键部分定向送种盘的输种性能进行了试验分析,得出其均匀定向输种的最优参数组合,并提出了建议和改进意见.     

大粒种子调向排种机构的试验研究

为实现标准化幼苗的生产,提出了大粒种子定向定位排种方法,研制了调向排种机构。该机构主要由调向板、进种导向板和出种导向管构成,可实现对大粒种子长轴保持45°方向、种子发芽口朝向一致并位于穴孔中心位置定向定位排种。为此,以南瓜种子为研究对象,通过参数优化试验确定了结构设计参数,利用3D打印技术试制了机构,最后以单片机为控制单元、步进电机作为驱动源,结合基于机器视觉技术的大粒种子方向的判别方法和控制方法,对机构的定向定位排种性能进行了试验。结果表明:该装置的定向定位排种成功率为9 7.1%,9 4.7%的种子的发芽口分布在以穴孔中心为圆心、半径为1 0 mm的圆内,9 5.9%以上种子偏转角度小于1 5°,基本满足大粒南瓜种子的定向定位播种要求。     

机器视觉选苗检测系统的嫁接苗木测量技术研究

自动化苗木的嫁接,需要对苗木进行挑选。为此,设计一种苗木检测系统,通过传送带单株传送苗木,利用工业相机拍摄苗木的图像,并通过专门的开发识别软件,利用图像识别技术中依赖的OpenCV和用于数值计算的NumPy这两个外部库,对图片中的苗木轮廓提取,进行二值图像处理,利用格林公式计算出最小面积和长度及苗木的直径和弯曲度。测试结果表明：该方法有效,精度较高,可分析苗木的直径及弯曲度,剔除那些不适合自动化嫁接的苗木。     

基于机器视觉的嫁接幼苗特征识别方法

幼苗子叶方向的正确识别是瓜科嫁接机实现全程自动化的关键技术之一。该文研究了在自然光照条件下,对白籽南瓜砧木子叶方向特征的识别方法。首先对采集的幼苗图像进行预处理,提取出子叶边界;然后利用区域标记,依次提取目标幼苗子叶边界的最小外接矩形,在外接矩形内对幼苗边界进行椭圆形Hough变换,拟合两片子叶的轮廓曲线;最后依据子叶轮廓的椭圆形数学模型,求取幼苗子叶方向,幼苗生长点位置以及子叶叶片面积等特征信息。对100幅幼苗图像进行识别试验,成功率为85%。该文提出的方法可对嫁接南瓜幼苗的子叶方向特征进行有效的识别,并且通过调整参数,可用于其他幼苗的特征识别研究。      

瓜类砧木子叶压苗块气流场特性分析与试验

为解决现有嫁接机子叶定位机构缺乏柔性仿形设计,人工压苗容易造成叶柄劈裂或子叶破损,影响嫁接苗成活。首先测定瓜类嫁接常用砧木——白籽南瓜苗的外部形态几何参数和子叶压缩特性,子叶破裂点压力为1 616 Pa。设计一种正压气流压苗的砧木上苗定位机构,利用取点拟合法获得白籽南瓜苗子叶展开曲线轨迹方程,用于压苗块和定位块作业面的仿形设计。利用CFD构建压苗块气流场仿真模型,分析进口流速、吹气距离对子叶压苗特性的影响,以吹气孔直径A和深度B、进口流速C为影响因素,进行三因素三水平正交仿真试验,分析得出压苗块压力出口的平均压力影响显著性次序为R_A>R_C>R_B,压苗块影响因素最优组合为A_1B_2C_2。子叶压苗试验结果表明,压苗块吹气孔直径1 mm、孔深2 mm、进口流速20 m/s、吹气距离30 mm工况条件下,子叶压苗成功率为98.67%,无伤苗现象,表明砧木上苗定位机构设计可行,作业参数选择合理,压苗块和吸附块作业面仿形设计对子叶具有柔性保护作用。     

顶芽斜插瓜类嫁接装置关键机构的研究

顶芽斜插法嫁接是瓜类蔬菜嫁接生产中常用的一种方法,其特点是操作简单、不需要夹持固定物、成活率高,也是实现瓜类蔬菜机械化嫁接的一种理想方法。本研究通过对顶芽斜插嫁接法的操作过程及工艺要求进行研究分析,对实现瓜类蔬菜顶芽斜插机械化嫁接的关键机构及参数进行了实验研究,确定了砧木和接穗夹口部位的结构形状尺寸;砧木打孔签为1.80 mm的圆锥形时,插孔形状整齐、清楚、无毛刺;接穗切削角度为20°时,切削面长度适中且具有一定的刚性,插入砧木插孔内的成功率比较高。在上述研究基础上完成了顶芽斜插嫁接机的关键机构的设计,包括砧木和接穗夹持机构、砧木打孔机构、接穗切削机构,这些机构在人工上苗后可以实现砧木的夹持,砧木子叶的展平压平、打孔和接穗的上苗、夹持、切削,及砧木和接穗的插接作业。     

玉米种子尖端定向滑移方法与装置研究

为了进一步提高玉米种子定向成功率,设计了一种玉米种子尖端定向滑移装置,并对其定向原理进行了分析。装置主要由滑移间距控制机构和尖端定向机构两部分组成,且由于尖端定向机构是装置的关键部件,因而对其进行了结构设计。以旋转种槽长度l、种槽与水平面倾角θ、种子进入旋转种槽到种槽旋转的时间T为因素,以旋转种槽转过180°后玉米种子到旋转种槽轴心间的距离为指标,进行三因素三水平正交仿真试验,得到最佳工艺参数为：旋转种槽长度50mm,种槽与水平面倾角25°,种子进入旋转种槽到种槽旋转的时间0.02s。此条件下,玉米种子尖端定向效果最佳。研究可为提高玉米种子尖端定向提供参考。     

振动供种型孔轮式非圆种子精密排种器设计与试验

为满足非圆种子低播量精密播种的种植要求,基于型孔轮式排种器提出了一种振动定向供种机构,分析了种子振动定向排序的机理,建立了种子在定向供种机构上的运动模型和充填型孔过程的动力学模型,完成了关键结构的参数设计。以V型槽安装倾角、振动方向角、振动频率、电压值(振幅)及排种轮转速为试验因素进行了二次回归旋转正交组合试验,并应用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据进行多元回归分析和响应曲面分析,得到了因素与合格率间回归模型和因素对指标影响关系,确定了影响合格率的因素重要性次序为振动频率、振幅、振动方向角、安装倾角和排种轮转速。基于回归模型进行了参数优化并进行了试验验证,结果表明:当安装倾角4.02°、振动方向角31.29°、振动频率35.9 Hz、振幅4.03 V、转速5.55 r/min时,合格率为97.64%,漏充率为2.36%,试验中未出现多于3粒/穴的情况。采用二次回归旋转正交组合设计建立回归模型,试验结果与理论分析结论一致,满足了低播量精密播种的农艺要求,表明了振动供种组合型孔轮式排种器实现非圆种子精密排种的可行性。     

全自动整排蔬菜嫁接机嫁接夹输送机构设计与试验

为了提高蔬菜嫁接机的工作效率,对穴盘苗全自动整排嫁接机加以研究,基于嫁接夹固定嫁接苗的方法,设计了适用于整排苗同时嫁接的嫁接夹输送机构。该机构由嫁接夹自动排序供夹机构、嫁接夹输送台、直线运动机构3部分组成,可在一个工作循环中输送5个嫁接夹以及同时固定一排嫁接苗。整个机构通过振动盘完成嫁接夹的自动定向排序;由气缸驱动实现自动供夹;利用步进电动机驱动的直线机构完成嫁接夹的自动输送;应用气缸和气爪驱动控制嫁接夹的夹口状态,并完成5株嫁接苗的同步固定。对机构进行试验研究,确定了其性能参数,试验结果表明,嫁接夹输送机构一个工作循环用时约12.5 s,供夹成功率达到94.7%,嫁接苗切口固定成功率为92%,可以满足整排嫁接技术的需要。     

茄科蔬菜多株同步自动嫁接机设计与试验

以茄科蔬菜穴盘苗为作业对象，开展了多株蔬菜同步自动嫁接技术及关键机构研究。提出了基于劈接法的茄科蔬菜六株同步自动嫁接机的整机结构方案，该机可连续实现穴盘苗自动进给、砧穗木的切削与插接、嫁接夹的定向排序与持送上夹等功能。重点设计了嫁接机的砧木平切机构、砧木劈切机构、穗木推切机构、砧木与穗木插接机构、振动排序供夹装置及持送上夹机构等关键机构，确定了各机构的主要结构参数。以辣椒苗为嫁接对象，开展了六株同步嫁接机切削质量正交试验，试验结果表明，提高对苗株的夹持精度和切削速度及较小的茎秆纤维硬度有利于提高切削质量。当切削速度为1.5 m/s时，嫁接期辣椒苗样机性能验证试验结果表明，砧穗木切削合格率98.6%、嫁接合格率97.1%、嫁接成活率96.2%、嫁接效率720株/h,达到了设计要求。     

气吸振动滚筒式防堵塞精密播种装置设计与分析

针对目前精密播种装置在长时间的播种中容易出现吸嘴被堵塞、播种合格率降低等问题,设计了一种气吸振动滚筒式防堵塞精密播种装置。该装置由滚筒装置、落种装置、振动种盘及加种箱等组成,利用振动种盘振动使其内的种子群做"沸腾"运动;带有负压的吸嘴将种子吸附并携带种子进入排种区,利用重力和正压进行排种;并通过安装在滚筒装置中的导针以实现清理吸嘴中的杂物,可有效防止播种过程中吸嘴堵塞,有利于播种装置实现精量、低伤种率的播种需求。在播种前向加种箱中加入适量的种子,可实现自动精量均匀加种,播种装置加种过程对种子损伤率小,加种效率高,可实现长时间连续播种的需求,播种工作效率可达到225盘/h以上。     

自行式牛蒡播种机的设计

针对现有牛蒡播种机不能实现自动行走、播种效果不理想等问题,设计开发了自行式牛蒡播种机。该机由工作台、动力传动部分、双离合控制装置及播种机构组成。动力传动部分通过直流电机调速器实现行走速度可调,双离合控制装置可方便地实现行走车轮与播种机构动力的接入断开,播种装置拆卸方便。试验结果表明:该机播种合格率可达85%以上,作业质量符合农艺要求;机具结构设计合理,为推动牛蒡机械化种植的发展提供了技术支持。     

气吸式花生精密播种机的研究

为了实现垄作花生的精密播种,设计了气吸式精密排种器,其主要由本体、种杯、排种圆盘、搅种盘和尾风管组成[21],通过排种圆盘上拨片的推动作用、搅种盘上搅种钮的搅动作用及尾风管的吹送作用,能够明显提高花生播种的双粒率,降低碎种率和漏播率,提高播种精度。同时,改进了播种机的行走装置,能够有效降低滑移率,保证播种机直线前进的稳定性。所设计的花生播种机主要由机架、悬挂装置、起垄装置、驱动装置、播种装置、施肥装置、喷药装置及覆膜装置等部分组成,集起垄、施肥、播种、喷药、滴灌带铺设、展膜、压膜、覆膜及膜上覆土等多道工序于一体,提高了花生的播种效率[4]。     

宿根蔗补种机均匀排种控制系统设计与试验

为了实现排种的均匀稳定，针对预切种式宿根蔗补种的难题，设计了一种宿根蔗补种机均匀排种控制系统，由辊耙、理蔗压板、种箱以及电控系统等组成。通过运用EDEM对排种机构的排种过程进行仿真分析及虚拟试验，探讨了系统主要工作参数对排种性能的影响，对机构进行了优化设计。通过单因素试验及Box-Behnken响应面正交试验，研究了辊耙角速度、理蔗压板压力、种箱内蔗种数量、理蔗压板活动角对排种均匀度的影响规律，建立了排种机构排种性能的响应面方程，构建了排种系统参数调节的控制模型和控制算法。以种箱内蔗种数量作为控制器输入量，控制器通过自动调整辊耙角速度和理蔗压板压力来控制排种系统排种过程的均匀性。试验结果表明，应用参数自调节排种控制系统进行排种作业时，排种合格率为94.44%,与未应用参数自调节的排种系统相比提高8.88个百分点；排种均匀度为0.46段²。研究可为提高甘蔗宿根补种的均匀性及稳定性提供技术支持。     

"一器4行"针孔气力式蔬菜排种器的设计与试验

为了保证穴盘育苗播种的精密性,实现高效播种,根据蔬菜种子的播种农艺要求,提出了“一器4行”气力式排种方案,设计了蔬菜“一器4行”排种器。根据播种因素对工作性能的影响以及播种试验,确定了排种器的设计参数。播种样机采用种子在供种盘中沸腾振动与气吸相结合的原理对种子进行播种,利用1排针孔进行吸排种,然后通过导种管将种子分成4行,实现每次同时播种4行。通过对白菜种子的播种试验表明,播种机播种的单粒合格率达95%以上,最高每小时可播种600盘以上,空穴率低于3%。     

丘陵区小麦预留行玉米机直播研究

本研究引进三种播种机,对小麦预留行进行玉米播种试验,通过对宜播性、播种质量、出苗率、播种效率等进行比较研究认为:电子精量播种机能保证每穴播种1粒种子,宜播性依次为圆粒型、半马齿型、马齿型。手推式播种机能开沟、播种、盖种一体化,播种效率高,较适宜在丘陵区应用。     

玉米精密播种机播量监测系统设计与试验

播量监测是评价播种机播种质量的重要手段,但受到多行播种机排种速率的影响,易出现漏探测的问题,严重影响播量监测性能.为此,设计了一种玉米精密播种机播量监测系统,包括显示器以及基于STM 32设计了播量监测器和基于输出脉宽调试输出(PWM)设计的排种监测传感器,并提出了一种播种顺序计数方法,用于对玉米精密播种机的播量粒数进...     

香料烟漂浮育苗播种机播种机构设计与试验

针对现有的机械滚筒式及真空吸种式播种机不能满足香料烟漂浮育苗播种要求的现状,对播种机构进行改进:减少播种辊上的播种孔数量,降低加工难度;取消机械滚筒式播种机上的护种装置,减少设备使用过程中的维护难度。采用步进电机作为播种机构与压穴机构的驱动,并通过单片机对播种过程进行精确控制,实现精确落种,提高播种精度。试验证明,改进后的播种机构运行稳定,生产效率125盘h,空穴率0.89%,播种合格率99.1%,种子破损率0.51%,满足生产要求,在云南保山香料烟种植区域内得到了广泛推广应用。      

气吸式单、双排精密通用排种器的设计与试验

针对黑龙江省大豆播种采用边缘型孔式排种器或窝眼式排种器,玉米则多采用勺轮、指架、气吸平面多孔盘情况,结合传统排种器在充种、清种过程中伤种情况严重的问题,设计了一个能够满足黑龙江省的玉米单条、大豆双条作物播种农艺要求的排种器。以排种器的作业速度、风压为影响因素,采用Box-Behnken中心组合试验设计方法,建立了排种合格指数、漏播指数的数学模型,分析此排种器对排种质量的影响规律。试验表明:当排种器风压为6. 61k Pa、作业速度为6. 82km/h时,排种作业性能最优,其合格指数为94. 41%,漏播指数为3. 67%。该排种器工作不伤种,排种性能综合指标超过90%,工作性能稳定。     

预切种振动供种式木薯播种器勺链排种机构设计与试验

针对目前预切种式木薯精密播种器存在充种困难以及播种合格指数低等问题，在播种器中进一步设计勺链排种机构。阐述播种器工作原理以及设计勺链排种机构相关参数，基于最速降线理论对排种机构的捞种勺进行参数设计，并对机构作业的充种与投种过程中木薯种茎受力和运动状态进行理论分析，确定影响充种性能因素显著性主次顺序为捞种勺型式、捞种勺数量、输送链运动速度以及充种倾角。利用EDEM软件进行单因素仿真，得出不同试验因素对充种性能的影响规律；进行响应面BBD仿真试验，确定最优因素参数组合。研制播种器样机进行台架和田间试验，结果表明当充种倾角为37°、捞种勺数量为12个、输送链运动速度为0.63 m/s时，充种合格指数为93.8%,漏充指数为1.9%。田间试验表明预切种振动供种式木薯播种器勺链排种机构作业性能较优，满足木薯精密播种农艺要求。