基于光电传感器的排种性能检测装置的设计与试验

为了检测穴播器在出厂或维修后的排种性能,设计了一种基于光电传感器的排种性能检测装置。本设计采用光电传感器和旋转编码器相结合,完成穴播器的排种性能检测。通过旋转编码器对排种次数进行统计,光电传感器对实际排种个数进行统计,传感器检测到的信号最终输出到单片机进行处理,再将结果显示在显示器上以实现排种性能的自动检测。将试验测得排种率与人工统计结果进行对比,误差在±3%以内,表明基于光电传感器的排种性能检测装置与人工统计的试验结果基本一致,且效率远高于人工,说明该装置能有效地对穴播器的排种性能进行检测。     

基于光电传感器的精密播种机排种性能监测系统的研究

【目的】针对玉米、大豆等作物单粒精密播种过程中出现的漏播、重播以及播种量不精准的问题,设计一种基于光电法的单粒精密播种机排种性能监测系统。【方法】采用红外检测装置获取种子下落时的脉冲信号,脉冲信号经单片机处理后统计种子下落时间间隔,并与设定理论时间间隔相比较,计算漏播率、重播率及播种量。以垂直勺轮式排种器为对象,对监测系统进行单粒漏播、重播及播种量监测试验。【结果】该监测系统的单粒监测精度达到98.8%;与排种器性能检测试验台架检测结果相比,监测系统的漏播率监测误差小于0.3%,重播率监测误差小于0.6%;播种量监测精度大于94.4%。【结论】此监测系统工作稳定,监测精度较高。     

具有自动补种功能的机械精密播种系统的研究

针对机械式精密播种机存在不同程度的漏播问题,研制了带有自动补种装置的精密播种系统.当光电传感器监测到主排种器出现满播现象时,中央处理器驱动步进电机推开副排种器输种管下端的挡种板,播下其中存储的一粒种子,挡种板释放,同时控制步进电机驱动副排种器排出一粒种子到副排种器的输种管中,确保补种及时准确.台架试验表明:补种成功率>...     

光电感应式油菜种子流监测装置设计与试验

针对油菜气力槽齿盘式精量排种器高速排种过程中种子流不易准确监测的问题，设计出一种光电感应式油菜种子流监测装置，对排种器的落种数量进行实时监测。该监测装置调用ARM嵌入式系统的中断，定时器资源，在时间窗口中采集回归反射型光纤传感器的输出脉冲，计算得到排种器双路各自落种数量以及落种总数，并在液晶屏上显示。选用华油杂62号作为试验对象，以排种盘转速和吸室真空度作为试验变量，以落种数量的监测值和实际值的相对误差作为试验指标，在油菜气力槽齿盘式精量排种器上进行该监测装置的实时监测试验，得到落种数量的监测值；再利用数粒仪计算落种数量的实际值，求出监测的相对误差。试验数据表明，监测值的相对误差不大于5.21%。该装置能够有效实现油菜种子的实时监测，对提高油菜气力槽齿盘式精量排种器排种性能的监测水平，推进油菜排种监测装置的研究具有重要意义。     

基于EDEM的自扰动内勺式大豆精密排种器的设计与试验

为提高大豆精密排种器的充种性能，研究了一款自扰动内勺式大豆精密排种器，通过搅动杆随排种轴的转动提高了排种器勺轮孔内的充种率。研究测量了黄淮海地区常见大豆品种的物理参数，并应用EDEM软件对自扰动内勺式大豆精密排种器进行了仿真试验。结果表明，单粒率最大为97.15%,最小为94.81%;重播指数最大为3.84%,最小为1.95%;漏播指数最小为0.52%,最大为3.64%。台架试验结果显示，单粒率最小为93.31%,重播指数最大为3.92%,漏播指数最大为4.03%,与仿真结果的最小单粒率误差为1.01%,最大重播指数误差为2.08%,最大漏播指数误差为9.68%。说明应用EDEM软件分析自扰动内勺式大豆精密排种器的工作过程是可行的，可以为排种器的优化提供理论基础。     

基于虚拟仪器技术的排种器漏播检测技术

按照虚拟仪器设计的思想,以Lab、VIEW作为开发平台,应用光电传感器,建立了精密排种器漏播虚拟仪器检测系统.通过对检测系统的标定、对所测粒距样本的试验结果分析,得出了排种器的合格率、重播率、漏播率、标准差及变异系数等排种指标,验证了检测系统的可靠性和准确性.设计了漏播补偿电磁阀驱动电路,当检测到的粒距大于理论粒距的1.5倍时视为漏播,此时将检测的信号反馈给数据采集卡PCI-6040E的计数器端,通过计数器产生高电平脉冲能够准确触发执行机构进行补种.     

基于光电传感器的精密排种器性能检测

研究设计了由发红外光二极管、凸透镜、PD-0120A型硅光电池裸片组组成的无盲区检测精密排种器性能的传感器以及以89C51型单片机为核心控制部件的硬件系统和软件系统。通过传感器检测、人工检测对比试验证明了该无盲区传感器可准确地检测精密排种器的各项性能指标。     

新型高速气吸式双条精密排种器设计研究

对新研制的单盘双条大豆气吸式高速精密排种器构造、工作原理进行了理论分析,并对双条气吸式排种器性能参数进行了设计。性能试验表明,该排种器与同类形排种器相比结构紧凑,拆装调整方便,参数选择合理,其工作性能稳定且分条显著。该精密排种器已应用在2BJQ-6/7/8/9气吸式精密播种机上。     

基于高速摄像技术的气吸式排种器投种过程的分析

采用高速摄像技术拍摄气吸式排种器的工作过程,分析排种均匀性与水稻种子姿态的关系及影响种子姿态的因素,找出影响排种均匀性的因素.结果表明:水稻芽种在气吸式排种盘上有3种吸附姿态,以种子沿长轴方向被吸附为正常并占大多数;通过对图像分析并结合流场分析,得出影响排种均匀性的主要因素是种子在排种器上的吸附姿态,而影响种子吸附姿态的因素是吸孔的数量和气室内气体的压力.高速摄像技术用于排种器工作分析可以发现许多排种器在高速运转时的现象,对完善排种器设计、提高排种性能具有实际应用价值.     

气力油菜精量排种器漏播检测系统的设计

针对油菜粒径小表皮色泽暗淡引起排种器漏播检测难的问题,基于气力式油菜精量排种器结构设计了一种漏播检测系统,该漏播检测系统主要由传感器系统、单片机检测系统、外设备组和控制箱等组成,将传感器采集的转速和排种间隔时间信号进行处理、存储和计算判断漏播程度,可满足小粒径排种器排种性能的检测要求。分析了漏播检测系统工作原理,确定了该系统的主要组成结构,并提出了一种基于时间间隔漏播检测算法。为了探究漏播检测系统的稳定性和可靠性,以气力油菜精量排种器为研究对象,采用单因素试验设计方法,开展了在不同排种转速下高速摄影与漏播检测系统排种间隔时间对比检测试验。其结果表明:该漏播检测系统检测排种间隔最大误差为0.63%,最小误差在0.05%以内,排种间隔时间漏播检测系统误差小于0.001s。同步开展了排种器三行漏播检测试验,当排种盘均匀分布齿数的情况下,在5min(约300个点)内没有出现漏播提示;排种盘有四组连续缺少3齿数情况下,均被检测断条比率为24%且最大排种间隔时间为4倍正常排种时间,启动报警系统;在均匀缺少10齿数情况下,均被检测排种率为80%,启动报警系统;漏播检测系统判定为漏播的准确率为100%。     

Neural network prediction of performance parameters of an inclined plate seed metering device and its reverse mapping for the determination of optimum design and operational parameters

Seed planting equipment with inclined plate seed metering devices is the most commonly used equipment for planting of peanut crop in India. For obtaining the high yield, it is very essential to drop the peanut seeds in rows maintaining accurate seed rate and seed spacing with minimum damage to seeds during metering. This mainly depends on forward speed of the planting equipment, rotary speed of the metering plate and area of cells on the plate. The relationship between these factors and the performance parameters viz., seed rate, seed spacing and percent seed damage can be established using regression analysis. But they may not be very accurate and may pose difficulty in the determination of inputs for a set of desired outputs (reverse mapping). Hence, an attempt has been made in this paper to develop the feed forward artificial neural network (ANN) models for the prediction of the performance parameters of an inclined plate seed metering device. The data were generated in the laboratory by conducting experiments on a sticky belt test stand provided with a seed metering device and an opto-electronic seed counter. The generated data was used to develop both statistical and neural network models. The performance of the developed models was compared among themselves for 4 randomly generated test cases. The results show that the ANN model predicted the performance parameters of the seed metering device better than the statistical models. In order to determine the optimum forward speed of the planting equipment, peripheral speed of the metering plate and the area of cells on the plate to obtain the recommended seed rate of 33.33 seeds/m², seed spacing of 100 mm and percent seed damage of 0.2% with 100% fill of the cells, a novel technique of reverse mapping using ANN model was followed. It was observed that the optimum forward speed of the planting equipment and optimum area of cells on the metering plate had good correlation with size of seed. Linear regression equations were developed to predict the optimum forward speed of the planting equipment and optimum area of cells on the metering plate using the size of seeds as independent parameter. The peripheral speed of the metering plate of 0.237 m/s was found to be optimum for the size of seeds in the range of 95.42-123.01 mm². However, the results need to be verified by conducting planting operation under actual field conditions.     

气力式谷子精量排种器结构设计及性能试验

针对现有气力式排种器对谷子等小粒径种子难以实现精量播种问题,根据谷子形状等物理特性,通过优化排种器结构,设计一种舀勺-气吸组合式谷子精量排种器,研究排种器关键部件结构与参数对谷子精量排种性能的影响。应用JPS-12排种器性能检测试验台,以排种轴转速、舀种勺位置夹角和舀种勺圆心角为试验因素,以穴粒数合格指数、穴距合格指数、空穴指数及穴距变异系数为试验指标,进行三因素三水平正交试验,分析各试验因素对于性能指标影响的显著性。结果表明:排种器较优的工作参数为,舀种勺圆心角45°、舀种勺位置夹角-15°、排种轴转速10 r/min;优化定型后舀勺-气吸组合式谷子精量排种器综合性能试验指标为,穴粒数合格指数88.7%,穴距合格指数87.7%,空穴指数1.3%,穴距变异系数12.3%。该排种器作业性能满足小粒径作物精量播种和农艺要求。     

气吸式小粒蔬菜种子精量穴播排种器优化设计与试验

目的 小粒种子具有尺寸小、质量轻、形状不规则的特征,采用传统排种器作业时常发生吸种孔堵塞、种子损伤、播种均匀性差的问题;因此本研究在种子丸粒化技术的基础上设计了一种气吸式小粒种精量穴播排种器。方法 通过测量种子的尺寸大小和摩擦角等相关参数,采用Rocky离散元仿真软件对进种过程进行仿真模拟。为获得该排种器的最佳性能因素组合,进行了二次回归旋转正交试验,应用多目标优化方法对排种器性能影响因素进行优化。结果 通过回归系数的检验得知,影响排种器单粒率与空穴率的因素主次顺序为气压、排种器转速。当转速一定时,随着负压的增加,单粒率随之增加,空穴率随之降低,当负压一定时,随着转速的增加,单粒率随之降低,空穴率随之增加,当负压大于?2 800 Pa时,转速在5~30 r/min的范围内对排种器单粒率和空穴率影响不明显,且此时单粒率均在90%以上、空穴率均在10%以下。结论 通过优化求解,最优工作参数组合为转速15 r/min、负压?2 300 Pa、正压500 Pa。经试验验证,在此条件下该排种器的性能指标为单粒率合格指数平均值96%、漏播指数平均值3.37%、重播指数平均值0.267%,符合国家标准要求。     

内侧充种式花生精密排种器性能分析与破碎试验

为提高用于花生播种机的内侧充种式精密排种器的排种质量,降低排种器对种子破碎率的影响,探寻最佳的排种器工作参数组合。基于JPS-12型排种器试验台,采用三元二次正交旋转组合试验设计的方法,以排种轮转速、复式型孔充种孔长度、护种板起始角大小为试验因素,破碎率为试验指标,鲁花11号花生种子为试验对象进行了试验研究。运用DPS软件对试验数据进行了方差分析,结果表明,破碎率影响显著性顺序依次为护种板起始角大小、排种轮转速、复式型孔充种孔长度。运用Matlab软件对数学模型进行了参数优化,得出最佳参数组合为:排种轮转速38 r/min、复式型孔充种孔长度35 mm、护种板起始角大小22°,此时的破碎率为0.65%。试验验证结果表明,理论值与试验值差值为0.06%,最佳参数组合下的破碎率低于花生播种要求。     

玉米根茬地杂豆垄作播种机的改进设计

在玉米根茬地,利用联合作业机起茬、破茬碎土、垄体深松、灭茬旋耕、起垄整形等多项作业,达到杂豆种植要求,采用大垄平台的栽培模式,改进设计气吸式播种机核心部件,使种子的间距、粒距(株距)及深度都达到精确分布,并在田间进行性能试验。研究结果表明,完全满足了杂豆"大垄平台"高产栽培技术要求,公顷保苗21~25万株·hm~(-2),株距合格率达到98%,且漏播率、重播率较低,播种质量高,满足播种质量的要求。     

棉花精量排种器排种性能试验研究

为实现南方棉花种子的精量播种,设计一种满足南方棉花种子"一穴两粒"农艺要求的机械式精量穴播棉花排种器,将该排种器安装在JPS-12型全自动排种器性能检测台上进行棉花种子排种性能试验。分别以合格指数、漏播指数和重播指数为评价该排种器排种性能指标,以适用于南方的棉花种子(湘杂棉3号、湘杂棉8号和慈抗杂3号)为试验对象,对排种器转速、勺孔直径和种室曲面曲率半径3个因素进行单因素试验,得出各因素作业时的最优范围。正交试验结果得到排种性能各因素的最优组合为:排种器转速100rad/s,勺孔直径9mm,种室曲面曲率半径25mm;该组合下,棉花种子精量排种效果较好,穴粒数合格指数为93.62%,重播指数3.87%,漏播指数2.51%。该机械式精量穴播棉花排种器满足国家标准对棉花种子的播种要求。     

油菜气力滚花滚筒式精量集排器充种性能仿真分析与试验

为提高油菜气力滚筒式精量集排器的充种性能,设计1种滚花排种滚筒,确定了滚花排种滚筒的结构参数,构建了充种区强制带动层种子的力学模型。EDEM仿真分析滚花结构、排种滚筒转速和充填高度对种群充填角、拖带角和动力学特性的影响。结果表明:滚花排种滚筒拖带角随排种滚筒转速增大而增大,且大于无滚花排种滚筒;种群充填角随排种滚筒与种群间的摩擦力增加而增加。同时,随排种滚筒转速的增加,种群所受合力、法向力和切向力以及种群速度线性增加;随充填高度的增加,种群所受合力和种群速度线性增加,且排种滚筒转速或充填高度一定时,滚花排种滚筒的种群动力学特性优于无滚花排种滚筒。台架试验表明:当排种器负压为-2 500Pa、正压为500Pa、充填高度为-5mm、排种滚筒转速为30r/min时,合格指数90.10%,漏播指数1.56%;当排种滚筒转速在15~50r/min范围内时,各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数分别低于5.5%和2.0%,种子破损率低于0.2%。田间试验结果表明,以滚花排种滚筒为关键部件的集排器能满足油菜播种机技术要求。     

正负压式精量排种器设计与仿真优化

针对机械式排种器伤种率高、均匀性差以及气吸式排种器易堵塞等问题,设计了1种滚筒正负压式排种器,并基于有限元法与离散元法对滚筒正负压式排种器的排种性能进行分析,利用Fluent仿真软件分析了吸种负压值、种孔直径以及每排种孔数目等结构参数对排种器性能的影响,通过径向截面压力图以及速度矢量图的分析得到排种器较优结构参数：种孔直径为2.0 mm,每排种孔数为28个,以及吸种负压范围为-4.0～-2.5 kPa;利用EDEM-Fluent耦合方法对种子颗粒运动轨迹以及排种器转速对种孔的吸种性能的影响进行了仿真,仿真发现合格率随着转速的增大先增加后减少,重播率以及漏播率相反,最终确定排种器较优转速在19 r/min到27 r/min之间。本文的研究可为精量排种器的设计提供参考。     

油菜精量播种机排种器驱动系统设计与试验

结合油菜播种农机、农艺要求,设计了油菜精量播种机排种器驱动系统,对播种机行距、播量和穴距等主要性能指标分别进行了分析计算.按照设计工作幅宽2 m、播种6行、种子发芽率85%,计算得:行距在330⁴00 mm之间可调;穴距在26 n400 mm之间可调;穴距在26 n²20 n(n为每穴种子数)之间可调.当分别取1、2、3粒/穴时,传动比分别在0.36220 n(n为每穴种子数)之间可调.当分别取1、2、3粒/穴时,传动比分别在0.36³.00、0.183.00、0.18¹.50、0.121.50、0.12¹.00之间可调;播量分别在150 6001.00之间可调;播量分别在150 600³49 710、301 200349 710、301 200⁶99 420和451 800699 420和451 800¹ 049 130粒/hm2之间可调.取播种机前进速度为5 km/h,有最小真空度3.24 KPa.以秦油10号为试验用种,选用370 W的真空泵为气源,取播量为3 kg/hm2进行试验.结果表明,该油菜播种机试验考核播量与设计播量之间的误差为2.6%,播种均匀性变异系数为2.3%,实现了油菜籽精量排种.     

基于高速摄像技术种子吸附姿态对排种性能的影响

以食葵种子为对象,采用理论分析、高速摄像技术与试验台试验相结合的方法,对影响种子吸附姿态的因素及吸附姿态对排种性能的影响进行研究。结果表明:1)种子中部被吸附且长轴方向与排种盘吸孔的切线方向重合时(姿态一)所需吸力最小,通过高速摄像观察发现姿态一为吸附最佳姿态。在6种排种盘转速和真空度下处于姿态一的种子所占比例的平均值分别为76.5%、80%,即姿态一为主要吸附姿态;2)种子处于姿态一的比例越高,排种性能越好,种子吸附姿态的比例与排种盘转速及真空度有关;3)种子的吸附姿态影响投种方式,投种方式不同导致投种高度和投种角度不同,最终产生粒距差异性。