气吸式免耕播种机排种器监测系统设计

排种器是免耕播种机的核心部件,其排种质量直接影响免耕播种机的播种质量。为此,针对免耕地表作业时,出现排种盘漏吸、种子箱架空、导种管堵塞等引起的漏播情况,采用555定时器和CMOS器件,为内蒙古农业大学研制的2BM-5型气吸式精量免耕播种机设计了实时监测系统。该监测系统可使拖拉机驾驶员通过显示器和报警器实时掌握播种情况,能够有效提高2BM-5型气吸式免耕播种机的播种质量。     

气吸式播种机质量监控系统设计——基于ZigBee无线传感网络

针对气吸式播种机常出现的漏播和重播现象,在ZigBee技术和单片机的基础上提出了一种新的气吸式免耕播种机的质量监控系统,并对播种机的核心部件排种器进行了结构优化设计,制造了试验样机。播种质量监测系统以STC89C51单片机和ZigBee无线模块为主要部件,结合红外线传感器和涡流位移传感器对漏播和重播数据进行采集,实现了振动台的自动化控制和远程报警功能,以及LCD12864液晶对监测参数的实时显示。通过对播种机的大量测试,得到了不同播种机行进速度的排种质量曲线,由测试结果可以看出:排种质量监测系统可以成功地对漏播率和重播率进行监测,且遗漏监测的次数很少,排种和漏播播种率的精度较高,达到了精密播种机的设计标准。     

精密排种器性能监测装置研究——基于超材料光电传感器

由于精密播种机排种器多采用气吸封闭式,在作业过程中很难监测到其播种质量或存在的故障问题。为此,提出了一种基于光电传感器的精密播种机排种器监测装置,并利用超材料滤波提高了光敏电阻的灵敏度,从而有效提高了监测装置的精度。根据气吸式播种机的封闭性特点,设计了排种器监测系统的结构,采用总线进行通信,实现了多台播种机并行实时监测。同时,提出了复合结构的光学超材料滤波器结构优化方案,通过改变结构长度和介电层厚度,研究了滤波器的性能,实现了结构设计与空气界面之间的阻抗匹配条件,可以扩展通频带的带宽。采用不同类型的传感器对播种机的漏播监测误差进行测试,结果表明:采用超材料滤波光电传感器的监测精度最高,从而验证了其应用在精密播种机排种设备上的可行性。     

巨菌草播种机漏播补种系统设计

针对缓坡地预切种式菌草种植机存在的漏播现象,提高菌草播种机械作业的质量和自动化水平,提出一种基于stm32的漏种补播系统,该系统采用光电对射传感器和编码器分别监测漏种和排种器转速,在监测到排种器漏种时驱动补种器步进电机执行补种动作,播种发生故障时自动报警。为验证系统的可靠性,对试验样机进行测试。结果表明,排种速度在1～6 km/h时,播种机的漏种率较低,漏种后的补种率高,提高了巨菌草种植机的播种质量。      

勺轮式排种器播种质量监测系统设计与试验

由于勺轮式播种质量监测系统存在监测精度差检测不准确的问题,基于勺轮式排种器结构特征,以PLC为核心控制器并结合人机交互、光电监测和霍尔效应等原理,设计了勺轮式播种质量监测软硬件系统,实现了对勺轮式玉米精密排种器播种质量进行实时监测的功能。试验结果表明:监测系统播种量监测精度为97.2%,漏播监测精度为85.0%,重播监测精度为88.1%,能避免大田播种复杂作业环境下出现的大面积、断条式漏播,以及重播、堵塞等情况,提高了勺轮式播种质量监测系统的精度。该项研究为勺轮式排种器播种质量监测系统研制提供了新的思路。     

基于计算机视觉的气吸滚筒式精密排种器控制系统

排种器是播种机的关键部件,其作业性能的好坏直接关系到播种的质量,想要实现排种器精确控制必须先对其进行监测,通过监测其排种质量调整排种器的作业过程,以提高排种质量。为此,提出了一种基于机器视觉的气吸滚筒式精密排种器的监测和控制系统,并利用反馈调节实现了排种器的闭环控制。为了验证方案的可行性,将监测实验台安装到了气吸滚筒式播种机上,并对监测控制系统的性能进行了测试。测试结果表明:采用基于计算机视觉的播种质量监测平台可以成功地监测到排种器的重播指数和漏播指数。最后,对不同气吸滚筒负压差下的播种质量进行了检测,并将计算机视觉监测和人工监测的数据进行对比,对比结果表明:采用计算机视觉监测系统得到的结果和人工监测结果基本吻合,且播种的合格率较高,满足精密播种机的作业需求。     

补偿式玉米精密播种机的研究

为了提高玉米精密播种的工作质量,把窝眼式玉米播种机与自动检验补偿控制系统相结合,设计了一台补偿式精密播种机。该播种机采用窝眼式排种器,镇压轮驱动排种机构,利用光电传感器对排种情况进行监测,采用可编程并行接口8155与AT89C52相连的键盘接口电路实现播种作业质量的监测,并驱动步进电机对检测漏播的情况进行补播。最后镇压轮完成覆土与镇压过程,实现了玉米精密播种。     

气吸式播种机播种监测系统设计与试验--基于光敏原件

目前,机械式播种器研究较为成熟,但因本身结构特点难于播种长圆、扁等各种不规则形状的作物种子,而气吸式播种器尤其擅于播种棉籽、打瓜、葫芦籽、甜菜及玉米等种子。目前,播种机的监测装置大多使用机械式、压电传感器针对播种管、种料箱进行信号采集,并非在播种器内部进行监测。为此,设计了一种运用光敏二极管模块、霍尔传感器和单片机微处理器的气吸式播种机播种监测装置,实现了对播种机漏播、播种数统计,以及漏种报警等功能。播种监测系统试验结果表明:监测单元安装误差不应大于2.2mm,此时系统的漏播监测精度、播种数监测精度均大于95%。该气吸式播种监测系统符合监测要求,可避免过度漏播及无种空跑,提高了播种效率,降低了经济损失。     

大豆播种机偏置双圆盘气吸式排种器

设计了一种大豆播种机偏置双圆盘气吸式排种器。通过分析偏置双圆盘气吸式排种器取种、排种作业原理,对其关键部件进行了设计、优化。以排种器播种吸盘转速、气流运动速度为试验因素,漏播率为试验指标分别进行单因素试验和二次通用旋转组合试验,运用Design-Expert软件得出回归曲面并建立数学模型,得出最佳因素组合为气流速度220 m/s、排种器播种吸盘转速100 r/min,此时漏播率为2.72%。     

气吸式播种机种肥无线监测系统研究——基于NRF24L01

针对气吸式播种机常出现的漏播现象,在单片机和NRF24L01技术的基础上设计了一种气吸式免耕播种机工作情况监测的装置。该装置以STC89C52单片机和NRF24L01无线模块为主要部件,结合光电对管(接收管为光敏三极管)和超声波传感器,对播种机作业过程中种子的漏播、肥料漏施进行及时的声光报警,并通过LCD1 2 8 6 4液晶对所需参数进行实时的显示。试验结果表明,该装置能够稳定、可靠地完成播种机作业时的监测任务监测漏播的准确率可控制在97.2%。     

垂直圆盘气吸式排种器攫取种子过程分析

目前,我国玉米精量播种面积较大,其中采用垂直圆盘气吸式播种技术进行播种的较多,但该项技术在高速作业时存在排种器攫取种子效果不佳的问题,即出现少播或漏播的现象.为此,针对该问题开展相关技术研究,从理论上对垂直圆盘式气吸式排种器攫取种子的过程及有关参数进行分析,找出解决该问题的方法,提高机械化作业效率.     

气力滚筒式精密排种器结构设计及试验

为解决目前蔬菜田间有序直播生产过程劳动强度大的问题,以排种器的合格指数、重播指数、漏播指数和变异系数作为评价指标,设计出一种气力滚筒式精密排种器。排种器结构采用固定配气盘与排种盘配合的侧面换气方法实行负压吸种和正压排种,每个排种器排种1行,排种位置为水平方向。为探讨精量排种器性能参数的最佳匹配,对吸种负压、排种正压、吹种流量和作业速度在实验室台架进行了单因素和正交试验。试验结果表明:当蔬菜种子直径为1.2~1.8mm时,最佳播种参数为吸种真空度为-7k Pa,清种流量为8L/min,排种气压为0.15k Pa,作业速度为1km/h;此时,合格指数为99.52%,漏播指数0.24%,重播指数为0.24%,变异系数为2.4 4%。设计出的排种器可根据农艺要求通过联轴器连接安装若干个播种单体,实现多行同时播种,行距最小为135mm。     

气吸式玉米精量排种器性能试验研究

为确定气吸式玉米精量排种器的各项性能指标,通过JPS-12型计算机视觉试验台对排种器进行了单因素和多因素的试验研究。为此,探讨了该排种器的吸室真空度、播种作业速度及投种高度对排种的合格率、重播率和漏播率的影响规律。多因素试验采用正交试验设计方法,方差分析得出:当播种作业速度、吸室真空度、投种高度分别是7km/h、4.5k Pa、100mm时,排种器的排种效果较好,其合格率可以达到97.78%。     

踩踏气吸式微型玉米排种器的设计与试验

针对我国北方玉米播种垄作区内一些使用人工半自动化播种器材普遍存在的漏播、种子破损及重复播种等问题,设计了一种可安装在脚踏式玉米播种机上的踩踏气吸式微型玉米排种器。该排种器主要由支撑底座、踏板、活塞缸、排种嘴、种箱、吸种管及导种管组成,通过人工踩踏产生空气压力,并在气压、重力及震动的作用下实现玉米精量排种。田间试验表明:踩踏气吸式微型玉米排种器在播种频率为60~70次/min时,播种合格率为91.82%~92.17%,重播率为3.22%~3.45%,漏播率为4.61%~4.73%,均满足国家标准中对精密播种机的播种要求及玉米种植的农艺要求。     

带有补偿装置的精密排种器

目前,国内使用的精密播种机绝大多数是机械式播种机,播种机作业时都存在不同程度的漏播现象.为此,利用机电一体化技术,研制了带有补偿装置的新型精密排种器.当排种器出现空穴缺种时,排种器上的光电传感器将漏播信号发送至单片机(AT89C51),由单片机控制补种装置进行补种,以达到漏播补偿目的.该系统大大提高了机械式精播机的精播质量和作业效率.     

气吸与机械辅助附种结合式玉米精量排种器

针对气吸式排种器播种玉米时漏播率较高、地头漏播严重等问题,设计了一种采用机械托种盘辅助附种的气吸式玉米精量排种器,利用托种盘窝眼对种子的托附和夹持作用,实现对气吸式排种盘的辅助附种.分析并确定了排种器工作区域和托种盘主要结构等关键参数.试验结果表明:在前进速度6～12 km/h时,该排种器的粒距合格指数A≥91.40％、重播指数D≤3.82％、漏播指数M≤4.78％、合格粒距变异系数C≤18.37％,具有良好的排种效果.在10 km/h作业速度下,该排种器(真空室相对压力-3 kPa)的各项性能指标均明显优于常规气吸式排种器(真空室相对压力-4 kPa),其中漏播指数比后者相对降低了29％.     

油菜精密排种器智能检测系统设计研究

油菜是我国重要的油料作物,油菜籽采用机械化直播可以使得产量大幅度提高,在机械化直播过程中精密排种器占据至关重要的地位。在现代农业生产中,排种器已经成为农户和农机企业节约人力成本、提高粮食产量的重要工具,主要用于对种子进行定量播种、连续播种或植物株距调整等。对排种器工作过程进行监测,可以提高播种精度,提高作业效率,减少种子的浪费,提高农业生产效益。对排种器的使用情况进行实时监测,排除内部性能的问题和操作者的失误,从而提高播种效率、降低人工成本,具有重要的意义。本研究设计了一种油菜籽排种器监测装置,获取油菜籽下落过程中所产生的脉冲信号,通过单片机进行处理,根据预期的下落时间,统计排种器各行的播种量,以判断出重播、堵塞或漏播等异常现象,从而保证播种的均匀性,增加油菜产量。该监测装置优点是监测精度高,反应速度快,能够较好获得种子的排种情况;缺点是当有两粒种子同时下落时,只能识别为一颗种子的下落,重播的监测误差较大。该油菜籽排种器排种工况监测装置的未来前景较好,能够帮助农户实时监测排种器的工作情况,提高播种精度、作业效率及作业质量。     

精密播种机排种性能检测系统的研制

精密播种机在工作时不可避免会出现重播、漏播和堵塞等现象,不能确保精播质量,该文设计了一套以AVR单片机为核心的排种检测系统。系统采用3对并列排布的红外发光二极管和光敏三极管分别作为光电传感器的发射端和接收端,实现多行精密播种全程的无盲区监测。通过传感器监测种子在排种管内的下落状况,对播种参数实时监测。当排种管下种出现异常现象时,发出报警信号,并及时通过RS-485通讯向工况监测仪报告故障位置和状态,最大限度减少漏检和误报警的可能性,提高了检测系统的准确性,从而提高播种机的工作效率和播种质量。田间试验结果表明,该系统性能稳定可靠,对农业生产具有巨大的生产意义和经济效益。      

玉米精量排种器排种质量自动检测仪设计与试验

为了方便、准确地检测不同种类玉米精量排种器的排种性能参数,设计了一种排种质量自动检测仪。该检测仪由PLC、伺服电动机、光电传感器、触摸屏组成,可以在不同播种参数(如播种粒距、播种速度、排种盘型孔数)下实时检测排种器的合格率、漏播率、重播率、粒距变异系数等播种质量参数,并可以检测指夹式排种器各个指夹的重播数和漏播数,同时对种子的下落情况进行实时的动画模拟;当下种粒数达到设定的下种目标时,系统自动停止检测并将检测到的排种质量参数自动显示和保存。为验证该检测系统的检测精度,分别与JPS-12型检测台和Meter Max型排种器检测仪进行了对比试验,试验结果表明:在4、8、12 km/h 3种播种行进速度下,本文检测仪的检测精度与JPS-12型检测台的检测精度相近(检测结果相差不超过2%);在4~12 km/h的速度下,本文检测仪的检测精度与Meter Max型排种器检测仪的检测精度也相近(对指夹式排种器的检测结果相差小于2%,对气吸式排种器的检测结果相差小于0.7%)。试验证明该检测仪的检测精度符合使用要求。     

温室大棚电驱气力式胡萝卜播种机设计与试验

目前能适应设施大棚种植条件的小型播种机多采用窝眼轮式排种器,播种精度低,播种质量无法实时监测。小型气力式播种机需要配置气力式排种器和风机,存在动力系统设计困难、排种稳定性差、整机结构复杂、笨重等设计难题。本文基于设计的气吸式排种器,设计了叉形分种器,实现窄行距精密播种作业;确定油电混合动力系统,排种器和风机采用电驱方式,排种稳定性得到了提高。设计了基于旋转编码器测速的电驱式胡萝卜播种机控制系统,该系统以PLC为主控制器,根据旋转编码器采集的前进速度信息实时调节排种器转速,实现排种转速与播种机前进速度实时匹配。基于对射式矩阵光纤传感器,开发了播种质量监测系统,解决了小粒径种子的监测问题。通过试验表明,续航时间为10h,计数相对误差小于等于4.6%,型孔堵塞时能发出警报提醒;播种株距合格率大于93.7%、漏播率小于等于3.9%、重播率小于2.4%,漏播率检测误差小于8.4%,试验结果符合国家相关标准要求及胡萝卜种植农艺要求。