移栽机自动送盘机构性能的试验研究

鉴于我国新疆地区大面积的种植模式,人工移栽穴盘苗存在劳动强度大、成本高、移栽周期长、移栽效率低等问题,设计了一种移栽机自动送盘机构。针对设计的自动送盘机构,以番茄钵苗为试验对象,对自动送盘机构的性能进行试验,确定机构设计的合理性。结果表明:自动送盘机构的穴盘层位置准确率达到99.7%以上,验证了自动送盘机构设计的合理性。同时,找出了影响试验性能的不利因素,为提高移栽机自动化性能提供了理论依据。     

移栽机自动化送盘装置的关键部件及送盘方法的设计分析

鉴于我国新疆地区大面积的种植模式,人工移栽穴盘苗劳动强度大、成本高、移栽周期长及移栽效率低等问题,设计了一种穴盘苗移栽机自动化送盘装置,并对关键部件和送盘方法进行设计分析。该装置由机架装置和传送带装置组成,伺服电机驱动传动链转动,穴盘层被带动向下移动,通过止动摇杆机构的配合工作,使穴盘自动下滑到传送带上;通过穴盘的自重和传送带的共同作用使穴盘到取苗输送装置入口处,实现穴盘自动化送入取苗输送装置。该装置结构简单、成本低,对增加农民的经济收入,解决育苗移栽技术大面积推广具有重要意义。     

穴盘苗自动移栽机苗盘进给装置的设计与试验

目前,国内旱地使用的移栽机多数是半自动移栽机,主要由人工完成供苗、取苗、投苗工作,存在劳动强度大、效率较低等问题。为此,根据穴盘苗进给装置技术要求,设计了穴盘苗自动移栽机的苗盘进给装置,对其关键部件横向进给驱动机构和纵向送苗驱动机构进行分析和计算,确定了关键部件结构参数。并搭建试验台进行试验。结果表明:穴盘苗进给装置运行稳定,基本符合供苗功能要求,可为旱地穴盘苗自动移栽机的研究提供参考。     

穴盘苗自动移栽机研发与应用

针对当前人工移栽成本高、效率低和劳动强度大等问题,设计开发了一种穴盘苗自动移栽机。该移栽机主要由移栽机构、坏苗识别系统和控制系统等部分组成,与工厂化穴盘种苗生产工艺相适应,实现了幼苗由密穴盘移栽到疏穴盘或营养钵中的机械化操作,改善了操作人员的劳动条件,提高了作业效率。      

基于PLC的移栽机整排取送苗控制系统的设计

针对目前自动移栽机单个机械手取送苗工作效率低的问题,提出了一种整排取苗式穴盘苗移栽机取送苗方案,旨在提高穴盘苗移栽机的取送苗速度,提高移栽机整体的工作效率。该系统使用FX3U三菱PLC作为核心控制器,通过控制各步进电机和气缸协同工作来完成整排穴盘苗的进给、取苗和送苗。使用SolidWorks三维软件建立整排取送苗机构模型,并使用GX-Works2软件编写程序。该控制系统实现了整排穴盘苗的取送,促进了新疆生产建设兵团穴盘育苗移栽技术的发展,对新疆特色农作物产业的发展具有重大意义。     

多肉植物自动移栽机末端执行器设计与试验

现有多肉植物种植基地主要采用穴盘苗种植,针对所采用的自动移栽机无法满足自动移栽机实现多肉植物的疏植移栽和移栽效率低的问题,笔者设计了一种基于气压传动的可调取苗末端执行器,该装置根据气缸活塞的上下运动,带动连杆和滑块运动,从而实现灵活调节取苗针间隙,满足穴盘苗疏植移栽作业要求.并根据穴盘苗的疏植移栽技术要求,确定末端执行...     

穴盘苗自动移栽机苗盘输送装置的设计研究

针对国内大田移栽中多数采用半自动移栽,主要由人工完成投苗工作及机械完成栽植工作,存在劳动强度大、效率低、移栽质量差等问题,对自动移栽机的苗盘输送装置进行了设计与研究。同时,设计了横向和纵向进给控制机构,确定了关键部件应该满足的技术参数,并进行了三维实体建模分析,验证设计的合理性。结果表明,该装置可满足移栽机苗盘自动输送的要求。     

基于PLC的移栽机苗盘输送控制系统设计与试验

本文针对番茄苗穴盘移栽机取苗机构位置固定的现状,通过控制苗盘的进给送苗以适应取苗机构快速取苗、栽植,实现了苗盘输送的控制,通过对苗盘结构及移栽过程的分析,确定了苗盘输送机构控制流程;通过硬件选型和参数的分析计算,设计了控制系统的硬件结构及软件流程。最后,通过试验验证了该控制系统工作的准确率,达到了前期控制要求,为后期提高控制可靠性提供了技术依据。     

2自由度夹子式水稻穴盘钵苗拔抛机械手设计与试验

根据2自由度机械手拔抛穴盘钵苗的特点和机理,设计了一种2自由度夹子式机械手,简述了其工作对象特征,主要结构组成及控制电路,对关键部件夹秧机构进行了设计,通过Pro/E建模及虚拟装配对秧夹的开闭合过程进行仿真,保证开闭合运动的精度和可靠性。在试验平台上,进行了不同穴盘类型、不同钵土含水率、不同秧夹弹簧拉伸力以及不同穴盘进给模式对机械手拔秧效果影响的试验研究。试验结果表明:穴盘类型和钵土含水率对拔秧成功率有显著影响(P0.01),采用红色穴盘育秧或保持钵土含水率大于30%可以提高拔秧成功率;夹秧机构上复位弹簧拉伸力在15 N和22 N间变化对拔秧成功率没有显著影响;采用自动进给穴盘模式不会对拔秧成功率产生显著影响,秧苗自动输送进给机构的性能满足钵苗行输送进给的要求。     

机械手式水稻有序行抛机构的设计

为了适应水稻抛秧移栽新种植模式，研制了一种机械手式水稻有序行抛机构，该机构可将工厂化穴盘育秧秧苗自动拔起并按株距、行距有序地定植于田间。借鉴工业通用机器人原理，设计了一种夹子式机械手，该机械手通过单片机编程控制进行全自动取秧。采用一组空间曲线滑道分秧，可达到秧苗移栽的农艺要求。     

基于PLC和光电传感控制的穴盘苗自动移栽装置设计

移栽机械化设备作为育苗工厂化生产的重要设备,在提高育苗工作效率上有着重要意义。为了提高穴盘苗移栽的效率和自动化程度,设计了一种基于光电传感器和PLC编程的自动移栽装置,并在PLC控制器中嵌入了模糊控制算法,有效地提高了系统的抗干扰能力和自动化程度。该设备利用光电传感器对穴盘特征参数进行扫描,可以发现空穴盘和无穴盘的情况,并能够对穴盘苗进行定位。设计开发了试验样机,并开发了上位机和下位机控制平台,利用PLC控制器和模糊控制软件框架,实现了移栽设备的自动化移栽。试验表明:采用模糊PLC控制器,穴盘苗准确识别率和移栽成功率平均值为9 8.9%和9 9.5%,作业精度较高,可以满足现代化温室种植的需要。     

新型组培苗移栽手爪的设计

移栽机械手爪是温室穴盘移栽机的核心部件,其结构的好坏直接影响穴苗抓取效果。本文从新型机构设计角度入手,使用凸轮机构作为角度变化装置,实现在抓取穴苗过程中的抱抓动作,根据标准的128穴盘格的尺寸提出了移栽手爪的参数设定和整体结构设计,从而提高了抓取的可靠性、降低了穴苗的损伤率。并且利用Solidworks建立机构模型,对其工作原理和功能进行分析,为今后设计市场需求的经济适用的穴盘苗自动移栽机提供参考。     

全自动移栽机穴盘回收机构设计与试验

我国是一个蔬菜种植大国,蔬菜规模化种植多采用工厂化育苗,达到成苗要求后的蔬菜钵苗需用移栽机进行大田栽植。为了提高移栽机的工作效率和蔬菜移栽的自动化程度、降低劳动力成本,针对移栽后空穴盘的自动回收设计出了一种全自动移栽机收盘装置。装置由输送装置、托举装置及回收框架等部分组成,穴盘下落后由输送带传送到回收框,托举装置将其叠摞,止落板对穴盘进行承接,实现回收。根据作业过程,选取输送带速度、止落板长度和穴盘被顶起高度做三因素三水平试验。结果表明:在穴盘下落倒扣时,较优的组合参数为输送带速度90mm/s、止落板长度50mm、穴盘被顶起高度90mm;在穴盘下落非倒扣时,较优的组合参数为输送带速度90mm/s、止落板长度60mm、穴盘被顶起高度100mm。两种方式下穴盘回收的成功率达到了97.5%以上,满足全自动移栽机对穴盘回收的要求,可为移栽机自动化收盘提供参考。     

移栽机穴盘苗定位取苗装置的设计

目前,我国的机械化程度还处于初级阶段,和日本、美国等国家还有着很大的差距。为此,鉴于我国新疆地区大面积的种植模式,针对人工移栽穴盘苗存在的劳动强度大、成本高、移栽周期长、移栽效率低等问题,设计了一种穴盘苗移栽机定位取苗装置。该装置利用双摇杆式定位推苗气吹取苗,完成对穴盘的准确定位,同时打破钵苗与穴盘间的粘结力。该定位取苗装置结构简单、成本低,对增加农民的经济收入及解决育苗移栽技术大面积推广问题具有重要意义。该技术有利于促进农业机械化,对大面积种植模式,尤其是新疆地区,具有促进作用。     

玉米移栽机的自动送苗装置研究

传统玉米移栽机送苗装置大多为半自动形式,作业效率较为低下,因此需研制自动送苗装置提升移栽效率。为此,结合玉米移栽机自动送苗装置的移栽需求,选择100穴可重复使用塑料透明穴盘作为穴盘育苗;结合地面实况确定固定架的倾斜角为80°,在此基础上展开送苗装置的步进机构齿轮、顶苗机构、接苗机构、送苗机构及自动输苗机构的设计;进行三级传动链条的传动链条节数确定,一级、二级、三级传动链条的传动链条节数分别为64、70、122。通过田间试验,确定顶苗气缸的最佳压力为0.4MPa,最佳取苗压力为0.25MPa。     

旱地穴盘苗自动取苗机构的研究

旱地穴盘苗自动移栽机在国内仍是空白。我国对旱地移栽机械的研发主要以半自动移栽机为目标,由人工完成喂苗后再由机械完成栽植,由于受人工喂苗的速度限制移栽效率不能满足要求。为此,以穴盘苗在旱地移栽作业为背景,重点针对取苗这一关键技术,研究开发自动取苗的原理、技术与装备,为实现穴盘苗移栽自动化、开发出旱地自动移栽机做好技术准备。所设计的自动取苗机构适应性好,取苗效率达80株/min,结构简单、紧凑且仅需一个原动力即可实现整套机构的配套连续动作。     

蔬菜移栽穴盘苗自动输送装置设计与试验

针对目前穴盘蔬菜自动移栽中钵苗离盘转运至导苗筒过程钵体损伤大、机构轨迹复杂及机电气控制成本高等问题,设计了一种由纵向移盘机构、顶苗机构、横向移盘机构、导苗筒、夹苗机构等组成的纯机械传动式蔬菜移栽穴盘苗自动输送装置。利用功能-动作过程-动作法(F-P-A法)对穴盘苗自动输送过程进行动作分解,确定了符合各环节动作要求的机构形式;运用运动建模、仿真和精度综合分析等方法,并结合农艺与动力学要求,得出横向移盘机构圆柱凸轮最大压力角α_(max)=29.32°,夹苗机构的苗爪翻转凸轮行程hp=29 mm等关键部件参数;基于建立的时序分析模型,利用Visual Studio编写了可视化的蔬菜移栽穴盘苗自动输送装置时序分析程序,通过对各机构动作进行匹配,优选出一组最佳参数:纵移机构初始相位角φ_z=185°,顶苗机构初始相位角φ_d=108°,曲柄长度a=78mm,连杆长度b=112 mm,偏距e=20 mm,苗爪翻转机构初始相位角φ_f=15°,苗爪开合机构初始相位角φ_k=135°。以苗龄期45 d、3种不同含水率的番茄穴盘苗为试验对象,进行自动输送试验。结果表明:穴盘苗基质含水率和取苗速度对装置取苗成功率均有影响,呈负相关,基质损失率则与取苗速度关系不大;该装置能够实现140株/min的取苗速度(取苗成功率超过95%),当基质含水率为符合育苗规范的32.79%时,取苗成功率98.44%、基质损失率36.67%,满足移栽农艺要求且远超人工移栽效率。     

钵苗移栽机器人控制系统设计研究

钵苗移栽是温室穴盘育苗生产中的重要环节。为实现穴盘钵苗智能化移栽作业,设计了一种高速钵苗移栽机器人。该机器人主要由穴盘定位输送系统和平动二自由度钵苗移栽系统构成,基于准确定位抓取、快速移动栽植的作业要求和系统工作原理,以PLC为核心,结合传感器和伺服控制技术对移栽机器人运动控制系统进行了设计。控制系统首先基于穴盘钵苗位置坐标信息,规划出取苗爪移栽路径;然后根据并联机构运动学逆解模型,对并联机构两主动关节伺服驱动电机的转动规律进行控制,并通过系统间的运动协调,实现钵苗从高密度盘到低密度盘或营养钵的连续高速移栽作业。以育苗期28天、钵体含水率为60%左右的黄瓜苗为对象,在移栽动平台最大加速度为45m/s2、移栽频率为45次/min的条件下,进行128孔穴盘到50孔穴盘的连续钵苗移栽运行试验。试验表明,该钵苗移栽机器人控制系统设计合理,系统间运动协调可靠,移栽成功率平均达91.4%,单爪移栽速率可达2 700株/h,满足了自动化移栽作业要求。     

基于机器视觉的穴盘幼苗分级移栽系统设计与试验

针对穴盘幼苗工厂化生产中人工分级移栽劳动强度较大的问题,提出了基于机器视觉和图像处理自动分级方法,设计了一套穴盘幼苗分级移栽系统。首先,运用图像分割、模板匹配等方法提取穴盘幼苗叶面积、地径、株高3个特征,并以此训练SVM自动分级模型;然后,开发了基于Opencv3.6、Qt5的软件,实现了穴盘幼苗的实时在线分级;最后,使用穴盘幼苗分级移栽样机对7~10天的番茄幼苗进行自动分级移栽试验。结果表明:在平均移栽速度为9.6株/min时,移栽成功率为96.88%,分级正确率为95.83%,可以连续稳定工作,有效解决人工费时费力问题。     

轻便型温室换盘移栽机设计与试验

针对国内中小型温室的实际生产需要,设计了一种轻便型温室换盘移栽机,提出了多爪间隔定距取放苗方案,从而大大简化了传统含爪距扩展的多爪取放、输送系统。同时,提出了源盘与目标盘的长距链传动推杆输送结构,取代了传统三伺服的喂盘取盘短距链传动与长距带组合结构,在实现结构轻量化的同时,有效提高了穴盘输送的定位精度。整机控制系统实现高度集成化,使用了模块化的软件设计,减少了被控对象和控制流程,并降低了整机功耗。试验结果表明:源穴盘换行作业平均误差0.25mm,换盘作业平均误差0.89mm;目标穴盘换行作业平均误差0.31mm,换盘作业平均误差1.09mm;多爪取放苗机构可高效完成取苗栽苗作业,水平输送机构以1.5m/s驱动多爪取放苗机构高速稳定的往复运动。该机的研制为各类温室育苗的移栽作业提供了装备支撑。