气吸式育苗穴盘自动摆放机的设计与试验

工厂化育苗中广泛使用育苗穴盘,播种前育苗穴盘的摆放工作枯燥费时、劳动强度大。为实现育苗穴盘的自动摆放,设计了一种气吸式育苗穴盘自动摆放机,使用真空吸盘吸取育苗穴盘。同时,设计了真空取盘装置、运动装置和控制系统,并试制了样机。试验表明:真空泵供电电压、吸盘座缓冲弹簧、吸盘间距3个因素对摆放成功率的影响均不显著。在ZQ370-02PM真空泵供电电压(18.0±0.05)V的条件下,使用4个9mm三层风琴型真空吸盘,摆放500次,摆放成功率为99.6%。气吸方法可实现50穴育苗穴盘的自动摆放。     

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。     

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。     

穴盘倒置式取苗装置的取苗特性试验研究

基于穴盘倒置式自动取苗装置,在对番茄穴盘苗的质量、苗高、茎秆直径、冠形尺寸和含水率等基本参数测试分析的基础上,进行了番茄穴盘苗不同含水率下脱离穴盘时的拉出力试验和分苗过程中沿倾斜滑轨滑落试验及挡苗杆位置配置和输送带的位置确定等试验。同时,探讨了番茄穴盘秧苗取苗机理,为自动取苗分苗装置机构的设计提供了理论依据。     

蔬菜穴盘播种装置的研究进展

蔬菜穴盘播种装置是蔬菜育苗自动化的核心设备之一.介绍国内外穴盘播种装置研究现状,在探讨国内几种典型穴盘播种装置结构和性能的基础上,对我国穴盘播种装置发展存在的问题及对策进行分析,为蔬菜穴盘播种装置的改进设计提供参考.     

基于单片机的穴盘苗自动取苗装置控制系统设计

针对一种新型穴盘苗自动取苗装置,根据其结构特点分析控制要求,设计了自适应Fuzzy-PID控制器,在Matlab中进行了仿真建模和实验分析,对取苗机构控制系统的硬件电路和软件程序进行了设计和开发,完成控制系统设计。实验分析表明:该控制系统可实现取苗机构中苗盘输送的步进定位控制,能够满足苗盘输送的定位精度要求以及改善系统的抗干扰性和作业稳定性,为该取苗机构进行高效作业提供保障。     

针吸式蔬菜穴盘育苗精量排种装置的设计与试验

根据穴盘育苗农艺要求并结合茄科类蔬菜种子物理特性,设计了一种针吸式蔬菜穴盘育苗精量排种装置。对排种装置的结构及工作原理进行了描述,分析确定了吸针和种盘的结构参数。对吸孔直径、真空负压值及振动频率3个因素进行了试验研究,分析得出最优参数组合。开展了排种装置性能试验,结果表明:排种装置的播种合格率(单粒率)可达到96.31%,漏播率和重播率分别为1.20%和2.49%,能够较好地满足播种需要。     

自动穴盘育苗精量播种机设计

穴盘育苗是现代设施农业的重要手段。针对目前已有的穴盘育苗播种机存在的效率低、劳动强度大等问题,设计了一种整盘气吸式自动穴盘育苗精量播种机,介绍了其结构特点及工作原理,设计并计算了其主要结构参数,并分别用油菜籽和茄子种子进行了机具性能试验。播种试验表明:该机工作性能稳定可靠,单籽率稳定在92%以上,且对种子无损伤,提高了播种效率,满足农艺上对穴盘育苗精量播种的技术要求。     

气力振动式超级稻穴盘精量播种装置的设计与试验

针对超级稻穴盘精量播种的要求,设计了振动种室与勺式外槽轮定量供种装置和气动V型振动排种装置.试验结果表明,在生产率为400盘/h,气动气压为0.23MPa,排种盘倾角为4°时,以每穴1～3粒为合格时,其合格率可达90%以上,排种稳定性好,能够满足超级稻穴盘精量播种的农艺要求.     

水稻钵苗育苗穴盘分离套盘机设计与试验

采用工厂化育苗技术进行水稻钵苗育苗时，一般由人工将普通吸塑软穴盘分离然后套入硬托盘后再用于播种，增加了生产成本且劳动强度大。为减少人工成本、降低劳动强度，提高工厂育苗作业自动化，设计了一种适用于工厂化播种流水线的自动分离套盘机。利用真空吸盘吸附倒扣堆叠的软穴盘外侧壁后提升分离，再用翻转机构将分离出的软穴盘翻转180°到达套盘工位，套盘装置中的夹爪机构夹持软穴盘套入硬托盘中完成套盘作业。采用有限元分析软件ANSYS对软穴盘变形量进行分析，采用三维建模软件SolidWorks进行整机三维结构设计，设计了使用8个直径6mm的风琴型真空吸盘吸附软穴盘作业的真空回路系统，并试制了样机，对不同工况下的软穴盘进行了分离套盘试验。样机试验结果表明，对14×29孔穴规格洁净软穴盘的分离套盘成功率为97%，穴盘表面粘附有水珠或泥土时分离套盘成功率均为98%，分离套盘效率为435盘/h，满足工厂化育苗播种流水线的工作要求，可为提高工厂化水稻钵苗育苗的自动化程度提供参考。     

轻简型杂交稻穴盘育秧精密播种机的设计与试验

为了培育适于机械化移栽的杂交稻钵体壮秧苗,满足杂交稻少本壮苗的农艺栽插要求和轻简化栽培的技术要求,研制了2SBB-500轻简型杂交稻穴盘育秧精密播种机。介绍了机具的组成、工作原理、主要技术参数及结构特点;创制了智能双充种室机构,实现了第一充种室空穴光电检测与预报、第二充种室智能振动复充填的构想;研制了智能双充种型孔滚筒杂交稻育秧精密播种器,解决了型孔滚筒育秧播种器作业过程中稻种在充种室内流动性差、充种可靠性低等问题,显著提高了播种性能。为了方便实现软钵盘后续直接进行摆盘作业,设计了一种软钵盘自动嵌放装置,解决了软盘育秧自动化作业的问题。试验表明:2SBB-500轻简型杂交稻穴盘育秧精密播种机功能齐全,自动化程度高,播种精度好,作业效率高,具有较好的应用前景。     

基于篮球投篮命中率的精量播种装置系统的设计开发

在农业大规模生产方式中,已改变了传统种植技术,部分采用穴盘移栽技术进行种植。穴盘移栽是通过在穴盘中播种种子,待植物幼苗长到一定程度后将其移栽至土中,需要在穴盘中投放定量的种子,要求一定的准确率,以确保种子准确投放进穴盘中,再进行覆土。将种子放进穴盘的工作可以采用机械化生产,该工作使用的设备为精量播种装置,该装置可以保证种子投放进穴盘中,也可保证每个穴盘中种子的数量。篮球投篮命中率的高低是评价球员技术的重要指标,而球员要有高的命中率就需要不断的练习,调整自己投篮的力度、角度等因素。为此,基于篮球命中率,设计了一种气吸滚筒式精量播种装置,由滚筒、气吸泵、落种机构及覆土装置等组成,可实现精量播种且伤种率低,播种合格率满足种植需求。     

2B—4A型自走式育秧机设计与试验

设计了2B—4A型自走式育秧机,包括动力机构、传动机构、操纵机构、行走机构、输送机构、刮土机构、种土箱及机架等。机具采用履带式自走机构并配备换档、倒档装置实现装备整体自由行走;采用整体播种铺土,平板输送带输送秧盘,实现秧盘快速自由脱落摆放。同时进行了机具作业性能试验,结果表明:2B—4A型自走式育秧机可完成盘喂入、铺土、土种搅拌、播种、盘输出、盘下滑、盘摊放,播种量稳定性、播土均匀度、播种均匀度、播种空格率、覆土厚度稳定性、摆盘间隙、摆盘合格率、漏摆率均符合标准要求,作业性能良好。     

新型单行食葵取盘装置的设计与振动研究

针对食葵收获耗费人力、财力及效率低等问题,设计了新型单行食葵取盘装置,并利用Solid Works建立了取盘装置的三维模型。该装置主要由取盘组件和曲柄摇杆机构两部分组成,取盘组件由分禾器、止回销及脱盘缺口构成。采用三相异步电动机通过带传动驱动曲柄摇杆机构实现往复直线运动,运用Solid Works Motion对曲柄摇杆机构进行了运动仿真及分析。通过振动研究,为样机的试制奠定了基础。     

自动蔬菜穴盘育苗精量播种机的设计与试验

为了满足我国蔬菜穴盘育苗播种机械化需求,进一步提高作业效率和播种精度,结合国内蔬菜育苗的技术要求,设计了一种自动蔬菜穴盘育苗精量播种机。该装备主要由穴盘铺土装置、平整装置、打穴装置、精量播种装置、覆土装置和传动装置等组成,可连续完成常见蔬菜穴盘育苗的铺土、平整、打穴、精量播种和覆土等流水线自动化作业。分别用辣椒、南瓜种子进行了样机性能播种试验,结果表明:播种机作业性能稳定,穴盘铺土均匀平整,播种单籽率高于96%,漏播率低于1.4%,多籽率低于2.5%,打穴深度一致性和覆土满足穴盘育苗作业要求。     

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。     

烟草精量穴盘播种机的设计与试验

为提高烟草播种精度和作业效率,在已有的烟草穴盘育苗播种机的基础上,优化设计了一种自动化烟草播种机。介绍了穴盘播种机的结构特点及工作原理,设计并确定了主要结构参数。针对烟草穴盘育种基质装不满、压不实、播种合格率低及淋水覆土不均等问题,分别设计了与之对应的装基、压穴、播种、裂解和覆土装置。为提高穴盘播种精度,采用了以STM32控制器为核心的控制系统,通过加入光电传感器、编码器得到准确信号,采用PID控制器控制播种电机与皮带传送电机的转速对应关系。最后,进行了播种机性能试验,结果表明:该机工作性能稳定可靠,播种单粒率在91%以上,空穴率和多籽率均在5%以下,破碎率则在2%以下,基质装填效果较好,满足农艺上对烟草穴盘精量播种的技术要求。     

变步长穴苗盘精准步进输送的研究与试验

针对目前半自动移栽机人工喂苗效率低的问题,设计了可适应不同规格穴盘的变步长穴苗盘精准步进输送装置。该装置通过输送带将穴苗盘输送到目标位置,先将苗株从穴盘中成排顶出再进行取苗投苗。装置将气液阻尼缸的往复运动转化成同步带的单向步进输送,通过PLC程序控制电磁阀,进而控制气液阻尼缸的伸缩,实现了步长可调和精准输送,提高了机具的适应性和准确性。同时,分析了一些主要参数对机构的影响,并进行了苗盘输送装置精准定位的性能试验。试验结果表明,利用气液阻尼缸驱动步进机构有较好的稳定性(99%),但是阻尼缸运动惯性产生滞后,且滞后的脉冲数比较固定,需要在PLC程序中增加补偿模块来消除误差。     

穴盘育苗刮板式自动覆土装置的设计与研究

针对育苗播种生产线上配套的育苗基质填充装置基质填装均匀性差、机构复杂的问题,提出了刮板和隔板式输送带相结合的穴盘育苗自动覆土装置的设计。同时,对整机结构、关键部件和参数进行了设计,并阐述了整机工作过程。样机试验分析,该装置提高了基质填装的均匀性,结构简单,实现了基质填装量的调节。     

穴盘缺苗气吸式基质剔除装置设计与试验

针对穴盘缺苗穴孔内钵体松散易碎导致基质剔净率低的问题,设计了一种气吸式基质剔除装置。该装置首先利用深度学习模型检测缺苗穴孔并定位,随后输送带输送穴盘苗到达基质剔除模块,控制系统根据缺苗穴孔位置信息,控制直线模组带动气吸端口到达缺苗穴孔正上方位置,最终利用负压吸附的方式完成缺苗穴孔基质剔除任务。利用DEM-CFD耦合仿真方法对比分析了9种气吸端口结构对基质剔除性能的影响,结果表明,当气吸端口圆管直径为30mm、收缩管高度为50mm时,基质剔除率高且输送更均匀。搭建缺苗穴孔气吸式基质剔除试验平台,开展气吸式基质剔除多因素正交试验研究,结果表明：最优参数组合为：气压0.5MPa、基质含水率50%~55%、气吸时间为3.0s、有硅胶垫。开展性能验证试验,结果表明,穴盘缺苗穴孔检测模型平均正确率均值为96.1%,平均定位成功率为95.45%,基质平均剔净率在90%以上,整机作业效率为57s/盘,满足实际剔补苗作业要求。