玉米精量播种机排种性能检测系统研究——基于光电法

为了确保玉米精播机的播种质量,在结合了过去排种监测方法优缺点的基础上,设计了一种以3对红外发光二极管和光敏三极管交叉摆放为监测传感器的排种性能监测系统。该系统能够实现种粒信号拾取、种箱状态监测、漏播和重播警报等功能。工作时,光电传感器检测到的光电信号通过调理电路把数据传给单片机,如果检测到的数据满足种箱排空、种管阻塞或多粒重播,单片机就会给报警电路传输指令使其发生警报。试验结果表明:系统性能可靠且监测无盲区,检测误差率可控制在97.5%以内,能对玉米精密排种器排种性能进行精确监测,有助于提升播种机作业性能。     

玉米精量播种机排种监测系统设计

为提高玉米精量播种机田间作业质量,设计开发了一种排种监测系统,可实现播种量、漏播量、重播量等参数统计及漏播故障报警。系统以红外发光二极管和红外接收二极管分别作为监测探头发射和接收端,两者采用平行对射排布;通过设计优化二极管及探头支架结构,消除了发射端散射光线对接收端形成的杂光干扰,增强了光线集聚性,提高了系统监测精度。控制器采用STM32单片机分析处理排种信息,当排种盘连续出现漏投、多投种粒时,系统将发出报警信号,显示故障信息。台架试验结果表明:该系统对排种量、漏播量和重播量监测精度分别可达到98.1%、94.6%与87.9%。     

基于单片机的漏播检测系统的集成电路研究

2BQ-28型三七精密播种机基本能够满足三七工厂化育苗的农艺要求,整体播种效果良好,但播种时漏播现象还比较突出。为此,针对2BQ-28型三七精密播种机设计了一套漏播检测集成系统。系统选用3对红外发射接收管360°对称分布,实现了对精密播种的无盲区检测。传感器发射信号通过LM393双电压比较集成电路传输给单片机。结合三七精密播种机的排种频率与检测信号对比,采用串口通信的方式将播种数、漏播数及漏播率的参数显示在OLED屏,实现实时监测。传感器和检测电路都集成在8cm×8cm的PCB板上,实现检测与安装的一体化。实验结果表明:漏播检测集成系统的检测精度达到95%以上,并具有较高的稳定性。     

基于压电冲击法的水稻穴直播监测系统设计与试验

为精准实时监测水稻穴直播机播种状态,提高监测稳定性,以弹射式耳勺型水稻穴直播排种器为研究载体,采用PVDF压电薄膜为传感元件,以ATmega328P MCU控制器为核心,基于压电冲击法设计了水稻穴直播监测系统。通过分析种群投种轨迹,设计了可辅助监测且导种成穴的导种管,确定了PVDF压电薄膜传感器的安装部位。结合排种器多粒穴播作业特点,确定了4种作业故障监测算法。设计了系统硬件电路,开发了蓝牙无线串口传输APP,实现了上、下位机无线通信。台架测试表明:在不同工况下系统灵敏度均在90. 83%及以上,可实现对信号的有效采集。由田间试验得到系统的重播监测精度、漏播监测精度及有效监测精度的平均值的最小值分别为81. 79%、80. 42%和97. 67%,且系统在机具发生重播或漏播时可进行声光报警。该监测系统满足水稻穴直播监测要求,有助于提高水稻穴直播作业质量。     

玉米免耕精量播种机排种质量监测系统

为实现玉米免耕精播作业质量实时监控,设计了基于反射式红外光电感应的播种机排种监测系统。以红外发射二极管、光电二极管为信号发射、接收端的监测探头,并通过对监测盲区评估计算,优化了探头结构及安装参数。为提高监测系统对多尘作业环境的适应性,设计了以旋转式透明防尘罩为核心的自清洁除尘装置,可保护探头免受尘土侵蚀。开发了集种粒信号拾取、车速采集、防尘电机控制和报警显示等功能的硬件电路,研究了以落种时差为关键参数的测算方法,实现对播种量、重播、漏播等性能指标的判定。播种监测系统台架试验结果表明,系统对播种总量、漏播量、重播量的监测精度分别为98.5%、95.1%、85.6%;模拟灰尘粘附工况,系统对播种总量监测精度达98.1%,具备良好的抗尘效果。该系统满足免耕精量播种机排种质量实时监测要求,有助于提升机具作业性能。     

基于机器视觉的穴盘精密播种性能检测系统

针对穴盘精密播种存在重播、漏播以及播种性能不稳定问题,运用机器视觉技术对穴盘精密播种机进行播种性能检测。在穴盘精密播种机上配置性能检测系统,光电传感器根据穴盘位置触发相机,双相机逐行扫描拍摄穴盘图像,图像数据实时传输到计算机,通过视觉算法软件进行图像分析与处理,识别穴盘的播种状况,检测图像与结果同步显示。播种检测试验表明,系统的重播率检测精度为98.94%,漏播率检测精度为99.33%。     

小粒种子电动播种机作业质量监测系统设计与试验

为了实现蔬菜小粒种子电动播种机作业过程的实时监测,提高小粒种子播种机智能化水平,基于多传感器检测技术和可视化技术,设计了小粒种子电动播种机作业质量监测系统,并进行了播种试验。试验表明:作业质量监测系统可实现对粒径0. 5～1. 5 mm蔬菜小粒种子播种过程的实时监测,其播种量监测精度达96%,种子漏播监测精度达92. 3%,实时落种影像采集精度达95%,解决了由于蔬菜小粒种子粒径小、质量轻不便于实时监测的问题,提高了播种机播种精度和作业质量。     

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。     

基于电容信号的排种监测系统研究

为了对排种器性能可靠性进行分析,针对电容传感器对排种监测的可行性进行分析,对基于电容传感器的排种监测系统进行深入的研究。对相邻两粒种子的下落速度与时间进行分析与计算,确定了电容传感器在导种管上的装配位置。根据导种管的结构确定了3种电容传感器的结构,分别为极板对置式、E型极板式与三极板差动式电容传感器。最终,通过试验与数据分析选择了E型极板式电容传感器作为排种监测系统的传感器类型。同时,设计了以单片机MSP430F169、电容-数字转换芯片AD7151作为核心的微小电容检测电路。通过对于检测电容值的比较与分析,可以对排种器工作中种箱排空、种管阻塞、漏播、覆播、正常播种进行实时监测,从而更好地改进排种器与导种管的结构,使播种机工作效率大大增加。     

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。      

基于CPLD的漏播检测装置的设计与测试

针对现有漏播检测装置并行性差、响应速度慢等不足,提出一种新型的漏播检测装置。该装置采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为检测控制核心,能够同时提供8路落种检测,适用于大型精密穴播机械。该检测装置采用光电器件作为落种传感器,响应快速准确。6对红外对管采用特殊方式排列在排种管的相对两侧,避免光线干涉,提高检测精度。该装置适用于检测直径3mm以上种子(如麦粒、黄豆、玉米粒等),能够配合上位机GPS精确定位漏播位置,为漏播后的补种修正提供位置和数目信息。手工落种测试时,对小麦、黄豆、玉米种子的检出率可达100%。将该装置在播种试验台上进行实验,统计自动落种数目,精度可达95%以上;对单粒漏播进行报警统计,精度可达80%以上。改进试验台实验条件,以自适应方式运行可以使装置的检测精度进一步提升。     

基于PLC控制的马铃薯漏播检测装置设计

马铃薯机械化播种过程中的漏播现象严重影响机具的作业性能。针对马铃薯漏播现象,设计出一种利用PLC与传感器进行马铃薯漏播检测的装置,该检测装置通过传感器与PLC之间的信号交换完成马铃薯漏播检测。通过试验测试得出该装置的平均漏种检测精度为99.64%,进一步证明该装置可靠性高,操作简单,同时该漏播检测装置可为后续补种装置的设计提供基础和支撑。     

玉米精量播种监测系统的设计与试验

针对玉米精播机作业时常会发生导种管堵塞、地轮排种轴机械传动系统故障及种箱排空造成的漏播等现象,基于单片机技术设计了一套玉米精量播种监测系统,包括整体结构与排种监测传感器电路,完成了相关参数设置。该系统实现了对玉米精播机的播种量、播种速度、播种面积、地轮转速、排种轴转速、种箱料位及机具升降状态等指标的实时监测和漏播故障诊断功能,支持对精播机作业数据远程实时监控管理功能。试验结果表明:玉米精量播种监测系统单粒测量精度约为98.8%,能够实现作业过程的实时监测及远程监管功能。     

实时切种式木薯种植机漏播监测标记系统设计与试验

木薯机械化种植是产业可持续发展的趋势,漏播漏种是制约木薯种植机推广应用的关键问题。为此,在自主研发的实时切种式木薯种植机基础上,采用光电传感器,结合单片机技术和自动控制技术,设计开发木薯种植机漏播监测与标记系统,漏播处撒播石灰标记,为后续人工补种提供位置参考。为验证工作的可靠性,对漏播监测系统和漏播标记系统进行试验验证。试验结果表明:在拖拉机前进速度2.5km/h、刀辊转速4.5r/min条件下,标记率平均在80%以上;在拖拉机前进速度0.7km/h、刀辊转速4.5r/min条件下,系统对漏播量的监测精度达到81.57%,播种量的监测精度达到98.28%,系统可为木薯补种提供较可靠的位置信息。     

精密播种机工作性能实时监测系统

采用光电传感技术获取种子下落信号后由单片机处理,实现了实际播种工况下播种量、漏播、重播量等参数的获取.系统采用-字线激光器和紧密排列的贴片光敏二极管分别作为光电传感器的发射端和接收端,实现了精密播种的无盲区监测,适用于直径大于2 mm的种子监测.设计了与该系统配套的自清洁装置,能有效保证监测系统在恶劣环境中可靠工作.采...     

玉米精密播种粒距在线监测与漏播预警系统研究

针对玉米精密播种粒距偏差导致播量分布不均匀的问题,设计了玉米精密播种粒距在线监测与漏播预警系统。该系统主要由车载计算机、排种监测ECU及相关传感器组成,设计了上位机监测软件和基于移动平均粒距在线监测的下位机程序,通过监测玉米精密播种作业过程中的粒距及其误差,完成漏播预警。首先,设计并进行了排种计数监测精度试验,结果表明,在模拟车速3～12 km/h范围内,以1 km/h递增变化的10个车速下,系统对指夹式排种器和气吸式排种器的排种计数监测平均准确率分别为99.12%、99.71%,标准差分别为0.52%、0.44%,总体排种计数监测误差平均值小于1%。其次,基于高速摄像的播种粒距测量试验台进行了实验室环境下的粒距监测精度试验,采用指夹式排种器进行排种,目标粒距为25 cm,在车速3～12 km/h范围内,以1 km/h为间隔的10个车速下,系统对粒距监测误差绝对值的平均值为2.34 cm,标准差为2.56 cm。针对试验结果存在较多的随机异常点问题,采用移动平均滤波对监测粒距进行分析,得出粒距监测误差绝对值的平均值为0.79 cm,标准差为0.62 cm,单车速下对应的粒距监测误差绝对值的平均值最大为1.69 cm,标准差为0.23 cm,经移动平均滤波处理后,粒距误差异常点明显减少,系统粒距监测误差小于2.00 cm。最后,基于气吸式玉米精密播种机设计了试验样机,设置播种车速为5.49、8.49 km/h,目标粒距为25 cm,进行了田间播种粒距监测精度试验,分别采集350个连续的出苗粒距进行对比分析,结果表明,与出苗粒距移动平均值相比,系统粒距监测误差的平均值分别为1.84、2.22 cm,标准差分别为1.61、2.13 cm,粒距监测值曲线与出苗粒距移动平均值曲线的变化趋势基本相同。     

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。     

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。     

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。     

种盘秧苗生产中图像处理与机器人技术

为提高蔬果类种盘秧苗生产系统的自动化程度,本文应用图像处理与机器人技术对其排种装置漏播的检出和补种方法进行了探讨。利用对播种前后的数字图像进行相减运算来提取种子的尺寸和灰度特征,从而对种盘种穴内的漏播情况进行判断。试验证明,此法可精确地检出黄瓜及丸粒化的莴苣种子的漏播。同时利用检出的漏播信号控制辅助播种机器人,能有效地对漏播的种穴进行补种作业,补种精度达到９９％ 。