负压驱动水稻精量直播排种器设计与试验研究

为满足目前农户和育种专家对水稻精量穴直播的农艺种植要求,减少育秧插秧环节的人工劳动强度,采用储种仓预充种、负压多孔吸种、高压气力排种与清堵等多种方式和技术,设计开发了一种气力圆盘式水稻穴精量直播排种器,并采用有限元分析软件Fluent15. 0分析了吸种孔的孔径、吸种盘厚度的对气室内部压强、气流速度的作用,进而研究对排种性能的影响。将开发的排种器在自行改造的试验台架上进行了正交试验,研究了吸种孔的尺寸、圆盘转速、负压真空度对排种器排种性能的影响。结果表明:影响排种器排种性能的主次因素依次为:吸种孔直径尺寸、吸种盘的转速和气室的真空度,确定了排种器较为合理的参数:对于圆柱型吸种孔,孔的直径为1.4 mm、转速为30～35 r/min、气室负压值为1. 2～1. 4 k Pa时达到育种要求。同时,对优化后的排种器(吸种盘转速35 r/min、吸种孔直径1. 4 mm和气室负压值1. 4 k Pa)进行台架试验,结果表明:播种合格率为84. 22%,重播率为8.81%,漏播率为5. 97%,满足JB/T 10293-2013《单粒(精密)播种机技术条件》中的参数指标。     

气吸垂直圆盘式水稻精量排种器设计与试验

为满足水稻大田精量直播机械化需求,设计了一种气吸式垂直圆盘排种器。阐述了该排种器的工作原理,根据农艺要求和实际试验确定了其吸种孔的布置方式,通过理论计算确定了其主要结构及工作参数。开展了吸孔直径、排种盘转速和吸种负压对排种性能影响的试验研究,结果表明:影响排种性能的主次因素依次为气室真空度、排种盘转速、气室真空度与排种盘转速的交互项;最优工作参数组合为吸种孔直径1.4 mm、转速40 r/min、气室真空度1.8 kPa,在此条件下排种合格指数为82.91、重播指数为11.56、漏播指数为5.53,满足水稻的精密播种要求。      

气吸式排种器排种性能影响因素的分析与试验研究

为了研究气吸式排种器主要部件结构参数和工作参数变化对播种机排种性能的影响,分析了排种盘吸种孔型式、吸种孔直径、气吸式真空度和排种盘转速等参数对排种器排种性能的影响,并进行了结构优化设计和试验分析。研究结果表明:排种盘吸种孔型式、吸种孔直径、气吸式真空度和排种盘转速都对排种效果产生影响,排种盘转速和气吸室真空度对排种效果的影响最显著;对吸种孔直径进行单因素试验显示吸种孔直径在5.5mm时,排种器的排种效果最佳。室内试验台试验得出,排种盘转速和气吸室真空度对排种质量都有影响:在排种盘转速一定时,气吸室真空度越大,对种子的吸附力越大,一次性吸附多粒种子的可能性就增加,就会产生重播现象;当气吸室真空度一定时,排种盘转速越大,排种盘吸附种子的时间就越少,种子越不容易被吸附,就会产生漏播现象。通过方差分析得出:当排种盘转速为35r/min、气吸室真空度为4k Pa时,排种器的排种效果最佳。     

气吸式水稻直播排种器参数设计与优化

根据水稻直播农艺要求,确定了气吸式圆盘排种器相关部件参数的取值范围,采用均匀试验设计方法进行了排种性能试验研究,并分析了吸孔孔径、孔数、排种盘转速和气室真空度对合格指数、漏播指数及重播指数的影响,建立了排种器性能指标与相关参数的数学回归模型;在单盘单排孔气吸式排种器试验研究的基础上,研制了新型双盘气吸式排种器,并进行了排种性能试验.结果表明:影响水稻气吸式排种器合格指数的因素依次为气室真空度、排种盘转速、吸孔孔数和孔径,优化参数为:孔径2.2～2.4mm、孔数为54个、转速不超过65rpm和真空度在2.8～3.6kPa时,可以满足水稻芽种直播作业要求.结果对完善排种器设计、提高排种性能具有实际应用价值.     

光束阻断式小粒蔬菜种子漏充与堵孔同步检测系统研究

针对气力式排种器直播小粒蔬菜种子时易产生漏充与堵孔的问题,设计了一种光束阻断式小粒蔬菜种子漏充与堵孔同步检测系统。该检测系统调用ARM嵌入式系统的中断资源,采用旋转编码器实时测定排种盘转速,实时调整时间窗口与理论脉冲频率;在时间窗口内采集对射型激光传感器的输出脉冲,计算实际脉冲频率;通过对理论脉冲频率和实际脉冲频率实施运算,同步测定漏充率与吸孔堵塞率,并在触摸屏上显示。选用雪白玉萝卜、中双11号油菜和上海青3种蔬菜种子为研究对象,以排种盘转速和吸室真空度为试验因素,以漏充率和吸孔堵塞率为试验指标,在气力式精量排种器上进行该系统与高速摄像同步检测试验验证。试验结果表明,该系统可根据排种盘转速变化自行调整时间窗口,对漏充判断相对偏差不大于1.67%,对吸孔堵塞判断相对偏差不大于0.95%。该方法能够有效实现小粒蔬菜种子漏充与堵孔的实时同步检测,为解析排种器漏播成因与排种器改进设计提供依据。     

群组吸孔气吸式芹菜排种器设计与试验

气吸式排种器可实现小颗粒种子的精密排种,但芹菜种子球度较小,且农艺要求一穴多粒,成为芹菜气吸式排种器精量排种的难点。为此本文基于CFD流体仿真,结合多因素、多水平试验分析及验证等方法,设计一种群组吸孔的气吸式芹菜精量排种器。以西芹“文图拉”芹菜种子为研究对象,首先,根据芹菜种子三轴尺寸,确定吸孔形状及尺寸;其次,通过CFD流场仿真研究不同吸孔分布结构下吸孔负压并确定群组吸孔数量;再次,通过理论分析推导确定最低吸种负压;最后,以气室真空度、种盘转速、吸孔分布结构为试验因素,以漏播率、重播率、合格率为试验指标,进行三因素三水平正交试验。通过极差分析和方差分析确定了影响排种性能的主次因素与最佳参数组合。结果表明：气吸式芹菜精密排种器较优组合参数为气室真空度-4 kPa、种盘转速20.75 r/min、吸孔分布结构为正等边三角形,此时播种合格率为88.9%,漏播率为5.1%,重播率为6.0%。田间试验结果为：合格率83.48%,重播率9.15%,漏播率7.37%。本研究实现了气吸式芹菜精密穴播,可为一穴多粒球度较小的小颗粒种子精量排种器设计提供参考。     

气吸式糜子穴播排种器设计与试验

为解决糜子条播排种器排种均匀性差且费时、费力、费种的的问题,结合糜子精量穴播农艺要求,设计了一种气吸式糜子穴播排种器,并从理论上分析了吸孔直径、孔组数、排种盘转速、真空度和机组前进速度等对播种效果的影响。在满足糜子穴播农艺要求的基础上,进行了参数优化设计与台架单因素试验。结果表明:真空度和排种盘转速对播种合格率影响较为明显,机组前进速度对成穴距离影响显著。     

气吸式排种装置排种性能试验研究

采用正交试验方法分别就吸种孔直径、气吸室真空度、排种盘转速3个因素对气吸式排种器排玉米种子时的影响进行了试验.通过试验结果分析得出3个因素的最优组合为:吸种孔直径为6mm、气吸室真空度为3.5kPa、排种盘转速为54r/min,此时合格率为92.30%;吸种孔直径对排种性能影响显著,是影响排种性能的主要因素;气吸室真空度在满足吸种要求的前提下,改变真空压力对排种质量影响不大,应保证气吸室压力的稳定性.     

水稻气力式排种器挡种装置设计与试验

借助高速摄影观察发现,水稻气力式精量穴播排种器吸种盘上吸孔所吸附的种子会由于吸力不足,在离心力作用下,在到达投种区前从吸孔附近落下,从而产生"飞种"现象,进而对排种器排出的每穴种子数量以及成穴性产生影响,降低排种精度。为此,设计了一种挡种装置,以含水率为21.1%的培杂泰丰种子为对象,采用多因素试验的方法,研究了不同吸室负压和不同排种盘转速下,安装挡种装置前后对"飞种"现象的影响;采用单因素试验的方法,研究了安装挡种装置后不同吸室负压下,不同排种盘转速对排种器吸种精度的影响。结果表明,安装挡种装置后,"飞种"出现范围减小,"飞种"出现的数量减少,排种器排种精度与成穴性能提高;当转速在25~40 r/min,吸室负压1.6 k Pa时,(1~3)粒/穴概率在93%~97%之间变化。试验结果显示安装挡种装置后能控制"飞种"的跌落范围,并使部分"飞种"落回充种室内,从而提高排种器排种精度。     

U型腔道式水稻精量穴播排种器设计与试验

为适应常规水稻轻简化精量穴直播种植，通过简化排种装置，设计了一种U型腔道式水稻精量穴播排种器。基于稻种的物理机械特性与穴直播农艺要求，设计了一种充种口与投种口分开但相通的腔道式排种盘，构建了稻种充种、投种过程的力学模型，确定了排种盘的主要结构参数。以常规稻品种“黄华占”为试验稻种，借助高速摄像仪和JPS-12型排种器性能检测试验台，分别进行了型孔数、型孔长度、型孔宽度、型孔倾角和投种角对排种器精量排种性能和成穴播种性能影响的试验研究。高速摄像试验表明：当排种盘的型孔数为20、型孔长度为10.6mm、型孔宽度为7.6mm、型孔倾角为0°时，排种器精量排种性能较优，此时漏播率为0.40%，合格率为94.00%，重播率为5.60%，种子破损率为0.13%。排种器性能台架试验表明：投种角对穴径平均值和穴径合格率影响极显著，对穴距变异系数影响显著，适宜的投种角为28°~33°，此时穴径平均值不高于27.14mm，穴径合格率不低于96.67%，穴距平均值在理论穴距140mm左右，穴距变异系数不大于7.80%。田间试验表明：排种器的播种合格率为90.28%，漏播率为0.83%，重播率为8.89%，穴径平均值为46.71mm，穴径合格率为71.67%，穴距平均值为137.21mm，穴距变异系数为12.64%，满足常规稻大田精量穴直播的种植要求。     

马铃薯排种器种层扰动控制方法研究进展及展望

马铃薯排种器是实现马铃薯精密播种的核心工作部件,其排种性能与种群的离散程度密切相关,种群的离散程度是确保种子顺利充种的关键,而排种器的种层高度、种层扰动又是影响充种性能的关键因素。介绍现有马铃薯排种器的主要结构形式,分析机械扰动和气流扰动提升种群离散度,以及不同供种装置控制充种区种层高度、种群流动性来提高排种器充种性能的方法;归纳马铃薯排种器种层扰动控制方法中存在的问题：对种群扰动数学模型建立与种群运动分析研究较少等;对种层扰动改善马铃薯排种器充种性能的方法进行展望,提出一种大小种箱间歇式供种装置,通过间歇供种控制种层高度,利用振动产生的种群扰动增大充种区的种群离散度、种群流动性,以期为改善马铃薯排种器充种性能提供参考。     

丸粒化包衣种子识别检测系统设计与试验

由于存在包衣配方不统一、包衣机自动化水平低等问题,目前我国种子包衣合格率检测精度和效率较低。为此设计了一套丸粒化包衣种子识别检测系统,针对形状为类球体的包衣种子进行识别。首先,搭建拍摄平台,拍摄的图像传输至识别控制系统中进行图像前期处理。其次,根据图像处理后不同类型包衣种子特征提出了一种识别检测算法,根据破损包衣种子与其它包衣种子图像面积比例的差异,利用高级形态学处理实现破损包衣种子的识别。根据多籽种子与合格种子颗粒像素值的差异实现对多籽种子以及合格种子的识别。最后,对种子总数、合格数、多籽种子数及破损种子数进行检测,计算得到包衣合格率。以红三叶种子进行试验,结果表明：整套系统图像采集、处理与识别时间约为3s;运用高级形态学处理识别破损包衣种子准确率达98.8%;当试验样本为200粒时,总数识别算法的准确率达到99.1%;对合格包衣种子以及多籽包衣种子识别相对误差分别为1.18%与3.36%。该识别检测系统实现了拍摄、图像处理、检测识别以及结果保存等功能,实现了包衣种子的无损检测。     

智能播种机排种性能测试系统设计

智能播种机被越来越广泛地应用于现代农业，是实现精确农业最基本最重要的一环，智能播种机的排种性能直接决定着农作物的生长和收获，精确测量排种性能对于高效补种、提高作物收成具有重要意义。分析了播种机的播种过程，利用图象采集和处理技术对多播种过程进行分析，基于VB编写了排种性能测试系统。     

不同种子处理方法对玉米产量的影响

等离子体种子处理、磁场种子处理、电场种子处理技术是近年来发展起来的新技术,可用于玉米、大豆、高粱、小麦等作物的种子处理。鞍山市农机技术推广中心选择大屯中心示范农场,对玉米播前种子处理栽培效果进行试验。结果表明,不同种子处理方法对玉米产量影响较大,磁场种子处理可使玉米增产22%,等离子体种子处理可增产18%,电场种子处理可增产9%。     

高压静电技术在作物种子处理中的应用

种子是植物遗传信息的携带者和保存者,作物种子是农业生产中最基本的生产资料之一.为此,介绍了高压静电处理设备及其实验装置研究状况.由于高压静电技术在作物种子中的分级分选、生物学效应等方面发挥着越来越重要的作用,概述了高压静电技术特点及在作物种子处理中的研究现状,探讨了其发展趋势,并进行了展望.     

光纤计数式油菜精量排种器种子流检测系统研究

针对油菜精量播种作业速度提高导致种子流检测精度下降的问题,设计了一种光纤计数式油菜精量排种器种子流检测系统,由光纤计数式传感器、核心控制模块、降压模块、无线通信模块和网页终端组成。阐述了光纤计数传感器的种子流检测原理,运用质点运动学理论构建了种子与导种管接触运动力学模型,明确了该传感器的响应时间。系统工作时,通过光纤传感器检测下落的种子流对光纤进行遮挡产生的电压信号,通过不同模块对信号进行降压、收集、传输并结合终端进行实时显示与储存。选用华油杂62油菜种子为试验材料,以六度空间振动台为试验平台搭载油菜精量排种器,以振动频率、种盘转速和工作负压为试验因素,各行排种量及各行排量一致性变异系数的相对偏差为评价指标,开展了传感器精度试验、检测系统性能试验及田间试验。试验结果表明：单、双粒检测试验结果相对偏差最大为3.67%;各行排种量的实际值与检测值的相对偏差不超过4.0%;各行排量一致性变异系数的相对偏差不超过1.0%。田间试验表明油菜种子的播种量检测相对偏差不超过8.0%,系统整体误差较小,可为进一步开展油菜精量播种作业质量评价系统研究提供参考。     

多轨单排复位式巨菌草排种器的设计

由于巨菌草种苗个体间直径差异较大,导致在其短茎扦插繁殖的排种器排种过程中频繁出现卡种及排种不连续等问题。针对上述问题,设计了一种新型多轨单排复位式巨菌草排种器。通过对排种器各关键部件的建模和分析,以及多层复位弹簧的调试,优化并确定排种器各层K值方程,推导出各层滑轨长度及与卡板的角度,成功实现了排种器满载时各层卡板竖直于同一垂面,从而使得储种、排种及导种的有序进行。同时,对排种器质量和体积参数进行了优化,得出体积和质量参数与弹簧弹性系数影响不大的结论,从而可最大限度地利用排种空间,提高单个排种器的储种量。     

棉种图像精选方案与算法研究

提出了一种基于图像处理的棉种精选算法.精选作业前,先设定种子通道工位;精选过程中,使用首帧差分阈值分割的方式提取种子区域的二值图像,然后在原图像的种子区域计算红色像素数并判断红色种子,通过分析二值图像判断破壳种子,最后对种子图像进行微分处理并去除边缘像素判断裂纹种子.实验结果表明,该算法能够很好地判断出缺陷棉种,速度快、准确性高.     

气力辅助充种式花生精量排种器设计与试验

针对花生播种向精准、高速方向发展过程中高速作业状态下花生种子充种效果差的问题,设计了一种气力辅助充种式花生精量排种器,重点设计了排种器排种盘结构和气力辅助充种结构。针对颗粒尺寸大、质量大的花生种子,通过对花生种子在排种器中堆积现象与充种时间进行分析,得出花生高速排种充种过程需增强充种性能,从而提高充种效率。通过对花生种子进行充种原理分析,阐明花生种子充种过程中种子与排种器的运动关系与受力关系,分析充种过程影响因素。通过设计带有导种槽的排种盘和带有辅助吹种型孔的辅助充种结构,分析计算排种盘吸种孔、导种槽的关键结构参数以及辅助吹种型孔参数与排列方式。以充种合格率和充种漏充率为指标,进行三因素三水平组合试验,对试验结果进行多元回归分析,以最优目标进行优化,确定排种盘最佳参数组合为排种器吸种负压5.156 kPa、花生高速播种机前进速度8.007 km/h、扰动吹种正压1.149 kPa,此时,花生充种合格率为95.84%、漏充率为4.06%,能够实现花生种子有效充种。     

三倍体西瓜种子重要物理特性测定及应用

为设计开发三倍体西瓜种子破壳机排种器,通过实验对三倍体西瓜种子的主要物理特性进行了测定。实验采用3种无籽西瓜种子黑牛、蜜红和花皮,含水率分别为7.11%,6.98%,6.69%,选用种子物理特性标准测定方法进行了测定和应用分析。实验结果得出无籽西瓜种子的长度、宽度、厚度、千粒质量、真密度、休止角与木板、涂漆铁板、塑料板和玻璃的静滑动摩擦系数的变化范围。研究结果填补了无籽西瓜种子物理特性空白,并为开发无籽西瓜种子破壳机排种器的设计提供了理论计算依据。