水稻秧盘育秧播种生产线电控式软硬秧盘自动供盘装置

为有效提高水稻秧盘育秧播种生产线的生产率,满足轻简化栽培技术要求,降低农民育秧成本,减轻劳动强度,解决现有自动供盘装置振动冲击大、供盘可靠性不稳定的问题,设计了一种可嵌放软塑秧盘的复合托盘和水稻秧盘育秧播种生产线电控式软、硬秧盘自动供盘装置。该装置以STM32单片机为控制核心,由接近开关检测等待供送的层叠秧盘,控制秧盘供送装置上的舵机实现对层叠秧盘的自动升落与供送。通过理论分析,建立了嵌入式复合托盘受力模型,确定了复合托盘的工作参数;设计了舵机升盘转轴机构、抬升指、输送装置等关键部件。为检测电控式自动供盘装置的工作稳定性,系统地进行了振动特性测试分析;以硬塑秧盘为试验对象,供盘成功率为试验指标,进行了三因素三水平的正交试验,结果表明,叠盘偏差范围对供盘成功率有显著影响,减小叠盘偏差能有效提高供盘成功率;通过分析试验结果,采用改进的渐进式导向板,实现对叠盘偏差纠错,并分别进行硬塑秧盘和嵌入式复合托盘嵌放软塑秧盘的试验研究,改进后的装置性能显著提高,硬塑秧盘的供盘成功率达100%。采用嵌入式复合托盘进行软塑秧盘自动供盘试验,软塑秧盘的供盘成功率大于98%,满足水稻秧盘育秧播种生产线自动供盘技术要求。     

组合式水稻钵苗育秧盘自动分装装置设计与试验

现有水稻钵苗育秧播种流水线前端的秧盘分离供应尚未完全自动化,特别是软钵盘的分离。为减少劳动力,降低人工成本,本文采用硬托盘与常规育秧软钵盘组合配套,设计一套水稻钵苗育秧盘的自动分装流水线,包括分离软钵盘的指夹式真空吸盘机构、分离硬托盘的滑块连杆机构及其组合而成的套盘机构,用于实现组合式育秧盘中软钵盘和硬托盘的逐个分离和套盘组装,以满足育秧播种流水线前端的秧盘全自动供应。设计一种柔性抓取的指夹式真空吸盘,吸管采用3D打印方式加工,并通过铰链对称安装,模拟人类手指的抓取动作。采用真空吸附的方式实现软钵盘的柔性抓取,不会对软钵盘表面造成损坏。利用ANSYS有限元分析软件对软钵盘受到真空吸盘吸附提升时的变形程度进行分析,确定8组真空吸盘的合理布局。利用ADAMS动力学仿真软件对分离硬托盘的滑块连杆机构进行运动学分析,确定最佳的升降高度以及连杆的开合角度。设计并搭建样机进行试验,试验结果表明：当分离套盘效率为600盘/h时,分离套盘成功率为93.25%,整机运行稳定,符合设计要求,满足一般水稻工厂化育秧播种流水线的工作要求。     

提高水稻钵苗机械行抛质量浅析

水稻抛秧栽培技术是一项新的水稻育苗移栽技术。它将传统的育秧方式改为软塑穴盘育秧,是农艺的一项改革。为提高其机械化水平,各地相继开发了多种专用摆栽机械。中国农业大学研制的２ＺＰＹ－Ｈ５３０型水稻钵体苗行抛机,解决了水稻钵体苗有序抛秧的技术难点。该机的最大特点是采用了“同步输秧和周向交错对辊式拔苗装置”和防壅泥、壅水式“深波浪拖板”。拔苗装置可实现软塑育秧穴盘的连续自动输秧、拔秧,由分行栽植部件完成秧苗等距成行有序栽植,对秧盘损失小。１－对盘育秧和秧苗的要求（１）机械播种。水稻抛秧要求采用专用穴盘育…     

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。     

2BS-420型水稻植质钵育秧盘精量播种机

设计了一种水稻植质钵育秧盘精量播种机,对影响播种机播种精度的关键参数进行了试验和优化。该机每穴播种3～5粒,一次作业能够完成覆底土、播种以及覆表土等播种作业。经过对该播种机的试验和检测表明:播种均匀度达到98.2%,空穴率为0.01%,单粒率为零,播种生产率为420盘/h,各项指标均达到水稻植质钵育秧盘播种的要求。     

水稻秧盘育秧精密播种流水线软硬秧盘自动叠放装置

设计了一种能实现水稻秧盘育秧精密播种流水线硬、软秧盘自动叠放的装置,有效地提高了流水线的生产率,并减轻了劳动强度。该装置以可编程控制器PLC为控制核心,由接近开关检测待叠秧盘,控制秧盘升降机构实现秧盘升降的自动叠放,采用土壤防漏机构的气动移动盖板来防止秧盘内的土壤在叠盘过程中发生侧漏而使种子外露。为检测自动叠盘装置的工作性能,以叠盘成功率及种子外露率为指标,以秧盘升降机构的升降速度、盖板方式和生产率为影响因素,设计了三因素三水平正交试验。试验结果表明,升降速度对叠盘成功率影响较大,盖板方式和升降速度对种子外露率影响较大;当升降速度为0.15 m/s、采用气动移动盖板和生产率为600~800盘/h时,硬、软秧盘的叠盘成功率分别为100%与99%~100%;硬、软秧盘的种子外露率最大分别为0.28%与0.60%,试验指标满足水稻秧盘育秧精密播种流水线育秧技术使用要求。     

蔬菜自动移栽机顶夹拔组合式取苗装置试验研究

针对插拔式取苗机构单靠取苗爪插入钵体夹取苗时,因受钵体与穴盘之间粘附力和盘根性不佳双重影响,造成取苗成功率低、钵体破碎率高的问题,提出了一种顶夹拔组合式取苗技术,阐述了取苗装置结构和工作原理,开展了顶夹拔组合式取苗试验研究。首先以72孔和128孔黄瓜穴盘苗为试验对象,通过顶压脱盘粘附力试验,测试了不同顶苗速度（10、20、30、40mm/s）下黄瓜苗的脱盘粘附力以及顶压脱离位移,试验结果表明：顶苗速度对于苗钵粘附力及脱离位移影响不大,粘附力与苗钵脱离位移呈正相关,两种规格穴盘苗顶苗脱离位移平均值分布在5.5~6.9mm之间,综合考虑苗盘落水孔直径和顶压脱盘粘附力试验结果,确定顶杆直径为6mm,顶杆顶苗位移需大于5mm。其次以生长周期为25d的72孔黄瓜穴盘苗为试验对象,开展了先顶后取、边顶边取、先插后顶3种取苗模式试验,结果表明：先顶后取模式下取苗成功率和钵体完整率最高。最后以顶杆顶入位移、取苗爪插入苗钵取苗深度及插入取苗速度为试验因素,开展了三因素三水平正交试验,通过极差分析和方差分析得出顶夹拔取苗装置的最优工作参数组合为：顶入位移为15mm、插入苗钵深度为35mm,插入取苗速度为225mm/s,此组合下取苗成功率94.12%,苗钵完整率94.12%,满足了自动取苗高质量要求。     

水稻秸秆营养穴盘工厂化生产与田间试验

为了实现水稻秸秆营养穴盘的工厂化生产,研究穴盘的育秧效果,提出了一种水稻秸秆营养穴盘工厂化生产的工艺流程及配套生产线,并以水稻秸秆营养穴盘和塑料钵育秧盘为育秧载体,以断根网和塑料薄膜为阻隔材料进行田间对比试验研究,最后对其穴盘育秧质量和经济效益进行分析。研究结果表明:生产线自动化程度高,生产效率可达9 600盘/天,水稻秸秆营养穴盘和塑料薄膜配合适用能够节省芽种12.5%～20%,节省育秧土30%～50%,延长浇水时间间隔1～2天,可增加粮食产量5.8%,提高净收益1 927.5元/hm~2。本研究为水稻秸秆营养穴盘的大面积推广应用奠定了科研基础。     

水稻秧盘育秧流水线供土装置的设计与试验

为解决水稻秧盘育秧流水线工作时底土和表土的提升与输送问题,针对带式输送装置的工作原理和关键部件,通过结构与工作参数优化,设计了一种具有检测和控制功能的带式供土装置。采用全因子试验研究了床土种类和提升高度对供土装置供土性能的影响,得出供土装置输送不同种类床土的能力由大到小依次为育秧土与基质的混合物、育秧基质、育秧土,供土装置的输送能力随提升高度的增大而降低。试验表明:具有检测与控制功能的带式供土装置满足现有水稻秧盘育秧流水线的供土要求,节省了劳动力。此研究为水稻秧盘育秧流水线供土装置的研制提供了参考。     

滚筒式毛刷清扫土装置的设计与试验

针对新型超级稻精量穴盘播种机对穴盘清扫土装置的要求,设计了V型螺旋式毛刷滚筒清扫土装置。分析了清扫土装置工作原理,确定了清扫土装置关键参数。将实验装置安装在2SBJ--500型水稻秧盘育秧精密播种流水线上进行了生产试验验证,工作效率400盘/h,合格率为98%;工作效率500盘/h,合格率为94%。结果表明:该装置能较好地清除多余表土,符合超级稻穴盘精密育秧设备对清扫土效果的要求。     

自动移栽钵苗输送装置理论分析与试验

针对移栽作业人工喂苗速度低的问题,设计了一种由圆柱凸轮为横移机构、槽轮-链传动为纵移机构所组成的自动移栽钵苗输送装置。利用解析作图法,并结合移栽农艺要求分别对纵移和横移机构进行理论分析,得出了输送装置的核心关键参数:横移凸轮基圆半径r0=6 5 mm,滚子半径r=1 2 mm,滚子宽度B=9 mm,槽轮槽数n=5。以苗龄期40天的西红柿穴盘苗(穴盘规格为16×8)为试验对象进行了钵苗输送试验,结果表明:横移机构单次供苗的最大误差为0.76mm,横移7次(供苗时苗盘每行需横移1次)累积误差小于0.2mm,供苗准确率超过97.9%;纵移机构单次供苗的最大误差为0.88mm,纵移7次(每盘8行,需纵向移动7次)累积误差不超过0.3mm,供苗准确率在97.5%以上。该机构在供苗过程中可连续作业,满足钵苗供苗的自动输送需求。     

蔬菜移栽机曲柄摇杆-导轨组合式取投苗装置研究

为了实现蔬菜移栽机取投苗的稳定性和高效性,针对夹钵取投苗方式,设计了一种全自动曲柄摇杆-导轨组合式取投苗装置。取投苗装置与送盘装置、导苗装置及分苗装置配合完成自主送盘、取苗、投苗与分苗。用解析法对取投苗装置中的摆杆-导轨及曲柄摇杆进行了结构参数设计,用矢量方程法和ADAMS仿真对取投苗装置的运动过程进行计算分析,并利用高速摄像机拍摄取投苗装置的实际运动轨迹,与仿真结果进行对比,验证了设计的正确性和可行性。以辣椒钵苗为试验对象,选取取投苗速度、苗株高度及基质含水率为试验因素,以取苗成功率、伤苗率、投苗成功率及取栽成功率为评价指标进行正交试验。试验结果表明：在给定因素水平下,整机单行取投苗速度90株/min、苗株高度110mm、基质含水率50%时,取投苗效果最佳,取苗成功率为95.14%,伤苗率为1.39%,投苗成功率93.05%,取栽成功率91.67%。     

蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击。试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘错位差方差为2.32 mm²,同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘错位差方差分别为3.94 mm²和5.98 mm²,说明该装置满足多适应性的要求。在此最优作业参数...     

幼苗盘自动搬运机取放装置设计

针对设施农业中播种、催芽、育苗、嫁接等作业需要大量劳动力搬运幼苗盘问题,设计了幼苗盘自动搬运机取放装置。该装置采用步进电机驱动,抓取手指与一对形状相同的传动链铰链连接,传动链同速同向,抓取手指做平移运动,实现取放幼苗盘。根据Pro/E软件机构模块进行运动仿真和分析,取放装置能够实现取放工作。试验结果表明:当幼苗盘托盘底面与无动力滚筒上表面平齐,端面水平相距30mm时,取放装置能够顺利取放幼苗盘。     

基于圆柱凸轮的株距可调式取苗末端执行器设计与试验

穴盘苗疏植移栽是设施农业育苗的关键步骤,可为幼苗提供优良的生长环境,实现增产增收。针对疏植移栽环节中,可调株距设备自动化程度低,人工作业效率低下,易损苗伤苗等问题,本文设计了一种基于圆柱凸轮的株距可调式取苗末端执行器,可实现不同株距之间的疏植移栽作业。首先,对末端执行器整体结构进行设计,确定其工作原理;其次,通过理论分析确定圆柱凸轮与取苗手指各关键参数,并分析其作业状态下受力情况;然后,利用EDEM与Recur Dyn建立苗钵根土复合模型,进行耦合仿真单因素模拟试验,确定后续正交试验因素范围;最后,搭建了穴盘幼苗疏植移栽试验平台,以取苗针夹角、入土角、取苗针间距和变距速度为试验因素,以苗钵最大形变量和移栽成功率为试验指标,进行正交试验。在最优参数组合为取苗针夹角10°、入土角4°、取苗针间距8 mm、变距速度5 mm/s下,选取128穴至72穴与72穴至50穴两种疏植移栽要求进行验证试验,移栽后128穴钵体形变量平均值为(1.13±0.68) mm, 72穴钵体形变量平均值为(1.51±0.64) mm。总移栽成功率为93.33%,整机移栽效率为22株/min,满足不同穴盘规格疏植作业...     

基于dsPIC30F5015的苗盘自动输送机构控制系统

针对目前移栽机中苗盘输送机构定位精度低、冲击大、调整不便、智能化程度低等问题,设计了一种基于ds PIC30F5015和Lab VIEW的苗盘自动输送机构控制系统。采用伺服电机作为动力源,并用光电编码器采集伺服电机转速,设计了以高性能微控制器ds PIC30F5015为核心的硬件系统。采用模块化程序设计思想,在MAPLAB IDE开发环境下,开发了下位机软件;采用Lab VIEW平台开发了上位机控制软件。在苗盘自动输送试验台上进行了位置控制性能试验,结果表明:苗盘定位误差小于0. 32mm,相对误差小于0. 5%。该系统运行稳定,响应速度快,控制精度高,能够满足苗盘自动输送和精确定位的实际需求。     

蔬菜自动移栽机对置秧盘交替自动取投苗机构研究

针对现有蔬菜自动移栽机茎秆夹持式和钵体顶出式取苗方式的缺点,基于顶出-夹取结合式取苗方式,设计了一种适用于对称布置可弯曲秧盘的交替式取投苗机构。阐述了该机构工作原理、关键点运动轨迹和结构组成。分析了关键因素对秧苗夹持点运动轨迹的影响方式并优选了取值：驱动曲柄转速10r/min,取投苗摇杆长度为 309mm,驱动气缸伸出速度25mm/s,0.8s内完成拔苗,伸出时刻为提前0.4s。该参数组合下秧苗夹持点在拔苗阶段最大横向位移9.6mm,累计横向位移0mm,理论提升高度44mm,满足取投苗作业理论要求。以苗龄45d的辣椒秧苗为作业对象,进行了栽植频率70~120株/(min·行)的取投苗性能试验,试验结果表明,该交替取投苗机构在栽植频率100株/(min·行)时可实现取苗成功率93%,投苗成功率95%,总体成功率88%,满足取投苗作业要求,验证了该取投苗机构的可行性。     

玉米钵育播种机排种器优化设计平台的研究

采用精密播种机对农田作物进行播种,是提高播种质量和节约用种的主要方式之一。玉米钵盘育秧可以避免环境因素带来的影响,但是玉米钵育播种机排种器结构复杂,设计加工难度大。针对这一问题,采用VB程序语言开发了一种玉米钵育播种机排种器优化设计平台。该平台通过对不同播种方式工作过程运动学和动力学的分析,优化出其结构和性能参数,为玉米钵育播种机排钟器的研究提供了一种方便、可靠的研究平台。     

穴盘育苗辊式同步压穴装置的设计

穴盘育苗中,均匀适宜的出苗间距可以减少幼苗间对光、养分等的竞争,保证幼苗健康生长,提高壮苗率,且减少了后续自动育苗移栽操作的夹持损伤。作为育苗环节之一,压穴质量好坏直接影响播种出苗居中性,关系到最终成苗质量。为实现育苗精准压穴,针对现有辊式压穴装置压穴对中性不稳定造成的穴孔中出苗不居中问题,在对压穴辊运动轨迹理论分析基础上,提出分段辊式同步压穴方式,以提高压穴居中率。同时,考虑压穴滚筒上压穴针粘黏基质清扫不净影响成孔效果和播深现象,设计出直线往复式压穴辊刷土机构,最终设计出相应的辊式同步压穴装置。该压穴装置主要由传送平台、压穴平台、电控系统和平台支架组成,实现了传送平台等间距输送穴盘及压穴辊转动与穴盘前进同步,保证了压穴对中性。基于PLC控制的电控系统可通过触控操作界面启停装置、调节压穴速度和监测压穴作业量,满足实时作业需求。该设计有效地解决了育苗过程中压穴对中性差影响成苗质量的问题,提高了幼苗分选移栽的可操作性,并为后续压穴压穴对种子出苗状况影响的研究提供了参考。