烟草打顶机的研究现状与发展思路

烟草打顶抑芽的机械化作业能实现节本增效,解决劳动力不足的难题。文中介绍了国内外烟草打顶机的现状和研究进展,分析了现有烟草打顶机的结构、工作原理和性能特点,阐述了烟草打顶机存在的问题,指出烟草打顶机械化作业是大势所趋,总结了烟草打顶机总体的发展正朝着联合作业机械化、智能化和精准化方向发展,并就打顶机机型的研发、作业方式和种植经营模式等给出了发展建议。     

轻便式烟草打顶抑芽机剪切机构的设计

我国西南地区大面积种植烟草,抑制顶端优势是提高烟叶品质的重要手段。目前,多采用人工打顶方式,加之行间烟叶茂密且易损坏的特点,使得人工打顶抑芽劳动强度和作业量非常大,因此,开发一种代替人工作业的打顶抑芽装备成为亟待解决的问题。文章针对丘陵山地种植的烟草实现自动化打顶抑芽作业的需求,创新设计出轻便式烟草打顶剪切机构,并利用电动机实现驱动。该剪切机构设置齿轮齿条传动,结构简单、能耗低。通过计算、试验,确定了剪切机构的参数和选择了电动机的参数。样机试验结果表明,所设计的剪切机构能够完成相应的剪切打顶作业。该剪切机构结构简单,携带轻便,使用可靠,可操作性强,为打顶抑芽机的推广应用提供了依据。     

双行智能烟草打顶抑芽机检测控制系统设计与试验

为提高烟草打顶抑芽作业工作效率,降低劳动强度,采用机器视觉技术进行烟草智能打顶抑芽作业。首先对烟叶和烟花色彩特征进行分析,利用潘通色卡选取与绿叶相似的印染布作为图像采集背景,减小烟花提取难度;以普通摄像头作为图像采集装置,对烟草图像进行处理,在可见光波段利用颜色特征进行烟花位置定位,确定具体打顶高度;最后通过工业控制机和单片机控制步进电动机、电磁阀,实现烟草打顶抑芽的快速、实时作业。田间试验表明:该烟草智能打顶机作业效率2~3 s/株,烟花检测准确率96%左右,打顶准确率90%左右,抑芽剂喷洒准确率80%左右;满足设计要求,能够有效提高作业效率和作业效果。     

烟草打顶抑芽机无线控制系统设计与试验

为改进现有智能烟草打顶机数据传输和烟草打顶高度精准识别不足等问题,增强检测算法的实用性和鲁棒性,设计了烟草打顶抑芽机无线控制系统。首先利用无线路由系统进行图像采集;然后采用MSRCR算法对图像进行预处理,消除光照对烟草高度识别的影响;再通过同心圆摄像机标定算法对烟花进行定位,确定打顶高度;最后通过单片机控制步进电动机和电磁阀分别进行打顶作业和抑芽剂的喷施。试验结果表明:该高度检测算法在静态试验下烟花识别率达到98.5%,摄像机标定精确度达96%,打顶准确率达95%。打顶准确率高,抑芽剂喷施精准,系统运行稳定可靠,满足烟草打顶的农艺要求。     

手持式电动烟草打顶抑芽系统的设计

结合我国西南丘陵地区打顶抑芽现状,设计了一种手持式电动烟草打顶抑芽系统,由打顶抑芽剪、抑芽剂、消毒液喷施系统和控制系统组成。打顶抑芽剪包括剪切系统、动力传动系统及机架,控制系统包括硬件电路和软件程序。该控制系统采用PIC18F23K22作为主控芯片,根据刀片位置信号、抑芽剂喷施量调节信号、电源电压信号和作业开关信号,控制电机、抑芽剂泵、消毒液泵、抑芽剂电磁阀、消毒液电磁阀、扬声器和指示灯的工作。其中,刀片位置检测采用霍尔传感器,电机正反转采用继电器控制,药泵电压采用高频PWM信号控制场效应管的方式提供。基于工作流程图和硬件电路,并借助汇编语言实现软件程序的编写。对该打顶抑芽系统进行了抑芽剂喷药量精度试验和田间试验,结果表明:喷施误差在5%以内,大大提高了抑芽剂的利用率,降低了成本;每株烟草打顶平均用时3.1s,提高了工作效率;减少了烟株细菌病毒的感染,提高了经济效益,进一步推动了烟草农业机械化进程。     

电动烟草打顶抑芽机控制系统研究

对一种电动烟草打顶抑芽机的控制系统进行了设计研究。该控制系统的主控芯片为PIC18F13K22,输入信号主要包括剪刀位置信号、喷药量调节信号、电池电压信号和工作开关信号。其中,剪刀位置检测采用霍尔传感器,输出控制信号主要控制电机、电磁阀、蜂鸣器及指示灯,电机采用控制芯片MC33886进行控制。对该机械喷药量的准确性进行了试验测试,验证了机械的精准性,其平均偏差为2.26%。该设计实现了电动烟草打顶抑芽机的半自动化,有效提高了烟草打顶抑芽的工作效率及质量,进一步推动了烟草农业机械化进程。     

农作物打顶机夹持打顶机构的设计与试验

目前,我国烟草、棉花打顶主要依靠人工,存在劳动强度大和效率低的缺点;现有的机械打顶主要采取割刀向前滚动切割的方式,存在打顶不精确、烟花无法收集等弊端。针对这些问题,设计了一种夹持打顶机构,主要由左右扶禾器、夹持皮带、浮动张紧轮、浮动张紧轮摆动铰链、切割刀、弹簧、直流夹持电机和割刀电机组成。该机构可实现烟芽的收拢、夹持切割、割刀消毒及抑芽剂喷施等作业,具有结构紧凑、功能齐全的优点。同时,通过烟草茎秆切割力学特性试验,得出剪切规律,为烟草打顶切割力的研究提供了试验依据。田间试验结果表明:该机构打顶准确率为97%,夹持准确率为98%,能够满足使用要求。     

高地隙自走式烟草打顶车底盘设计

随着国家富农政策的推广,烟农渴望实现烟草种植机械化,以提高生产效率,增加收入。而现阶段我国烟草打顶机械化技术相对落后,引进国外昂贵的烟草机械又不被广大烟草种植户所接受,此时开发本土化的烟草打顶机械势在必行。为此,从承担的高地隙自走式烟草打顶车底盘研制项目出发,为烟草打顶作业机械提供了一套可行的通用底盘,该底盘通过悬挂打顶、喷药、采收等机具可以实现不同的烟草作业,达到一机多用的目的。该装置操作方便、故障率低、便于维护、成本较低,适合在烟草生产示范园区及烟草种植大户中推广。     

多功能烟草田间管理一体机底盘优化设计

针对现有烟草田间管理机械体积大、质量大、移动不灵活等问题,设计了一种自走式烟草田间管理一体机底盘,通过对车架、转向机构及底盘液压动力系统的优化设计以及车架应力分析,结果表明,优化后的底盘降低了车体质量,使传动更平稳、响应更迅速、安装更便捷、移动更灵活、布置更紧凑,为烟草打顶抑芽机械底盘的设计提供参考。     

烟草打顶消毒联合作业装置的设计

为解决当前烟草田间人工打顶消毒作业存在效率低、强度大、时间紧的问题,设计了一种烟草打顶消毒联合作业装置;同时,介绍了其总体结构和工作原理,分析确定了该装置的打顶部件、动力传输部件、消毒部件等关键部件的结构以及参数,并进行了田间试验。田间实验结果表明:该机结构设计合理,作业时通过性能良好,割刀切割烟顶部位准确,打顶率为98%,漏打率2%,消毒液喷洒均匀,基本满足了烟草机械打顶消毒的农艺技术要求。     

烟草夹持式智能打顶机设计与试验

针对烟草现有打顶抑牙机难以实现烟花收集的问题,设计了一种夹持式智能打顶机,主要由高地隙作业底盘、夹持式智能打顶装置与收集装置组成。夹持式智能打顶与收集装置主要由烟草高度图像识别控制系统、升降机构、夹持输送机构、切割机构、刀片消毒系统、抑牙剂喷施系统和收集系统组成,可实现烟草高度识别、打顶高度调整、烟花收拢、夹持切割、刀片消毒、抑牙剂喷施与烟花收集等联合作业,具有结构紧凑、功能齐全和智能化程度高的优点。在打顶升降机构中采用配重来平衡打顶机构的质量,降低了起升电动机的驱动力矩,能够节约64%的能源。试验结果显示,该机打顶准确率为95%,收集率达到98%,能够满足使用要求。     

水分条件对烤烟生理指标的影响及适宜土壤水分指标研究

用盆栽试验方法,研究了土壤水分条件对烤烟干物质积累、根系活力和硝酸还原酶活性的影响。据此确定烤烟各生育时期适宜其生长发育的相对土壤含水量指标为:伸根期60%-68%;旺长期78.5%-81%;成熟期76%-78%。     

烤烟房热湿回收利用研究进展

我国作为世界上最大的烟草种植国,在能源形势日益严峻的情况下,对烟叶烘烤实行节能势在必行,回收和利用烤烟房排放的热湿是对烤烟房实行节能的一项重要方法。为此,根据烟叶烘烤的特点分析出实行热排湿节能的难点,又介绍了应用在烤烟房中直接利用、回收利用和烤烟群系统等各种热湿回收技术的原理和研究进展,并对热湿回收技术研究方向和各种热湿回收烤房的应用进行了展望。     

烟草收获机技术发展概述

烟草机械化收获是我国烟叶收获面临的主要问题。在国外(如意大利、美国、加拿大等国家),烟草机械化收获技术发展较快,自动化及半自动化的烟草收割机已经批量生产并投入应用,且应用效果较好。目前,我国也对烟草收获机械进行了研究和开发。为此,在总结国内外烟草收获机技术发展的基础上,对烟草收获机的结构、收获方式、性能特点和主要参数进行了分析,并指出了在研究和应用方面存在的问题及未来烟草收获机技术的发展方向,为烟草收获机的研究和开发奠定基础。