基于PLC的自动蔬菜穴盘钵机制钵和输送装置研究

钵苗移栽技术是一项现代农业增产技术,在国内外得到了广泛应用。在钵苗移栽作业过程中,大部分采用的是人工作业的方式,这种作业方式作业效率低,并且对苗的损害较大。为了提高钵苗移栽的自动化程度,设计了一种新的基于PLC的蔬菜钵苗移栽机自动制钵和输送装置。该装置采用PLC控制系统,利用伺服电机和步进电机可以实现高精度秧苗的推出和准确定位,降低了秧苗的损失。利用带传动和齿轮传动实现了转筒和栽植器的同步。最后,在实验大棚对穴盘钵苗自动输送装置的效果进行了测试,为了验证试验机的效果,将人工实验结果和试验机测试结果进行了对比。结果表明:采用基于PLC控制系统蔬菜穴盘钵苗机的移栽作业和人工方式相比,蔬菜苗损失率有所下降,成功投苗率提升,从而验证了装置的可靠性。     

基于ADAMS单行自走式钵苗移栽机稳定性分析

为了提高丘陵山区烟草钵苗的移栽效率,设计了一种单行自走式钵苗移栽机,并对该机型行驶稳定性进行分析,推导出稳定性表达式。运用Solid Works建立移栽机底盘三维模型,并将模型导入ADAMS软件,分析了单行自走式钵苗移栽机底盘纵向、横向稳定性随地面角度变化规律曲线,并确定了最佳设计参数。该自走式移栽机具有较好作业稳定性,能够完成移栽作业。     

都市微农业蔬菜钵苗电动移栽机的设计与试验

针对我国都市微农业移栽作业存在设备成本高、通用性差及室外旱地移栽机并不能适应都市微农业蔬菜钵苗移栽等问题,设计了一种基于单片机控制的都市微农业蔬菜钵苗电动移栽机,可满足对不同行距、株距要求的蔬菜钵苗实现供苗、栽植及覆土作业。首先,确定了移栽机采用电动控制部分,采用Arduino开发实现,并通过气缸及电动推杆代替以往复杂的机械传动机构在空间运动完成栽植;其次,单片机控制4个步进电机完成鸭嘴栽植器的三维空间运动,并可以实现株距行距的任意调整;最后,试制样机并进行了田间移栽作业,使用西红柿苗、黄瓜苗、辣椒苗作为试验对象开展移栽试验。试验结果表明:3种钵苗的株距变异系数均小于10%,栽植深度合格率均大于90%,西红柿苗栽植成功率为91.21%,黄瓜苗栽植成功率为92.31%,辣椒苗栽植成功率为94.91%,各项性能指标符合旱地栽植机械国家标准,栽植性能稳定。     

蔬菜移栽机的研制

针对我国蔬菜移栽仍然属于手工作业,且劳动强度大、工作效率低的现状,结合国内各种移栽机械的结构特点和设施农业的发展要求,设计了钵体苗蔬菜移栽机械。该机械具有操作简单,使用维修方便,作业效果高等优点。重点介绍了蔬菜移栽机的工作原理、主要的研究方法及措施等。     

2BYZ-2型钵苗移栽机设计

近年来，部分地区开始推广应用棉花移栽技术，但由于人工作业劳动强度大、效率低，而国外的机具价格高、国内的机具作业性能又不甚理想，从而影响了该技术的大面积推广应用。为此，河北省邯郸市农机推广站设计出了2BYZ-2型钵苗移栽机。该机与11～15kW小四轮拖拉机配套，可在耕整后的土地上一次完成开沟、钵苗栽植、覆土和镇压等项作业，既可用于棉花等经济作物的钵苗移栽，也可用于青椒、茄子、西红柿等蔬菜的钵苗移栽。     

蔬菜钵苗取苗机构运动分析与参数优化

针对目前吊篮式半自动蔬菜移栽机手工喂入效率低的问题,设计了一种具有双曲柄齿轮—五杆式钵苗取苗机构的蔬菜自动移栽机。同时,建立了该机取苗机构的运动数学模型,并对机构的运动学特性进行了分析,得出了取苗机构主要参数对取苗臂尖点轨迹和速度的影响规律;提出了蔬菜移栽自动取苗的设计优化目标,利用MATLAB优化软件,优选出了取苗机构的一组最佳参数组合。在此组合下,取苗机构取苗、拔苗段的运动轨迹几乎是直线且与钵苗的垂直度较高,取投苗点速度较低,满足蔬菜自动移栽机的取苗、喂苗要求。     

2ZML2型膜上移栽机的研制

针对新疆棉花移栽的现状,结合棉苗膜上移栽对移栽机投苗条件的技术要求,针对现有的移栽机型,改进设计了一种同时适用于裸根和钵体棉苗膜上移栽新机型。对该机的结构及工作原理、技术参数、试验情况进行介绍。     

蔬菜移栽夹茎式取苗装置设计与试验

针对半自动移栽机作业效率低、作业质量差的问题，设计了一种面向蔬菜移栽机器人的夹茎式自动取苗装置。取苗装置经过整排取苗、等距分苗、精准投苗，可实现高效、高质自动化取投苗作业。建立多级剪叉分苗机构与夹苗装置的运动力学模型，对钵苗下落运动、气动系统进行模型设计及分析计算，搭建取苗试验装置。试验选取穴盘辣椒苗作为研究对象，以钵苗苗龄、基质含水率、取苗频率为试验因素，设计以取苗成功率、基质破碎率为评价指标的单因素试验。根据试验结果，采用Box-Behnken响应曲面分析法设计正交试验，探究了苗龄与基质含水率、苗龄与取苗频率及基质含水率与取苗频率之间的交互作用对取苗效果的影响，优化取苗参数。试验结果表明，当苗龄33 d、钵苗基质含水率46%、取苗频率75株/min时，取苗成功率为97.36%,基质破碎5.07%,可满足大田自动化移栽的取苗及投苗要求。     

全自动温室钵苗移栽机设计与试验

为提高钵苗移栽机自动化程度和工作效率,设计了一种可实现8爪整体间隔取苗、分散间隔投苗、可用于穴盘到穴盘或花盆间的高效全自动钵苗移栽设备。阐述了移栽机的结构原理与工作过程,基于整体间隔取苗、分散间隔投苗原理,对移栽机整体结构及取苗爪分散部件进行设计,并合理规划移栽策略;综合考虑移栽动平台运动规律及同步带变形对动平台定位精度的影响,在ADAMS中建立移栽动平台刚柔耦合仿真模型,分别选取动平台水平运动等加速等减速、三次多项式和五次多项式运动规律进行仿真分析,结果表明3种运动规律定位精度均大于99.7%,其中五次多项式运动规律下定位精度最高。在不同移栽频率下对移栽动平台的定位精度及整机作业性能进行了试验,试验结果表明：移栽动平台在行程内的运动误差在0.15~1.22mm,在120株/min移栽频率下移栽合格率可达90.23%,且随着移栽频率降低,移栽合格率逐渐提高,整个移栽作业运动协调可靠,定位精度高,可实现整体间隔取苗、分散间隔投苗的高效作业要求。     

蔬菜移栽机气吹振动复合式取苗机构设计与试验

针对我国全自动蔬菜移栽机取苗、投苗机构复杂等问题,设计了一种蔬菜移栽机气吹振动复合式取苗机构及其配套苗盘。设计的取苗机构主要由送苗装置、振动装置和气吹装置等组成,各部分配合完成自动取苗、投苗工作。构建了振动过程中苗盘与钵苗的动力学模型,通过分析钵苗取苗条件,求解出振动过程中影响取苗成功率的3个主要参数:振动频率、振幅以及钵苗基质含水率。综合考虑振动与气吹相结合的取苗方式,以取苗成功率、基质破损率作为取苗效果评价指标,选取钵苗基质含水率、振动器振动频率、吹气气压为试验因素,进行多目标正交试验。试验结果表明:在给定因素水平下,当钵苗含水率为55%、振动器振动频率为36 Hz、吹气气压为0. 45 MPa时,取苗效果最佳,此时取苗成功率为92%,基质破损率为3. 46%。     

变行距水稻钵苗移栽机移栽装置设计与试验

针对现有水稻钵苗移栽机移栽行距固定、不能适应南方双季稻区不同行距移栽农艺要求的问题，在歩距式水稻插秧机基础上，设计了一种取苗轨迹简单、实用及性能可靠的变行距钵苗移栽装置。根据钵苗最佳拔取角度与取、投苗位置要求，确定取苗运动轨迹，设计取苗连杆机构，建立运动学模型，并应用Matlab对机构模型进行优化设计；根据取苗连杆机构运动参数与钵苗下落姿态的要求，设计苗夹开合与旋转运动控制凸轮，并进行取苗连杆机构与苗夹机构之间运动同步性的运动仿真分析；为满足钵苗经过输苗筒后下落至水田时刻的一致，以保证移栽时钵苗株距均匀性，对输苗筒的关键结构进行了理论分析及设计；进行不同取苗速度、不同行距的移栽试验，平均取苗成功率达到89.96%，平均倒苗率3.45%，表明该装置具有较好的移栽效果，可应用于水稻钵苗变行距移栽作业。     

东北农业大学创新水稻栽植新装备

<正>由东北农业大学赵匀教授研发、世界首创采用"回转机构"开发的水稻钵苗移栽机及宽窄行插秧机演示成功,这一系列机型彻底改变了水稻移栽装备的形式。东北农业大学赵匀教授课题组研发的5种新机型分为钵苗移栽机和宽窄行插秧机两大类。其中钵苗移栽机结构简单,效率是日本同类机型的     

新型移栽机在不同作业条件下的田间试验研究

对某新型电动自走式钵苗移栽机样机开展了在两种不同作业条件下的烟苗移栽田间作业对比试验,并对其栽植精度、栽植质量和栽植频率等性能指标进行了测试评价,以考核其工作性能是否达到设计要求及是否适宜云南烟区移栽农艺要求。试验结果表明:起垄质量、钵苗大小对移栽机的移栽质量和栽植精度影响较大,烟苗基质质量和紧实度对导管式移栽机移栽质量也有一定的影响,该样机已基本达到设计和使用要求。     

蔬菜移栽钵苗检测与缺苗补偿系统设计与试验

为解决蔬菜穴盘苗全自动移栽机因穴盘缺苗、取投苗失败等因素导致的漏栽现象，设计了基于多传感器的钵苗检测及缺苗补偿系统(补苗系统)。补苗系统作为独立功能模块，包括补苗装置、钵苗检测单元和控制系统，使用反射型光纤传感器和激光传感器联合检测的方法，对分行苗杯定位和苗杯内钵苗进行识别。利用光纤传感器分别对辣椒、番茄、甘蓝钵苗进行多高度检测试验，以获取光纤传感器最佳检测高度和最佳缺苗判定阈值。设计了自动补苗装置，并对补苗过程进行运动学分析。使用触摸屏、PLC、EM253位置模块等控制元件设计了控制系统，实现整机及补苗系统的控制。对补苗系统进行不同移栽频率下的性能对比试验，试验结果表明：在单行栽植频率分别为60、70、80 株/min时，补苗系统识别成功率分别为98.15%、98.15%、97.69%，移栽机平均漏栽率分别为1.85%、2.31%、2.31%，比未启用补苗系统时漏栽率分别降低了14.59、14.36、15.52个百分点，为进一步提高蔬菜移栽作业品质提供参考。     

挠性夹盘式移栽机移栽过程中钵苗运动分析

挠性夹盘式移栽机工作过程中,钵苗在绕夹盘轴心转动的同时,随牵引动力沿水平方向匀速运动,由此可知,钵苗的运动是沿水平方向运动和圆周运动的合成。为此,分析了挠性夹盘式移栽机钵苗运动轨迹及其翻转运动规律;求证了翻转运动方程;探讨了合理的钵苗投苗区间,证实了特征系数λ>1是挠性夹盘式栽植器设计及保证移栽质量的基本依据和正常工作的必要条件。其目的是为挠性夹盘式移栽机移栽部件(夹盘角度)的设计及钵苗运动分析提供理论依据。     

洋马PF2R全自动蔬菜移栽机

<正>洋马PF2R全自动蔬菜移栽机可一次性完成镇土、取苗、开孔、落苗、覆土等全流程蔬菜移栽作业。采用踏板无级变速,均匀稳定;配置方向助力,双手控制方向盘,保持作业的直线性,长时间作业也不易疲劳。该机可在起垄(单垄两行、两垄两行)、平地状态下作业,适应移栽标准化钵体苗。钵体移栽缓苗时间     

鸭嘴式蔬菜移栽机的研究设计

通过分析现有导苗管式蔬菜移栽机结构的不足之处,研究设计了鸭嘴式蔬菜移栽机,并通过对蔬菜钵苗下落运动过程进行分析,证实其结构及功能的合理可靠性。     

旱地钵苗自动移栽机设计与试验

针对目前国内半自动移栽机移栽效率低、综合经济效益不明显等问题,设计了一种旱地钵苗自动移栽机。该移栽机取苗部件利用齿轮五杆组合机构驱动取苗爪完成取苗动作,取苗爪采用插入基质单株取苗方式进行取苗;供苗部件采用不完全齿轮和螺旋凸轮轴组合的结构形式实现横向间歇进给供苗,利用棘轮棘爪机构保证纵向停顿供苗;栽植部件选用行星齿轮箱和鸭嘴式栽植器完成钵苗定植。试验表明:该旱地钵苗自动移栽机运转良好,工作性能可靠,作业效率为71.7株/(min·行)时,取苗成功率97.1%,漏栽率4.4%,满足预期设计要求,可为后期自动移栽机的设计与研究提供参考。     

2YG-2型设施蔬菜移栽机自动投苗研究

针对设施蔬菜自动化移栽中自动投苗和机具轻简化这两个关键问题,研制了以穴盘苗为自动投苗对象的2YG-2型设施蔬菜移栽机。该机型通过对自动投苗动作进行设定,建立起自动投苗动作之间的关联关系,使由几个连贯分解动作组成的每个自动投苗动作之间,在一个完整的自动投苗周期内保持一定的时间顺序逻辑关系;其次设计了相应的机械式执行机构,根据自动投苗动作关联关系,通过制定执行机构关键点相对位移对应图,关联协调各执行机构。从而通过由几个简单机械机构相组合的方式完成复杂的自动投苗,实现了机具轻简化的目标。田间试验表明,设施蔬菜移栽机自动投苗执行机构工作顺畅、衔接有序,功能执行快速准确,机具栽植合格率达到92%,满足设计要求。     

山西省农机研究所科研成果简介(续完)

山西省农机研究所科研成果简介（续完）山西省农机所科研部２ＺＹＢ—２型钵苗移栽机该机适用于大田棉花、玉米的复播移栽和蔬菜、苗木、花卉钵苗移栽（土钵苗或容器苗），一次作业可完成开沟、栽植、覆土、镇压等工序。该机主要由机架、苗架、栽植器、传动机构和覆土镇压...