投钵频率与输送带式栽植器关系的研究

简单介绍了输送带式栽植器的工作原理,并地钵苗在双输送带上的受力及运动状态进行了分析,建立了钵苗在关键部位的运动模型,对钵苗运动过程中稳定性及投钵频率对立苗率的影响进行了试验和分析,论证了所建立的模型,找出了结构参数一定时投钵频率的极限和最佳值。     

栽植机钵苗自动排序装置设计

采用输送带和导向轮相结合的方法，实现了对圆台型钵体钵苗由无序到有序的排序，根据钵苗排序过程钵苗的运动情况和受力分析，得出了各主要参数的设计方法，解决了提高钵苗栽植机作业速度，降低劳动强度的关键问题。     

输送带-转杯组合式喂苗机构的设计

根据我国国情,改进设计了导苗管式移栽机的核心部件-输送带-转杯组合式喂苗机构.输送带用于钵苗的输送与排序,转杯将输送带输送的钵苗按一定的时间间隔分开,分别分析、设计了转杯和输送带装置中各主要部件的结构形式和选取的参数;分析了钵苗进入转杯的时间、输送带的送钵时间等关键参数的影响因素.输送带一转杯组合式喂苗装置集一次多株喂入、钵苗自动排序、钵苗连续移栽于一体,提高了栽植效率,降低了劳动强度.     

2ZSJ-4型挠性圆盘高速移栽机力学特性试验

根据挠性圆盘高速移栽机工作原理,选用西兰花、白菜花、辣椒3种蔬菜钵苗为试验对象,针对成排顶苗、垂直基质块夹持输送、圆盘茎秆夹持输送环节设计了力学特性试验,为顶苗杆顶出力、纵向输送带安装间距、栽植圆盘安装参数提供设计依据。采用质构仪分别进行钵体顶苗力试验、钵体柔性压缩试验、茎秆压缩特性试验,结果表明,西兰花、白菜花、辣椒的平均顶出力分别为10.8、13.57、9.97 N,取最大值13.57 N作为设计依据,每排顶出10棵苗,综合考虑导轨摩擦力等影响,选择顶出力约196 N的气缸规格。当夹板间距20 mm时,西兰花、白菜花、辣椒钵体基质平均损失率分别为6.13%、6.39%、11.82%,对栽后钵苗生长影响较小,确定输送带硬橡胶层间距为20 mm。西兰花、白菜花、辣椒钵苗茎秆U段的屈服强度分别为0.933、0.931、0.928 MPa,选取最小值0.928 MPa作为设计依据,以保证对不同钵苗茎秆都能适应。      

番茄钵苗移栽探出式取钵机构设计与试验

为了降低番茄钵苗移栽过程取钵机构对秧苗钵土根系的损伤,同时避免机械式钵苗移栽机构设计特殊取苗轨迹与姿态的优化难题,提出了一种可与系列移栽机构配合使用的番茄钵苗探出式取钵机构,实现取苗各关键位置机构秧针以固定角度完成探出入钵、移动送苗及收回推秧工序。根据钵苗移栽取钵过程分析与设计要求,建立了探出式取钵机构力学分析模型,并获得影响秧针扎入钵土时驱动杆受最小驱动力的因素。基于Matlab App Designer平台开发了取钵机构计算机辅助分析设计软件,获得满足番茄钵苗移栽要求的取钵机构设计参数集。采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以驱动杆斜杆夹角、钵体含水率、入钵深度为试验因素,以钵体完整率和取苗成功率为评价指标,试制样机并搭建台架实施参数组合优化及验证试验,结果表明：探出式取钵机构可有效地配合取苗机构完成各项性能工作要求,在参数组合为驱动斜杆间夹角112°、钵体含水率57.5%、入钵深度28.4mm时作业效果最佳,钵体完整率为96.44%,取苗成功率为97.06%,满足钵苗移栽作业性能。     

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。     

可调节式甘蓝钵苗取苗末端执行器设计与试验

针对现有取苗末端执行器取苗针间距固定、适应性差,难以实现按需调整以适应移栽过程中不同规格穴盘钵苗取苗的问题,设计了一种插入针间距可调的针式取苗末端执行器。该执行器由直流电动推杆驱动,取苗针沿根钵四角倾斜插入。通过调整调节滑块和针座在支架上的位置,实现取苗针间距的调整。本文以72穴、128穴和200穴3种规格甘蓝穴盘所育钵苗为研究对象,研究了3种规格穴盘钵苗苗龄对根钵形成与甘蓝幼苗生长发育的影响,确定了取苗末端执行器主要结构参数,并对取苗瞬间进行了受力分析。在根钵均已形成的前提下,运用EDEM对根钵提取进行单因素仿真模拟,以穴盘规格、取苗加速度、取苗针插入边距比和根钵含水率为试验因素,根钵完整率和取苗失败率为评价指标,采用L9(34)正交试验,考察试验因素对评价指标的影响,通过极差分析、方差分析和综合加权法,得到各因素对评价指标影响的主次顺序为取苗加速度、根钵含水率、穴盘规格、插入比;得到优选参数组合：取苗加速度为0.1m/s2,根钵含水率为56.2%,穴盘规格为128穴,插入边距比为15%,此时根钵完整率为97.93%,取苗失败率为0.81%。     

油菜钵苗钵体的力学特性

针对油菜钵苗移栽过程中钵体受损影响钵苗成活率的问题，研究油菜钵苗钵体在顶苗夹具作用下的运动及力学特性，探究在不同含水率下钵体顶出力、脱离位移和承压力之间的变化规律，为油菜移栽机顶苗取苗机构参数设计提供依据。结果表明:钵体顶出力随钵体含水率的提高而增大；当钵体含水率由20.44%提高至31.02%时，脱离位移的范围由3.04~4.23 mm增长至5.02~5.44 mm，钵体承压力由5.61 N增长至7.90 N；当钵体含水率由31.02%提高至40.84%时，脱离位移的范围基本不变，钵体承压力由7.90 N减少至4.83 N。即钵体承压力随含水率的提高先增大后减少，呈非线性变化，且在相同含水率下，钵体的承压力基本不变；综合得出钵体含水率在30%左右时，有利于油菜钵苗被顶出，且钵体受损较小。      

钵苗移栽机器人控制系统设计研究

钵苗移栽是温室穴盘育苗生产中的重要环节。为实现穴盘钵苗智能化移栽作业,设计了一种高速钵苗移栽机器人。该机器人主要由穴盘定位输送系统和平动二自由度钵苗移栽系统构成,基于准确定位抓取、快速移动栽植的作业要求和系统工作原理,以PLC为核心,结合传感器和伺服控制技术对移栽机器人运动控制系统进行了设计。控制系统首先基于穴盘钵苗位置坐标信息,规划出取苗爪移栽路径;然后根据并联机构运动学逆解模型,对并联机构两主动关节伺服驱动电机的转动规律进行控制,并通过系统间的运动协调,实现钵苗从高密度盘到低密度盘或营养钵的连续高速移栽作业。以育苗期28天、钵体含水率为60%左右的黄瓜苗为对象,在移栽动平台最大加速度为45m/s2、移栽频率为45次/min的条件下,进行128孔穴盘到50孔穴盘的连续钵苗移栽运行试验。试验表明,该钵苗移栽机器人控制系统设计合理,系统间运动协调可靠,移栽成功率平均达91.4%,单爪移栽速率可达2 700株/h,满足了自动化移栽作业要求。     

利用高速摄影技术对抛秧钵体苗运动状态的分析

利用高速摄影技术对气力有序抛秧钵体苗的运动状态进行了试验分析,获得了钵体苗吹出至与导苗管壁碰撞以及钵体苗在导苗管中下落过程的运动状态和时间,为抛秧设备的进一步完善提供了依据。     

利用高速摄影技术对抛秧钵体苗运动状态的分析

利用高速摄影技术对气力有序抛秧钵体苗的运动状态进行了试验分析,获得了钵体苗吹出至与导苗管壁碰撞以及钵体苗在导苗管中下落过程的运动状态和时间,为抛秧设备的进一步完善提供了依据.     

探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构优化设计与试验

针对回转式蔬菜钵苗扎穴移栽机构破坏钵体完整性、穴口不对称造成栽植直立度差、打孔和栽植过程同时进行影响栽植质量等问题,提出了一种探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构。该机构可交替实现打孔和栽植过程,移栽臂栽植时,打孔器在前一株钵苗栽植位置完成打孔,保证了栽植时序且穴口对称,土壤回流均匀,有利于保证栽植直立性。在取苗位置执行探出式夹取苗钵动作,以保护苗钵基质的完整性。基于探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构的运动学机理分析开发了优化设计软件,并完成了优化设计。开展了移栽机构的虚拟仿真试验和系列台架试验,分析了在取苗、打孔和栽植等关键位置的位姿。轨迹与位姿验证试验表明,该机构形成的特定轨迹和位姿可依次完成取苗、输送、打孔和栽植等动作。取苗试验表明,该机构可实现探出式取苗,有效保证了蔬菜钵苗基质的完整性。     

探出取推钵式蔬菜钵苗取苗机构优化设计与试验

为了提高蔬菜钵苗取苗机械化程度和取苗效率,设计了一种探出取推钵式蔬菜钵苗取苗机构,可实现快速取推钵动作。以大果哈椒钵苗作为取苗对象,分析了取苗机构的工作原理,建立了机构运动学模型,确立其优化目标,运用Visual Basic 6. 0开发可视化辅助分析软件,优化得出满足要求的最佳参数,形成相应的理论轨迹。建立三维模型,对模型进行虚拟仿真设计,得出仿真轨迹。采用3D打印技术进行试验样机制造,运用高速摄影技术提取试验样机实际工作轨迹,验证了实际轨迹与理论轨迹、仿真轨迹的一致性。试验测得实际取苗针最大入钵力,运用相似理论原理,推算出试验样机最大入钵力,并得到钵土最佳基质比为0. 4,进行试验样机取苗试验,取苗成功率为96. 87%,满足蔬菜钵苗取苗要求,验证了机构设计的正确性与可行性。     

滑道分钵轮式栽植器的试验研究

对滑道分钵轮式栽植器的结构、工作过程、钵体在滑道不同部位的运动状态和受力情况进行了分析，并对该栽植器的工作稳定性和立苗率进行了正交和单因素的试验分析。分别找出了影响栽植器工作稳定性和立苗率的因素主其最佳值。     

带式喂入钵苗栽植机研究

介绍带式喂入钵苗栽植机工艺流程和工作原理。对影响生产效率和栽植质量的因素进行了研究 ,确定了喂入和栽植的最佳参数。检测表明 :该机生产率 84株 / (行· m in) ,株距合格率 95 % ,栽直率 90 .5 %     

水稻钵苗移栽机试验研究

水稻钵苗移栽是一种利用钵盘育秧的水稻移栽技术,是水稻种植过程中的重要环节。由机械替代人工完成移栽是推广钵苗移栽技术的关键。为此,在以五杆双曲柄分插技术为核心的水稻钵苗移栽机上进行试验研究,结果表明:水稻单穴内秧苗拉拔力小于抗拉断力,取苗秧夹夹持秧苗茎秆的取苗方式可行;水稻钵苗移栽机栽深和株距可控,栽植翻倒率为16.7%,漏插率为14.7%,伤秧率为3.4%,栽后第2天长型根,基本无缓苗;由根系生长来看,钵体苗表现更为粗壮,抗倒伏能力强;产量较同期毯状苗机插每穗平均增加4.6%。同时,针对水稻钵苗移栽机试验中所产生的作业质量、效率等问题,分析了农机和配套农艺问题,旨在对后续机具的研发提供参考,为水稻高产稳产提供技术支撑。     

油菜钵苗物理机械特性试验研究

对油菜钵苗茎秆进行物理机械特性试验,测定不同苗龄下油菜钵苗茎粗及苗高,对不同苗龄的油菜钵苗进行拔苗试验,茎秆挤压、拉断试验。研究表明:湘杂1613的油菜钵苗在同一时间段内,茎粗与苗叶高度大致成正态分布;油菜钵苗拔苗力随拔苗位置的上升而增加,随拔苗倾角的增加呈现先减小再增加的趋势;油菜钵苗茎秆的耐挤压、耐拉能力随时间的增加而增加;油菜钵苗最佳拔苗位置在下部,取苗机构最佳拔取幼苗角度为50°左右,最佳移栽苗龄为5叶1芯。该结论为设计油菜钵苗移栽机械取苗输送部件提供了初步的试验基础,同时为进一步研究油菜移栽机械取苗、护苗、栽插参数等关键部件结构、运动学动力学参数提供理论依据。      

一体式蔬菜钵苗取苗爪夹持力检测传感器设计与试验

针对入钵夹取式全自动蔬菜钵苗移栽机取苗爪体积小，夹持力检测传感器结构与安装方式干涉取苗爪正常取投动作、影响自身精度与使用寿命等问题，本文选用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)薄膜作为传感器介电层，设计了一种内置式钵苗夹持力传感器，并通过嵌入方式实现取苗爪与传感器一体化设计。建立穴孔、钵体基质、取苗爪仿真模型，应用LS-PrePost软件对取苗过程进行耦合仿真，得到取苗爪与钵体基质接触部位最大受力区域，确定了取苗爪与传感器的结构与尺寸；设计夹持力信号检测系统，将硬件电路与采集软件结合，完成电容量-电压转换、信号放大、噪声滤除，实现夹持力信号的采集、处理、显示与保存等功能。为验证传感器性能，进行传感器标定试验与室内验证试验。标定试验表明，在不同振荡频率下，夹持力传感器平均灵敏度为0.372 8 N/V,平均线性决定系数为0.989 2,精度为7.548%,量程为7 N,满足移栽过程中夹持力检测的准确度要求；室内验证试验表明，夹持力检测传感器具有良好的稳定性与适应性，可用于移栽机取苗机构夹持实时精准检测。     

棘轮齿轮式水稻钵苗移栽纵向送秧机构设计与试验

为了研究棘轮齿轮式水稻钵苗移栽纵向送秧机构的可行性,分析了水稻钵苗移栽纵向送秧机构的工作原理和棘轮齿轮式机构的传动特性,针对高速回转式水稻钵苗移栽机送秧机构需满足传动平稳、传动比精确、工作可靠性好、作业中没有积累误差、振动和噪声小的特点,设计棘轮齿轮式水稻钵苗移栽纵向送秧机构,对其结构设计中的重要几何参数建立了数学模型,进行了优化,采用CAD/CAE软件建立虚拟模型。对该机构进行了台架试验,结果表明,该种传动形式的纵向送秧机构能够满足高速回转式钵苗移栽机的工作要求,为研发高速回转式钵苗移栽机纵向送秧机构提供了理论和实践依据。     

蔬菜钵苗在导苗管中的动力学分析

有序移栽是利用钵苗的重力和导苗管的导向作用来实现的，所以导苗管是移栽机实现有序移栽的一个关键部件。通过对导管式蔬菜钵苗移栽机苗钵栽植过程的动力学分析，建立了苗钵在导苗管中的运动学和动力学模型，对苗钵在导苗管栽植系统内的运动和影响其直立率的因素进行了理论分析。结果表明，降低机器前进速度和增加土壤塑性可以提高钵苗的栽植质量。通过模型的分析，为导苗管的机构设计提供了理论依据。