复合式水稻田除草机的设计与试验

为了有效灭除行、株间杂草,减少伤苗率,降低化学除草剂的投入量,研制了一种复合式水稻田除草机。该机与12k W水田拖拉机后悬挂配套,分别配备行间机械除草部件与株间除草剂喷施系统,通过机械除草部件对土壤及杂草的剪切、翻耕作用以及喷施选择性除草剂共同完成除草作业。田间试验结果表明:除草效果最佳组合为机具前进速度为0.6m/s,除草轮入土深度为6cm。由综合试验结果可知:该机平均除草率为86.7%,单位面积雾滴沉积数为35.1滴/cm2,符合机械除草与喷雾除草作业质量的要求。     

3GY-1920型宽幅水田中耕除草机的设计与试验

为了提高机械除草的作业效率、降低地头频繁调头引起的伤苗率,该文研制了3GY-1920型宽幅水田中耕除草机。该机由12 k W水田拖拉机提供动力,工作幅宽为5.7 m,一次作业可覆盖6行插秧机3个行程的作业宽度,并配备了4个双作用液压缸,控制整个机架的展开闭合与除草轮位置的横向调节。该文结合水田土壤特性和现有除草部件的特点,通过对除草轮的运动学与显式动力学仿真分析,设计并优化了螺旋刀齿式样除草轮,该除草轮通过与土壤及杂草的剪切、翻耕作用实现中耕除草作业。田间除草试验结果表明:在机具不同前进速度(0.3、0.6、0.9 m/s)和除草轮入土深度(3、6、9 cm)条件下,该机平均除草率为82%,伤苗率为4.8%;根据机具作业速度和幅宽可知该机作业效率为0.6~1.8 hm2/h;整机工作性能和作业效率满足水稻田机械中耕除草作业的技术要求。机械除草与化学除草产量对比试验结果表明:在试验区域内,机械除草产量高于化学除草,该研究可为中耕除草对水稻田产量的影响提供参考。     

基于Pro/E的水田除草机人机工程学设计及试验

为提高步进式水田除草机的工作效率,减轻操作人员的劳动强度,进而提高除草效果,对步进式除草机进行了人机工程学设计。根据人体尺寸参数,除草机整机尺寸设计为长1 420mm、宽530mm、高900mm。利用Pro/E的质量分析模块对步进式水田除草机进行了质量属性分析,获得除草机的整机质量为2 5.2 kg,并估算出操作人员握扶手时的提升力为49N,表明操作除草机的劳动强度较低。对该除草机进行田间性能试验,结果表明:平均除草率为85.9%,平均伤苗率为4.4%,除草效率为0.173hm~2/h,操作人员劳动强度较低,符合水稻田间机械除草的作业质量要求。     

分蘖期深施液体氮肥对水稻分蘖及产量影响

针对现有的水稻蘖肥追施技术及装备不足等问题,设计了一种射流式液体肥施肥器。该施肥器利用高速水射流的卷吸及切割作用,卷吸并混合液体肥料形成肥水射流;利用高速的肥水射流切割稻田土壤,同时完成肥料注入深施。为研究新的施肥方式对水稻生长过程中关键生理指标的影响,进行了不同蘖肥追施方式的茎蘖动态和产量特性对比试验。试验设3个处理:采用射流式施肥器进行追肥(处理A),传统撒施追肥(处理B)和空白对照(处理C)。试验结果表明:在分蘖方面,3个处理分蘖趋势都是先增后减,采用射流式施肥器进行蘖肥追施的处理A分蘖发生早且增长迅速,早于撒施追肥的处理B到达最大分蘖,但总茎蘖数小于处理B,成穗率高于处理B;在产量方面,处理A的产量相对于处理B具有明显的提升,处理A和处理B的有效穗数、穗长及千粒质量差异较小,产量提升主要源于穗粒数和实粒数的增加。     

基于茎基部分区边缘拟合的稻株定位方法

准确地定位稻株是水稻株间除草机械作业的前提,提出了侧位俯拍的图像采集方式获取稻株茎基部图像,采用茎基部分区边缘拟合的方法定位稻株,解决了除草期内水稻冠层接连引起的定位不准确问题。首先分析稻株生长形态,探究侧位俯拍稻株茎基部的相机安装参数设定,以及影响成像质量的相关因素,提出了遮光条件下采集图像的方法,构建了具有遮光功能的图像采集系统;其次采用2G-R-B彩色图像灰度化、自动阈值、形态学操作等方法处理并分割稻株图像,检测茎基部边缘并分析其形态特征,并提出了分区边缘拟合定位方法:划分拟合区间为3个子区间,在子区间内进行边缘拟合,以拟合边缘线段中点坐标均值作为子区间茎基部中点,根据中点拟合茎基部中线,以中线中点作为定位的茎基部中心。最后进行了基于茎基部与冠层的稻株定位精度田间对比试验,结果显示:插秧后10~20 d内,基于茎基部的稻株定位误差均在7.0 mm以下,其中10 d、15 d、20 d时的定位误差分别为6.9mm/6.8 mm、5.9 mm/5.8 mm、6.3 mm/6.5 mm(有水条件/无水条件);基于冠层的稻株定位误差在8.0 mm以上,其中插秧20 d后,定位误差超过15 mm以上。试验结果表明,所提出的基于茎基部分区边缘拟合的稻株定位方法,定位精度高,除草适用期长,可满足株间机械除草过程中对稻株精准定位的技术要求。