光电漫反射式联合收割机谷物产量计量系统研发与性能试验

为了进一步提高联合收割机谷物产量计量系统的精度,自主研发了基于光电漫反射原理的谷物产量计量系统。系统主要由传感器模块、数据处理模块、GPS模块和谷物产量计量显示终端组成。光电式谷物产量计量系统计量作业时,当联合收割机籽粒升运器刮板输送谷物经过漫反射型谷物体积传感器时,会间歇性的阻断光路,从而产生脉宽信号,脉宽信号大小与刮板上谷物厚度成正比,同时升运器转速传感器输出转速信号,谷物产量计量数据处理模块将采集到的2路传感器信号进行放大、滤波和A/D转换后与GPS模块采集的联合收割机行进速度、经纬度信息由RS485总线传输至光电谷物产量计量软件系统,经光电式谷物产量模型处理后,将产量信息、速度信息、位置信息等实时显示在终端上。为了验证光电式谷物产量计量系统的性能,分别开展了室内主要传感器性能台架试验和系统田间动态性能验证试验,试验中谷物喂入量在0.1~6 kg/s范围内,台架试验表明升运器转速传感器测量误差小于2.00%,漫反射型谷物体积传感器测量误差小于3.50%。田间动态性能验证试验结果表明光电式谷物产量计量系统运行稳定,系统检测结果与实际测量结果决定系数R~2达到0.848 4,测产误差最大为3.51%,满足田间实际测产需要,为精准农业变量作业提供了科学依据。     

光电信号与收割机谷物产量数据转换模型的构建与验证

为了准确获取联合收割机作业过程中的谷物产量信息,自主研发了基于光电漫反射原理的联合收割机谷物产量计量系统。系统主要由传感器模块、数据采集模块、GPS模块和谷物产量计量显示终端组成。在研究了联合收割机田间工作状态和籽粒升运器刮板谷堆近似模拟形状的基础上,提出了分段式光电信号与收割机谷物产量数据转换模型。同时为了进一步消除收割机作业过程中产生的奇异点数据,提出了基于籽粒升运器转速的双阈值动态均值滤波的数据预处理方法。结果表明,采用该方法可以有效剔除奇异点数据,提高产量数据整体平滑度。田间试验结果表明,在考虑升运器转速条件下,该研究提出的分段式谷物产量数据转换模型动态验证误差小于3.50%,满足联合收割机谷物产量计量的实际需要。     

基于单质点法的联合收割机谷物卸粮质量理论建模与分析

针对目前联合收割机谷物产量计量采用卸粮后人工称量的方式费时费力的难题,在研究了谷物在收割机卸粮螺旋输送器运动规律的基础上,基于单质点法分析谷物在稳定状态时的力学与运动规律,并考虑到收割机机器振动、背景噪声等因素的影响,提出采用双阈值均值滤波前值取代法进行传感器信号数据预处理。以螺旋输送量推算公式为基础模型,在中联重机TB60型谷物联合收割机螺旋输送器上进行了螺旋输送器转速传感器性能试验与单质点谷物卸粮质量模型验证试验,建立分段式的谷物卸粮质量模型。结果表明,双阈值均值滤波前值取代法有效地消除了收割机振动、机身倾斜、背景噪声的影响,计量精度高,经过双阈值均值滤波前值取代法处理后,模型验证误差可以达到3.90%,满足实际生产需要。     

基于离散元法的小麦精量排种器性能模拟试验

针对小麦精量播种技术缺乏合适的排种器的问题,设计1种窝眼轮式小麦精量排种器。采用离散元仿真软件EDEM对排种器结构参数进行数值模拟并进行仿真试验,仿真分析型孔倒角类型、清种刷安装角度和排种轮转速3个因素对排种器排种性能的影响。仿真试验结果表明,当排种轮转速为50 r/min,型孔倒角类型为倒边角,清种刷安装角度为35°时,排种器工作性能最好;当型孔倒角类型为倒边角,清种刷安装角度为35°时,随着排种轮转速的增加,型孔重复充种数减少,型孔漏充种子数增加,总排种量减少,各排种管排种量的变异系数呈增加趋势。