番茄穴盘苗自动移栽机顶杆式取苗装置的设计——基于UG三维软件

针对新疆生产建设兵团的大面积种植模式,穴盘苗向大田移栽,存在人工移栽成本高、移栽周期长、成熟期不一致以及不利于机械采收等问题,利用UG三维软件,设计了一种基于液压顶杆式的番茄穴盘苗自动移栽机取苗装置,对新疆番茄、辣椒和棉花等经济作物大面积机械移栽有良好的推动作用,有利于增加团场职工的经济收入,对新疆的农业经济发展具有十分重要的意义。     

夹持式取苗机构自动控制系统设计

移栽作业是农业生产中的一个重要环节,采用穴盘育苗移栽技术,研发基于穴盘苗的自动移栽机,对于减轻人工劳动强度、解放劳动生产力、提高移栽效率具有重要的意义。目前,国内适合大田作业的穴盘苗全自动移栽机械大部分处于实验阶段,其控制系统总体上存在着定位精度不高、可靠性差、智能化程度低等问题。为此,针对一种夹持式穴盘苗取苗机构,利用单片机设计开发了自动控制系统。     

穴盘苗取投送苗控制系统设计与试验

针对目前自动移栽机作业效率低、可靠性低的问题,结合自主研发的穴盘苗取投送苗装置,基于PLC设计了一种穴盘苗取投送苗控制系统,并进行了台架试验。结果表明:系统通过PLC控制多个步进电机,能够实现取苗、投苗、送苗的协调配合,且在取投苗频率为50~80株/min时取投苗综合成功率均大于90%,平均值为91.32%。     

穴盘苗取苗机构的设计与试验研究

为实现穴盘苗的机械自动移栽,设计了一种由取苗器及其驱动机构组成的单动力取苗机构,运用三维软件Pro/E对所设计的取苗机构进行了装配及运动仿真分析,测得取苗器在驱动力作用下位移、速度、加速度等的变化规律。分析结果表明:取苗器在取苗滑道约束下能满足作业要求;但在滑道各阶段的衔接处有硬性冲击产生,所测量即有突变。样机试验表明:取苗器作业流程顺畅,而在取苗滑道连接处确有较大振动,但各项功能均能准确完成,实现了穴盘苗移栽过程中的取苗及投苗两个动作。     

穴盘苗自动取苗机构的研究分析

在参考国内外现有的穴盘苗自动移栽机相关文献基础上,分析整理出各种类型的自动取苗机构的结构与工作原理,并将所有穴盘苗移栽机自动取苗机构按穴格形状分为锥形的上拔式与倒锥形的下抽式两大类进行阐述.依据上述对自动取苗机构的大分类,将上拔式取苗机构又进一步细分为顶杆式、机械手式、推苗杆与机械手组合式和传送带式4小类,而下抽式取苗机构细分为顶杆式和落苗式两类.同时,对各种形式的典型机构进行了详细的说明与分析,并提出了构建取—送-栽苗一体化移植机构以提高作业效率的建议.     

番茄穴盘苗移栽机自动取苗机构的研制

为解决新疆穴盘苗移栽机的取苗机构自动化程度不高的问题,建立穴盘苗移栽机取苗机构的虚拟样机,并使用ADAMS对其进行运动仿真分析。同时,以取苗成功率为性能指标,以基质含水率、抗压力、摩擦角和翻转比为影响因素,进行正交试验。经过仿真分析,设定顶杆的顶出速度范围为1.5~2.3m/s,取苗效果理想。最终确定基质含水率为35,%的穴盘苗,基质抗压力为6N、摩擦角为35°时取苗成功率最高。该研究旨在为自动取苗机构的进一步设计、优化和研制提供理论依据。     

穴盘苗移栽机自动取苗装置的设计

穴盘育苗是我国现代化育苗的主要方式,针对穴盘苗人工移栽或半自动移栽作业效率低、作业劳动强度大、作业质量差等问题,为全自动移栽机设计了一种运行稳定、高效的自动取苗装置,基于齿轮-凸轮-连杆复合机构实现符合农艺要求的取苗工作轨迹。建立了取苗装置的数学模型,推导了凸轮槽的理论廓线方程和实际轨迹方程。采用SolidWorks软件和Adams软件,构建了取苗装置的三维模型和虚拟样机模型,得到了仿真工作轨迹。制作了取苗装置的物理样机,并进行了样机试验,结果表明:实际工作轨迹与理论轨迹、仿真轨迹具有较好的一致性。     

基于单片机的穴盘苗自动取苗装置控制系统设计

针对一种新型穴盘苗自动取苗装置,根据其结构特点分析控制要求,设计了自适应Fuzzy-PID控制器,在Matlab中进行了仿真建模和实验分析,对取苗机构控制系统的硬件电路和软件程序进行了设计和开发,完成控制系统设计。实验分析表明:该控制系统可实现取苗机构中苗盘输送的步进定位控制,能够满足苗盘输送的定位精度要求以及改善系统的抗干扰性和作业稳定性,为该取苗机构进行高效作业提供保障。     

穴盘苗移栽分段式不间断取放苗装置设计

为提高全自动移栽取放苗装置效率,减少取放苗动作,设计了一种自动化程度高的新型取放苗装置,并提出了取苗苗夹与运苗、放苗装置合一的方案,简化了移栽机取放、输送系统。同时,提出了使用无线控制方案,减少了运动部件间的有线连接,在实现控制结构轻量化的同时提升系统硬件稳定性。装置控制使用模块化设计,系统实现自动化与集成化,减化了被控对象和控制流程。试验结果表明：装置控制系统稳定,可以实现不间断取苗、投苗,选取移栽苗为辣椒苗,取放苗成功率90.6%。研究结果可为穴盘苗全自动移栽机设计提供参考。     

自动顶-夹式蔬菜穴盘苗取苗装置设计与试验

为了提高蔬菜穴盘苗移栽机的作业效率,设计了一种钵苗体底部先顶出后夹取式自动取苗装置。根据该装置工作特点及取苗农艺要求,对其关键部件进行设计分析,并建立了运动学模型。以理论模型为基础,采用Visual Studio软件开发了取苗装置动作时序分析程序,完成了参数优化。室内试验表明:针对3种不同基质含水率的番茄穴盘苗,该装置能够实现140株/min的取苗速度,成功率超过95%;基质含水率在32.79%时,取苗成功率较高。     

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。     

穴盘缺苗气吸式基质剔除装置设计与试验

针对穴盘缺苗穴孔内钵体松散易碎导致基质剔净率低的问题,设计了一种气吸式基质剔除装置。该装置首先利用深度学习模型检测缺苗穴孔并定位,随后输送带输送穴盘苗到达基质剔除模块,控制系统根据缺苗穴孔位置信息,控制直线模组带动气吸端口到达缺苗穴孔正上方位置,最终利用负压吸附的方式完成缺苗穴孔基质剔除任务。利用DEM-CFD耦合仿真方法对比分析了9种气吸端口结构对基质剔除性能的影响,结果表明,当气吸端口圆管直径为30mm、收缩管高度为50mm时,基质剔除率高且输送更均匀。搭建缺苗穴孔气吸式基质剔除试验平台,开展气吸式基质剔除多因素正交试验研究,结果表明：最优参数组合为：气压0.5MPa、基质含水率50%~55%、气吸时间为3.0s、有硅胶垫。开展性能验证试验,结果表明,穴盘缺苗穴孔检测模型平均正确率均值为96.1%,平均定位成功率为95.45%,基质平均剔净率在90%以上,整机作业效率为57s/盘,满足实际剔补苗作业要求。     

穴盘苗自动移栽机的结构设计及运动仿真分析

为了实现穴盘苗的大田高效移栽,设计了一种由齿轮连杆机构和槽形凸轮机构组成的移栽机取苗机构和植苗机构,并重点研究了在设计的机构条件下栽植效率与前进速度和转速比值之间的关系,并进行了ADAMS运动学仿真实验和分析。仿真实验结果表明:取苗机构与植苗机构的匹配设计能使取苗爪顺利取苗和植苗器准确植苗,取苗爪和植苗器末端中心轨迹显示移栽机能够有效地完成对穴盘苗的移栽。     

穴盘育苗刮板式自动覆土装置的设计与研究

针对育苗播种生产线上配套的育苗基质填充装置基质填装均匀性差、机构复杂的问题,提出了刮板和隔板式输送带相结合的穴盘育苗自动覆土装置的设计。同时,对整机结构、关键部件和参数进行了设计,并阐述了整机工作过程。样机试验分析,该装置提高了基质填装的均匀性,结构简单,实现了基质填装量的调节。     

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。     

基于PLC和光电传感控制的穴盘苗自动移栽装置设计

移栽机械化设备作为育苗工厂化生产的重要设备,在提高育苗工作效率上有着重要意义。为了提高穴盘苗移栽的效率和自动化程度,设计了一种基于光电传感器和PLC编程的自动移栽装置,并在PLC控制器中嵌入了模糊控制算法,有效地提高了系统的抗干扰能力和自动化程度。该设备利用光电传感器对穴盘特征参数进行扫描,可以发现空穴盘和无穴盘的情况,并能够对穴盘苗进行定位。设计开发了试验样机,并开发了上位机和下位机控制平台,利用PLC控制器和模糊控制软件框架,实现了移栽设备的自动化移栽。试验表明:采用模糊PLC控制器,穴盘苗准确识别率和移栽成功率平均值为9 8.9%和9 9.5%,作业精度较高,可以满足现代化温室种植的需要。     

穴盘苗振动松脱滤波-放大机理研究

为防止振动松脱对整个穴盘苗系统产生干扰而畸变,导致含根基质从穴盘中不能顺利地振动松脱出来等一系列问题,提出一种滤波-放大理论,并得出以下结论:选择适当滤波系统的参数,可使穴盘振动松脱的最佳振频区间外的频率衰减掉,并保留振动过程中所需要的有效振动频率及能量;合适选择放大装置的参数,可使振动过程中的振动幅值放大至含根基质松...     

穴盘苗斜楔块片状式取苗末端执行器设计

取苗末端执行器,是穴盘苗自动取苗机构的核心工作部件。为此,依据我国穴盘苗生产实际情况,设计了一种斜楔块片状式取苗末端执行器。选择72穴西葫芦穴盘苗作为试验测试对象,通过初步试验对比分析了不同夹持手指的取苗效果,优选出叉子形夹持手指取苗效果最好。同时,进行全因素试验研究叉子形手指取苗特性,得出当手指长度L为130mm、插入深度h为30mm、夹持角度β为12°时,取苗末端执行器的成功率达到9 5%,秧苗伤苗率为5%,兼顾取苗质量又减少了对秧苗的损伤。