基于高速摄像系统和图像边缘检测的精密排种器设计

为了综合优化排种器的单粒率、双粒率、空穴率、平均间距、重播和漏播指数,设计了一种基于高速摄像和图像边缘检测的排种器,提高了播种机的播种精度。利用高速摄像系统和图像边缘检测技术获取种子堆积的图像反馈信息,采用PID自动化调节的方式,用链条对排种轮的驱动轴进行了有效的调节,从而达到了精密播种的目的。为了测试设计的排种器的有效性和可靠性,对其综合指标进行了测试。通过测试发现:使用高速摄像边缘提取系统的排种器比人工检测播种方法的单粒率、双粒率、空穴率的相对误差要低,平均间距控制平稳,并且有效地降低了重播指数和漏播指数。     

小麦播种机电控系统的设计与试验

针对小麦播种时发生地轮传动失效而造成漏播和播量不均等问题,设计了一种电控小麦播种系统。系统工作时能够结合设置的播种参数和检测的作业速度信号获得排种器的理论转速,并通过采集驱动器的脉冲输出频率计算出排种器的实时转速,将理论转速与实际转速形成的偏差e及偏差变化率ec作为输入变量,利用模糊PID自整定控制器进行电机转速的精准控制,使排种器到达目标转速,从而提高播种精度。室内试验结果表明:在中速及中高速状态下,小麦播种机电控系统的性能最为稳定,平均偏差在2.5%以内,控制精度为1.49%,并求得排种器在不同工作长度下排种量与转速的函数关系。田间试验结果表明:应用本电控系统进行田间小麦播种作业时,小麦播种机的总排种量变异系数为1.14%,各行排种量变异系数为2.89%,播种均匀性变异系数为5.64%,播深合格率为90%,电控播种系统能有效地提高小麦播种机的播种均匀性。     

电控玉米排种系统设计与试验

传统精量玉米播种机作业时,排种器的动力由地轮提供,针对由于田间作业工况复杂导致地轮打滑而造成漏播率增加等问题,设计了电控玉米排种系统。该系统在田间播种作业时,由雷达测速仪采集播种作业速度,结合所需粒距得到排种器理论转速;通过编码器采集排种器实时转速,利用控制器控制策略,进行转速的最优控制,从而得到目标排种转速,提高排种精度。田间试验结果表明:应用该电控排种系统进行田间玉米播种作业时,排种合格指数平均值为92.40%,与传统排种相比提高3.63个百分点;漏播指数平均值为4.82%,与传统排种相比降低2.04个百分点;不同播种作业工况下粒距变异系数均小于4.20%,播种效果好。     

气吸式排种器电驱动控制性能研究

针对传统的小颗粒气吸式排种装置出现的地轮打滑、漏播及控制精度低等问题,设计出一套基于西门子S7-200 SMART可编程控制器的株距电控系统。结合单因素试验结果,选取播种速度和真空度为试验因素。试验结果表明:当转速为20 r/min、真空度为2.2 kPa时,排种性能达到最佳,合格指数为93.02%,重播指数是4.41%,漏播指数仅有2.79%,符合指标要求。     

基于IGWO-LADRC的电动绿豆播种机控制系统研究

针对高密度种植作物绿豆精密播种时因理论株距小、合格范围小及系统存在内外干扰导致漏播率高、播种不均匀等问题,研究一种基于IGWO-LADRC的电动绿豆精密播种机控制系统。对排种电机建模,同时提出一种改进灰狼算法（Improved grey wolf optimizer,IGWO）整定线性自抗扰控制器（Linearactive disturbance rejection control,LADRC）的参数,通过与经验法整定PID、经验法整定LADRC、GWO-LADRC 3种排种电机控制方式进行对比,来检验所提出智能控制系统的优势。仿真实验表明：基于IGWO-LADRC的电动绿豆精密播种机控制系统,系统无超调,调节时间为0.57s,无静差,受干扰恢复时间为0.35s,且再次达到稳态后无振荡现象且无静差。台架试验表明：智能电驱动播种相较传统链驱动播种合格指数提升2.75个百分点,重播指数降低0.46个百分点,漏播指数降低2.22个百分点,变异系数降低8.91个百分点,合格株距变异系数降低7.89个百分点;相较传统PID电控播种在各项排种性能指标也更优;合格指数提升2.20个百分点,重播指数降低0.37个百分点,漏播指数降低1.30个百分点,变异系数降低7.28个百分点,合格株距变异系数降低4.47个百分点。均满足国家标准要求。     

气吸式播种机质量监控系统设计——基于ZigBee无线传感网络

针对气吸式播种机常出现的漏播和重播现象,在ZigBee技术和单片机的基础上提出了一种新的气吸式免耕播种机的质量监控系统,并对播种机的核心部件排种器进行了结构优化设计,制造了试验样机。播种质量监测系统以STC89C51单片机和ZigBee无线模块为主要部件,结合红外线传感器和涡流位移传感器对漏播和重播数据进行采集,实现了振动台的自动化控制和远程报警功能,以及LCD12864液晶对监测参数的实时显示。通过对播种机的大量测试,得到了不同播种机行进速度的排种质量曲线,由测试结果可以看出:排种质量监测系统可以成功地对漏播率和重播率进行监测,且遗漏监测的次数很少,排种和漏播播种率的精度较高,达到了精密播种机的设计标准。     

基于PLC监测系统和远程控制的玉米播种机设计

为了提高玉米播种机的自动化水平和播种精度,设计了一种新型的基于PLC监测系统的远程控制玉米播种机,并对玉米播种机的开沟机械装置和播种机械装置进行了改进,结合PLC监测和控制技术,实现了播深、排种精度和播种机行驶方向的实时监测和控制。为了实现播深和排种精度的自动化调节,使用PLC对开沟器和排种轮进行实时监测,并利用四连杆结构和直流驱动电机对其进行控制,采用灰色预测模型对排种器的排种轮转速进行预测,可以有效地提高播深和播种精度控制的自动化水平。最后,对播种机的性能进行了测试,通过测试发现:基于PLC监测系统的远程控制播种机可以有效地对排种轮转速、播种机行驶速度、行驶方向进行实时监测,播种机的漏播率和重播率都较低,满足高精度播种机的设计需求,为现代化播种机的设计提供了较有价值的参考。     

电驱式玉米高速作业播种机控制系统设计与试验

我国市面上流行的玉米播种机多数采用指夹式排种器和气吸式排种器,依靠地轮传递带动排种器排种,在一定程度上提高播种粒距均匀性,但排种仍然会受到地轮打滑的影响。针对以上问题,设计电驱式玉米高速作业智能播种机控制系统,以STM32F103芯片作为主控器核心,该系统由地轮安装速度传感器测量机具速度,根据智能车载终端设置的作业参数,通过算法计算目标排种电机转速,实现播种株距与机具前进速度实时匹配,采用红外光电式传感器进行实时播种监测。室内试验和田间试验结果表明：该系统转速控制精度高,播种计数和漏播监测精度较高;设置株距为25 cm时,作业速度分别为8 km/h、10 km/h、12 km/h进行3组重复试验,在3种作业速度下,平均合格指数分别为95.18%、94.36%、91.24%;变异系数分别为15.36%、16.83%、18.24%。     

2BQ—27型三七精密播种机排种性能试验研究

通过对2BQ—27型三七精密播种机排种性能影响因素进行分析,得到影响排种器排种性能的主要因素是种子箱内种子质量、播种机前进速度、开沟深度。为得出试验因素与各试验指标(合格率、重播率、漏播率)的一般规律和相互关系,分别以种子箱内种子质量、播种机前进速度、开沟深度作为自变量,播种合格率、重播率、漏播率为因变量的单因素试验,确定出种子箱内种子质量、播种机前进速度、开沟深度的工作参数。为进一步验证所选因素对试验指标的影响程度,采用三因素三水平(种子箱内种子质量:1 000g、1 500g、2 000g;播种机前进速度:3m/min、4m/min、5m/min;开沟深度:10mm、15mm、20mm)的正交试验研究。通过对试验结果的极差和方差分析,得到试验结果的最优组合。试验结果显示:当种子箱内种子质量为2 000g、开沟深度为15mm、播种机前进速度为3m/min时,排种器的排种性能最佳:播种合格率为92.5%、漏播率为3.09%、重播率为4.25%。     

温室大棚电驱气力式胡萝卜播种机设计与试验

目前能适应设施大棚种植条件的小型播种机多采用窝眼轮式排种器,播种精度低,播种质量无法实时监测。小型气力式播种机需要配置气力式排种器和风机,存在动力系统设计困难、排种稳定性差、整机结构复杂、笨重等设计难题。本文基于设计的气吸式排种器,设计了叉形分种器,实现窄行距精密播种作业;确定油电混合动力系统,排种器和风机采用电驱方式,排种稳定性得到了提高。设计了基于旋转编码器测速的电驱式胡萝卜播种机控制系统,该系统以PLC为主控制器,根据旋转编码器采集的前进速度信息实时调节排种器转速,实现排种转速与播种机前进速度实时匹配。基于对射式矩阵光纤传感器,开发了播种质量监测系统,解决了小粒径种子的监测问题。通过试验表明,续航时间为10h,计数相对误差小于等于4.6%,型孔堵塞时能发出警报提醒;播种株距合格率大于93.7%、漏播率小于等于3.9%、重播率小于2.4%,漏播率检测误差小于8.4%,试验结果符合国家相关标准要求及胡萝卜种植农艺要求。     

播种机电控株距无级调节器调节性能分析与试验

为了明确机械式株距无级调节器在玉米播种机上的工作性能,以本校设计的一种播种机电控株距无级调节器为对象,阐述了其基本结构和工作原理,进行了株距调节性能的分析;以排种器的合格指数、漏播指数、重播指数和变异系数为试验指标,对株距无级调节器的工作性能进行试验。结果表明:播种机电控株距无级调节器工作稳定、播种机前进速度为4km/h时,666.7m2株数为4 000、5 000时的合格指数分别为89.01%、90.00%;播种机前进速度为7 km/h时,666.7 m2株数为4 000、5 000时的合格指数分别为90.65%、90.11%以上数据均达到国家标准。     

开沟-排种单体式人参精密播种机设计与试验

针对人参播种机械化率低的现状,本文设计了一种开沟-排种单体式人参精密播种机。通过对链勺式人参精密排种器落种点、双圆盘开沟器工作性能和结构参数的分析,确定了开沟-排种单体的关键参数,设计了整机传动系统,可实现株距调整。利用土槽试验台架,选取作业速度、开沟深度、开沟器与排种器相对水平距离为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标,设计了二次回归正交旋转组合试验。结果表明：当作业速度为0.42m/s、开沟深度为45mm、开沟器与排种器相对水平距离为95mm时,合格指数为94.53%,重播指数为4.308%,漏播指数为1.165%。为验证播种机的工作性能,加工2BS-10型开沟-排种单体式人参精密播种机,并进行了田间试验,结果表明：当株距为4cm时,播种机的合格指数为92.7%,重播指数为5.0%,漏播指数为2.3%,播深合格率为95.1%,未发现伤种情况,满足我国非林地人参种植的播种要求。     

电控播种系统设计与试验

播种是农业生产的重要环节,传统播种机使用地轮为排种器提供动力,地轮打滑对播种均匀性产生影响,不利于播种质量的提高.为此,设计了电控播种系统,使用旋转编码器采集行进速度,系统的微处理器结合设定播种信息和速度信息计算得出电机理论转速,驱动排种器转动,完成播种作业.JPS-12排种器试验台试验表明:播种合格指数大于96.64...     

基于BLDCM的智能播种控制系统设计

针对地轮驱动的玉米排种工作方式存在地轮打滑而造成漏播率增加的问题,设计了基于无刷直流电机驱动(Brushless Direct Current Motor,BLDCM)的智能播种控制系统。该系统以STM32单片机作为PID控制器的核心处理器,利用无刷直流电机作为排种器驱动源,并通过增量式编码器实时采集排种器的转速,同时利用霍尔传感器获取播种作业速度。为实现PID控制的最优化,在Simulink环境下建立无刷直流电机的仿真模型,并结合PSO(Particle Swarm Optimization,粒子群优化)算法对PID参数进行优化设计。仿真结果表明:经PSO整定后,PID控制器的阶跃响应效果良好,超调量为4%,调节时间为0.12s。田间试验结果表明:在低速、中速、高速和变速作业条件下,本电机驱动系统较传统地轮驱动系统在漏播指数方面分别降低了0.9%、1.1%、1.4%和1.3%,在播种合格指数方面分别提高了1.8%、3.8%、2.8%和1.7%。     

2BM-5型气吸式免耕播种机田间播种性能试验

为提高2BM-5型气吸式免耕播种机的播种精度,对该机关键部件改进优化后,进行了田间播种性能试验。结果表明:播种机传动轮的滑移率为5.7%,轮子下陷深度均值17mm,前进速度为3~5km/h的范围内播种深度保持在30~70mm之间,破土宽度在前进速度为3~5km/h的范围内保持在50~100mm之间,粒距合格指数为86.01%,重播指数7.74%,漏播指数6.33%,平均合格粒距变异系数4.86%,各行排肥量一致性变异系数均值为3.44%,总排肥量稳定性变异系数均值为0.26%,播种深度合格率均值为89.81%,排肥深度合格率均值为88.23%,均符合免耕播种技术指标。     

大豆集排带式排种器设计与试验

为简化播种单体结构,适应大豆窄行密植农艺对播种机的要求,设计了一种大豆集排带式排种器。阐述了该排种器的基本结构和工作原理,并通过理论分析确定了关键部件结构参数。应用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法进行了参数优化试验,建立了以气压、作业速度、清种振动频率为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标的数学模型,分析了各因素对合格指数、重播指数、漏播指数的影响规律。确定最佳参数组合为:气压4. 4 kPa、作业速度10. 5 km/h、清种振动频率44. 6 Hz,此时排种器性能指标为:合格指数90. 65%、重播指数1. 97%、漏播指数7. 38%。表明该排种器满足播种机的技术要求。     

气吸式小麦电控播种系统的设计与试验

传统的小麦播种机在播种作业中,地轮为排种器提供动力,其会受到田间复杂环境的影响而产生打滑现象,降低了播种均匀性,小麦播种质量受到较大影响。为实现小麦精量播种,结合气吸式小麦排种器设计了电控排种系统。系统利用旋转编码器测得机具行进速度,控制器依照预先设定的株距参数,分析得出合理的排种器转速并对电机进行控制,实现可控株距的小麦单粒精量播种。试验台排种试验结果表明:排种器的排种合格指数为88.05%,重播指数为3.64%,漏播指数为6.96%,合格粒距变异系数为23.07%,播种质量指标符合JB/T 10293-2013《单粒(精密)播种机技术条件》,满足小麦精量播种的农艺要求。     

三七压穴精密排种装置设计与试验

三七播种株行距均为5 cm左右,属于密集精密播种,为实现三七高密度精密播种,克服开沟易堵塞的难题,设计了一种三七压穴精密排种装置。阐述了三七压穴精密排种装置的工作原理,确定了其主要结构参数,以云南省文山市三七种子为研究对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对排种装置进行排种性能试验,选取压穴柱直径、前进速度、投种点到压穴点水平距离为试验因素,建立了合格指数、漏播指数、重播指数、各行排量一致性变异系数的数学模型,分析了各试验因素交互作用对合格指数的影响规律。结果表明,影响合格指数的因素主次顺序为:压穴柱直径、投种点到压穴点水平距离和前进速度。通过参数优化,确定了最优参数为压穴柱直径24. 5～29. 5 mm、投种点到压穴点水平距离330 mm、前进速度0. 44～0. 61 m/s,此时合格指数大于90%,漏播指数小于5%,重播指数小于5%。经2BQ-15型三七精密播种机整机试验可知,作业速度为0. 35 m/s时,播种机合格指数最高为93. 5%,满足三七播种要求。     

玉米免耕播种机漏播补偿方法对比研究

为解决玉米免耕播种机播种作业时存在漏播的问题,针对漏播自补偿和漏播辅助补偿方法进行了对比研究。对水平圆盘排种器的排种性能进行试验,获取了排种器在不同排种盘转速和播种粒距下排种合格指数、漏播指数和重播指数。由漏播自补偿补种性能分析可得,在排种口检测漏播信号进行加速补种,补种的实际粒距LPR>1.5L,补种粒距依然为漏播,无法实现漏播补偿功能,若在种子脱离排种口之前检测到漏播信号,提前做好加速准备再进行补种,可实现漏播自补偿功能。由漏播自补偿试验可知,漏播自补偿受播种速度和播种粒距影响较大,在播种粒距为20、25cm,播种速度不大于5km/h时,补种合格率不小于88%,在播种粒距为15cm或播种速度大于5km/h时,补种合格率较低;由漏播辅助补偿补种性能试验可知,在播种速度3~7km/h,粒距15~25cm下,补种成功率不小于89%,在播种速度不大于5km/h,补种合格率不小于96%。为了保证补种位置精确,采用漏播辅助补偿装置进行补种,〖JP2〗需合理设计漏播补偿装置安装位置,同时受播种速度、播种粒距、排种盘线速度、投种角的影响,通过合理设计补种装置安装参数后,控制补种装置响应时间t和补偿装置排种盘的线速度vb实现补种位置的精确控制。     

免耕播种机漏播补偿系统设计与试验

针对免耕播种机作业时存在漏播问题,设计了一种漏播自动补偿系统,建立了补偿装置驱动的数学模型,应用滑模变结构控制算法设计了补偿系统控制器,并对补偿系统的动态响应性能进行了仿真分析。通过补种控制算法,确定了补种机构与主排种器的距离S和离地高度H,得到了补种排种盘转速n和播种机行进速度v_m、粒距L_l之间的关系曲线,对排种器安装高度H、粒距L_l、传送带速度v_m进行了二次回归正交试验,验证了漏播补偿系统的补种性能。台架试验的最佳工况组合为,补种排种器安装高度15.33 cm、粒距25.16 cm、传送带速度3.52 km/h时,补种成功率可达96.5%。田间试验表明,安装漏播补偿系统后,免耕播种机播种合格率均值为98.72%,有效提高了播种质量。