棉花播种质量实时监测系统设计与试验

【目的】针对新疆地区使用的棉花穴播机作业过程中,驾驶员无法及时发现穴播器漏播、重播的问题,设计了一套棉花播种质量实时监测系统。【方法】该监测系统以STM32F103C8T6微控制器硬件系统为下位机,通过安装在穴播器存种圈上的对射式光电传感器和光电编码器分别获取棉花种子漏播、重播信息,判断棉花播种状况,并通过nRF24L01模块将播种信息传输至DWIN触摸屏上位机人机交互界面实时显示。搭建棉花播种质量监测系统试验台,通过田间试验验证监测系统的准确性。【结果】台架试验结果表明：当穴播器转速为30 r/min时,系统的合格播种、漏播和重播监测精度最高,分别为96.65%、94.59%和92.00%。当穴播器转速高于30 r/min时,监测精度明显下降。田间试验验证结果表明：系统对合格播种、漏播和重播平均监测精度分别为94.51%、92.38%和86.55%。利用SPSS软件对田间试验数据进行分析,结果显示试验数据具有统计意义,采用监测系统获得的棉花播种质量数据与人工实测数据具有较高的相关性,实际值可以由系统监测值反映出来。【结论】该系统满足田间作业对棉花播种质量监测的需求,对实现棉花种植提质...     

基于光电传感器的精密播种机排种性能监测系统的研究

【目的】针对玉米、大豆等作物单粒精密播种过程中出现的漏播、重播以及播种量不精准的问题,设计一种基于光电法的单粒精密播种机排种性能监测系统。【方法】采用红外检测装置获取种子下落时的脉冲信号,脉冲信号经单片机处理后统计种子下落时间间隔,并与设定理论时间间隔相比较,计算漏播率、重播率及播种量。以垂直勺轮式排种器为对象,对监测系统进行单粒漏播、重播及播种量监测试验。【结果】该监测系统的单粒监测精度达到98.8%;与排种器性能检测试验台架检测结果相比,监测系统的漏播率监测误差小于0.3%,重播率监测误差小于0.6%;播种量监测精度大于94.4%。【结论】此监测系统工作稳定,监测精度较高。     

基于 EDEM-Fluent 耦合仿真的小麦宽苗带精量电控 排种系统设计与试验

为匹配小麦宽苗带播种技术，解决地轮打滑导致播种均匀性差的问题，设计了正负压式小麦宽苗带电控精量排种系统。旋转编码器HN3806-AB-400N实时获取作业机具的前进速度，单片机采用PWM控制方式，通过BLD-300B电机驱动器控制驱动80BL02直流无刷电机。借助EDEM-Fluent耦合仿真分析，统计在15、19、23、27、31 r/min 5个水平下的合格指数、重播指数和漏播指数，15～27 r/min时合格指数≥80%,23～31 r/min时漏播指数变化明显，转速对漏播指数影响较大。通过响应面试验得到较优参数组合：吸种负压-3.5 kPa，排种器转速19 r/min，投种高度180 mm。利用试验进行验证，结果为：重播率9.22%，漏播率10.16%，合格率80.62%，满足相关的技术要求与农艺要求。     

基于PVDF双压电薄膜的油菜播种监测系统的设计与试验

针对苏南地区油菜播种一体机作业过程中种子监测困难的问题,设计了一种基于PVDF双压电薄膜的油菜单粒精密播种机播种性能监测系统。系统通过播种机安装在测速轮上的编码器采集机具作业速度,结合设定的目标播量,得到理论排种间距,采用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜监测装置,采集油菜种子落粒数。为了滤除机器振动信号干扰,设置参照压电薄膜,通过逻辑运算模块降低振动干扰,采用施密特电路迟滞原理消除比较器抖动干扰。系统采用STM32F103VBT6单片机作为中央处理器,结合设定的理论株距、相邻脉冲电压信号的时间间隔与播种机前进速度,计算得出播种量、排种速度、漏播率与重播率等性能指标。试验台试验表明,在26.5~42.2 r/min排种轴转速下,系统对排种量的检测精度不低于96.4%,漏播检测精度高于95.8%,重播检测精度高于98.4%;振动频率8~16 Hz条件下,系统播量检测精度高于95.2%。     

气力油菜精量排种器漏播检测系统的设计

针对油菜粒径小表皮色泽暗淡引起排种器漏播检测难的问题,基于气力式油菜精量排种器结构设计了一种漏播检测系统,该漏播检测系统主要由传感器系统、单片机检测系统、外设备组和控制箱等组成,将传感器采集的转速和排种间隔时间信号进行处理、存储和计算判断漏播程度,可满足小粒径排种器排种性能的检测要求。分析了漏播检测系统工作原理,确定了该系统的主要组成结构,并提出了一种基于时间间隔漏播检测算法。为了探究漏播检测系统的稳定性和可靠性,以气力油菜精量排种器为研究对象,采用单因素试验设计方法,开展了在不同排种转速下高速摄影与漏播检测系统排种间隔时间对比检测试验。其结果表明:该漏播检测系统检测排种间隔最大误差为0.63%,最小误差在0.05%以内,排种间隔时间漏播检测系统误差小于0.001s。同步开展了排种器三行漏播检测试验,当排种盘均匀分布齿数的情况下,在5min(约300个点)内没有出现漏播提示;排种盘有四组连续缺少3齿数情况下,均被检测断条比率为24%且最大排种间隔时间为4倍正常排种时间,启动报警系统;在均匀缺少10齿数情况下,均被检测排种率为80%,启动报警系统;漏播检测系统判定为漏播的准确率为100%。     

气吸式谷子精量排种器性能试验研究

为实现谷子的精量播种,设计一种适应谷子这种小粒径作物播种的气吸式精量穴播排种盘。该排种盘具有成群分布吸孔的特点,可同时吸附多粒种子。利用该排种盘在计算机视觉排种器试验台上进行谷子排种性能试验。分别以合格指数、重播指数、漏播指数为评价指标,对排种盘孔数、排种盘孔径、排种盘转速和气吸室真空度4个因素进行单因素试验,得到了各因素作业时的较优范围。采用正交试验得到排种性能各因素的较优组合为:排种盘孔数4,排种盘孔径0.8mm,排种盘转速11.0r/min,气吸室真空度-1.2kPa,该组合下,谷子精量排种效果较好,穴粒数合格指数94%,重播指数4%,漏播指数2%,满足谷子精密播种要求。     

滑片型孔轮式水稻精量穴直播排种器设计与试验

为提高水稻机械式精量穴直播排种器的排种精度,根据杂交稻精量穴直播的农艺要求,设计一种滑片型孔轮式杂交稻精量穴直播排种器,阐述其基本结构和工作原理,并对排种轮、滑片和凸块等关键零部件进行设计与分析。选取3种尺寸的杂交稻品种(国丰一号、冈优898和冈优3551)种子作为试验材料,以穴粒数合格率、重播率、漏播率作为排种性能评价指标,在不同排种轴工作转速下,利用JPS-12型排种器检测试验台进行台架试验。当排种轴转速为30 r·min~(-1)时:中型尺寸水稻种子(冈优898)排种性能最优,合格率83.24%,重播率10.48%,漏播率6.28%;大型尺寸水稻种子(国丰一号)排种性能次之,合格率81.84%,重播率10.27%,漏播率7.89%;小型尺寸水稻种子(冈优3551)排种性能较差,合格率80.14%,重播率15.16%,漏播率4.70%。台架试验显示,滑片型孔轮式排种器对不同尺寸的水稻种子具有较好的适应性,排种性能指标满足杂交稻穴直播的农艺要求。     

油菜精量集中排种器电驱控制系统设计与试验

为适应丘陵区油菜机械化精量播种要求,针对地轮驱动致使传动系统复杂或滑移影响播种精度的问题,设计了一种油菜电驱排种控制系统。该系统集成无线蓝牙传输模块、单片机模块和Android终端平台开发,采用优化PID算法,实现集排器转速随作业速度的同步控制和自动调节播种穴距。台架试验研究了油菜电驱排种控制系统的控制精度和排种性能,当集排器转速为10～55 r·min~(-1)时,实际转速与理论转速的平均偏差均小于1.5%,且转速的变异系数均小于2.0%,稳定性较好;当穴距和作业速度分别为60～180 mm和1.6～3.2 km·h~(-1)时,穴距均匀性变异系数均低于15.0%。该系统实现了集排器电驱条件下播种穴距的同步调节,为油菜轻简化精量播种机的排种控制系统设计提供了参考。     

玉米滚轮式气吸式排种试验台设计

为了方便测取滚轮式玉米气吸式排种器粒距合格指数、重播指数和漏播指数等性能指标,设计了结构简单、性能测取方便的气吸式排种器试验台,重点确定气吸式精量排种器主要结构。当玉米滚轮式气吸式排种器试验台在排种盘转速为197 r/min、气吸室负压为4 kPa、排种盘型孔直径4 mm的工作参数条件下,粒距合格指数为96.8%、漏播指数为2.2%、重播指数为1%,满足相关排种试验指标。     

油菜气力滚花滚筒式精量集排器充种性能仿真分析与试验

为提高油菜气力滚筒式精量集排器的充种性能,设计1种滚花排种滚筒,确定了滚花排种滚筒的结构参数,构建了充种区强制带动层种子的力学模型。EDEM仿真分析滚花结构、排种滚筒转速和充填高度对种群充填角、拖带角和动力学特性的影响。结果表明:滚花排种滚筒拖带角随排种滚筒转速增大而增大,且大于无滚花排种滚筒;种群充填角随排种滚筒与种群间的摩擦力增加而增加。同时,随排种滚筒转速的增加,种群所受合力、法向力和切向力以及种群速度线性增加;随充填高度的增加,种群所受合力和种群速度线性增加,且排种滚筒转速或充填高度一定时,滚花排种滚筒的种群动力学特性优于无滚花排种滚筒。台架试验表明:当排种器负压为-2 500Pa、正压为500Pa、充填高度为-5mm、排种滚筒转速为30r/min时,合格指数90.10%,漏播指数1.56%;当排种滚筒转速在15~50r/min范围内时,各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数分别低于5.5%和2.0%,种子破损率低于0.2%。田间试验结果表明,以滚花排种滚筒为关键部件的集排器能满足油菜播种机技术要求。     

超窄行棉花精量排种器设计与性能试验

【目的】针对目前新疆棉花播种行距大,喷洒脱叶剂受药效果差,导致机械采收采净率偏低的问题,研制了一种播种行距更窄,能实现高度密植的超窄行棉花精量排种器.【方法】对超窄行精量棉花排种器的结构及参数进行理论分析,确定排种器的主要结构与性能参数.以排种器的单粒率、重播率、漏播率为排种性能评价指标,在PSY-1200鸭嘴滚筒式排种器性能实验台上进行排种器转速、负压区相对压力、落种角等运行参数的单因素及正交试验.【结果】经田间测试,当排种器转速为41r/min,负压区相对压力为-4500Pa,落种角为60°时,排种器单粒率为93.5%,重播率为3.8%,漏播率为4.2%,单行株距均匀性变异系数为5.82%,双行行距稳定性变异系数为6.04%.【结论】该排种器最小行距可调至4cm,满足超窄行种植农艺要求且能实现精量播种.     

油麦气力式一器双行兼用型排种器的设计与功能分析

针对2BFQ系列油麦精量联合直播机上的气力式排种器只适用于油菜播种,小麦播种仍采用传统机械槽轮式排种以及排种器单体利用率低、单行排种器占用空间大的不足,设计了一种油麦气力式一器双行兼用型排种器。介绍了该排种器的工作原理及其主要结构,分析了排种性能指标与排种盘转速、正负气压值及种床带速度等因素的关系。单因素试验结果表明:该排种器能实现油菜和小麦兼用双行排种的功能,且排种盘转速和吸种区负压是影响排种性能的主要因素。正交试验结果表明:排种盘转速为15r/min、负压-1 400Pa、正压400Pa时,油菜排种双行平均合格指数达89.99%,平均漏播指数为4.44%,双行合格指数一致性变异系数为0.30%,能满足油菜单粒精密播种技术要求;当排种盘转速为12r/min、负压-3 400Pa时,小麦排种双行平均合格指数为74.58%,单行排种均匀性变异系数为3.61%,双行排量一致性变异系数为0.45%,能满足小麦精量播种技术要求。     

双腔排种滚筒的设计与试验

【目的】为解决番茄种子颗粒小、质量轻、不规整,难以实现精量排种问题,设计了一种负压取种正压投种和清孔的双腔排种滚筒.【方法】对双腔排种滚筒进行原理分析和结构设计,以单粒率、多粒率、漏播率为排种性能评价指标,通过对滚筒负压气室流场分析和投种对比试验证明单端负压进气的双腔排种滚筒排种性能最佳,并采用三因素三水平正交试验方法,研究了负压值、滚筒转速和正压值对排种器排种性能的影响.【结果】影响排种器排种性能因素的主次顺序为负压值、滚筒转速、正压值,当负压值为2kPa,滚筒转速为10r/min,正压值800Pa时,单粒率为89.75%、多粒率为5.32%、漏播率为4.08%.【结论】经样机试验验证,该排种滚筒满足番茄育苗精量播种的种植要求.     

气吸式小粒蔬菜种子精量穴播排种器优化设计与试验

目的 小粒种子具有尺寸小、质量轻、形状不规则的特征,采用传统排种器作业时常发生吸种孔堵塞、种子损伤、播种均匀性差的问题;因此本研究在种子丸粒化技术的基础上设计了一种气吸式小粒种精量穴播排种器。方法 通过测量种子的尺寸大小和摩擦角等相关参数,采用Rocky离散元仿真软件对进种过程进行仿真模拟。为获得该排种器的最佳性能因素组合,进行了二次回归旋转正交试验,应用多目标优化方法对排种器性能影响因素进行优化。结果 通过回归系数的检验得知,影响排种器单粒率与空穴率的因素主次顺序为气压、排种器转速。当转速一定时,随着负压的增加,单粒率随之增加,空穴率随之降低,当负压一定时,随着转速的增加,单粒率随之降低,空穴率随之增加,当负压大于?2 800 Pa时,转速在5~30 r/min的范围内对排种器单粒率和空穴率影响不明显,且此时单粒率均在90%以上、空穴率均在10%以下。结论 通过优化求解,最优工作参数组合为转速15 r/min、负压?2 300 Pa、正压500 Pa。经试验验证,在此条件下该排种器的性能指标为单粒率合格指数平均值96%、漏播指数平均值3.37%、重播指数平均值0.267%,符合国家标准要求。     

气吹投种的气吸滚筒式精量排种器设计与试验

【目的】针对辣椒等不规整、小粒径种子育苗时存在投种精度差、吸种孔容易堵塞等问题,设计出一种气吹投种的气吸滚筒式精量排种器,并确定该排种器关键参数与结构.【方法】以吸孔形状、正压值、滚筒转速、负压值为影响因子,以单粒率、多粒率、漏播率为排种性能指标,采用4因素3水平正交试验方法,分析各因子对排种性能的影响规律.【结果】影响排种器排种性能的主次因素依次为负压值、吸孔形状、滚筒转速、正压值.最佳参数组合为正压值900 Pa,负压值为3 kPa,滚筒转速为8 r/min,吸种孔为单锥形,此时排种器的单粒率86.83%、多粒率5.35%、漏播率4.61%.此条件下最适合辣椒穴盘育苗播种.【结论】该排种器能够满足育苗精量播种的种植农艺要求,为播种辣椒等小籽粒排种器的设计提供参考依据.     

玉米种子形态对窝眼轮式精量排种器性能的影响

【目的】本文研究了玉米种子形态对窝眼轮式精量排种器性能的影响,为鉴选适合西南地区机播的玉米品种提供理论依据。【方法】选用西南地区审定推广的53个玉米品种,设置3种转速,用窝眼轮式精量排种器进行试验,研究各品种种子长、宽、厚等形态特征对重播、漏播等播种指标的影响。【结果】随播种器转速的增加,漏播率增大,重播率降低,窝眼轮式精量排种器转速以15 r/min为宜;籽粒长与漏播率呈极显著正相关关系,单粒重和单粒体积与重播率呈极显著负相关关系,籽粒长、单粒重和单粒体积,以及指标阈值可作为适合机播品种及种子分类的主要参考指标。【结论】通过测定不同转速下各品种的重漏率,筛选出成单30、荣玉188、正红505、绵单118、国豪玉13等27个品种适宜窝眼轮式精量排种器;种子长、单粒重和单粒体积是影响排种性能的主要因素。     

水稻气压滚筒式集中排种器设计与试验

为提高水稻集排式精量穴直播的排种性能，采用正压气流充种、携种和投种原理，设计一种水稻气压滚筒式集中排种器。基于杂交稻机械物理特性参数和精量穴播农艺要求，提出一种气流孔均布于“碗状”型孔的结构，确定其主要结构参数，构建种子在充种和投种过程的力学模型。台架试验研究气流孔直径、滚筒转速和气流孔数量对排种性能的影响，并分析集中排种器对杂交稻品种的适应性。试验结果表明:影响排种性能的主次因素依次为气流孔数量、气流孔直径和滚筒转速；当排种滚筒转速为20 r/min、气流孔数量为7、直径为1.7 mm时，排种合格率为93.33%，漏播率2.50%，重播率4.17%，空穴率0.58%，各行排量一致性变异系数为2.08%。繁优609、F优 498和天优华占3个品种的排种合格率均达到90.00%，漏播率和重播率分别不高于6.00%和5.00%，种子破碎率低于0.20%，各行排量一致性变异系数低于3.00%，说明该排种器对不同杂交稻品种具有较好的适应性。田间试验结果表明，单穴平均播种量为3.56粒，播种合格率89.33%，平均穴距190.3 mm，达到水稻精量穴播排种要求。该研究可为水稻气压滚筒式集中排种器设计提供参考。     

水稻内充气力式精量穴播排种器排种性能试验

【目的】为了适应杂交稻精量穴直播的种植要求,设计了一种水稻内充气力式精量穴播排种器,阐述了排种器的工作原理.【方法】理论分析了排种器排种滚筒转速和负压气室真空度两个主要工作参数.以‘冈优898’杂交稻种为排种对象,对影响排种器排种性能的两个工作参数分别进行了单因素试验和双因素试验.【结果】单因素试验表明:随着排种滚筒转速的增大,排种器的空穴率、漏播率和重播率增大,穴粒数合格率减小;随着负压气室真空度的增大,排种器的漏播率减小,重播率增大,空穴率先减小后稳定于零,穴粒数合格率先增大后减小.双因素试验表明:排种器较优的工作参数组合范围为排种滚筒转速8～15 r/min、负压气室真空度1.0～1.3 kPa,在该参数区间内,排种器穴粒数合格率均不低于88.80%,漏播率均不高于2.40%,空穴率均不大于0.67%,(5～6)粒/穴率均低于9.60%,6粒/穴率均不高于0.93%.【结论】该排种器在适宜的排种工况下能满足杂交稻穴直播的精量排种要求.     

基于EDEM的双排型孔轮式油菜排种器的排种性能分析

基于离散单元法和EDEM软件,建立了双排型孔轮式油菜排种器的离散元模型,对不同排种轴转速下种群扰动强度进行分析,研究排种轴转速和不同排型孔对排种器排种量和排种均匀性变异系数的影响。结果表明:当排种轴转速为30～90r/min时,单独使用第一排型孔排种,排种均匀性变异系数为42.75%～54.17%,单独使用第二排型孔排种,排种均匀性变异系数为38.46%～44.1%;排种器使用双排型孔同时排种,排种均匀性变异系数为28.2%～40.1%,双排型孔工作较单排型孔工作排种均匀性提高。该排种器种子充入型孔的极限转速为60 r/min,当转速为0～60 r/min时,单位时间的排种量呈线性变化,当排种器转速超过极限转速时,单位时间的排量相对减小。     

棉花精量排种器排种性能试验研究

为实现南方棉花种子的精量播种,设计一种满足南方棉花种子"一穴两粒"农艺要求的机械式精量穴播棉花排种器,将该排种器安装在JPS-12型全自动排种器性能检测台上进行棉花种子排种性能试验。分别以合格指数、漏播指数和重播指数为评价该排种器排种性能指标,以适用于南方的棉花种子(湘杂棉3号、湘杂棉8号和慈抗杂3号)为试验对象,对排种器转速、勺孔直径和种室曲面曲率半径3个因素进行单因素试验,得出各因素作业时的最优范围。正交试验结果得到排种性能各因素的最优组合为:排种器转速100rad/s,勺孔直径9mm,种室曲面曲率半径25mm;该组合下,棉花种子精量排种效果较好,穴粒数合格指数为93.62%,重播指数3.87%,漏播指数2.51%。该机械式精量穴播棉花排种器满足国家标准对棉花种子的播种要求。