穴盘水稻钵苗自动送秧机构及控制系统设计与试验

【目的】提高水稻钵苗有序抛秧机中自动输送进给钵苗行的输送精度及可靠性,减少送秧环节的漏秧问题。【方法】提出了钵苗行到位自动检测方案和程序实现方法,通过样机试验,分别获得基于直接在线检测秧苗茎秆、穴盘钵体和铁盘磁性凸起3种表征钵苗行到位的特征信号,概括出钵苗行到位信号的综合测量属性,确立钵苗行到位较佳的监测方案及其控制电路;设计集钵苗行到位检测及输送进给一体的皮带式自动送秧机构及控制系统。【结果】选用塑料穴盘钵体为检测对象时,皮带式自动送秧机构送秧到位检测成功率最高,为99.78%;铁盘磁性凸起的次之,为96.64%;秧苗茎秆最差。以塑料穴盘钵体和铁盘磁性凸起为检测对象时,穴盘类型对钵苗行到位检测成功率的影响不显著(P0.05);但以秧苗茎秆为检测对象时,则影响极显著(P0.01)。在3种钵苗行到位检测方案中,输送电机转速在30~60 r·min~(-1)范围内变动时,对钵苗行到位检测效果的影响均不显著(P0.05)。【结论】所设计的皮带式自动送秧机构及其钵苗行到位的自动检测控制系统能够满足钵苗有序自动抛秧机对钵苗行输送进给的性能要求。     

基于高速摄影技术穴盘苗抛投运动试验与分析

针对吊杯式移栽机喂苗机构抛投穴盘苗准确率低下的问题,在吊杯式移栽试验台上进行投苗试验,用高速摄影机对穴盘苗从喂苗机构落苗口到栽植器的运动轨迹进行拍摄,采用图像后处理技术分析穴盘苗质量、穴盘苗植株高度和喂苗杯速度对穴盘苗抛投运动的影响,并进行正交试验,采用响应面分析法确定影响喂苗机构抛投穴盘苗准确率的投苗参数最佳组合。结果表明:1)穴盘苗高度、穴盘苗质量和喂苗杯速度影响抛投过程中穴盘苗的姿态和运动轨迹,并对水平位移产生较大影响。栽植器接苗时穴盘苗的水平位移区域为[30,50]mm,喂苗机构落苗口相对于栽植器接苗点水平位移(L)为32.1mm≤L≤42.8mm;2)影响喂苗机构抛投穴盘苗准确率的主次因素依次为穴盘苗高度、穴盘苗质量和喂苗杯速度;当喂苗杯速度为0.184m/s、穴盘苗质量为(20±4)g、穴盘苗高度为(130±10)mm时,投苗准确率达到99%。     

玉米穴盘钵苗取苗栽植机构参数优化与试验

针对玉米钵苗半自动移栽机人工投苗移栽效率低、劳动强度大等问题,为实现自动取苗作业,以玉米穴盘育苗方式为研究对象,自主研制一种基于非圆齿轮行星轮系传动的取苗栽植机构.移栽机构采用非圆齿轮行星轮系传动机构和栽植臂相结合方式,实现玉米钵苗自动取苗、送苗、栽植和回程4个动作.搭建试验台架,采用二次正交旋转中心组合优化方法,以移...     

夹护式西瓜钵苗移栽机构设计与试验

为解决西瓜钵苗茎秆纤细和大株冠造成的取秧、输送过程中秧苗脱落和取秧过程中秧苗子叶损伤问题,基于西瓜钵苗形态,设计一种夹护式西瓜钵苗自动移栽机构,探入式取钵移栽可保护秧苗茎、冠及形态,提高移栽作业合格率。文章根据西瓜种植农艺要求及西瓜钵苗外形尺寸设定优化目标,开发对应计算机优化辅助分析软件,优化一组符合西瓜钵苗夹护移栽要求结构参数,建立机构三维模型并作运动学仿真。加工机构物理样机并作台架试验,通过高速摄影对比移栽作业实际轨迹、虚拟样机轨迹和理论计算轨迹基本一致,验证夹护式钵苗移栽机构设计合理性。取苗试验表明,夹护式钵苗移栽机构较普通探入式移栽机构取苗成功率提高5%终稿栽植成功率提高7.5%,栽植优良率提高7.5%,栽植优良率提高15%。夹护式栽植机构各项性可满足旱地移栽要求,护苗机构明显提高栽植质量,减少秧苗脱落和株冠子叶损伤。     

水稻钵苗移栽机构的设计与试验

[目的]相较于毯状苗移栽,钵苗移栽能够提高水稻的产量和品质.移栽装置作为水稻钵苗移栽机的核心部件,其质量直接决定整机工作性能.结合钵苗移栽的特点,提出了一种新型的曲柄摇杆夹持式水稻钵苗移栽装置,为水稻钵苗移栽机的研制提供设计依据.[方法]设计了取秧机构、横向移箱机构和纵向送秧机构,通过SoildWorks建立了相应的虚拟模型,利用ADAMS软件对取秧机构的运动特性进行了仿真分析.试制了移栽装置样机,以漏拔率和伤秧率为指标进行了取秧性能试验.[结果]在ADAMS中对移栽装置进行运动学仿真,得出秧夹夹持点运动轨迹和位移曲线,且取秧机构在相应位置取放秧时,其左右秧夹夹持点之间距离分别为11.7 mm和0.5 mm.取秧性能试验,观测得到秧苗漏拔率(漏栽率)和伤秧率.随着取秧频率的增加略有增加,取秧频率为50次/min时取秧效果较好,移栽装置的伤秧率和漏拔率分别为2.14％和3.57％.[结论]曲柄摇杆夹持式水稻钵苗移栽装置各机构之间运动平稳,其取秧时伤秧率和漏拔率接近行业标准,基本满足移栽要求,后期将依照试验对机构进一步改进和完善,进而获得较好的移栽效果.     

面向温室大棚辣椒的幼苗全自动移栽方法研究

【目的】温室大棚中蔬菜的人工移栽存在工作量大、稳定性差、操作复杂等问题,劳动力成本占据蔬菜生产成本的50%以上,研制全自动温室大棚钵苗移栽机可提高劳动生产率、保证秧苗栽植质量并减轻农民劳动强度。【方法】(1)温室大棚钵苗移栽机采用曲柄摇杆作为夹取机构,以步进电机作为曲柄的动力来源,曲柄摇杆配合摇杆前端的夹取爪与顶出装置,将钵苗夹取至投苗筒,再由投苗筒完成栽植工作;(2)通过计算与实验,确定了曲柄、连杆、摇杆、夹取爪材质、复位弹簧劲度系数等各项数据。【结果】通过实验,得出该设备针对辣椒幼苗移栽的最适宜土壤含水量为20.45%,最佳移动速度为0.4 m/s,移栽成功率达到90%。【结论】移栽机对于不同规格、含水率的钵苗有良好适应性,对钵苗夹取损伤小,相较于人工移栽与半自动移栽机性能可靠、标准化程度高,工作效率有较大提升。蔬菜移栽机构工作稳定可靠,操作简便,可满足自动化的钵苗移栽工作,为进一步研究经济作物从育苗到移栽提供了技术支持。     

玉米植质钵苗运动轨迹及落地形态的研究

针对玉米植质钵苗栽植过程中出现位移及翻转现象,对玉米植质钵苗栽植运动状态进行了分析。通过理论分析玉米植质钵苗翻转状态和玉米钵苗位移变化规律,建立钵苗落地角度和位移变化方程,得到了钵苗角度及位移变化的曲线图。利用高速摄影对钵苗实际运动情况进行分析,表明曲线与理论分析曲线拟合,验证了理论分析的正确性。当机车前进速度为0.43 m·s~(-1),栽植臂角速度为2 rad·s~(-1)时,得到最佳投苗高度150 mm,钵苗水平位移S=48 mm,落地角度θ=19.3°。为覆土器的研究提供基础。     

洋葱移栽机夹苗机构的设计与运动仿真

针对我国洋葱移栽作业全部由人工完成,劳动强度大、生产效率低、栽植质量差、生产成本高的问题,设计一种洋葱移栽机的夹苗机构。对夹苗机构进行设计计算和理论分析,利用Pro／E进行三维建模和运动学仿真,MATLAB软件进行曲线拟合和数据分析,优化结构和运动参数。结果表明：影响移栽效果的3个主要N素分别为夹苗机构水平方向的运动范围、开合夹具顶端的开合范围和升降气缸与伸缩气缸活塞杆运动速度之比,优化得到各参数依次为0～53．3mm、0～27．8mm和1．0。取苗过程中,升降气缸上升到优化位置时,开合夹具在伸缩气缸作用下顺利伸出并打开,在回位弹簧作用下夹取洋葱苗;栽苗过程中,升降气缸下降到栽苗位置,两夹子打开,洋葱苗落入苗沟。夹苗机构满足设计和实际操作要求。     

番茄链式纸钵苗移栽机栽植机构参数优化试验

为提高番茄钵苗机械化移栽效率,以链式纸钵苗高速、有序、有效栽植为目标,设计一种分离辊角度可调差速式番茄链式纸钵苗移栽试验台。采用二次正交旋转中心组合试验,选取作业速度、开沟器入土深度和覆土镇压器夹角为影响因素,以钵苗直立度合格率和株距变异系数为评价指标,通过土槽移栽试验,研究栽植机构结构与作业参数对栽植机构作业质量影响。结果表明,作业速度0.6~0.68 m·s-1,开沟深度103~116 mm,覆土镇压器夹角为40°时,番茄钵苗移栽直立度合格率大于90%,株距变异系数小于10%,满足番茄钵苗移栽技术要求,为番茄链式纸钵苗移栽机研发提供参考。     

番茄钵苗自动移栽钵体物理机械特性试验

蔬菜钵苗钵体的物理机械特性,是设计全自动蔬菜移栽机取苗机构、栽植器等关键部件的重要依据。以苗龄为23d的番茄钵苗为试验对象,利用Instron 5543万能试验机对其进行平板压缩、穿刺和蠕变试验,并随机选取30株钵苗进行500mm高度的散落试验。研究表明:钵体受压时其抗压力与变形关系为非线性变化,钵体屈服点的抗压力为3.15N,取苗机构设计时取苗夹取力要超过钵体屈服点的抗压力;钵体穿刺初期穿刺力与位移呈近似线性关系,随着变形的增加穿刺力在一定范围内保持不变,钵体穿刺后期穿刺力显著增加;钵体蠕变特性符合Burgers模型的蠕变规律,在加载力为5N、保持时间为120s条件下钵体的平均蠕变量为0.398 9mm;钵体散落试验显示钵体平均散落率为22.73%,掉落后钵体保持完整,满足机械栽植要求。     

回转式精准同步穴注水机构的设计与试验研究

移栽后注水能够缩短钵苗的生长周期,且能起到抗旱保苗效果。传统的灌溉方式需水量大,造成水资源浪费。以玉米钵苗为研究对象,通过玉米钵苗土槽试验,确定单株钵苗的注水量100 m L以上。结合单株钵苗的注水量与本课题组正在开发的旱田钵苗移栽机构特点,设计一种穴注水机构及其试验台,并对穴注水机构出水口的运动轨迹进行分析。该机构最突出的特点是内腔不动,外腔旋转,且内腔设计一个扇形槽口,使该机构能同时对准前后两个穴口注水。选取出水口内径、电机转速和水箱液面高度为主要影响因子,水量为考核指标,进行单因素试验和正交试验。结果表明,当出水口内径16 mm,电机转速288 r·min-1水箱液面高度32 cm,注水量最大为156 m L。研究结果可为旱田钵苗移栽穴注水装备的研制提供技术依据。     

油菜钵苗移栽机栽植机构参数匹配与轨迹分析

针对油菜钵苗移栽机的结构参数对栽植稳定性的影响及拖拉机田间作业时部分工作参数受载波动影响栽植性能等问题,采用ADAMS建立参数化模型,开展栽植机构结构参数(栽植臂、从动栽植臂、连杆)及作业参数匹配研究和轨迹分析,确定机组前进速度v(m/s)与栽植频率f(株/min)的匹配范围。结果表明:当栽植臂长度为300mm、从动栽植臂长度为305mm、连杆长度为95mm时,栽植轨迹高度为225mm,其中连杆长度对栽植性能有较大影响;在理论可行范围内,当f/v比值为200时,栽植轨迹达到最优,且随机组的前进速度增加,对应的可行栽植频率范围呈线性关系随之增大,栽植机构可适应株距范围为240~375mm。同时,应用高速摄像在线观察得出,栽植机构实际运动轨迹与理论分析基本吻合。田间试验表明:穴深合格率为90.7%,变异系数为7.1%,穴口长度合格率为84%,变异系数为6.6%,满足栽植要求。     

秧苗移栽机介绍

<正>一、华龙2ZKSM-1A型开穴施水覆膜移栽机青州市华龙机械科技有限公司生产的2ZKSM-1A型多功能移栽机主要由机架、传动机构、秧苗投放装置、移栽吊杯、水箱、施水感应器、地膜铺放装置等部件组成。2ZKSM-1A型多功能移栽机应用双曲轴旋转工作原理,通过曲轴的旋转,带动鸭嘴运动,鸭嘴与拖拉机的前进运动相复合,实现了鸭嘴的垂直起落,保证了秧苗的垂直栽植。开穴、浇水和移栽装置运动同步,保证了开穴、栽植、施水同穴同位。更换栽植传动机构齿     

单行直插式木薯种植机的设计与优化

木薯大多种植在热带、亚热带地区，这些地区多为黏质土壤并且天气多雨，导致木薯种植劳动强度大、人工效率低下等问题。结合中耕施肥、除草等管理需求和木薯种植农艺要求，设计了具有七连杆机构的单行木薯直插式种植机。木薯种植机的动力来自拖拉机动力输出轴，经过2组链轮分别为分种装置和七连杆机构提供动力。通过辅助软件Solidworks对杆件长度、鸭嘴栽植器安装位角度θ参数进行优化建模，将建模导入有限分析元软件Adams进行仿真分析，通过改变主要杆件长度来获取栽植器机构的运动轨迹。用Adams软件对机构性能的主要参数变量进行优化，得到可以满足单行直插式木薯种植机的设计。     

以穴宽为优化目标的大蒜栽植机关键机构运动仿真及优化设计

为了优化适合大蒜栽植机关键机构的工作参数,研究了水稻插秧机分插机构的结构特点,以穴宽作为栽植质量的综合指标,建立了表征穴宽与大蒜栽植机的摇杆式分插机构各参数关系的数学模型。利用ADMAS软件的模型等效仿真功能分析了影响穴宽的因素,利用MATLAB软件对影响穴宽的因素进行了优化计算,优化结果显示理想穴宽与实际穴宽的误差为1.3×10~6mm,说明优化后的分插机构的工作参数符合大蒜栽植农艺需求,研究结果为自走式大蒜栽植机其他关键部件的设计提供了理论依据。     

蔬菜移栽机可调式喂苗装置设计与试验

【目的】为扩大移栽机适用性,实现对多种规格蔬菜穴盘苗的自动取喂苗作业,本文设计了一款蔬菜移栽机可调式喂苗装置。【方法】设计了带有可调节取喂苗爪的取喂苗臂,优化了喂苗爪的相关参数,并进行了运动学分析。通过调节取喂苗臂上的取喂苗爪数量及间距,选择不同的PLC控制程序,可以配套使用不同穴孔数的穴盘。通过对取喂苗工作过程分析,综合考虑影响喂苗成功率的关键性因素,以苗坨含水率、穴盘苗苗高、苗针入土深度为试验参数,选取72、105、128穴规格的生菜穴盘苗为试验对象,进行单因素试验和多因素正交试验,探究各因素对喂苗成功率的影响。【结果】当穴盘苗基质含水率(w)为40%、苗高为50 mm、入土深度为38 mm时,可调式喂苗装置的喂苗成功率最高,72、105、128穴生菜穴盘的喂苗成功率分别为95.83%、96.19%和96.48%。【结论】可调式喂苗装置设计符合蔬菜移栽机取喂苗的技术要求,移栽效果较好,可为通用全自动蔬菜移栽机的研制与开发提供参考。     

顶出-夹取式自动取苗机构运动学分析

为了降低自动取苗装置取苗过程中对钵体的损伤,提高取苗成功率,对顶出-夹取式自动取苗装置的各个执行机构建立运动学模型,并对模型进行仿真分析。在Visual Studio环境下,根据模型编写可视化蔬菜穴盘苗自动取苗装置时序分析程序,并对各个机构进行参数优化,得到一组最佳参数:曲柄长度a=78 mm,连杆长度b=112 mm,偏心距e=20 mm,顶苗机构的初始相位角φd=108°,横移机构的位移为h1=36.5 mm,纵移机构的初始相位角φz=185°,苗爪翻转机构的初始相位角φf=15°。样机试验结果表明,在取苗速度为140株/min时的成功率为98.44%,基质损失率为36.67%,验证了该取苗机构的可行性。     

穴盘苗夹茎式取投苗机构优化设计与试验

针对目前中国蔬菜穴盘苗全自动移栽作业中取投苗装置复杂等问题,设计了一种穴盘苗夹茎式自动取投苗机构,并分析了该机构的工作原理,建立了运动学模型;以运动学模型为理论基础,利用MATLAB GUI模块开发了取投苗机构辅助优化软件,基于该软件通过人机交互分析了主要结构参数对苗夹尖点运动轨迹和运动特性的影响,得到了各结构参数优化方向;以穴盘苗取投苗轨迹要求为目标,采用人机交互的优化方法,通过该软件确定了一组较优结构参数,并以此参数在CREO软件中完成了三维建模并进行仿真分析,得出了仿真轨迹.搭建了自动取投苗试验平台,分别进行了轨迹验证试验和取投苗性能试验,验证了穴盘苗取投苗机构设计的正确性与可行性.多组取投苗试验结果显示,该装置取苗成功率最高可达92.44%,平均取苗成功率大于89%,投苗成功率最高可达98%,平均投苗成功率大于90%,伤苗率最低为1.4%,平均伤苗率低于3%,表明了该装置能够较好地完成取投苗作业,且取投苗频率可达80株/min,该研究可为蔬菜移栽机全自动化提供理论参考.     

Delta型并联移苗移栽机械臂运动学分析

针对移苗移栽作业自动化对精度、速度和灵活性的需求,本文基于Delta机构设计了一种并联构型的穴盘移栽机械臂,建立了机械臂的运动学模型,求出了机械臂的工作空间,以及运动学正逆解,分析了机械臂的运动性能。根据穴盘钵苗移栽的实际情况,选取了移栽的运动规律,规划了机械臂在移栽作业时的运动轨迹,并进行了运动轨迹优化,确定了轨迹规划参数。     

多杆式栽植机构参数化设计与仿真分析

针对目前多杆机构设计较为困难的问题,采用参数化方法设计一种旱地移栽机的多杆式平行杆组栽植机构。设计了多杆式平行杆组栽植机构的结构并建立其运动学模型,基于ADAMS软件建立其参数化模型,并开发用于参数化设计的人机交互界面。利用人机交互界面设定栽植机构的结构参数,对栽植机构鸭嘴的静态与动态轨迹进行仿真,同时获得栽植鸭嘴尖端的位移、速度、加速度规律。通过对设定参数的调整与仿真结果的分析,得到一组合适的参数:机架定位角度为42°,L1=120 mm,L2=242 mm,L3=180 mm,L4=300 mm,L5=80 mm,L6=120 mm。通过参数化设计方法,能够方便地得到符合设计目标的多杆式平行杆组栽植机构的结构参数。