勺轮式排种器播种质量监测系统设计与试验

由于勺轮式播种质量监测系统存在监测精度差检测不准确的问题,基于勺轮式排种器结构特征,以PLC为核心控制器并结合人机交互、光电监测和霍尔效应等原理,设计了勺轮式播种质量监测软硬件系统,实现了对勺轮式玉米精密排种器播种质量进行实时监测的功能。试验结果表明:监测系统播种量监测精度为97.2%,漏播监测精度为85.0%,重播监测精度为88.1%,能避免大田播种复杂作业环境下出现的大面积、断条式漏播,以及重播、堵塞等情况,提高了勺轮式播种质量监测系统的精度。该项研究为勺轮式排种器播种质量监测系统研制提供了新的思路。     

弹射式耳勺型水稻精量穴直播排种器设计与试验

为满足水稻种植精量穴直播要求,设计了一种弹射式耳勺型水稻精量穴直播排种器。阐述了排种器的工作原理,并应用Matlab软件对投种过程中水稻芽种的弹射轨迹进行了研究。为评价排种器性能,选取龙稻6号、龙庆稻2号、龙庆稻3号为试验品种,以旋转盘工作转速、种箱容种高度为影响因素,以排种合格率、重播率、漏播率为指标,采用二次正交旋转组合设计,利用JPS-12型排种器检测试验台进行台架试验,构建了排种性能数学模型。运用Design-Expert 6.0.10软件对试验数据分析并进行验证试验,结果表明:当旋转盘工作转速为29.34 r/min和种箱容种高度为60 mm时,龙稻6号排种合格率为87.23%,重播率为9.56%;龙庆稻2号排种合格率为90.86%,重播率为6.97%;龙庆稻3号排种合格率为89.12%,重播率为7.46%。此排种性能满足水稻精量穴直播要求。     

大豆双行排种器的设计与试验

为解决现有大豆排种器播种均匀性差、存在漏播和重播等问题,设计了大豆双行排种器,主要包括排种总成、双排导种筒及壳体。以型孔倾角、导种筒倾角、作业速度为试验因素,以合格指数、变异指数、重播指数、漏播指数为试验指标,进行了三因素三水平正交试验;结合综合加权评分法得到型孔倾角30°、导种筒倾角60°、作业速度6km·h~(-1)时,排种器的合格指数为93.6%、变异指数为7.4%、重播指数为3.1%、漏播指数为2.3%。田间对比试验结果表明:正交试验优化后的大豆双行排种器比传统槽轮式排种器合格指数提高8.96%,变异指数降低26.73%,重播指数降低16.22%,漏播指数降低11.54%,作业性能优良。     

鸭嘴式谷子穴播排种器设计与试验

针对现有谷子排种器条播时重播严重的问题,结合农艺要求,设计了一种鸭嘴式谷子穴播排种器,并分析了排种器的工作过程,确定了排种器与鸭嘴式扎穴器的组合以及排种器转速、取种管直径、取种管角度。采用响应面优化试验,分析了排种器转速、取种管直径、取种管角度对穴粒数合格率、漏播率及重播率的影响,结果表明：在取种管角度为55°、取种管直径为8.5 mm、排种器转速为60r/min时,穴粒数合格率为96.70%,漏播率为1.74%,重播率为1.56%,排种性能较优。     

U型腔道式水稻精量穴播排种器设计与试验

为适应常规水稻轻简化精量穴直播种植,通过简化排种装置,设计了一种U型腔道式水稻精量穴播排种器。基于稻种的物理机械特性与穴直播农艺要求,设计了一种充种口与投种口分开但相通的腔道式排种盘,构建了稻种充种、投种过程的力学模型,确定了排种盘的主要结构参数。以常规稻品种“黄华占”为试验稻种,借助高速摄像仪和JPS-12型排种器性能检测试验台,分别进行了型孔数、型孔长度、型孔宽度、型孔倾角和投种角对排种器精量排种性能和成穴播种性能影响的试验研究。高速摄像试验表明：当排种盘的型孔数为20、型孔长度为10.6mm、型孔宽度为7.6mm、型孔倾角为0°时,排种器精量排种性能较优,此时漏播率为0.40%,合格率为94.00%,重播率为5.60%,种子破损率为0.13%。排种器性能台架试验表明：投种角对穴径平均值和穴径合格率影响极显著,对穴距变异系数影响显著,适宜的投种角为28°~33°,此时穴径平均值不高于27.14mm,穴径合格率不低于96.67%,穴距平均值在理论穴距140mm左右,穴距变异系数不大于7.80%。田间试验表明：排种器的播种合格率为90.28%,漏播率为0.83%,重播率为8.89%,穴径平均值为46.71mm,穴径合格率为71.67%,穴距平均值为137.21mm,穴距变异系数为12.64%,满足常规稻大田精量穴直播的种植要求。     

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。     

双轨道弹射式水稻精量直播排种器设计与试验

针对现有排种器存在投种不顺及大播量成穴性较差等问题,本文设计了一种双轨道弹射式水稻精量直播排种器。基于理论分析设计了关键部件,利用DEM-MBD耦合仿真技术得到了弹簧力参数及因素取值范围,明确了转速超过35 r/min后排种器的性能显著下降。以合格率、漏播率及重播率为性能评价指标开展台架正交试验,研究转速、调节深度及稻种球度对排种器工作性能的影响,建立排种性能评价指标的回归预测模型。试验结果表明：排种轮转速为23.06 r/min、型孔深度为8.99 mm、稻种球度为52.7%时,排种器合格率为88.58%、漏播率为4.43%、重播率为6.99%,排种器工作性能最佳。为验证排种器工作性能及优化后参数的准确性,开展了田间试验,试验结果与优化后结果保持一致,回归方程预测结果误差小于2%,验证了试验可行性及参数准确性,在最优参数下排种器穴径合格率为100%、平均穴径为3.62 cm、穴径变异系数为18.45%、平均穴距为22.98 cm、穴距变异系数为8.43%、平均穴粒数为11.08、穴粒数变异系数为17.56%。所设计的排种器具有较好的播种性能、较高的穴径合格率及较低的变异系数,表明该排...     

气吸式水稻直播排种器参数设计与优化

根据水稻直播农艺要求,确定了气吸式圆盘排种器相关部件参数的取值范围,采用均匀试验设计方法进行了排种性能试验研究,并分析了吸孔孔径、孔数、排种盘转速和气室真空度对合格指数、漏播指数及重播指数的影响,建立了排种器性能指标与相关参数的数学回归模型;在单盘单排孔气吸式排种器试验研究的基础上,研制了新型双盘气吸式排种器,并进行了排种性能试验.结果表明:影响水稻气吸式排种器合格指数的因素依次为气室真空度、排种盘转速、吸孔孔数和孔径,优化参数为:孔径2.2～2.4mm、孔数为54个、转速不超过65rpm和真空度在2.8～3.6kPa时,可以满足水稻芽种直播作业要求.结果对完善排种器设计、提高排种性能具有实际应用价值.     

螺旋槽式水稻穴直播排种器设计与性能试验

为满足水稻田间精量成行成穴机械直播要求,设计了一种螺旋槽式水稻田间精量穴直播排种器。应用Matlab软件对排种过程中螺旋槽内水稻芽种的运动轨迹进行了研究。采用二次回归正交旋转组合设计,以排种轮工作转速、螺旋槽长度、螺旋槽升角为试验因素,穴径合格率、穴粒数合格率和漏播率为指标,利用JPS-12型排种器检测试验台对排种性能进行试验,并运用Design-Expert 6.0.10软件对试验数据进行分析,得到因素与指标之间的数学模型。试验结果表明:当螺旋槽升角为71.0°、螺旋槽长度为10.8 mm、排种轮工作转速为23.2 r/min时,穴径合格率、穴粒数合格率和漏播率分别为91.06%、94.64%和3.64%,排种性能满足水稻田间播种的农艺要求。     

免耕播种机排种器性能监控系统设计与试验

为了提高排种器性能检测的方便性、灵活性和高精准度,设计了一种以可编程控制器（PLC）和触摸屏为核心的便携式排种器性能监控系统。通过设置排种器相关参数,实时检测排种器排种的合格率、漏播率、重播率、变异系数和断条率等排种器性能指标。试验结果表明：系统对播种量的检测精度在97.90%以上,漏播的检测精度为90.56%以上,重播的检测精度为87.71%以上。对排种盘转速、粒距、机器前进速度、合格率进行了二次回归正交试验,验证了系统对排种器性能检测的准确性。     

玉米免耕精量播种机排种质量监测系统

为实现玉米免耕精播作业质量实时监控,设计了基于反射式红外光电感应的播种机排种监测系统。以红外发射二极管、光电二极管为信号发射、接收端的监测探头,并通过对监测盲区评估计算,优化了探头结构及安装参数。为提高监测系统对多尘作业环境的适应性,设计了以旋转式透明防尘罩为核心的自清洁除尘装置,可保护探头免受尘土侵蚀。开发了集种粒信号拾取、车速采集、防尘电机控制和报警显示等功能的硬件电路,研究了以落种时差为关键参数的测算方法,实现对播种量、重播、漏播等性能指标的判定。播种监测系统台架试验结果表明,系统对播种总量、漏播量、重播量的监测精度分别为98.5%、95.1%、85.6%;模拟灰尘粘附工况,系统对播种总量监测精度达98.1%,具备良好的抗尘效果。该系统满足免耕精量播种机排种质量实时监测要求,有助于提升机具作业性能。     

基于卡尔曼滤波PID控制的精量排种器优化设计与试验

针对设施蔬菜种植过程存在漏播、重播问题,设计基于卡尔曼滤波PID控制技术的精量排种器。分别对排种器关键组件和监测装置进行结构设计,建立传感器实时监测车速信号的控制系统,同时以不同作物株距值共同作为控制依据,补偿融合卡尔曼滤波的PID控制方法,通过调控电机保持转速的稳定性,从而实现精量播种。仿真结果表明：卡尔曼滤波的引入,对噪声干扰起到良好抑制作用,可提高系统稳定性。以排种盘转速和行走速度为变量,以株距合格率、重播率、漏播率和株距变异系数为指标,进行两因素五水平的二次回归正交旋转组合试验。台架试验表明：在不同车速下,株距变异系数均在规定的≤35%指标范围内,排种盘转速为10 r/min,行走速度为1.6 km/h时,株距合格率为95.9%,重播率为2.9%,漏播率为1.9%,株距变异系数为12.1%,满足设施蔬菜的精量播种要求。     

播种机漏播补种系统设计——基于ZigBee无线传感网络

为了降低播种机的漏播现象,提高播种机械作业的质量和自动化水平,提出了一种新的漏种补播系统,并利用Zig Bee无线传感网络设计了播种机作业状态的远程监控平台。该系统以51单片机为控制核心,在排种器上设计了漏报监测的红外线传感器,当监测到漏播时可以通过单片机控制偏心电机的振动,实现再次补种;利用Zig Bee无线传感网络,可以对故障进行远程报警。为了验证该系统的可靠性,对试验样机进行了测试,结果表明:对于1d Bm的信号,在远处通讯距离可以延长接近100m,其通信性能较好,播种机的漏播率较低,在漏播后的补种率非常高,达到了98%以上,从而大大提高了播种机的作业效率和质量。     

玉米免耕精密播种机漏播补偿系统的研究

研制的漏播补偿系统,采用等待补种、实时充种的方式,根据补种过程各动作时间关系,控制电磁阀和补种系统排种器动作时间,实现适时补种。该系统以2BYFZ-4型玉米免耕精密播种施肥机为载体进行田间试验,结果表明:安装漏播补偿系统后,机具在5～7km/h速度下播种合格率提升至99. 47%、99. 35%、98. 75%,漏播补偿系统补种性能良好。     

基于Zig Bee播种机漏播补种系统研究

基于Zig Bee无线传感网络技术、以播种机作为研究对象,设计出一种无线传感网络技术控制下的播种机漏播补种系统平台,并利用Zig Bee无线传感网络通信技术,实现对机械运作中的故障进行远程监控、报警。同时,为了更进一步的验证该播种机漏播补种系统设计的可靠性、安全性、稳定性,专门对试验样机进行了测试。     

超级杂交稻压电振动式匀种装置设计与试验

针对目前振动式水稻育秧盘低播量精量排种器存在匀种均匀性差、难以提供单列稳定种子流的问题,设计了一种压电振动式匀种装置。通过对压电振子振动原理、振动板动力学和水稻种子转向等分析,确定了各部件的结构参数。进行振动板结构参数优化设计,以储种盒深度、转向槽角度以及振动方向角为试验因素,结合Box-Behnken试验方案进行优化,试验结果表明转向槽角度、储种盒深度、振动方向角和转向槽角度交互作用对试验结果影响显著,当储种盒深度为8mm、转向槽角度为49°、振动方向角为29°时,种子均匀性变异系数为17.91%。通过台架试验测定振动板加速度,确定输入电压与振幅之间的关系。最优结构参数下振动板匀种试验结果表明,匀种均匀性变异系数、播种合格率和漏播率分别为18.20%、94.65%和0.67%。不同匀种速度下播种性能试验结果表明,当工作电压为130~180V时,其播种合格率均不小于94.17%,漏播率均不大于0.83%。不同水稻品种适应性试验结果表明,在工作电压130、150、170V下,其播种合格率均不小于94.17%,漏播率均不大于1.0%,满足超级杂交水稻精量化育秧播种要求。     

小青菜一器双行气力圆盘式精量排种器的设计与试验

为解决当前小青菜机械化播种效率不高的现状,通过理论计算与分析相结合的方法设计了一种一器双行气力圆盘式精量排种器.首先,对一器双行排种器的工作区域进行划分,阐述其工作原理;随后,进行理论计算,明确双排孔排种盘的结构形式和尺寸参数;接着,对排种器其它关键部件进行理论分析,确定了内外侧型孔清种装置的布置,以及分流导种、卸种装...     

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。     

腔道式水稻排种器漏播检测系统设计与试验

针对腔道式杂交稻精少量穴直播排种器排种时易出现漏播空穴的问题,基于腔道式排种原理,采用组合脉冲方式,设计了腔道光幕扫描式排种漏播检测方法及配套系统,阐述了组合脉冲的构建方法,建立了稻种在腔道检测区运动的动力学模型,明确了腔道检测区的关键结构参数,开展了排种器不同转速、变转速及不同振动工况下漏播检测系统的性能试验。转速适应性试验结果表明,排种器不同转速及变转速下的检测误差不高于0.80%;振动适应性试验结果表明,中高频振动工况对检测系统的检测性能基本无影响,而振幅相对较大的低频振动工况下,检测误差稍有增大,但不高于1.20%。田间试验结果表明,检测系统对播种机不同作业速度的播种工况均具有较好的适应性,检测误差均不高于2.13%。