玉米播种机播深检测装置的设计与试验研究

提出了一种基于编码传感器的玉米播播种机播深检测的方法。以仿形拖板横轴与机架间角度的几何对应关系为基础,通过检测编码传感器的数字脉冲信号,推导出仿形拖板与机架间的角度关系,进而得到实际耕深数值。系统具有结构简单、集成度高、易于安装与维护的特点。检测系统可通过无线传输方式将实时耕深传送至驾驶室内的主控机进行实时显示,并结合GPS、GIS等对耕深数值进行全程记录。     

玉米播种单体下压力控制系统设计与试验

针对机械式仿形压力调节机构的不足,开展了基于力反馈的播种深度一致性控制方法研究,研制了播种单体下压力控制系统。本系统由安装在播种单体平行四连杆仿形机构上的下压液压缸、电液减压阀、下压力感知传感器,以及控制器、车载计算机组成。在播种作业过程中,控制器实时采集力传感器信息,与设定的下压力阈值相比较,计算并输出控制量到液压阀组驱动液压缸实时调整平行四连杆仿形机构,使限深轮与地表的压力值在设定的阈值区间内,从而保证播种深度的一致性。田间试验结果表明,在播种深度判定标准为(5.0±1.0)cm时,下压力机械调节方式和下压力电控调节方式下的播种深度合格率均值分别为77.04%和90.37%,下压力电控调节方式下的播种深度合格率均值比机械调节方式高13.33个百分点。将播种深度判定标准提高至(5.0±0.5)cm后,对应播种深度合格率分别为31.11%和56.30%,下压力控制装置的播种深度合格率比机械调节方式高25.19个百分点。可见,下压力电控系统能保持种子播种深度的稳定性,提高了种子深度一致性。     

玉米精量播种机播深及漏播漏施监测系统功能设计

玉米产业是农业生产的重要组成部分,随着产业向机械化发展,玉米播种大面积应用播种机进行作业,显著提高了播种效率。为进一步提高播种质量,结合玉米播种机技术现状,预防漏播漏施问题,保障播深合理性,开发了播深及漏播漏施监测系统,说明了该系统设计的关键指标及技术要求,介绍了监测功能的设计细则与逻辑特征,强调了该系统的合理性与推广价值。     

玉米播种机电液播深调节装置运动仿真与优化

针对玉米免耕播种机在起伏较大的地面工作时播种单体被架空、导致播种深度不合格的问题,设计了一种电液播深调节装置。该装置在平行四杆机构处加装了液压缸,用以调节播深。通过对电液播深调节装置进行受力分析,确定了影响液压缸受力的因素;在ADAMS软件中建立播深调节机构简化模型,采用有限元构件法建立土壤模型,对开沟铲入土过程进行仿真,并以液压缸受力值为目标函数对液压缸进行仿真优化。结果表明:开沟铲入土仿真过程符合实际入土情况,确定了液压缸的安装位置及上-下播深休止状态液压缸伸出量。该研究结果为设计智能播深控制免耕播种机提供了理论依据。     

玉米免耕播种深松联合作业机试验研究

研制了一种适用于我国北方一年两熟地区的玉米免耕播种深松联合作业机，一次作业能完成种床秸秆清理、开沟、施肥、播种、覆土、镇压和深松等多道工序，解决了玉米免耕播种和深松单独作业时带来的作业次数多、压实土壤和功率消耗大等问题。试验结果表明，玉米免耕播种与深松联合作业在技术上是可行的。     

玉米免耕深松播种机的设计与试验

针对小麦收割后残茬覆盖表面影响玉米播种以及由于旋耕深度不够导致土壤形成坚硬犁底层的问题,设计了玉米免耕深松播种机。该玉米免耕深松播种机主要由机架、防堵装置、S弹齿型振动深松铲、圆盘开沟器、排种装置、排肥装置、种肥箱,以及镇压轮等组成,可一次性完成清除残茬杂草、深松土壤、开沟播种、覆土施肥和种后镇压等工序。田间试验表明:该玉米免耕深松播种机可实现8km/h高速作业,播种质量、苗带清理质量、深松质量完全满足免耕深松播种的农艺要求,作业效果良好,特别适合我国小块土地作业,且省工省时,具有很大的经济效益。     

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%。     

玉米免耕播种自动调偏系统设计与试验

为适应新疆滴灌区宽窄行免耕种植模式,解决传统大型玉米免耕播种机播种过程中触碰根茬、无法精确约束路径、玉米粒距合格率低等问题,结合免耕播种农艺要求,在采用导航定位技术获取播种机当前位置与目标路径间偏差的基础上,设计一种玉米免耕播种自动调偏系统。该系统主要包括避茬装置、液压执行系统和控制系统,通过建立整机力学模型,对避茬装置和液压执行系统进行运动和受力分析,确定避茬装置和液压执行系统关键结构参数,获取避茬装置最佳挂接长度和液压执行系统最大驱动力。进一步优化控制系统,实现避茬装置自动调偏及接收反馈信息功能。对免耕播种避茬装置自动调偏系统进行性能试验,试验结果表明,神经网络PID的期望调偏角最大稳态误差为0.932°,超调量全部小于1%,平均响应稳态误差小于0.9°,满足预期。田间试验结果表明,当拖拉机作业速度不大于1.0m/s、行间秸秆覆盖量不大于1.0kg/m2时,避茬率不小于85%,纵向调整距离不大于8.6m,玉米粒距变异系数不大于21.63%。此时播种机调偏避茬效果最佳,满足玉米免耕播种机农艺指标要求。     

气吸式玉米电动播种机控制系统设计与试验

为提高气吸式播种机播种、施肥作业的自动化程度和作业质量,研制了气吸式玉米播种机电动播种及施肥控制系统.以嵌入式工控机为系统核心,单片机、电机、传感器构成播种和施肥控制器,每个排种器和排肥器配置独立电机和控制器,核心机把输入的株距、施肥量等信息通过CAN总线传输给控制器,控制器根据作业信息和作业速度实时调节排种电机和排肥...     

丹东地区玉米机播种试验与改进措施

玉米机播种是玉米生产全过程机械化的重要一环。在丹东地区,由于地温低,玉米播种主要靠人工。因此,选择适合高垄玉米的播种机,对提高丹东地区玉米机播种水平有着重要意义。     

玉米精密播种机播量监测系统设计与试验

播量监测是评价播种机播种质量的重要手段,但受到多行播种机排种速率的影响,易出现漏探测的问题,严重影响播量监测性能.为此,设计了一种玉米精密播种机播量监测系统,包括显示器以及基于STM 32设计了播量监测器和基于输出脉宽调试输出(PWM)设计的排种监测传感器,并提出了一种播种顺序计数方法,用于对玉米精密播种机的播量粒数进...     

基于精确播深控制目标的播种单体田间台架试验

为了探明长江中下游稻麦轮作区单体精播技术的适配性及其农艺效应,揭示基于区域土壤力学特征的精密播种机设计原则,以2BMYFQ型免耕播种机单体为例开展田间台架播种试验,提出符合农机-农艺融合原则的4个精播主控目标和技术要素,探讨2种耕作处理方式（免耕、旋耕）、3个预定播深(2.5、4.0、6.0cm)和3个下压力（0.6、1.0、1.2kN）因子组合下的种子播深、土壤物理变化及小麦出苗效果。结果表明,播种单体与土壤力学性质交互影响并导致播深变化差异显著,土壤力学变异造成高达37.61%的播深变异,基于线性弹力张紧特征的下压力控制技术与不合理耕作方式组合下的精确播深控制目标无法实现。现有试验单体既存在土壤对双圆盘开沟器支撑力过大导致的限深轮虚支撑,也存在土壤支撑力不够且限深轮过度下陷导致农学意义上过深的种子位。单体造成种子位土壤压实状况也受耕作方式及下压力影响,并最终反映为出苗率的变化。综合比较发现,稻田原茬免耕、预定播深4cm、下压力1.2kN工况下,实际播深与预定播深差异较小,播深稳定性高,出苗率高,但种沟侧壁压实程度大;在旋耕条件时最优播深为预定播深4cm和下压力1.0kN组合;旋耕处理的单体播深控制整体效果优于免耕。因此智能精密播种技术应首先探明土壤力学条件和农艺播深目标的合理下压力控制策略,实现基于“播种单体-土壤力学关系”的单体创新设计和智能化土壤力学在线检测系统是区域精播技术的关键。     

玉米播种深度智能调控系统研究

针对目前玉米播种机播深控制装置多采用限深轮配合仿形机构,存在仿形精度差,播深一致性和稳定性难以保证等问题,从覆土、镇压确定种子上层土壤厚度(播种深度)的测控角度出发,设计了覆土-镇压联动监控装置,进而设计了该联动监控装置的智能控制系统,实现了播种深度的自动调控,保证了玉米播种深度一致性。该系统以MSP430单片机为控制中心,以试验所得镇压强度形成的专家系统为标准,以镇压系统上的压力传感器检测结果为手段,实现传感器检测结果与专家系统检测结果实时对比,不断调整作业过程覆土装置的覆土量,确保播种深度和镇压强度的稳定性和一致性。对该装置进行了响应时间检测试验,结果表明该控制系统的响应时间为0.58s,且实际工作时响应时间要小于试验值。继而进行田间试验,结果表明,当播种作业速度为3～8km/h时,播深合格率高于90%,且在高速作业时播种合格率明显优于机械仿形装置,有效提高了播种深度的一致性。     

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。     

精密播种机下压力和播深CAN总线监控与评价系统研究

为实现精密播种作业中播种下压力和播深的实时监控和质量评价,设计了一种多行播种机下压力和播深CAN总线监控与评价系统。系统采用基于角度和轴销传感器的播深和下压力测量装置,优化设计了液压驱动和分区控制的气压驱动装置,开发了基于CoDeSys(Controlled development system)编程环境的智能终端交互界面和ECU(Electronic control unit)控制程序,实现了基于CAN总线通信的作业参数监测控制和质量评价。通过搭建的室内试验台完成了播深和下压力静态建模试验,建立了适应不同设定播深的下压力测量模型。分区控制系统响应测试试验表明,在调节范围(0.2~0.6 MPa)内,系统超调量低于5.97%;响应时间与控制行数和设定气压正相关;在设定气压(0.1~0.6 MPa)范围内,6行播种机调节时间不超过2.35 s。为测试系统工作性能,在25、50、75 mm 3种设定播深下,对左区控制(600 N)、右区控制(300 N)、机械调节和自重调节4种控制方式进行了田间性能试验。土壤压实和播种下压力控制效果试验表明,主动分区控制方式可实现更为稳定的土壤紧实度,且在浅旋地块环境下,右区控制方式可达到最优的下压力稳定性,其控制合格率不小于95.78%;播深控制效果试验表明,随着设定播深的增大,播深质量显著降低,在设定播深25~75 mm范围内,左区控制、右区控制、机械调节和自重调节对应的最小播深合格率分别为91.92%、92.53%、70.44%和58.72%,对应的最大标准差分别为2.22、3.11、3.69、7.70 mm,对应的最大变异系数分别为3.52%、4.40%、4.96%和14.01%。相比机械调节和自重调节,分区控制系统提高了单体下压力和播深稳定性。     

免耕播种机播种深度实时监测系统

为了提高秸秆覆盖地免耕播种作业后的出苗一致性,应用聚偏二氟乙烯Polyvinylidence fluoride PVDF压电薄膜制作两种不同粘贴模式胎面形变传感器,实时监测限深轮的形变量,由此间接测量播种机播种深度,并对两种传感器进行对比试验。系统硬件电路对传感器产生的信号放大滤波,提取信号峰值,系统根据峰值信号实时监测播种深度。试验结果表明:两种传感器的输出电压均与限深轮承受的载荷成线性的正比关系;拱形传感器的灵敏度明显高于平铺形传感器,在作业速度为5~8km/h时,系统测量准确率达到85%。     

小型割前脱粒收获机双滚筒恒速控制研究

对一种小型割前脱粒收获机双滚筒恒速控制问题进行了研究。建立了行走速度与滚筒角速度的数学模型,确定了在作物密度不可控的情况下,可以通过控制行走速度来稳定滚筒角速度。进行基本试验得到了收获机在额定工作时的喂入量和滚筒转速范围,以此作为恒速控制的基准值。在实际工作过程中,滚筒转速传感器实时检测滚筒转速反馈给控制器,控制器通过控制步进电机调节变量泵排量来控制收获机减速或加速,从而稳定滚筒转速。试验结果表明:该控制系统提高了割前脱粒收割机双滚筒工作转速的稳定性,减轻了操作者的劳动强度。     

气吸式玉米播种机排种监测系统研究

为了对播种机的工作状况进行实时监测,对播种过程中出现的种箱排空和导种管堵塞情况及时报警,设计了一种对播种机作业中的各项参数实时监测系统。系统以嵌入式微处理器和红外光电传感器为主要部件,通过无线通信的方式与上位机进行数据的传输,对播种作业中出现的种箱排空和导种管堵塞及时进行声光报警,并通过上位机软件对所需的参数实时显示。试验结果表明:该系统工作稳定,对故障的报警准确率较高,有效提高了播种质量。     

基于压电薄膜的免耕播种机播种深度控制系统

为使免耕播种机在秸秆覆盖地作业时自动保证播种深度的一致性和稳定性,设计了一种主动作用式播种深度自动控制系统。采用聚偏二氟乙烯(Polyvinylidence fluoride,PVDF)压电薄膜传感器将免耕播种机限深轮的胎面形变量转换为电压信号,信号处理电路对传感器产生的信号放大滤波,提取信号峰值,系统根据峰值信号实时监测播种单体对地表的压力,控制信号形成电路在压力不足时发出控制信号,控制安装在播种机机架与播种单体四连杆间的空气弹簧产生推力,使播种单体能够产生对地表的压力,从而保证播种深度的一致性。试验结果表明,所设计的主动作用式播种深度自动控制系统能够精确控制开沟深度,仿形性能可靠,作业速度为5~8 km/h时,播深合格率达到90%,作业速度大于8 km/h时,播深合格率明显高于被动作用式播种深度控制装置。