玉米籽粒自动测量系统分析与设计

分析了玉米籽粒自动测量系统原理,设计了相应的机电结构。采用面阵列相机采集技术配合偏心电机振动摊种,选择翻板式卸料方式,并构建了测量装置结构。利用电容式水分测量作为种子测量模块,获取参数快速稳定且不需要对籽粒预处理。系统可以实现单穗玉米籽粒个数、籽粒长度和籽粒宽度的自动快速采集,大大提高单穗玉米籽粒外形信息的采集效率。     

高含水率玉米籽粒低损收获与穗茎一体化收获技术及装备

正"十三五"期间,中国农业机械化科学研究院承担的"高含水率玉米籽粒低损收获与穗茎一体化收获技术及装备"项目,取得了多项创新成果。该研究以玉米籽粒含水率、作业质量参数为控制依据,建立了摘穗损失、籽粒破碎、籽粒回收损失等指标的自适应智能调控策略,研发了玉米籽粒破碎率、果穗断穗率在线传感系统和控制模块,形成高含水率玉米籽粒收获自适应调控系统;开发了低损喂入、收获台过载保护和返吐等技术,以及高效单纵轴流、双纵轴流脱粒等核心装置,研制了高含水率玉米单纵轴流籽粒收获机、高含水率玉米双纵轴流籽粒收获机,解决了高含水率玉米籽粒收获国际性难题,引领玉米收获技术的发展。     

浮动式玉米单穗脱粒装置设计与试验

为实现玉米脱粒机脱粒间隙可自动调节,减小玉米脱粒过程中的机械损伤,设计了浮动式玉米单穗脱粒装置。该脱粒装置主要由间隙浮动调节装置、喂入料斗、离散辊、脱粒辊和差速辊等组成,具有脱粒间隙自动调节和玉米果穗喂入自动分离、逐个排出功能。选取离散辊转速、脱粒辊转速和差速辊转速为试验因素,以玉米籽粒的破损率和未脱净率为试验指标,采用二次回归正交旋转组合的试验方法,对浮动式玉米单穗脱粒装置进行了参数优化试验。优化结果为:离散辊转速为234 r/min、脱粒辊转速为511 r/min、差速辊转速为91 r/min,在最优参数组合下的实际籽粒破损率为0.25%、未脱净率为0.76%、玉米芯完整度为100%。     

玉米籽粒考种信息获取装置设计与试验

考种是制约育种效率的关键环节。玉米高通量考种过程,存在籽粒堆积和粘连现象,影响籽粒考种参数的提取。本文结合玉米高通量自动考种需求,设计了籽粒考种信息获取装置。通过分析堆积籽粒回旋运动过程的受力情况并根据试验情况确定振动平台回旋速度,实现籽粒的平铺摊种。在此基础上,针对粘连籽粒图像提出了一种先分割后融合的改进分水岭算法,该方法通过比较相邻分割区域极小值与最小分水岭的差值与设定的阈值T,进行邻域融合,对过分割区域进行合并,实现粘连籽粒的准确分割,分割完成后,统计籽粒个数,并基于Graham扫描法建立单个籽粒的最小外接矩形,获取籽粒长宽参数。在构建的玉米籽粒自动考种装置上进行动态试验,结果表明,本文所提出的方法可实现玉米粘连籽粒的准确分割,单穗玉米籽粒计数正确率不低于98.05%,籽粒平均长宽与人工测量结果的决定系数R~2在0.97以上,满足自动考种在线检测的需求。     

玉米自动考种流水线控制系统设计——基于MCGS嵌入式组态软件

针对现有玉米考种技术考种对象单一、考种效率低下的现状,研发出一种基于MCGS嵌入式组态软件的玉米自动考种流水线控制系统。整套控制系统由MCGS嵌入式组态软件和FT-RS-0808继电器控制模块结合控制,通过RS485通讯串口实现数据传输。使用MCGS嵌入式组态软件编写循环控制策略程序,根据考种流水线中各传感器实时检测的感应信号,判断并控制考种线设备运行,可实现从玉米果穗至玉米籽粒考种性状的自动、有序采集。试验结果表明:该系统连续作业时考种效率可达5~6穗/min。     

基于电阻法针刺式在体玉米水分测量仪的设计

目前我国对玉米水分测量的研究多集中于脱粒后玉米籽粒的水分测量,对于田间在体玉米籽粒的水分判定还主要依赖人工生产经验,针对这一现状,本文研究田间在体玉米籽粒电阻与含水率和温度之间的函数关系模型,设计一种手持探针刺入式玉米籽粒水分测量仪,实现对田间在体玉米籽粒的水分测量,对实时监测田间玉米水分提供参考。试验结果表明,该水分测量仪对田间在体玉米籽粒的水分测量准确率高,模型拟合度大于0.9,水分测量仪单次测量响应时间不大于1.5 s,能够满足田间玉米籽粒水分测量的要求。     

大豆玉米带状种植模式下玉米摘穗机设计与试验

针对丘陵山区大豆玉米带状种植模式的玉米果穗收获有机难用、无机可用的现状,设计一款自走式小型玉米摘穗机。该机采用纵卧式摘穗辊实现果穗摘取,并通过输送装置收集装袋;采用“Y”型布局的L型小甩刀实现茎秆粉碎。对摘穗过程进行动力学分析、对粉碎过程进行静力学分析,确定其核心装置设计参数并进行样机试制。以茎秆粉碎长度合格率、果穗损失率、籽粒破碎率为试验指标进行田间试验,来验证该机设计的合理性。试验表明：在生产率为0.8 hm²/d、果穗籽粒含水率为26.38%、茎秆含水量为71.25%的条件下进行试验,茎秆粉碎长度合格率为92.4%、果穗损失率为2.06%、籽粒破碎率为0.61%。该机设计各项指标符合国家相关标准,能够满足丘陵山地地区玉米机械化收获需求。     

智能玉米籽粒联合收获机设计与试验

籽粒收获是我国玉米收获发展方向,但黄淮海地区高含水率夏玉米脱粒收获时籽粒破碎率、损失率和含杂率高。为推动高含水率玉米籽粒收获机械化进程,研制一种智能玉米籽粒联合收获机,设计一种低损摘穗与秸秆处理一体化割台,通过摘穗板间隙、拉茎辊转速、割台高度等主要参数调整,实现割台高效低损摘穗;设计一种适于高含水率玉米的纵轴流脱粒滚筒结构,通过优化脱粒滚筒、分离凹板和顶盖结构,调整脱粒系统工作参数,提高脱净率,降低破碎率;开发玉米收获机精准智能控制系统,集成导航定位、基准行自动引导作业、割台高度自动仿形、关键部件转速实时监测、故障报警等技术。田间试验表明:该机生产率0.73 hm~2/h,总损失率1.32%,籽粒破碎率4.47%,籽粒含杂率2.1%,满足设计与使用要求。     

小区测产系统设计

设计了一种快速、便捷的小区测产系统,包括结构设计和软件控制两部分。系统结构部分采用旋转桶与铜箔相结合成测量桶的方式,软件控制部分采用STM32F103RCT6单片机为控制核心。所设计的含水率测量装置采用电容式水分传感器,将两片薄铜箔作为测量电极分别镶嵌到测量桶桶身和中轴预留的槽间隙中,电容式水分传感器与卸料桶相结合,既能实现测产系统含水率的测量,又能将粮箱中样品作物卸出,是一种新型的电容式水分传感器结构。所设计的测产系统能够“一键式”完成对物料样品质量、水分、容重、单位产量数据的采集和存贮,可以多次测量物料水分等信息,并通过USB接口和蓝牙实现信息的导出方便信息的获取和整理,实现了育种的高效、快捷,提高了工作效率。     

玉米小区收获机低损摘穗装置的设计与试验

针对玉米小区收获机在育种收获摘穗过程中存在的籽粒损失率高、破碎率高的问题,创新设计了一种“拉-压-摘”组合式的低损摘穗装置。通过对各关键部件的理论分析,确定了装置主要结构的整体参数,压茎轮直径62mm、长度400mm。田间试验结果表明:摘穗装置的籽粒损失率为0.72%,籽粒破碎率为0.33%,有效保证了玉米小区收获机的低损摘穗作业,可为玉米小区收获机低损摘穗技术的研究提供参考。     

自主转送式杂粮含水率快速测定仪设计与试验

针对杂粮含水率检测设备不配套和无法快速准确测定多种杂粮含水率的问题,参考国际干燥箱法测定标准,基于TRIZ理论创新设计了一种自主转送式杂粮含水率快速检测装置,实现物料盘在圆柱凸轮轨道上有序可靠的运行,并完成多工位转送机构、自动称量系统和闪烘机构等关键部件的仿真设计与装配验证。应用PLC耦合自主控制技术,实现定量入料、闪烘测量和快速除料3种工序切换,通过精准模块化运算,实时获得准确的杂粮含水率。采用二次正交旋转组合设计的方法,构建表征杂粮含水率检测精度和检测行程时间的协同评价定量模型,优化了闪烘温度、物料粒度和物料质量的参数组合,提升了该装置的运行效能与检测精准性。研究表明,该含水率检测仪的重复性和再现性可靠,检测相对偏差在0.2%以内,测量准确,自动化程度高,可为多样性杂粮含水率快速测定仪的广泛应用提供技术支持。     

基于介电特性的联合收获机小麦含水率检测装置研究

谷物水分的快速测量对谷物准确测产、粮食快速收储、精准农业实施具有重要意义。针对联合收获机动态作业条件下小麦水分检测稳定性差、测量精度低等问题,基于小麦介电特性原理,设计一种联合收获机水分在线检测装置,提出一种动态连续取样、静态间歇测量的新方法,实现了联合收获机作业条件下,在线快速稳定检测小麦含水率。在线检测装置由机械动态取样部分、电机控制模块、传感器模块、数据采集模块、卫星定位模块和显示终端组成。其中传感器模块包括水分传感器、温度传感器和料位传感器。开展了静态验证试验和田间动态验证试验。试验结果表明,静态条件下,含水率在线检测误差在3%以内;在田间动态变化条件下,建立了基于介电常数和温度因子的水分检测模型,实测值和检测值相关系数达到0.92,在线检测误差小于5%。采用动态连续采样、静态间歇测量的方法显著提高了含水率在线检测的精度,为实现小麦精准生产提供了一种快速测量手段。     

智能花生收获机实时测产系统的研究

设计了由重量传感器、水分传感器、自动包装装置、CAN转换器、GPS系统,以及控制终端等组成的智能花生收获机实时测产系统。该系统采用称重法测量花生质量,利用接触式电容水分仪测得花生含水量、自动包装装置进行包装,通过设计的测产软件显示花生流量数据,结合GPS系统定位信息生成产量图。该系统获取产量数据及时准确,提高了花生测产的工作效率。     

带勺式马铃薯排种器漏播检测与补种系统设计与试验

针对带勺式马铃薯排种器作业过程中存在漏播问题,分析排种器工作过程,设计漏播检测与补种系统.对检测模块、补种模块、单片机模块、显示模块和声光报警模块进行电路设计、硬件选型和机械结构设计,针对整个控制系统的控制要求编写控制程序,实现马铃薯漏播检测与补种控制.采用高速摄像技术,对补种模块动作的响应速度进行分析,结果显示,可以...     

果蔬热风干燥含水率在线测量装置设计与试验

为了实现果蔬热风干燥的智能化控制,综合运用数学模型法与介电常数法,以IAP15W4K58S4型单片机为主控芯片,利用现有的高精度电容传感器AD7746,设计了基于MCU的果蔬热风干燥含水率在线测量装置。以鸡腿菇为研究对象,通过热风干燥试验,建立了可准确预测其热风干燥过程中含水率的数学模型和相对介电常数-含水率计算模型,并用程序语言将模型进行编码及编译并写入系统,实现了双模式测量。验证结果表明:该装置能准确测量鸡腿菇热风干燥过程中的含水率,测量结果相对误差小于3%。     

小麦种子物理特性参数测定及在播种机

为获取小麦小区精密播种机排种器和自动供种装置的设计依据,研发初期选取济麦22种子作为测量对象,测定了种子的千粒质量、容重、三轴尺寸、休止角和静摩擦系数等物理特性参数。测量得知:济麦22种子千粒质量均值46.02 g;容重均值831.30 g/L;三轴尺寸的长、中、短轴均值分别为6.47、3.42和3.08 mm;休止角均值28.9°;小麦与不锈钢板之间的静摩擦系数最小,为0.427。上述参数的测定,为小麦小区精密播种机排种器和自动供种装置相关参数的确定提供了有力的数据支撑,在一定程度上提高了整机的工作性能。      

电磁波辐射法大颗粒谷物含水率测试试验台研制

为了进行大颗粒谷物的含水率测量试验,设计了一种基于电磁波辐射法的大颗粒谷物含水率检测试验台。试验台由信号发生器、驱动电机、变频器、升运绞龙及无线通讯模块组成,可通过比较接收线圈接收电磁耦合后的畸变信号与发射信号,建立起信号变化与谷物含水率的关系,实现对谷物含水率的在线测量。本试验台具有测量速度快、结构简单及成本低廉等优点,满足了农业上对粮食水分的测量要求。     

基于AVR单片机的谷物水分检测系统

提出了一种采用ATmega16单片机和电容式传感器测量谷物水分含量的方法,详细地论述了谷物水分检测系统的工作原理及结构设计,介绍了电容式传感器的原理及应用电路,通过蜂鸣器报警电路和液晶显示电路显示谷物的水分,当超标时进行报警。     

香梨自动包装装置设计

基于香梨自动包装机构的动作流程,以单片机为控制器,合理选用技术参数、预设的控制逻辑,控制步进电机、送纸装置和防撞网套自动上料机构动作,利用香梨自由下落的重力,巧妙实现自动包装。通过数字化建模、运动分析和有限元分析,设计了结构简单、性能稳定的香梨自动包装装置。