育苗盘规格对万寿菊发芽及幼苗生长的影响

以万寿菊品种“色素1号”种子为试材,研究不同规格孔径育苗盘对种子发芽及幼苗生长发育的影响。结果表明：与72穴育苗盘对照,32穴育苗盘的发芽速度快35.94,平均发芽时间和每日平均发芽数的表现较优,发芽完成时间提前2 d,总发芽率提高2.26个百分点;32穴育苗盘中的幼苗长势相对一致且健壮,72穴育苗盘中的幼苗因空间狭小、紧密而影响苗茎的伸长发育和须根的空间分布,但不同育苗盘对幼苗生长期生物量的影响微弱,建议使用32穴育苗盘进行万寿菊育苗为宜。     

穴盘苗带可降解钵移栽对辣椒生长性状的影响

为给穴盘苗带可降解钵移栽机构设计指标提供参考,采用泥炭、蛭石、珍珠岩按7∶1∶2配比为穴盘育苗基质,以苏椒1614为试验材料,研究不同材质育苗盘和所培育穴盘苗钵体经不同包裹量处理对辣椒苗植株生长中根茎叶参数的影响。育苗盘分规格统一的传统不可降解材质育苗盘和可降解材质育苗盘;钵体不同包裹量分全包裹、2/3包裹、半包裹、不包裹和四周均布打孔五种。试验结果表明:穴盘苗带钵移栽的钵体包裹整体上对栽后植株的生长发育和产量有影响,不可降解盘苗栽后壮苗指数为0.016,产量为78.99 kg;可降解盘不包裹苗栽后壮苗指数为0.011,产量为62.12 kg;可降解盘半包裹苗栽后壮苗指数为0.009,产量为52.72 kg;可降解全包裹壮苗指数为0.009,产量为43.17 kg,表现均为最弱。说明,穴盘苗钵体被可降解材质包裹越多,对秧苗素质和产量越不利。据此,提出穴盘苗钵体被(2/3～1/2)穴钵高度包裹处理可作为移栽机去除包裹材料进行移栽的下限指标,为自动移栽机的创新设计提供理论支撑。     

育苗纸钵自动装盘装置的试验研究

纸钵育苗可有效提升种苗根系的发育质量,为种苗后续分级、嫁接、移植的机械化作业打下重要技术基础。目前,国内大多企业所采用的纸钵机多为单头、半自动作业形式,缺少纸钵自动装盘设备。纸钵机制作出纸钵基质块后,需人工向穴盘装填纸钵,作业效率低,劳动强度大;国外虽有纸钵装填机,但价格高,且无法与国产设备配套。为实现纸钵自动快速装入穴盘,完善育苗生产线,设计了一款育苗纸钵自动装盘装置。该装置与纸钵机配合作业,将规格为高度50mm纸钵装入72孔穴盘。通过装盘性能试验,得到纸钵质量、纸钵和转运杯之间直径差与落料成功率的关系,结果表明:纸钵质量水平为高、纸钵和转运杯之间半径差为3mm时,成功率可达94.44%,生产可达3 130穴/h。     

可调节式甘蓝钵苗取苗末端执行器设计与试验

针对现有取苗末端执行器取苗针间距固定、适应性差,难以实现按需调整以适应移栽过程中不同规格穴盘钵苗取苗的问题,设计了一种插入针间距可调的针式取苗末端执行器。该执行器由直流电动推杆驱动,取苗针沿根钵四角倾斜插入。通过调整调节滑块和针座在支架上的位置,实现取苗针间距的调整。本文以72穴、128穴和200穴3种规格甘蓝穴盘所育钵苗为研究对象,研究了3种规格穴盘钵苗苗龄对根钵形成与甘蓝幼苗生长发育的影响,确定了取苗末端执行器主要结构参数,并对取苗瞬间进行了受力分析。在根钵均已形成的前提下,运用EDEM对根钵提取进行单因素仿真模拟,以穴盘规格、取苗加速度、取苗针插入边距比和根钵含水率为试验因素,根钵完整率和取苗失败率为评价指标,采用L9(34)正交试验,考察试验因素对评价指标的影响,通过极差分析、方差分析和综合加权法,得到各因素对评价指标影响的主次顺序为取苗加速度、根钵含水率、穴盘规格、插入比;得到优选参数组合：取苗加速度为0.1m/s2,根钵含水率为56.2%,穴盘规格为128穴,插入边距比为15%,此时根钵完整率为97.93%,取苗失败率为0.81%。     

不同立地条件对食叶草智能日光温室穴盘育苗生长发育规律的影响

采用食叶草智能日光温室穴盘育苗的试验方法,分析了食叶草苗期的生长特性及立地条件对苗木生长的影响。结果表明,出苗率平均值为95.14±4.86%;立地条件对食叶草的出苗率、株高、最大叶长和最大叶宽的生长有显著影响,立地条件较好的穴盘,生长较快;食叶草日光温室穴盘育苗的苗高、最大叶长、最大叶宽与育苗时间的拟合发现存在一定的关系,相关性较好;苗高、最大叶长和最大叶宽在育苗初期与立地条件呈极显著的负相关,苗高在育苗的中后期与立地条件相关性不显著,最大叶长和最大叶宽在育苗后期与立地条件相关性不显著。因此,可在育苗的前期和中期交换穴盘位置,确保幼苗长势均匀。     

钵苗移栽机器人控制系统设计研究

钵苗移栽是温室穴盘育苗生产中的重要环节。为实现穴盘钵苗智能化移栽作业,设计了一种高速钵苗移栽机器人。该机器人主要由穴盘定位输送系统和平动二自由度钵苗移栽系统构成,基于准确定位抓取、快速移动栽植的作业要求和系统工作原理,以PLC为核心,结合传感器和伺服控制技术对移栽机器人运动控制系统进行了设计。控制系统首先基于穴盘钵苗位置坐标信息,规划出取苗爪移栽路径;然后根据并联机构运动学逆解模型,对并联机构两主动关节伺服驱动电机的转动规律进行控制,并通过系统间的运动协调,实现钵苗从高密度盘到低密度盘或营养钵的连续高速移栽作业。以育苗期28天、钵体含水率为60%左右的黄瓜苗为对象,在移栽动平台最大加速度为45m/s2、移栽频率为45次/min的条件下,进行128孔穴盘到50孔穴盘的连续钵苗移栽运行试验。试验表明,该钵苗移栽机器人控制系统设计合理,系统间运动协调可靠,移栽成功率平均达91.4%,单爪移栽速率可达2 700株/h,满足了自动化移栽作业要求。     

基于贪心—蚁群钵苗自动移栽路径分段优化算法研究

针对由于穴盘孔数增大,蚁群算法收敛速度慢,且难于达到全局最优的问题,综合蚁群算法和贪心算法的优点,提出基于贪心—蚁群钵苗自动移栽路径分段寻优算法(GACS算法)。GACS算法首先将穴盘进行分段,然后利用蚁群算法进行段内最优路径,最后利用贪心算法确定段间最优连接路径,从而实现钵苗自动移栽路径达到全局最优。以运行时间和路径长度为评价指标,将GACS算法与蚁群算法进行对比。结果表明:分段数是算法重要参数,50、72和128规格穴盘,所对应的最佳分段数分别为2、4和6。由于采用分段策略,GACS算法较蚁群算法在性能上有了显著提高,算法时间缩短到蚁群算法的20%以下,最优路径长度比蚁群算法更短,算法收敛速度更快。GACS算法能够有效地解决钵苗自动移栽过程中的路径优化问题,提高移栽效率。     

水稻钵苗育苗穴盘分离套盘机设计与试验

采用工厂化育苗技术进行水稻钵苗育苗时,一般由人工将普通吸塑软穴盘分离然后套入硬托盘后再用于播种,增加了生产成本且劳动强度大。为减少人工成本、降低劳动强度,提高工厂育苗作业自动化,设计了一种适用于工厂化播种流水线的自动分离套盘机。利用真空吸盘吸附倒扣堆叠的软穴盘外侧壁后提升分离,再用翻转机构将分离出的软穴盘翻转180°到达套盘工位,套盘装置中的夹爪机构夹持软穴盘套入硬托盘中完成套盘作业。采用有限元分析软件ANSYS对软穴盘变形量进行分析,采用三维建模软件SolidWorks进行整机三维结构设计,设计了使用8个直径6mm的风琴型真空吸盘吸附软穴盘作业的真空回路系统,并试制了样机,对不同工况下的软穴盘进行了分离套盘试验。样机试验结果表明,对14×29孔穴规格洁净软穴盘的分离套盘成功率为97%,穴盘表面粘附有水珠或泥土时分离套盘成功率均为98%,分离套盘效率为435盘/h,满足工厂化育苗播种流水线的工作要求,可为提高工厂化水稻钵苗育苗的自动化程度提供参考。     

基于组合式排种辊的穴盘播种机的设计与机理分析

穴盘精密播种设备主要用于实现穴盘精密播种,是设施播种育苗环节的关键设备,可以减轻播种作业的劳动强度,提高播种效率。针对现有圆辊型孔式穴盘播种机的排种辊更换不方便、适应性差的问题,为满足丸粒化蔬菜种子精密播种的需要,设计了一种基于组合式排种辊的穴盘播种机。该机采用可拆卸排种辊的结构形式,排种辊采用排种盘分体组合式,由独立的排种盘组合而成,针对常用的50穴、72穴、128穴标准育苗盘设计了组合排种辊,不同育苗盘的播种作业只需要更换相应的排种盘,实现一机多用,并通过对排种盘清种和护种过程进行运动和受力分析,为播种机的完善设计与试验提供理论支撑。     

基于圆柱凸轮的株距可调式取苗末端执行器设计与试验

穴盘苗疏植移栽是设施农业育苗的关键步骤,可为幼苗提供优良的生长环境,实现增产增收。针对疏植移栽环节中,可调株距设备自动化程度低,人工作业效率低下,易损苗伤苗等问题,本文设计了一种基于圆柱凸轮的株距可调式取苗末端执行器,可实现不同株距之间的疏植移栽作业。首先,对末端执行器整体结构进行设计,确定其工作原理;其次,通过理论分析确定圆柱凸轮与取苗手指各关键参数,并分析其作业状态下受力情况;然后,利用EDEM与Recur Dyn建立苗钵根土复合模型,进行耦合仿真单因素模拟试验,确定后续正交试验因素范围;最后,搭建了穴盘幼苗疏植移栽试验平台,以取苗针夹角、入土角、取苗针间距和变距速度为试验因素,以苗钵最大形变量和移栽成功率为试验指标,进行正交试验。在最优参数组合为取苗针夹角10°、入土角4°、取苗针间距8 mm、变距速度5 mm/s下,选取128穴至72穴与72穴至50穴两种疏植移栽要求进行验证试验,移栽后128穴钵体形变量平均值为(1.13±0.68) mm, 72穴钵体形变量平均值为(1.51±0.64) mm。总移栽成功率为93.33%,整机移栽效率为22株/min,满足不同穴盘规格疏植作业...     

不同育苗盘规格对烤烟小苗生长性状的影响

为完善烤烟小苗移栽模式下烟苗培育技术，以育苗孔物理参数为基础，研发不同规格育苗盘，比较其对烟苗生长的影响，优选出更具有应用价值的育苗盘参数。结果表明，育苗孔上表面积较CK降低18.70%～54.41%，育苗盘孔密度较CK增加21.21%～102.02%，育苗孔规格改变对烟苗农艺性状影响显著发生在封盘后，育苗孔容积降低幅度超过56.92%，烟苗根鲜质量、根干质量则显著降低，根系活力较CK显著下降，降低幅度达10.17%，叶片MDA含量明显增加，较CK高146.44%，抗逆性降低。小苗移栽模式下，在CK基础上，将育苗孔容积减小（幅度＜56.92%）、育苗盘孔密度增加（幅度＜77.78%）是可行的。结合育苗成本，建议在可烟区推广应用上孔径2.41～2.54 cm×2.18～2.35 cm、下孔径1.5 cm×1.5 cm、孔深4 cm、孔密度315～352孔/盘的育苗盘（长×宽为60 cm×40 cm）。      

蔬菜自动移栽机顶夹拔组合式取苗装置试验研究

针对插拔式取苗机构单靠取苗爪插入钵体夹取苗时,因受钵体与穴盘之间粘附力和盘根性不佳双重影响,造成取苗成功率低、钵体破碎率高的问题,提出了一种顶夹拔组合式取苗技术,阐述了取苗装置结构和工作原理,开展了顶夹拔组合式取苗试验研究。首先以72孔和128孔黄瓜穴盘苗为试验对象,通过顶压脱盘粘附力试验,测试了不同顶苗速度（10、20、30、40mm/s）下黄瓜苗的脱盘粘附力以及顶压脱离位移,试验结果表明：顶苗速度对于苗钵粘附力及脱离位移影响不大,粘附力与苗钵脱离位移呈正相关,两种规格穴盘苗顶苗脱离位移平均值分布在5.5~6.9mm之间,综合考虑苗盘落水孔直径和顶压脱盘粘附力试验结果,确定顶杆直径为6mm,顶杆顶苗位移需大于5mm。其次以生长周期为25d的72孔黄瓜穴盘苗为试验对象,开展了先顶后取、边顶边取、先插后顶3种取苗模式试验,结果表明：先顶后取模式下取苗成功率和钵体完整率最高。最后以顶杆顶入位移、取苗爪插入苗钵取苗深度及插入取苗速度为试验因素,开展了三因素三水平正交试验,通过极差分析和方差分析得出顶夹拔取苗装置的最优工作参数组合为：顶入位移为15mm、插入苗钵深度为35mm,插入取苗速度为225mm/s,此组合下取苗成功率94.12%,苗钵完整率94.12%,满足了自动取苗高质量要求。     

全自动移栽机穴盘回收机构设计与试验

我国是一个蔬菜种植大国,蔬菜规模化种植多采用工厂化育苗,达到成苗要求后的蔬菜钵苗需用移栽机进行大田栽植.为了提高移栽机的工作效率和蔬菜移栽的自动化程度、降低劳动力成本,针对移栽后空穴盘的自动回收设计出了一种全自动移栽机收盘装置.装置由输送装置、托举装置及回收框架等部分组成,穴盘下落后由输送带传送到回收框,托举装置将其叠...     

秧苗生长位置分布区域研究与压苗顶头参数优化

根据下压式高速取苗方式的取苗特点及需求,设计一种与下压取苗方式配套使用的底板可抽离的组合式穴盘,并采用常规方法播种育苗,运用靶形分区累加法探究秧苗生长位置分布区域规律,研究开发新型高速压苗顶头,优化下压式取苗顶头结构参数,实现低损伤、高成功率的高速自动化取苗。试验结果表明99.4%的秧苗生长位置集中分布在穴格中心处半径为18 mm的圆形区域内,88.7%的秧苗生长位置集中分布在穴格中心处半径为14 mm的圆形区域内。结合试验结果,利用Matlab对压苗顶头结构参数进行优化,得到直角梯形压苗顶头最优参数为前端宽度6.25 mm、后端宽度31 mm、纵向长度30 mm,综合取苗成功率达98.28%,且对秧苗损伤较小。     

顶夹式气动取苗装置设计与试验

针对半自动移栽机采用人工取喂苗、劳动强度大和效率低的问题,设计一种适用于叶菜、茄果类蔬菜的顶出夹取结合的自动取苗装置。该装置的顶苗、取苗、摆动和苗盘横移等动作采用气缸驱动;苗盘纵向输送通过电机驱动,结合激光传感器逐行扫描,消除累计误差,实现精准定位。通过FPGA控制器控制各气缸、电机有序动作,完成取苗过程。选取128穴与200穴苗盘分别进行输送定位、自动取苗试验,得出苗盘输送平均定位误差分别为0.509、0.564 mm,变异系数分别为4.08%、5.20%,满足苗盘输送定位要求;取苗频率可达120株/min以上,达到效率目标。     

穴盘倒置式取苗装置的取苗特性试验研究

基于穴盘倒置式自动取苗装置,在对番茄穴盘苗的质量、苗高、茎秆直径、冠形尺寸和含水率等基本参数测试分析的基础上,进行了番茄穴盘苗不同含水率下脱离穴盘时的拉出力试验和分苗过程中沿倾斜滑轨滑落试验及挡苗杆位置配置和输送带的位置确定等试验。同时,探讨了番茄穴盘秧苗取苗机理,为自动取苗分苗装置机构的设计提供了理论依据。     

自动移栽机整排取苗间隔投苗控制系统设计与试验

针对自动移栽机取苗控制精度、协调配合等问题,结合自主设计的自动移栽机取苗、投苗及分苗系统结构及其工作原理,基于可编程控制器PLC设计了一种整排取苗间隔投苗控制系统。该控制系统采用3个行程开关I1、I2、I3检测翻转取苗状态,实现取苗爪针在插入苗钵过程中逐渐收缩的过程,减少了对钵体内部的损伤;运用光电传感器感应分苗杯位置和数量,以增量式编码器获取分苗杯运动位移,通过两者配合完成苗钵在最佳投苗点投苗;选用72孔和128孔穴盘、20 d苗龄的黄瓜苗进行取苗、投苗栽植试验,检测控制系统性能。试验结果表明:在栽植频率40~70株/min范围内,两种穴盘苗的取苗投苗综合成功率均高于95%,平均值为97.98%,随着栽植频率的增加,取苗投苗综合成功率有所下降,但变化不大,证明设计的控制系统能适用不同规格苗盘、不同栽植频率下的自动移栽,达到高效自动移栽目的。     

双排移栽机械手联动式高速移栽装置设计与试验

为了提高自动移栽机移栽效率,设计一种双排移栽机械手联动式高速移栽装置。利用安装在两个移栽臂上的双排移栽机械手交替取苗和栽苗的方法,采用联动控制方式使移栽效率翻倍。通过优化移栽机械臂和移栽机械手结构,并对其关键部件进行参数设计和运动学分析,综合考虑影响移栽成功率的关键因素,确定穴盘苗苗坨含水率、苗龄、爪针限位孔中心距为试验因素,以200穴欧石竹穴盘苗为试验对象,进行单因素试验和多因素正交试验,确定双排移栽机械手联动式高速移栽装置的最佳工作参数。试验结果表明：当穴盘苗苗坨含水率为32.6%、苗龄为46d、爪针限位孔中心距为16.7mm时,取苗成功率为94.7%,与软件计算结果94.2%接近,符合花卉、蔬菜移栽作业的技术要求。     

水稻穴盘秧苗钵体力学特性试验研究

本文以培杂泰丰杂交稻种为试验对象,在立体育秧温室培育穴盘秧苗。试验时苗龄28天,钵体含水率为35.76～54.08%,仪器为TA-XT2i型质地分析仪。对穴盘苗钵体进行平板压缩、加卸载循环和蠕变试验研究,发现平板压缩变形为3.15 mm前后,抗压力随变形的变化趋势差异明显,在4 mm压缩量前后,抗压力出现峰值上升变化陡点。当加载力为1、2、3、4、5 N,秧苗钵体的平均蠕变量为0.0055、0.0055、0.0056、0.0057、0.0059 mm。试验结果表明钵抗压力与变形呈非线性变动;平板压缩过程,钵体无明显屈服破坏点;苗钵体面对外界加卸载时表现较强塑变能力。选用Burgers模型能有效表征穴盘苗钵体压缩蠕变特性。最后通过分析多种稻种穴盘苗力学特性,结果发现不同穴盘苗钵抗压力与变形关系遵循非线性曲线。本研究结果为水稻移栽机设计优化提供理论参考。