油菜精量播种导种环节种子流有序性分析

针对油菜精量播种种子运移环节中排种器排出的单粒有序种子流在导种环节被破坏,造成播种均匀性降低的问题,该研究对导种过程种子流有序性进行分析,明确破坏种子流有序状态的主要原因是种子与导种管管壁的随机碰撞,而导致碰撞发生的主要因素是导种管曲线、内径和长度。导种过程离散元仿真试验表明,在相同内径及长度的导种管中,种子通过直线型导种管较S型导种管碰撞次数变异系数平均降低2.1个百分点,时间变异系数平均降低1.8个百分点;较抛物线型导种管平均碰撞次数变异系数降低0.5个百分点,平均时间变异系数降低0.5个百分点;在相同曲线及长度的导种管中,种子通过32 mm内径导种管较25 mm碰撞次数变异系数降低7.2个百分点,时间变异系数降低2.6个百分点;在相同曲线及内径的导种管中,无论缩短导种管的哪一部分长度均能降低碰撞次数及碰撞次数变异系数。种子流通过某一导种管的碰撞次数变异系数越大,时间变异系数越大,种子流下落轨迹越离散,种子流有序性越差,导种管曲线对种子流有序性的影响小于内径及长度。台架试验结果表明,采用直线型导种管较S型导种管粒距合格指数平均提高3.2个百分点,漏播指数和重播指数平均降低2.0和1.2个百分点;较抛物线型导种管粒距合格指数平均提高2.8个百分点,漏播指数和重播指数平均降低2.0和0.8个百分点;内径38 mm的导种管较25 mm导种管,粒距合格指数提高11.4个百分点,漏播指数和重播指数分别降低4.6和6.8个百分点;长度20 cm的导种管较80 cm导种管,粒距合格指数提高27.6个百分点,漏播指数和重播指数分别降低10.6和17.0个百分点;随导种管长度增加或内径缩小,粒距逐渐从以设定株距为中心的正态分布渐变为重播指数较高的指数分布。为降低导种环节影响,建议油菜精量播种机导种管曲线采用直线型、内径不小于25 mm、长度不超过40 cm。研究结果揭示了导种管结构对种子流有序性的影响机制,可为导种装置设计与优化提供参考。     

免耕播种机播种质量红外监测系统设计与试验

为了对播种机播种质量进行监测,实现精量播种,该文采用红外检测技术,设计了一种对射式传感器,研制了配套播种质量监测系统,并进行了田间播种作业试验研究。该监测系统由多路传感器、监控终端、播种传动传感器组成,结构合理,安装方便,对播种过程出现的堵塞、漏播、缺种等现象,可发出声光报警信号,及时指示故障的位置。田间试验中监测数据与实际测量对比结果表明:该监测系统能够适应田间工作环境,播种质量监测准确率可达95%以上,能够解决人工难以实时监测播种质量的问题,可避免漏播断条现象发生,提高播种机的工作效率和播种质量。     

小麦宽苗带种沟镇压播种装置研制

为解决中国黄淮海地区小麦播种质量差的问题,该研究设计了一种能够构建优质种床结构的种沟镇压播种装置,利用挡板提高种沟的平整性,种子下落到种沟后镇压轮对种床进行镇压,让种子与土壤紧密接触,为种子建立上松下紧的种床环境。对种沟镇压装置受力情况与种沟形成原理进行分析,结合具体农艺需求,确定种沟镇压播种装置的主要参数取值范围：弹簧工作形变量30～70 mm,镇压轮相对高度10～50 mm,挡板相对高度0～100 mm。以播深合格率、播种深度稳定性系数、种沟坚实度为指标,利用Box-Behnken响应面设计建立种沟镇压播种装置关键参数的二次多项回归模型,得到种沟镇压播种装置最佳作业效果的参数：挡板相对高度56.6 mm、镇压轮相对高度22.4 mm、弹簧工作形变量48.2 mm。在最佳参数条件下与覆土镇压装置进行性能对比试验,结果表明,种沟镇压装置的播深变异系数比传统覆土镇压装置降低63.6%,50～100 mm深度土层土壤坚实度提高47 kPa,种沟平整度提高63%。研究结果可为中国黄淮海地区小麦播种提供装备支持和技术参考。     

基于MEMS惯性传感器融合的水田激光平地机水平控制系统

激光平地技术是农业生产中一项重要的节本增效措施,为了使激光平地机在水田中作业时平地铲保持水平,设计了一种低成本的水田激光平地机水平控制系统,采用MEMS陀螺仪与加速度计通过信息融合测定平地铲实时倾角,通过脉冲宽度调节普通电磁阀实现平地铲水平控制。文章分析了控制系统的构成,传感器的工作原理与安装方法,阐述了两种传感器融合测量实时倾角的方法。采用了基于ARM7内核的微处理器设计了水平控制系统硬件,并给出了软件实现流程。采用AHRS（姿态航向参考系统）对系统性能进行了实验室测试与田间试验验证,测试结果表明,该水平控制系统能在动态条件下准确地测定平地铲实时倾角,可以较好地实现平地铲水平控制。     

采用倾角传感器的水田激光平地机设计

研制的采用倾角传感器的激光平地系统用于南方水田土壤的平整。平地机具通过三点式悬挂机构与拖拉机相连接,用左右两个油缸实现升降,由普通三位四通电磁换向阀控制油缸,分别采用激光与倾斜传感器实现平地机具左右侧升降控制。试验结果表明,采用倾角传感器的水田激光平地机在水田的平整精度能基本满足农艺要求。     

大粒种子定向精量播种装置参数优化试验

针对传统精量播种机难以对大粒种子进行定向精量播种,该文基于直线振动器定向送种、气缸驱动种穴转向及负压针式播种技术,开发了一种可实现大粒种子45°定向精量播种的装置。以瓠瓜种子为播种对象,对定向种穴机构和负压播种机构进行参数优化试验,得到定向种穴与种子输送轨道出口的垂直距离为1.5 mm、水平距离为0、直线振动器送种速度为65 mm/s时,种子进入定向种穴内的成功率可达98.89%;负压吸嘴垂直运种速度为40 mm/s、种子压入基质深度为3 mm、压种停滞时间为1 s时,种子相对于设定方向的角度偏转平均值仅为0.8°。通过对大粒种子定向精量播种装置进行综合播种作业性能试验,得到该装置播种作业生产率可达6000穴/h以上,单粒率为97%,91%以上种子角度偏转小于10°,95%以上种子角度偏转小于15°,种子最大角度偏转小于25°。该研究可为大粒种子定向精量播种机的开发设计提供参考。     

小麦播种实时监控系统设计与试验

为实现小麦播种作业性能实时监控,设计了一种基于CAN总线的小麦精密播种机播种实时监控系统,阐述了系统总体结构,设计了系统硬件和软件,并进行了田间试验。该系统包括传感器信号采集单元、播种监测模块、CAN 模块和播种监测终端,能够实时监测种管状态、机具前进速度和排种轴转速。采用光电传感器和霍尔传感器分别检测排种管落种状态和地轮转速并输出电压或脉冲信号,播种监测模块根据传感器输出的信号,判断排种管播种状态（正常、堵塞和空管）,计算出地轮转速和排种轴转速,并计算出机具前进速度,以上信息通过CAN总线传输给播种监测终端并实时显示。试验结果表明,该系统故障状态监测准确率为>98%,堵塞响应时间<0.2 s,空管报警响应时间<0.5 s。系统工作稳定可靠,抗尘、抗震能力强,能够有效监测小麦播种作业性能。该研究成果能满足小麦播种性能实时监测要求,有助于提高小麦播种作业质量。     

基于空间电容传感器的马铃薯排种状态监测系统研制

针对传统光电式马铃薯排种监测系统因抗尘、抗振能力差所导致的可靠性偏低问题,该研究通过构建空间电容传感器并基于排种过程获取电容变化量信息进行排种状态监测。本文首先进行了理论推导,证明了通过最大净电容变化量信号对马铃薯排种状态判别的可行性;然后,在典型马铃薯播种机基础上采用Maxwell完成了空间电容传感器建模和电容值变化范围确定;通过恒温恒湿环境种薯运动模拟台架试验,获得温湿度影响回归模型,使不同条件下的测量数据可以自由转化。进一步研究发现,同一品种、不同大小种薯对应的最大净电容变化量与其质量之间线性关系明显,并提出一种基于空间电容传感器测量种薯质量获取排种状态识别策略。基于该理论构建的台架试验表明,该系统空间电容测量误差小于1%,种薯质量获取误差小于3%;试验范围内的漏播均可被准确判定;由于试验种薯的不规则性较大,2.33%的正常单粒排种被误判为重播,而2.78%的重播被误判为正常,故系统排种状态识别的准确率依然较高。本文所述方案可一次性完成正常、漏播及重播判断,可为马铃薯排种监测提供参考。     

精密播种输种管的微机设计方法探讨

在力学分析的基础上,建立了数学模型,编制了微机程序。利用本程序设计的精密播种输种管,经台架,大土槽及田间进行排种性能试验和生产试验,均表明具有良好性能。证明该程序设计方法简单、可靠、实用。     

振流式精密播种装置种层厚度检测及控制系统研制

为提高振流式精密播种装置的播种合格率和播种稳定性,减少种子流动性的不同对播种合格率的影响,研制了基于超声波传感器的种层厚度检测和控制系统,对播种过程中的播种量实现全程监控和自动控制。试验表明:自动控制系统能有效检测出匀种装置筛分板上种层厚度的变化,并根据播种时种子流动性的不同,调整供种装置的振动幅度和频率,使种层厚度保持在设定的范围之内,调整时间约为4.32s;且当种子流动差异性过大时能有效报警;采用检测和控制系统后振流式精密播种装置杂交稻2～5粒/穴或取秧面积的播种合格率由80.1%提升到87.3%。该研究为杂交稻精密育秧播种装置的研究奠定了基础。     

基于AutoTrac的导航控制参数整定方法试验

AutoTrac是领先的农业机械导航系统。田间作业环境的复杂与精细作业效果,要求人工经验实时调整转向灵敏度等最多9个导航控制参数。基于Taguchi法则设计正交试验整定AutoTrac关键灵敏度参数,并在约翰迪尔XUV825i全地形车上进行验证。在不同速度、土壤条件下进行RTK差分信号直线轨迹模式试验,先粗调后细调,建立行驶振荡与稳态横向偏差均方根误差两个指标整定稳态转向灵敏度、横向误差调整灵敏度和方向误差调整灵敏度优化区间。试验表明:速度、土壤条件的不同会明显影响系统稳态运行;该方法可在较少试验次数下整定关键导航控制参数,且所得参数优化区间经验证具有较强的鲁棒性与通用性。该文为导航控制参数自适应调节系统研制打下基础,可推广运用至其他导航系统。     

蒜头果育苗情况初报

蒜头果熟后在和很短时间内便自行脱落,其果皮含有抑制种子发芽的物质。育苗时,宜将果皮去净,并洗净种子后播种和藏,发芽率可达87％以上。天然下种时,种子发芽很整齐,持续时间长,幼苗出土困难。用切接方法嫁接,成活率高达90％。     

运用液压喷播技术进行植草护坡的研究

液压喷播植草护坡机械化程度高、速度快、效果好、适应性广,是一种快速建立绿化草坪的植草护坡方法。选择广东省飞来峡水利枢纽工程开挖的典型坡面为试验区,研究了液压喷播技术在植草护坡中的应用。结果表明,液压喷播植草护坡的成坪速度主要受草籽的生态学特性、种子萌芽条件及生长环境等因子的影响,即与草籽种类、植物生长调节试剂及土壤状况与气候条件等因子密切相关。     

基于机器视觉的超级稻秧盘育秧播种空穴检测技术

针对超级稻育秧播种量少,易出现空穴而影响产量的问题,对超级稻高速连续秧盘育秧播种的空穴进行了在线检测。在秧盘育秧流水线的播种和覆表土工序之间加入检测系统,CCD摄像机不断地拍摄穴盘图像,并建立与穴孔相对应的掩模图像,利用定时读取程序,读取缓存中的图像信息。通过图像处理和分析,有效地识别了穴盘空穴,将检测结果以电子表格的形式存储在穴盘空穴数据库中,以供人工补种,进一步降低了秧盘育秧空穴率,提高了超级稻精准育秧的成秧率。     

基于激光成像技术的农药雾滴飘移评价方法研究

为开发在风洞中农药喷雾飘移的测量方法,该文按照国际标准ISO22856,使用德国Lechler公司的LU120-01喷头在风洞中测量了有机硅、植物油等11种助剂在水平和垂直方向上的喷雾飘移,同时采用激光成像技术,结合计算机图像快速批处理,提取了雾滴云图片横纵方向的最大值及位置、重心坐标、平均值等图像特征参数,与测量结果计算得出的喷雾飘移的飘移率、特征高度、飘移潜力指数(drift potential index, DIX)进行拟合。结果表明,横纵方向的最大值及位置、重心坐标、平均值与垂直和水平飘移显著相关(Sig. F0.05),与飘移率、特征高度、飘移潜力指数拟合的相关系数均大于0.91,最大绝对值平均相对误差仅为5.9%;垂直特征高度和水平特征距离拟合结果最好,平均相对误差为0,绝对值平均相对误差为0.6%和1.5%,其次为DIX指数和飘移率。由此表明,此方法可准确的用于评价雾滴的飘移性,测试速度比传统的测量方法更加快速,测试重复性高且无需耗材,DIX指数综合准确性高达96%,大大降低了喷雾飘移的测试成本。该研究可为风洞中的飘移测试提供一种新的测试选择。     

基于Kinect V3深度传感器的田间植株点云配准方法

准确建立植物的三维点云是以点云方式高通量获取植株各部位物理参数的前提.为实现田间复杂环境下的植株三维点云配准,该研究提出了一种基于多标定球的田间植株点云自动配准方法,并分别在室内简单场景及大田复杂场景下从不同角度对多种作物采集的点云数据进行验证.该方法采用随机抽样一致性算法(Random Sample Consensu...     

基于苗钵力学特性的自动移栽机执行机构参数优化试验

为有效减少加工番茄机械化移栽过程钵苗基质的损伤,提高移栽机取苗、植苗成功率,该文构建了移栽过程中取苗、植苗阶段加工番茄钵体的力学模型,结合钵体的抗压力学特性试验,研究移栽过程中造成钵苗基质破损、影响取苗、植苗成功率的因素,通过试验分析适合机械化移栽的钵体和移栽机执行机构的相关参数。参数组合重复性验证试验表明：钵体基质配比（珍珠岩：砾石：泥炭）为1∶1∶2,钵体绝对含水率为72%,取苗夹片插入穴孔深度为35 mm,取苗夹片对钵体的夹持角度为14°,投苗点与接苗碰撞点高度为90 mm,鸭嘴锥度为38°时,移栽成功率满足加工番茄穴盘苗机械移栽要求。该研究为机械化移栽的加工番茄钵苗培育农艺及移栽机参数优化设计提供了参考。     

基于Niblack自适应修正系数的温室成熟番茄目标提取方法

番茄目标的准确提取是番茄采摘的基础,目前番茄目标提取方法都有一定的局限性,难以满足采摘需求。该研究在传统Niblack算法的基础上,结合图像全局灰度变化的估计信息与局部区域信息之间的关联性,提出了一种基于Niblack自适应修正系数的温室成熟番茄目标提取新方法。首先对R-G番茄灰度图像,采用基于自适应修正系数选取的Niblack算法进行阈值分割,从理论意义上确定修正系数的选取原则,归一化局部标准差,实现修正值的计算及二值化过程,然后对分割后的图像去噪,最后采用最小临界矩形法提取成熟番茄果实。试验结果表明,该方法对温室成熟番茄图像有较好的提取效果,识别正确率达到98.3%,与基于归一化红绿色差灰度化的Otsu算法和传统的Niblack算法相比有更高的识别率和更快的处理速度,噪声率也明显减少,能够满足后续成熟番茄定位的需要,有效地解决传统方法适应性低,易产生伪噪声块等问题。     

马铃薯微型种薯振动排序播种装置播种性能优化

为推动马铃薯微型种薯(简称微型薯)播种机械化的发展,在现有研究的基础上,提出基于受迫振动原理的单列排序机械化播种技术,设计马铃薯微型种薯振动排序播种装置。在对播种装置工作原理进行阐述的基础上,对投种过程进行运动学和动力学分析,阐明了振动排序播种装置播种特性,并明晰了影响播种性能的主要因素及各因素的试验取值范围。以偏心轮偏心距、驱动轴转速和种床带速度为试验因素,以重播率、漏播率和播种合格率为评价指标,对3个不同级别的微型薯为研究对象开展二次回归正交组合试验,建立各个级别下微型薯的各指标与因素间的回归数学模型,分析相关因素对播种性能参数的影响,获得合理的参数组合,并进行验证试验,结果表明:3个不同级别的微型薯在较优的试验组合下,重播率和漏播率均小于5%,播种合格率在90%以上。由此表明,该播种装置满足马铃薯播种机播种性能要求。该研究为微型薯等大颗粒种子相关播种装置的研究、设计和优化以及播种性能的提升提供参考。