整排移栽机“Π”型取送苗系统的设计与控制

取送苗机构是整排式全自动移栽机取送苗的执行机构,其功能是实现钵苗的整排取送。在末端执行器、分苗机构和取放苗机构可靠性满足工作需求的基础上,基于伺服电机和同步带直线导轨设计了一种适用于整排式全自动移栽机的"Π"型取送苗机构,并以PLC为核心控制器构建控制系统,实现对钵苗的整排取送的控制,结果表明该系统符合整排取苗要求。     

基于PLC的移栽机整排取送苗控制系统的设计

针对目前自动移栽机单个机械手取送苗工作效率低的问题,提出了一种整排取苗式穴盘苗移栽机取送苗方案,旨在提高穴盘苗移栽机的取送苗速度,提高移栽机整体的工作效率。该系统使用FX3U三菱PLC作为核心控制器,通过控制各步进电机和气缸协同工作来完成整排穴盘苗的进给、取苗和送苗。使用SolidWorks三维软件建立整排取送苗机构模型,并使用GX-Works2软件编写程序。该控制系统实现了整排穴盘苗的取送,促进了新疆生产建设兵团穴盘育苗移栽技术的发展,对新疆特色农作物产业的发展具有重大意义。     

整排穴盘苗移栽机取送苗装置的设计与研究

针对目前新疆半自动移栽效率低、取苗机构轨迹复杂及取苗机构与苗盘运动协调困难等问题,设计了整排夹持式辣椒穴盘苗移栽机取送苗装置;阐述了取送苗装置整体工作原理及工作过程,并对其整体结构及整排夹持部件进行了设计。工作时,步进电机驱动送苗机构完成整排取苗手从取苗位置到放苗位置的往复运动,由接近开关对各关键位置进行标定,气缸驱动整排取苗手完成取放苗动作。在ADAMS中建立取送苗平台仿真模型,分析了不同运动规律下的定位精度,并构建电气控制系统,以PLC为核心,设计触控屏界面,完成控制系统搭建与调试。     

移栽机整排取送苗控制系统的设计与试验

针对目前全自动移栽机取送苗机构运动轨迹复杂、伤苗率高和工作效率低等问题,设计一种全自动移栽机整排取送苗控制系统。控制系统采用PLC作为控制核心控制步进电机和气缸驱动取苗机构完成整排穴盘苗的夹持、取送和苗盘的更换。根据装置工作要求,构建电气控制系统。通过台架试验,进行单因素试验验证,得到夹苗气缸的行程和压力分别为0.7 mm、0.6 MPa。在不同取送频率下对控制系统的定位精度以及整机的工作性能进行试验,试验结果表明:当取送频率为8次/min时取送效果最佳,此时取苗成功率为94.8%,送苗成功率为95.3%,综合损伤率为3.9%,说明该控制系统稳定可靠,定位精度高,满足穴盘苗整排取送的控制要求,可为穴盘苗的整排取送的实现提供参考。     

整排式移栽机末端执行器的设计与试验

末端执行器是整排式全自动移栽机的关键机构,基本功能是实现钵苗的夹持和释放。为提高钵苗夹持成功率,减少钵苗损伤率,设计了一种适用于整排式全自动移栽机的末端执行器,并依据机构原理构建数学模型,确定各杆件的最优参数组合,构建控制系统实现对末端执行器夹苗和放苗的控制,结果表明各杆件尺寸参数符合精准夹持要求。     

整排式移栽机分苗机构的设计与试验

末端执行器是实现钵苗夹持和释放的关键机构,取放苗作业的顺利进行是整排移栽机正常工作的前提。夹持取苗时,各末端执行器中心点与苗格中心点一致,此时整排末端执行器与钵苗格一一对应;放苗时,由于相邻两株钵苗间距较小,难以满足放苗条件,为提高放苗成功率,设计一种分苗机构,使末端执行器在放苗时处于散开状态。构建分苗机构的数学模型,确定杆件的最优参数,构建控制系统实现对末端执行器取苗、分苗和放苗的控制,结果表明分苗机构符合整排移栽机分苗放苗的要求。     

秧苗移栽机的伺服传动系统设计研究

为了实现秧苗移栽自动化,设计了秧苗移栽机伺服传统系统,包括送苗机构、取苗机构、投苗机构和栽种机构。其中,送苗机构实现育苗盘定位与转移,取苗机构机械手实现钵苗与转运,是整个伺服传动系统核心。对机械手钵苗角度进行钵苗成功率测试,结果表明:钵苗针角度为8.5°时,效果最优。采用双闭环增量控制系统,控制伺服电机,相应时间为0.2s,并采用S型函数控制伺服电机调速,避免冲击的发生。对送苗机构和取苗机构进行测试,结果表明:送苗机构最大误差为3.12mm,取苗机构最大误差为1.5mm,满足精度需求。     

基于LabVIEW的自动移栽机整排取投苗控制系统设计

针对目前半自动移栽机作业效率低、控制系统性能不稳定等问题,提出一种整排取苗、双接苗带投苗的取投方案,并设计开发了控制系统。工作时,双苗盘每次进给一排,使钵苗到达取苗位,取苗机械手整排取苗后输送到放苗位;机械手放苗,钵苗进入接苗带栅格中,接苗带转动投苗。系统采用PC机作为上位机,由LabVIEW构建控制系统操作界面;PLC作为下位机,接受传感器的检测信号和上位机发送的指令信号,通过控制步进电机和气缸协同工作来完成整排穴盘苗的取投。试验表明:实时操作上位机可以控制系统的运行,监测机械手运动位置和取投苗过程,实现了整排穴盘苗取投过程的监视与控制。     

棘轮齿轮式水稻钵苗移栽纵向送秧机构设计与试验

为了研究棘轮齿轮式水稻钵苗移栽纵向送秧机构的可行性,分析了水稻钵苗移栽纵向送秧机构的工作原理和棘轮齿轮式机构的传动特性,针对高速回转式水稻钵苗移栽机送秧机构需满足传动平稳、传动比精确、工作可靠性好、作业中没有积累误差、振动和噪声小的特点,设计棘轮齿轮式水稻钵苗移栽纵向送秧机构,对其结构设计中的重要几何参数建立了数学模型,进行了优化,采用CAD/CAE软件建立虚拟模型。对该机构进行了台架试验,结果表明,该种传动形式的纵向送秧机构能够满足高速回转式钵苗移栽机的工作要求,为研发高速回转式钵苗移栽机纵向送秧机构提供了理论和实践依据。     

基于三菱触摸屏的整排穴盘苗输送控制系统设计

针对目前半自动移栽机作业效率低及控制系统性能不稳定等问题,提出一种整排穴盘苗输送方案,并设计开发了控制系统。采用苗盘位置固定,每次夹取一排钵苗的方式,通过控制取苗机械手的横向和纵向位移,实现钵苗的整排输送。系统采用三菱触摸屏作为上位机,三菱FX_(3U)系列PLC作为核心控制器,通过控制各步进电机和气缸协同工作来完成整排穴盘苗的输送。使用SolidWorks三维软件建立整排穴盘苗输送机构模型,对结构和工作原理进行分析,确定控制需求及电气控制系统。利用GX Works2软件应用SFC语言完成PLC梯形图程序编写,使用GT Designer3软件完成三菱触摸屏界面的绘制和PLC控制程序与界面的连接,完成控制系统的搭建与调试。试验结果表明:实时操作触摸屏可以控制系统的运行,监测机械手运动情况,实现整排穴盘苗的输送。     

穴盘苗整排顶苗机构的优化设计与仿真分析

穴盘苗育苗移栽技术是新疆地区经济作物增产的重要环节。为了提高穴盘苗移栽效率,设计了一种整排顶苗机构,利用解析法建立了顶苗机构各主要结构参数之间的关系,结合顶苗作业要求及机构特点,基于MATLAB软件开发了机构分析软件,采用人机交互方式对机构参数进行优化,得到一组较优参数：偏心圆盘偏心距e=22mm,偏心圆盘半径R=36mm,整体式连杆BC段长度lBC=74mm,顶杆长度lDE=90mm。根据参数优化结果建立了顶苗机构虚拟样机模型,通过ADAMS软件对顶苗机构运动过程进行仿真分析,得到顶杆末端位移和速度随时间变化规律曲线,结果表明,顶苗机构运动平稳,顶杆行程满足顶苗作业要求,验证了机构参数优化结果及零部件结构设计的准确性与合理性。研究结果可为移栽机整排顶苗机构的研发提供参考。     

“8形”凸轮整排取苗机构运动学分析与仿真

针对目前国内旱地移栽机存在取苗效率和自动化程度低等问题,设计了一种"8形"凸轮整排取苗机械手,并进行了运动学分析。同时,通过建立数学模型,推导出机械手各个关节速度与加速度方程,以"8形"凸轮整排取苗机械手的设计结构为出发点,建立取苗机械手的样机模型,使用Mat Lab和ADAMS求解苗针位移方程进行对比,并在ADAMS下进行了仿真,验证了数学模型的正确性,且对数学模型进行了优化。     

组合振动导苗筒式移栽机研究

介绍了2ZB型组合振动导苗筒式移栽机总体结构、送苗机构及田间试验情况。移栽机采用水平旋转式送苗机构和装配式苗杯,操作方便,效率高,提高了不同规格钵苗的适应性。试验表明,设计的2ZB型组合振动导苗筒式移栽机栽直率大于95％,漏栽率小于1％,栽植深度均匀,覆土稳定,满足纸筒钵苗移栽作业要求。     

油菜基质块苗移栽机双向递进式送苗装置设计与试验

针对油菜移栽机以半自动化为主,缺乏与基质块苗取苗机构相匹配送苗装置的问题,设计了一种油菜基质块苗移栽机双向递进式送苗装置.阐述了送苗装置工作过程,测定了油菜载苗基质块力学特性,确定了送苗过程中载苗基质块稳定输送的工作参数,构建了送苗过程中横向递进送苗阶段和纵向连续送苗阶段运动学模型.以苗框底高、上导杆高度、纵向送苗速度...     

一种种苗移栽机自动取苗送苗装置

在了解国内外旱地栽植技术和移栽机的发展现状及存在问题的基础上,研制了一套种苗自动取苗送苗机构。该装置采用PLC程序进行控制,使分苗系统和送苗系统按照各自的要求实现其动作,完成所需要的功能。该机构是一种集自动取苗、送苗、放苗于一体的多功能机电气一体化装置,可在种苗移栽的过程中代替人力来实现取苗、送苗的操作,且可应用于棉花、番茄、玉米等作物穴盘育苗的种苗移栽。     

高架草莓移栽机控制系统设计与试验

高架草莓移栽机结构复杂、动作精确度要求高,整机采用9轴独立驱动控制,完成对草莓苗坨的夹取与移栽及高架间的自主行走,并可对高架设施误差实现仿形作业。为此,设计一种全新的基于信捷XDM-64T10-E系列PLC的移栽机控制系统。该系统通过控制器发出的脉冲信号,精确控制移栽系统中的伺服电机或步进电机的速度和位移,进而达到速度与位移的精确控制。移栽机中包含有气缸驱动机构,PLC通过控制电磁阀通断控制气缸的伸缩或旋转,与伺服电机的控制协调同步完成,实现了多机构的并行动作,大大提高了移栽效率。仿真苗的试验结果表明:移栽机可以完成993株/h,移栽成功率超过90%。     

蔬菜钵苗在导苗管中的动力学分析

有序移栽是利用钵苗的重力和导苗管的导向作用来实现的，所以导苗管是移栽机实现有序移栽的一个关键部件。通过对导管式蔬菜钵苗移栽机苗钵栽植过程的动力学分析，建立了苗钵在导苗管中的运动学和动力学模型，对苗钵在导苗管栽植系统内的运动和影响其直立率的因素进行了理论分析。结果表明，降低机器前进速度和增加土壤塑性可以提高钵苗的栽植质量。通过模型的分析，为导苗管的机构设计提供了理论依据。     

自动化玉米移栽机送苗装置的运作试验研究

为进一步提升玉米移栽机的移栽效率与自动化水平,结合当前国内外玉米移栽机的研究现状,在玉米移栽机的工作原理与送苗装置的结构组成的基础上,对其展开优化研究。依据横纵向送苗机构的运动协调控制与结构参数设计,加入智能自调节控制程序、相应传感器装置及自动检测系统,实现设计目标并通过给定前置条件进行运作试验。试验表明:X、Y轴送苗方向上的参数均得到理想优化效果,最大提升值分别可达7%、15%左右;优化送苗装置作用下,整体移栽伤苗率小于8%,漏栽率控制在5%之内,成功取苗率达93%以上,符合送苗装置及关键机构的设计优化初衷,试验可靠有效,对玉米移栽机的进一步改进和类似作物移栽机械开发有一定的参考价值。     

旱田钵苗移栽机纵向送苗机构优化设计与试验

针对传统方法设计纵向送苗机构难度大,缺少适用于高效旱田钵苗移栽机的纵向送苗机构的问题,设计了一种棘轮连杆式钵苗移栽机纵向送苗机构。根据机构特点与旱田钵苗移栽纵向送苗要求,建立了运动学模型与优化目标,设计纵向送苗机构优化设计软件,得出满足设计要求的结构参数。建立了机构三维模型,试制了物理样机。根据软件优化结果,运用二次正交旋转中心组合试验方法对棘轮结构进行优化设计,以棘轮驱动面高度x_1、棘轮定位面高度x_2、取苗转速x_3为试验因素,以送苗成功率y为试验指标,进行了参数优化试验,结果表明:x1=2. 32 mm、x_2=3. 5 mm、x_3=100 r/min时,送苗成功率达到99. 85%。取x_1=2. 3 mm、x_2=3. 5 mm、x_3=100 r/min进行验证试验,得出送苗成功率为99. 17%,结果满足设计要求。     

基于Lab VIEW的苗盘输送控制系统设计

针对半自动移栽机移栽效率低的问题,设计开发了自动送盘系统。针对取苗机构位置固定,每次夹取1株钵苗的取苗方式,通过控制苗盘的横向和纵向间歇移动,实现钵苗逐个自动喂入,从而实现自动取苗。系统采用PC机作为上位机,由Lab VIEW构建控制系统操作界面;单片机作为下位机,接受传感器的检测信号和上位机发送的指令信号。试验验证表明:系统可以实时监测苗盘的运动位置和取苗工作状态,实现苗盘运动和机械手取苗的配合。