水稻播种机排种装置的设计

排种器是水稻直播机的核心部件,其好坏决定着播种机播种质量的好坏和播种效率的高低.为此,针对现有排种器易漏播不易检测的弊端,结合我国国情设计了一款轻型带式排种装置.该装置旨在实现播种量的精量控制,可通过检测装置完成漏播率检测和出现连续漏播时实时报警.该排种器的播种速度可通过单片机对电机转速的调节实现方便控制.该装置属于轻便小型化类型,便于在丘陵地区普及推广.     

玉米免耕播种机漏播补偿方法对比研究

为解决玉米免耕播种机播种作业时存在漏播的问题,针对漏播自补偿和漏播辅助补偿方法进行了对比研究。对水平圆盘排种器的排种性能进行试验,获取了排种器在不同排种盘转速和播种粒距下排种合格指数、漏播指数和重播指数。由漏播自补偿补种性能分析可得,在排种口检测漏播信号进行加速补种,补种的实际粒距LPR>1.5L,补种粒距依然为漏播,无法实现漏播补偿功能,若在种子脱离排种口之前检测到漏播信号,提前做好加速准备再进行补种,可实现漏播自补偿功能。由漏播自补偿试验可知,漏播自补偿受播种速度和播种粒距影响较大,在播种粒距为20、25cm,播种速度不大于5km/h时,补种合格率不小于88%,在播种粒距为15cm或播种速度大于5km/h时,补种合格率较低;由漏播辅助补偿补种性能试验可知,在播种速度3~7km/h,粒距15~25cm下,补种成功率不小于89%,在播种速度不大于5km/h,补种合格率不小于96%。为了保证补种位置精确,采用漏播辅助补偿装置进行补种,〖JP2〗需合理设计漏播补偿装置安装位置,同时受播种速度、播种粒距、排种盘线速度、投种角的影响,通过合理设计补种装置安装参数后,控制补种装置响应时间t和补偿装置排种盘的线速度vb实现补种位置的精确控制。     

气力式油菜精量排种器田间漏播检测方法

针对气力式油菜精量排种器排种性能漏播检测的问题,提出了一种基于排种频率的检测方法。通过测频装置对不同转速、不同数量型孔堵塞的气力式排种器出口的排种频率测量试验,获得了不同转速下界定漏播严重程度的频率划分区域,即正常区、弱漏播区与严重漏播区。设计了田间漏播检测方法,即对排种器转速测量值经平滑滤波后通过插值运算得到界定漏播严重程度的频率阈值,对排种频率测量值经中值滤波后与频率阈值比较实现漏播严重程度的检测。在试验台上测试表明：排种频率法能有效实现漏播程度的检测,无漏播时检测准确率为100%,当量型孔堵塞8孔以上时判定为漏播的准确率为100%,能够有效地屏蔽因偶尔的漏播引发的频繁报警问题。     

带有补偿装置的精密排种器

目前,国内使用的精密播种机绝大多数是机械式播种机,播种机作业时都存在不同程度的漏播现象.为此,利用机电一体化技术,研制了带有补偿装置的新型精密排种器.当排种器出现空穴缺种时,排种器上的光电传感器将漏播信号发送至单片机(AT89C51),由单片机控制补种装置进行补种,以达到漏播补偿目的.该系统大大提高了机械式精播机的精播质量和作业效率.     

一器多行环槽推送式排种器及排种状态检测系统的设计

针对传统排种器只能一器单行播种很容易产生漏播、卡种等问题,设计了一种带排种状态检测系统的一器多行环槽推送式排种器。该排种器适用于水稻、小麦等小粒农作物条播,通过更换排种盘,改变种槽的形状和大小,还可以实现对大豆、玉米等大粒农作物种子的精播。排种状态检测系统可对排种过程进行实时检测,对漏播、卡种等情况及时报警。该排种器能够满足高速、宽幅作业要求,成倍提高排种效率,且其结构简单、巧妙,实用性强,具有很高的应用推广价值。     

水稻直播机漏播检测装置设计

为监测水稻直播机工作过程中的漏播,以AT89C52单片机作为智能控制核心,利用光电检测技术,开发一套水稻直播机漏播检测装置。设计了新型差角滚动式精密排种器的结构,完成了漏播检测控制系统方案设计,给出了系统硬件电路接线图及C语言程序设计流程图,通过模拟实现了漏播检测的声光报警。该漏播检测装置在实际使用中漏播检测效果好、工作可靠,可推广应用于其它耕播农业生产中。     

气吸与机械辅助附种结合式玉米精量排种器

针对气吸式排种器播种玉米时漏播率较高、地头漏播严重等问题,设计了一种采用机械托种盘辅助附种的气吸式玉米精量排种器,利用托种盘窝眼对种子的托附和夹持作用,实现对气吸式排种盘的辅助附种.分析并确定了排种器工作区域和托种盘主要结构等关键参数.试验结果表明:在前进速度6～12 km/h时,该排种器的粒距合格指数A≥91.40％、重播指数D≤3.82％、漏播指数M≤4.78％、合格粒距变异系数C≤18.37％,具有良好的排种效果.在10 km/h作业速度下,该排种器(真空室相对压力-3 kPa)的各项性能指标均明显优于常规气吸式排种器(真空室相对压力-4 kPa),其中漏播指数比后者相对降低了29％.     

舀勺式马铃薯播种机排种器清种装置设计与试验

针对目前舀勺式马铃薯播种机排种器清种装置振动频率不均、振幅调整不匀,以及清种部件结构不合理,导致种薯重播率高、漏播率高和损伤率高等问题,设计了舀勺式马铃薯播种机排种器的清种装置。通过对清种作业过程进行运动学和动力学分析,确定了影响清种效果的主要因素,设计了清种装置的关键部件。以偏心距、输送带主驱动轮转速、种层高度为试验因素,以重播率、漏播率为试验指标进行田间试验,试验结果表明:弹性引导式清种部件可有效清除勺间夹带种薯,振动清种装置可有效清除勺内多余种薯,显著提升了排种器的工作效率。当偏心距为1. 9 mm、输送带主驱动轮转速为40. 61 r/min、种层高度为33 cm时,重播率为3. 04%,漏播率为2. 01%,指标优于国家行业标准,清种效果提升显著。     

免耕播种机漏播补偿系统设计与试验

针对免耕播种机作业时存在漏播问题,设计了一种漏播自动补偿系统,建立了补偿装置驱动的数学模型,应用滑模变结构控制算法设计了补偿系统控制器,并对补偿系统的动态响应性能进行了仿真分析。通过补种控制算法,确定了补种机构与主排种器的距离S和离地高度H,得到了补种排种盘转速n和播种机行进速度v_m、粒距L_l之间的关系曲线,对排种器安装高度H、粒距L_l、传送带速度v_m进行了二次回归正交试验,验证了漏播补偿系统的补种性能。台架试验的最佳工况组合为,补种排种器安装高度15.33 cm、粒距25.16 cm、传送带速度3.52 km/h时,补种成功率可达96.5%。田间试验表明,安装漏播补偿系统后,免耕播种机播种合格率均值为98.72%,有效提高了播种质量。     

穴播排种器试验与序列图像样本的采集

为开发自动化的排种器试验检测系统,基于种子坐标检测和平稳随机过程的穴播排种器排种质量机器视觉检测法,阐述了该机器视觉穴播排种器的试验目的、试验检测系统、试验设计以及试验实施。该土槽试验检测系统是以机器视觉方式采集了穴播种子流的12组序列图像样本,其呈现漏播、单粒播、二粒播、三粒播等多形态排种的丰富组合,基本代表可能产生的种子流类型。     

夹持式打瓜精量排种器性能试验与参数优化

因打瓜籽形状的不规则性和品种类型的多样性,现有新疆打瓜种植主要以气力式播种机播种为主,吸附稳定性较低,其排种性能有待进一步提高。为解决打瓜精量播种问题,实现节本增收,设计一种夹持式打瓜排种器,选用新疆广泛种植的黑色大片打瓜籽为试验材料,采用Box-Behnken中心复合设计方法评价排种器转速、取种块有效夹持长度及取种块宽度因素与单粒合格率、漏播率及重播率间的影响关系。以打瓜排种器高合格指数、低重播指数及低漏播指数为优化目标,利用Design-Expert对排种器转速和取种块参数进行优化求解,得出排种器最佳参数组合为:排种器转速43.38 r/min,取种块有效夹持长度9 mm,取种块宽度7.82 mm,此时合格指数为84%,重播指数为9.38%,漏播指数为6.12%。结合排种器的进一步试验验证,得出该参数组合下排种器排种合格指数为83.97%,重播指数为9.33%,漏播指数为6.16%,与理论优化值非常接近,说明该夹持式打瓜排种器能够实现对打瓜的机械式排种,为打瓜精量播种新装备的研究和改进提供参考借鉴。     

基于CPLD的漏播检测装置的设计与测试

针对现有漏播检测装置并行性差、响应速度慢等不足,提出一种新型的漏播检测装置。该装置采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为检测控制核心,能够同时提供8路落种检测,适用于大型精密穴播机械。该检测装置采用光电器件作为落种传感器,响应快速准确。6对红外对管采用特殊方式排列在排种管的相对两侧,避免光线干涉,提高检测精度。该装置适用于检测直径3mm以上种子(如麦粒、黄豆、玉米粒等),能够配合上位机GPS精确定位漏播位置,为漏播后的补种修正提供位置和数目信息。手工落种测试时,对小麦、黄豆、玉米种子的检出率可达100%。将该装置在播种试验台上进行实验,统计自动落种数目,精度可达95%以上;对单粒漏播进行报警统计,精度可达80%以上。改进试验台实验条件,以自适应方式运行可以使装置的检测精度进一步提升。     

4BQD-40型气力喷播机排种器自动控制系统的研究设计

排种器在4BQD-40型气力喷播机工作过程中起着非常重要的作用,决定着喷播机喷播的质量。为此,对气力喷播机排种器进行了研究,设计出排种器自动控制系统。该控制系统以S7-200 CPU222 CN型PLC为控制核心,当霍尔开关传感器检测到转动的拖拉机后轮上的磁片时,发出数字开关信号,PLC接收到该信号后改变高速脉冲的周期,并输入到步进电机驱动器,从而控制步进电机带动排种器精确转动,实现了喷播机排种器的自动控制,提高了其工作性能和播种质量。     

光电控制穴盘精密播种装置的研究

根据水稻工厂化育秧农艺的要求，设计了穴盘精密播种装置，该装置以PIC16C57为核心，采用光电一体化技术来控制电磁振动排种器，使其每次只排出一粒种子，提高了播种精度，降低了漏播率。试验表明，该播种装置的单粒率达98%以上，重播率小于2%，漏播率为零。     

智能化排种器性能检测试验台研制

针对目前排种器性能检测试验台存在的成本高、检测精度差和检测不全面等问题,设计了可移动智能化排种器性能检测试验台。该试验台由直流电机驱动、msp430单片机控制、红外传感器检测及编码器测速等系统组成,液晶显示屏实时显示排种器的播种量、漏播率及重播率等性能参数,可实现排种器检测指标的在线、精准检测。利用指夹式排种器对该试验台的工作性能和传统带式试验台进行了检测对比试验,结果表明:播种量统计检测的误差值小于1.4%,漏播率的检测结果相对误差小于2.6%,重播率检测结果相对误差小于2.0%。对比试验表明,试验台具有很好的可靠性和准确性,为其使用与推广提供了保障。     

基于虚拟仪器的排种器性能检测技术

以Lab VIEW为开发平台,建立了精密排种器漏播虚拟仪器检测系统.通过对检测系统的标定和所测粒距样本的试验结果分析,得出了排种器的合格指数、重播指数、漏播指数、标准差及变异系数等排种指标,验证了检测系统的可靠性和准确性.     

气吸式排种器监测系统设计

为了能够在田间对排种器播种情况进行了解,选用光电传感器对气吸式排种器吸孔位置进行监测。为此,设计了以STC89 C52 RC单片机为核心的监测系统,可以通过光电传感器监测有种与无种时电压值的变化来对气吸式排种器吸种口的种子进行监测,当出现连续3颗漏播时进行黄灯示警,当出现连续5颗漏播时进行红灯示警,当出现连续7颗漏播时,红灯与蜂鸣器同时示警。该监测系统可以使正在田间执行播种任务的驾驶员通过不同的指示灯和蜂鸣器的响应情况,对目前播种状况进行了解,若出现漏播情况,驾驶员可以及时检查排种器的运行状态,及时避免因漏播造成的经济损失。     

指夹式马铃薯精密排种器设计与试验

针对舀勺式马铃薯排种器携种过程中种薯易受外界扰动脱离舀勺而造成漏播、清种过程清种振动强度与种薯质量不匹配而影响排种性能等问题,设计一种指夹式马铃薯精密排种器,通过控制夹板的开合与摆动进行排种作业,在携种过程中实现对种薯的可靠夹持,在清种过程中通过改变夹板对种薯的约束条件实现单粒夹持。为提高排种器作业性能,选取种床带速度、清种位移、夹板长度为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标,采用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法进行了参数优化试验,建立了各指标的回归模型,分析了各因素对合格指数、重播指数、漏播指数的影响规律。试验结果表明,当种床带速度为6.0km/h、清种位移为9.5mm、夹板长度为72mm时,排种器合格指数为90.3%、重播指数为6.1%、漏播指数为3.6%,满足播种技术要求。     

基于EDEM-RecurDyn的玉米指夹式排种器振动特性分析与优化

为降低振动对指夹式排种器排种性能的影响,设计了一种具有辅助夹持结构的玉米指夹式排种器,阐述了指夹式排种器工作原理,并对辅助夹持的指夹和种盘等各关键构件结构进行了优化设计,建立了指夹夹持动力学模型。运用RecruDyn软件建立排种器虚拟样机模型,基于玉米籽粒特性在EDEM软件中构建玉米籽粒颗粒,通过EDEM-RecurDyn耦合仿真模拟了振动条件下排种器充种、携种及排种过程,分析对指夹式排种器排种性能影响的主要因素。最后结合台架试验,选取排种器作业速度、振动幅值和振动频率为试验因素,以排种器合格指数和漏播指数为试验指标进行排种性能试验验证。研究表明,指夹打开28.65°夹持玉米籽粒时,符合指夹式排种器在振动条件下的运动过程,耦合仿真分析结果与指夹式排种器实际运动过程基本一致,夹持过程中指夹和种盘共同配合下能够有效降低振动对排种器夹持性能的影响,满足设计要求;当作业速度为3.8km/h、振动幅值为5mm、振动频率为32.52Hz时,排种器合格指数和漏播指数分别为91.0%、6.68%,排种器台架验证试验得出该参数组合下排种器排种合格指数为和漏播指数分别为90.0%、7.1%,与理论优化值非常接近,证明辅助夹持结构在排种作业中可以保持较好的稳定性,使得排种器具有良好的排种效果,满足精密播种作业要求,为玉米精密播种装置的改进设计提供参考。     

油菜小麦兼用型气力式精量排种器

长江流域油菜与小麦播种期相邻,为提高播种机具的利用率,设计了一种油菜小麦兼用型气力式精量排种器,提出了一种小麦排种盘内表面嵌入导种条以提高充种率的新型结构。确定了该排种器的工作原理及其主要结构与性能参数,试验研究了排种性能指标与排种盘转速、吸种区负压、投种区正压的关系。试验结果表明:该排种器能满足油菜和小麦兼用排种的功能;在小麦排种盘内表面嵌入导种条可使平均合格指数相对提高27.31%,平均漏播指数相对降低25.86%;当排种器转速、吸种区负压、投种区正压分别为18 r/min、-2 200 Pa、400 Pa时,油菜精量播种合格指数为90.02%,漏播指数为2.59%;当排种器转速、吸种区负压分别为15 r/min、-2 300 Pa时,小麦精量播种合格指数为90.62%,漏播指数为2.96%。田间试验表明:该排种器播种精度高,可满足油菜和小麦种植农艺要求。