玉米精量播种机排种性能检测系统研究——基于光电法

为了确保玉米精播机的播种质量,在结合了过去排种监测方法优缺点的基础上,设计了一种以3对红外发光二极管和光敏三极管交叉摆放为监测传感器的排种性能监测系统。该系统能够实现种粒信号拾取、种箱状态监测、漏播和重播警报等功能。工作时,光电传感器检测到的光电信号通过调理电路把数据传给单片机,如果检测到的数据满足种箱排空、种管阻塞或多粒重播,单片机就会给报警电路传输指令使其发生警报。试验结果表明:系统性能可靠且监测无盲区,检测误差率可控制在97.5%以内,能对玉米精密排种器排种性能进行精确监测,有助于提升播种机作业性能。     

基于三维可视化技术的播种机结构设计

为了能够直观观察到播种机的作业状态,识别播种机的种子破碎和漏播,并进行补种,设计了基于三维可视化技术的播种机。通过采用三角测量方法对摄像机的图像进行三维重建,实现了精密播种机的实时监控。结合光电传感器装置对播种过程中种子破碎和漏播进行检测,并对该区域进行补种。使用该播种机对玉米和小麦进行了播种试验,结果表明:播种机能够适应不同类别的种子,播种精度和准确率较高,能够满足播种机的性能要求。     

电液混合调控式大蒜播种机设计与试验

针对传统大蒜播种装备自动化程度低而导致的播种合格率和作业效率低等问题,设计了一种电液混合调控式大蒜播种机。该机主要由电控播种装置、播深调节装置、参数检测装置和人机交互界面等组成。以单片机为核心控制器,利用速度传感器和旋转编码器,实现了株距与作业速度的匹配;分析开沟入土阻力与入土深度关系,确定了播深调节液压装置关键部件;结合光电传感器和显示屏,完成了作业参数实时显示与播种异常报警功能。以杂交蒜为试验对象,分别进行了播深一致性试验、播量检测试验和播种质量试验,结果显示,播深调节平均误差为4.7%,播深变异系数平均值为5.3%;播量检测平均误差为4.0%;播种合格率为83.7%,漏播率为6.2%,满足大蒜播种农艺要求,且较同种条件下以汽油机为动力源的大蒜播种机漏播率降低3.1个百分点。     

气吸式播种机种肥无线监测系统研究——基于NRF24L01

针对气吸式播种机常出现的漏播现象,在单片机和NRF24L01技术的基础上设计了一种气吸式免耕播种机工作情况监测的装置。该装置以STC89C52单片机和NRF24L01无线模块为主要部件,结合光电对管(接收管为光敏三极管)和超声波传感器,对播种机作业过程中种子的漏播、肥料漏施进行及时的声光报警,并通过LCD1 2 8 6 4液晶对所需参数进行实时的显示。试验结果表明,该装置能够稳定、可靠地完成播种机作业时的监测任务监测漏播的准确率可控制在97.2%。     

无盲区三七精密播种机漏播检测装置设计与试验

三七播种要求一穴一粒且行株距小,现有的漏播检测装置由于红外传感器的指向特性,存在一定盲区,影响漏播检测的准确性。为此,设计了一种具有加法功能的圆形传感器电路,其信号采集电路有3个红外发射二极管、9个红外接收二极管沿圆周依次排开,6个红外接收二极管在半强度角之外,负责检测落入盲区的种子,通过加法电路对每组红外接收管端电压进行求和并送比较器,比较电路将该模拟信号转换为数字信号,再经与非逻辑电路转换送单片机进行处理,实现漏播检测。试验表明:每穴1粒,单粒监测精度达97.2%,在不同转速下,监测系统播种量监测精度最小值为93.8%,漏播率误差小于3%,连续3穴漏播检出率达到98%以上,且系统运行稳定、检测准确度高。     

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。     

勺轮式排种器播种质量监测系统设计与试验

由于勺轮式播种质量监测系统存在监测精度差检测不准确的问题,基于勺轮式排种器结构特征,以PLC为核心控制器并结合人机交互、光电监测和霍尔效应等原理,设计了勺轮式播种质量监测软硬件系统,实现了对勺轮式玉米精密排种器播种质量进行实时监测的功能。试验结果表明:监测系统播种量监测精度为97.2%,漏播监测精度为85.0%,重播监测精度为88.1%,能避免大田播种复杂作业环境下出现的大面积、断条式漏播,以及重播、堵塞等情况,提高了勺轮式播种质量监测系统的精度。该项研究为勺轮式排种器播种质量监测系统研制提供了新的思路。     

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。     

基于SI4432的精播机种肥作业无线监测系统研究

针对精密播种机作业中存在种肥漏播和布线繁琐的问题,采用SI4432无线模块和嵌入式微处理器研究了种、肥作业漏播检测系统。以压力传感器和光电传感器为敏感元件,采用低功耗设计技术实时监测种箱和肥箱排空、种管和肥管堵塞的情况;采用SI4432无线模块建立主、从系统间通信,减少了布线,提高了系统可靠性。系统安装在土槽试验台上进行了试验,误报警率为0,报警最大响应时间为0.3s。     

夹持式玉米精密排种器设计与试验

为了简化机械式玉米排种器结构,提高作业质量,设计了一种夹持式玉米精密排种器,通过压种环在各工作区域的不同结构配合夹种块控制种子的位置及运动状态,实现排种作业。结合玉米种子几何尺寸,对充种过程进行理论分析,获得种子填充力的变化规律,阐述了清种、投种工作原理,设计了夹种块、压种环等关键部件。为检验排种器的排种性能,选用天农九(大粒)、红旗688(中粒)、黄金糯(小粒) 3种不同几何尺寸的玉米种子为试验对象,以播种机工作速度为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标,进行单因素试验。试验表明,天农九排种效果较佳,在工作速度为11 km/h时,其合格指数为90. 1%,重播指数为9. 1%,漏播指数为0. 8%,满足排种作业要求。     

补偿式玉米精密播种机的研究

为了提高玉米精密播种的工作质量,把窝眼式玉米播种机与自动检验补偿控制系统相结合,设计了一台补偿式精密播种机。该播种机采用窝眼式排种器,镇压轮驱动排种机构,利用光电传感器对排种情况进行监测,采用可编程并行接口8155与AT89C52相连的键盘接口电路实现播种作业质量的监测,并驱动步进电机对检测漏播的情况进行补播。最后镇压轮完成覆土与镇压过程,实现了玉米精密播种。     

玉米勺式排种器变速补种系统设计与试验

针对玉米勺式排种器出现的漏播问题,设计了一种变速补种系统,该系统采用光电传感器在偏离出种口20°位置进行提前检测,漏播发生时由步进电动机改变排种器转速越过空种槽达到实时补种的目的。为了使变速补种系统具有通用性,选取具有一定代表性的玉米籽粒外形形状品种:久龙5号(球形)、九单57(锥形)和郑单958(矩形),以不同转速作为试验因素,运用EDEM软件和排种器性能试验台进行排种性能研究。仿真结果表明:当转速不超过23.1 r/min时,排种性能受变速影响不超过2%,在转速达到27.7 r/min时,变速种子抖落现象明显;在转速达到32.3 r/min时,变速时种子会出现严重的抖落现象;试验结果表明:具有变速补种系统的勺式排种器转速处于13.9~23.1 r/min时,漏播率不超过1.4%,平均补种率达到89.95%,播种率达到98.7%。在转速为27.7 r/min时,比不具有变速补种系统的勺式排种器漏播指数降低10.4%,补种效果最为显著,在转速达到32.3 r/min时,补种效果不显著;3种玉米品种的排种性能优劣次序为:球形、矩形、锥形。     

气吸式单、双排精密通用排种器的设计与试验

针对黑龙江省大豆播种采用边缘型孔式排种器或窝眼式排种器,玉米则多采用勺轮、指架、气吸平面多孔盘情况,结合传统排种器在充种、清种过程中伤种情况严重的问题,设计了一个能够满足黑龙江省的玉米单条、大豆双条作物播种农艺要求的排种器。以排种器的作业速度、风压为影响因素,采用Box-Behnken中心组合试验设计方法,建立了排种合格指数、漏播指数的数学模型,分析此排种器对排种质量的影响规律。试验表明:当排种器风压为6. 61k Pa、作业速度为6. 82km/h时,排种作业性能最优,其合格指数为94. 41%,漏播指数为3. 67%。该排种器工作不伤种,排种性能综合指标超过90%,工作性能稳定。     

玉米精量播种监测系统的设计与试验

针对玉米精播机作业时常会发生导种管堵塞、地轮排种轴机械传动系统故障及种箱排空造成的漏播等现象,基于单片机技术设计了一套玉米精量播种监测系统,包括整体结构与排种监测传感器电路,完成了相关参数设置。该系统实现了对玉米精播机的播种量、播种速度、播种面积、地轮转速、排种轴转速、种箱料位及机具升降状态等指标的实时监测和漏播故障诊断功能,支持对精播机作业数据远程实时监控管理功能。试验结果表明:玉米精量播种监测系统单粒测量精度约为98.8%,能够实现作业过程的实时监测及远程监管功能。     

玉米精密播种机播量监测系统设计与试验

播量监测是评价播种机播种质量的重要手段,但受到多行播种机排种速率的影响,易出现漏探测的问题,严重影响播量监测性能.为此,设计了一种玉米精密播种机播量监测系统,包括显示器以及基于STM 32设计了播量监测器和基于输出脉宽调试输出(PWM)设计的排种监测传感器,并提出了一种播种顺序计数方法,用于对玉米精密播种机的播量粒数进...     

气吸双行错置式玉米密植精量排种器设计与试验

针对大豆-玉米复合密植播种模式下传统气吸式排种器单行种盘高转速作业导致充种时间短、气流稳定性差,难以实现高速精量密植播种的问题,设计了一种气吸双行错置式玉米密植精量排种器,阐述了排种器结构与工作原理,对其工作过程及关键部件进行理论分析,构建充种和投种环节的种子力学模型,确定排种盘内外环型孔排布、投种轮、气室等关键结构参数,并开展单、双气道内负压分布、型孔内气流场特性分析,基于DEM-CFD耦合方法对排种器的排种过程进行仿真分析,以作业速度、气室结构和负压为试验因素,充种合格指数、重充指数和漏充指数为评价指标,优选出最优气室结构。通过台架试验开展不同气吸式排种器排种性能对比试验。试验结果表明,在作业速度为5～10 km/h的高速密植工况下,气吸双行错置式密植精量排种器排种合格指数均大于88.7%,且作业速度为10 km/h时,相较于常用单圆环气吸式排种器合格指数提高5.5个百分点,漏播指数降低5.6个百分点;田间试验结果表明,在作业速度为5 km/h下,播种合格指数为95.7%,重播指数为1.6%,漏播指数为2.8%。提出的气吸双行错置式玉米密植精量排种器在高速作业时拥有良好的排种性能,...     

气振盘式精密播种三段式流水线控制系统设计与试验

针对目前国内超级稻育秧播种作业中自动化程度低、配套设备少、播种精度低等问题,设计了一套气振盘式精密播种三段式流水线系统,由三段式输送带、铺底土机构、扫底土机构、压穴机构、精密排种器、秧盘定位机构、覆表土机构、扫表土机构、洒水机构、电磁继电器、霍尔传感器、光电传感器、触摸屏和PLC控制器组成,可实现气吸振动盘式水稻精密排...     

加速补种的马铃薯播种机控制系统研发

针对当前马铃薯播种难以满足轻简、高效、均匀、精准和联合播种作业的需求,以及无法改善播种过程中的漏播和仍然依靠人工辅助补种等问题,研发了一种基于单片机控制的集排种、检种和补种于一体的马铃薯播种机.阐述了播种和加速补种的控制原理,建立播种机行走路径与排、补种之间的数学模型,并给出了主要硬件电路和软件流程的相关设计.所设计的...     

温室大棚电驱气力式胡萝卜播种机设计与试验

目前能适应设施大棚种植条件的小型播种机多采用窝眼轮式排种器,播种精度低,播种质量无法实时监测。小型气力式播种机需要配置气力式排种器和风机,存在动力系统设计困难、排种稳定性差、整机结构复杂、笨重等设计难题。本文基于设计的气吸式排种器,设计了叉形分种器,实现窄行距精密播种作业;确定油电混合动力系统,排种器和风机采用电驱方式,排种稳定性得到了提高。设计了基于旋转编码器测速的电驱式胡萝卜播种机控制系统,该系统以PLC为主控制器,根据旋转编码器采集的前进速度信息实时调节排种器转速,实现排种转速与播种机前进速度实时匹配。基于对射式矩阵光纤传感器,开发了播种质量监测系统,解决了小粒径种子的监测问题。通过试验表明,续航时间为10h,计数相对误差小于等于4.6%,型孔堵塞时能发出警报提醒;播种株距合格率大于93.7%、漏播率小于等于3.9%、重播率小于2.4%,漏播率检测误差小于8.4%,试验结果符合国家相关标准要求及胡萝卜种植农艺要求。     

超级杂交稻压电振动式匀种装置设计与试验

针对目前振动式水稻育秧盘低播量精量排种器存在匀种均匀性差、难以提供单列稳定种子流的问题,设计了一种压电振动式匀种装置。通过对压电振子振动原理、振动板动力学和水稻种子转向等分析,确定了各部件的结构参数。进行振动板结构参数优化设计,以储种盒深度、转向槽角度以及振动方向角为试验因素,结合Box-Behnken试验方案进行优化,试验结果表明转向槽角度、储种盒深度、振动方向角和转向槽角度交互作用对试验结果影响显著,当储种盒深度为8mm、转向槽角度为49°、振动方向角为29°时,种子均匀性变异系数为17.91%。通过台架试验测定振动板加速度,确定输入电压与振幅之间的关系。最优结构参数下振动板匀种试验结果表明,匀种均匀性变异系数、播种合格率和漏播率分别为18.20%、94.65%和0.67%。不同匀种速度下播种性能试验结果表明,当工作电压为130~180V时,其播种合格率均不小于94.17%,漏播率均不大于0.83%。不同水稻品种适应性试验结果表明,在工作电压130、150、170V下,其播种合格率均不小于94.17%,漏播率均不大于1.0%,满足超级杂交水稻精量化育秧播种要求。