[發(fā)明專利]自適應(yīng)斜振動(dòng)種盤機(jī)構(gòu)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410248746.4
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN104041229B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙湛;吳亞芳
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): A01C7/20
• 分類號(hào): A01C7/20;A01C19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密育秧播種技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及自適應(yīng)斜振動(dòng)種盤機(jī)構(gòu)及控制方法。

背景技術(shù)

播種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的一個(gè)重要技術(shù)環(huán)節(jié)，播種機(jī)則是實(shí)現(xiàn)機(jī)械化精密播種的核心部件。隨著超級(jí)稻種植面積不斷擴(kuò)大，其育秧精度由3～5?粒/穴提高至1～2?粒/穴，從而有利于移栽后的分蘗發(fā)生和單株生長，形成高產(chǎn)群體結(jié)構(gòu)。盤吸式精密排種器主要由振動(dòng)種盤和負(fù)壓吸盤兩部分組成，通過給種盤施加小幅高頻激振，種群在種盤內(nèi)呈現(xiàn)均勻離散狀態(tài)，以減小摩擦阻力，根據(jù)播種要求在吸盤上加工吸孔，通過給吸盤施加真空負(fù)壓，種子被吸附在吸孔上，改變吸孔的結(jié)構(gòu)、數(shù)量和組合方式，可以控制每穴播種粒數(shù)，效率較高。振動(dòng)種盤內(nèi)的種子分布狀態(tài)是影響排種器作業(yè)性能的重要因素，由于作業(yè)時(shí)排種器的姿態(tài)、地面起伏及機(jī)器振動(dòng)等干擾因素多，目前普遍采用的單自由度垂直往復(fù)激振方式，容易引起種群在振動(dòng)種盤內(nèi)分布不均勻，有些區(qū)域種層較厚而不能有效離散，有些區(qū)域種層過薄，甚至沒有種子，直接造成漏播和重播的增大，嚴(yán)重影響了排種器田間播種精度，因此，如何設(shè)計(jì)一種振動(dòng)方向可調(diào)整的種盤機(jī)構(gòu)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測振動(dòng)種盤內(nèi)種子的分布狀態(tài)，自適應(yīng)反饋控制種盤的振動(dòng)方向角度，始終保持種子理想的均勻分布狀態(tài)，以提高播種精度，有著重要的理論研究意義和實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了自適應(yīng)斜振動(dòng)種盤機(jī)構(gòu)及控制方法，通過設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)斜振動(dòng)種盤機(jī)構(gòu)，并提出振動(dòng)種盤內(nèi)種子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測以及種盤振動(dòng)方向角的自適應(yīng)控制方法，促使種群在振動(dòng)種盤內(nèi)能夠均勻離散和有序流動(dòng)，保持種盤內(nèi)種子處于理想的運(yùn)動(dòng)分布狀態(tài)，提高排種器的作業(yè)質(zhì)量和效率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

自適應(yīng)斜振動(dòng)種盤機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括底座、調(diào)節(jié)支撐板、至少3個(gè)稱重傳感器、種盤、電機(jī)、信號(hào)處理電路、控制器，以及安裝在所述底座上、且不位于同一直線上的至少3組調(diào)節(jié)部件，所述調(diào)節(jié)部件包括步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、絲桿、螺母、彎桿球頭桿端關(guān)節(jié)軸承和直桿球頭關(guān)節(jié)軸承，所述步進(jìn)電機(jī)固定在底座上、且與所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固定連接絲桿，所述絲桿上安裝螺母，所述螺母與所述彎桿球頭桿端關(guān)節(jié)軸承固定連接，所述彎桿球頭桿端關(guān)節(jié)軸承的下端與所述直桿球頭關(guān)節(jié)軸承固定連接，所述直桿球頭關(guān)節(jié)軸承的下端與所述調(diào)節(jié)支撐板固定連接，所述調(diào)節(jié)支撐板上豎直設(shè)置至少3個(gè)不在同一直線上的直線導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)有滑塊，所述滑塊通過螺栓與所述種盤的側(cè)壁固定連接，所述種盤上設(shè)置至少3個(gè)不在同一直線上的監(jiān)測窗口，所述稱重傳感器固定在監(jiān)測窗口下方，所述稱重傳感器的檢測板上表面與種盤的底板處于同一平面，所述電機(jī)固定在所述底座的中軸位置，所述電機(jī)的輸出軸上安裝轉(zhuǎn)動(dòng)盤，所述轉(zhuǎn)動(dòng)盤的偏心位置安裝球頭關(guān)節(jié)軸承二，所述種盤的下方中心位置安裝球頭關(guān)節(jié)軸承一，所述球頭關(guān)節(jié)軸承一和所述球頭關(guān)節(jié)軸承二之間通過連桿連接；所述稱重傳感器均與所述信號(hào)處理電路連接，所述信號(hào)處理電路、所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器均與所述控制器連接。

上述方案中，所述調(diào)節(jié)部件為4個(gè)，成矩形整列在所述底座上。

上述方案中，所述直線導(dǎo)軌為4個(gè)，成矩形整列在所述支撐板上。

上述方案中，所述監(jiān)測窗口為4個(gè)，成矩形整列在所述種盤上。

上述方案中，所述監(jiān)測窗口的長和寬的尺寸范圍為40-60mm。

上述方案中，所述監(jiān)測板處于監(jiān)測窗的中心位置，且所述監(jiān)測板的側(cè)面與監(jiān)測窗口內(nèi)邊緣之間的間隙小于0.5mm。

上述方案中，所述監(jiān)測板的材料與種盤的底板材料相同。

上述自適應(yīng)斜振動(dòng)種盤機(jī)構(gòu)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟，

第一步，啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)連桿，讓種盤以不同的振動(dòng)頻率、振幅振動(dòng)，通過稱重傳感器測得振動(dòng)慣性力信號(hào)，并存儲(chǔ)到控制器中，作為原始補(bǔ)償信號(hào)；

第二步，向種盤內(nèi)添加種子，電機(jī)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)種盤，使種盤內(nèi)的種子產(chǎn)生向上拋擲運(yùn)動(dòng)而相互離散，各稱重傳感器監(jiān)測檢測板區(qū)域內(nèi)種子慣性力和沖擊力的信號(hào)；

第三步，稱重傳感器將慣性力和沖擊力的信號(hào)傳送給信號(hào)處理器電路，信號(hào)處理電路根據(jù)原始補(bǔ)償信號(hào)對(duì)種子慣性力和沖擊力的信號(hào)進(jìn)行差動(dòng)補(bǔ)償，再進(jìn)行高通濾波、包絡(luò)檢波和中值濾波處理后得到各個(gè)監(jiān)測板區(qū)域內(nèi)種子數(shù)量的模擬量信號(hào)，并將各個(gè)模擬量信號(hào)輸出至控制器；