[發(fā)明專利]一種氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611180455.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN106773966B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙湛;田春杰;黃賀東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042;G05B19/05;A01C7/20
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本發(fā)明提供一種氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置和方法，通過在機(jī)架上方安裝“十”字交叉的水平直線滑臺(tái)模組和垂直直線滑臺(tái)模組，吸盤固定安裝與垂直直線滑臺(tái)模組的滑塊上，位移傳感器測(cè)量吸盤的垂直位移；在種盤底面安裝多個(gè)稱重傳感器，測(cè)量種盤不同區(qū)域的種群厚度；采用理論分析和試驗(yàn)相結(jié)合，建立種盤能夠有效吸附籽粒的吸種位置控制模型，并將其輸入控制器中。吸種過程中，控制器將實(shí)時(shí)采集的振動(dòng)種盤內(nèi)種群厚度的變化特征和排種器的結(jié)構(gòu)、工作參數(shù)進(jìn)行信息融合，依據(jù)吸種位置控制策略輸出直線滑臺(tái)模組的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制信號(hào)，使得吸盤的吸種位置能夠隨振動(dòng)種盤內(nèi)種群厚度和分布狀態(tài)的變化進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，從而提高排種器吸種性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密育秧播種技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置和方法。

背景技術(shù)

育苗移栽是我國(guó)主要的水稻種植方式，排種器則是實(shí)現(xiàn)機(jī)械化育苗播種的核心部件。氣吸式盤式排種器主要由吸盤和振動(dòng)種盤組成，它的作業(yè)效率高、傷種率低、每盤的播種量易于控制，是水稻毯狀育秧播種的理想裝置。通過給種盤施加小幅高頻激振，種群在種盤內(nèi)呈現(xiàn)離散狀態(tài)，以減小摩擦阻力，是提高吸種精度的重要技術(shù)手段。排種器吸種過程中，合理控制負(fù)壓吸盤與振動(dòng)種盤在垂直方向的相對(duì)距離即吸盤的吸種位置是保證吸種率的重要因素。相對(duì)距離過大，種群不能有效進(jìn)入吸種氣流場(chǎng)中，漏吸率增加；相對(duì)距離過小則會(huì)造成重吸率增加，即一個(gè)吸孔吸附多個(gè)籽粒，此外，振動(dòng)種盤內(nèi)的種群還會(huì)與吸盤面板發(fā)生急劇碰撞，造成籽粒損傷和吸孔堵塞。

理想的吸種位置不僅取決于排種器的結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)，如吸孔直徑、負(fù)壓差、振動(dòng)頻率、振幅等，還受到振動(dòng)種盤內(nèi)種群的厚度和分布狀態(tài)的影響。隨著吸種－播種作業(yè)的進(jìn)行，種盤內(nèi)種群的數(shù)量連續(xù)減少，作業(yè)一段時(shí)間后，需要往種盤內(nèi)添加種子，種群的數(shù)量又迅速增加，因此，種盤內(nèi)的種群數(shù)量一直處于動(dòng)態(tài)變化過程。給種盤施加激振雖然有利于減小摩擦阻力，但這也會(huì)增加種群的流動(dòng)性，易于造成種群在種盤內(nèi)分布的不均勻，某些區(qū)域種群厚度較大，某些區(qū)域種群厚度較小。目前的排種器普遍采用接近開關(guān)對(duì)吸盤的吸種位置進(jìn)行定位，吸種位置固定，很難解決上述問題，連續(xù)吸種性能不穩(wěn)定。因此，設(shè)計(jì)一種能夠根據(jù)振動(dòng)種盤內(nèi)種群厚度和分布狀態(tài)的變化，自適應(yīng)控制吸盤的吸種位置的裝置和方法，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，目前未見有公開研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題提供一種氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置和方法，通過設(shè)計(jì)一種可以實(shí)現(xiàn)水平和垂直方向移動(dòng)的吸盤運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并用位移傳感器對(duì)吸盤的垂直位移進(jìn)行測(cè)量，采用稱重傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量振動(dòng)種盤不同區(qū)域的種群厚度，控制器采集吸盤垂直位移、種群厚度和排種器的結(jié)構(gòu)、工作參數(shù)，然后根據(jù)建立的能夠有效吸附籽粒的吸種位置控制模型，輸出吸盤運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)吸盤運(yùn)動(dòng)到種盤上方適當(dāng)位置進(jìn)行吸種作業(yè)，從而提高排種器吸種性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置，包括機(jī)架、限位開關(guān)、水平直線滑臺(tái)模組、垂直直線滑臺(tái)模組、位移傳感器、直角支架、吸盤罩、吸盤面板、種盤、稱重傳感器、調(diào)節(jié)板、偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、直線滑臺(tái)模組、監(jiān)測(cè)板、信號(hào)處理器和控制器；

所述水平直線滑臺(tái)模組和垂直直線滑臺(tái)模組呈十字交叉的固定安裝在機(jī)架的上部，限位開關(guān)安裝在水平直線滑臺(tái)模組上；所述直角支架的垂直端面固定安裝在垂直直線滑臺(tái)模組上，直角支架的水平端面與吸盤罩的上端面固定連接，所述氣管通過法蘭盤固定安裝在吸盤罩中心位置的通孔中；

所述吸盤面板通過螺栓固定連接于吸盤罩的下端面；所述位移傳感器的底座固定安裝于垂直直線滑臺(tái)模組上，位移傳感器的測(cè)量桿固定連接于直角支架的水平端面，測(cè)量桿可以隨直角支架作同步直線運(yùn)動(dòng)；所述種盤位于吸盤面板的下方，所述調(diào)節(jié)板位于種盤的下方；