[發明專利]一種氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種控制系統及方法

有效

• 申請號: 202110573404.X
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113303055B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 趙湛;周悅;周靜
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: A01C7/20
• 分類號: A01C7/20;A01C7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種控制系統及方法，包括空心軸、滾筒、絕對值編碼器、驅動機構、傳送帶、光電傳感器和控制器；本發明在對滾筒式排種器播種軌跡理論計算的基礎上，提出滾筒結構的優化設計方法，以籽粒能夠連續播種到穴孔中心為目標，建立穴盤輸送位置與排種角度的理論模型，在育苗流水線上實時監測穴盤的輸送位置和滾筒吸孔的轉動位置，計算實際吸孔位置與理論排種角度的差值以及差值變化率，并將其作為輸入參數，設計滾筒轉速的模糊控制器，通過滾筒轉速的自適應調節控制，有效解決了由于連續輸送穴盤的位置波動造成的播種位置誤差，提高排種器播種的位置精度，實現育苗流水線的連續對穴中心播種。

技術領域

本發明屬于農業機械技術領域，尤其涉及一種氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種控制系統及方法。

背景技術

育苗流水線是工廠化育苗生產的主要裝備，完備的流水線可以一次性完成穴盤供給、鋪底土、壓實、播種、覆表土、淋灑水、取穴盤等多個工序。播種部件是決定育苗流水線作業性能的核心。目前，氣吸式排種器主要包括針吸式、盤吸式和滾筒式三種結構，其中針吸式和盤吸式排種器的播種位置精度易于控制，但它們均屬于間歇式播種，總體作業效率較低。氣吸滾筒式排種器具有內部氣體流場穩定、功耗低、能夠實現連續播種作業、生產效率高的優點，成為國外先進高速育秧流水線主要采用的播種裝置。滾筒內部通過隔板分為兩個獨立的內腔，一個與負壓風機相連，在滾筒上部形成吸種的負壓區域，另一個與正壓風機相連，在滾筒底部形成排種的正壓區域。工作過程中，滾筒繞固定空心軸轉動，當吸孔經過種箱時，籽粒在吸孔負壓差的作用下被吸附在吸孔上隨滾筒一起轉動；當吸附籽粒的吸孔轉至正壓腔時，籽粒在正壓和自重的作用下落。

與撒播和條播不同，穴盤育秧對排種器播種的位置精度要求更高，要求籽粒能夠準確播入每穴的中心，從而有利于籽粒生根、發芽和后續移栽取苗作業。目前的流水線播種作業過程中，傳送帶通常以恒定速度輸送穴盤，滾筒也以恒定轉速轉動。當出現輸送帶速度波動、穴盤在輸送帶上產生一定的滑動、連續供盤中的穴盤與穴盤銜接間隙變化等現象時，就會造成籽粒下落到穴孔位置的變化，籽粒不能落入對應穴孔的中心區域，甚至導致空穴漏播，這是制約高速氣吸滾筒式育苗流水線作業性能提升的關鍵問題。因此，本發明提出一種氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種控制方法，以實現高速育苗流水線的連續對穴中心播種，具有重要的理論研究意義和實用價值，目前未見公開研究報道。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提出了一種氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種控制系統及方法，本發明主要用于高速育苗流水線氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種，通過滾筒的結構優化設計，確定理論排種角度，通過氣固耦合計算出排種的籽粒運動軌跡和在輸送帶上的落點，確定穴盤輸送位置與排種角度的理論模型。通過絕對旋轉編碼器測量滾筒的轉速和吸孔的位置，在育苗流水線傳送帶上安裝光電傳感器來監測穴盤的輸送位置。播種作業中，當光電傳感器監測到穴盤時刻，計算實際吸孔位置與理論排種角度的差值以及差值變化率，并將其作為輸入參數，建立滾筒轉速的模糊控制器，即通過滾筒轉速的自適應調節控制，使得實際排種角保持在一定范圍內，從而消除由于連續輸送穴盤位置的波動造成的播種位置誤差，實現連續對穴中心播種。

本發明的技術方案是：一種氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種控制系統，包括空心軸、滾筒、絕對值編碼器、驅動機構、傳送帶、光電傳感器和控制器；

所述空心軸水平安裝在流水線機架上，滾筒安裝于空心軸，滾筒和空心軸的軸線一致；所述滾筒上加工列陣吸孔；空心軸的一端與負壓風機相連，另一端與正壓風機相連，空心軸中間隔斷，空心軸的正壓端設有垂直通管，垂直通管下方安裝隔板，隔板通過彈簧預壓，使隔板緊密貼合滾筒的內壁，構成密閉的正壓腔，空心軸的負壓端加工多個通孔，在滾筒內形成負壓腔；在滾筒上安裝旋轉絕對值編碼器，絕對值編碼器用于測量滾筒的旋轉狀態，即每排吸孔所處的位置角，驅動機構與滾筒連接，使滾筒繞空心軸的軸線轉動；所述傳送帶位于滾筒的下方，所述光電傳感器安裝在傳送帶上，用于檢測穴盤在傳送帶上的輸送位置；

所述控制器分別與絕對值編碼器、光電傳感器和驅動機構連接。