[發(fā)明專利]一種作物籽粒靜摩擦系數(shù)自動檢測試驗裝置和方法

在審

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• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114659976A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛康;鄭元坤;趙博;周利明;熊師;白圣賀
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院集團有限公司
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 張燕華;尚群

一種作物籽粒靜摩擦系數(shù)自動檢測試驗裝置和方法，該裝置包括：試驗臺，包括底座和試驗平臺，被測材料和被測作物籽粒置于試驗平臺上；驅(qū)動機構(gòu)，包括直流無刷電機和減速機，直流無刷電機安裝在底座后端，減速機與直流無刷電機連接；傳動機構(gòu)，包括同步帶傳動機構(gòu)和光軸，光軸安裝在底座前端并通過同步帶傳動機構(gòu)與減速機連接，試驗平臺通過半拼合式固定軸環(huán)與光軸連接；以及控制裝置，包括控制器、單圈絕對值編碼器、對射式激光傳感器、電機驅(qū)動器和限位機構(gòu)，單圈絕對值編碼器安裝在光軸一端，對射式激光傳感器安裝在試驗平臺上，電機驅(qū)動器與直流無刷電機連接，限位機構(gòu)安裝在底座上并與光軸連接。本發(fā)明還提供了上述裝置的自動檢測試驗方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)物料力學(xué)特性檢測裝置，特別是一種作物籽粒靜摩擦系數(shù)自動檢測試驗裝置和方法。

背景技術(shù)

玉米、大豆等農(nóng)作物的精量播種是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械的重要發(fā)展方向之一，為實現(xiàn)對排種器等關(guān)鍵部件的優(yōu)化設(shè)計，對作物籽粒的排種過程進行動力學(xué)分析和離散元仿真，必須要獲取作物籽粒與其他材料之間的靜摩擦系數(shù)。

斜面法是一種現(xiàn)有技術(shù)常用的測量農(nóng)業(yè)物料靜摩擦系數(shù)的試驗方法。現(xiàn)有技術(shù)中，公告號為CN107421883A的中國發(fā)明專利公開了一種靜摩擦系數(shù)測定裝置及測定方法，其中測定裝置包括旋轉(zhuǎn)板、固定板、轉(zhuǎn)軸、角位移傳感器、物料板及平衡物塊，所述固定板位于旋轉(zhuǎn)板的下方，固定板和旋轉(zhuǎn)板通過轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)軸安裝的位置偏離旋轉(zhuǎn)板的中間位置，在旋轉(zhuǎn)板、固定板和轉(zhuǎn)軸之間形成一個夾角，所述角位移傳感器固定在一側(cè)轉(zhuǎn)軸上，物料板和平衡物塊均置于旋轉(zhuǎn)板上，分別在轉(zhuǎn)軸的兩端，物料板置于旋轉(zhuǎn)板長端，平衡物塊置于旋轉(zhuǎn)板短端；文獻“玉米籽粒的物理力學(xué)特性研究”利用人工手動調(diào)節(jié)絲母絲杠機構(gòu)使斜面產(chǎn)生傾角，當玉米籽粒發(fā)生滑動或者有下滑趨勢時手動測量斜面傾斜角度，測量結(jié)果易受人為因素干擾；公告號為CN102878910A的中國發(fā)明專利公開了一種用于散粒體物料摩擦角和摩擦系數(shù)測量的斜面儀裝置，該裝置利用人工手動轉(zhuǎn)動配備自鎖機構(gòu)的搖桿機構(gòu)控制斜面傾斜角度，采用圓弧尺和直尺測量角度，測量結(jié)果誤差較大；文獻“面向定向種植的玉米粒群批量整列與分選系統(tǒng)的研制”中靜摩擦系數(shù)測定試驗臺利用轉(zhuǎn)動手動搖柄控制平面傾斜角度，利用數(shù)顯測斜儀測量傾斜角度，測量精度僅為±0.2°，測量精度較差；公告號為CN103202734B的中國發(fā)明專利公開了一種靜摩擦系數(shù)測定裝置及測定方法，該裝置無法實現(xiàn)斜面的勻速轉(zhuǎn)動，且物料開始發(fā)生滑動時斜面無法停止轉(zhuǎn)動導(dǎo)致測量誤差較大；也有采用光電傳感器實現(xiàn)籽粒滑動狀態(tài)的自動識別，但測量結(jié)果存在滯后性且無法直接顯示靜摩擦系數(shù)。

綜上所述，現(xiàn)有的靜摩擦力測定試驗臺主要存在以下問題：

(1)斜面傾斜角度由人工手動或步進電機驅(qū)動，被測物料易受振動影響，導(dǎo)致測試結(jié)果存在較大的隨機誤差；

(2)無法準確識別物料的臨界滑動狀態(tài)；

(3)斜面傾斜角度通過人工手動測量或數(shù)顯測斜儀測量，測量結(jié)果精度低且易受人為因素干擾；

(4)試驗裝置自動化程度低，無法實現(xiàn)對物料靜摩擦系數(shù)的自動測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種作物籽粒靜摩擦系數(shù)自動檢測試驗裝置和方法，以克服靜摩擦力測定試驗存在易受人為因素干擾、測量精度低及自動化水平低等問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種作物籽粒靜摩擦系數(shù)自動檢測試驗裝置，其中，包括：

試驗臺，包括底座和試驗平臺，被測材料和被測作物籽粒放置于所述試驗平臺上；

驅(qū)動機構(gòu)，包括直流無刷電機和減速機，所述直流無刷電機安裝在所述底座的后端，所述減速機與所述直流無刷電機連接；

傳動機構(gòu)，包括同步帶傳動機構(gòu)和光軸，所述光軸安裝在所述底座的前端并通過所述同步帶傳動機構(gòu)與所述減速機連接，所述試驗平臺通過半拼合式固定軸環(huán)與所述光軸連接；以及