發(fā)布時間：2021-04-11 08:03

　　育秧播種機作為提高水稻作物產(chǎn)量的重要設備,氣吸振動盤式育秧播種機因為其不傷種,無需分級挑選種子的優(yōu)勢,得到了廣泛的應用。隨著我國農(nóng)業(yè)自動化技術的不斷發(fā)展,氣振盤式育秧播種機的自動化水平也越來越高。但是在播種工作過程中,由于連續(xù)播種雜質、過小稻粒等導致吸種孔堵塞,形成的“卡種”現(xiàn)象會導致空穴率增加。針對這一問題,本文設計基于嵌入式ARM的自適應清種裝置,通過在播種過程中對吸種盤堵孔進行清理,實現(xiàn)播種空穴率的降低,主要研究內(nèi)容如下:（1）自適應清種裝置的方案論證及總體設計。在分析課題組自主研制的氣振盤式育秧播種機的工作原理的基礎上,首先提出三種清種方案:清種針盤,清種毛刷以及自適應清種裝置方案,經(jīng)過理論分析及試驗,最終選擇自適應清種裝置為本文設計的方案。接著設計了自適應清種裝置的總體結構。該裝置由播種效果檢測模塊及自動清種機構兩部分組成,由播種效果檢測模塊將其檢測得到的堵孔信息傳輸給主控單元,然后控制自動清種機構執(zhí)行清種動作。（2）播種效果檢測模塊的設計。檢測模塊主要由工業(yè)相機,主控單元組成,工業(yè)相機安裝于排種位上方的支架,在每次排種完畢后實時采集秧盤圖像傳送至主控單元,經(jīng)過圖像處理分析后... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光電傳感器檢測排種性能原理

江蘇大學碩士學位論文5作為控制器，實現(xiàn)對“斷條性”漏播的檢測與報警[21]；2016年，王關平等以紅外漏播檢測電路和窩眼輪式排種系統(tǒng)構成的漏播檢測補償系統(tǒng)，以單片機為處理器，步進電機執(zhí)行，實現(xiàn)補種[22]。同樣，借鑒于國外的方法，國內(nèi)也有部分學者使用高速攝像機的方法檢測分析播種性能，2016年，陳進等通過高速攝像頭采集排種過程中種粒的圖像，處理并分析后，根據(jù)質心、種子面積等參數(shù)檢測排種器性能[23]。隨著現(xiàn)代智能化技術的發(fā)展，國內(nèi)同樣有學者基于機器視覺技術對精密播種機展開研究，2009年齊龍等，2012年周海波等，基于機器視覺技術對超級稻連續(xù)高速播種進行在線監(jiān)測，并利用虛擬儀器技術分析所得圖像，建立對應秧穴的掩模、閾值分割后，根據(jù)灰度識別空穴，并存儲，最后人工補種[24-25]，其裝置結構如圖1.2所示；王桂蓮等在此基礎之上，對圖像處理分析后，再利用定位機構和補種機構實現(xiàn)從種槽取種和對秧盤指定位置動態(tài)補種等功能[26]，該裝置如圖1.3所示；2010年王辰星等基于分水嶺算法與區(qū)域面積統(tǒng)計法識別種子個數(shù)[27]；對于復雜情況，諸如不規(guī)則缽體穴播時不規(guī)則，粘連，重疊等，2014年譚穗妍等基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡[28]，2015年王安等基于改進形狀因子結合單連通域面積識別種粒個數(shù)[29]，2017年陳進等結合遺傳算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法通過對種粒的特征參數(shù)的分析，并建立不同粒數(shù)的模型，最后得到播種效果[30]。圖1.2基于機器視覺的超級稻高速播種在線監(jiān)測裝置Fig.1.2Onlinemonitoringdeviceforsuperricehighspeedsowingbasedonmachinevision

氣振精密播種機自適應清種裝置設計及試驗研究6圖1.3基于機器視覺的秧盤補種裝置Fig.1.3Seedsupplementdeviceofseedlingtraybasedonmachinevision對于根據(jù)檢測結果的后續(xù)降低空穴率的方法，國內(nèi)學者也展開了廣泛研究，除卻上述齊龍，周海波，王桂蓮等設計的補種機構以外，2006年，張平華在基于虛擬儀器的排種器漏播檢測的基礎上，通過設計漏播補償電磁閥驅動電路，配合相應補償裝置完成對漏播部分的補種[31]；2010年，羅昕等設計研究的氣吸穴盤育苗精量播種機，分析確定了清孔系統(tǒng)的參數(shù)[32]，可以實現(xiàn)清孔；2017年，龔智強等設計了一種氣吸振動滾筒式防堵塞精密播種裝置，用以處理播種過程中，吸孔容易遭到堵塞，降低播種合格率的問題[34]。綜上所述，在學習國外先進技術的基礎上，國內(nèi)精密播種機已經(jīng)有了較大地發(fā)展，對于精密播種機播種性能檢測和后續(xù)降低空穴率的方法也有了較大提高，但是總體仍然處于研究階段，即使經(jīng)過了許多諸如上述的改進措施，播種精度能達到每穴1~2粒的氣吸式精密播種機及其配套組件大多處于理論研究階段，缺乏投入實際生產(chǎn)的案例。針對包括上述研究成果在內(nèi)的國內(nèi)精密播種性能檢測以及后續(xù)降低空穴率的處理方法，仍然存在一些不足，總結如下：1）針對光電傳感器檢測法，大多僅能針對播種單粒大體積的精密播種機，難以處理多粒穴播的情況，因此,大部分研究依然停留在單粒排種時的漏播、重播等問題，涉及精密播種的秧盤檢測，尤其是對秧盤每穴播種效果檢測的研究較少，諸如本課題涉及的氣吸式育秧播種機，光電檢測法難以適用。2）針對基于機器視覺檢測播種性能的方法，大部分是PC平臺的研究，成本較高，適用于在工廠室內(nèi)的育秧播種機，并不適用于可移動式的育秧播種機，基于提高便攜性的角度考慮，設計基于嵌入式的播?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于機器視覺的水稻秧盤育秧智能補種裝置設計與試驗[J]. 王桂蓮,劉偉超,王安,柏凱凱,周海波.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2018(13)
[2]基于機器視覺的水稻雜質及破碎籽粒在線識別方法[J]. 陳進,顧琰,練毅,韓夢娜.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2018(13)
[3]基于機器視覺和GABP算法的播種檢測研究[J]. 陳進,丁松,龔智強,練毅.  測控技術. 2017(09)
[4]氣吸振動滾筒式防堵塞精密播種裝置設計與分析[J]. 龔智強,劉永慶,魏如志,陳進,李耀明,趙湛.  農(nóng)機化研究. 2017(07)
[5]一種馬鈴薯漏播檢測及補償裝置的研制[J]. 王關平,孫偉.  農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究. 2016(05)
[6]基于混合粒子群算法的在線檢測路徑規(guī)劃[J]. 梁旭,劉才慧.  國外電子測量技術. 2015(12)
[7]基于改進形狀因子的缽體秧盤播種質量檢測方法研究[J]. 王安,丁曉迪,馬旭,陳穎佳,周海波.  農(nóng)業(yè)機械學報. 2015(11)
[8]基于機器視覺和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的超級雜交稻穴播量檢測[J]. 譚穗妍,馬旭,吳露露,李澤華,梁仲維.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2014(21)
[9]超級稻穴盤育苗精密播種裝置研究[J]. 陳進,龔智強,李耀明,李建華,徐亞.  農(nóng)業(yè)機械學報. 2015(01)
[10]基于改進遺傳算法的多模型加工路徑規(guī)劃[J]. 雷偉軍,程筱勝,戴寧,郭保蘇,李向佳.  機械工程學報. 2014(11)

博士論文
[1]超級雜交稻秧盤育秧精密播種性能檢測技術研究[D]. 譚穗妍.華南農(nóng)業(yè)大學 2016
[2]氣吸振動盤式精密排種裝置理論與試驗研究[D]. 龔智強.江蘇大學 2013

碩士論文
[1]基于OTSU和最大熵的閾值分割算法的研究[D]. 王利奉.哈爾濱理工大學 2018
[2]播種機播量控制與排種性能監(jiān)測系統(tǒng)的設計與試驗[D]. 郝向澤.南京農(nóng)業(yè)大學 2017
[3]基于PLC與組態(tài)王的育秧播種機監(jiān)控系統(tǒng)設計[D]. 徐亞.江蘇大學 2016
[4]基于虛擬儀器的精密排種器漏播檢測及補償技術研究[D]. 張平華.華中農(nóng)業(yè)大學 2006



本文編號：3130888