【摘要】：全自動移栽機能夠代替人工進行移栽作業(yè),由機械部件完成取苗、栽苗的動作,大大減少了移栽作業(yè)過程中勞動力的投入,提高了經濟效益。目前,全自動移栽機以高速、高效為發(fā)展目標,但在實現移栽機構高速作業(yè)時,極易出現由于取苗效果、栽苗效果造成的缽苗損傷、倒伏等關鍵作業(yè)質量問題。而當前移栽機械大多為機械組成,少有融合信息傳感、電氣及控制等技術的移栽機,缺乏作業(yè)質量信息的檢測與反饋,移栽機械操作者無法實時獲取作業(yè)質量信息從而調整移栽機參數信息以改善作業(yè)效果,從而造成作業(yè)質量下降。本文為解決全自動移栽機作業(yè)質量監(jiān)測的難題,開展了全自動移栽機取苗夾持力與栽插直立度關鍵作業(yè)質量信息的監(jiān)測技術研究,并研發(fā)相關監(jiān)測系統(tǒng)。具體研究內容如下:1.介紹了國內外全自動移栽機的發(fā)展現狀及特點,選取入缽夾取式與打穴放苗式的全自動移栽機進行關鍵栽植動作及效果信息的檢測方法探索性研究。2.采用高速攝像對取苗機械爪夾取缽苗的動作過程進行試驗分析,并總結了機械爪抓取缽苗的六個動作過程,針對取苗夾針與缽體互作過程,建立了取苗夾針插拔姿態(tài)模型,分析了取苗夾持力檢測方法,并得到缽苗在夾取過程中存在不均勻壓縮變化,提出了壓縮補償量的概念,在設計與安裝傳感器時,需考慮取苗夾針壁面不同位置壓縮量的變化,壓縮補償量范圍為0-3.8mm。試驗結果為取苗夾持力傳感器的結構設計提供參數支撐。3.進行了缽苗缽體壓縮損傷力學特性試驗,通過試驗分析可知:缽體壓縮損傷過程可大體分為3個階段,第一階段是壓縮起始點到屈服極限點,此時缽體受壓縮力產生形變,卸載壓縮力形變恢復;第二階段是屈服極限點到壓實點,此時缽體產生的形變在卸載壓縮力后,部分形變可恢復;第三階段是壓實點到斷裂點,此時缽體產生的形變在卸載后不能恢復,并且缽體邊緣出現斷裂現象。試驗得出缽體壓縮屈服點均值范圍為3.873N-4.872N,壓實點均值范圍為6.645N-6.663N,斷裂點均值范圍為12.579N-14.045N。試驗結果為夾持力檢測閾值及量程提供了理論參考。4.基于PVDF壓電薄膜進行夾持力檢測傳感器的設計,提出了半微柱體結構的取苗夾持力傳感器,利用ANSYS分析軟件進行應變仿真及壓電仿真,仿真試驗對設計的傳感器進行了應變分布與壓電模型論證。設計制作了基于PVDF壓電薄膜的夾持力檢測傳感器,并設計了傳感器信號采集電路,實現了傳感器信號的放大、濾波、轉換及采集傳輸功能。5.基于NI-Vision開發(fā)了缽苗傾斜角視覺識別算法,并應用LabVIEW進行全自動移栽機作業(yè)質量監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā),實現硬件設備的采集通信與交互界面的設計,進行了系統(tǒng)測試試驗,驗證了系統(tǒng)監(jiān)測功能的有效性。
【學位授予單位】：河南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S223.9
【圖文】：

第 1 章 緒論第1章 緒論近 14 億人口的一個農業(yè)大國和發(fā)展中國家，隨著工耕地面積逐年減少，根據第二次全國土地調查，用地[1],宜耕后備土地資源日趨匱乏，逼近 18 億畝“紅線植方式，提高作物單產，以及推進現代化農業(yè)生產技產水平，是解決當前國家糧食安全問題中的關鍵所在苗移栽技術并加快農業(yè)機械化研究進展，大面積持續(xù)食安全問題的必然選擇。

（1）歐美全自動移栽機澳大利亞威廉姆斯（Williams）公司研發(fā)生產的大型蔬菜移栽機，如，采用特定的穴盤育苗，整機自動完成取苗、栽苗動作，栽植寬幅達只需要單人操作即可，自動化程度高。意大利法拉利公司生產的 Ferrari Futura 系列穴盤苗全自動移栽機，如。該系列移栽機是采用頂出式的方法實現自動取苗的，通過穴盤下端構，推桿通過穴盤底部透水孔將缽苗頂出，同時通過苗夾將缽苗夾住輸送杯中進行投苗栽植，該機型的特點是多行作業(yè)、效率高、自動但必須采用專用的硬質育苗穴盤。美國的 FMC 全自動移栽機與該移，如圖 1-4 所示，但是采用的是平置苗盤，缽苗通過推桿機構頂出后送的方式投苗。英國皮爾遜公司生產的全自動移栽機如圖 1-5 所示，它的特點是可以行缽苗，采用多行種植的方式，種植效率高，作業(yè)速度較快，但是整成本高，對育苗和穴盤要求較高。

（1）歐美全自動移栽機澳大利亞威廉姆斯（Williams）公司研發(fā)生產的大型蔬菜移栽機，如，采用特定的穴盤育苗，整機自動完成取苗、栽苗動作，栽植寬幅達只需要單人操作即可，自動化程度高。意大利法拉利公司生產的 Ferrari Futura 系列穴盤苗全自動移栽機，如。該系列移栽機是采用頂出式的方法實現自動取苗的，通過穴盤下端構，推桿通過穴盤底部透水孔將缽苗頂出，同時通過苗夾將缽苗夾住輸送杯中進行投苗栽植，該機型的特點是多行作業(yè)、效率高、自動但必須采用專用的硬質育苗穴盤。美國的 FMC 全自動移栽機與該移，如圖 1-4 所示，但是采用的是平置苗盤，缽苗通過推桿機構頂出后送的方式投苗。英國皮爾遜公司生產的全自動移栽機如圖 1-5 所示，它的特點是可以行缽苗，采用多行種植的方式，種植效率高，作業(yè)速度較快，但是整成本高，對育苗和穴盤要求較高。

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本文編號：2785302