自動移栽機可以提高工作效率和降低生產成本,是蔬菜穴盤苗移栽種植技術發(fā)展的方向。目前,國內已經進行了大量的研究,研制出了多種形式的自動移栽機,但是存在著取苗成功率低、苗缽破損嚴重和膜上成穴移栽時地膜穴口尺寸大的問題,導致研制的自動移栽機不能應用于農業(yè)生產,嚴重制約了蔬菜育苗移栽技術的發(fā)展。針對上述技術問題,本研究主要進行以下工作:（1）為了研究蔬菜穴盤苗根系的育苗基質中分布特征,用Micro-CT對蔬菜苗缽進行斷層掃描和根系三維重構,對根系的分布密度進行統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn),垂直方向上根系分布密度變化顯著,在苗缽的V3和V4區(qū)域根系分布密度最低,取苗爪在夾取苗缽時,苗缽會在該區(qū)域發(fā)生斷裂,夾針應穿過V3和V4區(qū)域,將整個根系分布密度低的區(qū)域夾持住;水平方向上,側根主要分布在苗缽的外圍,將育苗基質纏繞包裹住。用根系均勻系數來評價根系在垂直方向分布的均勻程度,用外圍根系分布密度來評價根系包裹基質的緊密程度,可以得出番茄、黃瓜和生菜穴盤苗的根系系數分別為0.532、0.587和0.504,外圍根系分布密度分別為0.0294、0.0346和0.0263,根系生長質量從高到低依次為黃瓜、番茄和生菜穴盤苗。... 

【文章頁數】：174 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究的目的和意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 穴盤苗物理特性方面
        1.2.2 自動取投苗方面
        1.2.3 移栽方面
        1.2.4 存在的問題和解決思路
    1.3 主要研究內容
    1.4 技術路線
第2章 穴盤苗根系的三維重構與分布特征研究
    2.1 根系三維重構的材料與方法
        2.1.1 根系三維重構的材料與儀器
        2.1.2 根系三維重構試驗方法
    2.2 根系分布特征的結果與分析
        2.2.1 根系三維重構閾值的優(yōu)選
        2.2.2 Micro-CT掃描參數的優(yōu)選
        2.2.3 根系分布特征研究
    2.3 多種穴盤苗根系分布特征對比
        2.3.1 多種蔬菜穴盤苗根系的三維重構
        2.3.2 多數蔬菜穴盤苗根系分布特征
    2.4 本章小結
第3章 適用于機械移栽的蔬菜穴盤苗育苗品質評價與試驗
    3.1 育苗品質評價的試驗材料與方法
        3.1.1 育苗材料與試驗儀器
        3.1.2 育苗品質評價試驗方法
    3.2 育苗品質評價試驗結果與討論
        3.2.1 穴盤苗壓縮和拉拔力學特性分析
        3.2.2 穴盤苗壯苗指數分析
        3.2.3 根系分布特征分析
        3.2.4 育苗品質綜合評價和優(yōu)選
        3.2.5 育苗品質優(yōu)選參數夾取試驗驗證
    3.3 本章小結
第4章 基于Micro-CT的蔬菜苗缽夾取破損機理研究及取苗參數選取
    4.1 苗缽夾取破損機理和取苗參數選取試驗材料與方法
        4.1.1 用于夾取破損試驗的穴盤苗培育
        4.1.2 苗缽夾取破損試驗裝置制備
        4.1.3 苗缽夾取破損機理和取苗參數選取試驗方案
        4.1.4 掃描參數設置和數據處理
    4.2 苗缽夾取破損機理和取苗參數選取試驗結果與討論
        4.2.1 用于Micro-CT掃描的夾針材料選擇
        4.2.2 苗缽斷層圖片中孔隙分割提取面積的驗證
        4.2.3 夾取過程根系的分布變化
        4.2.4 夾取過程孔隙和裂縫形成機理研究
        4.2.5 苗缽破損評價指標的制定
        4.2.6 基于苗缽破損評價指標的取苗爪夾取參數選取
        4.2.7 苗缽夾取破損規(guī)律
        4.2.8 選取的取苗爪夾取參數試驗驗證
    4.3 本章小結
第5章 穴盤苗在吊杯式栽植機構中的碰撞運動分析
    5.1 番茄穴盤苗與栽植器的碰撞過程
    5.2 苗缽與栽植器碰撞的接觸力學分析
    5.3 番茄穴盤苗與栽植器碰撞運動分析
        5.3.1 苗缽與栽植器碰撞
        5.3.2 苗莖與栽植器碰撞
    5.4 減小苗缽質量損失的工作參數優(yōu)選
    5.5 吊杯式移栽機優(yōu)化參數驗證和田間移栽性能試驗
        5.5.1 高速攝像和破碎性試驗
        5.5.2 吊杯式移栽機田間移栽性能試驗
    5.6 本章小結
第6章 吊杯式栽植器成穴移栽地膜穴口尺寸優(yōu)化與試驗
    6.1 栽植器成穴移栽地膜穴口尺寸優(yōu)化研究方案
    6.2 栽植器工作參數和形狀與地膜穴口尺寸的關系分析
        6.2.1 入土器破膜入土的試驗材料與方法
        6.2.2 入土器入土和有限元仿真試驗結果和分析
    6.3 栽植器運動軌跡特性分析
        6.3.1 縱向運動軌跡分析
        6.3.2 橫向運動軌跡分析
    6.4 針對地膜穴口尺寸的移栽機構運動仿真分析
        6.4.1 移栽機構運動仿真模型的建立
        6.4.2 基于栽植器運動軌跡包絡線的地膜穴口尺寸分析
    6.5 基于HyperMesh的地膜穴口破損規(guī)律研究
        6.5.1 仿真模型建立
        6.5.2 仿真分析優(yōu)化結果
    6.6 吊杯式移栽機膜上成穴移栽驗證試驗
    6.7 本章小結
第7章 膜上成穴自動移栽機的設計與試驗
    7.1 膜上成穴自動移栽機的設計
        7.1.1 取苗機構的工作過程
        7.1.2 投苗杯的工作過程
    7.2 膜上成穴自動移栽機控制系統(tǒng)的設計
        7.2.1 控制系統(tǒng)的硬件設計
        7.2.2 控制系統(tǒng)的軟件設計
        7.2.3 氣動系統(tǒng)的設計
    7.3 膜上成穴自動移栽機性能試驗
        7.3.1 自動移栽機試驗材料和方法
        7.3.2 自動移栽機膜上成穴移栽試驗結果
    7.4 本章小結
第8章 總結與展望
    8.1 研究工作總結
    8.2 本研究的主要創(chuàng)新點
    8.3 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀博士期間發(fā)表的論文和取得的成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]步行式水稻缽苗膜上開孔移栽機構優(yōu)化設計與試驗[J]. 許春林,呂志軍,辛亮,王杰,趙勻.  農業(yè)機械學報. 2019(08)
[2]Design and Experimental Research on Seedling Pick-Up Mechanism of Planetary Gear Train with Combined Non-circular Gear Transmission[J]. Yaxin Yu,Jikun Liu,Bingliang Ye,Gaohong Yu,Xuejun Jin,Liang Sun,Junhua Tong.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2019(03)
[3]穴盤移栽指鏟式末端執(zhí)行器苗缽基質抓取仿真與試驗[J]. 童俊華,石虎峰,武傳宇,丁煜華,趙雄,王榮揚.  農業(yè)機械學報. 2019(08)
[4]一種新型直動式缽苗分苗裝置的設計與試驗[J]. 石新異,楊啟志,徐莉,孫夢濤,毛罕平.  江蘇大學學報(自然科學版). 2019(03)
[5]丹參膜上傾斜移栽機構設計與試驗[J]. 徐高偉,劉宏新,FARMAN A C,方會敏,薦世春,何騰飛.  農業(yè)機械學報. 2019(02)
[6]油菜毯狀苗移栽機栽植過程動力學模型及參數優(yōu)化[J]. 蔣蘭,吳崇友,湯慶,張敏,王剛.  農業(yè)工程學報. 2018(21)
[7]行星輪系滑道式缽苗栽植機構設計與參數優(yōu)化[J]. 姬江濤,楊林輝,金鑫,高頌,龐靖,王景林.  農業(yè)工程學報. 2018(18)
[8]自動移栽機整排取苗間隔投苗控制系統(tǒng)設計與試驗[J]. 胡建平,常航,楊麗紅,韓綠化,毛罕平,張思偉.  農業(yè)機械學報. 2018(06)
[9]種植方式和施氮量對冬油菜產量與水氮利用效率的影響[J]. 谷曉博,李援農,黃鵬,杜婭丹,方恒,陳朋朋.  農業(yè)工程學報. 2018(10)
[10]基于缽苗運動動力學模型的鴨嘴式移栽機結構優(yōu)化[J]. 金鑫,姬江濤,劉衛(wèi)想,何亞凱,杜新武.  農業(yè)工程學報. 2018(09)

博士論文
[1]穴盤苗移栽機自動取喂系統(tǒng)的設計及試驗研究[D]. 韓長杰.南京農業(yè)大學 2014
[2]壟作殘膜撿拾及脫卸裝置的研究[D]. 謝建華.中國農業(yè)大學 2014

碩士論文
[1]蔬菜自動移栽機分苗機構及控制系統(tǒng)設計研究[D]. 常航.江蘇大學 2018
[2]基于苗缽—根系綜合分析的取苗末端執(zhí)行器設計及育苗工藝優(yōu)化[D]. 徐靜云.江蘇大學 2017
[3]蔬菜缽苗全自動移栽機控制系統(tǒng)設計與研究[D]. 楊麗紅.江蘇大學 2017
[4]穴盤苗全自動移栽機往復移動苗杯式分苗機構的設計[D]. 錢陸亦.江蘇大學 2017
[5]穴盤苗全自動移栽機氣動取苗裝置的設計與試驗[D]. 郭林強.江蘇大學 2016
[6]4種植物根—土界面摩阻特性研究[D]. 邢會文.內蒙古農業(yè)大學 2009



本文編號：3719796