本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種玉米指夾式排種器排種質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)及排種質(zhì)量檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在農(nóng)業(yè)機(jī)械化迅速發(fā)展的今天，玉米排種器大量使用，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率成倍提高。玉米排種器的質(zhì)量高低決定著播種質(zhì)量的好壞。播種均勻度是影響農(nóng)作物產(chǎn)量的一個(gè)非常重要的因素，合理和均勻的株距才能達(dá)到高產(chǎn)。兩粒種子距離太近，影響出苗后作物的生長(zhǎng)；兩粒種子距離太遠(yuǎn)，又會(huì)浪費(fèi)土地資源；這兩種情況下都會(huì)造成產(chǎn)量損失。播種機(jī)上的排種器是將種子單粒地排入播行內(nèi)的裝置，它是影響作物均勻度的關(guān)鍵部件。在播種機(jī)設(shè)計(jì)、制造和使用的過(guò)程中，方便快速地測(cè)出排種器的排種效果可以讓人們?cè)诔雒缰箢A(yù)測(cè)出播種的均勻度，從而在播種前及播種期間去調(diào)整和改善播種機(jī)的性能，提高產(chǎn)量。
現(xiàn)有做法是把播種機(jī)和排種器固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，排種器排出的種子掉落到傳送帶上，然后從傳送帶上測(cè)量種子之間的距離。為了防止種子在傳送帶上有移動(dòng)，通常在傳送帶上需打油去粘住種子。現(xiàn)有測(cè)試設(shè)備龐大，占地空間很大，且不易操作，通常只有在農(nóng)機(jī)鑒定站或高校等科研機(jī)構(gòu)才有一個(gè)系統(tǒng)，不適合大面積推廣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小、操作方便、造價(jià)低、實(shí)用性強(qiáng)的指夾式玉米排種器排種質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是提供一種簡(jiǎn)潔快速的指夾式玉米排種器排種質(zhì)量檢測(cè)方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案：
本實(shí)用新型提供一種玉米指夾式排種器排種質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)，該檢測(cè)臺(tái)包括用于固定指夾式排種器2的排種器支架1、用于固定導(dǎo)種管14的導(dǎo)種管支架13、可滑動(dòng)聯(lián)軸器3、減速器5、電機(jī)支座6、電機(jī)7、霍爾傳感器12、光電傳感器15、擋種板16和控制系統(tǒng)；
所述指夾式排種器2通過(guò)三點(diǎn)支撐固定于排種器支架1上，固定方式是懸掛支撐式；
擋種板16設(shè)置于指夾式排種器2的上部，并與指夾式排種器2的進(jìn)種口連接，導(dǎo)種管14連接于指夾式排種器2的落種口下方，導(dǎo)種管14上安裝有光電傳感器15，為每粒經(jīng)過(guò)的種子發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)；
電機(jī)7固定于電機(jī)支座6上，電機(jī)7的動(dòng)力輸出軸依次通過(guò)減速器5和可滑動(dòng)聯(lián)軸器3與指夾式排種器2的排種軸相連；在電機(jī)7的輸出軸端的減速器5上安裝有霍爾傳感器12，并且霍爾傳感器12的位置與沿指夾式排種器2的下種口上邊緣順時(shí)針15度的半徑線相對(duì)應(yīng)；可滑動(dòng)聯(lián)軸器3上設(shè)置有滑動(dòng)手柄4，滑動(dòng)手柄4控制可滑動(dòng)聯(lián)軸器3沿軸向伸縮；
所述控制系統(tǒng)包括PLC控制器8、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9、觸摸屏10和電源11，PLC控制器8分別與光電傳感器15、霍爾傳感器12、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9和觸摸屏10連接；電源11與控制系統(tǒng)、光電傳感器15、霍爾傳感器12和電機(jī)7連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：
1)體積小、操作方便、造價(jià)低、實(shí)用性強(qiáng)；
2)通過(guò)檢測(cè)相鄰兩個(gè)脈沖(即相鄰兩粒玉米種子)之間的時(shí)間間隔，進(jìn)而計(jì)算出排種器的合格指數(shù)、重播指數(shù)、漏播指數(shù)等播種指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)排種器監(jiān)測(cè)的功能。
3)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)指夾式排種器每個(gè)指夾的重、漏播情況；
4)可以模擬種子下落時(shí)的動(dòng)畫，直觀地看出重播和漏播；
5)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的大量存儲(chǔ)，便于用戶查找實(shí)驗(yàn)記錄。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型玉米指夾式排種器排種質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中的附圖標(biāo)記為：
1 排種器支架 2 指夾式排種器
3 可滑動(dòng)聯(lián)軸器 4 滑動(dòng)手柄
5 減速器 6 電機(jī)支座
7 電機(jī) 8 PLC控制器
9 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 10 觸摸屏
11 電源 12 霍爾傳感器
13 導(dǎo)種管支架 14 導(dǎo)種管
15 傳感器 16 擋種板
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示，本實(shí)用新型的玉米指夾式排種器排種質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)，包括用于固定指夾式排種器2的排種器支架1、用于固定導(dǎo)種管14的導(dǎo)種管支架13、可滑動(dòng)聯(lián)軸器3、減速器5、電機(jī)支座6、電機(jī)7、霍爾傳感器12、光電傳感器15、擋種板16和控制系統(tǒng)。
所述指夾式排種器2通過(guò)三點(diǎn)支撐固定于排種器支架1上，固定方式是懸掛支撐式，方便指夾式排種器2的安裝與拆卸。
擋種板16設(shè)置于指夾式排種器2的上部，并與指夾式排種器2的進(jìn)種口連接。導(dǎo)種管14連接于指夾式排種器2的落種口下方，導(dǎo)種管14上安裝有光電傳感器15，為每粒經(jīng)過(guò)的種子發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)。
電機(jī)7固定于電機(jī)支座6上，電機(jī)7的動(dòng)力輸出軸依次通過(guò)減速器5和可滑動(dòng)聯(lián)軸器3與指夾式排種器2的排種軸相連。在電機(jī)7的輸出軸端的減速器5上安裝有霍爾傳感器12，并且霍爾傳感器12的位置與沿指夾式排種器2的下種口上邊緣順時(shí)針15度的半徑線相對(duì)應(yīng)。
可滑動(dòng)聯(lián)軸器3上設(shè)置有滑動(dòng)手柄4，滑動(dòng)手柄4控制可滑動(dòng)聯(lián)軸器3沿軸向伸縮。
所述控制系統(tǒng)包括PLC控制器8、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9、觸摸屏10和電源11。PLC控制器8分別與光電傳感器15、霍爾傳感器12、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9和觸摸屏10連接；電源11與控制系統(tǒng)、光電傳感器15、霍爾傳感器12和電機(jī)7連接。
所述檢測(cè)臺(tái)可連接打印機(jī)，將檢測(cè)結(jié)果直接打印出來(lái)，檢測(cè)過(guò)程中可對(duì)排種器的排種情況進(jìn)行直觀的動(dòng)畫模擬。
本實(shí)用新型的玉米指夾式排種器排種質(zhì)量檢測(cè)方法，包括如下步驟：
a、將待檢測(cè)的指夾式排種器2固定于排種器支架1，擋種板16與指夾式排種器2的進(jìn)種口連接；導(dǎo)種管14與指夾式排種器2的落種口連接；操作滑動(dòng)手柄4，控制可滑動(dòng)聯(lián)軸器3向指夾式排種器2的排種軸伸出，使可滑動(dòng)聯(lián)軸器3與指夾式排種器2的排種軸連接。
b、通過(guò)觸摸屏10輸入播種速度、型孔數(shù)、株距和下種目標(biāo)參數(shù)；指夾式排種器2的進(jìn)種口放入種子，擋種板16防止種子從排種器進(jìn)種口中溢出，啟動(dòng)電機(jī)7，電機(jī)7帶動(dòng)指夾式排種器2工作，種子由落種口沿導(dǎo)種管14排出，光電傳感器15為每粒經(jīng)過(guò)的種子發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，PLC控制器8根據(jù)設(shè)置的參數(shù)控制電機(jī)7的轉(zhuǎn)速，并接收安裝在導(dǎo)種管14上的光電傳感器15發(fā)出的脈沖信號(hào)。
c、PLC控制器8根據(jù)接收到的光電傳感器15發(fā)出的脈沖信號(hào)計(jì)算出指夾式排種器2的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)，并通過(guò)觸摸屏10實(shí)時(shí)顯示出來(lái)；同時(shí)，在觸摸屏10上還有種子下落時(shí)的動(dòng)畫模擬，直觀地看出重播和漏播。
d、步驟c中，根據(jù)脈沖信號(hào)計(jì)算指夾式排種器2的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)的方法為：
d1)排種器轉(zhuǎn)速控制
為檢測(cè)不同株距和不同播種速度下的指夾式排種器2的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)，首先需要控制電機(jī)7，使指夾式排種器2達(dá)到相應(yīng)轉(zhuǎn)速，指夾式排種器2轉(zhuǎn)速n的計(jì)算公式為：
n＝5000v/3al
式中，n為排種器轉(zhuǎn)速(r/min)，v為播種速度(Km/h)，l為標(biāo)準(zhǔn)株距(cm)，a為排種盤型孔數(shù)。
d2)根據(jù)步驟c中PLC控制器8接收到的光電傳感器15發(fā)出的脈沖信號(hào)統(tǒng)計(jì)相鄰種子間的中斷次數(shù)n’，通過(guò)對(duì)比由國(guó)標(biāo)中的株距區(qū)間轉(zhuǎn)化成0.1ms的定時(shí)中斷個(gè)數(shù)區(qū)間，得到實(shí)際株距分別落在五個(gè)大株距區(qū)間上的個(gè)數(shù)：n1’、n2’、n3’、n4’和n5’。
傳統(tǒng)檢測(cè)排種器合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)的方法中，一般都需要實(shí)時(shí)測(cè)量實(shí)際播種過(guò)程相鄰種子間的株距，測(cè)量方法是用公式L＝T*v來(lái)測(cè)量株距。播種機(jī)前進(jìn)的速度v是預(yù)先設(shè)定的，相鄰兩顆種子間的時(shí)間差T是通過(guò)定時(shí)器測(cè)量的。兩個(gè)種子落在地上距離L等于播種機(jī)前進(jìn)的速度v乘以這兩個(gè)種子落在地上的時(shí)間差T。再根據(jù)國(guó)標(biāo)中劃分的株距區(qū)間可以統(tǒng)計(jì)出n1’、n2’、n3’、n4’和n5’。n1’、n2’、n3’、n4’和n5’是實(shí)際株距落在不同的株距區(qū)間內(nèi)的個(gè)數(shù)，即落在各個(gè)區(qū)間的種子個(gè)數(shù)，其中，n1’、n2’、n3’、n4’和n5’對(duì)應(yīng)在國(guó)標(biāo)《單粒(精密)播種機(jī)試驗(yàn)方法》中的5個(gè)大的株距區(qū)間，對(duì)株距區(qū)間的劃分方法是：先按照標(biāo)準(zhǔn)株距的0.1倍劃分成多個(gè)區(qū)間，再將這些小區(qū)間劃分成5個(gè)大區(qū)間，分別是株距的0倍到0.5倍為第一個(gè)區(qū)間，株距的0.5倍到1.5倍為第二個(gè)區(qū)間，株距的1.5倍到2.5倍為第三個(gè)區(qū)間，株距的2.5倍到3.5倍為第四個(gè)區(qū)間，株距的3.5倍到無(wú)窮大為第五個(gè)區(qū)間，所測(cè)株距落在第一個(gè)區(qū)間為重播，落在第二個(gè)區(qū)間為正常，落在第三、四、五個(gè)區(qū)間為漏播。
n′1＝Σni(Xi∈{0至0.5})
n′2＝∑ni(Xi∈{＞0.5至≤1.5})
n′3＝Σni(Xi∈{＞1.5至≤2.5})
n′4＝Σni(Xi∈{＞2.5至≤3.5})
n′5＝Σni(Xi∈{＞3.5至≤+∞})
然后根據(jù)國(guó)標(biāo)公式進(jìn)行計(jì)算，得出合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)，這種檢測(cè)方式需要在檢測(cè)過(guò)程中不斷地計(jì)算相鄰種子間的株距，比較復(fù)雜。
本實(shí)用新型在播種質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中使用了0.1ms的定時(shí)中斷，將國(guó)標(biāo)中的株距區(qū)間轉(zhuǎn)化成0.1ms的定時(shí)中斷個(gè)數(shù)區(qū)間，轉(zhuǎn)化方法為：用中斷次數(shù)區(qū)間來(lái)代替國(guó)標(biāo)中的標(biāo)準(zhǔn)株距區(qū)間，利用公式n′為中斷次數(shù)，L為兩個(gè)種子落在地上距離，v為播種機(jī)前進(jìn)的速度。轉(zhuǎn)化的中斷區(qū)間如下表：
表中，xi為按0.1倍的標(biāo)準(zhǔn)株距劃分的株距區(qū)間，ni為xi株距區(qū)間內(nèi)的株距個(gè)數(shù)，Xi為xi株距區(qū)間的株距變量，n’為中斷次數(shù)，ni’為出現(xiàn)次數(shù)，即對(duì)應(yīng)n1’、n2’、n3’、n4’和n5’實(shí)際株距分別落在五個(gè)大株距區(qū)間上的個(gè)數(shù)。
c)然后根據(jù)以下公式計(jì)算得到排種器2的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)：
N＝n′1+n′2+n′3+n′4+n′5
重播數(shù)：n2＝n′1
合格數(shù)：n1＝N-2n2
漏播數(shù)：n0＝n′3+2n′4+3n′5
區(qū)間數(shù)：N′＝n′2+2n′3+3n′4+4n′5
合格指數(shù)：
重播指數(shù)：
漏播指數(shù)：
其中，N為總的株距個(gè)數(shù)，或是總的播種個(gè)數(shù)，N’為區(qū)間數(shù)，n1’、n2’、n3’、n4’和n5’為實(shí)際株距分別落在五個(gè)大株距區(qū)間上的個(gè)數(shù)，n0為漏播數(shù)，n1為合格數(shù)，n2為重播數(shù)，A為合格指數(shù)，D為重播指數(shù)，M為漏播指數(shù)。
本實(shí)用新型提供一種檢測(cè)指夾式排種器每個(gè)指夾重漏播的方法：
a、根據(jù)霍爾傳感器12發(fā)出的脈沖信號(hào)確定指夾式排種器2每個(gè)指夾的位置。
控制系統(tǒng)設(shè)定PLC控制器8每發(fā)出16000個(gè)脈沖，指夾式排種器2旋轉(zhuǎn)一周，指夾式排種器2有12個(gè)型孔，即PLC每發(fā)出16000/12＝1333個(gè)脈沖，指夾式排種器2轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)指夾的位置，即30°圓心角。PLC控制器8上的高速脈沖計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，以此來(lái)確定指夾式排種器2每個(gè)指夾的位置。
在電機(jī)7的輸出軸端的減速器5上安裝有霍爾傳感器12，與指夾式排種器2上的第一個(gè)指夾相對(duì)應(yīng)，并且霍爾傳感器12的位置與沿指夾式排種器2的下種口上邊緣順時(shí)針15度的半徑線相對(duì)應(yīng)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)指夾轉(zhuǎn)到這個(gè)位置，霍爾傳感器12就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，當(dāng)PLC控制器8接收到霍爾傳感器12發(fā)出的脈沖信號(hào)時(shí)，高速脈沖計(jì)數(shù)器從0重新開(kāi)始計(jì)數(shù)，每1333個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)指夾，即1-1333個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)第一個(gè)指夾，1334-2666個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)第二個(gè)指夾，以此類推，便可以確定每個(gè)指夾的位置。
b、在每個(gè)指夾對(duì)應(yīng)的脈沖個(gè)數(shù)范圍內(nèi)統(tǒng)計(jì)下落的種子個(gè)數(shù)，獲得這個(gè)指夾的重漏播數(shù)據(jù)。
例如，在1-1333個(gè)脈沖的時(shí)間段內(nèi)，如果統(tǒng)計(jì)到?jīng)]有種子下落，則第一個(gè)指夾漏播，如果統(tǒng)計(jì)到1個(gè)種子，則第一個(gè)指夾播種正常，如果統(tǒng)計(jì)到2個(gè)或2個(gè)以上，則第一個(gè)指夾重播。通過(guò)以上方法來(lái)檢測(cè)播種過(guò)程中每個(gè)指夾的重播數(shù)和漏播數(shù)。
為檢測(cè)每個(gè)指夾的重播數(shù)和漏播數(shù)，需要將種子下落觸發(fā)的脈沖與排種器指夾進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)指夾時(shí)，則該指夾正常工作，當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)指夾時(shí)，則該指夾為重播，當(dāng)一個(gè)指夾沒(méi)有相應(yīng)的脈沖對(duì)應(yīng)時(shí)，則該指夾為漏播。
為實(shí)現(xiàn)種子下落觸發(fā)的光電傳感器15的脈沖與排種器指夾一一對(duì)應(yīng)，需要對(duì)每個(gè)指夾進(jìn)行精確定位，準(zhǔn)確判斷指夾轉(zhuǎn)過(guò)的角度。指夾式排種器2工作過(guò)程中每個(gè)指夾的位置周期性循環(huán)，當(dāng)種子下落觸發(fā)脈沖時(shí)，與該脈沖相對(duì)應(yīng)的指夾處于某一特定位置，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期，當(dāng)該指夾重新回到該位置時(shí)，其所對(duì)應(yīng)的種子也正好觸發(fā)導(dǎo)種管上的傳感器發(fā)出脈沖。在理想情況下，下一個(gè)脈沖發(fā)出時(shí)，其所對(duì)應(yīng)的指夾也應(yīng)該處于該特定位置。即在該轉(zhuǎn)速下，排種器的每一個(gè)指夾處在該位置時(shí)，都應(yīng)該有一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的脈沖被觸發(fā)。對(duì)于指夾式排種器，每個(gè)指夾對(duì)應(yīng)30°的圓心角，因此，檢測(cè)每個(gè)指夾的重漏播時(shí)，指夾所對(duì)應(yīng)的位置有30°圓心角的范圍。在這30°圓心角的范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的脈沖都應(yīng)該屬于同一個(gè)指夾。