CN101354320A - 一种排种器性能检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种排种器性能检测系统，包括控制器，用于控制排种器试验台及排种器检测系统的运行；与所述控制器进行数据通信的用于测量和控制电机速度的速度监控单元；与所述控制器进行数据通信的用于采集测量数据的图像采集单元。本发明通过速度监控单元对各电机的速度进行监控，并且可以利用控制器对各电机速度进行调整，从而得出更加合理的试验结果，另外通过图像采集单元可以得到排种试验过程的视频数据和图像数据，从而更加清楚直观的分析试验结果。本发明实现了对排种器试验台的自动化监控和排种数据的精确测量。并且本系统具有结构简单、操作方便快速的特点。

Description

一种排种器性能检测系统

技术领域

本发明涉及农业机械领域，特别是涉及一种排种器检测系统。

背景技术

排种器试验台是播种机研发所使用的主要手段，是快速产生新一代高性能播种机必不可少的试验设备。排种器试验台应能完成国家标准GB 6973-1986《单粒(精密)播种机试验方法》、GB/T 9478-1988《谷物条播机试验方法》所规定的主要测试内容。但是，目前使用的排种器试验台，由于自动化程度低，种子粒距检测方法不完善、数据处理方法落后，有时需要人工参与排种试验结果的测量、人工制表，需要耗费大量的人力和时间，而且试验数据准确度低，试验效率低。

控制器视觉排种器试验台，采用可编程控制器(PLC)控制，播种盘转速和种床输送带传感器采用高精度增量型转速编码器。其不足之处在于，此试验台仅能用于气力式排种器试验，应用范围窄；另外，PLC控制器经过D/A模块通过变频器控制电机，使试验台结构复杂，操作难度加大。

随着控制器技术、测控技术的发展，为了满足排种器的结构研究及性能试验要求，迫切需要研制出一种检测速度快、测量精度高、自动化程度高的排种器试验台，并配置简单易操作的检测系统，以适应不同种类排种器(机械式、气力式)和不同播种类型(精播、穴播、条播)的试验需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、快速检测的检测系统，特别是提供一种排种器性能智能检测系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种排种器性能检测系统，控制器，用于控制排种器试验台及排种器检测系统的运行；速度监控单元，与所述控制器进行数据通信，用于测量和控制电机速度；图像采集单元，与所述控制器进行数据通信，用于采集测量数据。

其中，所述速度监控单元包括：转换器，与所述控制器连接，用于所述控制器串口接口与向量变频器串口接口之间接口转换；向量变频器，与所述转换器连接，用于控制变频调速电机；变频调速电机，与所述向量变频器连接，用于控制电机转速；速度传感器，用于测量所述变频调速电机转速；数据采集卡，与所述控制器连接，用于采集所述速度传感器信号。

其中，所述转换器是将串口RS-232转换成串口RS-485。

其中，所述图像采集单元包括：适配器，与所述控制器连接，用于将光电信号触发器与所述控制器进行适配；光电信号触发器，与所述适配器连接，用于控制摄像机；摄像机，与所述光电信号触发器连接，用于采集数据；图像采集卡，与所述控制器连接，用于采集所述摄像机内的数据信号。

其中，所述排种器性能检测系统还包括与所述控制器连接的用于打印数据信息的打印机。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种利用排种器性能检测系统进行试验的方法，包括以下步骤：根据试验条件设定试验参数；根据所述试验参数对排种器试验台电机进行速度监控；对所述排种器播种过程进行图像采集和数据处理。

其中，设定试验参数具体包括：设定排种器名称和型号、作物品种、排种类型、倾斜方向及倾斜角度、行距、株距、作业速度、播量。

其中，所述排种类型包括：精播、穴播、条播。

其中，对排种器试验台电机进行速度监控具体包括：检测所述排种器试验台电机速度，并对所述排种器试验台电机速度进行调整。

其中，所述排种器试验台电机具体包括：传送带电机、排种轴电机、风机电机。

上述技术方案仅是本发明的一个优选技术方案，具有如下优点：通过采用控制器对电机转速的测量，与预先设定的转速进行比较，从而可以控制电机的转速；利用摄像机对排种器的工作过程进行拍摄，将控制器的功能延伸至控制领域，实现了对排种器试验台的自动化监控和排种数据的精确测量。并且本系统具有结构简单、操作方便快速的特点。

附图说明

图1是本发明实施例的一种排种器性能检测系统总体结构示意图；

图2是本发明实施例的一种排种器性能检测系统具体实施流程图；

图3是本发明实施例的一种排种器性能检测系统速度监控单元工作原理示意图；

图4是本发明实施例的一种排种器性能检测系统图像采集单元工作原理示意图

图5是本发明实施例的一种排种器性能检测系统程序流程图。

其中，1：控制器；2：速度监控单元；3：图像采集单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

用于排种器试验台的排种性能检测系统安装在排种器试验台的控制器上，由硬件设备和装入控制器的软件程序组成，实现对排种器试验台的自动化控制和对排种器性能的智能检测。

排种器性能检测智能系统总体结构如图1所示：主要包括控制器1，速度监控单元2、图像采集单元3。其中速度监控单元2中的转换器为串口转换器。控制器1可以采用个人计算机、服务器或其他能够实现通过数据通信来控制电机速度和处理测试数据的其他装置。控制器1内装入的软件用Visual Basic语言编写，包括试验条件设定、速度监控、图像采集、试验结果输出四部分。本系统的具体实施流程如图2所示，此图中，实线箭头表示顺序及控制，虚线箭头表示数据传输。在试验台上装配好排种器、摄像机等硬件设备，打开各变频器开关，启动排种器性能检测系统。首先进入“试验条件设定”部分，设定整个试验过程的所有数据，包括试验总条件设定(设定：排种器名称及型号、作物品种、排种类型、倾斜方向及角度、行距、株距等)、试验速度设定(设定：传送带速度、排种轴转速、风机压力等)、图像采集数据设定(设定：采集图像的帧数、采集区间长度等)，以上各数据设定因为具体种子的不同以及试验要求的不同而不同，根据具体的情况进行设定。设定的数据以文件的形式存储在控制器内，供后续试验过程读取。“速度监控”部分开启后，从文件中读入试验速度设定数据(传送带速度、排种轴转速、风机压力等)，写入对应的变频器，分别控制试验台上的传送带驱动电机、排种轴驱动电机、风机驱动电机。传送带、排种轴的实时速度由传感器反馈到系统中以曲线图实时显示，风机的压力由压力表实时监视。待各个电机运行平稳后，开始图像采集。“图像采集”部分开启后，从文件中读取图像采集设定数据(采集图像的帧数、采集区间长度等)，拍摄排种过程，并把视频文件转化为图像文件，同时生成播种数据文件并绘出播种直方图，图像采集完成后，发出反馈信号给控制器，变频器控制各电机停止运行，整个试验台动作结束。最后进入“试验结果输出”部分，控制器从文件中读取试验总条件设定数据(排种器名称及型号、作物品种、排种类型、倾斜方向及角度、行距、株距等)，作为试验报表的表头部分，按照国家标准要求生成试验报表。试验操作人员根据试验数据，决定打印试验结果或者再次进行试验。

速度监控单元2工作过程如图3所示，其中，虚线框表示转换器和数据采集卡都安装在控制器内。控制器的RS-232串口通过RS-232/RS-485转换器接至RS485总线，消除共地噪声和共模干扰；由东达TDS-V8向量变频器控制专用变频调速电机；速度传感器采用霍尔传感器，由磁体和霍尔开关电路组合而成，构成速度传感器，用于排种器安装轴转速的测量；变频调速电机包括三台电机，即：传送带电机、排种轴电机、风机电机，分别控制传送带的速度、排种器转轴的速度以及风机的速度。PCI总线多功能数据采集卡安装在控制器的PCI插槽内。控制器指令经过串口转换器，通过向量变频器分别控制各变频调速电机的速度，从而控制试验台各工作部件的速度；而试验台的实际速度由传感器获得，通过数据采集卡传回控制器保存，并实时显示。

图像采集单元3工作过程如图4所示，其中虚线框表示适配器和图像采集卡安装在控制器内。选用BASLER A600系列高性能彩色数字摄像机，配合BCAM 1394驱动和标准IEEE 1394适配器，IEEE1394图像采集卡安装在控制器上。控制器指令通过接口适配器传送给信号触发器，由光电信号触发，控制数字摄像机的拍摄；摄像机取得的图片，通过图像采集卡传回控制器并储存，以便后续进行图像处理和数据计算。

排种性能智能检测系统的程序流程如图5所示，系统开机运行，进入系统，首先进行“试验条件设定”，设定排种器名称及型号、作物品种、排种类型(条播、精播、穴播可选)，再进入下一步操作，进行具体试验条件设定，包括行距、株距、作业速度(传送带速度及排种轴转速)、播量等数据，系统根据国家标准要求自动计算出数据采集区间总长度。试验条件设定完成后，存储数据。然后“速度监控”操作，此时速度监控单元中的硬件开始工作，串口转换器、数据采集卡、变频器、电机都启动，并有传感器在试验过程中实时监控各电机的速度并及时反馈至控制器。控制整个排种器试验台的动作，包括整个系统或部分系统的启动、暂停、继续控制，设定传送带电机速度、排种轴电机转速和风机电机转速，从而调整风压值，并可实现对各数值的实时监控和调整。在“图像采集”和“数据处理”步骤中，依次进行图像采集、图像合成、参数计算，最终得到试验过程的视频文件、处理后的图像文件，并实时生成播种数据文件。排种器在试验台上的播种过程，即排下的种子，被摄像机记录，生成图像文件，然后进行数据处理，作为最终的试验结果输出。各电机的速度数据是实时监控，但只是为了保证试验进行，电机的速度数据并不是试验的最终目的。进入“速度监控”部分，待试验台运行平稳后，进入“图像采集”部分，启动光电信号触发器、数字摄像机，完成图像的采集、合成，并经由图像采集卡传送至控制器存储。然后是“试验结果预览”步骤，查看试验结果是否合格，如果不合格，则重新返回到“试验条件设定”步骤，重新对试验条件进行设定；如果试验结果合格，则将试验结果输出，软件把播种过程视频文件处理成为图像文件，该处理过程采用常规的视频或图像处理软件进行处理，并按照国家标准要求生成排种试验报告，可转入EXCEL环境下进行试验数据的预览和试验结果的打印，也可浏览图像采集系统采集的播种过程视频文件和处理后的图像文件。

上述各种硬件设备的控制，均通过控制器内的软件系统进行控制，在控制器上得到实现。软件系统利用Visual Basic语言编写，结合Visual Basic中各种控件：串行通信控件(MSCommon)、图像处理控件(Image)、多媒体控件(MMControl)和数据采集卡，让软件与硬件充分结合，将控制器的功能延伸至自动控制领域，实现了对排种器试验台的自动化监控和排种数据的精确测量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种排种器性能检测系统，其特征在于，包括：

控制器，用于控制排种器试验台及排种器检测系统的运行；

速度监控单元，与所述控制器进行数据通信，用于测量和控制电机速度；

图像采集单元，与所述控制器进行数据通信，用于采集测量数据。

2、如权利要求1所述的排种器性能检测系统，其特征在于，所述速度监控单元包括：

转换器，与所述控制器连接，用于所述控制器串口接口与向量变频器串口接口之间接口转换；

向量变频器，与所述转换器连接，用于控制变频调速电机；

变频调速电机，与所述向量变频器连接，用于控制电机转速；

速度传感器，用于测量所述变频调速电机转速；

数据采集卡，与所述控制器连接，用于采集所述速度传感器信号。

3、如权利要求2所述的排种器性能检测系统，其特征在于，所述转换器是将串口RS-232转换成串口RS-485。

4、如权利要求1所述的排种器性能检测系统，其特征在于，所述图像采集单元包括：

适配器，与所述控制器连接，用于将光电信号触发器与所述控制器进行适配；

光电信号触发器，与所述适配器连接，用于控制摄像机；

摄像机，与所述光电信号触发器连接，用于采集数据；

图像采集卡，与所述控制器连接，用于采集所述摄像机内的数据信号。

5、如权利要求4所述的排种器性能检测系统，其特征在于，所述排种器检测系统还包括与所述控制器连接的用于打印数据信息的打印机。

6、一种利用排种器性能检测系统进行试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据试验条件设定试验参数；

根据所述试验参数对排种器试验台电机进行速度监控；

对所述排种器播种过程进行图像采集和数据处理。

7、如权利要求6所述的利用排种器性能检测系统进行试验的方法，其特征在于，设定试验参数具体包括：

设定排种器名称和型号、作物品种、排种类型、倾斜方向及倾斜角度、行距、株距、作业速度、播量。

8、如权利要求7所述的利用排种器性能检测系统进行试验的方法，其特征在于，所述排种类型包括：精播、穴播、条播。

9、如权利要求8所述的利用排种器性能检测系统进行试验的方法，其特征在于，对排种器试验台电机进行速度监控具体包括：

检测所述排种器试验台电机速度，并对所述排种器试验台电机速度进行调整。

10、如权利要求9所述的利用排种器性能检测系统进行试验的方法，其特征在于，所述排种器试验台电机具体包括：

传送带电机、排种轴电机、风机电机。

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