CN104956815A - 一种玉米播种机种子精准投送机构及精确投种方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玉米播种机种子精准投送机构及精确投种方法，该机构包括控制部、驱动部和执行部，其中,执行部包括排种器、取种单元和输种单元。排种盘上的型孔在负压力的作用下吸附种子，吸附在排种盘型孔上的种子经过位于排种器左上方的刮种板后，多余的种子被清除，型孔上只剩下一粒种子。取种轮的拨指将即将下落的种子顺次拨出并进入拨指与导种槽形成的栅格，种子被拨指推至输送带左上方并抛出，在重力的作用下，种子落至输送带的隔槽中并随之运动至输种单元底部，种子在输送带隔板的推力和自身重力的作用下落至种床。该电驱式种子精准投送机构能够主动取种、精确输种、实时零速投种、维持种子的间距精度，具有结构简单、调整方便等特点。

Description

一种玉米播种机种子精准投送机构及精确投种方法

技术领域

本发明属于自动化农业装备领域，具体涉及一种玉米播种机种子精准投送机构及精确投种方法。

背景技术

随着我国精密播种技术的发展，高速精密播种已经成为玉米播种的发展趋势，粒距合格指数是衡量精密播种机播种质量的一个重要指标，精密排种器排种精确性因素主要受充种质量、清种质量、投种高度和投种速度的影响。性能优良的气力式精密排种器漏播指数低于5％，重播率低于4％，其各项工作指标已经优于国标的要求，所以充种质量、清种质量已经得到一定的保证。投种高度和投种速度已经成为制约排种器精确性提高的主要因素。投种高度对种子在种沟内的分布有很大影响，投种高度愈大，种子经历的路程愈长，所受的干扰就愈大，容易引起种子落点不准确。国内通常采用降低投种口与种沟之间的高度来提高排种均匀性，但是现在的玉米精量播种机大多数采用双圆盘开沟器，两片圆盘之间的间距小于排种器的厚度，排种器的位置无法降低到双圆盘开沟器之间，另外，如果排种器的安装位置过低，来自机架的剧烈振动会导致排种器工作性能的下降，从而造成漏播率、重播率增加以及粒距合格率降低。为了解决投种高度与播种质量之间的矛盾，科研工作者研究出了导种管，导种管安装在排种器排种口与压种舌之间，其下端距离种沟底部约60mm，通过优化导种管直线部分长度、直线部分与水平方向的夹角、圆弧部分圆心角和圆弧段半径得到形状、尺寸合适的导种管，安装导种管的播种机在中低速(3～6km/h)播种时的粒距合格率得到一定提高。但在播种机高速作业时，由于导种管结构本身和工作条件的制约，种子在导种管内运动过程中会出现严重的“碰撞异位”，在落至种床的瞬间会出现“弹跳异位”的问题，从而造成粒距均匀性迅速恶化，严重影响高速作业条件下的播种精度。在播种机高速时，在排种器下方加装种子输送系统，种子的间距精度能够得到保证。在专利CN 103596420 A中示出了一种这样的种子输送系统。由于该系统中气吸式排种器的排种盘竖直中心线与水平方向的夹角为66度，充种腔中大部分种子在重力的作用下堆积在排种器前壳体内表面上，导致种子与排种盘的摩擦力减小，不利于种子在压差的作用下吸附在排种盘型孔上，相对于竖直安装的排种器，该系统中倾斜安装的气吸式排种器所需风压增加，从而导致播种系统的功耗增加；另外，该系统结构较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种适合于现有玉米播种机的种子精准投送机构。

本发明的另一个目的是提供一种玉米播种机精确投种方法。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种玉米播种机种子精准投送机构，包括控制部10、驱动部和执行部；其中，

控制部10包括芯片407、车载12V直流电源401、稳压装置402、测速雷达403、信号处理电路404、复位按钮405、第一开关408、第二开关406、人机界面11、第一步进电机编码器106、第二步进电机编码器41和第三步进电机编码器203；

驱动部包括第一步进电机105、第一步进电机驱动器71、第二步进电机42、第二步进电机驱动器72、第三步进电机202和第三步进电机驱动器73；

执行部包括排种器100，排种器100包括进种管101、前壳体102、进气管103、后壳体104、排种轴108、第一深沟球轴承122、排种盘109、刮种板110和推种板111；

所述执行部还包括取种单元40和输种单元200；

取种单元40和输种单元200均安装在主板50上，主板50固定在排种器100的后壳体104上；

取种单元40包括第二法兰43、联轴器44、取种轮轴45、第二深沟球轴承46、第一轴承座47、取种轮48和导种槽49；

第二步进电机编码器41安装在第二步进电机42的后端面，用来获取第二步进电机42的转速，第二步进电机42通过第二法兰43固定在主板50上，第二步进电机42的动力输出轴通过联轴器44与取种轮轴45连接；

所述取种轮48平行安装于排种盘109的一侧，取种轮48通过平键联接在取种轮轴45上；

取种轮48圆周上均布有多个拨指481，导种槽49包括直线槽和70度的弧形槽，固定安装在前壳体102和排种盘109之间，弧形槽的中心面与取种轮48的中心面重合，导种槽49的直线槽上端面紧贴所述推种板111下端的平面右侧；

输种单元200包括输种单元后壳体201、第三法兰204、第三深沟球轴承205、主动同步带轮206、护种板210、输送带220和从动同步带轮245；

第三步进电机编码器203安装在第三步进电机202的后端面，用来获取第三步进电机202的转速，第三步进电机202通过第三法兰204固定在输种单元后壳体201上，第三步进电机202的动力输出轴通过平键与主动同步带轮206连接；

所述主动同步带轮206设置于取种轮48下方且位于输种单元200的上端，从动同步带轮245垂直设置于主动同步带轮206的正下方且位于输种单元200的下端，输送带220安装在主动同步带轮206和从动同步带轮245上，第三深沟球轴承205的外圈与输种单元后壳体201上的轴承孔、主动同步带轮206的轴与第三深沟球轴承205的内圈均采用过盈配合；

输送带220上的有等间隔的隔板221，相邻的两个隔板组成一个隔槽。

优选地，所述输种单元200包括张紧装置，张紧装置包括固定板230、张力调整板235、双头螺柱233、调整手轮234、弹簧安装架237及弹簧238；

所述固定板230固定在输种单元后壳体201上；固定板230与张力调整板235通过双头螺柱233连接；双头螺柱233两端具有螺旋线方向相反的螺纹，其中间部分有六边形的凸台，与调整手轮234上六边形的六边形孔采用过盈配合；调整手轮234设置有四个手柄；张力调整板235与输种单元后壳体201固定；在输种单元后壳体201上第三螺栓236对应的位置设有方便螺栓236沿竖直方向移动的长槽孔，张力调整板235的下半部分有从上到下宽度增加的三个槽；从动同步带轮安装架240的上端卡在弹簧安装架237的下部的矩形槽内，并固定在输种单元后壳体201上；张力调整板235与弹簧安装架237组成滑动副；从动同步带轮245与从动同步带轮轴244通过平键连接；第二轴承座241与从动同步带轮安装架240连接，通过调整手轮234对输送带220进行张紧。

优选地，所述取种轮48转过30°，其上的拨指481末端扫过的弧长与排种盘109上两相邻型孔112之间的弧长相等。

优选地，所述输种单元200包括护种板210，护种板210位于取种轮48与主动同步带轮206之间，与导种槽49相对，安装在输种单元后壳体201的右侧面。

优选地，所述取种轮48的转速与排种盘109的转速之比等于排种盘109上的型孔数量与取种轮48上的拨指481数量之比，即25:12。

优选地，所述主动同步带轮206的外圆周长与输送带220上四个隔槽的长度之和相等，主动同步带轮206每转动一周，输送带220转过4个隔槽；所述两相邻隔板之间的距离与取种轮48上拨指根部的距离相等，主动同步带轮206转速与取种轮48转速之比为3：1。

一种玉米播种机种子精准投送方法，包括：

a.根据需要，通过种子精准投送机构的人机界面11设置株距，控制装置10的芯片407根据株距设定参数以及测速雷达403采集的播种机作业速度控制第一步进电机105、第二步进电机42和第三步进电机202工作；

b.向种子精准投送机构进种管101加入适量的种子，启动拖拉机以及风机，风机通过与排种器进气管103连接的气管抽出后壳体104与排种盘109形成的气室中的空气，使气室产生一定压力的负压；

c.按下复位按钮405，接着按下第一开关408，在第一步进电机105的驱动下，排种盘109转动270°(S300)；

通过进种管101将种子投入充种区Ⅰ内，第一步进电机105带动排种盘109转动，随着排种盘109对位于充种区Ⅰ中的种子的搅动，排种盘109的每个型孔112上吸附1～2粒种子，种子随着排种盘109的转动进入清种区Ⅱ，在重力的作用下，导槽113内未吸附在型孔112上的种子落回至充种区Ⅰ内，吸附在型孔112上且无法依靠重力落回充种区Ⅰ的多余的种子继续随排种盘109转动，当种子经过刮种板110时，多余的种子在其拨齿的间断撞击力作用下，落回充种区Ⅰ，从而保证了排种器的单粒性。吸附在排种盘109的型孔112上的种子继续随排种盘109转动进入导种区Ⅲ，在推种板111弧形面的引导下，种子离开导槽113的近心端，种子进入取种区Ⅳ。

此时，第一粒被吸附在排种盘109型孔112上的种子随排种盘109运动至与导种槽49上端面平齐的水平面上；

d.第二步进电机42驱动取种轮48转动70°(S302)；

第一粒种子位于导种槽49弧形槽的最下端，被转动的取种轮48上的拨指481从排种盘109的型孔112上拨落并进入到两个相邻拨指481与导种槽49所形成的栅格内，每个栅格内有一粒种子；

e.第三步进电机202驱动主动同步带轮206转动4周(S304)；

此时，在主动同步带轮206的驱动力作用下，第一粒种子已经随输送带220的隔板运动至输种单元后壳体201的底部，正常播种前的准备工作已经完成，播种机开始正常工作；

f.按下第二开关406(S306)；

排种盘109、取种轮48和主动同步带轮206分别以不同的速度开始连续转动；

系统根据拖拉机的前进速度和设定的株距来计算出排种盘109的转速，排种盘109与取种轮48的速度比是12:25，主动同步带轮206与取种轮48的速度比是3:1。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的种子精准投送机构能够主动取种、精确输种、实时零速投种、维持种子的间距精度，具有结构简单、调整方便的特点。

附图说明

图1玉米播种机种子精准投送机构示意图；

图2玉米播种机种子精准投送机构驱动部和执行部的右视图；

图3玉米播种机种子精准投送机构驱动部和执行部的A-A剖视图；

图4玉米播种机种子精准投送机构驱动部和执行部的主视图；

图5玉米播种机种子精准投送机构驱动部和执行部的B-B剖视图；

图6玉米播种机种子精准投送机构驱动部和执行部的C-C剖视图；

图7玉米播种机种子精准投送机构控制部的电控示意图；

图8玉米播种机种子精准投送机构控制部处理流程的流程图。

其中的附图标记为：

10 控制部              11 人机界面

31 第一信号线          32 第二信号线

33 第三信号线          40 取种单元

41 第二进步电机编码器  42 第二步进电机

43 第二法兰            44 联轴器

45 取种轮轴            46 第二深沟球轴承

47 第一轴承座          48 取种轮

481 拨指               49 导种槽

50 主板                60 Z形连接件

70 种子                71 第一步进电机驱动器

72 第二步进电机驱动器   73 第三步进电机驱动器

100 排种器             101 进种管

102 前壳体             103 进气管

104 后壳体             105 第一步进电机

106 第一步进电机编码器  107 第一法兰

108 排种轴             109 排种盘

110 刮种板             111 推种板

112 型孔               113 导槽

114 第一螺柱           115 刮种板位置调整轮

116 限位台             117 固定卡扣

118 第二螺柱           119 法兰片

120 沉头螺钉           121 挡种板

122 第一深沟球轴承     200 输种单元

201 输送单元后壳体     202 第三步进电机

203 第三步进电机编码器 204 第三法兰

205 第三深沟球轴承     206 主动同步带轮

210 护种板             220 输送带

221 输送带隔板         230 固定板

231 第一螺栓           232 第二螺栓

233 双头螺柱           234 调整手轮

235 张力调整板         236 第三螺栓

237 弹簧安装架         238 弹簧

239 第四螺栓           240 从动同步带轮安装架

241 第二轴承座         242 螺钉

243 第四深沟球轴承     244 从动同步带轮轴

245 从动同步带轮       246 输送单元前壳体

401 车载12V直流电源    402 稳压装置

403 测速雷达           404 信号处理电路

405 复位按钮           406 第二开关

407 芯片               408 第一开关

Ⅰ 充种区              Ⅱ 清种区

Ⅲ 导种区              Ⅳ 取种区

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

本发明提供一种玉米播种机种子精准投送机构，该机构包括控制部10、驱动部和执行部。

如图7所示，控制部10包括芯片407、车载12V直流电源401、稳压装置402、测速雷达403、信号处理电路404、复位按钮405、第一开关408、第二开关406、人机界面11、第一步进电机编码器106、第二步进电机编码器41和第三步进电机编码器203。所述芯片优选为STC90C51芯片。

驱动部包括第一步进电机105、第一步进电机驱动器71、第二步进电机42、第二步进电机驱动器72、第三步进电机202和第三步进电机驱动器73。

如图1、图3、图5和图6所示，执行部包括排种器100，取种单元40和输种单元200。

排种器100包括进种管101、前壳体102、进气管103、后壳体104、第一法兰107、排种轴108、第一深沟球轴承122、排种盘109、刮种板110和推种板111。

其中，进种管101设置于前壳体102外侧上部，呈漏斗形，其进口位于前壳体102上方并与播种机种箱连接，其出口边缘与前壳体102内壁齐平，且朝向充种区Ⅰ。

前壳体102和后壳体104通过固定卡扣117闭合安装形成圆形腔室，结合处设置有密封圈，排种盘109、刮种板110和推种板111设置在该圆形腔室内；后壳体104设置有四分之三圆周的向外凸起的弧形槽，该弧形槽与排种盘109形成气室；进气管103设置于后壳体104外侧上部，其进口与风机的负压出口连接，其出口设置于后壳体104的凸起弧形槽上。

前壳体102设置有挡种板121，挡种板121沿竖直方向的截面形状为三角形，其位于充种区Ⅰ与取种区Ⅳ之间，主要作用是在充种区Ⅰ种子量比较少的情况下，将种子聚集于充种区Ⅰ的型孔112周围，以利于充种。

第一步进电机105通过第一法兰107安装在前壳体102的外端面上，第一步进电机编码器106安装在第一步进电机105的后端面，用来获取第一步进电机105的转速，第一步进电机105的动力输出轴嵌入排种轴108的孔内，排种轴108的另一端为六方轴，在排种轴108与后壳体104轴承孔之间装有第一深沟球轴承122，排种盘109的孔为与所述六方轴尺寸和形状相同的六方孔，排种盘109安装在排种轴108上，通过安装在轴端的限位销来限制排种盘109的轴向移动。

排种盘109呈圆盘型，通过沉头螺钉120与排种轴108紧固在一起，在排种轴108的带动下，排种盘109在排种器前壳体102与排种器后壳体104形成的圆形腔室内转动。排种盘109外缘周向均匀设置有若干曲条状的导槽113，排种盘109上表面的导槽113边缘设置有倒角，排种盘109下表面与嵌入后壳体104环形槽内的密封圈紧密贴合，排种器后壳体104的环形槽遮挡住了排种盘109周向导槽113的大部，未被遮盖住的导槽113则形成了型孔112。

排种器前壳体102分别设置了第一螺柱114和第二螺柱118，分别用来安装刮种板110和推种板111。刮种板110为一圆弧形钢板，其近心端边缘是一段锯齿形的拨齿，刮种板110的两端分别开有圆孔和长圆孔，排种器前壳体102上端的第一螺柱114穿过圆孔将刮种板110的一端固定在排种器前壳体102上，刮种板位置调整轮115后侧的偏心凸台与刮种板110的长圆孔形成滑动副，刮种板位置调整轮115前侧位于其中心的限位台116与排种器前壳体102接触，通过旋转刮种板位置调整轮115可以调整刮种板110与型孔112中心的距离。

推种板111采用一圆弧形钢板支撑，第二螺柱118穿过排种器前壳体102外侧的通孔将推种板111与排种器前壳体102紧固，推种板111下端面为一平面，该平面与取种单元40中的导种槽49的上端面贴合。

玉米种子通过进种管101进入充种区Ⅰ，进气管103与风机的负压口相连，第一步进电机105驱动排种盘109转动，位于充种区Ⅰ的种子在排种盘109的摩擦力和正压力的作用下，种子被压附在排种盘109的型孔112上，在刮种板110和推种板111的作用下，多余的种子被清除并落至充种区Ⅰ，进入落种区Ⅳ的每个型孔上只保留一粒种子。

取种单元40和输种单元200均安装在主板50上，主板50通过Z形连接件60固定在排种部100的后壳体104上。

取种单元40包括第二法兰43、联轴器44、取种轮轴45、第二深沟球轴承46、第一轴承座47、取种轮48和导种槽49。

第二步进电机编码器41安装在第二步进电机42的后端面，用来获取第二步进电机42的转速。第二步进电机42通过第二法兰43固定在主板50上，第二步进电机42的动力输出轴通过联轴器44与取种轮轴45连接，取种轮轴45与第二深沟球轴承46的内孔、第二深沟球轴承46的外径与第一轴承座47的中心孔均采用过盈配合。

第一轴承座47通过两个内六角螺钉固定在主板50上，取种轮48平行安装于排种盘109的一侧，取种轮轴45与取种轮48通过平键联接。

取种轮48圆周上均布多个拨指481，优选地，拨指481的数量为12个，拨指481为厚度为1mm的长方形尼龙薄片。导种槽49包括直线槽和90度的弧形槽，固定安装在前壳体102和排种盘109之间。

为了保证取种轮48的拨指481在导种槽49中的正常运动，拨指481的宽度与导种槽49的两内端面之间的间隙为1mm，且导种槽49的中心面与取种轮48的中心面重合，拨指481的长度方向的端面与导种槽49圆弧部分的间隙为1mm，导种槽49的直线槽上端面紧贴推种板111下端面的平面右侧，取种轮48转过30°，其上的拨指481末端扫过的弧长与排种盘109上两相邻型孔112之间的弧长相等。取种轮48的转速与排种盘109的转速之比等于排种盘109上的型孔数量与取种轮48上的拨指481数量之比，即25:12。取种轮48的转速与排种盘109的转速之比为25:12时，取种轮48上的拨指481与排种盘109的型孔112一一对应。

输种单元200包括输送单元输种单元后壳体201、第三法兰204、第三深沟球轴承205、主动同步带轮206、护种板210、输送带220、张紧装置固定板230、双头螺柱233、调整手轮234、张力调整板235、弹簧安装架237、弹簧238、从动同步带轮安装架240、第二轴承座241、第四深沟球轴承243、从动同步带轮轴244、从动同步带轮245和输种单元前壳体246。

第三步进电机编码器203安装在第三步进电机202的后端面，用来获取第三步进电机202的转速。第三步进电机202通过第三法兰204固定在输种单元后壳体201上，第三步进电机202的动力输出轴通过平键与主动同步带轮206连接。第三深沟球轴承205的外圈与输送单元输种单元后壳体201上的轴承孔、主动同步带轮206的轴与第三深沟球轴承205的内圈均采用过盈配合。

所述主动同步带轮206设置于取种轮48下方且位于输种单元200的上端，从动同步带轮245垂直设置于主动同步带轮206的正下方且位于输种单元200的下端，输送带220安装在主动同步带轮206和从动同步带轮245上。

所述输种单元200包括张紧装置，张紧装置包括固定板230、张力调整板235、双头螺柱233、调整手轮234及弹簧238；

张紧装置的主要作用是给输送带提供合适的张紧力，以使输种单元200正常工作，张紧装置固定板230通过第一螺栓231和第二螺栓232固定在输种单元后壳体201上，张紧装置固定板230与张力调整板235通过双头螺柱233连接，双头螺柱233两端具有螺旋线方向相反的螺纹，双头螺柱233的中间部分有六边形的凸台，其与调整手轮234上的六边形孔采用过盈配合，调整手轮234有四个手柄，通过拨动手柄来实现对输送带220的张力的调整，输送带220的张紧度调整合适后，张力调整板235通过第三螺栓236与输种单元后壳体201固定，在输种单元后壳体201上第三螺栓236对应的位置有方便第三螺栓236沿竖直方向移动的槽。张力调整板235的下半部分有从上到下宽度增加的三个槽，上端的槽宽比弹簧安装架237上端圆柱的直径多2毫米，中间槽的宽度比弹簧238的外径多3毫米，下端的槽宽比弹簧安装架237的下部的U型槽宽度多1毫米。从动同步带轮安装架240的上端卡在弹簧安装架237的下部的矩形槽内，并通过第四螺栓239将二者固定在输种单元后壳体201上，张力调整板235与弹簧安装架237组成滑动副，从动同步带轮245与从动同步带轮轴244通过平键连接，从动同步带轮轴244与第四深沟球轴承243的内径、第四深沟球轴承243的外径与第二轴承座241的轴承孔均采用过盈配合，第二轴承座241通过螺钉242与从动同步带轮安装架240连接，输送带220套在主动同步带轮206和从动同步带轮245上，通过调整手轮234对输送带220进行适度张紧。

输送带220上设有等间隔的输送带隔板221，相邻的两个隔板组成一个隔槽，主动同步带轮206的外圆周长等于输送带220上四个隔槽的长度之和，所以，主动同步带轮206每转动一周，带动输送带220转过4个隔槽，两相邻隔板之间的距离与取种轮48上拨指根部的距离相等，主动同步带轮206转速与取种轮48转速之比为3：1。隔板末端与输种单元后壳体201的间距为1mm，隔板数量为32，护种板210安装在输种单元后壳体201的右侧面且位于取种轮48与主动同步带轮206之间，与导种槽(49)相对，以使从取种轮48抛出的种子70准确地落在输送带220的两隔板221之间，前壳体246通过螺钉与安装板201固定在一起，在第三步进电机202的驱动下，主动同步带轮206带动输送带220工作。

车载12V直流电源401经过稳压装置402向第一步进电机驱动器71、第二步进电机驱动器72、第三步进电机驱动器73稳定供电；车载12V直流电源401经过12V转5V的变压器向芯片407提供5V电源。播种机上的测速雷达403测得的播种机前进速度信号经过信号处理电路404传送至芯片407。复位按钮405用来实现系统的初始化。系统开关包括两个开关，第一开关408用来向芯片发送系统启停的信号，第二开关406用来控制三个步进电机同时动作的启停。第一步进电机驱动器71、第二步进电机驱动器72、第三步进电机驱动器73能够根据芯片407的指令使第一步进电机105、第二步进电机42、第三步进电机202以设置的速度转动或转动一定的角度，第一步进电机编码器106、第二步进电机编码器41、第三步进电机编码器203将采集到的对应步进电机的转速信号传送给芯片407，可以通过人机界面11设置株距，人机界面11能够实时显示三个电机的转速。

如图8所示，本发明的一种玉米播种机种子精准投送方法，包括：

a.根据需要，通过种子精准投送机构的人机界面11设置株距，控制装置10的芯片407根据株距设定参数以及测速雷达403采集的播种机作业速度控制第一步进电机105、第二步进电机42和第三步进电机202工作；

b.向种子精准投送机构进种管101加入适量的种子，启动拖拉机以及风机，风机通过与排种器进气管103连接的气管抽出后壳体104与排种盘109形成的气室中的空气，使气室产生一定压力的负压；

c.按下复位按钮405，接着按下第一开关408，在第一步进电机105的驱动下，排种盘109转动270°(S300)；

通过进种管101将种子投入充种区Ⅰ内，第一步进电机105带动排种盘109转动，随着排种盘109对位于充种区Ⅰ中的种子的搅动，排种盘109的每个型孔112上吸附1～2粒种子，种子随着排种盘109的转动进入清种区Ⅱ，在重力的作用下，导槽113内未吸附在型孔112上的种子落回至充种区Ⅰ内，吸附在型孔112上且无法依靠重力落回充种区Ⅰ的多余的种子继续随排种盘109转动，当种子经过刮种板110时，多余的种子在其拨齿的间断撞击力作用下，落回充种区Ⅰ，从而保证了排种器的单粒性。吸附在排种盘109的型孔112上的种子继续随排种盘109转动进入导种区Ⅲ，在推种板111弧形面的引导下，种子离开导槽113的近心端，种子进入取种区Ⅳ。

此时，第一粒被吸附在排种盘109型孔112上的种子随排种盘109运动至与导种槽49上端面平齐的水平面上；

d.第二步进电机42驱动取种轮48转动70°(S302)；

第一粒种子位于导种槽49弧形槽的最下端，被转动的取种轮48上的拨指481从排种盘109的型孔112上拨落并进入到两个相邻拨指481与导种槽49所形成的栅格内，每个栅格内有一粒种子；

e.第三步进电机202驱动主动同步带轮206转动4周(S304)；

此时，在主动同步带轮206的驱动力作用下，第一粒种子已经随输送带220的隔板运动至输种单元后壳体201的底部，正常播种前的准备工作已经完成，播种机开始正常工作；

f.按下第二开关406(S306)；

排种盘109、取种轮48和主动同步带轮206分别以不同的速度开始连续转动；

系统根据拖拉机的前进速度和设定的株距来计算出排种盘109的转速，排种盘109与取种轮48的速度比是12:25，主动同步带轮206与取种轮48的速度比是3:1。

Claims (7)

1.一种玉米播种机种子精准投送机构，包括控制部(10)、驱动部和执行部；其中，

控制部(10)包括芯片(407)、车载12V直流电源(401)、稳压装置(402)、测速雷达(403)、信号处理电路(404)、复位按钮(405)、第一开关(408)、第二开关(406)、人机界面(11)、第一步进电机编码器(106)、第二步进电机编码器(41)和第三步进电机编码器(203)；

驱动部包括第一步进电机(105)、第一步进电机驱动器(71)、第二步进电机(42)、第二步进电机驱动器(72)、第三步进电机(202)和第三步进电机驱动器(73)；

执行部包括排种器(100)，排种器(100)包括进种管(101)、前壳体(102)、进气管(103)、后壳体(104)、排种轴(108)、第一深沟球轴承(122)、排种盘(109)、刮种板(110)和推种板(111)；

其特征在于：

所述执行部还包括取种单元(40)和输种单元(200)；

取种单元(40)和输种单元(200)均安装在主板(50)上，主板(50)固定在排种器(100)的后壳体(104)上；

取种单元(40)包括第二法兰(43)、联轴器(44)、取种轮轴(45)、第二深沟球轴承(46)、第一轴承座(47)、取种轮(48)和导种槽(49)；

第二步进电机编码器(41)安装在第二步进电机(42)的后端面，用来获取第二步进电机(42)的转速，第二步进电机(42)通过第二法兰(43)固定在主板(50)上，第二步进电机(42)的动力输出轴通过联轴器(44)与取种轮轴(45)连接；

所述取种轮(48)平行安装于排种盘(109)的一侧，取种轮(48)通过平键联接在取种轮轴(45)上；

取种轮(48)圆周上均布有多个拨指(481)，导种槽(49)包括直线槽和70度的弧形槽，固定安装在前壳体(102)和排种盘(109)之间，弧形槽的中心面与取种轮(48)的中心面重合，导种槽(49)的直线槽上端面紧贴所述推种板(111)下端的平面右侧；

输种单元(200)包括输种单元后壳体(201)、第三法兰(204)、第三深沟球轴承(205)、主动同步带轮(206)、护种板(210)、输送带(220)和从动同步带轮(245)；

第三步进电机编码器(203)安装在第三步进电机(202)的后端面，用来获取第三步进电机(202)的转速，第三步进电机(202)通过第三法兰(204)固定在输种单元后壳体(201)上，第三步进电机(202)的动力输出轴通过平键与主动同步带轮(206)连接；

所述主动同步带轮(206)设置于取种轮(48)下方且位于输种单元(200)的上端，从动同步带轮(245)垂直设置于主动同步带轮(206)的正下方且位于输种单元(200)的下端，输送带(220)安装在主动同步带轮(206)和从动同步带轮(245)上，第三深沟球轴承(205)的外圈与输种单元后壳体(201)上的轴承孔、主动同步带轮(206)的轴与第三深沟球轴承(205)的内圈均采用过盈配合；

输送带(220)上的有等间隔的隔板(221)，相邻的两个隔板组成一个隔槽。

2.根据权利要求1所述的玉米播种机种子精准投送机构，其特征在于：所述输种单元(200)包括张紧装置，张紧装置包括固定板(230)、张力调整板(235)、双头螺柱(233)、调整手轮(234)、弹簧安装架(237)及弹簧(238)；

所述固定板(230)固定在输种单元后壳体(201)上；固定板(230)与张力调整板(235)通过双头螺柱(233)连接；双头螺柱(233)两端具有螺旋线方向相反的螺纹，其中间部分有六边形的凸台，与调整手轮(234)上六边形的六边形孔采用过盈配合；调整手轮(234)设置有四个手柄；张力调整板(235)与输种单元后壳体(201)固定；在输种单元后壳体(201)上第三螺栓(236)对应的位置设有方便螺栓(236)沿竖直方向移动的长槽孔，张力调整板(235)的下半部分有从上到下宽度增加的三个槽；从动同步带轮安装架(240)的上端卡在弹簧安装架(237)的下部的矩形槽内，并固定在输种单元后壳体(201)上；张力调整板(235)与弹簧安装架(237)组成滑动副；从动同步带轮(245)与从动同步带轮轴(244)通过平键连接；第二轴承座(241)与从动同步带轮安装架(240)连接，通过调整手轮(234)对输送带(220)进行张紧。

3.根据权利要求1所述的玉米播种机种子精准投送机构，其特征在于：所述取种轮(48)转过30°，其上的拨指(481)末端扫过的弧长与排种盘(109)上两相邻型孔(112)之间的弧长相等。

4.根据权利要求1所述的玉米播种机种子精准投送机构，其特征在于：所述输种单元(200)包括护种板(210)，护种板(210)位于取种轮(48)与主动同步带轮(206)之间，与导种槽(49)相对，安装在输种单元后壳体(201)的右侧面。

5.根据权利要求1所述的玉米播种机种子精准投送机构，其特征在于：所述取种轮(48)的转速与排种盘(109)的转速之比等于排种盘(109)上的型孔数量与取种轮(48)上的拨指(481)数量之比，即25:12。

6.根据权利要求1所述的玉米播种机种子精准投送机构，其特征在于：所述主动同步带轮(206)的外圆周长与输送带(220)上四个隔槽的长度之和相等，主动同步带轮(206)每转动一周，输送带(220)转过4个隔槽；所述两相邻隔板之间的距离与取种轮(48)上拨指根部的距离相等，主动同步带轮(206)转速与取种轮(48)转速之比为3：1。

7.一种玉米播种机种子精准投送方法，其特征在于：所述方法包括：

a.根据需要，通过种子精准投送机构的人机界面(11)设置株距，控制装置(10)的芯片(407)根据株距设定参数以及测速雷达(403)采集的播种机作业速度控制第一步进电机(105)、第二步进电机(42)和第三步进电机(202)工作；

b.向种子精准投送机构进种管(101)加入适量的种子，启动拖拉机以及风机，风机通过与排种器进气管(103)连接的气管抽出后壳体(104)与排种盘(109)形成的气室中的空气，使气室产生一定压力的负压；

c.按下复位按钮(405)，接着按下第一开关(408)，在第一步进电机(105)的驱动下，排种盘(109)转动270°(S300)；

通过进种管(101)将种子投入充种区(Ⅰ)内，第一步进电机(105)带动排种盘(109)转动，随着排种盘(109)对位于充种区(Ⅰ)中的种子的搅动，排种盘(109)的每个型孔(112)上吸附1～2粒种子，种子随着排种盘(109)的转动进入清种区(Ⅱ)，在重力的作用下，导槽(113)内未吸附在型孔(112)上的种子落回至充种区(Ⅰ)内，吸附在型孔(112)上且无法依靠重力落回充种区(Ⅰ)的多余的种子继续随排种盘(109)转动，当种子经过刮种板(110)时，多余的种子在其拨齿的间断撞击力作用下，落回充种区(Ⅰ)，从而保证了排种器的单粒性。吸附在排种盘(109)的型孔(112)上的种子继续随排种盘(109)转动进入导种区(Ⅲ)，在推种板(111)弧形面的引导下，种子离开导槽(113)的近心端，种子进入取种区(Ⅳ)；

此时，第一粒被吸附在排种盘(109)型孔(112)上的种子随排种盘(109)运动至与导种槽(49)上端面平齐的水平面上；

d.第二步进电机(42)驱动取种轮(48)转动70°(S302)；

第一粒种子位于导种槽(49)弧形槽的最下端，被转动的取种轮(48)上的拨指(481)从排种盘(109)的型孔(112)上拨落并进入到两个相邻拨指(481)与导种槽(49)所形成的栅格内，每个栅格内有一粒种子；

e.第三步进电机(202)驱动主动同步带轮(206)转动4周(S304)；

此时，在主动同步带轮(206)的驱动力作用下，第一粒种子已经随输送带(220)的隔板运动至输种单元后壳体(201)的底部，正常播种前的准备工作已经完成，播种机开始正常工作；

f.按下第二开关(406)(S306)；

排种盘(109)、取种轮(48)和主动同步带轮(206)分别以不同的速度开始连续转动；

系统根据拖拉机的前进速度和设定的株距来计算出排种盘(109)的转速，排种盘(109)与取种轮(48)的速度比是12:25，主动同步带轮(206)与取种轮(48)的速度比是3:1。