CN105794364A - 一种模糊控制的气吸振动式精密播种机精少量加种装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模糊控制的气吸振动式精密播种机精少量加种装置，包括加种调节装置，控制电机及传动系统，称重装置，单片微机测控系统，所述控制电机及传动系统包括步进电机B的输出轴与主动链轮B输入轴相连接；从动链轮B安装在从动链轮轴B；从动链轮轴B安装在轴承C上，从动链轮轴B一端与称重板连接；支架一端焊接在外球体表面，支架的另一端通过螺栓与种箱可拆卸连接；称重装置通过从动链轮轴B与从动链轮B连接；单片微机测控系统包括单片微机，压力传感器、电机驱动电路模块，键盘，显示器，声光报警模块等部分。从动链轮轴A通过轴承A安装在外球体上。

Description

一种模糊控制的气吸振动式精密播种机精少量加种装置
技术领域
本发明涉及农业播种技术领域播种装置，尤其涉及到一种模糊控制的气吸振动式精密播种机精少量加种装置。
背景技术
播种是农业生产过程中的重要环节，随着经济社会的高速发展，农业科技的不断进步，精准农业的实施，对播种质量提出了更高的要求。播种机是实现机械化精密播种技术的主要手段，其性能好坏直接影响播种质量及农作物的生长状况和产量。本发明相配套的育秧精密播种机是一种气吸振动式精密播种机，通过振动使种子处于“沸腾”运动状态，吸种过程内吸种盘内为真空负压，依靠气流吸力将种子吸附，通过二自由度机械手带动吸盘移动到育秧盘正上方一定位置，工控机控制一组电磁阀转换，实现正负气压切换，种子在重力及正射流作用下进行精密播种。它能克服机械式播种装置的许多缺点，对种子几何尺寸要求不严，易实现单粒点播，具有作业速度高，种子损伤率小等优点。气吸振动式精密播种机在播种过程中，振动种盘内种子的质量不断变化，为了保持种群在振动作用下处于较好的“沸腾”状态，减少吸种盘吸不到种子而导致空穴情况的发生，需要一种精确的定量加种装置，使得播种机在一次加种周期内种盘中的种子质量保持在要求的范围内，从而保持种盘内的种层厚度在合理范围，使播种机振动种盘中的种群保持理想的“沸腾”运动状态，保证气吸振动式精密播种机的精密播种要求。
本发明是一种模糊控制的气吸振动式播种机精少量加种装置，运用模糊控制方法可以实现自动化定量加种，解决了一次性大量加种时，种群厚度过厚，种群“沸腾”运动不理想的问题，为进一步实现气吸振动盘式田间育苗精密播种自动化，提高播种合格率提供了条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动化的精少量加种装置，简化人工称量和加种的工作过程，同时使振动种盘内种子质量保持在要求范围内，使得种群保持理想的“沸腾”运动状态，实现连续精少量加种作业方式，解决大量加种时种群厚度过厚，种群“沸腾”运动不理想的问题。
一种模糊控制的气吸振动式播种机精少量加种装置，包括右侧的播种装置和左侧的传动装置；所述播种装置包括漏斗、外球体、支架、种箱；所述漏斗底端与外球体上端部相连；所述外球体外侧焊接有支架；所述支架的下端左右两侧通过螺栓与种箱相连接；
所述传动装置包括步进电机A、步进电机B、传送链A、传动链B；
所述步进电机A的输出轴与主动链轮A输入轴相连接；从动链轮A安装在从动链轮轴A上，传送链A与主动链轮A、从动链轮A相啮合；所述从动链轮轴A通过轴承A安装在外球体上；
所述步进电机B的输出轴与主动链轮B输入轴相连接；从动链轮B安装在从动链轮轴B上；从动链轮轴B一端与称重板连接；传送链B与主动链轮A、从动链轮B相啮合；
所述从动链轮轴B安装在轴承C上，所述称重板安装在种箱内，且称重板通过从动链轮轴B和支撑轴B安装在种箱的前后侧壁上；
所述内球体通过从动链轮轴A、支撑轴A支撑并套装在外球体的内部；所述外球体由结构相同的半外球体A和半外球体B左右对称组成，且半外球体A和半外球体B可拆卸连接；所述外球体为上下左右端面均为圆柱形中间为球体的中空结构；所述外球体左右圆柱形端面内设置有轴承座A和轴承座B，轴承座A和轴承座B内对应安装有轴承A和轴承B，从动链轮轴A安装在轴承A上，支撑轴A安装在轴承B上，通过轴承座盖A和轴承座盖B对轴承A和轴承B进行固定密封；所述从动链轮轴A一端轴上开设有花键，另一端轴上开设有键槽；所述从动链轮轴A上开设键槽端与从动链轮A配合；
所述内球体上开设有花键槽A和花键槽B；所述从动链轮轴A开设有花键端与内球体上开设的花键槽A相配合连接；所述花键槽B与支撑轴A开设有花键端配合；
所述内球体为中空球体，内球体对应于外球体上端圆柱形处开设有圆孔A；圆孔A周围固定设置有软刷，且圆孔A的半经不大于外球体上端圆柱形的半径。
进一步的，软刷长度尺寸为内球体半径与外球体的中间球体半径之差。
进一步的，所述从动链轮轴B的一端与称重板可拆卸连接。
更进一步的，所述称重板下边设置有传感器。
进一步的，所述外球体的半外球体A和半外球体B上设置有耳板，并通过耳板可拆卸连接。
进一步的，所述圆孔A边缘通过万能胶粘上一圈软刷。
有益效益：
1.传统人工加种作业，劳动强度大，采用自动化加种作业方式，可以提高作业效率，解放了劳动力。
2.运用内外球体进行加种，根据前期对播种合格率与种群质量变化的曲线观察，将一次性大量加种转变为多次的精少量加种方式，保证了种群做沸腾运动的合理厚度，有助于提高播种合格率。
3.采用了模糊控制的方法，保证了加种量的精度。
4.软刷长度尺寸为内球体半径与外球体的中间球体半径之差可以很好的保证内球体只有运动到特定的位置时，种子才能从内球体落到种箱。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明自动加种调节装置右侧结构示意图；
附图3为称重板安装结构示意图；
附图4为内球体旋转工作过程示意图；
附图标记如下：
1-漏斗；2-加料阀；3-外球体；4-内球体；5-从动链轮A；6-支架；8-从动链轮B；9-布线口；10-种箱；11-主动链轮A；12-传动链A；13-步进电机A；14-主动链轮B；15-传动链B；16-步进电机B；17-单片微机测控系统；18-轴承A；19-轴承B；20-轴承C；21-轴承D；27-从动链轮轴A；28-支撑轴A；33-软刷；35-称重板；36-压力传感器；37-从动链轮轴B；38-支撑轴B。
具体实施方式
为对本发明的技术方案做进一步的描述，现结合附图说明：
结合附图1，本发明包括控制电机及传动系统、加种调节装置、称重装置、单片微机测控系统17；
其中，步进电机A13通过带动主动链轮A13使得传送链A12带动从动链轮A5转动，起到带动从动链轮轴A27带动内球体4旋转；步进电机B16通过带动主动链轮A13使得传动链B15带动从动链轮B8转动，起到带动从动链轮轴B37带动称重板35旋转；
通过手动旋转加料阀2，种子从漏斗1中落入内球体4，内球体4和称重板35借助步进电机A11自身扭矩保持水平平衡状态，步进电机A13通过带动从动链轮A5转动，从而带动从动链轮轴A27旋转，从动链轮轴A27带动内球体4旋转，软刷33可以保证种子在内球体4运动的过程中不掉落，当内球体4开口与外球体3下端圆柱形开口重合时，内球体4朝向下即朝向称重板35时，种子从内球体4中掉落到称重板35上；
支架6上端与外球体3焊接，支架6下端用螺母与螺栓固定于种箱10上；
压力传感器36安装在称重板35下表面正中位置，导线穿过布线口9与单片微机测控系统17连接，布线口9在从动链轮B8正下方位置；
利用显示器显示单次称重板35上种子重量值，累计已加种子重量，单片微机测控系统17将累计已加种子重量与内球体4实际容量比较，当累计加种量接近内球体4容量时，声光报警模块工作，提示重新向内球体4加种，运用键盘更改每次加种重量参数，可以实现自动化定量加种。
结合附图2，内球体4带有圆形缺口，种子可自由进出，在内球体4圆形缺口处用万能胶粘上一圈软刷33，长度为内外球半径差，外球体3由两相同的结构半拼成，通过四个圆孔，用螺栓和螺母将内球体4，软刷33，从动链轮轴A27和支撑轴A28封装。支架6上端与外球体3焊接，下端用螺母与螺栓固定于种箱10上。所述外球体3左右圆柱形端面内设置有轴承座A和轴承座B，轴承座A和轴承座B内对应安装有轴承A18和轴承B19，从动链轮轴A27安装在轴承18A上，支撑轴A28安装在轴承19B上，通过轴承座盖A和轴承座盖B对轴承18A和轴承19B进行固定密封；
外球体3左右圆柱形端面内设置有轴承座A和轴承座B，轴承座A和轴承座B内对应安装有轴承18A和轴承19B，从动链轮轴A27安装在轴承A18上，支撑轴A28安装在轴承B19上，轴承A18和轴承B19为滚子轴承，通过轴承座盖A和轴承座盖B对滚子轴承18A和滚子轴承19B进行固定密封；所述从动链轮轴A27一端轴上开设有花键，另一端轴上开设有键槽；所述从动链轮轴A27上开设键槽端与从动链轮A5配合；
内球体4在初始位置处，与外球体3上端圆柱形对应位置处开设有圆孔A，该圆孔A用来接收从漏斗1中掉落的种子。
内球体4上开设有花键槽A和花键槽B；从动链轮轴A27开设有花键端与内球体4上开设的花键槽A相配合连接；支撑轴28一端开设有花键，花键与内球体4上开设的花键槽B相配合连接；软刷33与外球体3的上端圆柱形距离为内球体4与外球体3半径之差，一般为1～2cm。
结合附图3，称重板35下面设置有压力传感器36，称重板35一端与支撑轴B37连接，另一端与支撑轴B38连接。
结合附图1、2、3、4压力传感器36测量种子重量，压力传感器检测电路将信号传给单片微机，步进电机A13通过链传动带动内球体4的运动过程中，内球体4首先以V匀速旋转，在φ1区域种子出口将先增大，当内球体4开口完全垂直向下时，种子出口达到最大，此后在φ2区域出口将逐渐减小，在φ1和φ2区域，称重数据处理将输出的当前值与输入预设值作比较，得出差值，经AD转换器转换成数字量送入PID控制器，经运算后再通过DA转换器输出控制信号U，作用于步进电机A11，单片微机控制步进电机A16的旋转速度，进而控制了加种时间，最终达到控制加种量的目的，加种完成后再以V匀速返回原点，完成一次的加种过程。
工作过程：
步骤一：手动加种：初始状态时，内球体4开口端与外球体3的上端圆柱形位置相对应，通过手动旋转加料阀2，种子从漏斗1中落入内球体4，当漏斗1中的种子量不再变化，反向旋转关闭加料阀2；
步骤二：自动加种：内球体4和称重板35借助步进电机A13自身扭矩保持水平平衡状态，步进电机A13通过带动从动链轮A5转动，从而带动从动链轮轴A27旋转，从动链轮轴A27带动内球体4旋转，软刷33可以保证种子在内球体4运动的过程中不掉落，当内球体4开口与外球体3下端圆柱形开口重合时，此时内球体4朝向下即朝向称重板35时，种子从内球体4中掉落到称重板35上；
步骤三：当称重板35上种子重量达到预设值时，步进电机B16通过链传动带动称重板35顺时针旋转一定角度(小于90度)，种子即落入振动种盘内，一段时间种子全部倾倒完毕，步进电机B16再逆时针旋转相同角度，使称重板35回到水平状态，同时步进电机A13回到初始状态，一次加种过程结束。
步骤四：重复上述步骤一至步骤三的工作过程，当显示器显示单次称重板35上种子重量值，累计已加种子重量，单片微机将累计已加种子重量与内球体4实际容量比较，当累计加种量接近内球体4容量时，声光报警模块工作，提示重新向内球体加种，运用键盘更改每次加种重量参数，可以实现自动化定量加种。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种模糊控制的气吸振动式播种机精少量加种装置，其特征在于：包括右侧的播种装置和左侧的传动装置；
所述播种装置包括漏斗(1)、外球体(3)、支架(6)、种箱(10)；所述漏斗(1)底端与外球体(3)上端部相连接；所述外球体(3)外侧焊接有支架(6)；所述支架(6)的下端左右两侧通过螺栓与种箱(10)相连接；
所述传动装置包括步进电机A(13)、步进电机B(16)、传送链A(12)、传动链B(15)；
所述步进电机A(13)的输出轴与主动链轮A(11)输入轴相连接；从动链轮A(5)安装在从动链轮轴A(27)上，传送链A(12)与主动链轮A(11)、从动链轮A(5)相啮合；
所述从动链轮轴A(27)通过轴承A(18)安装在外球体(3)上；
所述步进电机B(16)的输出轴与主动链轮B(14)输入轴相连接；从动链轮B(8)安装在从动链轮轴B(37)上；传送链B(15)与主动链轮A(14)、从动链轮B(8)相啮合；
所述从动链轮轴B(37)安装在轴承C(20)上，从动链轮轴B(37)一端与称重板(35)连接；所述称重板(35)安装在种箱(10)内，且称重板(35)通过从动链轮轴B(37)和支撑轴B(38)安装在种箱(10)的前后侧壁上；
所述内球体(4)由从动链轮轴A(27)、支撑轴A(28)支撑并套装在外球体(3)的内部；所述外球体(3)由结构相同的半外球体A和半外球体B左右对称组成，且半外球体A和半外球体B可拆卸连接；所述外球体(3)为上下左右端面均为圆柱形中间为球体的中空结构；所述外球体(3)左右圆柱形端面内设置有轴承座A和轴承座B，轴承座A和轴承座B内对应安装有轴承A(18)和轴承B(19)，从动链轮轴A(27)安装在轴承A(18)上，支撑轴A(28)安装在轴承B(19)上，轴承A(18)和轴承B(19)通过轴承座盖A和轴承座盖B进行固定密封；
所述从动链轮轴A(27)一端轴上开设有花键，另一端轴上开设有键槽；所述从动链轮轴A(27)上开设键槽端与从动链轮A(5)配合；
所述内球体(4)上开设有花键槽A和花键槽B；所述从动链轮轴A(27)开设有花键端与内球体(4)上开设的花键槽A相配合连接；所述花键槽B与支撑轴A(28)开设有花键端配合；
所述内球体(4)在初始位置处与外球体3上端圆柱形对应位置处开设有圆孔A；圆孔A周围固定设置有软刷(33)，且圆孔A的半经不大于外球体(3)上端圆柱形的半径。
2.根据权利要求1所述的模糊控制的气吸振动式播种机精少量加种装置，其特征在于，所述软刷(33)长度尺寸为内球体(4)半径与外球体(3)中间球体半径之差。
3.根据权利要求1所述的模糊控制的气吸振动式播种机精少量加种装置，其特征在于，所述从动链轮轴B(37)的一端与称重板(35)可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的模糊控制的气吸振动式播种机精少量加种装置，其特征在于，所述称重板(35)下端面设置有传感器(36)。
5.根据权利要求1所述的模糊控制的气吸振动式播种机精少量加种装置，其特征在于，所述外球体(3)的半外球体A和半外球体B上设置有耳板，并通过耳板可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的模糊控制的气吸振动式播种机精少量加种装置，其特征在于，所述圆孔A边缘通过万能胶粘上一圈软刷(33)。
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