CN113176082B - 一种气吸排种器排种性能检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种气吸排种器排种性能检测装置及方法，涉及排种器检测领域，包括用于驱动待检测排种器运行的驱动机构、用于安装排种器的第一支架和用于安装导种管的第二支架；驱动机构的动力输出轴连接有用于对接排种器排种轴的接头，驱动机构的负压源连接有用于对接排种器的气管，第二支架上间隔设置第一传感器、第二传感器，第一传感器用于获取排种器出口的排种间隔、数目，第二传感器用于获取经导种管导向后的排种间隔、数目；将排种器和导种管共同进行监测，通过传感器分别获取排种器出口的落种分布情况和导种管出口的落种分布情况，避免实地试验播种采集数据的操作，通过导种管出口的落种情况对排种器性能检测进行去噪，提高其检测精度。

Description

一种气吸排种器排种性能检测装置及方法

技术领域

本公开涉及排种器检测领域，特别涉及一种气吸排种器排种性能检测装置及方法。

背景技术

高速精量播种技术与装备是提高作物播种质量和农业生产效率的基础，排种器作为播种机的心脏部件，是高速精播关键技术的载体。播种机在高速作业过程中，排种器工作性能易受排种盘转速、负压腔室压力等因素的影响，容易造成漏充、重播等情况频现，作业性能下降。

发明人发现，在对播种机进行出厂检测或检修时，需要对核心的排种器结构进行性能检测，目前的排种器性能检测多通过播种机进行实地试验来实现，难以直接对排种器本体进行性能检测，播种机在单粒精播工作过程中输出的种子，在排种器输出后需要经过导种管才能达到播种位置，通过检测地面落种所获取的排种分布数据是在排种器、导种管共同影响下得到的，排种器的排种性能检测中引入了导种管的影响，导致存在较大误差；部分排种器在出口位置布置传感器监测获取排种信息，但仍需结合地面落种情况进行排种器排种情况的去噪，难以满足非实地试验场景下的排种器性能的检测。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种气吸排种器排种性能检测装置及方法，将排种器和导种管共同进行监测，通过在导种管中、末端布置落种检测传感器，分别采集落种中端、落种末端种子下落时刻，进一步求解前后种子间的时间间隔，从而能够实现模拟计算落种株距，进一步求解落种重、漏播率、合格粒距统计及粒距变异系数；通过中、末端同步采集，便于试验人员对排、导种过程进行过程分解，开展交互式分析，提升检测精度。

本公开的第一目的是提供一种气吸排种器排种性能检测装置，采用以下技术方案：

包括用于驱动待检测排种器运行的驱动机构、用于安装排种器的第一支架和用于安装导种管的第二支架；驱动机构的动力输出轴连接有用于对接排种器排种轴的接头，驱动机构的负压源连接有用于对接排种器的气管，第二支架上间隔设置第一传感器、第二传感器，第一传感器用于获取排种器出口的排种间隔、数目，第二传感器用于获取经导种管导向后的排种间隔、数目。

进一步地，还包括控制器，第一传感器、第二传感器用于检测排种间隔、数目并发送至控制器，控制器用于控制驱动机构的运行。

进一步地，所述驱动机构包括转矩输出机构、负压输出机构，转矩输出机构和负压输出机构均安装在壳体内，第一支架、第二支架均连接壳体。

进一步地，所述转矩输出机构的动力输出轴连接接头一端，接头与动力输出轴等角速度转动，且接头能够沿动力输出轴轴向滑动，以改变接头位于壳体外的长度。

进一步地，所述接头一端设有配合动力输出轴的对接孔，另一端设有用于对接排种器的开槽孔，接头侧壁配合有切换杆，切换杆一端位于壳体外部，用于接收外力作用带动接头沿轴向滑动。

进一步地，所述负压输出机构包括负压风机和气管，负压风机进气通道内设有滤芯，负压风机输出端连通有气管，用于连通排种器。

进一步地，所述气管连接有用于测取输入待检测排种器负压力的负压传感器。

本公开的第二目的是提供一种气吸排种器排种性能检测方法，包括以下步骤：

在排种器出口安装导种管，调节排种器参数并驱动排种器运行；

通过传感器对排种器出口、导种管出口的进行落种检测，并分别获取排种间隔、数目并发送至控制器；

控制器依据获取数据计算排种器输出种子的分布和导种管输出种子的分布，并与设定指标进行比较以分析排种器性能。

进一步地，调节排种器的驱动转速、驱动负压力，改变排种器的工作状态，通过传感器进行数据获取。

进一步地，所述种子的分布数据包括重播统计、漏播统计、粒距变异系数、种子位置。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)将排种器和导种管共同进行监测，通过传感器分别获取排种器出口的落种分布情况和导种管出口的落种分布情况，避免实地试验播种采集数据的操作，并能够通过导种管出口的落种情况对排种器性能检测进行去噪，提高其检测精度；

(2)通过对驱动机构的参数进行调整，实现对排种器输入负压腔室工作压力、排种盘转速的调整，满足排种器检测过程中对排种器驱动的需求，通过获取数据实现对排种器工作状态诊断，提升播种水平和质量，为高速精量播种提供技术保障；

(3)通过在第二支架上设置两组传感器，实现双传感器错位检测，第一落种传感器安装在第二支架中段，对排种器出口的落种进行检测，第二落种传感器安装在第二支架末端，对导种管出口的落种进行检测；工作过程中可实现两个位置落种同时检测；一方面检测种子出排种器后分布情况和种子出导种管后分布情况，另一方面实现数据对比，指导分析排种器工作性能。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2中性能检测装置的整体结构示意图；

图2为本公开实施例1、2中性能检测装置配合排种器时的结构示意图；

图3为本公开实施例1、2中性能检测装置的后视结构示意图；

图4为本公开实施例1、2中壳体内部结构示意图；

图5为本公开实施例1、2中负压腔体的结构示意图；

图6为本公开实施例1、2中排种器支架的结构示意图；

图7为本公开实施例1、2中切换杆的结构示意图；

图8为本公开实施例1、2中接头的结构示意图；

图9为本公开实施例1、2中控制系统的原理示意图；

图10为本公开实施例1、2中动力输出轴与排种轴接头的配合示意图。

图中，1.上壳体，2.外壳体，3.提手，4.负压腔盖板，5.底壳，6.工装板，7.导种管工装架，8.导种管工装固定架，9.信号处理及运算控制单元，10.触摸屏显示单元，11.排种器工装架，12.散热扇，13.正压排气口，14.总电开关，15.负压腔体总成，16.负压风机，17.切换杆，18.配电室，19.排种轴接头，20.复位弹簧，21.动力输出轴，22.联轴器，23.减速机，24.驱动电机，25.气管，26.动力系统工装架，27.第一传感器，28.第二传感器，29.试验台，30.排种器，31.导种管31，1501负压腔壳体，1502.滤芯，1503.负压气口，1504.负压力传感器，1505.风机接口。

具体实施方式

正如背景技术中所介绍的，现有技术中进行排种器性能分析时，通过检测地面落种所获取的排种分布数据是在排种器、导种管共同影响下得到的，排种器的排种性能检测中引入了导种管的影响，导致存在较大误差；针对上述问题，本公开提出了一种气吸排种器排种性能检测装置及方法。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图10所示，提出了一种气吸排种器排种性能检测装置。

主要包括壳体、安装在壳体上的驱动机构、传感器检测单元、控制器和触摸屏显示模块。

其中壳体包括依次连接的上壳体1、外壳体2、底壳，排种器30工装架为第一支架，导种管31工装架为第二支架，二者均安装在壳体上，待检测的排种器30通过连接排种器30工装架进行固定，待检测排种器30配合的导种管31通过连接导种管31工装架进行固定；

传感器检测单元包括第一传感器27、第二传感器28和负压力传感器。

驱动机构的动力输出轴连接有用于对接排种器30排种轴的接头，导种管31支架上间隔设置第一传感器、第二传感器，第一传感器用于获取排种器30出口的排种间隔、数目，第二传感器用于获取经导种管31导向后的排种间隔、数目。

第一传感器、第二传感器用于检测排种间隔、数目并发送至控制器，控制器用于控制驱动机构的运行。第一传感器安装在相对于导种管31的中部位置，第二传感器安装在导种管31的末端位置，所述第一传感器和第二传感器均可以选用适应播种检测的光电传感器。

通过在第二支架上设置两组传感器，实现双传感器错位检测，第一落种传感器安装在第二支架中段，对排种器30出口的落种进行检测，第二落种传感器安装在第二支架末端，对导种管31出口的落种进行检测；

工作过程中可实现两个位置落种同时检测；一方面检测种子出排种器30后分布情况和种子出导种管31后分布情况，另一方面实现数据对比，指导分析排种器30工作性能。

驱动单元包括作为转矩输出机构的动力驱动总成和作为负压输出机构的负压力供压总成，其中负压力供压总成由负压风机、负压腔体总成、滤芯及负压腔体盖板组成，为待检测的排种器30提供负压；动力驱动总成由低压伺服电机、减速机、动力输出轴、排种轴接口、复位弹簧和动力系统工装架构成，为待检测的排种器30提供转矩。

具体的，结合附图，上壳体1通过4个螺栓固定安装在外壳体2的上方；提手3通过螺栓安装在外壳体2预留的压铆螺栓上，左右侧各一个；负压腔体盖板4通过预留压铆螺栓孔安装在外壳体2上；底壳5与外壳体2通过铆钉铆接在一起；工装板6通过压铆螺栓孔固定安装在外壳体2的正前方；导种管31工装架通过2个螺栓安装在工装架固定架8上；工装架固定架8通过底端2个圆柱销定位、上端螺栓孔固定在工装板6上。

触摸屏显示模块10安装在信号处理及运算控制单元9上，信号处理及运算控制单元9通过外伸支架、螺栓固定安装在外壳体2预留的压铆螺栓孔上。

排种器30工装架11通过带榷螺栓固定安装在工装板6上FF1B散热器12通过螺栓安装在外壳体2的上方两侧；正压排气管13一端与风机排气口连接，通过自身法兰盘与外壳体2螺栓固定，另一侧朝向试验台29外侧；负压腔体总成15通过螺栓固定在外壳体2左侧内部，负压腔体总成风机接口1505一侧与与风机负压口连接，另一侧与滤芯1505连接；滤芯1505另一侧与负压腔外盖板4通过密封圈配合安装；负压风机16通过螺栓固定安装在底壳5上；切换杆17一端固定安装在工装板6上，另一端穿过外壳体2预留槽孔，拧球形螺母；配电室18与底壳5通过铆钉铆接在一起。

转矩输出机构的动力输出轴连接接头一端，接头与动力输出轴等角速度转动，且接头能够沿动力输出轴轴向滑动，以改变接头位于壳体外的长度；接头一端设有配合动力输出轴的对接孔，另一端设有用于对接排种器30的开槽孔，接头侧壁配合有切换杆，切换杆一端位于壳体外部，用于接收外力作用带动接头沿轴向滑动。

具体的，排种轴接头19内开类矩形长槽孔，长槽孔侧与动力输出输出轴21连接，另一端垂直轴向突出两条翼板，每根翼板中间预留螺纹孔，两条翼板间预留槽孔，方便与排种轴配合；

切换杆17为钣金结构，中间开异型限位孔，一侧焊接长螺杆。限位孔中间设计凸型凸起，工作过程中与排种轴接口上凹槽配合，起限位作用。

在本实施例中，如图10所示，所述的排种轴接头连接动力输出轴的一端开设有D型孔，其与动力输出轴配合，在动力输出轴的驱动作用下转动，并能够沿动力输出轴的轴向滑动，以改变与外部排种器的相对位置。

切换杆17非工作状态时，切换杆17在位于外壳2左侧L型限位孔最下沿，限位状态下，切换杆17与排种轴接头19凹槽配合，带动排种轴接头19向内侧运动，同时压缩复位弹簧20；工作状态时，抬起切换杆17，切换杆17在复位弹簧20作用下自然外扩，带动排种轴接头19外伸，直至与排种器30排种轴连接。

该种方式可实现与排种器30排种轴自由挂接、动力切换，从而提升工作效率、减少拆卸周期。

具体的，动力系统工装架26为Z型钣金折弯结构；工装板6为平板开槽结构；排种器30工装架11为钣金折弯结构；导种管31工装架7为钣金折弯结构；导种管31工装架固定架8为钣金折弯，端面焊接定位销结构。

排种轴接口19一端朝向试验台29外侧，试验时与排种器30排种轴连接，另一侧通过自身凹孔与动力输出轴21，且自身凹槽与拨位杆17配合安装；复位弹簧一侧与排种轴接口19轴端配合，中间通过动力输出轴21，另一侧端面与动力输出轴21轴肩配合安装；动力输出轴21一端与排种轴接口联接后，另一侧通过联轴器22与减速机23连接；减速机23输入端与驱动电机24连接；减速机23通过减速机支架23安装在动力系统工装架26上；动力系统工装架26后端与外壳体2连接，前端与工装架6连接，底端与底壳5通过螺栓连接。

电机-减速机-联轴器-动力输出轴，试验台29电机经减速机后，联轴器与输出轴连接，提升了排种轴工作过程中扭矩输出，降低了电机转速区间，以适应排种盘转速。

所述外壳体2为类“U”型钣金结构，一侧开配电室矩形槽孔、一侧开负压腔室矩形槽孔、拨压杆限位孔、后侧开正压出气孔、进气格栅、散热器安装孔等。

负压风机进气通道内设有滤芯，负压风机输出端连通有气管，用于连通排种器30；气管25连接用于测取输入待检测排种器30负压力的负压力传感器1504。其中，负压腔体总成15包括腔壳体1501、负压气管1503和进气口1505。其中腔壳体1501为长方体一侧开口内中空结构，侧面与负压气管1503焊合，负压气体经气管1503进入腔室1501，再经滤芯1502过滤器后自进气孔1505进入风机16。

负压腔室盖板4中间焊接圆形定位凸台，四周铺设密封垫片；在本实施例中，负压腔室盖板4中间焊接圆形过滤器限位板，四周铺设发泡密封垫片。

风机工作状态下，负压气体经负压管进入负压腔后，需再次经过滤芯进入风机，经正压气口排出。试验台29自带风机及过滤装置，气体经过滤后避免对粉尘、碎种等杂质进入风机，保证风机工作稳定性同时，保证负压气体杂物不会进入排种器30负压腔影响排种器30工作，同时有效清除排种器30负压腔工作过程中吸入的碎种等杂物。

实施例2

本公开的另一典型实施方式中，如图1-图10所示，提出了一种气吸排种器排种性能检测方法，利用如实施例1中所述的气吸排种器排种性能检测装置。

在排种器30出口安装导种管31，调节排种器30参数并驱动排种器30运行；

通过传感器对排种器30出口、导种管31出口的进行落种检测，并分别获取排种间隔、数目并发送至控制器；

控制器依据获取数据计算排种器30输出种子的分布和导种管31输出种子的分布，并与设定指标进行比较以分析排种器30性能。

适当调节排种器30的驱动转速、驱动负压力，改变排种器30的工作状态，通过传感器进行数据获取；

种子的分布数据包括重播统计、漏播统计、粒距变异系数、种子位置。

具体的，结合实施例1，包括以下步骤：

1)待测试排种器30通过两根螺丝、螺母固定安装在排种器30工装架11上。提升切换杆17，使其沿L型长条孔上沿运动，切换杆此刻在复位弹簧20的推动下向外移动，推动排种轴接头19向外伸出，通过找正，与排种器30排种轴连接。2)利用软管一端与试验台29负压气口1503连接，另一端与排种器30负压进气管连接；

3)将导种管31安装在导种管31工装架7后，与排种器30落种口找正安装；

4)打开总电开关14，系统通电，系统开机后，通过触摸屏显示模块10设置种子信息、种植密度、行距、前进速度和负压风机满转速百分比、自定义粒距合格指数、用户信息、排种器30型孔数、目标种子数等信息，信号处理及运算控制单元9根据设置信息及GB要求按照设定算法计算排种转速、重/漏播统计、粒距变异系数求解、种子合理位置度计算并显示在触摸屏显示模块10上。

5)设置完毕后点击触摸屏显示模块9“预实验”按键，伺服驱动电机25开始以低转速缓慢旋转，依次传递动力至减速机24、联轴器22、动力输出轴21，再经排种轴接口19传递动力至排种器30排种轴，驱动排种器30排种盘缓慢旋转开始以较低转速介入工作；风机16开始工作，气体自待测试排种器30依次经连接软管、负压接口1503、滤芯1505、风机连接口1505经风机16、正压排气口13排出；种子在气体负压力作用下吸附在排种器30排种盘型孔上，随排种盘转动，转动至落种区落入导种管31中。

7)操作者在观察试验台29操作系统中风压传感器1504检测负压值满足工作要求，并且排种器30型孔吸附种子状态正常后，点击触摸显示模块10“开始”按键正式开始试验。

8)继步骤7)开始后，传感器检测单元中端落种传感器即第一传感器27、末端落种传感器即第二传感器28开始采集落种信息，提交落种信息至信号处理及运算控制单元9，信号处理及运算控制单元9按照预定粒距分类信息赋予不同粒距不同颜色及高度的柱状图，并在触摸显示模块10显示，同时统计重、漏播率、求解粒距变异系数、合理位置度等信息，同步显示在触摸显示模块10中。

系统运行至检测单元检测种子数量达到设定“目标种子数”后，检测单元第一传感器、第二传感器及信号处理及运算控制系统9不再继续采集落种信息，触摸显示模块10保留当前计算结果，风机及驱动电机继续工作。

9)点击触摸显示模块10中“停止”按键，风机16、电机25停止工作。

实现排种器30落种重、漏播统计、粒距变异系数求解、粒距合理位置度统计、工作气压检测、工作转速检测，指导试验人员分析排种器30工作性能。

将排种器30和导种管31共同进行监测，通过传感器分别获取排种器30出口的落种分布情况和导种管31出口的落种分布情况，避免实地试验播种采集数据的操作，并能够通过导种管31出口的落种情况对排种器30性能检测进行去噪，提高其检测精度。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种气吸排种器排种性能检测装置，其特征在于，包括用于驱动待检测排种器运行的驱动机构、用于安装排种器的第一支架和用于安装导种管的第二支架；驱动机构的动力输出轴连接有用于对接排种器排种轴的接头，驱动机构的负压源连接有用于对接排种器的气管，第二支架上间隔设置第一传感器、第二传感器，第一传感器用于获取排种器出口的排种间隔、数目，第二传感器用于获取经导种管导向后的排种间隔、数目；

所述第一传感器安装至第二支架中段，所述第二传感器安装在第二支架末端，工作过程中可对排种器出口和导种管出口两个位置落种进行同时检测，一方面检测种子出排种器后分布情况和种子出导种管后分布情况，另一方面实现数据对比，指导分析排种器工作性能；

所述驱动机构包括转矩输出机构、负压输出机构，转矩输出机构和负压输出机构均安装在壳体内，第一支架、第二支架均连接壳体；

所述转矩输出机构的动力输出轴连接接头一端，接头与动力输出轴等角速度转动，且接头能够沿动力输出轴轴向滑动，以改变接头位于壳体外的长度；

所述接头一端设有配合动力输出轴的对接孔，另一端设有用于对接排种器的开槽孔，接头侧壁配合有切换杆，切换杆一端位于壳体外部，用于接收外力作用带动接头沿轴向滑动；

所述切换杆在非工作状态时位于外壳左侧L型限位孔最下沿；限位状态下，切换杆与排种轴接头凹槽配合，可带动排种轴接头向内侧运动，同时压缩复位弹簧；工作状态时，抬起切换杆，可在复位弹簧作用下自然外扩，带动排种轴接头外伸，直至与排种器排种轴连接。

2.如权利要求1所述的气吸排种器排种性能检测装置，其特征在于，还包括控制器，第一传感器、第二传感器用于检测排种间隔、数目并发送至控制器，控制器用于控制驱动机构的运行。

3.如权利要求1所述的气吸排种器排种性能检测装置，其特征在于，所述负压输出机构包括负压风机和气管，负压风机进气通道内设有滤芯，负压风机输出端连通有气管，用于连通排种器。

4.如权利要求3所述的气吸排种器排种性能检测装置，其特征在于，所述气管连接有用于测取输入待检测排种器负压力的负压传感器。

5.一种基于如权利要求1-4任一项所述气吸排种器排种性能检测装置的气吸排种器排种性能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在排种器出口安装导种管，调节排种器参数并驱动排种器运行；

通过传感器对排种器出口、导种管出口的进行落种检测，并分别获取排种间隔、数目并发送至控制器；

控制器依据获取数据计算排种器输出种子的分布和导种管输出种子的分布，并与设定指标进行比较以分析排种器性能。

6.如权利要求5所述的气吸排种器排种性能检测方法，其特征在于，调节排种器的驱动转速、驱动负压力，改变排种器的工作状态，通过传感器进行数据获取。

7.如权利要求5所述的气吸排种器排种性能检测方法，其特征在于，所述种子的分布数据包括重播统计、漏播统计、粒距变异系数、种子位置。

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