JP7296679B2

JP7296679B2 - Device for multi-member coordinated operation of pneumatic vibration type precision seeding line

Info

Publication number: JP7296679B2
Application number: JP2022516165A
Authority: JP
Inventors: 進陳; 志巧張; 耀明李; 祥山喬; 彩淇廖
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2041-03-15
Also published as: GB202201952D0; JP2023512377A; GB2617814A

Description

本発明は、農業精密播種の技術分野に属し、特に、空気振動型精密播種ラインの多部材協調動作の制御装置及び方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention belongs to the technical field of agricultural precision seeding, and more particularly, to a control device and method for multi-member coordinated operation of air vibrating precision seeding line.

中国は、現在世界最大のコメ生産国であり、年間生産量が世界のコメ総生産量の約３１％を占めていると同時に、我が国の主要な食用作物の一つであるコメは、広く植えられており、また、人工育苗から機械的自動化への段階的な移行が促されている。スーパーライスの普及に伴い、工場苗の播種精度に対する要求が1穴あたり１～２粒に増加した。播種装置は、工場で育苗するコアコンポーネントとして、播種精度の低いローラー式が主に用いられているが、播種被害率が低く、播種量が多いなどの特徴のため、スーパーライス育苗の分野で広く使用されている。空気振動型播種ラインの作業プロセスでは、シード吸引率に影響を与える主な要因は、シード吸引高さであるが、現在、シード吸引高さが固定されているため、シード層の厚さが薄くなると、シード群は、有効な気流フィールドエリアに入ることができず、シードの吸引率が低下する。２自由度のマニピュレーターの動きが制限されるシードフィードリンクでは、栽培トレイは、シードフィード位置で吸引トレイが到着するのを待つ必要があり、作業効率が低い。 China is currently the world's largest rice producer, with annual production accounting for approximately 31% of the world's total rice production. It is also encouraging a gradual transition from artificial raising of seedlings to mechanical automation. With the spread of super rice, the demand for sowing precision of factory seedlings increased to 1-2 seeds per hole. As a core component for raising seedlings in factories, the seeding equipment is mainly of the roller type, which has low seeding accuracy. It is used. In the working process of air vibration seeding line, the main factor affecting the seed suction rate is the seed suction height.Currently, the seed suction height is fixed, so the seed layer thickness is thin. Then, the seed group cannot enter the effective airflow field area, and the seed suction rate is lowered. In the seed feed link where the movement of the two-degree-of-freedom manipulator is restricted, the cultivation tray has to wait for the arrival of the suction tray at the seed feed position, resulting in low work efficiency.

本発明は、先行技術の欠陥に対して、空気振動型精密播種ラインの多部材協調動作の制御装置及び方法を提供し、空気振動型精密播種ラインに好適であり、シード添加、シード吸引、シード運搬、シードフィード、シード洗浄の各リンクの間の協調を改善することができ、回転機構と３次元追従型シードフィード方法によって、位置合わせのシードドロップ精度と播種効率を高める。 In view of the deficiencies of the prior art, the present invention provides a control device and method for multi-member coordinated operation of air vibrating precision seeding line, which is suitable for air vibrating precision seeding line, seeding, seed sucking, seeding The coordination between the transport, seed feeding and seed cleaning links can be improved, and the alignment seed drop accuracy and seeding efficiency are enhanced by the rotating mechanism and the three-dimensional tracking seed feeding method.

本発明は、以下の技術的手段により上記の技術的目的を達成する。 The present invention achieves the above technical objects by the following technical means.

本発明の空気振動型精密播種ラインの多部材協調動作の制御装置は、シード吸引トレイの動作制御部材、可動シード添加部材、及びシード洗浄部材が含まれ、可動シード添加部材、シード吸引トレイの動作制御部材、及びシード洗浄部材は、播種ライン上での穴押え機構と表土覆い機構との間に設けられている。 The control device for multi-member coordinated operation of the pneumatic vibration type precision seeding line of the present invention includes a seed suction tray motion control member, a movable seed adding member, and a seed cleaning member, and operates the movable seed adding member and the seed suction tray. A control member and a seed cleaning member are provided on the seeding line between the hole holding mechanism and the overburden mechanism.

上記のシード吸引トレイの動作制御部材は、シード吸引トレイ、４自由度の機械ハンド、シード振動トレイ、及び真空ポンプが含まれ、シード吸引トレイは、４自由度の機械ハンドにより駆使され、直交座標系の任意の位置に移動し、シード吸引トレイの空気吸入孔は、エアパイプに介して真空ポンプに接続され、シード振動トレイは、クランク接続棒を介して振動モータの出力軸に接続される。 The above-mentioned seed suction tray motion control members include a seed suction tray, a 4-DOF mechanical hand, a seed vibrating tray, and a vacuum pump. Move to an arbitrary position in the system, the air suction hole of the seed suction tray is connected to the vacuum pump through the air pipe, and the seed vibration tray is connected to the output shaft of the vibration motor through the crank connecting rod.

上記の可動シード添加部材は、シード添加機構とシード供給伝動機構が含まれ、シード添加機構は、シード添加モータ、シードドロップバルブ、及びシード供給ホッパーが含まれ、シード添加モータの出力軸に接続されたシードドロップバルブの上部は、シード供給ホッパーの底部開口部に密着し、シード供給ホッパーは、Ｚ形接続部に介してシード供給伝動機構の滑り子に固定され、シード供給伝動機構は、移動式シード供給モータと線形滑り台モジュールとを４相接続で構成される。 The above-mentioned movable seeding member includes a seeding mechanism and a seeding transmission mechanism, and the seeding mechanism includes a seeding motor, a seed drop valve and a seeding hopper, and is connected to the output shaft of the seeding motor. The upper part of the seed drop valve is closely attached to the bottom opening of the seed supply hopper, the seed supply hopper is fixed to the slide of the seed supply transmission mechanism through the Z-shaped connection, and the seed supply transmission mechanism is movable. It consists of a four-phase connection between the seeding motor and the linear slide module.

播種ラインのホルダーには、位置決めモータにより位置決めストッパーが接続され、位置決めストッパーに距離測定センサーが取り付けられている。 A positioning stopper is connected to the seeding line holder by a positioning motor, and a distance measuring sensor is attached to the positioning stopper.

穴押え機構は、その末端に第２の光電子センサーが設けられており、偏向角測定機構と第１の光電子センサーは、それぞれシード吸引トレイが播種ラインの真上に位置する場合の２つの側面角の位置の真下に配置されている。 The hole pressing mechanism is provided with a second optoelectronic sensor at its end, and the deflection angle measuring mechanism and the first optoelectronic sensor respectively detect two side angles when the seed suction tray is positioned directly above the seeding line. is located directly below the position of

上記の真空ポンプ、振動モータ、位置決めモータ、シード添加モータ、移動式シード供給モータ、及び４自由度の機械ハンドは、いずれも主制御部によって制御され、主制御部は、距離測定センサー、第１の光電子センサー、第２の光電子センサー、偏向角測定機構、ＣＣＤ測定素子、及び４自由度の機械ハンドに設けられた変位及び距離測定センサーによって収集された信号も受信する。 The vacuum pump, vibration motor, positioning motor, seed addition motor, mobile seed supply motor, and mechanical hand with 4 degrees of freedom are all controlled by a main control unit, and the main control unit comprises a distance measurement sensor, a first , a second optoelectronic sensor, a deflection angle measuring mechanism, a CCD measuring element, and a displacement and distance measuring sensor provided on the 4 DOF mechanical hand.

上記のシード洗浄部材は、２自由度の回転機械ハンドとシード洗浄針が含まれ、２自由度の機械ハンドは、フレームの中間横桁に固定され、シード洗浄針は、２自由度の回転機械ハンドの上端に配置されている。 The seed cleaning member includes a two-degree-of-freedom rotary mechanical hand and a seed-cleaning needle, the two-degree-of-freedom mechanical hand being fixed to the intermediate beam of the frame, and the seed-cleaning needle being a two-degree-of-freedom rotary mechanical hand. Located at the top of the hand.

上記の技術手段において、上記の４自由度の機械ハンドは、回転機構、Ｚ軸伝動機構、Ｘ軸伝動機構、及びＹ軸伝動機構が含まれ、上記の回転機構は、回転モータが含まれ、回転モータは、第１のＬ形接続部に介して金属板接続部上に固定され、回転モータのモータ軸は、凹形接続部に介してシード吸引トレイを固定する。 In the above technical means, the mechanical hand with four degrees of freedom includes a rotation mechanism, a Z-axis transmission mechanism, an X-axis transmission mechanism, and a Y-axis transmission mechanism, and the rotation mechanism includes a rotation motor, A rotary motor is fixed on the metal plate connection via the first L-shaped connection, and the motor shaft of the rotary motor fixes the seed suction tray via the concave connection.

上記の技術手段において、上記のＺ軸伝動機構は、Ｚ軸モータと第２の線形滑り台モジュールを直接接続で組み立てて構成され、第２の線形滑り台モジュールのシェルは、第２のＬ形接続部を介してＸ軸伝動機構の第２の滑り子に固定され、Ｚ軸モータの出力軸は、第３の親ねじに接続され、第３の親ねじは、第１の滑り子を貫通して第１のねじ伝動機構を形成し、第１の滑り子は、さらに金属板接続部の上端に接続され、金属板接続部は、延長板に介してＺ軸変位センサーの測棒が固定されている。 In the above technical means, the Z-axis transmission mechanism is configured by directly connecting and assembling the Z-axis motor and the second linear slide module, the shell of the second linear slide module is the second L-shaped connection part and the output shaft of the Z-axis motor is connected to a third lead screw, the third lead screw passing through the first slide. Forming a first screw transmission mechanism, the first slider is further connected to the upper end of the metal plate connecting part, and the metal plate connecting part is fixed to the measuring rod of the Z-axis displacement sensor through the extension plate. there is

上記の第２の線形滑り台モジュールのシェルには、上部のリミットスイッチ、シードフィード待機位置のリミットスイッチ、及び下部のリミットスイッチが垂直方向に順次配置されており、第２の線形滑り台モジュールのシェルには、Ｚ軸変位センサーも配置されている。 In the shell of the second linear slide module, an upper limit switch, a seed feed waiting position limit switch, and a lower limit switch are vertically arranged in sequence, and the shell of the second linear slide module includes: also has a Z-axis displacement sensor.

上記の技術手段において、上記のＸ軸伝動機構は、Ｘ軸モータと第３の線形滑り台モジュールを直接接続で組み立てて構成され、第３の線形滑り台モジュールは、横桁の上部に固定され、Ｘ軸モータは、第１の親ねじに接続され、第１の親ねじは、第２の滑り子の雌ねじを貫通して第２のねじ伝動機構を形成し、第３の線形滑り台モジュールのシェルには、Ｘ軸距離測定センサーが取り付けられており、第３の線形滑り台モジュールのシェルには、Ｘ軸方向に沿って右リミットスイッチと左リミットスイッチが配置されている。 In the above technical means, the X-axis transmission mechanism is assembled by directly connecting the X-axis motor and the third linear slide module, the third linear slide module is fixed on the top of the cross beam, and the X The shaft motor is connected to a first lead screw, which passes through the internal thread of the second slider to form a second screw transmission mechanism, and to the shell of the third linear slide module. is mounted with an X-axis distance measuring sensor, and a right limit switch and a left limit switch are arranged on the shell of the third linear slide module along the X-axis direction.

上記の技術手段において、上記のＹ軸伝動機構は、伝動軸とＹ軸モータが含まれ、伝動軸の両端は、それぞれ軸継手を介してＹ軸方向に沿って配置された２つの線形モジュールに接続され、その１つの線形モジュールの軸継手には、遊星減速機が取り付けられ、遊星減速機は、Ｙ軸モータに取り付けられ、線形モジュールの第２の親ねじは、第３の滑り子を貫通して第３のねじ伝動機構を形成し、２つの第３の滑り子には、横桁が固定され、線形モジュールのシェルには、Ｙ軸距離測定センサーが取り付けられ、線形モジュールのシェルには、Ｙ軸方向に沿って最小ストロークリミットスイッチ、最大ストロークリミットスイッチが順次配置されている。 In the above technical means, the Y-axis transmission mechanism includes a transmission shaft and a Y-axis motor, and both ends of the transmission shaft are divided into two linear modules arranged along the Y-axis direction via shaft joints, respectively. A planetary reducer is attached to the shaft joint of one linear module, the planetary reducer is attached to the Y-axis motor, and the second lead screw of the linear module passes through the third slide. to form a third screw transmission mechanism, the two third sliders are fixed with crossbeams, the shell of the linear module is mounted with the Y-axis distance measuring sensor, the shell of the linear module is , a minimum stroke limit switch and a maximum stroke limit switch are sequentially arranged along the Y-axis direction.

本発明の空気振動型精密播種ラインの多部材協調動作の制御方法は、シード吸引、シード運搬、シードフィード、及びシード洗浄のシリアル制御、並びに栽培トレイ動作、シード添加、及びシード吸引トレイのＹ軸方向に沿った動作のパラレル制御が含まれ、具体的には、
シード吸引トレイが初期位置に配置された後、シード吸引トレイの動作制御部材と播種ラインを起動し、栽培トレイが播種ラインに入る時に、位置決めストッパーを下ろし、シード振動トレイを高周波数で振動させ、修正されたシード層の厚さとシード吸引高さとの関係に従って、シード層の厚さに対応するシード吸引高さを見つけ、シード吸引高さの制御信号を４自由度の機械ハンドへ出力し、制御シード吸引トレイを下ろし、シード吸引トレイがシード吸引位置に到達するまで、真空ポンプを負圧にしてシード吸引を実行する。シード吸引が完了した後、シード振動トレイが低周波数で振動し、シード吸引トレイが上向きに移動し、上部のリミットスイッチがトリガーされた後、シード吸引トレイのシード運搬が右向きに移動し、右リミットスイッチがトリガーされた後、シード吸引トレイが下向きに移動する。シードフィード待機位置のリミットスイッチがトリガーされ、シードを添加する必要がある場合、シード供給モータとシード添加モータを起動し、シードドロップバルブが開く。シード吸引トレイと栽培トレイとの間に相対的な変位がない場合、真空ポンプを負圧にし、シードフィードに追従し始める。シードフィードが完了した後、位置決めストッパーが開き、シード吸引トレイが初期位置に戻る。シード洗浄が必要な場合は、２自由度の回転機械ハンドを起動してシードを洗浄し、シード洗浄が完了した後、次の栽培トレイが入るのを待ち続ける。 The method for controlling the multi-member coordinated operation of the pneumatic vibration type precision seeding line of the present invention includes serial control of seed suction, seed transport, seed feeding, and seed washing, and the Y axis of the cultivation tray operation, seed addition, and seed suction tray. It includes parallel control of motion along a direction, specifically:
After the seed suction tray is placed in the initial position, the operation control member of the seed suction tray and the seeding line are activated, and when the cultivation tray enters the seeding line, the positioning stopper is lowered, and the seed vibrating tray is vibrated at a high frequency; Find the seed suction height corresponding to the seed layer thickness according to the modified relationship between the seed layer thickness and the seed suction height, and output the seed suction height control signal to the 4-DOF mechanical hand for control The seed suction tray is lowered, and seed suction is performed with the vacuum pump under negative pressure until the seed suction tray reaches the seed suction position. After the seed suction is completed, the seed vibrating tray vibrates at a low frequency, the seed suction tray moves upward, the upper limit switch is triggered, then the seed conveying of the seed suction tray moves rightward, and the right limit After the switch is triggered, the seed suction tray moves downward. When the seed feed standby position limit switch is triggered and seed needs to be added, it activates the seed feed motor and the seed addition motor and opens the seed drop valve. When there is no relative displacement between the seed suction tray and the cultivation tray, the vacuum pump is put under negative pressure and begins to follow the seed feed. After seed feeding is completed, the positioning stopper is opened and the seed suction tray returns to its initial position. When seed cleaning is required, the two-degree-of-freedom rotary mechanical hand is activated to clean the seeds, and after the seed cleaning is completed, it continues to wait for the next cultivation tray to enter.

さらに、シード吸引トレイと栽培トレイとの協調動作のための数学的モデルは、

であり、ここで、Ｖ_２はシード運搬速度であり、Ｖ_３はシード吸引トレイがシードフィード待機位置に移動する移動速度であり、Ｖ_４はシード吸引トレイの追従移動速度であり、Ｖ_ｔｒａｎはコンベヤーベルトの移動速度であり、ｈはシード吸引高さであり、Ｌ_３はシード吸引トレイがシードフィードの待機位置まで下降する移動距離であり、Ｌ_４は栽培トレイからシードフィード位置までの距離であり、Ｔ_Ｓはシード吸引時間であり、ΔＬはシード吸引トレイと栽培トレイとの間の相対的変位であり、Δｔはシード吸引トレイのＹ軸方向での追従速度が栽培トレイと同じ速度に調整されるのに必要な時間である。 Furthermore, the mathematical model for the coordinated action of the seed suction tray and the cultivation tray is

where _V2 is the seed conveying speed, _V3 is the moving speed of the seed suction tray moving to the seed feeding waiting position, _V4 is the follow-up moving speed of the seed suction tray, and _Vtran is is the moving speed of the conveyor belt, h is the seed suction height, _L3 is the moving distance that the seed suction tray descends to the seed feeding standby position, and _L4 is the distance from the cultivation tray to the seed feeding position. where _TS is the seed suction time, ΔL is the relative displacement between the seed suction tray and the cultivation tray, and Δt is the follow-up speed of the seed suction tray in the Y-axis direction adjusted to the same speed as the cultivation tray. is the time required to be

さらに、修正されたシード層の厚さとシード吸引高さとの間の関係を取得するプロセスにおいて、まず振動周波数、振幅、及び圧力差に従って、ガス－固体結合の計算を実行し、理想的な状態でのシード層の厚さとシード吸引高さとの間の理想的な対応関係を取得する。次に、振動周波数、振幅、及び圧力差に従ってベンチテストを実行し、シード吸引率が９５％を超える高さを実際のシード吸引高さとし、シード吸引高さとシード層の厚さとの間の実際の対応関係を取得する。最後に、シード吸引高さとシード層の厚さとの間の実際の対応関係を理論上の対応関係と比較する。 Furthermore, in the process of obtaining the relationship between the modified seed layer thickness and the seed suction height, first perform the calculation of the gas-solid coupling according to the vibration frequency, amplitude and pressure difference, and in the ideal state to obtain the ideal correspondence between the seed layer thickness and the seed suction height of . Next, a bench test is performed according to the vibration frequency, amplitude, and pressure difference, the height at which the seed suction rate exceeds 95% is taken as the actual seed suction height, and the actual seed suction height between the seed suction height and the seed layer thickness is Get the correspondence. Finally, the actual correspondence between seed suction height and seed layer thickness is compared to the theoretical correspondence.

さらに、シード吸引トレイのＸ軸方向でのシード運搬速度を制御するプロセスにおいて、シード運搬速度の標的曲線を入力信号とし、Ｘ軸方向でのシード吸引トレイの実際速度をフィードバックリンクとして第１の予測制御器を確立し、シード運搬速度を制御する。シード吸引トレイのＹ軸方向での追従速度を制御するプロセスにおいて、シード吸引トレイが栽培トレイに追従する速度の標的曲線を入力信号とし、Ｙ軸方向でのシード吸引トレイの実際速度をフィードバックリンクとして、第２の予測制御器を確立し、追従速度を制御する。 Further, in the process of controlling the seed conveying speed in the X-axis direction of the seed suction tray, the target curve of the seed conveying speed is taken as an input signal, and the actual speed of the seed suction tray in the X-axis direction is taken as a feedback link for a first prediction. A controller is established to control the seed transport rate. In the process of controlling the tracking speed of the seed suction tray in the Y-axis direction, the target curve of the speed at which the seed suction tray follows the cultivation tray is taken as the input signal, and the actual speed of the seed suction tray in the Y-axis direction is taken as the feedback link. , establish a second predictive controller to control the tracking speed.

本発明は、以下の積極的な効果を有する。 The present invention has the following positive effects.

（１）本発明は、時系列制御思想に基づき、シード吸引、シード運搬、シードフィード、及びシード洗浄のシリアル制御、並びに栽培トレイ動作、シード添加、及びシード吸引トレイのＹ軸方向に沿った動作のパラレル制御を用い、播種プロセスのリズムを調整することにより、シード添加、シード吸引、シード運搬、シードフィード、シード洗浄の各作業リンク間の最適な連携を実現する。 (1) The present invention provides serial control of seed suction, seed transport, seed feeding, and seed washing, and operation of the cultivation tray, seed addition, and seed suction tray along the Y-axis direction, based on the concept of time-series control. By adjusting the rhythm of the seeding process with parallel control of the seeding process, optimum coordination between the working links of seed addition, seed aspiration, seed transport, seed feeding and seed washing is achieved.

（２）本発明は、シードフィードを追従する機能を有し、シード吸引トレイの移動速度を自動的に調整し、シードフィードの待機時間をなくし、２次元平面の間欠式シードフィードから３次元追従型シードフィードへの変換を実現することができ、播種効率を効果的に改善する。 (2) The present invention has the function of following the seed feed, automatically adjusts the moving speed of the seed suction tray, eliminates the waiting time of the seed feed, and allows the intermittent seed feeding of the two-dimensional plane to three-dimensional follow-up. The transformation into mold seed feed can be realized, effectively improving the seeding efficiency.

（３）本発明において、回転機構、Ｚ軸伝動機構、Ｘ軸伝動機構、及びＹ軸伝動機構は、シード吸引トレイの動作を制御する４自由度の機械ハンドを構成し、シード吸引高さを自動的に調整する機能を有し、吸引漏れ率を低下することができる。 (3) In the present invention, the rotation mechanism, the Z-axis transmission mechanism, the X-axis transmission mechanism, and the Y-axis transmission mechanism constitute a mechanical hand with four degrees of freedom for controlling the operation of the seed suction tray, and adjust the seed suction height. It has the function of automatic adjustment and can reduce the suction leakage rate.

（４）本発明は、偏向角測定機構を配置することにより、栽培トレイの偏向角を測定し、４自由度の機械ハンドの回転機構に制御基礎を提供し、位置合わせのシードドロップの精度を向上させる。 (4) The present invention measures the deflection angle of the cultivation tray by arranging the deflection angle measurement mechanism, provides a control basis for the rotation mechanism of the mechanical hand with 4 degrees of freedom, and improves the seed drop accuracy for alignment. Improve.

上記の本発明の空気振動型精密播種ラインの多部材協調動作の制御装置の構成ブロック図である。Fig. 3 is a configuration block diagram of the controller for multi-member coordinated operation of the air vibration type precision seeding line of the present invention; 上記の本発明の空気振動型精密播種ラインの多部材協調動作の制御装置の正面図である。FIG. 4 is a front view of the controller for multi-member coordinated operation of the air vibration type precision seeding line of the present invention; 上記の本発明の空気振動型精密播種ラインの多部材協調動作の制御装置の上面図である。FIG. 4 is a top view of the control device for multi-member coordinated operation of the air vibration type precision seeding line of the present invention; 上記の本発明における４自由度の機械ハンドの構造の正面図である。FIG. 4 is a front view of the structure of the mechanical hand with four degrees of freedom according to the present invention; 上記の本発明における４自由度の機械ハンドの構造の上面図である。FIG. 4 is a top view of the structure of the mechanical hand with four degrees of freedom in the present invention described above; 上記の本発明におけるＺ軸伝動機構の等角図である。Fig. 4 is an isometric view of the Z-axis transmission mechanism of the present invention as described above; 上記の本発明における移動規制中の位置決め機構の正面図である。FIG. 4 is a front view of the positioning mechanism during movement restriction in the present invention. 上記の本発明における規制解除の位置決め機構の等角図である。Fig. 3 is an isometric view of the deregulation positioning mechanism of the present invention as described above; 上記の本発明における位置決め機構の測定のフローチャートである。It is a flow chart of the measurement of the positioning mechanism in the present invention described above. 上記の本発明の空気振動型精密播種ラインの多部材協調動作の制御装置のシステムハードウェア構造図である。FIG. 4 is a system hardware structure diagram of the control device for multi-member coordinated operation of the air vibration type precision seeding line of the present invention; 本発明シード吸引トレイの動作プロセスの概略図である。1 is a schematic diagram of the operation process of the seed suction tray of the present invention; FIG. 本発明におけるシード吸引高さを自動的に調整する制御モデルの確立を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing establishment of a control model for automatically adjusting the seed suction height in the present invention; 本発明におけるシード吸引トレイのシード吸引動作を制御するフローチャートである。4 is a flow chart for controlling the seed suction operation of the seed suction tray in the present invention; 本発明における追従動作を制御する算法の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of an algorithm for controlling tracking motion in the present invention; 本発明におけるシード吸引トレイのシード運搬動作を制御するフローチャートである。4 is a flow chart for controlling the seed conveying operation of the seed suction tray in the present invention; 本発明における空気振動型精密播種ライン多部材協調動作を制御するフローチャートである。4 is a flow chart for controlling the multi-member cooperative operation of the air vibration type precision seeding line in the present invention. 本発明におけるシード吸引、シード運搬、シードフィード、シード添加、シード洗浄を制御するフローチャートである。4 is a flowchart for controlling seed aspiration, seed transportation, seed feeding, seed addition, and seed washing in the present invention; 本発明のタッチパネルのパワーオンメインディスプレイインタフェースの概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of the power-on main display interface of the touch panel of the present invention; 本発明のタッチパネルの手動制御モードでのメインディスプレイインタフェースの概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of the main display interface in manual control mode of the touch panel of the present invention; 本発明のタッチパネルの自動制御モードでのメインディスプレイインタフェースの概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of the main display interface in automatic control mode of the touch panel of the present invention;

以下、添付の図面と具体的な実施例を合わせて、本発明をさらに説明するが、本発明の保護範囲がこれらに制限されない。 Hereinafter, the present invention will be further described in conjunction with the accompanying drawings and specific embodiments, but the protection scope of the present invention is not limited thereto.

図１、２（ａ）、２（ｂ）に示すように、本発明の空気振動型精密播種ラインの多部材協調動作の制御装置は、播種ライン１７、シード吸引トレイの動作制御部材、可動シード添加部材４、及びシード洗浄部材１１が含まれる。播種ライン１７にコンベヤーベルト伝動機構が設けられ、播種ライン１７に、作業方向に沿って底土敷き機構１、底土掃き機構２、穴押え機構３、表土覆い機構１４、表土掃き機構１５、及び散水機構１６が順次配置され、かつ該当底土敷き機構１、底土掃き機構２、穴押え機構３、表土覆い機構１４、表土掃き機構１５、及び散水機構１６は、いずれも先行技術であるため、本明細書では詳細に説明されていない。穴押え機構３と表土覆い機構１４との間には、可動シード添加部材４、シード吸引トレイの動作制御部材、及びシード洗浄部材１１が配置されている。シード吸引トレイの動作制御部材は、シード吸引トレイ５、回転機構６、Ｚ軸伝動機構７、Ｘ軸伝動機構８、Ｙ軸伝動機構９、シード振動トレイ１０、及び真空ポンプ１２が含まれ、かつシード吸引トレイ５は、Ｘ軸伝動機構８、Ｙ軸伝動機構９、Ｚ軸伝動機構７、回転機構６に駆使され、直交座標系で任意の位置に移動することを実現し、シード吸引トレイ５の空気吸入孔は、フランジプレートに介してエアパイプの端部に固定され、エアパイプの他端は真空ポンプ１２に接続され、シード振動トレイ１０は、クランク接続棒３４に介して振動モータ３３の出力軸に接続され、シード振動トレイ１０は、可動シード添加部材４とシード洗浄部材１１との間に配置されている。可動シード添加部材４は、シード添加機構２６とシード供給伝動機構２７が含まれ、シード添加機構２６は、シード添加モータ２８、シードドロップバルブ２９、及びシード供給ホッパー３０からなり、シード添加モータ２８の出力軸は、シードドロップバルブ２９に接続され、シードドロップバルブ２９の開口サイズを制御し、シードドロップバルブ２９の上部断面は、シード供給ホッパー３０の底部開口と密着されている。Ｚ形接続部３２の右端は、シード供給ホッパー３０シェルにボルトで固定され、Ｚ形接続部３２の左端は、シード供給伝動機構２７の滑り子（第４の線形滑り台モジュールに含まれ）に固定されている。移動式シード供給モータ３１は、第４の線形滑り台モジュールにねじで接続されてシード供給伝動機構２７を形成し、シード供給伝動機構２７は、フレーム１３の延長板に取り付けられている。シード洗浄部材１１は、２自由度の回転機械ハンド２５とシード洗浄針２４が含まれ、２自由度の機械ハンド２５の基台は、フレーム１３の中間横桁にボルトで固定され、シード洗浄針２４は、２自由度の回転機械ハンド２５の上端に配置され、ＸＹ平面内を移動し得る。シード吸引トレイ５、可動シード添加部材４、シード洗浄部材１１、及び播種ライン１７の各部材間のプロセスリズムを調整することにより、シード添加、シード吸引、シード運搬、シードフィード、シード洗浄は、最適な連携が実現される。 As shown in FIGS. 1, 2(a) and 2(b), the controller for multi-member coordinated operation of the pneumatic vibration type precision seeding line of the present invention comprises a seeding line 17, a seed suction tray motion control member, a movable seed An application member 4 and a seed cleaning member 11 are included. The seeding line 17 is provided with a conveyor belt transmission mechanism, and the seeding line 17 is provided with a bottom soil spreading mechanism 1, a bottom soil sweeping mechanism 2, a hole pressing mechanism 3, a topsoil covering mechanism 14, a topsoil sweeping mechanism 15, and a watering mechanism along the working direction. 16 are sequentially arranged, and the corresponding subsoil spreading mechanism 1, subsoil sweeping mechanism 2, hole holding mechanism 3, topsoil covering mechanism 14, topsoil sweeping mechanism 15, and watering mechanism 16 are all prior art. is not described in detail. A movable seed adding member 4 , a seed suction tray operation control member, and a seed cleaning member 11 are arranged between the hole pressing mechanism 3 and the topsoil covering mechanism 14 . The operation control members of the seed suction tray include a seed suction tray 5, a rotating mechanism 6, a Z-axis transmission mechanism 7, an X-axis transmission mechanism 8, a Y-axis transmission mechanism 9, a seed vibrating tray 10, and a vacuum pump 12, and The seed suction tray 5 is used by an X-axis transmission mechanism 8, a Y-axis transmission mechanism 9, a Z-axis transmission mechanism 7, and a rotation mechanism 6 to move to any position in an orthogonal coordinate system. is fixed to the end of the air pipe through a flange plate, the other end of the air pipe is connected to the vacuum pump 12, and the seed vibration tray 10 is connected to the output shaft of the vibration motor 33 through the crank connection rod 34. , and the seed vibrating tray 10 is arranged between the movable seed adding member 4 and the seed cleaning member 11 . The movable seeding member 4 includes a seeding mechanism 26 and a seeding transmission mechanism 27. The seeding mechanism 26 consists of a seeding motor 28, a seed drop valve 29, and a seeding hopper 30. The output shaft is connected to the seed drop valve 29 to control the opening size of the seed drop valve 29 , and the top section of the seed drop valve 29 is in close contact with the bottom opening of the seed supply hopper 30 . The right end of the Z-connection 32 is bolted to the seed feed hopper 30 shell and the left end of the Z-connection 32 is fixed to the slide of the seed feed transmission 27 (included in the fourth linear slide module). It is The mobile seeding motor 31 is screwed to the fourth linear slide module to form a seeding transmission mechanism 27 , which is attached to the extension plate of the frame 13 . The seed cleaning member 11 includes a 2-DOF rotating mechanical hand 25 and a seed-cleaning needle 24, the base of the 2-DOF mechanical hand 25 being bolted to an intermediate beam of the frame 13 and the seed cleaning needle. 24 is located at the upper end of a two-degree-of-freedom rotary mechanical hand 25 and can move in the XY plane. By adjusting the process rhythm between the seed suction tray 5, the movable seed adding member 4, the seed cleaning member 11 and the seeding line 17, seed addition, seed suction, seed conveying, seed feeding and seed cleaning can be optimized. collaboration is realized.

播種ライン１７は、穴押え機構３の末端に第２の光電子センサー２３が配置されており、シード吸引トレイ５が播種ライン１７の真上に位置する場合、偏向角測定機構２２は、シード吸引トレイ５の右側面角位置の真下に配置され、左側面角位置に第１の光電子センサー２０が配置され、偏向角測定機構２２は、一対の距離測定センサーである。 The seeding line 17 is provided with a second photoelectric sensor 23 at the end of the hole pressing mechanism 3. When the seed suction tray 5 is positioned directly above the seeding line 17, the deflection angle measuring mechanism 22 detects the seed suction tray. 5, a first optoelectronic sensor 20 is arranged at the left side angle position, and the deflection angle measuring mechanism 22 is a pair of distance measuring sensors.

図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、回転機構６、Ｚ軸伝動機構７、Ｘ軸伝動機構８、及びＹ軸伝動機構９は、４自由度の機械ハンドを構成する。回転機構６の第１のＬ形接続部６ｄは、その一端が金属板接続部６ｅにボルトで固定されており、他端が回転モータ６ｃの底部に固定されている。回転モータ６ｃのモータ軸６ｂは、第１のＬ形接続部６ｄの底部を貫通して、凹形接続部６ａの上端に接続され、シード吸引トレイ５は、凹形接続部６ａの下端にボルトで固定され、回転モータ６ｃは、シード吸引トレイ５を駆使して特定の角度だけ回転させ得る。金属板接続部６ｅの上端は、第１の滑り子７ｃに接続され、第３の親ねじ７ｋは、第１の滑り子７ｃを貫通して第１のねじ伝動機構を形成する。Ｚ軸伝動機構７は、Ｚ軸モータ７ａと第２の線形滑り台モジュールが含まれ、Ｚ軸モータ７ａは、ねじにより第２の線形滑り台モジュールに直接接続で取り付けられ、第２の線形滑り台モジュールのシェルは、第２のＬ形接続部７ｄを介してＸ軸伝動機構８の第２の滑り子８ｇに固定されている。垂直方向の動力は、Ｚ軸モータ７ａによって供給され、Ｚ軸モータ７ａは、ステッピングモータが用いられ、かつＺ軸モータ７ａの出力軸は、第３の軸継手７ｊを介して第３の親ねじ７ｋと接続されている（図３（ｃ））。上部のリミットスイッチ７ｂ、シードフィード待機位置のリミットスイッチ７ｅ、及び下部のリミットスイッチ７ｆは、垂直方向に沿って第１のＴ字形ナット溝に順次固定され、第１のＴ字形ナット溝は、第２の線形滑り台モジュールのシェルに設けられており、上記リミットスイッチの位置を手動で調整することができる。Ｚ軸変位センサーの基台７ｇは、第２の線形滑り台モジュールのシェル側縁に固定されて取り付けられ、Ｚ軸変位センサーの基台７ｇにＺ軸変位センサーが取り付けられている。Ｚ軸変位センサーの測棒７ｈは、金属板接続部の延長板７ｉに固定されて接続されており、金属板接続部の延長板７ｉは、金属板接続部６ｅの底部に固定され、Ｚ軸変位センサーの測棒７ｈは、シード吸引トレイ５を追従して同期線形移動をし得る。Ｘ軸伝動機構８は、Ｘ軸モータ８ａと第３の線形滑り台モジュールが含まれ、Ｘ軸モータ８ａは、ねじにより第３の線形滑り台モジュールに直接接続で取り付けられ、第３の線形滑り台モジュールは、横桁９ｄの上部に固定されている。Ｘ軸モータ８ａは、第１の軸継手８ｂを介して第１の親ねじ８ｆに接続され、第１の親ねじ８ｆは、第２の滑り子８ｇの雌ねじを貫通して第２のねじ伝動機構を形成する。第２の滑り子８ｇは、Ｘ軸モータ８ａに駆動されて、水平方向に沿って線形動作される。Ｘ軸センサーホルダー８ｃは、第３の線形滑り台モジュールのシェルに取り付けられ、Ｘ軸距離測定センサー８ｄは、Ｘ軸センサーホルダー８ｃに固定されて取り付けられ、第２の滑り子８ｇのＸ軸方向での変位を測定し得る。右リミットスイッチ８ｅと左リミットスイッチ８ｈは、Ｘ軸方向に沿って第２のＴ字形ナット溝に配置されており、第２のＴ字形ナット溝は、第３の線形滑り台モジュールのシェルに設けられている。Ｙ軸伝動機構９の伝動軸９ｋは、それぞれＹ軸方向に沿って配置された２つの線形モジュール９ｌに２つの軸継手９ｊで接続され、線形モジュール９ｌは、フレーム１３に取り付けられ、Ｙ軸モータ９ｇは、遊星減速機９ｈに取り付けられ、遊星減速機９ｈは、フランジプレート９ｉに介してその１つの第２の軸継手９ｊに取り付けられ、モータ９ｇに制御されることにより、２つの線形モジュール９ｌが同期して動作する。横桁９ｄの両端は、それぞれＹ軸に沿って２つの第３の滑り子９ｅにボルトで固定され、線形モジュール９ｌの第２の親ねじ９ｃは、第３の滑り子９ｅを貫通して第３のねじ伝動機構を形成する。線形モジュール９ｌのシェルには、Ｙ軸センサーホルダー９ａが取り付けられており、Ｙ軸センサーホルダー９ａには、Ｙ軸距離測定センサー９ｂが取り付けられている。最小ストロークリミットスイッチ９ｆ、最大ストロークリミットスイッチ９ｍは、Ｙ軸方向に沿って線形モジュール９ｌのシェル側縁に順次配置されている。 As shown in FIGS. 3(a), 3(b), and 3(c), the rotation mechanism 6, the Z-axis transmission mechanism 7, the X-axis transmission mechanism 8, and the Y-axis transmission mechanism 9 have four degrees of freedom. Construct a mechanical hand. One end of the first L-shaped connecting portion 6d of the rotating mechanism 6 is fixed to the metal plate connecting portion 6e with a bolt, and the other end is fixed to the bottom of the rotating motor 6c. The motor shaft 6b of the rotary motor 6c passes through the bottom of the first L-shaped connecting portion 6d and is connected to the upper end of the concave connecting portion 6a, and the seed suction tray 5 is bolted to the lower end of the concave connecting portion 6a. , and the rotary motor 6c can rotate the seed suction tray 5 by a specific angle. The upper end of the metal plate connection 6e is connected to the first slider 7c, and the third lead screw 7k passes through the first slider 7c to form the first screw transmission. The Z-axis transmission mechanism 7 includes a Z-axis motor 7a and a second linear slide module, the Z-axis motor 7a is directly connected to the second linear slide module by a screw, and the second linear slide module The shell is fixed to a second slider 8g of the X-axis transmission 8 via a second L-shaped connection 7d. Vertical power is supplied by a Z-axis motor 7a, which is a stepper motor, and the output shaft of the Z-axis motor 7a is connected to a third lead screw via a third coupling 7j. 7k (FIG. 3(c)). The upper limit switch 7b, the seed feed standby position limit switch 7e, and the lower limit switch 7f are sequentially fixed to the first T-shaped nut groove along the vertical direction, and the first T-shaped nut groove 2 linear slide module shell, the position of the limit switch can be manually adjusted. A Z-axis displacement sensor base 7g is fixedly attached to the shell side edge of the second linear slide module, and a Z-axis displacement sensor is attached to the Z-axis displacement sensor base 7g. The measuring rod 7h of the Z-axis displacement sensor is fixed and connected to the extension plate 7i of the metal plate connection portion, and the extension plate 7i of the metal plate connection portion is fixed to the bottom of the metal plate connection portion 6e, and the Z-axis The measuring rod 7h of the displacement sensor can follow the seed suction tray 5 for synchronous linear movement. The X-axis transmission mechanism 8 includes an X-axis motor 8a and a third linear slide module, the X-axis motor 8a is directly connected to the third linear slide module by screws, and the third linear slide module is , is fixed to the upper part of the crossbeam 9d. The X-axis motor 8a is connected to a first lead screw 8f via a first shaft coupling 8b, and the first lead screw 8f penetrates the female thread of the second slider 8g to provide a second screw transmission. form a mechanism. The second slider 8g is driven by the X-axis motor 8a and linearly moved along the horizontal direction. An X-axis sensor holder 8c is mounted on the shell of the third linear slide module, and an X-axis distance measuring sensor 8d is fixedly mounted on the X-axis sensor holder 8c, and in the X-axis direction of the second slider 8g. displacement can be measured. The right limit switch 8e and the left limit switch 8h are arranged in the second T-shaped nut groove along the X-axis direction, and the second T-shaped nut groove is provided in the shell of the third linear slide module. ing. The transmission shaft 9k of the Y-axis transmission mechanism 9 is connected to two linear modules 9l respectively arranged along the Y-axis direction by two shaft joints 9j. 9g is attached to a planetary reducer 9h, which is attached to its one second shaft joint 9j via a flange plate 9i and controlled by a motor 9g to create two linear modules 9l work synchronously. Each end of the crossbeam 9d is bolted to two third sliders 9e along the Y-axis, the second lead screw 9c of the linear module 9l passing through the third slider 9e to the third slider 9e. 3 screw transmission mechanism is formed. A Y-axis sensor holder 9a is attached to the shell of the linear module 9l, and a Y-axis distance measuring sensor 9b is attached to the Y-axis sensor holder 9a. A minimum stroke limit switch 9f and a maximum stroke limit switch 9m are sequentially arranged along the Y-axis direction on the shell side edge of the linear module 9l.

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、位置決め機構１９は、位置決めホルダー１９ａ、位置決めストッパー１９ｂ、距離測定センサー１９ｃ、モータ軸１９ｄ、第３の軸継手１９ｅ、及び位置決めモータ１９ｆが含まれる。位置決めホルダー１９ａは、播種ライン１７のホルダーにボルトで固定され、位置決めモータ１９ｆは、位置決めホルダー１９ａに固定され、第３の軸継手１９ｅは、位置決めモータ１９ｆのモータ軸１９ｄと位置決めストッパー１９ｂに接続され、位置決めストッパー１９ｂは、位置決めモータ１９ｆに駆使されて時計回り又は反時計回りに９０°ひっくり返すことができる。距離測定センサー１９ｃは、位置決めストッパー１９ｂに固定されて取り付けられている。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the positioning mechanism 19 includes a positioning holder 19a, a positioning stopper 19b, a distance measuring sensor 19c, a motor shaft 19d, a third shaft joint 19e, and a positioning motor 19f. included. The positioning holder 19a is bolted to the holder of the seeding line 17, the positioning motor 19f is fixed to the positioning holder 19a, and the third shaft coupling 19e is connected to the motor shaft 19d of the positioning motor 19f and the positioning stopper 19b. , the positioning stopper 19b can be turned over 90 degrees clockwise or counterclockwise by the positioning motor 19f. The distance measurement sensor 19c is fixedly attached to the positioning stopper 19b.

図５に示すように、栽培トレイ２１が穴押えプロセスを完了して、シードフィード待機位置の領域に入ると、第２の光電子センサー２３は、トリガーされ、位置決めストッパー１９ｂは、時計回りで９０°回転して、コンベヤーベルトと垂直になり、距離測定センサー１９ｃは、栽培トレイ２１と距離測定センサー１９ｃとの間の距離を測定し始め、その結果を主制御部に伝達し、播種ライン１７上での栽培トレイ２１の位置を推算する。シードフィードが完了した後、位置決めストッパー１９ｂは、反時計回りで９０°回転して、コンベヤーベルトと平行になり、距離測定センサー１９ｃは、測定を停止する。栽培トレイ２１が再びシードフィード待機位置の領域に入ると、位置決めストッパー１９ｂが再び下され、栽培トレイ２１の位置が測定され、プロセスが順番に循環させる。 As shown in FIG. 5, when the cultivation tray 21 completes the hole pressing process and enters the area of the seed feeding standby position, the second optoelectronic sensor 23 is triggered, and the positioning stopper 19b rotates clockwise by 90° Rotating to become perpendicular to the conveyor belt, the distance measuring sensor 19c begins to measure the distance between the cultivation tray 21 and the distance measuring sensor 19c, and transmits the result to the main control unit, and on the seeding line 17 position of the cultivation tray 21 is estimated. After seed feeding is complete, the positioning stop 19b rotates 90° counterclockwise to become parallel with the conveyor belt, and the distance measuring sensor 19c stops measuring. When the cultivation tray 21 again enters the area of the seed feed standby position, the positioning stopper 19b is lowered again, the position of the cultivation tray 21 is measured, and the process cycles in order.

図６に示すように、本発明の空気振動型精密播種ラインの多部材協調動作の制御装置のシステムハードウェアは、情報取得モジュール、主制御部、タッチパネル、駆動モジュール、及び実行モジュールが含まれる。情報取得モジュールは、Ｚ軸変位センサー、Ｘ軸距離測定センサー８ｄ、Ｙ軸距離測定センサー９ｂ、距離測定センサー１９ｃ、偏向角測定機構２２、光電子センサー（第１の光電子センサー２０と第２の光電子センサー２３）、リミットスイッチ（上部のリミットスイッチ７ｂ、下部のリミットスイッチ７ｆ、シードフィード待機位置のリミットスイッチ７ｅ、右リミットスイッチ８ｅと左リミットスイッチ８ｈ、最小ストロークリミットスイッチ９ｆ、最大ストロークリミットスイッチ９ｍ）、ＣＣＤ測定素子１８と計量センサー（シード振動トレイ１０の下方に配置され）が含まれ、ＣＣＤ測定素子１８は、栽培トレイ２１の出口の上方のクロスバーに取り付けられており、クロスバーは、フレーム１３に取り付けられている。Ｚ軸変位センサーは、Ｚ軸方向でのシード吸引トレイ５の変位を測定し、Ｘ軸距離測定センサー８ｄとＹ軸距離測定センサー９ｂは、Ｘ軸とＹ軸方向でのシード吸引トレイ５の変位を測定し、距離測定センサー１９ｃは、播種ライン１７上での栽培トレイ２１の位置を取得するのに用いられ、偏向角測定機構２２は、栽培トレイ２１の偏向角度を測定するのに用いられる。光電子センサーは、シードフィード待機位置の領域栽培トレイ２１の運転状態を取得し、リミットスイッチは、機械式ハンドの動作範囲を制限し、ＣＣＤ測定素子１８は、空穴率と穴遮断位置を測定し、計量センサーは、シード振動トレイ１０内のシード質量を測定する。 As shown in FIG. 6, the system hardware of the control device for multi-member coordinated operation of air vibration precision seeding line of the present invention includes an information acquisition module, a main control unit, a touch panel, a driving module and an execution module. The information acquisition module includes a Z-axis displacement sensor, an X-axis distance measurement sensor 8d, a Y-axis distance measurement sensor 9b, a distance measurement sensor 19c, a deflection angle measurement mechanism 22, and optoelectronic sensors (first optoelectronic sensor 20 and second optoelectronic sensor 23), limit switches (upper limit switch 7b, lower limit switch 7f, seed feed standby position limit switch 7e, right limit switch 8e and left limit switch 8h, minimum stroke limit switch 9f, maximum stroke limit switch 9m), It contains a CCD measuring element 18 and a weighing sensor (located below the seed vibrating tray 10), the CCD measuring element 18 being mounted on the crossbar above the outlet of the cultivation tray 21, the crossbar being attached to the frame 13. attached to the The Z-axis displacement sensor measures the displacement of the seed suction tray 5 in the Z-axis direction, and the X-axis distance measurement sensor 8d and the Y-axis distance measurement sensor 9b measure the displacement of the seed suction tray 5 in the X-axis and Y-axis directions. , the distance measuring sensor 19 c is used to obtain the position of the cultivation tray 21 on the seeding line 17 , and the deflection angle measuring mechanism 22 is used to measure the deflection angle of the cultivation tray 21 . The photoelectronic sensor acquires the operating state of the area cultivation tray 21 at the seed feed standby position, the limit switch limits the operating range of the mechanical hand, and the CCD measuring element 18 measures the porosity and hole blocking position. , a weigh sensor measures the seed mass in the seed vibrating tray 10 .

駆動モジュールは、ドライバーと周波数変換器が含まれ、ドライバーは、各ステッピングモータ（回転モータ６ｃ、Ｚ軸モータ７ａ、Ｘ軸モータ８ａ、Ｙ軸モータ９ｇ、位置決めモータ１９ｆ、シード添加モータ２８、及び移動式シード供給モータ３１）の駆動ユニットであり、各ステッピングモータの速度調整と変位制御を負担する。周波数変換器は、真空ポンプ１２と振動モータ３３の駆動ユニットであり、真空ポンプ１２の気圧調整と振動モータ３３の転速調整を負担する。 The drive module includes a driver and frequency converter, which drives each stepping motor (rotating motor 6c, Z-axis motor 7a, X-axis motor 8a, Y-axis motor 9g, positioning motor 19f, seeding motor 28, and moving motor 28). It is the driving unit of the seed feed motor 31) and is responsible for the speed regulation and displacement control of each stepping motor. The frequency converter is a drive unit for the vacuum pump 12 and the vibration motor 33 and is responsible for adjusting the air pressure of the vacuum pump 12 and adjusting the rotational speed of the vibration motor 33 .

真空ポンプ１２、回転モータ６ｃ、Ｚ軸モータ７ａ、Ｘ軸モータ８ａ、Ｙ軸モータ９ｇ、位置決めモータ１９ｆ、シード添加モータ２８、移動式シード供給モータ３１、及び振動モータ３３は、２自由度の回転機械ハンド２５と共に実行モジュールを形成する。 The vacuum pump 12, rotary motor 6c, Z-axis motor 7a, X-axis motor 8a, Y-axis motor 9g, positioning motor 19f, seed addition motor 28, mobile seed supply motor 31, and vibration motor 33 are rotated with two degrees of freedom. Together with the machine hand 25 it forms an execution module.

主制御部は、シングルチップマイコン又はＰＬＣであり、センサーデータを取得し、播種装置の各軸モータ（Ｚ軸モータ７ａ、Ｘ軸モータ８ａ、及びＹ軸モータ９ｇ）の動作の制御を負担し、播種ライン１７と連携して、シード添加、シード吸引、シード運搬、シードフィード、シード洗浄を完了し、機器の動作パラメーターが産業用タッチパネルに表示される。 The main control unit is a single-chip microcomputer or PLC, acquires sensor data, and is responsible for controlling the operation of each axis motor (Z-axis motor 7a, X-axis motor 8a, and Y-axis motor 9g) of the seeding device, In conjunction with the seeding line 17, it completes seed addition, seed aspiration, seed transport, seed feeding, seed washing, and the operating parameters of the equipment are displayed on the industrial touch panel.

図７に示すように、シード吸引トレイ５の運転手順は、（１）－（２）－（３）－（４）－（５）－（６）である。第２の光電子センサー２３は、播種ライン１７上に栽培トレイ２１がシードフィード待機位置の領域に入ることを検出すると、シード吸引トレイ５は、自起動運転方式で初期位置からシード吸引位に下降し、シード吸引を開始する（（１）に対応）。シード吸引が完了した後、シード吸引トレイ５は、上限位置に上昇する（（２）に対応）。Ｓ曲線の加減速制御方式でシードを右向きに運搬し、右の制限位置に到達する（（３）に対応）。自起動運転方式でシードフィード待機位置の位置まで下降する（（４）に対応）。追従の速度を調整し、シード吸引トレイ５を制御して栽培トレイ２１に追従させ、相対的に静的な同じ速度で動作させることにより、シードフィードを実行する（（５）に対応）。シードフィードが完了した後、多軸リンケージの方式でシード吸引トレイ５を制御して最短時間で初期位置に戻らせて、次の栽培トレイがシードフィード待機位置の領域に入るのを待つ（（６）に対応）。上記のプロセスにおいて、シード吸引トレイ５の運転は、４自由度の機械ハンドにより主制御部の制御下で実現する。 As shown in FIG. 7, the operating procedure of the seed suction tray 5 is (1)-(2)-(3)-(4)-(5)-(6). When the second photoelectric sensor 23 detects that the cultivation tray 21 enters the seed feed waiting position area on the seeding line 17, the seed suction tray 5 descends from the initial position to the seed suction position in a self-starting operation mode. , start seed aspiration (corresponding to (1)). After the seed suction is completed, the seed suction tray 5 rises to the upper limit position (corresponding to (2)). The seed is conveyed to the right by the S-curve acceleration/deceleration control method and reaches the right limit position (corresponding to (3)). It descends to the position of the seed feed standby position by the self-starting operation method (corresponding to (4)). Seed feeding is performed by adjusting the following speed, controlling the seed suction tray 5 to follow the cultivation tray 21, and operating at the same relatively static speed (corresponding to (5)). After the seed feeding is completed, the seed suction tray 5 is controlled by a multi-axis linkage to return to the initial position in the shortest time, and waits for the next cultivation tray to enter the seed feeding waiting position area ((6 ). In the above process, the operation of the seed suction tray 5 is realized under the control of the main controller by means of a 4-DOF mechanical hand.

図７におけるシード吸引トレイ５のシード吸引、シード運搬、シードフィードの円運動法則に従って、シード吸引トレイ５と栽培トレイ２１の協調動作数学的モデルを確立する。シードフィード待機位置の領域で、シード吸引トレイ５がシードをシードフィード位置に運搬する時間と栽培トレイ２１が現在の位置からシードフィード位置に移動する時間と等しい時、シード吸引トレイ５と播種ライン１７は、最適な連携状態となり、シード吸引トレイ５と栽培トレイ２１との協調動作の数学的モデルを確立する。 According to the circular motion law of seed suction, seed transport and seed feeding of the seed suction tray 5 in FIG. In the area of the seed feeding standby position, when the time for the seed suction tray 5 to convey the seeds to the seed feeding position is equal to the time for the cultivation tray 21 to move from the current position to the seed feeding position, the seed suction tray 5 and the seeding line 17 are connected. , establishes a mathematical model for the coordinated operation of the seed suction tray 5 and the cultivation tray 21 .

シード運搬速度、シード吸引高さ、及び栽培トレイ位置間の関係は、式（１）、式（２）、式（３）によって得ることができる。

The relationship between seed conveying speed, seed suction height and cultivation tray position can be obtained by equations (1), (2) and (3).

速度調整領域において、シード吸引トレイ５の追従速度と相対的変位との間の関係は、次の通りである。

In the speed adjustment area, the relationship between the following speed of the seed suction tray 5 and the relative displacement is as follows.

両方は、相対的変位がなくなると、シードフィード領域に入り、シードフィードに追従し始める。 Both enter the seed feed region and begin to follow the seed feed when the relative displacement is eliminated.

ここで、Ｖ_１はＺ軸方向でのシード吸引トレイ５の移動速度であり、Ｖ_２はシード運搬速度であり、Ｖ_３はシード吸引トレイ５がシードフィード待機位置に移動する移動速度であり、Ｖ_４はシード吸引トレイ５の追従移動速度であり、Ｖ_ｔｒａｎはコンベヤーベルトの移動速度であり、ｈはシード吸引高さであり、Ｌ_２はシード運搬移動距離であり、Ｌ_３はシード吸引トレイ５がシードフィードの待機位置まで下降する移動距離であり、Ｌ_４は栽培トレイ２１からシードフィード位置までの距離であり、Ｖ_Ｘ０は最大シード運搬速度であり、Ｔ_Ｓはシード吸引時間であり、Ｔ_２はシード運搬運転時間であり、ΔＬはシード吸引トレイ５と栽培トレイ２１との間の相対的変位であり、ΔｔはＹ軸方向でのシード吸引トレイ５の追従速度が栽培トレイ２１と同じ速度に調整されるのに必要な時間である。 Here, _V1 is the moving speed of the seed suction tray 5 in the Z-axis direction, _V2 is the seed conveying speed, _V3 is the moving speed of the seed suction tray 5 moving to the seed feed waiting position, _V4 is the following movement speed of the seed suction tray 5, _Vtran is the movement speed of the conveyor belt, h is the seed suction height, _L2 is the seed conveying movement distance, _L3 is the seed suction tray 5 is the moving distance to the waiting position of the seed feed, _L4 is the distance from the cultivation tray 21 to the seed feeding position, _VX0 is the maximum seed conveying speed, _TS is the seed suction time, _T2 is the seed transport operation time, ΔL is the relative displacement between the seed suction tray 5 and the cultivation tray 21, and Δt is the following speed of the seed suction tray 5 in the Y-axis direction equal to that of the cultivation tray 21. Time required to adjust to speed.

図８（ａ）に示すように、ガス－固体結合とベンチテストとを組み合わせる方法でシード吸引高さの制御モデルを確立する。まず、振動周波数、振幅、及び圧力差に従って、ガス－固体結合の計算を実行し、理想的な状態でのシード層の厚さとシード吸引高さとの間の理想的な対応関係を取得する。次に、振動周波数、振幅、及び圧力差に従ってベンチテストを実行し、シード吸引率が９５％を超える高さを実際のシード吸引高さとし、シード吸引高さとシード層の厚さとの間の実際の対応関係を取得する。最後に、シード吸引高さとシード層の厚さとの間の実際の対応関係を理論上の対応関係と比較し、シード吸引高さとシード層の厚さとの間の対応関係を修正する。播種ライン１７の上で、光電子センサーは、播種されたトレイの数を測定し、ＣＣＤ測定素子１８によって測定された空穴率を合わせて、シード振動トレイ１０内の残りのシードの数Ｎを算出する。具体的な式は、次の通りである。 As shown in FIG. 8(a), a seed suction height control model is established by combining gas-solid coupling and bench testing. First, according to the vibration frequency, amplitude and pressure difference, perform gas-solid coupling calculation to obtain the ideal correspondence between seed layer thickness and seed suction height under ideal conditions. Next, a bench test is performed according to the vibration frequency, amplitude, and pressure difference, the height at which the seed suction rate exceeds 95% is taken as the actual seed suction height, and the actual seed suction height between the seed suction height and the seed layer thickness is Get the correspondence. Finally, the actual correspondence between seed aspiration height and seed layer thickness is compared with the theoretical correspondence to correct the correspondence between seed aspiration height and seed layer thickness. Above the seeding line 17, an optoelectronic sensor measures the number of seeded trays and combines the porosity measured by the CCD measuring element 18 to calculate the number N of seeds remaining in the vibrating seed tray 10. do. A specific formula is as follows.

ここで、Ｃはシード層の厚さであり、ρはシードの密度であり、ｍはシードの質量であり、Ｄは、シード群の圧密度であり、Ａはシード振動トレイ１０の底面積であり、Ｎはシードの数である。

where C is the thickness of the seed layer, ρ is the density of the seeds, m is the mass of the seeds, D is the compaction of the seed group, and A is the bottom area of the seed vibrating tray 10. , where N is the number of seeds.

図８（ｂ）に示すように、シード振動トレイ１０は、高周波数ｆ１で振動し、式（６）によりシード層の厚さＣを求め、シード層の厚さＣのある領域を判断し、シード層の厚さがＣ１－Ｃ２の範囲内にあれば、シード吸引高さがｈ１である。シード層の厚さＣがＣ２－Ｃ３範囲内にあれば、シード吸引高さがｈ２である。類推により、修正されたシード層の厚さとシード吸引高さとの関係に従って、シード層の厚さに対応するシード吸引高さを見つけ、シード吸引高さの制御信号を４自由度の機械ハンドへ出力し、制御シード吸引トレイ５が下降する。Ｚ軸変位センサーは、シード吸引トレイ５の現在の下降高さを測定し、指定されたシード吸引高さと比較し、シード吸引トレイ５がシード吸引位置に到達するまで、真空ポンプ１２を負圧にし、シード吸引を実行する。シード吸引が完了した後、シード吸引に位置１とマークし、シード振動トレイ１０を制御して低周波数ｆ２で振動させる。シード層の厚さがＣ１未満の場合、シード添加のマーク位置１とする。 As shown in FIG. 8(b), the vibrating seed tray 10 vibrates at a high frequency f1, obtains the thickness C of the seed layer according to the formula (6), determines a region with the thickness C of the seed layer, If the seed layer thickness is within the range C1-C2, then the seed suction height is h1. If the seed layer thickness C is within the range C2-C3, then the seed suction height is h2. By analogy, according to the modified relationship between the seed layer thickness and the seed suction height, find the seed suction height corresponding to the seed layer thickness, and output the seed suction height control signal to the 4-DOF mechanical hand. Then, the control seed suction tray 5 descends. The Z-axis displacement sensor measures the current lowered height of the seed suction tray 5, compares it with the specified seed suction height, and applies negative pressure to the vacuum pump 12 until the seed suction tray 5 reaches the seed suction position. , to perform seed aspiration. After the seed aspiration is completed, the seed aspiration is marked as position 1 and the seed vibrating tray 10 is controlled to vibrate at a low frequency f2. If the thickness of the seed layer is less than C1, mark position 1 for seed addition.

図９（ａ）に示すように、Ｘ軸方向でのシード吸引トレイ５のシード運搬速度とＹ軸方向での追従速度の制御モデルの確立において、確立されたシード吸引、シード運搬、シードフィードの円運動数学的モデル（式（１）～（３））に従って、式（４）によりシード運搬速度の標的曲線を入力信号として算出し、Ｘ軸モータ８ａに配置された速度センサーに取得されたシード吸引トレイ５の実際速度をフィードバックリンクとし、第１の予測制御器を確立し、シード運搬速度を制御する。Ｙ軸距離測定センサー９ｂと距離測定センサー１９ｃによりＹ軸方向でのシード吸引トレイ５と栽培トレイ２１との間の距離差を算出し、式（５）によって追従速度の標的曲線を入力信号として算出し、Ｙ軸モータ９ｇに配置された速度センサーにより取得されたシード吸引トレイ５の実際速度をフィードバックリンクとし、第２の予測制御器を確立し、追従速度を制御し、タンデム動作の制御システムを形成する。改良された一般化予測制御算法によって、シード運搬速度と追従速度のタンデム動作の制御モデルを確立し、予測時間領域内の出力誤差により時間領域内の制御増加分の重みを制御して標的関数を確立し、制御量のオーバーシュートを回避するために、標的関数にα係数を増加させる。標的関数は、次の通りである。 As shown in FIG. 9A, in establishing a control model for the seed conveying speed of the seed suction tray 5 in the X-axis direction and the follow-up speed in the Y-axis direction, the established seed suction, seed conveying, and seed feeding According to the circular motion mathematical model (equations (1) to (3)), the target curve of the seed conveying speed is calculated by equation (4) as an input signal, and the seed acquired by the velocity sensor located on the X-axis motor 8a. The actual speed of the suction tray 5 is taken as a feedback link to establish a first predictive controller to control the seed conveying speed. The distance difference between the seed suction tray 5 and the cultivation tray 21 in the Y-axis direction is calculated by the Y-axis distance measurement sensor 9b and the distance measurement sensor 19c, and the target curve of the follow-up speed is calculated by Equation (5) as an input signal. Then, the actual speed of the seed suction tray 5 obtained by the speed sensor installed in the Y-axis motor 9g is used as a feedback link to establish a second predictive controller to control the following speed and control the tandem operation. Form. An improved generalized predictive control algorithm establishes a control model for the tandem operation of seed transport speed and follow-up speed, and the output error in the prediction time domain controls the weight of the control increment in the time domain to determine the target function. Establish and increase the α factor in the target function to avoid overshoot of the controlled variable. The target function is as follows.

シード運搬運動学の要件に従って、ニュートンの第２法則によりシードの脱落がない場合の最大加速度を取得することにより、入力飽和制約を確立する。

According to the requirements of the seed transport kinematics, an input saturation constraint is established by taking the maximum acceleration without seed shedding by Newton's second law.

ここで、Ｎ_１は最小予測時間領域の長さであり、Ｎ_２は最大予測時間領域の長さであり、Ｎ_ｕは制御時間領域の長さであり、ｙは将来の出力予測値であり、ｙ_ｒは入力参照値であり、λは制御増加分の重み系数であり、Δｕは予測された出力増加分であり、βは制御量の重み系数であり、ｆは慣性力であり、ｍはシードの質量であり、Ｐはシードに対する気流場の作用力である。

where _N1 is the length of the minimum prediction time region, _N2 is the length of the maximum prediction time region, _Nu is the length of the control time region, and y is the future output prediction value. , _yr is the input reference value, λ is the control increment weighting coefficient, Δu is the predicted output increment, β is the control variable weighting coefficient, f is the inertial force, and m is the mass of the seed and P is the force of the airflow field on the seed.

上記の標的関数と入力飽和制約を合わせて、最適な制御則を取得し、忘却係数が使用された再帰的拡張最小二乗法で最適な制御則中の求逆部分を直接識別し、予測制御器を確立し、出力信号によりＸ軸とＹ軸モータの転速を制御する。 Combining the above target function and input saturation constraint, the optimal control law is obtained, and the recursive extended least-squares method with the forgetting factor is used to directly identify the inverse part in the optimal control law, and the predictive controller and control the rotation speed of the X-axis and Y-axis motors according to the output signals.

図９（ｂ）に示すように、距離測定センサー１９ｃは、播種ライン１７上での栽培トレイ２１の位置を推算し、式（４）を合わせてシード運搬速度を算出し、シード吸引トレイ５が右向きにシード運搬するように制御する。右リミットスイッチ８ｅがトリガーされた後、シード吸引トレイ５が下向きに移動し、シードフィード待機位置のリミットスイッチ７ｅがトリガーされた後、シードの添加が必要かどうかを判断し、シード添加のマーク位置が１であると、シード供給モータ３１とシード添加モータ２８が動き始め、シードドロップバルブ２９が開き、シード添加リンクとシードフィードリンクを同期して実行する。偏向角測定機構２２は、栽培トレイ２１と播種ライン１７ホルダーの２つの側縁間の距離を取得し、栽培トレイ２１の偏向角を計算し、シード吸引トレイ５を特定角度回転させるように制御する。式（５）に従って理想的な追従速度を計算し、第２の予測制御器を入力し、シード吸引トレイ５の追従速度を調整して、シード吸引トレイ５を栽培トレイ２１に追従させて相対的に静的な同じ速度で動作させるように制御する。シード吸引トレイ５と栽培トレイ２１との間に相対的な変位がない場合、真空ポンプ１２を負圧にし、シードフィードに追従し始め、シードフィードの時間は０．５秒に設定される。シードフィードが完了した後、シードフィードのマーク位置１とする。 As shown in FIG. 9B, the distance measurement sensor 19c estimates the position of the cultivation tray 21 on the seeding line 17, calculates the seed conveying speed by combining Equation (4), and the seed suction tray 5 Control the seed transport to the right. After the right limit switch 8e is triggered, the seed suction tray 5 moves downward, and after the limit switch 7e at the seed feed standby position is triggered, it is determined whether seed addition is required, and the seed addition mark position is reached. is 1, the seed supply motor 31 and the seed addition motor 28 are activated, the seed drop valve 29 is opened, and the seed addition link and the seed feed link are run synchronously. The deflection angle measuring mechanism 22 obtains the distance between the two side edges of the cultivation tray 21 and the seeding line 17 holder, calculates the deflection angle of the cultivation tray 21, and controls the seed suction tray 5 to rotate by a specific angle. . Calculate the ideal following speed according to equation (5), input the second predictive controller, adjust the following speed of the seed suction tray 5, and make the seed suction tray 5 follow the cultivation tray 21 to achieve relative to operate at the same static speed. When there is no relative displacement between the seed suction tray 5 and the cultivation tray 21, the vacuum pump 12 is put into negative pressure and starts following the seed feeding, and the seed feeding time is set to 0.5 seconds. After seed feeding is completed, mark position 1 for seed feeding.

図１０（ａ）に示すように、本発明の空気振動型精密播種ラインの多部材協調動作の制御のフローチャートであり、時系列制御思想に基づき、制御プロセスがシリアル制御関係とパラレル制御関係に分けられ、その中で、シード吸引、シード運搬、シードフィード、シード洗浄は、シリアル制御関係であり、栽培トレイ２１の動作、シード添加、及びＹ軸方向でのシード吸引トレイ５の動作は、パラレル制御関係である。プロセスが開始された後、シード吸引トレイ５が初期位置にあるかどうかを測定し、初期位置ではないと、まずシード吸引トレイ５を初期位置に戻させる。シード吸引トレイ５が初期位置に達した後、シード吸引トレイの動作制御部材と播種ライン１７を起動し、栽培トレイ２１が播種ライン１７に入った後、底土敷き、底土掃き、及び穴押えのリンクを実行する。入口の第２の光電子センサー２３では栽培トレイ２１が入るのを検出すると、位置決めストッパー１９ｂを下ろし、栽培トレイ２１が播種領域を早めに離れないようにする。この時、栽培トレイ２１は、搬送ベルト上を等速度で動作し、シード吸引、シード運搬、シードフィード、シード添加、シード洗浄制御のサブプロセスに入り、図１０（ｂ）に示すように、まずシード吸引トレイのシード吸引サブプロセスにより、シード吸引トレイ５を下降させてシード吸引するように制御し、シード振動トレイ１０の振動周波数、真空ポンプ１２の気圧を制御し、図８（ｂ）に示すように、上記で詳述したので、ここでは改めて説明されない。シード吸引のマーク位置が１であると、シード吸引トレイ５が上向きに移動する。上部のリミットスイッチ７ｂがトリガーされた後、シード吸引トレイ５のシード運搬の運転サブプロセスにより、シード吸引トレイ５のシード添加リンクとシードフィードリンクを制御し、図９（ｂ）に示すように、上記で詳述したので、ここでは改めて説明されない。シードフィードのマーク位置が１であると、位置決めストッパー１９ｂが開き、栽培トレイ２１は、シードフィード領域を離れ得、サブプロセスを終了させ、再びライン制御に戻され、表土覆い、表土掃き、散水のリンクが順次に入れられる。一方、シード吸引トレイ５が初期位置に戻る。シード洗浄が必要な場合は、シード吸引トレイ５を初期位置でシード洗浄し、シード洗浄が完了した後、次の播種期間を継続して順次に循環させ、マルチトレイの連続播種作業を完了する。 As shown in FIG. 10(a), it is a flow chart of the control of the multi-member coordinated operation of the pneumatic vibration type precision seeding line of the present invention. Among them, seed suction, seed transport, seed feeding, and seed washing are serially controlled, and the operation of the cultivation tray 21, the seed addition, and the operation of the seed suction tray 5 in the Y-axis direction are parallelly controlled. relationship. After the process is started, it is determined whether the seed suction tray 5 is at the initial position. If not, the seed suction tray 5 is first returned to the initial position. After the seed suction tray 5 reaches the initial position, the operation control member of the seed suction tray and the seeding line 17 are activated. to run. When the second photoelectric sensor 23 at the entrance detects that the cultivation tray 21 enters, the positioning stopper 19b is lowered to prevent the cultivation tray 21 from leaving the seeding area prematurely. At this time, the cultivation tray 21 moves on the conveying belt at a constant speed, enters the sub-process of seed suction, seed conveying, seed feeding, seed addition, seed washing control, and as shown in FIG. By the seed suction sub-process of the seed suction tray, the seed suction tray 5 is lowered and controlled to suck the seeds, and the vibration frequency of the seed vibrating tray 10 and the air pressure of the vacuum pump 12 are controlled, as shown in FIG. 8(b). As such, it has been detailed above and will not be described again here. When the seed suction mark position is 1, the seed suction tray 5 moves upward. After the upper limit switch 7b is triggered, the operating sub-process of the seed conveying of the seed suction tray 5 controls the seed adding link and the seed feeding link of the seed suction tray 5, as shown in FIG. 9(b): As detailed above, it will not be described again here. When the seed feed mark position is 1, the positioning stopper 19b is opened and the cultivation tray 21 can leave the seed feed area, finish the sub-process, and return to line control again, covering, sweeping, and watering. Links are entered sequentially. Meanwhile, the seed suction tray 5 returns to its initial position. When seed cleaning is required, the seed suction tray 5 is seed-cleaned at the initial position, and after the seed cleaning is completed, the next seeding period is continued and circulated sequentially to complete the multi-tray continuous seeding operation.

図１１（ａ）に示すように、本発明におけるシード吸引トレイの動作制御部材は、作業プロセスのインターフェースが表示され、全機の電源がオンになると、タッチパネルが起動し、手動制御、自動制御、履歴情報の表示、及び操作説明のメインページを表示する。図１１（ｂ）に示すように、手動制御モードで、振動周波数、シード吸引トレイの初期高さ、シード吸引の気圧値、及びシードフィードの気圧値をタッチパネルのパラメーター設置モジュールに手動で入力する。開始ボタンを押した後、手動制御ボタンを押すと、手動制御モジュール内で、４方向のボタンによりシード吸引トレイ５が上、下、左、右の４方向に沿って移動するように制御され、ボタンによりシード吸引トレイ５がＹ軸方向に沿って動作するように制御し、回転ボタンは、シード吸引トレイ５を時計回り又は反時計回りに回転させ得る。シングルステップ制御モードでは、シード吸引トレイ５は、三角形の前進ボタンが１回押されたときに動作を実行する。シングルサイクル制御モードでは、シード吸引トレイ５は、三角形の前進ボタンが１回押されたときに、サイクル動作を実行した後、一時停止する。シード吸引、シード運搬、シードフィード、原点に戻る。３つの開始停止ボタンは、それぞれ可動シード添加部材４、シード洗浄部材１１、播種ライン１７の起動と停止を制御し得る。動作が異常な場合、非常停止ボタンを押すことにより、すべての作業リンクを停止し得る。図１１（ｃ）に示すように、自動制御モードでは、タッチパネルインターフェースは、パラメーター設定、シード吸引トレイ制御、及び運転パラメーター監視が含まれる。まず関連するパラメーター、すなわち、振動周波数、シード吸引トレイ初期高さ、シード吸引気圧値、及びシードフィード気圧値を手動で設定し、開始ボタンを押した後、シード吸引トレイ制御インターフェースの開始ボタンを押し、シード吸引トレイ５は、動作制御信号を待つ。ライン開始ボタンを押し、ラインを動作し始め、シード吸引トレイ５は、ラインと連携してマルチトレイの連続播種を実現する。ライン上の栽培トレイ２１の位置及び速度、並びに４自由度の機械ハンドの回転角度及び各軸の移動速度は、運転パラメーター監視モジュールによりオンラインで監視することができ、シード洗浄回数、シード添加回数、播種されていた栽培トレイの数、及び毎回の播種の合格率も確認され得る。シード添加の停止ボタンが押されると、シード添加リンクは、キャンセルされる。シード洗浄の停止ボタンが押されると、シード洗浄リンクは、キャンセルされる。運転が異常な場合は、非常停止ボタンを押すと、すべての作業リンクを停止し得る。 As shown in FIG. 11(a), the operation control member of the seed suction tray in the present invention displays the interface of the work process, and when the power of all machines is turned on, the touch panel is activated, manual control, automatic control, Display history information and display the main page of operation instructions. As shown in FIG. 11(b), in the manual control mode, the vibration frequency, the initial height of the seed suction tray, the pressure value of seed suction and the pressure value of seed feed are manually input into the parameter setting module of the touch panel. After pressing the start button, pressing the manual control button, the four direction buttons in the manual control module control the seed suction tray 5 to move along the four directions of up, down, left and right; A button controls the seed suction tray 5 to move along the Y-axis direction, and a rotation button can rotate the seed suction tray 5 clockwise or counterclockwise. In the single-step control mode, the seed suction tray 5 performs an action when the triangular advance button is pressed once. In the single cycle control mode, the seed suction tray 5 will cycle and then pause when the triangular advance button is pressed once. Seed suction, seed transport, seed feed, return to origin. Three start/stop buttons may control the start and stop of the movable seeding member 4, the seed washing member 11 and the seeding line 17 respectively. In the event of abnormal operation, all working links can be stopped by pressing the emergency stop button. In automatic control mode, the touch panel interface includes parameter setting, seed suction tray control, and operating parameter monitoring, as shown in FIG. 11(c). First manually set the relevant parameters, namely vibration frequency, seed suction tray initial height, seed suction pressure value and seed feeding pressure value, press the start button, and then press the start button on the seed suction tray control interface. , the seed suction tray 5 waits for an operation control signal. Press the line start button to start operating the line, and the seed suction tray 5 cooperates with the line to achieve multi-tray continuous seeding. The position and speed of the cultivation tray 21 on the line, as well as the rotation angle of the mechanical hand with 4 degrees of freedom and the movement speed of each axis can be monitored online by the operation parameter monitoring module, and the number of seed washings, the number of seed additions, The number of growing trays that have been seeded and the success rate of each seeding can also be verified. When the stop seeding button is pressed, the seeding link is cancelled. When the stop seed wash button is pressed, the seed wash link is cancelled. If the operation is abnormal, pressing the emergency stop button can stop all working links.

上記の実施例が本発明の好ましい実施形態であるが、本発明は、上記の実施形態に限定されず、本発明の実質的な内容から逸脱することなく、当業者になられ得る任意の明らかな改進、置換、又は変化は、いずれも本発明の保護範囲に属する。 Although the above examples are preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and any obvious changes that may be made to those skilled in the art without departing from the substance of the present invention. Any modification, replacement or change shall fall within the protection scope of the present invention.

１底土敷き機構
２底土掃き機構
３穴押え機構
４可動シード添加部材
５シード吸引トレイ
６回転機構
６ａ凹形接続部
６ｂモータ軸
６ｃ回転モータ
６ｄ第１のＬ形接続部
６ｅ金属板接続部
７Ｚ軸伝動機構
７ａＺ軸モータ
７ｂ上部のリミットスイッチ
７ｃ第１の滑り子
７ｄ第２のＬ形接続部
７ｅシードフィード待機位置のリミットスイッチ
７ｆ下部のリミットスイッチ
７ｇ変位センサーの基台
７ｈ変位センサーの測棒
７ｉ金属板接続部の延長板
７ｊ第３の軸継手
７ｋ第３の親ねじ
８Ｘ軸伝動機構
８ａＸ軸モータ
８ｂ第１の軸継手
８ｃＸ軸センサーホルダー
８ｄＸ軸距離測定センサー
８ｅ右リミットスイッチ
８ｆ第１の親ねじ
８ｇ第２の滑り子
８ｈ左リミットスイッチ
９Ｙ軸伝動機構
９ａＹ軸センサーホルダー
９ｂＹ軸距離測定センサー
９ｃ第２の親ねじ
９ｄ横桁
９ｅ第３の滑り子
９ｆ最小ストロークリミットスイッチ
９ｇＹ軸モータ
９ｈ遊星減速機
９ｉフランジプレート
９ｊ第２の軸継手
９ｋ伝動軸
９ｌ線形モジュール
９ｍ最大ストロークリミットスイッチ
１０シード振動トレイ
１１シード洗浄部材
１２真空ポンプ
１３フレーム
１４表土覆い機構
１５表土掃き機構
１６散水機構
１７播種ライン
１８ＣＣＤ測定素子
１９位置決め機構
１９ａ位置決めホルダー
１９ｂ位置決めストッパー
１９ｃ距離測定センサー
１９ｄモータ軸
１９ｅ第３の軸継手
１９ｆ位置決めモータ
２０第１の光電子センサー
２１栽培トレイ
２２偏向角測定機構
２３第２の光電子センサー
２４シード洗浄針
２５２自由度の回転機械ハンド
２６シード添加機構
２７シード供給伝動機構
２８シード添加モータ
２９シードドロップバルブ
３０シード供給ホッパー
３１移動式シード供給モータ
３２Ｚ形接続部
３３振動モータ
３４クランク接続棒 REFERENCE SIGNS LIST 1 bottom soil spreading mechanism 2 bottom soil sweeping mechanism 3 hole pressing mechanism 4 movable seed adding member 5 seed suction tray 6 rotating mechanism 6a concave connecting portion 6b motor shaft 6c rotating motor 6d first L-shaped connecting portion 6e metal plate connecting portion 7 Z Shaft transmission mechanism 7a Z-axis motor 7b Upper limit switch 7c First slider 7d Second L-shaped joint 7e Limit switch at seed feed standby position 7f Lower limit switch 7g Base of displacement sensor 7h Measurement of displacement sensor Rod 7i Extension plate of metal plate connection 7j Third joint 7k Third lead screw 8 X-axis transmission mechanism 8a X-axis motor 8b First joint 8c X-axis sensor holder 8d X-axis distance measurement sensor 8e Right limit Switch 8f First Lead Screw 8g Second Slider 8h Left Limit Switch 9 Y-axis Transmission 9a Y-axis Sensor Holder 9b Y-axis Distance Measuring Sensor 9c Second Lead Screw 9d Crossbar 9e Third Slider 9f Min Stroke limit switch 9g Y-axis motor 9h Planetary reducer 9i Flange plate 9j Second shaft coupling 9k Transmission shaft 9l Linear module 9m Maximum stroke limit switch 10 Seed vibration tray 11 Seed washing member 12 Vacuum pump 13 Frame 14 Topsoil covering mechanism 15 Topsoil Sweeping mechanism 16 Sprinkling mechanism 17 Seeding line 18 CCD measuring element 19 Positioning mechanism 19a Positioning holder 19b Positioning stopper 19c Distance measuring sensor 19d Motor shaft 19e Third joint 19f Positioning motor 20 First optoelectronic sensor 21 Cultivation tray 22 Deflection angle measurement Mechanism 23 Second opto-electronic sensor 24 Seed cleaning needle 25 Two-degree-of-freedom rotary mechanical hand 26 Seed addition mechanism 27 Seed supply transmission mechanism 28 Seed addition motor 29 Seed drop valve 30 Seed supply hopper 31 Mobile seed supply motor 32 Z-connection Part 33 Vibration motor 34 Crank connecting rod

Claims

A seed suction tray operation control member and a movable seed adding member (4) are included, and the above-mentioned movable seed adding member (4) and the seed suction tray operation control member are a hole pressing mechanism (3) on the seeding line (17). ) and the topsoil covering mechanism (14),
The operation control members of the seed suction tray include a seed suction tray (5), a 4-DOF mechanical hand, a seed vibrating tray (10) and a vacuum pump (12), and the seed suction tray (5) includes: A mechanical hand with 4 degrees of freedom moves to any position in the orthogonal coordinate system, the air suction hole of the seed suction tray (5) is connected to the vacuum pump (12) through an air pipe, and the seed vibrating tray ( 10) is connected to the output shaft of the vibration motor (33) via the crank connecting rod (34),
The movable seeding member (4) includes a seeding mechanism (26) and a seeding transmission mechanism (27), the seeding mechanism (26) includes a seeding motor (28), a seed drop valve (29). , and a seeding hopper (30), the top of a seed drop valve (29) connected to the output shaft of a seeding motor (28) is in tight contact with the bottom opening of the seeding hopper (30) and the seed The feed hopper (30) is fixed via a Z-connection (32) to the slide of a seed feed transmission (27), which is connected to a mobile seed feed motor (31). and a linear slide module are configured by a four-phase connection,
A positioning stopper (19b) is connected to the holder of the seeding line (17) via a positioning motor (19f), and a distance measuring sensor (19c) is attached to the positioning stopper (19b),
The hole pressing mechanism (3) is provided with a second optoelectronic sensor (23) at its end. is located directly below the two lateral corner locations when located directly above the seeding line (17),
The vacuum pump (12), the vibration motor (33), the positioning motor (19f), the seed addition motor (28), the mobile seed supply motor (31), and the 4-DOF mechanical hand are all controlled by the main control unit. The main controller comprises a distance measuring sensor (19c), a first optoelectronic sensor (20), a second optoelectronic sensor (23), a deflection angle measuring mechanism (22), a CCD measuring element (18), and A device for multi-member coordinated movement of a pneumatic vibrating precision seeding line, characterized by also receiving signals collected by displacement and distance measuring sensors mounted on a 4-DOF mechanical hand.

The four-degree-of-freedom mechanical hand includes a rotation mechanism (6), a Z-axis transmission mechanism (7), an X-axis transmission mechanism (8), and a Y-axis transmission mechanism (9). ) includes a rotary motor (6c) which is fixed on a metal plate connection (6e) via a first L-shaped connection (6d) and which rotates the motor (6c ) motor shaft (6b) fixes the seed suction tray (5) through a concave connection (6a). A device that performs an action .

The above Z-axis transmission mechanism (7) is assembled by directly connecting the Z-axis motor (7a) and the second linear slide module, the shell of the second linear slide module is connected to the second L-shaped connection (7d) to the second slide (8g) of the X-axis transmission mechanism (8), the output shaft of the Z-axis motor (7a) is connected to the third lead screw (7k), the Three lead screws (7k) pass through a first slider (7c) to form a first screw transmission mechanism, the first slider (7c) is also connected to the metal plate connection (6e). The measuring rod (7h) of the Z-axis displacement sensor is fixed to the metal plate connection part (6e) via an extension plate,
the upper limit switch (7b), the seed feed waiting position limit switch (7e) and the lower limit switch (7f) are arranged vertically in sequence on the shell of the second linear slide module; The device for multi-member coordinated movement of air vibrating precision seeding line according to claim 2, characterized in that the Z-axis displacement sensor is also arranged on the shell of the second linear slide module.

The above X-axis transmission mechanism (8) is assembled by directly connecting the X-axis motor (8a) and the third linear slide module, and the third linear slide module is fixed on the top of the cross beam (9d). and the X-axis motor (8a) is connected to a first lead screw (8f) which passes through the internal thread of the second slider (8g) to the second screw. Forming a transmission mechanism, the shell of the third linear slide module is mounted with an X-axis distance measuring sensor (8d), and the shell of the third linear slide module has a right limit along the X-axis direction. The device for multi-member coordinated operation of pneumatic vibration type precision seeding line according to claim 2, characterized in that a switch (8e) and a left limit switch (8h) are arranged.

The above Y-axis transmission mechanism (9) includes a transmission shaft (9k) and a Y-axis motor (9g), and two ends of the transmission shaft (9k) are arranged along the Y-axis direction respectively with two linear modules. (9l) with a joint (9j), one linear module (9l) of which is fitted with a planetary reducer (9h) on the joint (9j), the planetary reducer (9h) is connected to the Y-axis Attached to the motor (9g), the second lead screw (9c) of the linear module (9l) passes through the third slider (9e) to form a third screw transmission, two third A crossbeam (9d) is fixed to the slider (9e) of the linear module (9l), a Y-axis distance measuring sensor (9b) is attached to the shell of the linear module (9l), and the shell of the linear module (9l) has: The multi-member cooperative movement of the pneumatic vibration type precision seeding line according to claim 2, characterized in that the minimum stroke limit switch (9f) and the maximum stroke limit switch (9m) are sequentially arranged along the Y-axis direction. A device that performs work .

A seed cleaning member (11) is further included, said seed cleaning member (11) includes a two degree of freedom rotary mechanical hand (25) and a seed cleaning needle (24), a two degree of freedom mechanical hand (25 ) is fixed to the intermediate beam of the frame (13), and the seed cleaning needle (24) is arranged at the upper end of the two-degree-of-freedom rotary mechanical hand (25). Apparatus for performing multi-member coordinated operation of the described pneumatic vibration type precision seeding line.