[发明专利]一种气吸式排种器吸盘吸种位置的自适应控制装置和方法

说明书

本发明提供一种气吸式排种器吸盘吸种位置的自适应控制装置和方法，通过在机架上方安装“十”字交叉的水平直线滑台模组和垂直直线滑台模组，吸盘固定安装与垂直直线滑台模组的滑块上，位移传感器测量吸盘的垂直位移；在种盘底面安装多个称重传感器，测量种盘不同区域的种群厚度；采用理论分析和试验相结合，建立种盘能够有效吸附籽粒的吸种位置控制模型，并将其输入控制器中。吸种过程中，控制器将实时采集的振动种盘内种群厚度的变化特征和排种器的结构、工作参数进行信息融合，依据吸种位置控制策略输出直线滑台模组的驱动电机控制信号，使得吸盘的吸种位置能够随振动种盘内种群厚度和分布状态的变化进行自适应调整，从而提高排种器吸种性能。

技术领域

本发明属于精密育秧播种技术领域，具体涉及一种气吸式排种器吸盘吸种位置的自适应控制装置和方法。

背景技术

育苗移栽是我国主要的水稻种植方式，排种器则是实现机械化育苗播种的核心部件。气吸式盘式排种器主要由吸盘和振动种盘组成，它的作业效率高、伤种率低、每盘的播种量易于控制，是水稻毯状育秧播种的理想装置。通过给种盘施加小幅高频激振，种群在种盘内呈现离散状态，以减小摩擦阻力，是提高吸种精度的重要技术手段。排种器吸种过程中，合理控制负压吸盘与振动种盘在垂直方向的相对距离即吸盘的吸种位置是保证吸种率的重要因素。相对距离过大，种群不能有效进入吸种气流场中，漏吸率增加；相对距离过小则会造成重吸率增加，即一个吸孔吸附多个籽粒，此外，振动种盘内的种群还会与吸盘面板发生急剧碰撞，造成籽粒损伤和吸孔堵塞。

理想的吸种位置不仅取决于排种器的结构和工作参数，如吸孔直径、负压差、振动频率、振幅等，还受到振动种盘内种群的厚度和分布状态的影响。随着吸种－播种作业的进行，种盘内种群的数量连续减少，作业一段时间后，需要往种盘内添加种子，种群的数量又迅速增加，因此，种盘内的种群数量一直处于动态变化过程。给种盘施加激振虽然有利于减小摩擦阻力，但这也会增加种群的流动性，易于造成种群在种盘内分布的不均匀，某些区域种群厚度较大，某些区域种群厚度较小。目前的排种器普遍采用接近开关对吸盘的吸种位置进行定位，吸种位置固定，很难解决上述问题，连续吸种性能不稳定。因此，设计一种能够根据振动种盘内种群厚度和分布状态的变化，自适应控制吸盘的吸种位置的装置和方法，以提高播种精度，有着重要的理论研究意义和实用价值，目前未见有公开研究报道。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种气吸式排种器吸盘吸种位置的自适应控制装置和方法，通过设计一种可以实现水平和垂直方向移动的吸盘运动机构，并用位移传感器对吸盘的垂直位移进行测量，采用称重传感器实时测量振动种盘不同区域的种群厚度，控制器采集吸盘垂直位移、种群厚度和排种器的结构、工作参数，然后根据建立的能够有效吸附籽粒的吸种位置控制模型，输出吸盘运动机构的控制信号，驱动吸盘运动到种盘上方适当位置进行吸种作业，从而提高排种器吸种性能。

本发明的技术方案是：一种气吸式排种器吸盘吸种位置的自适应控制装置，包括机架、限位开关、水平直线滑台模组、垂直直线滑台模组、位移传感器、直角支架、吸盘罩、吸盘面板、种盘、称重传感器、调节板、偏心曲柄滑块机构、直线滑台模组、监测板、信号处理器和控制器；

所述水平直线滑台模组和垂直直线滑台模组呈十字交叉的固定安装在机架的上部，限位开关安装在水平直线滑台模组上；所述直角支架的垂直端面固定安装在垂直直线滑台模组上，直角支架的水平端面与吸盘罩的上端面固定连接，所述气管通过法兰盘固定安装在吸盘罩中心位置的通孔中；

所述吸盘面板通过螺栓固定连接于吸盘罩的下端面；所述位移传感器的底座固定安装于垂直直线滑台模组上，位移传感器的测量杆固定连接于直角支架的水平端面，测量杆可以随直角支架作同步直线运动；所述种盘位于吸盘面板的下方，所述调节板位于种盘的下方；