[发明专利]一种基于仿生力学传感器的播种检测系统

说明书

本发明属于农业机械设计领域，尤其涉及一种基于仿生力学传感器的播种检测系统，包括仿生力学传感器、指夹式玉米精量排种器、直流稳压电源、直流信号隔离变送器、NI采集卡和工业控制机，仿生力学传感器设置在指夹式玉米精量排种器排种口与清种毛刷之间的导种环上，播种时指夹式玉米精量排种器的每个指夹都经过仿生力学传感器，仿生力学传感器受到玉米种子压力产生电阻变化；仿生力学传感器、直流稳压电源、直流信号隔离变送器依次串联形成闭合回路，NI采集卡并联于直流信号隔离变送器，NI采集卡接入到工业控制机，直流信号隔离变送器用于将电流信号转换为电压信号，NI采集卡用于采集电压信号，并将采集到的电压信号发送到工业控制机进行检测。

技术领域

本发明属于农业机械设计领域，尤其涉及一种基于仿生力学传感器的播种检测系统。

背景技术

玉米精量播种技术是农业生产中减耗增产的关键技术之一，精量排种技术要求排种器提供均匀一致的玉米种子流，但复杂的田间作业工况和故障现象会导致重播漏播发生，降低播种质量。重播会导致作物出现死苗、作物生长缓慢等现象；漏播则需要进行补种，浪费人力，也会错过最佳播种时间，影响作物生长及产量，因此提高玉米播种质量对实现玉米增产稳产具有重要意义，排种过程实现高效、精准监测是实现高质量精量播种作业的前提与关键。

目前，针对于排种质量直接检测技术方法研究仍处于探索阶段，较为成熟的播种质量检测系统均采用间接检测技术监测排种质量。间接检测技术主要基于图像处理技术、高速摄影技术及光电式或电容式传感器技术在排种管或排种器内部进行非接触式测量进而监测播种质量。由于玉米种子粒径小、质量轻、易破碎，受田间作业环境的影响，在工作工程中排种管内的玉米种子易产生弹跳，从而碰撞或遮挡传感器的工作过程，因此无法对排种质量形成直观的实时监测。并且在试验过程中，也发现传统传感器表现出的灵敏度较低、可靠性较差等缺点。

随着科学技术的进步，柔性电子传感器由于其具有灵敏度高、响应快、动态范围广等优点，已在诸多领域进行广泛应用，但仍存在可靠性较差的问题。因此如能设计出一种可兼具高灵敏度、强可靠性的仿生力学传感器，将能够实现排种性能的直接监测。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种基于仿生力学传感器的播种检测系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于仿生力学传感器的播种检测系统，包括仿生力学传感器、指夹式玉米精量排种器、直流稳压电源、直流信号隔离变送器、NI采集卡和工业控制机，所述仿生力学传感器设置在指夹式玉米精量排种器的排种口与清种毛刷之间的导种环上，播种时指夹式玉米精量排种器的每个指夹都经过仿生力学传感器，仿生力学传感器受到玉米种子的压力产生电阻变化；所述仿生力学传感器、直流稳压电源、直流信号隔离变送器依次串联形成闭合回路，所述NI采集卡并联于直流信号隔离变送器，NI采集卡接入到工业控制机，所述直流信号隔离变送器用于将电流信号转换为电压信号，所述NI采集卡用于采集电压信号，并将采集到的电压信号发送到工业控制机；所述工业控制机包括排种质量检测系统，所述排种质量检测系统包括信号转换与图像存储模块、图像识别与播种计数模块、实时监控与数据存储模块以及异常报警模块；

所述信号转换与图像存储模块用于将NI采集卡发送过来的电压信号自动生成具有一定时间间隔的电波图像并存储，该时间间隔与指夹式玉米精量排种器设定的单次排种时间一致或成倍数关系，既一张电波图像可以存储单次排种的电压信号或者多次排种的电压信号；

所述图像识别与播种计数模块读取存储的电波图像，根据时间间隔对电波图像进行等分，如一张电波图像存储单次排种的电压信号，则不需要分割电波图像，如一张电波图像存储3次排种电压信号，则将电波图像等分为3份，以此类推；识别电波图像中的上升沿，无上升沿的输出0信号，存在1个上升沿的输出1信号，存在不少于2个上升沿的输出2信号，由此将电波图像转化为数字信号，如3等分的电波图像转化为3个数字信号，每个数字信号代表着相对应指夹的排种情况，其中0信号为漏播播种，1信号为正常播种，2信号为重复播种，统计一次播种作业中各个指夹产生的数字信号以及一次播种作业指夹式玉米精量排种器产生正常播种、重播、漏播的数字信号；