随着超级稻种植技术的发展,超级稻种植面积不断扩大,人们对超级稻的种植设备提出了更高要求。目前,我国现有的水稻育秧播种流水线能满足常规稻3~5粒/穴的播种要求,难以满足超级稻1~2粒/穴的精密播种要求,为进一步促进超级稻育秧播种机械化,提高超级稻播种精度和效率、降低生产成本,研制适用于超级稻育秧播种的流水线设备迫在眉睫。通过对国内外水稻精密育秧设备的研究发现,气吸盘式排种器具有播种精度高、不易伤种等优点,是超级稻的主要播种方式之一,为了实现超级稻流水线精密播种,提高超级稻播种精度和效率,本文将气吸振动盘式精密排种器与育秧流水线相融合设计了气振盘式精密播种流水线及控制系统,主要研究工作和结论包括:(1)气振盘式精密播种三段输送流水线结构设计。分析气吸振动盘式精密排种器的工作过程以及水稻育秧播种的农艺要求,利用UG软件设计了气振盘式精密播种流水线。流水线采用三段式输送带输送结构,第一输送带上安装铺底土、扫底土和压穴机构,第二输送带上安装播种定位机构,并与精密排种器融合共同组成播种机构,第三输送带上安装覆表土、扫表土和洒水机构,通过桥接将三段输送带连成整体。其中,通过理论分析确定了压穴滚筒圆周阵列20个压穴头,可以保证育秧盘压穴定位的准确性。经过多次结构优化后,试制了样机。(2)气振盘式精密播种流水线控制系统硬件设计。研究播种流水线的工作过程和控制要求,对气振盘式精密播种流水线控制系统进行了硬件设计,主要包括主控单元、传感器模块、驱动模块、执行模块和人机交互模块,通过霍尔传感器检测作业部件转速,利用光电传感器检测育秧盘的位置并反馈给主控单元PLC,由PLC发送指令给相应驱动设备,使对应执行设备带动作业机构运行。通过工业触摸屏对流水线设备进行控制和状态监测,同时,对流水线控制系统进行了抗干扰设计。(3)气振盘式精密播种流水线控制系统软件设计。根据系统的控制要求,对气振盘式精密播种流水线进行了自动控制程序设计,主要包括PLC程序设计和人机交互程序设计。PLC程序包括三段式输送带控制程序、播种定位电机及压穴电机步进控制程序和霍尔传感器测速程序设计、PLC与变频器通信程序以及振动种盘变频控制程序设计。人机交互程序设计包括主界面、手动控制界面、自动控制界面、历史信息界面和系统帮助界面。(4)气振盘式精密播种流水线控制系统的仿真调试和作业性能试验。利用GX Simulator和GT Simulator对控制系统进行了联合仿真,对控制系统的可行性进行了验证;分别进行了吸种盘吸种率试验、压穴定位精度试验、精密排种器与三段式输送流水线协调运行试验和播种流水线工作性能试验,试验表明:在真空负压值为3.5kPa,振动种盘振动频率低频为5Hz、高频为11Hz的条件下,吸种盘吸种率可达97.8%,压穴定位精度较高,精密排种器与三段式输送流水线协调运行性良好,流水线工作稳定性较好。在450盘/h的工作效率下,播种合格率可达95.62%,重播率为2.4%,空穴率为1.98%,基本达到设计的预期效果,在超级稻工厂化育秧精密播种流水线技术上实现了新的突破。