穴盘苗移栽试验台漏苗检测及补苗控制系统设计

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新疆番茄种植采用移栽模式,国内现有移栽机大多为半自动移栽机,需要人工进行取、投苗,人在长时间连续劳作时会产生漏投,因此在移栽过程中不可避免的会出现漏栽。使用全自动移栽机产生漏栽的原因有两方面:一方面是由于移栽机在取苗、送苗、投苗时失败所造成的;另一方面,由于育苗原因,在穴盘中会出现空穴,因此在移栽过程中,机械手抓取穴盘苗时会有“抓空”情况发生,从而造成漏栽。如果对漏栽现象不采取任何补救措施,则会造成土地利用率不高、农作物减产等负面影响。为减少上述损失,在移栽过后,需要农民通过肉眼在地里找出缺苗位置然后进行补苗,这样耗时费力且容易耽误农时。本文针对使用移栽机出现的漏栽问题,设计了一套漏苗检测及补苗控制系统,主要研究内容及相关结论如下:(1)针对漏栽问题,对控制系统进行需求分析,选取能检测一定区域面积的传感器,提出控制器间隔采集光纤传感器输出信号及同步补苗的控制方案,接苗带不同投苗速度对应的间隔采集信号时间不同。当光纤传感器检测到发生漏苗时,控制器发送补苗指令,在接苗带即将“空投”的同时,补苗模块实现同步补苗;当光纤传感器检测到有苗时,补苗模块无需动作。(2)根据控制方案,对步进电机、控制器、人机交互模块等进行选型,并根据所选硬件个数完成PLC的I/O端口分配,按照硬件接线图完成电路接线。(3)使用GXWorks2软件对控制系统主程序及各模块控制程序进行设计,选用GS2107-WTBD触摸屏作为人机交互界面,通过三菱触摸屏软件GTDesigner3设计人机交互界面,完成软件的通信设置,并对其进行联合仿真,通过仿真结果对软件进行调试。(4)搭建试验台物理样机及其控制系统,设计并完成漏苗检测及补苗控制系统性能试验。通过检测试验发现:传感器的检测性能可以满足该控制系统的设计需求,缺苗位置与检测准确率无关。以补苗成功率为补苗性能试验指标,补苗性能试验结果表明:当单行投苗速度分别为40株/min、60株/min、80株/min,补苗平均成功率分别为88.34%、93.33%、90.00%,当投苗速度为60株/min时,补苗平均成功率最高为93.33%,补苗成功率与缺苗栅格位置无关。该移栽试验台漏苗检测及补苗控制系统能满足自动补苗设计要求,验证了该系统的可行性。
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