论文部分内容阅读
我国设施农业主要以玻璃温室和塑料温室形式为主,呈现出发展快,总面积大、多元化等特点。在我国各类温室的使用中,塑料温室大棚的经济性使其占有率逐渐升高。塑料温室大棚在使用过程中,棚项表面易被灰尘污染,生长苔藓等藻类植物,使棚膜的透光率下降,因而有必要定期清洗温室棚顶,恢复棚膜透光率,以利于植物光合作用,提高温室产量。 由于市场上多为人工完成清洗工作,效率低且存在安全隐患,近些年国内外研究人员提出多种温室棚顶清洗机的设计方案,并开展试验研究,但清洗效果都不令人满意。由于空气污染加速尘埃的积累致使大棚清洗次数增加,人工费增长,因而,开发自动化程度高、效果好的清洗设备势在必行。国外一款较成熟的温室棚顶清洗机,工作效率高、清洁效果好,但其只能用于清洗没有遮阳棚的温室,不适宜清洗我国尤其是南方多数带有遮阳棚的塑料温室。 本文设计的塑料温室棚顶清洗机适用范围包括带有遮阳棚和无遮阳棚的塑料温室。清洗机采用支架连接行走机构和清洗机构组成单节清洗装置,为了适应棚顶的弧形,将多节清洗装置铰接构成清洗机整体。 控制系统设计为一个主控制器,通过CAN总线通讯控制多个分控制器,选用PIC18F248作为主控制器和分控制器的主控芯片。为了节省输电线上的功率,并保证每节清洗装置输入电压值一致,采用36V供电,利用开关型降压芯片进行DCDC转换成12V电压,作为整个控制系统的输入电压。控制系统设置了极限位置检测模块,清洗机运动到大棚端部可自动停止前进,防止清洗机从棚项坠下。在控制系统中增加了同步走功能,使各节清洗装置行走同步,该设计增加了系统工作的可靠性。设计采用CAN总线通讯方式,该通讯方式具有抗干扰性强、使用方便、成本低等优点。 通过清洗机在试验平台上的初步运行试验表明,行走机构可以平顺的带动清洗机构在塑料温室棚顶往复运动,符合控制系统的设计要求,整个清洗机的铰接形式达到了设计的预想效果,具有棚顶仿形功能;通过进一步对清洗效果和行走驱动的试验,验证了本设计的合理性和工作可靠性。对自制的均匀涂抹泥浆晒干后透光率为35%的薄膜进行清洗正交试验,清洗后透光率最高值为78.37%,清洗效果显著,进一步处理数据得出影响清洗效果的因子主次为毛刷转速、行走速度、水流量。清洗机清洗毛刷转速设定120r/min合理,行走速度和水流量可根据清洗目标污浊程度自行调整,行走机构调速范围设定在0~3m/min符合实际应用。 本设计采用塑料温室棚顶纵横交叉的支架和薄膜承重,采用铰接方式连接多节清洗装置构成清洗机整体,解决模仿拱状棚顶弧形的难点,同时可以自适应清洗凹凸不平的薄膜表面。本设计自动化程度高,操作简单,清洗效果好,作业效率高。