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(北京农业智能装备技术研究中心,北京 100097)
【摘要】本文设计了2BPK-500型穴盘育苗自动打孔机的样机,通过对研制的样机进行试验,表明采用红外传感检测的方法精确定位穴盘是可行的。测试结果为2BPK-500型穴盘育苗自动打孔机连续作业效率达到520盘/h,打孔合格率达到97.2%,表明该技术方法能快速精准地完成打孔作业。
背景
育苗是设施栽培中的关键环节,播种是育苗作业的一个步骤,传统的机械播种方法已经无法满足工厂化高效穴盘育苗的需求,因此迫切需要开发新型的播种系统[1]。研发播种系统最重要的工作之一是精准打孔。精准打孔可确保种子在每一个穴孔中心,实现播种的深度一致,保证种子发芽生长的孔径一致等。具备的优点包括:育苗时不会因为密度不一致使种苗参差不齐;种苗生长不会因为播种深度不一致,产生高低不一的问题,从而提高商品率。打孔的好坏会影响育苗质量,而打孔作业质量受到若干因素的制约,其中覆土的均匀性和覆土的重量对作业影响较大[2],穴盘凹口位置自动化检测会影响打孔的精准性[3]。
工作原理
采用垂直升降的方式由伸缩器驱动打孔器完成打孔作业,探测器检測到穴盘信号后发给控制箱中的控制器,控制器控制驱动电机停止运动,并驱动伸缩器完成打孔作业。当探测器确认打完孔的穴盘输送到下一位置,同时检测下一穴盘输送到准确位置后,伸缩器才会对当前穴盘进行打孔。发生错位时可以选择人工方式直接从输送带上移出不合格穴盘,不影响下一穴盘的准确定位(图1)。
试验材料和方法
试验对象为自主研制的2BPK-500型穴盘育苗自动打孔机(图2)。为适合温室环境使用,多次改进试制后,打孔机确定的外形设计参数为:长×宽×高=1502 mm×900 mm×1110 mm。对多种基质进行测试,打孔机最终确定的打孔压力调节范围为:0~4 MPa。从多次改进后的试验结果看,研制样机的外形参数满足温室环境下的灵活搬运,其可调节的打孔压力满足普通育苗基质的挤压要求。另外采用220 V电源作为动力满足输送带的作业负载要求。
试验时间是2015年12月3日,试验在北京小汤山国家精准农业示范基地进行。试验主要目的是测试打孔机各项指标是否符合设计要求,并为设计改进提供指导。试验主要测试项目包括:最大打孔深度、打孔合格率、生产效率、外形尺寸、工作电压等主要技术参数。主要用到的仪器有高精度电压表、卡尺、卷尺、秒表等。打孔合格率试验连续播种3盘,统计孔的深度、直径和误差范围,重复3次试验,对试验结果求平均值。试验所用穴盘规格为72穴。
结果与讨论
试验结果如表1所示,打孔位于穴盘中心,误差小于5 mm为合格,打孔合格率达到97.2%。试验中发现,基质过于干燥或者过于潮湿会导致打孔合格率下降,原因是打孔器往上运动时,基质会黏附在打孔器上,从而对孔的形状保持有一定影响。从后期发芽率试验的结果来看,打孔质量差会降低发芽率。生产效率按照统计计算的方法完成,连续作业时,打孔的位置处于穴孔的中心点区域,输送带上的穴盘位置没有发生错位,传感器探测定位准确。随机挑选20个孔进行测量,孔深度为25~35 mm,达到理想目标。通过调节打孔深度,穴盘中的基质孔深在5 mm误差以内。
结论
本文针对温室育苗播种的需要设计了自动打孔机,试制了样机并进行试验。结论如下:
(1)采用红外传感检测的方法精确定位穴盘,输送带上的穴盘打孔位置的误差小于5 mm,证明该方法可行。
(2)连续作业时效率达到520盘/h,打孔合格率达到97.2%,结果表明该技术方法实现了快速精准的打孔作业。
参考文献
[1]于建群.打孔式播种机的研究进展[J].吉林工业大学学报,1995,25(1):115-119.
[2]马瑞峻,马旭,张亚莉,等.超级稻精量穴盘播种机排土器设计与试验研究[J].农业工程学报,2012,28(3):8-13.
[3]朱盘安,李建平.便携式蔬菜穴盘自动播种机设计与试验[J].农业机械学报,2016,47(8):7-13.
项目支持:果类蔬菜北京市创新团队岗位专家项目。
【摘要】本文设计了2BPK-500型穴盘育苗自动打孔机的样机,通过对研制的样机进行试验,表明采用红外传感检测的方法精确定位穴盘是可行的。测试结果为2BPK-500型穴盘育苗自动打孔机连续作业效率达到520盘/h,打孔合格率达到97.2%,表明该技术方法能快速精准地完成打孔作业。
背景
育苗是设施栽培中的关键环节,播种是育苗作业的一个步骤,传统的机械播种方法已经无法满足工厂化高效穴盘育苗的需求,因此迫切需要开发新型的播种系统[1]。研发播种系统最重要的工作之一是精准打孔。精准打孔可确保种子在每一个穴孔中心,实现播种的深度一致,保证种子发芽生长的孔径一致等。具备的优点包括:育苗时不会因为密度不一致使种苗参差不齐;种苗生长不会因为播种深度不一致,产生高低不一的问题,从而提高商品率。打孔的好坏会影响育苗质量,而打孔作业质量受到若干因素的制约,其中覆土的均匀性和覆土的重量对作业影响较大[2],穴盘凹口位置自动化检测会影响打孔的精准性[3]。
工作原理
采用垂直升降的方式由伸缩器驱动打孔器完成打孔作业,探测器检測到穴盘信号后发给控制箱中的控制器,控制器控制驱动电机停止运动,并驱动伸缩器完成打孔作业。当探测器确认打完孔的穴盘输送到下一位置,同时检测下一穴盘输送到准确位置后,伸缩器才会对当前穴盘进行打孔。发生错位时可以选择人工方式直接从输送带上移出不合格穴盘,不影响下一穴盘的准确定位(图1)。
试验材料和方法
试验对象为自主研制的2BPK-500型穴盘育苗自动打孔机(图2)。为适合温室环境使用,多次改进试制后,打孔机确定的外形设计参数为:长×宽×高=1502 mm×900 mm×1110 mm。对多种基质进行测试,打孔机最终确定的打孔压力调节范围为:0~4 MPa。从多次改进后的试验结果看,研制样机的外形参数满足温室环境下的灵活搬运,其可调节的打孔压力满足普通育苗基质的挤压要求。另外采用220 V电源作为动力满足输送带的作业负载要求。
试验时间是2015年12月3日,试验在北京小汤山国家精准农业示范基地进行。试验主要目的是测试打孔机各项指标是否符合设计要求,并为设计改进提供指导。试验主要测试项目包括:最大打孔深度、打孔合格率、生产效率、外形尺寸、工作电压等主要技术参数。主要用到的仪器有高精度电压表、卡尺、卷尺、秒表等。打孔合格率试验连续播种3盘,统计孔的深度、直径和误差范围,重复3次试验,对试验结果求平均值。试验所用穴盘规格为72穴。
结果与讨论
试验结果如表1所示,打孔位于穴盘中心,误差小于5 mm为合格,打孔合格率达到97.2%。试验中发现,基质过于干燥或者过于潮湿会导致打孔合格率下降,原因是打孔器往上运动时,基质会黏附在打孔器上,从而对孔的形状保持有一定影响。从后期发芽率试验的结果来看,打孔质量差会降低发芽率。生产效率按照统计计算的方法完成,连续作业时,打孔的位置处于穴孔的中心点区域,输送带上的穴盘位置没有发生错位,传感器探测定位准确。随机挑选20个孔进行测量,孔深度为25~35 mm,达到理想目标。通过调节打孔深度,穴盘中的基质孔深在5 mm误差以内。
结论
本文针对温室育苗播种的需要设计了自动打孔机,试制了样机并进行试验。结论如下:
(1)采用红外传感检测的方法精确定位穴盘,输送带上的穴盘打孔位置的误差小于5 mm,证明该方法可行。
(2)连续作业时效率达到520盘/h,打孔合格率达到97.2%,结果表明该技术方法实现了快速精准的打孔作业。
参考文献
[1]于建群.打孔式播种机的研究进展[J].吉林工业大学学报,1995,25(1):115-119.
[2]马瑞峻,马旭,张亚莉,等.超级稻精量穴盘播种机排土器设计与试验研究[J].农业工程学报,2012,28(3):8-13.
[3]朱盘安,李建平.便携式蔬菜穴盘自动播种机设计与试验[J].农业机械学报,2016,47(8):7-13.
项目支持:果类蔬菜北京市创新团队岗位专家项目。