基于光纤式传感器与机器视觉的双重漏播检测及补种装置研究

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在播种过程中播种机由于机械振动、种箱缺种、种管及种盘堵塞等原因,造成漏播情况的发生,直接影响作物产量。当前,主要通过不同类型的传感器检测漏播情况,并通过补种装置进行补种,但由于漏播发生位置不同,单一传感器进行检测并不能适应复杂多变的环境。因此,本文针对不同位置漏播的问题提出了具有光纤式漏播检测与机器视觉检测的检测系统,并设计了一种多圆盘的快速智能补种装置。主要的研究成果如下:(1)针对排种器充种不佳出现的漏播现象,设计了光纤式漏播检测系统,并提出了一种基于光纤式传感器与编码器综合分析的角度区间检测方法。检测系统包括漏播判断程序和上位机交互界面,在漏播判断程序中,系统检测到排种器漏播时,将补种信号传递给补种装置以便于进行快速补种,通过上位机完成检测系统的参数初始化、便捷控制和检测结果的实时显示。设计并搭建了检测试验台,以绥农26大豆籽粒为试验对象进行台架试验,分析检测系统在不同排种轴转速和不同漏播类型下的检测性能,通过试验得出所设计漏播检测系统的检测精度均大于91.1%。(2)针对排种器存在漏播问题,设计了一种多圆盘的快速智能补种装置和相应的智能控制系统,当光纤式漏播检测系统检测到漏播时,触发补种装置进行快速补种。控制系统通过漏播信号和内置的传感器检测信号,判断系统进入补种模式或充种模式,从而实现自动充种和补种的功能。基于光纤式漏播检测系统进行了台架试验,以绥农26大豆籽粒为试验对象,在不同的排种轴转速和不同漏播类型下,对补种装置的性能进行检测,得到:当连续漏播数小于3粒时补种率均高于94%;但当连续漏播数大于3粒时补种率随排种轴转速的增加而逐渐降低,但均高于87%。(3)针对种管堵塞造成种子无法正常排种,且种子落到种沟后状态无法被监测的问题,设计了基于机器视觉的漏播检测系统,对种沟中未覆土的种子进行漏播检测。为优化机器视觉检测程序并确定机器视觉检测的最佳试验因素,设计了基于机器视觉的漏播检测试验台,以绥农26大豆籽粒和农大108玉米籽粒作为试验对象,进行漏播检测试验。通过试验得出色光波长、传送带速度对检测准确率的影响大小,当传送带速度为0.2m/s时,得到的检测准确率均高于93%。(4)设计了具有漏播检测和补种功能的播种单体,并进行了播种单体试验。将播种单体固定在土槽试验车上进行试验,通过试验车带动播种单体前进,以绥农26大豆籽粒为试验对象,在不同前进速度下检测播种单体的性能。通过试验得出:关闭检测系统和补种装置时,漏播率高达12.4%;开启检测系统和补种装置后漏播率仅为2.5%,漏播情况得到了较大的改善,提高了播种质量。
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