播种是农业生产的重要作业环节,精播技术是实现精量播种作业的关键技术。精量排种器是播种机的核心部件,主要有机械式和气力式两种。油菜籽等小粒径种子因粒径小、质量轻、含油率高、排种频率高、易破碎等特性,精量播种质量往往难以保证。漏播是衡量排种器性能的重要指标。当种箱缺种、排种盘型孔堵塞、排种盘转速过快、气压偏离有效值等故障现象在播种过程中不可避免地引起漏播,甚至会导致一行或数行出现“断条”漏播,严重影响农作物产量。因此,有必要开展油菜精量排种器漏播实时检测,同时对发生的漏播进行精准补种,提高播种作业质量与效率。本文在分析国内外精量排种器漏播实时检测与补种研究的基础上,设计了一套安装于油菜精量联合直播机上的油菜精量排种器漏播实时检测与自补种系统。在界定“稀疏缺苗”和“断条”两种不同漏播状态类型的基础上,提出一种基于时变窗口的油菜精量排种器漏播实时检测方法,并开展了试验研究该方法检测的实时性与准确性;设计了一种油菜籽螺管式补种器,探索排种量与转速的关系,并建立了补种器工作转速与漏播系数的关系模型;集成化设计基于时变窗口的精量排种器漏播实时检测方法与自补种系统,当系统检测到精量排种器发生漏播,补种系统驱动补种器在当前时间窗口内进行变量补种,并开展相关试验验证。所开展的研究工作总结如下:(1)提出一种基于时变窗口的油菜精量排种器漏播实时检测方法并开展了试验验证。在界定了“稀疏缺苗”和“断条”2种不同漏播类型的基础上定义了稀疏缺苗系数与断条系数,分析了两系数的二维平面分布,全面呈现出油菜精量排种器所有可能发生的漏播状态类型。结合漏播判定规则,提出了一种基于时变窗口的排种盘转速与排种脉冲同步检测、排种频率与时间间隔双重阈值约束的漏播实时检测方法,并研制了漏播实时检测系统。在气力式油菜精量排种器上开展漏播实时检测试验,试验结果表明:该方法能够依据排种盘转速的变化自行调整检测时间窗口并准确检测出断条系数和稀疏缺苗系数,并根据人为设定的不同漏播系数阈值和漏播判定规则,实现了“断条”和“稀疏缺苗”2种不同漏播状态类型的准确判定。(2)设计了一种油菜籽螺管式补种器并开展了补种特性试验研究。针对油菜籽气力式精量排种器产生的漏播补种问题,设计了油菜籽螺管式补种器,确定了螺管式补种器工作原理及主要结构参数,运用EDEM仿真对螺管式补种器模型和3D打印试制的螺管式补种器分别开展排种量与转速关系的试验研究。试验结果表明:螺管式补种器在转速25~180 r/min内,排种量随着转速增加逐渐增大且稳定,线性相关系数为0.99,螺管当量排种数为1.7~1.9粒,稳定变异系数≤6%,种子破损率<0.5%,螺管无堵塞。利用该螺管式补种器排种量与转速特性,结合基于时变窗口的漏播实时检测方法,建立了螺管式补种器工作转速与漏播系数的关系模型,确定补种器螺管数量为7,工作转速范围为25.7~171 r/min。(3)设计了油菜精量排种器漏播检测与自补种系统并开展试验验证。将基于时变窗口的漏播实时检测方法与补种驱动系统集成化,确定该系统的组成部分与工作原理。通过对气力式油菜精量排种器开展漏播检测与自补种试验,试验分析得出:该系统能够根据当前时间窗口内的漏播系数变化使补种器达到相应的工作转速实现变量补种,补种量均匀分布在该时间窗口内,补种后最大粒距在1.5倍理论排种粒距范围内,有效消除漏播发生,避免后期补苗,为精量播种智能化提供重要参考。