随着地理信息技术,遥感技术和全球定位技术的发展,为谷物的田间产量监测提供了新的方法,使得它能更好的描述谷物产量的空间变异性。根据实时监测获得的谷物产量数据可以得到谷物的空间变异性分布信息,它表征了谷物生长环境因子和所需养分的影响状况,是对当季的谷物生产管理效果的反馈,也是下一季谷物生产作业的各个环境因子和养分因素的精准管理的科学依据。为了进一步改善联合收割机谷物产量监测系统的测量精度和系统性能,本研究研发了一种基于光电漫反射原理的谷物产量监测系统,并在研究谷物运动特性的基础上建立谷物产量光电转换模型,为了检验谷物产量监测系统的性能,分别开展了室内静态性能试验和系统田间动态性能验证试验。最后针对系统测产试验中存在标定困难的问题进行了优化设计。主要研究内容包括:(1)基于光电漫反射原理的谷物产量监测系统硬件开发。系统的硬件装置主要由传感器模块、产量数据处理模块、GPS模块和产量数据显示与存储单元构成。传感器模块包括漫反射型谷物体积传感器、升运器转速传感器。产量数据显示与存储单元内嵌光电式谷物产量控制软件和谷物产量光电转换模型算法。(2)基于光电漫反射原理的谷物产量监测系统软件设计。系统的软件具有基本参数设置、产量数据的采集与处理、产量信息显示与存储和产量数据远程通讯等功能,能够实现谷物产量数据的接收、解析、显示、存储和远程通讯,并实时将产量信息、升运器转速、收割机速度、经纬度信息等显示在终端上。(3)谷物产量光电转换模型研究。在研究了谷物对光电漫反射作用的光学原理和谷物的运动学原理的基础上,通过离散元仿真软件EDEM进行仿真试验和试验台试验,建立了刮板所载谷物近似几何模型,并在此基础上提出了分段式谷物产量光电转换模型。(4)基于光电漫反射原理的谷物产量监测系统性能验证。在完成谷物产量监测系统硬件装置、控制软件和谷物产量光电转换模型研究的基础上,分别开展了室内静态试验和田间动态试验。室内试验结果表明升运器转速传感器最大测量误差为1.87%,标准差最大为2.33r/min,漫反射型谷物体积传感器最大测量误差为2.17%,均具有良好的准确性和稳定性;田间动态试验结果表明系统在收割作业中运行稳定,在考虑升运器转速条件下,本研究提出的分段式谷物产量光电转换模型动态验证误差达到±3.50%,并根据试验中存在的标定问题对系统进行了优化设计,可以实现谷物产量的快速准确测量和自标定。