大粒种子调向排种机构的试验研究

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1、2015年10月农机化研究第10期大粒种子调向排种机构的试验研究陈同，刘海彬，隽杰，崔永杰(西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西杨凌712100)摘要:为实现标准化幼苗的生产，提出了大粒种子定向定位排种方法，研制了调向排种机构。该机构主要由调向板、进种导向板和出种导向管构成，可实现对大粒种子长轴保持45°方向、种子发芽口朝向一致并位于穴孔中心位置定向定位排种。为此，以南瓜种子为研究对象，通过参数优化试验确定了结构设计参数，利用3D打印技术试制了机构，最后以单片机为控制单元、步进电机作为驱动源，结合基于机器视觉技

2、术的大粒种子方向的判别方法和控制方法，对机构的定向定位排种性能进行了试验。结果表明:该装置的定向定位排种成功率为97．1%，94．7%的种子的发芽口分布在以穴孔中心为圆心、半径为10mm的圆内，95．9%以上种子偏转角度小于15°，基本满足大粒南瓜种子的定向定位播种要求。关键词:大粒种子;定向排种;调向排种机构;发芽口;偏转角度中图分类号:S223．2;S220．3文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)10－0158－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.10.0350引言

3、1调向排种机构穴盘育苗精密播种机是工厂化育苗技术的关键1．1整体结构及工作原理设备，国内外对穴盘精密播种机的研究较早，并已实调向机构主要由进种进种导向板，调向板，步进电［1－3］现了对形状规则或丸粒化种子进行精密播种。机和出种导向管组成，如图1所示。但是南瓜、瓠瓜等大粒种子尺寸和质量都很大，且不［4－7］成球形，一般精量播种机无法对其精量播种;另外，种苗生长过程中存在子叶相互遮蔽影响生长的问题，育苗生产中通常采用人工45°定向摆种播种，作业［8－9］效率低，易疲劳。南瓜等大粒种子扁平呈卵形，发芽口位于种子长轴方向的

4、尖端部位。目前的大粒种子定向播种装置保证了种子长轴方向基本一致，但种子发芽口的朝向不同，发芽口的位置相对于穴孔中心位置分布离1．出种口2．步进电机3．定向种穴［10］散。发芽口是种子萌发时胚根的出口，种子发芽口4．进种导向板5．调向板6．出种导向管位置分布不一致，种子出芽后的幼苗茎秆分布会不均图1调向排种机构匀，会造成子叶相互遮蔽影响生长的问题。Fig．1Structurediagramoftheadjustmentdirectionandseedingmechanism本文通过参数优化试验，设计了一种通过调向板调

5、向排种机构的工作原理:种子由进种导向板进正反转带动种子调向、保证发芽口朝下落入导向管、入定向种穴，落到调向板上，由于调向板所在的定向在导向管的引导下种子平稳落入穴孔的调向排种机种穴空间的约束作用，使种子长轴只能按调向板长边构。同时，利用3D打印技术试制了机构，并结合机器平行方向放置;采用图像处理技术判断种子的发芽口［11］视觉技术对机构的定向定位排种性能进行了试验研究。所在位置，然后由计算机将发芽口位置信息传送给单片机;单片机控制调向机构的步进电机转动，实收稿日期:2014－10－04现调向板正反转完成种子调向，进

6、而可以使种子发芽基金项目:国家“863计划”项目(2012AA10A506)口朝下竖直进入出种导向管;出种导向管的出种口位作者简介:陈同(1989－)，男，山东泰安人，硕士研究生，(E－mail)chentong819@163．com。于穴孔上方，出种口方向与穴孔45°方向对中设计，在通讯作者:崔永杰(1971－)，男，吉林图们人，副教授，博士生导师，导向管的引导下种子平稳落入穴孔，实现排种后种子(E－mail)cuiyongjie@nwsuaf．edu．cn。·158·2015年10月农机化研究第10期发芽口位于

7、穴孔中心位置，朝向与穴孔45°方向重合。5、15、25mm。41．2调向板尺寸的确定采用L9(3)正交表安排试验，因素各水平采用抽调向板所在的空间构成定向种穴，进入种穴的种签的方法随机分配。试验共计9组，每组试验测定80子在种穴边缘约束下固定方向。本研究以嫁接种苗粒种子的定向送种作业，并重复4次。负压吸针吸附生产中播种量较大的黑籽南瓜种子为对象，其千粒质种子在进种导向板上方25mm处释放种子，测定种子量为232g，测量150粒饱满规则南瓜种子的外形尺寸通过进种导向板成功落到调向板上的成功率。(见表1)，定向种穴的尺

8、寸依据测量的种子长轴和短轴的最大值，取整设计为长21mm、宽14mm;为使调向板可以转动，其尺寸设计为长18mm、宽12mm。考虑到种子扁平面为弧面，为了减小种子落到调向板上发生角度偏转，根据种子弧面半径值将调向板承接面设计为半径为15．5mm的弧面。调向板的厚度不影响种子定向，其设计值为2mm，可以实现调向板在电机的带动下在其所在的空间内实现旋转。表1南瓜