本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種玉米指夾式排種器排種質(zhì)量檢測臺及排種質(zhì)量檢測方法。
背景技術(shù)：
在農(nóng)業(yè)機械化迅速發(fā)展的今天，玉米排種器大量使用，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率成倍提高。玉米排種器的質(zhì)量高低決定著播種質(zhì)量的好壞。播種均勻度是影響農(nóng)作物產(chǎn)量的一個非常重要的因素，合理和均勻的株距才能達到高產(chǎn)。兩粒種子距離太近，影響出苗后作物的生長；兩粒種子距離太遠，又會浪費土地資源；這兩種情況下都會造成產(chǎn)量損失。播種機上的排種器是將種子單粒地排入播行內(nèi)的裝置，它是影響作物均勻度的關(guān)鍵部件。在播種機設(shè)計、制造和使用的過程中，方便快速地測出排種器的排種效果可以讓人們在出苗之后預(yù)測出播種的均勻度，從而在播種前及播種期間去調(diào)整和改善播種機的性能，提高產(chǎn)量。
現(xiàn)有做法是把播種機和排種器固定在實驗臺上，排種器排出的種子掉落到傳送帶上，然后從傳送帶上測量種子之間的距離。為了防止種子在傳送帶上有移動，通常在傳送帶上需打油去粘住種子?，F(xiàn)有測試設(shè)備龐大，占地空間很大，且不易操作，通常只有在農(nóng)機鑒定站或高校等科研機構(gòu)才有一個系統(tǒng)，不適合大面積推廣。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種體積小、操作方便、造價低、實用性強的指夾式玉米排種器排種質(zhì)量檢測臺。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種簡潔快速的指夾式玉米排種器排種質(zhì)量檢測方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供一種玉米指夾式排種器排種質(zhì)量檢測臺，該檢測臺包括用于固定指夾式排種器2的排種器支架1、用于固定導(dǎo)種管14的導(dǎo)種管支架13、可滑動聯(lián)軸器3、減速器5、電機支座6、電機7、霍爾傳感器12、光電傳感器15、擋種板16和控制系統(tǒng)；
所述指夾式排種器2通過三點支撐固定于排種器支架1上，固定方式是懸掛支撐式；
擋種板16設(shè)置于指夾式排種器2的上部，并與指夾式排種器2的進種口連接，導(dǎo)種管14連接于指夾式排種器2的落種口下方，導(dǎo)種管14上安裝有光電傳感器15，為每粒經(jīng)過的種子發(fā)出一個脈沖信號；
電機7固定于電機支座6上，電機7的動力輸出軸依次通過減速器5和可滑動聯(lián)軸器3與指夾式排種器2的排種軸相連；在電機7的輸出軸端的減速器5上安裝有霍爾傳感器12，并且霍爾傳感器12的位置與沿指夾式排種器2的下種口上邊緣順時針15度的半徑線相對應(yīng)；可滑動聯(lián)軸器3上設(shè)置有滑動手柄4，滑動手柄4控制可滑動聯(lián)軸器3沿軸向伸縮；
所述控制系統(tǒng)包括PLC控制器8、電機驅(qū)動器9、觸摸屏10和電源11，PLC控制器8分別與光電傳感器15、霍爾傳感器12、電機驅(qū)動器9和觸摸屏10連接；電源11與控制系統(tǒng)、光電傳感器15、霍爾傳感器12和電機7連接。
本發(fā)明提供一種利用玉米指夾式排種器排種質(zhì)量檢測臺的排種質(zhì)量檢測方法，該方法包括如下步驟：
a、將待檢測的指夾式排種器2固定于排種器支架1，擋種板16與指夾式排種器2的進種口連接；導(dǎo)種管14與指夾式排種器2的落種口連接；操作滑動手柄4，控制可滑動聯(lián)軸器3向指夾式排種器2的排種軸伸出，使可滑動聯(lián)軸器3與指夾式排種器2的排種軸連接；
b、通過觸摸屏10輸入播種速度、型孔數(shù)、株距和下種目標(biāo)參數(shù)；指夾式排種器2的進種口放入種子，擋種板16防止種子從排種器進種口中溢出，啟動電機7，電機7帶動指夾式排種器2工作，種子由落種口沿導(dǎo)種管14排出，光電傳感器15為每粒經(jīng)過的種子發(fā)出一個脈沖信號，PLC控制器8根據(jù)設(shè)置的參數(shù)控制電機7的轉(zhuǎn)速，并接收安裝在導(dǎo)種管14上的光電傳感器15發(fā)出的脈沖信號；
c、PLC控制器8根據(jù)接收到的光電傳感器15發(fā)出的脈沖信號計算出指夾式排種器2的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)，并通過觸摸屏10實時顯示出來；同時，在觸摸屏10上還有種子下落時的動畫模擬，直觀地看出重播和漏播；
d、步驟c中，根據(jù)脈沖信號計算指夾式排種器2的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)的方法為：
d1)排種器轉(zhuǎn)速控制
為檢測不同株距和不同播種速度下的指夾式排種器2的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)，首先需要控制電機7，使指夾式排種器2達到相應(yīng)轉(zhuǎn)速，指夾式排種器2轉(zhuǎn)速n的計算公式為：
n＝5000v/3al
式中，n為排種器轉(zhuǎn)速(r/min)，v為播種速度(Km/h)，l為標(biāo)準(zhǔn)株距(cm)，a為排種盤型孔數(shù)；
d2)根據(jù)步驟c中PLC控制器8接收到的光電傳感器15發(fā)出的脈沖信號統(tǒng)計相鄰種子間的中斷次數(shù)n’，通過對比由國標(biāo)中的株距區(qū)間轉(zhuǎn)化成0.1ms的定時中斷個數(shù)區(qū)間，得到實際株距分別落在五個大株距區(qū)間上的個數(shù)：n1’、n2’、n3’、n4’和n5’；
將國標(biāo)中的株距區(qū)間轉(zhuǎn)化成0.1ms的定時中斷個數(shù)區(qū)間，轉(zhuǎn)化方法為：用中斷次數(shù)區(qū)間來代替國標(biāo)中的標(biāo)準(zhǔn)株距區(qū)間，利用公式n′為中斷次數(shù)；L為兩個種子落在地上距離，v為播種機前進的速度；
d3)然后根據(jù)以下公式計算得到排種器2的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)：
N＝n′1+n′2+n′3+n′4+n′5
重播數(shù)n2＝n′1
合格數(shù)n1＝N-2n2
漏播數(shù)n0＝n′3+2n′4+3n′5
區(qū)間數(shù)N′＝n′++2n′3+3n′4+4n′5
合格指數(shù)
重播指數(shù)
漏播指數(shù)
其中，N為總的株距個數(shù)，或是總的播種個數(shù)，N’為區(qū)間數(shù)，n1’、n2’、n3’、n4’和n5’為實際株距分別落在五個大株距區(qū)間上的個數(shù)，n0為漏播數(shù)，n1為合格數(shù)，n2為重播數(shù)，A為合格指數(shù)，D為重播指數(shù)，M為漏播指數(shù)。
本發(fā)明提供一種利用玉米指夾式排種器排種質(zhì)量檢測臺的檢測指夾式排種器每個指夾重漏播的方法，該方法包括：
a、根據(jù)霍爾傳感器12發(fā)出的脈沖信號確定指夾式排種器2每個指夾的位置；
控制系統(tǒng)設(shè)定PLC控制器8每發(fā)出16000個脈沖，指夾式排種器2旋轉(zhuǎn)一周，指夾式排種器2有12個型孔，即PLC控制器8每發(fā)出16000/12＝1333個脈沖指夾式排種器2轉(zhuǎn)過一個指夾的位置，即30°圓心角；PLC控制器8上的高速脈沖計數(shù)器對脈沖進行計數(shù)，以此來確定指夾式排種器2每個指夾的位置；
在電機7的輸出軸端的減速器5上安裝有霍爾傳感器12，與指夾式排種器2上的第一個指夾相對應(yīng)，并且霍爾傳感器12的位置與沿指夾式排種器2的下種口上邊緣順時針15度的半徑線相對應(yīng)，當(dāng)?shù)谝粋€指夾轉(zhuǎn)到這個位置，霍爾傳感器12就發(fā)出一個脈沖信號，當(dāng)PLC控制器8接收到霍爾傳感器12發(fā)出的脈沖信號時，高速脈沖計數(shù)器從0重新開始計數(shù)，每1333個脈沖對應(yīng)一個指夾，以此確定每個指夾的位置；
b、在每個指夾對應(yīng)的脈沖個數(shù)范圍內(nèi)統(tǒng)計下落的種子個數(shù)，獲得這個指夾的重漏播數(shù)據(jù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
1)體積小、操作方便、造價低、實用性強；
2)通過檢測相鄰兩個脈沖(即相鄰兩粒玉米種子)之間的時間間隔，進而計算出排種器的合格指數(shù)、重播指數(shù)、漏播指數(shù)等播種指標(biāo)，從而實現(xiàn)排種器監(jiān)測的功能。
3)可以實時監(jiān)測指夾式排種器每個指夾的重、漏播情況；
4)可以模擬種子下落時的動畫，直觀地看出重播和漏播；
5)實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的大量存儲，便于用戶查找實驗記錄。
附圖說明
圖1為本發(fā)明玉米指夾式排種器排種質(zhì)量檢測臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中的附圖標(biāo)記為：
1排種器支架 2指夾式排種器
3可滑動聯(lián)軸器 4滑動手柄
5減速器 6電機支座
7電機 8PLC控制器
9電機驅(qū)動器 10觸摸屏
11電源 12霍爾傳感器
13導(dǎo)種管支架 14導(dǎo)種管
15傳感器 16擋種板
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
如圖1所示，本發(fā)明的玉米指夾式排種器排種質(zhì)量檢測臺，包括用于固定指夾式排種器2的排種器支架1、用于固定導(dǎo)種管14的導(dǎo)種管支架13、可滑動聯(lián)軸器3、減速器5、電機支座6、電機7、霍爾傳感器12、光電傳感器15、擋種板16和控制系統(tǒng)。
所述指夾式排種器2通過三點支撐固定于排種器支架1上，固定方式是懸掛支撐式，方便指夾式排種器2的安裝與拆卸。
擋種板16設(shè)置于指夾式排種器2的上部，并與指夾式排種器2的進種口連接。導(dǎo)種管14連接于指夾式排種器2的落種口下方，導(dǎo)種管14上安裝有光電傳感器15，為每粒經(jīng)過的種子發(fā)出一個脈沖信號。
電機7固定于電機支座6上，電機7的動力輸出軸依次通過減速器5和可滑動聯(lián)軸器3與指夾式排種器2的排種軸相連。在電機7的輸出軸端的減速器5上安裝有霍爾傳感器12，并且霍爾傳感器12的位置與沿指夾式排種器2的下種口上邊緣順時針15度的半徑線相對應(yīng)。
可滑動聯(lián)軸器3上設(shè)置有滑動手柄4，滑動手柄4控制可滑動聯(lián)軸器3沿軸向伸縮。
所述控制系統(tǒng)包括PLC控制器8、電機驅(qū)動器9、觸摸屏10和電源11。PLC控制器8分別與光電傳感器15、霍爾傳感器12、電機驅(qū)動器9和觸摸屏10連接；電源11與控制系統(tǒng)、光電傳感器15、霍爾傳感器12和電機7連接。
所述檢測臺可連接打印機，將檢測結(jié)果直接打印出來，檢測過程中可對排種器的排種情況進行直觀的動畫模擬。
本發(fā)明的玉米指夾式排種器排種質(zhì)量檢測方法，包括如下步驟：
a、將待檢測的指夾式排種器2固定于排種器支架1，擋種板16與指夾式排種器2的進種口連接；導(dǎo)種管14與指夾式排種器2的落種口連接；操作滑動手柄4，控制可滑動聯(lián)軸器3向指夾式排種器2的排種軸伸出，使可滑動聯(lián)軸器3與指夾式排種器2的排種軸連接。
b、通過觸摸屏10輸入播種速度、型孔數(shù)、株距和下種目標(biāo)參數(shù)；指夾式排種器2的進種口放入種子，擋種板16防止種子從排種器進種口中溢出，啟動電機7，電機7帶動指夾式排種器2工作，種子由落種口沿導(dǎo)種管14排出，光電傳感器15為每粒經(jīng)過的種子發(fā)出一個脈沖信號，PLC控制器8根據(jù)設(shè)置的參數(shù)控制電機7的轉(zhuǎn)速，并接收安裝在導(dǎo)種管14上的光電傳感器15發(fā)出的脈沖信號。
c、PLC控制器8根據(jù)接收到的光電傳感器15發(fā)出的脈沖信號計算出指夾式排種器2的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)，并通過觸摸屏10實時顯示出來；同時，在觸摸屏10上還有種子下落時的動畫模擬，直觀地看出重播和漏播。
d、步驟c中，根據(jù)脈沖信號計算指夾式排種器2的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)的方法為：
d1)排種器轉(zhuǎn)速控制
為檢測不同株距和不同播種速度下的指夾式排種器2的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)，首先需要控制電機7，使指夾式排種器2達到相應(yīng)轉(zhuǎn)速，指夾式排種器2轉(zhuǎn)速n的計算公式為：
n＝5000v/3al
式中，n為排種器轉(zhuǎn)速(r/min)，v為播種速度(Km/h)，l為標(biāo)準(zhǔn)株距(cm)，a為排種盤型孔數(shù)。
d2)根據(jù)步驟c中PLC控制器8接收到的光電傳感器15發(fā)出的脈沖信號統(tǒng)計相鄰種子間的中斷次數(shù)n’，通過對比由國標(biāo)中的株距區(qū)間轉(zhuǎn)化成0.1ms的定時中斷個數(shù)區(qū)間，得到實際株距分別落在五個大株距區(qū)間上的個數(shù)：n1’、n2’、n3’、n4’和n5’。
傳統(tǒng)檢測排種器合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)的方法中，一般都需要實時測量實際播種過程相鄰種子間的株距，測量方法是用公式L＝T*v來測量株距。播種機前進的速度v是預(yù)先設(shè)定的，相鄰兩顆種子間的時間差T是通過定時器測量的。兩個種子落在地上距離L等于播種機前進的速度v乘以這兩個種子落在地上的時間差T。再根據(jù)國標(biāo)中劃分的株距區(qū)間可以統(tǒng)計出n1’、n2’、n3’、n4’和n5’。n1’、n2’、n3’、n4’和n5’是實際株距落在不同的株距區(qū)間內(nèi)的個數(shù)，即落在各個區(qū)間的種子個數(shù)，其中，n1’、n2’、n3’、n4’和n5’對應(yīng)在國標(biāo)《單粒(精密)播種機試驗方法》中的5個大的株距區(qū)間，對株距區(qū)間的劃分方法是：先按照標(biāo)準(zhǔn)株距的0.1倍劃分成多個區(qū)間，再將這些小區(qū)間劃分成5個大區(qū)間，分別是株距的0倍到0.5倍為第一個區(qū)間，株距的0.5倍到1.5倍為第二個區(qū)間，株距的1.5倍到2.5倍為第三個區(qū)間，株距的2.5倍到3.5倍為第四個區(qū)間，株距的3.5倍到無窮大為第五個區(qū)間，所測株距落在第一個區(qū)間為重播，落在第二個區(qū)間為正常，落在第三、四、五個區(qū)間為漏播。
n′1＝Σni(Xi∈{0至0.5})
n′2＝Σni(Xi∈{＞0.5至≤1.5})
n′3＝∑ni(Xi∈{＞1.5至≤2.5})
n′4＝Σni(Xi∈{＞2.5至≤3.5})
n′5＝∑ni(Xi∈{＞3.5至≤+∞})
然后根據(jù)國標(biāo)公式進行計算，得出合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)，這種檢測方式需要在檢測過程中不斷地計算相鄰種子間的株距，比較復(fù)雜。
本發(fā)明在播種質(zhì)量檢測過程中使用了0.1ms的定時中斷，將國標(biāo)中的株距區(qū)間轉(zhuǎn)化成0.1ms的定時中斷個數(shù)區(qū)間，轉(zhuǎn)化方法為：用中斷次數(shù)區(qū)間來代替國標(biāo)中的標(biāo)準(zhǔn)株距區(qū)間，利用公式n′為中斷次數(shù)，L為兩個種子落在地上距離，v為播種機前進的速度。轉(zhuǎn)化的中斷區(qū)間如下表：
表中，xi為按0.1倍的標(biāo)準(zhǔn)株距劃分的株距區(qū)間，ni為xi株距區(qū)間內(nèi)的株距個數(shù)，Xi為xi株距區(qū)間的株距變量，n’為中斷次數(shù)，ni’為出現(xiàn)次數(shù)，即對應(yīng)nl’、n2’、n3’、n4’和n5’實際株距分別落在五個大株距區(qū)間上的個數(shù)。
c)然后根據(jù)以下公式計算得到排種器2的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)：
N＝n′1+n′2+n′3+n′4+n′5
重播數(shù)n2＝n′1
臺格數(shù)n1＝N-2n2
漏播數(shù)n0＝n′3+2n′4+3n′5
區(qū)間數(shù)N′＝n′2+2n′3+3n′4+4n′5
合格指數(shù)
重播指數(shù)
漏播指數(shù)
其中，N為總的株距個數(shù)，或是總的播種個數(shù)，N’為區(qū)間數(shù)，nl’、n2’、n3’、n4’和n5’為實際株距分別落在五個大株距區(qū)間上的個數(shù)，n0為漏播數(shù)，nl為合格數(shù)，n2為重播數(shù)，A為合格指數(shù)，D為重播指數(shù)，M為漏播指數(shù)。
本發(fā)明提供一種檢測指夾式排種器每個指夾重漏播的方法：
a、根據(jù)霍爾傳感器12發(fā)出的脈沖信號確定指夾式排種器2每個指夾的位置。
控制系統(tǒng)設(shè)定PLC控制器8每發(fā)出16000個脈沖，指夾式排種器2旋轉(zhuǎn)一周，指夾式排種器2有12個型孔，即PLC每發(fā)出16000/12＝1333個脈沖，指夾式排種器2轉(zhuǎn)過一個指夾的位置，即30°圓心角。PLC控制器8上的高速脈沖計數(shù)器對脈沖進行計數(shù)，以此來確定指夾式排種器2每個指夾的位置。
在電機7的輸出軸端的減速器5上安裝有霍爾傳感器12，與指夾式排種器2上的第一個指夾相對應(yīng)，并且霍爾傳感器12的位置與沿指夾式排種器2的下種口上邊緣順時針15度的半徑線相對應(yīng)，當(dāng)?shù)谝粋€指夾轉(zhuǎn)到這個位置，霍爾傳感器12就發(fā)出一個脈沖信號，當(dāng)PLC控制器8接收到霍爾傳感器12發(fā)出的脈沖信號時，高速脈沖計數(shù)器從0重新開始計數(shù)，每1333個脈沖對應(yīng)一個指夾，即1-1333個脈沖對應(yīng)第一個指夾，1334-2666個脈沖對應(yīng)第二個指夾，以此類推，便可以確定每個指夾的位置。
b、在每個指夾對應(yīng)的脈沖個數(shù)范圍內(nèi)統(tǒng)計下落的種子個數(shù)，獲得這個指夾的重漏播數(shù)據(jù)。
例如，在1-1333個脈沖的時間段內(nèi)，如果統(tǒng)計到?jīng)]有種子下落，則第一個指夾漏播，如果統(tǒng)計到1個種子，則第一個指夾播種正常，如果統(tǒng)計到2個或2個以上，則第一個指夾重播。通過以上方法來檢測播種過程中每個指夾的重播數(shù)和漏播數(shù)。
為檢測每個指夾的重播數(shù)和漏播數(shù)，需要將種子下落觸發(fā)的脈沖與排種器指夾進行一一對應(yīng)，當(dāng)一個脈沖對應(yīng)一個指夾時，則該指夾正常工作，當(dāng)有兩個或兩個以上脈沖對應(yīng)一個指夾時，則該指夾為重播，當(dāng)一個指夾沒有相應(yīng)的脈沖對應(yīng)時，則該指夾為漏播。
為實現(xiàn)種子下落觸發(fā)的光電傳感器15的脈沖與排種器指夾一一對應(yīng)，需要對每個指夾進行精確定位，準(zhǔn)確判斷指夾轉(zhuǎn)過的角度。指夾式排種器2工作過程中每個指夾的位置周期性循環(huán)，當(dāng)種子下落觸發(fā)脈沖時，與該脈沖相對應(yīng)的指夾處于某一特定位置，經(jīng)過一個周期，當(dāng)該指夾重新回到該位置時，其所對應(yīng)的種子也正好觸發(fā)導(dǎo)種管上的傳感器發(fā)出脈沖。在理想情況下，下一個脈沖發(fā)出時，其所對應(yīng)的指夾也應(yīng)該處于該特定位置。即在該轉(zhuǎn)速下，排種器的每一個指夾處在該位置時，都應(yīng)該有一個與之相對應(yīng)的脈沖被觸發(fā)。對于指夾式排種器，每個指夾對應(yīng)30°的圓心角，因此，檢測每個指夾的重漏播時，指夾所對應(yīng)的位置有30°圓心角的范圍。在這30°圓心角的范圍內(nèi)所對應(yīng)的脈沖都應(yīng)該屬于同一個指夾。