1.一種氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置，其特征在于，包括機(jī)架(1)、限位開關(guān)(3)、水平直線滑臺(tái)模組、垂直直線滑臺(tái)模組、位移傳感器(7)、直角支架(12)、吸盤罩(15)、吸盤面板(16)、種盤(17)、稱重傳感器(18)、調(diào)節(jié)板(19)、偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、直線滑臺(tái)模組(26)、監(jiān)測(cè)板(27)、信號(hào)處理器(28)和控制器(29)；
所述水平直線滑臺(tái)模組和垂直直線滑臺(tái)模組呈十字交叉的固定安裝在機(jī)架(1)的上部，限位開關(guān)(3)安裝在水平直線滑臺(tái)模組上；所述直角支架(12)的垂直端面固定安裝在垂直直線滑臺(tái)模組上，直角支架(12)的水平端面與吸盤罩(15)的上端面固定連接，所述氣管(13)通過法蘭盤(14)固定安裝在吸盤罩(15)中心位置的通孔中；
所述吸盤面板(16)通過螺栓固定連接于吸盤罩(15)的下端面；所述位移傳感器(7)的底座固定安裝于垂直直線滑臺(tái)模組上，位移傳感器(7)的測(cè)量桿固定連接于直角支架(12)的水平端面，測(cè)量桿可以隨直角支架(12)作同步直線運(yùn)動(dòng)；所述種盤(17)位于吸盤面板(16)的下方，所述調(diào)節(jié)板(19)位于種盤(17)的下方；
所述偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的一端穿過調(diào)節(jié)板(19)與種盤(17)下方的中心位置連接，另一端固定在機(jī)架(1)的底座；所述種盤(17)在偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下，沿著偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向軸套(22)的軸線方向作往復(fù)振動(dòng)；所述調(diào)節(jié)板(19)的四端分別通過球頭關(guān)節(jié)軸承(20)固定支撐于四組直線滑臺(tái)模組(26)的滑塊上，四組直線滑臺(tái)模組(26)分別固定安裝在機(jī)架(1)的上，并聯(lián)控制四組直線滑臺(tái)模組(26)，可以改變調(diào)節(jié)板(19)的法向角，調(diào)節(jié)種盤(17)的振動(dòng)方向；
所述種盤(17)的底板上加工四個(gè)均勻列陣布置的監(jiān)測(cè)窗口，四個(gè)稱重傳感器(18)的安裝端分別固定連接于種盤(17)的底板下方，四個(gè)稱重傳感器(18)的檢測(cè)端分別安裝監(jiān)測(cè)板(27)，監(jiān)測(cè)板(27)安裝于監(jiān)測(cè)窗口中心；
四個(gè)稱重傳感器(18)分別與信號(hào)處理器(28)的一端連接，信號(hào)處理器(28)的另一端與控制器(29)連接，重傳感器(18)的信號(hào)通過信號(hào)處理器(28)傳送到控制器(29)，位移傳感器(7)、限位開關(guān)(3)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器一(30)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器二(31)分別與控制器(29)連接電連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器一(30)的另一端與水平直線滑臺(tái)模組的電機(jī)連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器二(31)與垂直直線滑臺(tái)模組的電機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置，其特征在于，所述水平直線滑臺(tái)模組包括步進(jìn)電機(jī)一(2)、滑臺(tái)底座一(4)、絲杠一(5)和滑塊一(6)；
所述滑臺(tái)底座一(4)固定安裝在機(jī)架(1)的上方，并使滑臺(tái)底座一(4)的中心線保持水平方向，步進(jìn)電機(jī)一(2)的輸出軸通過聯(lián)軸器連接絲杠一(5)，絲杠一(5)穿過滑塊一(6)的內(nèi)螺紋，絲杠一(5)和滑塊一(6)形成螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，滑塊一(6)在步進(jìn)電機(jī)一(2)的驅(qū)動(dòng)下沿滑臺(tái)底座一(4)的中心線作水平直線運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置，其特征在于，所述垂直直線滑臺(tái)模組包括步進(jìn)電機(jī)二(8)、滑臺(tái)底座二(9)、絲杠二(10)和滑塊二(11)；
所述滑臺(tái)底座二(9)固定安裝在滑塊一(6)的外端面上，并使滑臺(tái)底座二(9)的中心線保持垂直方向，步進(jìn)電機(jī)二(8)的輸出軸通過聯(lián)軸器鏈接絲杠二(10)，絲杠二(10)穿過滑塊二(11)的內(nèi)螺紋，絲杠二(10)和滑塊二(11)形成螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，滑塊二(11)在步進(jìn)電機(jī)二(8)的驅(qū)動(dòng)下沿滑臺(tái)底座二(9)的中心線作垂直直線運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置，其特征在于，所述偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)軸(21)、導(dǎo)向軸套(22)、電機(jī)(23)、偏心盤(24)和連桿(25)；
所述驅(qū)動(dòng)軸(21)的一端固定安裝在所述種盤(17)下方的中心位置，另一端穿過導(dǎo)向軸套(22)與連桿(25)的上端通過魚眼軸承連接，電機(jī)(23)固定安裝于機(jī)架(1)的底座，電機(jī)(23)的輸出軸上安裝偏心盤(24)，偏心盤(24)與連桿(25)的下端通過軸承連接；所述導(dǎo)向軸套(22)固定安裝于調(diào)節(jié)板(19)中心位置，導(dǎo)向軸套(22)的軸線與調(diào)節(jié)板(19)平面垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置，其特征在于，所述吸盤面板(16)和吸盤罩(15)的下端面之間加裝密封墊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)板(27)安裝于種盤(17)底板上加工的監(jiān)測(cè)窗口中心，相互間隙小于0.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置，其特征在于，所述控制器(29)以PLC或單片機(jī)為核心；
所述控制器(29)內(nèi)部建立吸盤面板(16)的吸種位置控制模型，根據(jù)設(shè)定的吸孔直徑d、種盤(17)振動(dòng)中心坐標(biāo)z0、種盤(17)振動(dòng)頻率f、振幅A和氣管(13)負(fù)壓差Δp，控制器(29)通過多通道A/D采集信號(hào)處理器(28)輸出的模擬信號(hào)，確定吸盤面板(16)的吸種位置，并通過與位移傳感器(7)測(cè)量得到的吸盤面板(16)的垂直位移進(jìn)行比較，輸出的控制信號(hào)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器二(31)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)二(8)運(yùn)動(dòng)，直至吸盤面板(16)移動(dòng)到指定的吸種位置進(jìn)行吸種作業(yè)。
8.一種利用權(quán)利要求1所述的氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置的方法，其特征在于，包括以下步驟：
S1、所述控制器(29)輸出信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)控制器一(31)，電機(jī)控制器一(31)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)一(2)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滑塊一(6)帶動(dòng)吸盤部件向限位開關(guān)(3)方向平移，直至限位開關(guān)(3)有輸出信號(hào)，此時(shí)吸盤面板(16)位于種盤(17)的正上方；
S2、通過氣管(13)施加負(fù)壓，由吸盤罩(15)和吸盤面板(16)構(gòu)成的吸盤內(nèi)腔會(huì)形成負(fù)壓場，空氣通過吸盤面板(16)上的吸孔吸入，從而在吸盤面板(16)上的吸孔外側(cè)建立負(fù)壓氣流場，用于吸種；
S3、所述偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的電機(jī)(23)驅(qū)動(dòng)種盤(17)沿著調(diào)節(jié)板(19)的法向作往復(fù)振動(dòng)，種盤(17)內(nèi)的種群在振動(dòng)作用下產(chǎn)生向上的拋擲運(yùn)動(dòng)而相互離散，種群沖擊到四個(gè)監(jiān)測(cè)板(27)上，對(duì)應(yīng)的四個(gè)稱重傳感器(18)會(huì)監(jiān)測(cè)到?jīng)_擊力，四個(gè)稱重傳感器(18)的輸出信號(hào)傳送給信號(hào)處理器(28)，經(jīng)過信號(hào)處理器(28)后得到四個(gè)監(jiān)測(cè)板(27)各自區(qū)域內(nèi)的種群厚度，并轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)h1、h2、h3、h4輸出到控制器(29)中；
S4、所述控制器(29)內(nèi)部建立吸盤面板(16)吸種位置的控制模型；
S5、所述控制器(29)通過多通道A/D采集信號(hào)處理器(28)輸出的模擬信號(hào)h1、h2、h3、h4，根據(jù)排種器結(jié)構(gòu)和作業(yè)參數(shù)，控制器(29)輸入吸孔直徑d、種盤振動(dòng)中心坐標(biāo)z0、種盤(17)振動(dòng)頻率f、振幅A和氣管(13)負(fù)壓差Δp，控制器(29)根據(jù)建立的吸盤面板(16)吸種位置的控制模型，確定吸盤面板(16)的吸種位置，并通過與位移傳感器(7)測(cè)量得到的吸盤面板(16)的垂直位移進(jìn)行比較，輸出的控制信號(hào)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器二(31)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)二(8)運(yùn)動(dòng)，直至吸盤面板(16)移動(dòng)到指定的吸種位置進(jìn)行吸種作業(yè)；
S6、隨著吸種－播種作業(yè)的持續(xù)進(jìn)行，種盤(17)內(nèi)種群的數(shù)量連續(xù)減少，測(cè)量獲得的種群厚度模擬信號(hào)h1、h2、h3、h4總體呈現(xiàn)逐步減小趨勢(shì)，吸盤面板(16)的吸種位置也會(huì)隨之相應(yīng)地逐漸降低；
S7、所述控制器(29)對(duì)獲取的h1、h2、h3、h4信號(hào)進(jìn)行求和Σhi計(jì)算，當(dāng)Σhi小于設(shè)定閾值時(shí)，控制器(29)發(fā)出添種提示信息；
S8、經(jīng)過一段時(shí)間的吸種－播種作業(yè)，往種盤(17)內(nèi)添加種子后，種群的數(shù)量迅速增加，測(cè)量獲得的種群厚度模擬信號(hào)h1、h2、h3、h4總體呈現(xiàn)迅速增大趨勢(shì)，吸盤面板(16)的吸種位置也會(huì)隨之相應(yīng)地升高。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用所述的氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置的方法，其特征在于，所述步驟S3中種盤(17)中心位置的垂直坐標(biāo)z可以用方程z＝z0+Asin(2πft)表示，其中振動(dòng)頻率f由電機(jī)(23)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，振幅A由偏心盤(24)的偏心距決定，振動(dòng)中心坐標(biāo)z0由排種器結(jié)構(gòu)決定。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用所述的氣吸式排種器吸盤吸種位置的自適應(yīng)控制裝置的方法，其特征在于，所述步驟S4中控制器(29)內(nèi)部建立吸盤面板(16)吸種位置的控制模型具體為：
采用氣固耦合計(jì)算和臺(tái)架試驗(yàn)相結(jié)合的方法，以吸盤面板(16)上每個(gè)吸孔吸附1-2粒種子為目標(biāo)，獲取吸孔直徑d＝1.5～2.5mm、種盤(17)振動(dòng)頻率f＝10～12Hz、振幅A＝3～5mm、氣管(13)負(fù)壓差Δp＝3～10kPa、種盤(17)內(nèi)種群的厚度10～30mm范圍內(nèi)，吸盤面板(16)與種盤(17)在垂直方向的相對(duì)距離、即吸種位置，分析種盤(17)內(nèi)種群的厚度變化對(duì)吸盤面板(16)吸種位置的影響，分析種盤(17)內(nèi)不同區(qū)域種群厚度的差異性對(duì)吸盤面板(16)吸種位置的影響，制定吸盤面板(16)吸種位置調(diào)整策略，建立吸種作業(yè)時(shí)吸盤面板(16)吸種位置的控制模型。