大蒜鳞芽方向识别的实验探究.docVIP

大蒜鳞芽方向识别的实验研究 高 迟1，2薛少平1李绅淑2阎勤劳1 （1.西北农林科技大学机械与电子工程）,对高血脂、糖尿病、心脏病及胃肠等癌症有减轻症状及治疗作用。我国是全球最主要的大蒜生产国、消费国和出口国，我国是大蒜的最大生产国,年产量大约占世界总产量的1/3。。由于中国人有食蒜习惯，农民种蒜极为普遍，产地遍布全国。近年来,大蒜越来越受国内外的广泛关注,栽种面积呈逐年上升趋势。，但是大蒜具有不规则外型,而且在栽种过程中一般要求直立栽种,导致长期以来只能依靠人工进行栽种,现在的种植方式劳动强度大费时费力,劳动强度大,生产率低,生产成本大大提高，不适合现代化的生产，完全不能满足为“ 农业增效, 农民增收”服务的要求。,因此迫切需要开发大蒜播种机械。要改变现状, 就必须实现大蒜播种的机械化。提高农业生产率，解决劳动力不足问题 ，提高生产质量，提高产品质量。 1 大蒜播种机的现状 目前,国内已有研究院所和企业着手开发大蒜播种机械,而且取得了一些研究成果。根据查阅有关文献[1]来看,中国目前已有8 种以上大蒜播种机械,但在设计上都存在一定的问题,影响大蒜的播种质量,难以大面积推广应用。现有国内外技术存在的主要缺点是没有全面解决大蒜栽植送种过程中鳞芽根部向下控制技术及投种后鳞芽直立控制技术。这也是中国目前仍没有实用的大蒜栽种机械的主要原因。发达国家(如美国、法国等)人少地多,大蒜栽种主要采取规模化和专业化栽种,其栽种机械并不适合我国的国情。目前,国外的大蒜机械的专利技术主要集中在韩国和日本,其他国家(如美国、荷兰和法国)等也有少量专利。其中,韩国关于大蒜播种机械的专利就有16种以上,日本有8种以上。其他国家只是针对当地大蒜播种机械中的一些问题进行研究解决。 目前，大蒜机械种植技术可总结为三种[2]，第一种为大蒜点播技术，先用压穴锥压穴，然后用机械送种到种穴，大蒜在送种过程中，鳞芽朝向处于自由状态，蒜种投送到种穴内时, 鳞芽方向完全由落种瞬间朝向及落种位置随机确定。第二种为大蒜播种技术，由蒜种分配机构、播穴管、接种杆组成，该技术基本上解决了大蒜栽植鳞芽向上的种植技术问题，但前提是必须事先将鳞芽按尖上根下的方式逐瓣用人工装入蒜种盒，工作效率与人工栽植差不多。第三种为全自动大蒜栽种技术，由动力、供料器、部向下控制器，开沟器等构成，该技术解决了蒜种输送过程中要求鳞芽根部向下的技术问题，但没有解决蒜种在土壤中要求直立的难题。以上技术都申报了国家专利，但没有达到实用阶段。根据有关农艺方面的知识分析，瓣尖不能保证向上将大幅度影响大蒜的发芽率、产量和质量. 由于大蒜不规则的外形,而且在播种过程中要求单粒精密播种,所以排种器的设计也成为难点。查阅现有成型的国外大蒜播种器发现[3],其排种机械主要有3种:一是勺链式排种器;二是转勺式排种器;三是振动式排种器。前两种的排种原理是通过取种勺随一定机构的运动,完成取种作业; 第3 种是新型的取种器,它是通过振动装置使装有蒜瓣的容器振动,使蒜瓣一粒粒通过排种管,完成单粒排种。该种设备已经在韩国一项专利中得到应用,改成机械式凸轮机构振动排种但没有实际应用。 总之，现在国内外对大蒜播种机的研究很多，也获得了很多成果。但都拘泥于传统播种方式，不能很好的解决蒜瓣鳞芽方向 识别控制技术，播后蒜瓣鳞芽方向控制技术，排种技术以及在播种均匀性上较差,播深不稳定等问题,其播种不能适应不同地区或不同种类蒜种的播种要求,且实际应用中工作状况不能达到要求, 实用性差，不能大面积推广，最少现在没有推广的实例.据有关研究证明大蒜种植后方向对大蒜的质量、产量有重要影响，因此大蒜蒜瓣鳞芽方向识别控制是保证大蒜播种质量的关键技术.因此本文拟采用机械方式结合光电传感检测技术解决大蒜蒜瓣鳞芽方向识别控制问题。 2 大蒜鳞芽方向识别原理 排种器的设计 图1 排种器示意图 Fig.1 the figue of metering device 识别大蒜的鳞芽方向，必须首先把蒜瓣从蒜箱里取出，并且按单向间隔一定时间排种。因此本采用勺链式结构的排种器[4]，如图1所示，排种器完成每行排种的结构由种箱、取蒜勺、链条、链轮，护种挡板和清种挡板等组成．取蒜勺与链条固定连接，链条上每隔一段相同的距离便固定一个取蒜勺，可以调整运输速度调整排种的间隔时间和频率同播种速度一致。大蒜排种器可以根据需要设置为多行同时作业或者可以调整行数，每一行排种结构有四个链轮放置于固定的位置，且齿数结构相同。链轮分别由紧固螺钉固定在链轮轴上，每个链轮轴有多个链轮提供多行播种的蒜瓣，提供动力的链轮轴放置于最下端．取蒜勺是排种器的主要工作部件之一，与种箱中的蒜瓣直接接触进行精密取种，它的形状决定了勺链式捧种器工作质量的好坏。设计排种器的关键是确定勺体和定量孔的形状和尺寸。挡板在捧种器中