一种小粒种子动态跟踪自适应补种测控装置及方法与流程

技术特征：
1.一种小粒种子动态跟踪自适应补种测控装置，设置在小粒种子补种装置上，其特征在于，所述小粒种子动态跟踪自适应补种测控装置包括：速度传感器，用于检测所述小粒种子补种装置的卸种机构、风机、叶片旋转机构以及连杆调节机构曲柄的速度参数；超声波接近传感器，用于检测所述小粒种子补种装置的试验种箱和施肥播种机的种箱余量；气流速度传感器，用于检测所述小粒种子补种装置的输送管道和各补种单元的入口气流速度参数；倾角传感器，用于检测所述小粒种子补种装置的补种管道的壳体和所述施肥播种机的种箱的水平倾斜角度参数；流量传感器，用于检测各所述补种单元的小粒径种子流量；工业相机，用于识别所述施肥播种机的种箱位置；驱动电机，用于驱动所述卸种机构、风机、叶片旋转机构以及连杆调节机构执行动作；以及工控机，所述速度传感器、超声波接近传感器、气流速度传感器、倾角传感器、流量传感器和工业相机分别与所述工控机的输入端连接，所述驱动电机与所述工控机的输出端连接。2.如权利要求1所述的小粒种子动态跟踪自适应补种测控装置，其特征在于，所述速度传感器包括第一速度传感器、第二速度传感器、第三速度传感器和第四速度传感器，分别对应安装在所述卸种机构、风机、叶片旋转机构的转轴和连杆调节机构的曲柄转轴上。3.如权利要求1或2所述的小粒种子动态跟踪自适应补种测控装置，其特征在于，所述超声波接近传感器包括第一超声波接近传感器和第二超声波接近传感器，所述第一超声波接近传感器安装在距离所述小粒种子补种装置的试验种箱底部x1处，安装距离x1取决于所述卸种机构的卸种能力、补种时间和临界测距反应距离；所述第二超声波接近传感器安装在距离所述施肥播种机的种箱底部x2处，安装距离x2取决于叶片旋转机构补种能力、补种时间和临界测距反应距离。4.如权利要求3所述的小粒种子动态跟踪自适应补种测控装置，其特征在于，所述安装距离x1为：其中q1为叶轮式卸种机构卸种能力，单位为kg/s，t1为小粒径种子补种的时间，单位为s，s1为所述试验种箱的横截面面积，单位为m2，λ为填充系数，ρ为小粒径种子密度，单位为kg/m3；x1为小粒种子补种装置的试验种箱临界测距反应距离，单位为m；所述安装距离x2为：其中q2为叶片旋转机构的补种能力，单位为kg/s，t2为小粒径种子补种的时间，单位为s，s2为施肥播种机的种箱横截面面积，单位为m2，λ为填充系数，ρ为小粒径种子密度，单位为kg/m3，x2为施肥播种机的种箱临界测距反应距离，单位为m。
5.如权利要求3所述的小粒种子动态跟踪自适应补种测控装置，其特征在于，所述驱动电机包括步进电机和直流电机，所述步进电机包括叶轮式卸种电机、叶片旋转电机、旋转法兰电机、连杆调节电机，分别对应与所述卸种机构、叶片旋转机构、旋转法兰及连杆调节机构的曲柄转轴连接；所述直流电机与所述风机的驱动转轴连接。6.如权利要求5所述的小粒种子动态跟踪自适应补种测控装置，其特征在于，所述工控机安装在机架上，包括显示屏、键盘、plc、检测与控制电路和显示电路，所述键盘的输出端与所述plc的输入端连接，所述plc的输出端与所述显示电路的输入端连接，所述显示电路的输出端与所述显示屏连接。7.如权利要求6所述的小粒种子动态跟踪自适应补种测控装置，其特征在于，所述键盘用于设置所述小粒种子补种装置的试验种箱内小粒径种子报警余量值、施肥播种机的种箱内小粒径种子余量报警值及所述步进电机和直流电机的转速；所述显示屏用于显示所述键盘设置的各数值和所述速度传感器、超声波接近传感器、气流速度传感器、倾角传感器及流量传感器的检测值。8.如权利要求5所述的小粒种子动态跟踪自适应补种测控装置，其特征在于，所述风机产生的最小气流速度v
a
＝kv
f
，其中，k为经验系数，v
f
为小粒径种子的悬浮速度。9.如权利要求5所述的小粒种子动态跟踪自适应补种测控装置，其特征在于，所述气流速度传感器分别安装在输送管道、补种管道壳体的内壁表面上；所述倾角传感器分别安装在所述补种管道壳体和施肥播种机的种箱外壁表面上；所述流量传感器分别安装在所述补种单元的内壁表面上；所述工业相机安装在所述补种管道的壳体上。10.一种小粒种子动态跟踪自适应补种测控方法，其特征在于，包括如下步骤：s100、采用超声波测距方式判断施肥播种机的种箱内的小粒径种子余量，若所述种箱内的小粒径种子余量不足，向工控机发送指令，提示小粒种子补种装置给施肥播种机补种，所述小粒种子补种装置各工作部件相应电机动作；s200、通过倾角传感器检测所述小粒种子补种装置的补种管道壳体和所述施肥播种机的种箱水平倾斜角度大小；并采用工业相机识别所述种箱位置，实时调整所述小粒种子补种装置的输送管道方向和高度及补种单元位置，实现各所述补种单元与各所述种箱的精准对接；s300、采用超声波测距方式判断所述小粒种子补种装置的试验种箱内的小粒径种子余量，若所述试验种箱内的小粒径种子余量充足，则所述小粒种子补种装置的风机开始工作，否则工控机及时发出报警；s400、通过气流速度传感器检测所述小粒种子补种装置的最末一个补种单元的气流速度大于所述风机产生的最小气流速度，则所述小粒种子补种装置的卸种机构开始卸种；s500、根据流量传感器检测所述小粒种子补种装置的补种管道的小粒径种子流量和超声波接近传感器测得所述试验种箱的余量，向工控机发送指令，自动调控所述卸种机构、风机和叶片旋转机构的转速到优化工作参数组合；以及s600、所述施肥播种机的种箱内的小粒径种子加满时，所述工控机及时发出报警，结束工作。

技术总结
一种小粒种子动态跟踪自适应补种测控装置及方法，该装置设置在补种装置上，包括检测卸种机构、风机、叶片旋转机构以及连杆调节机构曲柄的速度参数的速度传感器；检测试验种箱和施肥播种机种箱余量的超声波接近传感器；检测输送管道和各补种单元的入口气流速度参数的气流速度传感器；检测补种管道壳体和种箱的水平倾斜角度参数的倾角传感器；检测各补种单元小粒径种子流量的流量传感器；识别种箱位置的工业相机；驱动卸种机构、风机、叶片旋转机构及连杆调节机构的驱动电机；分别与速度传感器、超声波接近传感器、气流速度传感器、倾角传感器、流量传感器、工业相机和驱动电机连接的工控机。本发明还公开了该装置的补种测控方法。法。法。


技术研发人员：白圣贺 苑严伟 刘立晶 牛康 周利明 赵博 熊师 郑元坤
受保护的技术使用者：中国农业机械化科学研究院
技术研发日：2021.06.07
技术公布日：2021/11/4