[00147686]精密播种机智能在线监测技术及装备研究

一、课题来源：“精密播种机智能在线检测技术及装备研究”,是2019年迎泽区第二批科技计划项目。项目起止时间为2020年1月至2021年6月。项目的主要研究内容是研究精密播种过程中排种器的排种过程,研究排种计数方法和“漏播”检测算法,对精密播种机的排种过程进行在线检测,实时监测播种量,对播种过程中的“漏播”或“断条”进行声光报警。项目研究的目的是研制一套精密播种机智能在线检测装备,该装备能够在播种过程中实时检测播种机排种器的排种状况,通过内嵌在微控制器里面的种子计数和“漏播”检测算法程序,实现播种计数和漏播报警功能。 二、项目研究的背景：1、实现了精密播种作业的自动精确播种计数和“漏播”报警功能,减少了大面积作业时的随机观察员,节省了人工;2、提高了精密播种机具的工作可靠型,不返工、不做无用功,提升了播种作业效率;3、提高了精密播种机的科技含量,提升了产品的竞争力,增加了精密播种机的产品附加值。 三、项目研究的检测技术及装备主要用于玉米、大豆等精密播种作业机具,实现播种作业过程的精确计数和漏播声光报警,也可用于制药厂的药片自动装瓶计数和其它小粒径非金属的包装计数。 项目技术方案：以32位ARM微控制器STM32F103系列单片机为主要元件设计主控制器,以红外发光二极管和红外光电二极管为主要元件设计种子通过计数传感器,通过在单片机中嵌入计数和“漏播”检测算法程序,实现对排种器的排种计数和“漏播”声光报警。 四、项目研究所解决的关键或共性技术特点或创新点 本项目的创新点是：⑴研究排种器排种过程中的种子下落感知现象,在种子下落的必经区域形成红外光覆盖区,利用红外光电检测技术感知种子的下落。解决了压电效应传感器和阻尼效应传感器中种子与传感器的接触问题,不改变种子的运动轨迹,不改变种子落点。（2）研究基于种子通过计数传感器的漏播检测算法,实现实时监测排种器的工作状况,实现种子统计、漏播报警的精准可靠,减少因漏播造成的经济损失。 五、项目总体性能指标与国内外同类技术或产品的比较和定位 “精密播种机智能在线检测技术及装备研究”项目实施过程中研制的精密播种机智能在线检测装备,能够在播种过程中实时检测播种机排种器的排种状况,能够实时显示播种数量,能够对“漏播”现象进行实时声光报警。该精密播种机智能在线检测装备与国内正在使用的多种型号玉米精密播种机能够实现很好的连接,无需进行大的改造,即可进行安装。 项目实施过程中研制的“种子通过计数传感器”检测范围是34×44㎜,对种子直径的检测范围是大于等于2㎜,检测频率是100Hz～200Hz。与基恩士的光学式通过确认传感器PG-602相比,检测范围更大。完全满足玉米、大豆等精密播种的种子计数检测要求。 六、项目推广应用的条件、措施和前景分析及目前应用情况 “精密播种机智能在线检测技术及装备研究”项目实施过程中研制的精密播种机智能在线检测装备,主要应用于玉米精密播种机,排种器型式为指夹式。主控制器固定于拖拉机驾驶室,种子通过计数传感器固定于排种器于方,将排种器与传感器连接部位密封。主控制器通过拖拉机蓄电池供电,各传感器通过线缆连接到主控制器。 指夹式玉米精密播种机是近年来发展出的新型机械式精密播种机,它既克服了传统机械式播种机容易出现漏播的情况,又克服了气力式精密播种机对于机械设备的过高要求,是一种新型的玉米精密播种机。指夹式精密排种器以单籽率高、结实耐用的优点获得了很大市场占有率,目前,2020年7款热销的精密播种机有4款配置的是指夹式精密排种器,还有1款是气力式和指夹式都配置,由客户选择。尽管指夹式精密排种器有诸多优点,但仍不免会出现漏播现象,只有配备了精密播种机智能在线检测装备,精密播种机才能实时的对播种数量进行自动统计并对漏播进行监督,使拖拉机手免除后顾这忧。 “精密播种机智能在线检测技术及装备研究”项目实施过程中研制的精密播种机智能在线检测装备,在运城市山西河东雄风农机有限公司进行了试用,配备玉米免耕播种机。 七、存在的问题及下一步计划。 “精密播种机智能在线检测技术及装备研究”项目存在的问题,主要有：（1）种子通过计数传感器技术指标仍有待提高,如信号计数频率应该再高,达到2000Hz;信号上升沿时间应该再小一个数量级,降到1～2微秒;传感器输出级应该有PNP型式的电路;漏播检测算法中的误差等等。 针对“精密播种机智能在线检测技术及装备研究”项目实施过程中存在的问题,项目组将深入研究设计图纸、优化器件选型、重新布局电路、改进电路原理、优化程序功能,提高精密播种机智能在线检测装备可靠性、稳定性和其他性能参数,早日将其量产上市。 我公司先后开发出多项新产品,有2项填补了国内空白,并获得了两项国家专利和六项软件著作权。