專利名稱：：氣力式水稻單粒精密播種機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種優(yōu)質(zhì)雜交水稻的氣力式水稻單粒精密播種機(jī)。
背景技術(shù)：
：水稻種植目前以育秧移栽為主，精密播種是機(jī)械化育秧生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)已研制的水稻精密播種機(jī)主要有機(jī)械式、氣力式和電磁振動式等類型，能夠滿足常規(guī)稻3-5粒/穴，合格率>85%的要求，但對優(yōu)質(zhì)雜交稻1-2粒/穴的要求，仍是當(dāng)前水稻精密播種技術(shù)的難點(diǎn)。當(dāng)前全球性糧食危機(jī)日益嚴(yán)峻，研制單粒水稻精密播種機(jī)，對于節(jié)約優(yōu)良種子，節(jié)省間苗人工，保證苗齊、苗壯和合理的種植密度，同時提高產(chǎn)量，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)雜交水稻的單粒精密穴盤播種是業(yè)界面臨的難題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是提供一種氣力式水稻單粒精密播種機(jī)，以提高整機(jī)播種單粒率，降低空穴率，提高綜合播種性能，有利于節(jié)約優(yōu)良種子，節(jié)省人工，降低成本，同時提高產(chǎn)量。為解決上述問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種氣力式水稻單粒精密播種機(jī)，其包括機(jī)架，位于機(jī)架之上的供種機(jī)構(gòu)、選種機(jī)構(gòu)、吸排種機(jī)構(gòu)以及位于機(jī)架之下的輸送鏈，以及對所述供種機(jī)構(gòu)、選種機(jī)構(gòu)、吸排種機(jī)構(gòu)以及輸送鏈進(jìn)行相應(yīng)供種、選種、吸排種以及穴盤輸送功能控制的單片機(jī)控制系統(tǒng)；其中，所述的供種機(jī)構(gòu)由供種箱、檔板、供種板、彈簧板、電磁振動器和底座部分構(gòu)成，其中所述的供種板上靠近所述的供種箱的區(qū)域?yàn)槌浞N區(qū)，種子依靠自身重力從所述的供種箱中下落堆積，在所述的電磁振動器的振動作用下種堆分離，并逐步向下滑落到選種機(jī)構(gòu)的選種箱中，在所述的供種箱的出口處設(shè)計一可移動的檔板，調(diào)節(jié)所述的供種箱的開口量；所述的選種機(jī)構(gòu)由選種箱、選種桿、氣缸、導(dǎo)向桿、支架和紅外傳感器構(gòu)成，其中所述的選種箱和所述的氣缸固定安裝在支架上，所述的氣缸活塞與一組選種桿連接，由氣缸驅(qū)動所述的選種桿在所述的選種箱中多次上下運(yùn)動，選出一組單粒種子，所述的導(dǎo)向桿起上下運(yùn)動防止偏轉(zhuǎn)作用，所述的紅外傳感器固定在支架上，通過改變其安裝位置，控制選種箱中的種子量；所述的吸排種機(jī)構(gòu)由吸種管、導(dǎo)種管、氣缸、導(dǎo)向桿、氣室和支架構(gòu)成，其中所述的氣室兩端與正負(fù)壓氣源相連接，底部與一組吸種管相連通，氣室及吸種管內(nèi)的氣壓狀態(tài)通過電磁換向閥切換，所述的氣缸的活塞桿與氣室側(cè)面固連，通過電磁換向閥控制作直線往復(fù)運(yùn)動，導(dǎo)向桿起運(yùn)動過程防偏轉(zhuǎn)作用，導(dǎo)種管固定安裝在支架上，確定每次排種位置。其中，吸種管末端的吸嘴直徑可為0.8-1.2毫米。其中，選種桿橫截面為橢圓，長軸為llmm，短軸為7mm，頂端設(shè)計45°倒角，選種初始選種桿頂端與選種箱底部距離為6mm,選種桿頂端凹槽寬2.3跳深1.5mmo與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果本實(shí)用新型的氣力式水稻單粒精密播種機(jī)，其供種機(jī)構(gòu)利用電磁振動原理將種子定量供給選種機(jī)構(gòu)，選種機(jī)構(gòu)將單粒種子從選種箱中選出，吸排種機(jī)構(gòu)利用負(fù)壓吸附選出的單粒種子，并利用正壓將種子排到穴盤對應(yīng)穴孔中。整機(jī)由單片機(jī)系統(tǒng)控制，穴盤由輸送鏈運(yùn)送，并由光電傳感器檢測定位?？捎行岣哒麢C(jī)播種單粒率，降低空穴率，提高綜合播種性能，有利于節(jié)約優(yōu)良種子，節(jié)省人工，降低成本，同時提高產(chǎn)量。圖1是本實(shí)用新型氣力式水稻單粒精密播種機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型氣力式水稻單粒精密播種機(jī)中供種機(jī)構(gòu)供種的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖3是本實(shí)用新型氣力式水稻單粒精密播種機(jī)中選種機(jī)構(gòu)選種的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖4是本實(shí)用新型氣力式水稻單粒精密播種機(jī)中選種桿的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖5是本實(shí)用新型氣力式水稻單粒精密播種機(jī)中吸排種機(jī)構(gòu)吸排種的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式本實(shí)用新型的氣力式水稻單粒精密播種機(jī)，主要由供種機(jī)構(gòu)、選種機(jī)構(gòu)、吸排種機(jī)構(gòu)、機(jī)架、輸送鏈和單片機(jī)控制系統(tǒng)等部件構(gòu)成，其原理如下-供種機(jī)構(gòu)利用電磁振動原理將種子定量供給選種機(jī)構(gòu)，選種機(jī)構(gòu)將單粒種子從選種箱中選出，吸排種機(jī)構(gòu)利用負(fù)壓吸附選出的單粒種子，并利用正壓將種子排到穴盤對應(yīng)穴孔中，整機(jī)由單片機(jī)控制系統(tǒng)控制，穴盤由輸送鏈運(yùn)送，并由光電傳感器檢測定位，其中，選種機(jī)構(gòu)和吸排種機(jī)構(gòu)均由氣缸驅(qū)動，輸送鏈由步進(jìn)電機(jī)帶動，整機(jī)利用電磁振動原理供種，實(shí)現(xiàn)整行同時播種。在一次播種工作過程中，穴盤由輸送鏈運(yùn)送，并由光電傳感器檢測控制，使一行待播穴孔對準(zhǔn)到導(dǎo)種管的正下方。供種機(jī)構(gòu)利用紅外傳感器檢測供種箱內(nèi)種子量，當(dāng)種子量不足時，通過供種機(jī)構(gòu)的電磁振動裝置向選種箱中供種。選種機(jī)構(gòu)通過氣缸驅(qū)動選種桿多次上下往復(fù)運(yùn)動，將單粒種子從選種箱中選出來。接著吸排種機(jī)構(gòu)的吸種管被氣缸推到選種桿的上方，吸種管中通負(fù)壓，種子在真空吸力的作用下被吸附到吸種管上，然后吸種管在氣缸的作用下運(yùn)動到導(dǎo)種管的上方，吸種管內(nèi)通正壓，種子在正壓力的作用下經(jīng)導(dǎo)種管落入穴盤上一行待播的穴孔中。參考圖1,該圖為氣力式水稻單粒精密播種機(jī)的一個具體實(shí)施例，本實(shí)施例的播種機(jī)主要包括供種箱l，供種機(jī)構(gòu)2，供種板3，選種箱4，吸種管5，吸排種氣缸6，吸排種機(jī)構(gòu)7，機(jī)架8，倒種管9，輸送鏈IO，選種機(jī)構(gòu)ll，選種桿12，選種氣缸13，步進(jìn)電機(jī)14以及單片機(jī)控制系統(tǒng)15。下面分別詳細(xì)說明本實(shí)用新型的氣力式水稻單粒精密播種機(jī)的各部分具體結(jié)構(gòu)。參考圖2，供種機(jī)構(gòu)由供種箱101、檔板102、供種板103、彈簧板104、電磁振動器105和底座106等部分構(gòu)成，如圖2所示。其主要作用是利用電磁振動器，將從供種箱開口處進(jìn)入的種子以一定的速度逐步拋送排入選種箱。通過調(diào)節(jié)電磁振動器輸入脈沖電流的電壓和頻率，可以控制供種板振動的振幅和頻率。圖2中供種板上靠近供種箱的區(qū)域?yàn)槌浞N區(qū)，種子依靠自身重力從供種箱中下落堆積，在電磁振動器的振動作用下種堆分離，并逐步向下滑落到選種箱中。供種箱的開口大小及供種板的振動速度決定了排種量的大小。為使供種板的振動速度與從供種箱中依靠重力排種的速度保持一致，防止種子落6入選種箱前出現(xiàn)兩層或多層重疊，影響排種速度的控制和播種均勻性，在供種箱的出口處設(shè)計一可移動的檔板，來調(diào)節(jié)供種箱的開口量。通過調(diào)節(jié)電磁振動器的振幅與頻率，并相應(yīng)地改變供種箱的開口量，可在控制排種速度的同時保持理想的送種效果。參考圖3，選種機(jī)構(gòu)主要由選種箱201、導(dǎo)向桿202、選種桿203、紅外傳感器204、支架205和氣缸206等部分組成，如圖3所示。選種箱和氣缸固定安裝在支架上，氣缸活塞與一組選種桿連接，由氣杠驅(qū)動選種桿在選種箱中多次上下運(yùn)動，選出一組單粒種子，導(dǎo)向桿起上下運(yùn)動防止偏轉(zhuǎn)作用。紅外傳感器固定在支架上，可通過改變其安裝位置，控制選種箱中的種子量。選種過程中，選種桿在選種箱種子堆內(nèi)的行程大小影響選種效果。取選種初始選種桿頂端與選種箱底部距離大小0.5mm、lmm、3mm、5mm、6mm和7mm共六個水平，選種箱內(nèi)種子堆積高度為10mm，選種桿頂端凹槽寬度2.3mm和深度1.5mm條件下，選取粵興占、粵香占、粳粘89(07晚造)和化感稻1號四個品種，對六個水平分別進(jìn)行100次選種試驗(yàn)，隨機(jī)抽取10次統(tǒng)計平均選種結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)選種桿上表面與選種箱底部距離6mm時，選出單粒的概率最高，出現(xiàn)空穴的概率最低，選種效果最好。選種桿通過頂端的凹槽選種，選種桿頂端凹槽寬度和深度是影響單粒選種效果的因素之一，設(shè)計四種選種桿尺寸參數(shù)，如表1所示。表i凹槽尺寸參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>選取粵興占、粵香占、粳粘89(07晚造)和化感稻1號四個品種，對四種選種桿分別進(jìn)行不同水稻品種的選種實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)100次，隨機(jī)抽取10次統(tǒng)計平均值，試驗(yàn)結(jié)果表明，(1)號桿單粒率相對其他三種桿較高，但空穴率也相對較高。選到2粒的概率也是四組桿中最低的，選到3?；蛞陨系母怕驶緸榱恪?2)號桿單粒率比(1)號桿低，但空穴率基本為零，選到2粒的概率比(1)號桿稍大，選到3?；蛞陨系母怕驶緸榱?。(3)號桿選到2粒的概率很大，空穴率為零，偶爾還會選到3粒。(4)號桿單粒率和2粒率基本相等，空穴率為零，較多出現(xiàn)3粒的情況。對本試驗(yàn)中的四個品種，(1)和(2)號桿的效果相對理想，單粒率高；(1)和(2)號桿對比，雖然(1)號桿單粒率高，但其空穴率也比(2)號桿高。綜合考慮(2)號桿選種效果比較好。即為使凹槽形狀尺寸與水稻種子的外形相似，并僅能容納單粒種子，取其頂端橫截面為橢圓，長軸ll腿，短軸7mm，中間容納種子的凹槽寬為2.3腿，深為1.5mm。同時為讓選不中的谷種順利滑落，桿頂設(shè)計45°的倒角，具體外形結(jié)構(gòu)如圖4所示。參考圖5，吸排種機(jī)構(gòu)主要由氣缸301、導(dǎo)向桿302、氣室303、吸種管304、支架305和導(dǎo)種管306等構(gòu)成，如圖5所示。氣室兩端與正負(fù)壓氣源相連接，底部與一組吸種管相連通，氣室及吸種管內(nèi)的氣壓狀態(tài)通過電磁換向閥切換。氣缸的活塞桿與氣室側(cè)面固連，通過電磁換向閥控制作直線往復(fù)運(yùn)動，導(dǎo)向桿起運(yùn)動過程防偏轉(zhuǎn)作用。導(dǎo)種管固定安裝在支架上，確定每次排種位置。吸種管末端的吸嘴直徑大小是影響吸排種效果的主要因素之一，依據(jù)"(0'6-g，，，(h為種子的平均直徑)，結(jié)合預(yù)備試驗(yàn)，吸嘴直徑為0.8-1.2mm時播種效果較好。本實(shí)用新型中選種機(jī)構(gòu)和吸排種機(jī)構(gòu)均由氣動驅(qū)動，氣動系統(tǒng)主要功能包括選種桿上下運(yùn)動的速度、方向和行程控制，吸種管前進(jìn)后退的速度、方向和行程控制，吸種管內(nèi)正負(fù)壓切換等。氣動系統(tǒng)中正壓由空氣壓縮機(jī)提供，負(fù)壓由真空泵提供。選種桿和吸種管的驅(qū)動氣缸的運(yùn)動方向由三位五通電磁換向閥A、B控制，運(yùn)動速度由兩組節(jié)流閥F1和F2調(diào)節(jié)，行程由氣缸上的位置傳感器設(shè)定。吸種管內(nèi)正負(fù)壓切換由二位二通電磁換向閥C、D控制，當(dāng)電磁換向閥C接通D斷開時，吸種管內(nèi)通正壓；電磁換向閥C斷開D接通時，吸種管內(nèi)通負(fù)壓；當(dāng)C、D均斷開時，吸種管內(nèi)為常態(tài)。另外，氣室真空度的大小是影響種子吸附效果的主要因素之一，真空度越大對種子的吸附力越大，吸嘴與種子的距離可以越大，但真空度增加到一定程度后，吸種距離不再增加。此外真空度過大會造成多粒率增加。預(yù)備試驗(yàn)結(jié)果表明，真空度在0.9-1.2kPa范圍內(nèi)，吸種桿上各吸嘴端部中心距離選種桿頂部中心豎直方向?yàn)?.8-1.9mm，水平方向上為0-1.8mm時，播種效果比較理想。需要說明的，本實(shí)用新型中供種機(jī)構(gòu)利用電磁激振器振動，將種子定量供給選種機(jī)構(gòu)。選種機(jī)構(gòu)和吸排種機(jī)構(gòu)均由氣缸驅(qū)動，輸送鏈由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。整機(jī)正壓氣源為空氣壓縮機(jī)，負(fù)壓氣源為真空泵。在一次吸排種工作過程中，穴盤由輸送鏈運(yùn)送，使待播穴孔準(zhǔn)確定位到吸排種機(jī)構(gòu)的排種位置。選種機(jī)構(gòu)通過選種桿上下多次頂起，將單粒種子從選種箱中選出。吸排種機(jī)構(gòu)在選種位置利用負(fù)壓吸附選出的單粒種子，在排種位置利用正壓將種子排到穴盤對應(yīng)穴孔中。因此，根據(jù)播種機(jī)工作原理，系統(tǒng)應(yīng)能控制穴盤定位，吸排種氣缸的往復(fù)運(yùn)動，吸嘴正負(fù)壓切換，選種氣缸上升和下降，及供種激振器的啟動和停止。根據(jù)定位精度要求，選用上海長豐光電開關(guān)E18-B01N1，來檢測穴盤位置，輸送鏈由日本東方PK296B2-SG10步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。吸排種和選種氣缸用廣州亞德克三位五通電磁閥4V230C-08控制，吸嘴內(nèi)正負(fù)壓通過天工氣動的二位二通電磁換向閥UD-10切換。選種箱內(nèi)的種子量選用歐姆龍公司的E3T-SL21紅外傳感器檢測，供種機(jī)構(gòu)的振動采用CZQ314型電磁式激振器提供。由于采用步迸電機(jī)驅(qū)動，要求控制器具有發(fā)送脈沖信號功能，可采用單片機(jī)或可編程控制器(PLC)控制。單片機(jī)相對可編程控制器成本低廉，較高的性價比，論文選用抗干擾和穩(wěn)定性較好STC89C51單片機(jī)，來實(shí)現(xiàn)播種機(jī)控制。綜上，本實(shí)用新型的氣力式水稻單粒精密播種機(jī)，利用振動原理供種，選種機(jī)構(gòu)選出單粒種子，吸排種機(jī)構(gòu)通過負(fù)壓吸種，正壓排種。對供種機(jī)構(gòu)、選種機(jī)構(gòu)、吸排種機(jī)構(gòu)和整機(jī)氣動控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，并結(jié)合預(yù)備試驗(yàn)結(jié)果確定了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸和工作參數(shù)。例如，對粵香占、化感稻1號和粳粘89(07晚造)三個水稻品種分別進(jìn)行試驗(yàn)研究。試驗(yàn)研究表明，對不同類型種子，通過合理調(diào)節(jié)工作參數(shù)，整機(jī)播種單粒率高于85%，空穴率均低于6%，合格率大于90%，綜合播種性能良好，可節(jié)約優(yōu)良種子，節(jié)省人工，降低成本，同時提高產(chǎn)量。以上所述僅是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、一種氣力式水稻單粒精密播種機(jī)，其特征在于，包括機(jī)架，位于機(jī)架之上的供種機(jī)構(gòu)、選種機(jī)構(gòu)、吸排種機(jī)構(gòu)以及位于機(jī)架之下的輸送鏈，以及對所述供種機(jī)構(gòu)、選種機(jī)構(gòu)、吸排種機(jī)構(gòu)以及輸送鏈進(jìn)行相應(yīng)供種、選種、吸排種以及穴盤輸送功能控制的單片機(jī)控制系統(tǒng)；其中，所述的供種機(jī)構(gòu)由供種箱、檔板、供種板、彈簧板、電磁振動器和底座部分構(gòu)成，其中所述的供種板上靠近所述的供種箱的區(qū)域?yàn)槌浞N區(qū)，種子依靠自身重力從所述的供種箱中下落堆積，在所述的電磁振動器的振動作用下種堆分離，并逐步向下滑落到選種機(jī)構(gòu)的選種箱中，在所述的供種箱的出口處設(shè)計一可移動的檔板，調(diào)節(jié)所述的供種箱的開口量；所述的選種機(jī)構(gòu)由選種箱、選種桿、氣缸、導(dǎo)向桿、支架和紅外傳感器構(gòu)成，其中所述的選種箱和所述的氣缸固定安裝在支架上，所述的氣缸活塞與一組選種桿連接，由氣缸驅(qū)動所述的選種桿在所述的選種箱中多次上下運(yùn)動，選出一組單粒種子，所述的導(dǎo)向桿起上下運(yùn)動防止偏轉(zhuǎn)作用，所述的紅外傳感器固定在支架上，通過改變其安裝位置，控制選種箱中的種子量；所述的吸排種機(jī)構(gòu)由吸種管、導(dǎo)種管、氣缸、導(dǎo)向桿、氣室和支架構(gòu)成，其中所述的氣室兩端與正負(fù)壓氣源相連接，底部與一組吸種管相連通，氣室及吸種管內(nèi)的氣壓狀態(tài)通過電磁換向閥切換，所述的氣缸的活塞桿與氣室側(cè)面固連，通過電磁換向閥控制作直線往復(fù)運(yùn)動，導(dǎo)向桿起運(yùn)動過程防偏轉(zhuǎn)作用，導(dǎo)種管固定安裝在支架上，確定每次排種位置。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣力式水稻單粒精密播種機(jī)，其特征在于，吸種管末端的吸嘴直徑為0.8-1.2毫米。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣力式水稻單粒精密播種機(jī)，其特征在于，選種桿橫截面為橢圓，長軸為llmm，短軸為7mm，頂端設(shè)計45°倒角，選種初始選種桿頂端與選種箱底部距離為6mm，選種桿頂端凹槽寬2.3腿，深1.5mm。專利摘要本實(shí)用新型的氣力式水稻單粒精密播種機(jī)，主要由供種機(jī)構(gòu)、選種機(jī)構(gòu)、吸排種機(jī)構(gòu)、機(jī)架、輸送鏈和單片機(jī)控制系統(tǒng)等部件構(gòu)成，供種機(jī)構(gòu)利用電磁振動原理將種子定量供給選種機(jī)構(gòu)，選種機(jī)構(gòu)將單粒種子從選種箱中選出，吸排種機(jī)構(gòu)利用負(fù)壓吸附選出的單粒種子，并利用正壓將種子排到穴盤對應(yīng)穴孔中，整機(jī)由單片機(jī)控制系統(tǒng)控制，穴盤由輸送鏈運(yùn)送，并由光電傳感器檢測定位，其中，選種機(jī)構(gòu)和吸排種機(jī)構(gòu)均由氣缸驅(qū)動，輸送鏈由步進(jìn)電機(jī)帶動，整機(jī)利用電磁振動原理供種，實(shí)現(xiàn)整行同時播種。本實(shí)用新型可提高整機(jī)播種單粒率，降低空穴率，提高綜合播種性能，有利于節(jié)約優(yōu)良種子，節(jié)省人工，降低成本，同時提高產(chǎn)量。文檔編號A01C7/04GK201307994SQ20082020050公開日2009年9月16日申請日期2008年9月16日優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日發(fā)明者李俊松,李慶榮,俊汪,溫?zé)槇?王文濤,鄒小平申請人:廣州城市職業(yè)學(xué)院