专利名称：：气力式水稻单粒精密播种机的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种优质杂交水稻的气力式水稻单粒精密播种机。
背景技术：
：水稻种植目前以育秧移栽为主，精密播种是机械化育秧生产的关键环节。目前国内已研制的水稻精密播种机主要有机械式、气力式和电磁振动式等类型，能够满足常规稻3-5粒/穴，合格率>85%的要求，但对优质杂交稻1-2粒/穴的要求，仍是当前水稻精密播种技术的难点。当前全球性粮食危机日益严峻，研制单粒水稻精密播种机，对于节约优良种子，节省间苗人工，保证苗齐、苗壮和合理的种植密度，同时提高产量，具有重要的现实意义，如何实现优质杂交水稻的单粒精密穴盘播种是业界面临的难题。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题是提供一种气力式水稻单粒精密播种机，以提高整机播种单粒率，降低空穴率，提高综合播种性能，有利于节约优良种子，节省人工，降低成本，同时提高产量。为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案一种气力式水稻单粒精密播种机，其包括机架，位于机架之上的供种机构、选种机构、吸排种机构以及位于机架之下的输送链，以及对所述供种机构、选种机构、吸排种机构以及输送链进行相应供种、选种、吸排种以及穴盘输送功能控制的单片机控制系统；其中，所述的供种机构由供种箱、档板、供种板、弹簧板、电磁振动器和底座部分构成，其中所述的供种板上靠近所述的供种箱的区域为充种区，种子依靠自身重力从所述的供种箱中下落堆积，在所述的电磁振动器的振动作用下种堆分离，并逐步向下滑落到选种机构的选种箱中，在所述的供种箱的出口处设计一可移动的档板，调节所述的供种箱的开口量；所述的选种机构由选种箱、选种杆、气缸、导向杆、支架和红外传感器构成，其中所述的选种箱和所述的气缸固定安装在支架上，所述的气缸活塞与一组选种杆连接，由气缸驱动所述的选种杆在所述的选种箱中多次上下运动，选出一组单粒种子，所述的导向杆起上下运动防止偏转作用，所述的红外传感器固定在支架上，通过改变其安装位置，控制选种箱中的种子量；所述的吸排种机构由吸种管、导种管、气缸、导向杆、气室和支架构成，其中所述的气室两端与正负压气源相连接，底部与一组吸种管相连通，气室及吸种管内的气压状态通过电磁换向阀切换，所述的气缸的活塞杆与气室侧面固连，通过电磁换向阀控制作直线往复运动，导向杆起运动过程防偏转作用，导种管固定安装在支架上，确定每次排种位置。其中，吸种管末端的吸嘴直径可为0.8-1.2毫米。其中，选种杆横截面为椭圆，长轴为llmm，短轴为7mm，顶端设计45°倒角，选种初始选种杆顶端与选种箱底部距离为6mm,选种杆顶端凹槽宽2.3跳深1.5mmo与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果本实用新型的气力式水稻单粒精密播种机，其供种机构利用电磁振动原理将种子定量供给选种机构，选种机构将单粒种子从选种箱中选出，吸排种机构利用负压吸附选出的单粒种子，并利用正压将种子排到穴盘对应穴孔中。整机由单片机系统控制，穴盘由输送链运送，并由光电传感器检测定位。可有效提高整机播种单粒率，降低空穴率，提高综合播种性能，有利于节约优良种子，节省人工，降低成本，同时提高产量。图1是本实用新型气力式水稻单粒精密播种机的整体结构示意图2是本实用新型气力式水稻单粒精密播种机中供种机构供种的一种实施例结构示意图3是本实用新型气力式水稻单粒精密播种机中选种机构选种的一种实施例结构示意图4是本实用新型气力式水稻单粒精密播种机中选种杆的一种实施例结构示意图5是本实用新型气力式水稻单粒精密播种机中吸排种机构吸排种的一种实施例结构示意图。具体实施方式本实用新型的气力式水稻单粒精密播种机，主要由供种机构、选种机构、吸排种机构、机架、输送链和单片机控制系统等部件构成，其原理如下-供种机构利用电磁振动原理将种子定量供给选种机构，选种机构将单粒种子从选种箱中选出，吸排种机构利用负压吸附选出的单粒种子，并利用正压将种子排到穴盘对应穴孔中，整机由单片机控制系统控制，穴盘由输送链运送，并由光电传感器检测定位，其中，选种机构和吸排种机构均由气缸驱动，输送链由步进电机带动，整机利用电磁振动原理供种，实现整行同时播种。在一次播种工作过程中，穴盘由输送链运送，并由光电传感器检测控制，使一行待播穴孔对准到导种管的正下方。供种机构利用红外传感器检测供种箱内种子量，当种子量不足时，通过供种机构的电磁振动装置向选种箱中供种。选种机构通过气缸驱动选种杆多次上下往复运动，将单粒种子从选种箱中选出来。接着吸排种机构的吸种管被气缸推到选种杆的上方，吸种管中通负压，种子在真空吸力的作用下被吸附到吸种管上，然后吸种管在气缸的作用下运动到导种管的上方，吸种管内通正压，种子在正压力的作用下经导种管落入穴盘上一行待播的穴孔中。参考图1,该图为气力式水稻单粒精密播种机的一个具体实施例，本实施例的播种机主要包括供种箱l，供种机构2，供种板3，选种箱4，吸种管5，吸排种气缸6，吸排种机构7，机架8，倒种管9，输送链IO，选种机构ll，选种杆12，选种气缸13，步进电机14以及单片机控制系统15。下面分别详细说明本实用新型的气力式水稻单粒精密播种机的各部分具体结构。参考图2，供种机构由供种箱101、档板102、供种板103、弹簧板104、电磁振动器105和底座106等部分构成，如图2所示。其主要作用是利用电磁振动器，将从供种箱开口处进入的种子以一定的速度逐步抛送排入选种箱。通过调节电磁振动器输入脉冲电流的电压和频率，可以控制供种板振动的振幅和频率。图2中供种板上靠近供种箱的区域为充种区，种子依靠自身重力从供种箱中下落堆积，在电磁振动器的振动作用下种堆分离，并逐步向下滑落到选种箱中。供种箱的开口大小及供种板的振动速度决定了排种量的大小。为使供种板的振动速度与从供种箱中依靠重力排种的速度保持一致，防止种子落6入选种箱前出现两层或多层重叠，影响排种速度的控制和播种均匀性，在供种箱的出口处设计一可移动的档板，来调节供种箱的开口量。通过调节电磁振动器的振幅与频率，并相应地改变供种箱的开口量，可在控制排种速度的同时保持理想的送种效果。参考图3，选种机构主要由选种箱201、导向杆202、选种杆203、红外传感器204、支架205和气缸206等部分组成，如图3所示。选种箱和气缸固定安装在支架上，气缸活塞与一组选种杆连接，由气杠驱动选种杆在选种箱中多次上下运动，选出一组单粒种子，导向杆起上下运动防止偏转作用。红外传感器固定在支架上，可通过改变其安装位置，控制选种箱中的种子量。选种过程中，选种杆在选种箱种子堆内的行程大小影响选种效果。取选种初始选种杆顶端与选种箱底部距离大小0.5mm、lmm、3mm、5mm、6mm和7mm共六个水平，选种箱内种子堆积高度为10mm，选种杆顶端凹槽宽度2.3mm和深度1.5mm条件下，选取粤兴占、粤香占、粳粘89(07晚造)和化感稻1号四个品种，对六个水平分别进行100次选种试验，随机抽取10次统计平均选种结果。试验结果表明，当选种杆上表面与选种箱底部距离6mm时，选出单粒的概率最高，出现空穴的概率最低，选种效果最好。选种杆通过顶端的凹槽选种，选种杆顶端凹槽宽度和深度是影响单粒选种效果的因素之一，设计四种选种杆尺寸参数，如表1所示。表i凹槽尺寸参数<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>选取粤兴占、粤香占、粳粘89(07晚造)和化感稻1号四个品种，对四种选种杆分别进行不同水稻品种的选种实验，每组实验重复100次，随机抽取10次统计平均值，试验结果表明，(1)号杆单粒率相对其他三种杆较高，但空穴率也相对较高。选到2粒的概率也是四组杆中最低的，选到3粒或以上的概率基本为零。(2)号杆单粒率比(1)号杆低，但空穴率基本为零，选到2粒的概率比(1)号杆稍大，选到3粒或以上的概率基本为零。(3)号杆选到2粒的概率很大，空穴率为零，偶尔还会选到3粒。(4)号杆单粒率和2粒率基本相等，空穴率为零，较多出现3粒的情况。对本试验中的四个品种，(1)和(2)号杆的效果相对理想，单粒率高；(1)和(2)号杆对比，虽然(1)号杆单粒率高，但其空穴率也比(2)号杆高。综合考虑(2)号杆选种效果比较好。即为使凹槽形状尺寸与水稻种子的外形相似，并仅能容纳单粒种子，取其顶端横截面为椭圆，长轴ll腿，短轴7mm，中间容纳种子的凹槽宽为2.3腿，深为1.5mm。同时为让选不中的谷种顺利滑落，杆顶设计45°的倒角，具体外形结构如图4所示。参考图5，吸排种机构主要由气缸301、导向杆302、气室303、吸种管304、支架305和导种管306等构成，如图5所示。气室两端与正负压气源相连接，底部与一组吸种管相连通，气室及吸种管内的气压状态通过电磁换向阀切换。气缸的活塞杆与气室侧面固连，通过电磁换向阀控制作直线往复运动，导向杆起运动过程防偏转作用。导种管固定安装在支架上，确定每次排种位置。吸种管末端的吸嘴直径大小是影响吸排种效果的主要因素之一，依据"(0'6-g，，，(h为种子的平均直径)，结合预备试验，吸嘴直径为0.8-1.2mm时播种效果较好。本实用新型中选种机构和吸排种机构均由气动驱动，气动系统主要功能包括选种杆上下运动的速度、方向和行程控制，吸种管前进后退的速度、方向和行程控制，吸种管内正负压切换等。气动系统中正压由空气压縮机提供，负压由真空泵提供。选种杆和吸种管的驱动气缸的运动方向由三位五通电磁换向阀A、B控制，运动速度由两组节流阀F1和F2调节，行程由气缸上的位置传感器设定。吸种管内正负压切换由二位二通电磁换向阀C、D控制，当电磁换向阀C接通D断开时，吸种管内通正压；电磁换向阀C断开D接通时，吸种管内通负压；当C、D均断开时，吸种管内为常态。另外，气室真空度的大小是影响种子吸附效果的主要因素之一，真空度越大对种子的吸附力越大，吸嘴与种子的距离可以越大，但真空度增加到一定程度后，吸种距离不再增加。此外真空度过大会造成多粒率增加。预备试验结果表明，真空度在0.9-1.2kPa范围内，吸种杆上各吸嘴端部中心距离选种杆顶部中心竖直方向为0.8-1.9mm，水平方向上为0-1.8mm时，播种效果比较理想。需要说明的，本实用新型中供种机构利用电磁激振器振动，将种子定量供给选种机构。选种机构和吸排种机构均由气缸驱动，输送链由步进电机驱动。整机正压气源为空气压縮机，负压气源为真空泵。在一次吸排种工作过程中，穴盘由输送链运送，使待播穴孔准确定位到吸排种机构的排种位置。选种机构通过选种杆上下多次顶起，将单粒种子从选种箱中选出。吸排种机构在选种位置利用负压吸附选出的单粒种子，在排种位置利用正压将种子排到穴盘对应穴孔中。因此，根据播种机工作原理，系统应能控制穴盘定位，吸排种气缸的往复运动，吸嘴正负压切换，选种气缸上升和下降，及供种激振器的启动和停止。根据定位精度要求，选用上海长丰光电开关E18-B01N1，来检测穴盘位置，输送链由日本东方PK296B2-SG10步进电机驱动。吸排种和选种气缸用广州亚德克三位五通电磁阀4V230C-08控制，吸嘴内正负压通过天工气动的二位二通电磁换向阀UD-10切换。选种箱内的种子量选用欧姆龙公司的E3T-SL21红外传感器检测，供种机构的振动采用CZQ314型电磁式激振器提供。由于采用步迸电机驱动，要求控制器具有发送脉冲信号功能，可采用单片机或可编程控制器(PLC)控制。单片机相对可编程控制器成本低廉，较高的性价比，论文选用抗干扰和稳定性较好STC89C51单片机，来实现播种机控制。综上，本实用新型的气力式水稻单粒精密播种机，利用振动原理供种，选种机构选出单粒种子，吸排种机构通过负压吸种，正压排种。对供种机构、选种机构、吸排种机构和整机气动控制系统进行了设计，并结合预备试验结果确定了关键结构尺寸和工作参数。例如，对粤香占、化感稻1号和粳粘89(07晚造)三个水稻品种分别进行试验研究。试验研究表明，对不同类型种子，通过合理调节工作参数，整机播种单粒率高于85%，空穴率均低于6%，合格率大于90%，综合播种性能良好，可节约优良种子，节省人工，降低成本，同时提高产量。以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。权利要求1、一种气力式水稻单粒精密播种机，其特征在于，包括机架，位于机架之上的供种机构、选种机构、吸排种机构以及位于机架之下的输送链，以及对所述供种机构、选种机构、吸排种机构以及输送链进行相应供种、选种、吸排种以及穴盘输送功能控制的单片机控制系统；其中，所述的供种机构由供种箱、档板、供种板、弹簧板、电磁振动器和底座部分构成，其中所述的供种板上靠近所述的供种箱的区域为充种区，种子依靠自身重力从所述的供种箱中下落堆积，在所述的电磁振动器的振动作用下种堆分离，并逐步向下滑落到选种机构的选种箱中，在所述的供种箱的出口处设计一可移动的档板，调节所述的供种箱的开口量；所述的选种机构由选种箱、选种杆、气缸、导向杆、支架和红外传感器构成，其中所述的选种箱和所述的气缸固定安装在支架上，所述的气缸活塞与一组选种杆连接，由气缸驱动所述的选种杆在所述的选种箱中多次上下运动，选出一组单粒种子，所述的导向杆起上下运动防止偏转作用，所述的红外传感器固定在支架上，通过改变其安装位置，控制选种箱中的种子量；所述的吸排种机构由吸种管、导种管、气缸、导向杆、气室和支架构成，其中所述的气室两端与正负压气源相连接，底部与一组吸种管相连通，气室及吸种管内的气压状态通过电磁换向阀切换，所述的气缸的活塞杆与气室侧面固连，通过电磁换向阀控制作直线往复运动，导向杆起运动过程防偏转作用，导种管固定安装在支架上，确定每次排种位置。2、根据权利要求1所述的气力式水稻单粒精密播种机，其特征在于，吸种管末端的吸嘴直径为0.8-1.2毫米。3、根据权利要求1所述的气力式水稻单粒精密播种机，其特征在于，选种杆横截面为椭圆，长轴为llmm，短轴为7mm，顶端设计45°倒角，选种初始选种杆顶端与选种箱底部距离为6mm，选种杆顶端凹槽宽2.3腿，深1.5mm。专利摘要本实用新型的气力式水稻单粒精密播种机，主要由供种机构、选种机构、吸排种机构、机架、输送链和单片机控制系统等部件构成，供种机构利用电磁振动原理将种子定量供给选种机构，选种机构将单粒种子从选种箱中选出，吸排种机构利用负压吸附选出的单粒种子，并利用正压将种子排到穴盘对应穴孔中，整机由单片机控制系统控制，穴盘由输送链运送，并由光电传感器检测定位，其中，选种机构和吸排种机构均由气缸驱动，输送链由步进电机带动，整机利用电磁振动原理供种，实现整行同时播种。本实用新型可提高整机播种单粒率，降低空穴率，提高综合播种性能，有利于节约优良种子，节省人工，降低成本，同时提高产量。文档编号A01C7/04GK201307994SQ20082020050公开日2009年9月16日申请日期2008年9月16日优先权日2008年9月16日发明者李俊松,李庆荣,俊汪,温炜坚,王文涛,邹小平申请人:广州城市职业学院