CN109566010A - 一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置 - Google Patents

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李洪文
何进
王庆杰
刘建新
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Abstract

本发明公开了一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置。主要由带有监测器的开沟器、监控装置、连接线缆和补播种子的机构组成，带有监测器的开沟器安装在补播种子的机构的前面，带有监测器的开沟器发出的监测信号通过连接线缆传送到监控装置中，监控装置发出的补播种子的信号传送到补播种子的机构，使其补播种子。该播种装置能实时监测开沟器中的播种状态，并在发生漏播时能及时进行补播。超声波信号不受光线干扰，种子漏播状态检测时，准确率高。该播种装置自动化程度高，可减少人工作业，提高播种机的播种质量和效率，更适合宽幅播种机使用。

Description

一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置
技术领域
本发明属于农业播种机械技术领域，特别涉及一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置。
背景技术
精密播种机的作业过程是全封闭的，播种作业时需分配人员监视播种机的工作状况，以发现作业故障。这样不仅劳动强度大、工作效率低，而且仅凭人的视觉、听觉不能及时准确地监视其作业质量。在播种作业时，如发生链条传动故障、种箱排空、排种器故障、排种管或开沟器被杂物堵塞等故障现象均会导致排种管不能够正常播种，造成漏播现象。特别是大型宽幅精播机，其作业速度快、播幅宽，如发生上述故障则会造成大面积的漏播，导致农业生产的严重损失。
目前对播种机播种状态进行检测的方法主要包括排种器检测、导种管检测等。排种器检测主要是采用传感技术对排种器内的种子流动状态进行实时监测，目的是检测种子在排种器内的运动是否均匀，从而预测落种均匀性。但种子即使能在排种器内以均匀的种子流运动，从排种器排出后，还需要经过导种管、开沟器等漫长地排种过程才能落入土壤中，为此一些研究者尝试对导种管中种子的运动状态进行监测，以期更加准确的预测落种均匀性。由于开沟器深入土壤深度5-10cm，传感器易受光源、尘土等方面的限制，导致无法检测。目前尚未见到对开沟器进行检测的报道。但种子的轨迹会受到开沟器类型、结构等参数的影响，导致种子最终的位置与预测不同，导致检测不准确。
为此，研发一种能实时监测播种状态的开沟器，并在发生漏播时能及时进行补播的播种装置具有重要意义。目前对于能实时监测播种状态的开沟器及种子补播机构的研究尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是设计一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置，能实时监测开沟器中的播种状态，并在发生漏播时能及时进行补播。
本发明的技术方案是一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置，主要由带有监测器的开沟器1、监控装置2、连接线缆3和补播种子的机构4组成，带有监测器的开沟器1安装在补播种子的机构4的前面，带有监测器的开沟器1发出的监测信号通过连接线缆3传送到监控装置2中，监控装置2发出的补播种子的信号传送到补播种子的机构4，使其补播种子。
所述带有监测器的开沟器1主要由开沟铲柄101、开沟铲尖102、护翼103、传感器保护罩104、输出端口105、排种管106、超声波传感器107和传感器连接线108组成；开沟铲尖102、护翼103、排种管106分别焊接在开沟铲柄101的底部、两侧和后部；超声波传感器107安装在排种管106周围，传感器保护罩104罩在超声波传感器107周围，传感器连接线108两端分别连接超声波传感器107和输出端口105，输出端口105通过连接线缆3与监控装置2连接。
所述超声波传感器107由一个发射探头1071和一个接收探头1072组成；所述排种管106上分布有3对超声波传感器107，发射探头1071和接收探头1072交错排布。
所述相邻两个发射探头1071和接收探头1072的夹角为40°，两组超声波传感器107之间的夹角为100°。
所述超声波传感器107的超声波频率为1MHz。
所述补播种子的机构4主要由电机401、丝杆402、排种管403、护翼404、开沟铲尖405、开沟铲柄406、导向轮407、连接架408、开关阀门409和补偿机构连接线410组成；开沟铲尖405、护翼404、排种管403分别焊接在开沟铲柄406的底部、两侧和后部；电机401通过丝杆402连接开沟铲柄406，带动开沟铲柄406通过导向轮407沿连接架408上下移动；开关阀门409安装在排种管403的上端部与播种机上的补播种管出口处，补偿机构连接线410的两端分别连接开关阀门409和监控装置2。
所述补播种子的机构4还可由液压缸、气缸替换电机401和丝杆402，带动开沟铲柄406通过导向轮407沿连接架408上下移动。
本发明的所提供的一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置具有以下优点：
1.本发明的一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置能实时监测开沟器中的播种状态，并在发生漏播时能及时进行补播。
正常播种时，安装在排种管106周围的发射探头1071发出超声波信号，发射探头1071和接收探头1072之间充满种子，接收探头1072接收不到超声波信号；当出现故障发生漏播时，排种管106内种子通过状态发生变化，接收探头1072能够接收到超声波信号，监测到的漏播信号被传送到监控装置2中，监控装置2根据接收到的超声波信号的强弱判断种子漏播的严重程度，并决定是否补种，需要进行补种时，监控装置2发出的补播种子的信号传送到补播种子的机构4，使其补播种子。
正常播种时，补播种子的机构4的开沟铲柄406位于最高位置，开沟铲尖405悬空。监控装置2发出的补播种子的信号后，电机401驱动开沟铲柄406带动开沟铲尖405、护翼404、排种管403向下运动至要求播种深度，打开开关阀门409，进行种子补播。补播完成后，关闭开关阀门409，电机401反转，带动开沟铲柄406通过导向轮407沿连接架408向上运动。
2.本发明中的开沟器上的播种状态监测器是基于超声波原理进行工作，超声波信号直线传播能力强，不受光线干扰，进行种子漏播状态检测时，准确率高。
3.本发明的一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置自动化程度高，可减少人工作业，提高播种机的播种质量和效率，更适合宽幅播种机使用。
附图说明
图1为带有监测器的开沟器的立体结构示意图；
图2为超声波传感器安装在排种管周围的立体结构示意图；
图3为超声波传感器在排种管横截面周围的安装分布图；
图4为补播种子的机构的立体结构示意图；
图5为一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置安装在播种机上的立体结构示意图；
图中标号说明如下：
1.带有监测器的开沟器，2.监控装置，3.连接线缆，4.补播种子的机构，5.机架，6.种箱，7.补播电机，8.播种电机，
101.开沟铲柄，102.开沟铲尖，103.护翼，104.传感器保护罩，105.输出端口，106.排种管，107.超声波传感器，108.传感器连接线，
1071.发射探头，1072.接收探头，
401.电机、402.丝杆、403.排种管、404.护翼、405.开沟铲尖、406.开沟铲柄、407.导向轮、408.连接架，409.开关阀门、410.补偿机构连接线，
501.前梁，502.中梁，503.后梁，
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
实施例
本实施例所述的一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置的结构示意图见图1到图5所示。
如图5所示，本发明的一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置，主要由带有监测器的开沟器1、监控装置2、连接线缆3和补播种子的机构4组成。在使用时，带有监测播种状态和补播种子的播种装置安装在播种机的机架5上。带有监测器的开沟器1安装在机架5的中梁502上，补播种子的机构4安装在机架5的后梁503上，带有监测器的开沟器1安装在补播种子的机构4的正前面，形成一个播种行，机架5上安装有四组带有监测播种状态和补播种子的播种装置，形成四个播种行。带有监测器的开沟器1发出的监测信号通过连接线缆3传送到监控装置2中，监控装置2发出的补播种子的信号传送到补播种子的机构4，使其补播种子。
如图1所示，所述带有监测器的开沟器1主要由开沟铲柄101、开沟铲尖102、护翼103、传感器保护罩104、输出端口105、排种管106、超声波传感器107和传感器连接线108组成；开沟铲尖102、护翼103、排种管106分别焊接在开沟铲柄101的底部、两侧和后部；超声波传感器107安装在排种管106周围，传感器保护罩104罩在超声波传感器107周围，传感器连接线108两端分别连接超声波传感器107和输出端口105，输出端口105通过连接线缆3与监控装置2连接。
如图2所示，所述超声波传感器107由一个发射探头1071和一个接收探头1072组成；所述排种管106上分布有3对超声波传感器107，发射探头1071和接收探头1072交错排布，保证超声波传感器107能够检测到排种管106横截面的所有位置。
如图3所示，所述相邻两个发射探头1071和接收探头1072的夹角为40°，两组超声波传感器107之间的夹角为100°，避免传感器保护罩104与开沟铲柄101干涉。
所述超声波传感器107的超声波频率为1MHz。
如图4所示，所述补播种子的机构4主要由电机401、丝杆402、排种管403、护翼404、开沟铲尖405、开沟铲柄406、导向轮407、连接架408、开关阀门409和补偿机构连接线410组成；开沟铲尖405、护翼404、排种管403分别焊接在开沟铲柄406的底部、两侧和后部；电机401通过丝杆402连接开沟铲柄406，带动开沟铲柄406通过导向轮407沿连接架408上下移动；开关阀门409安装在排种管403的上端部与播种机的种箱6上的补播电机7的补播种管出口处，补偿机构连接线410的两端分别连接开关阀门409和监控装置2。
本领域的技术人员可以理解，所述补播种子的机构4还可由液压缸、气缸替换电机401和丝杆402，带动开沟铲柄406通过导向轮407沿连接架408上下移动。
播种时，调节带有监测器的开沟器1上的开沟铲柄101与中梁502的相对位置，实现播种深度的调节，相邻两个带有监测器的开沟器1的中心距为行距。补播种子的机构4的连接架408通过U型丝固定在后梁503上。
正常条播种时，带有监测器的开沟器1深入土壤中播种，播种电机8带动排种轴转动，种子从种箱6中流出，通过排种管106播种入地。此时，安装在排种管106周围的发射探头1071发出超声波信号，发射探头1071和接收探头1072之间充满种子，接收探头1072接收不到超声波信号；当出现故障发生漏播时，排种管106内种子通过状态发生变化，接收探头1072能够接收到超声波信号，监测到的漏播信号被传送到监控装置2中，监控装置2根据接收到的超声波信号的强弱判断种子漏播的严重程度，并决定是否补种，需要进行补种时，监控装置2发出的补播种子的信号传送到补播种子的机构4，使其补播种子。
正常穴播种时，带有监测器的开沟器1深入土壤中播种，播种电机8带动排种轴转动，种子从种箱6中流出，通过排种管106播种入地。此时，安装在排种管106周围的发射探头1071发出超声波信号，接收探头1072接收到超声波信号，当穴播种子通过发射探头1071和接收探头1072之间时，接收探头1072接收到脉冲超声波信号；当出现故障发生漏播时，排种管106内没有穴播种子通过，接收探头1072不能够接收到脉冲超声波信号；监测到的漏播信号被传送到监控装置2中，监控装置2根据接收到的超声波信号判断种子漏播的情况，并决定是否补种，需要进行补种时，监控装置2发出的补播种子的信号传送到补播种子的机构4，使其补播种子。
正常播种时，补播种子的机构4的开沟铲柄406位于最高位置，开沟铲尖405悬空。监控装置2发出的补播种子的信号后，电机401驱动开沟铲柄406带动开沟铲尖405、护翼404、排种管403向下运动至要求播种深度，打开开关阀门409，补播电机7带动排种轴转动，种子从种箱6中流出，通过开关阀门409进入排种管403，通过排种管403播种入地，进行种子补播。补播完成后，关闭开关阀门409，电机401反转，带动开沟铲柄406通过导向轮407沿连接架408向上运动。利用开关阀门409，可以实现只给漏播行的补播种子的机构4供种子，而对其他的没有漏播行的补播种子的机构4不供种子，可以防止在没有漏播行的补播种子的机构4的排种管403中积存种子。
本发明的一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置能实时监测开沟器中的播种状态，并在发生漏播时能及时进行补播。开沟器上的播种状态监测器是基于超声波原理进行工作，超声波信号直线传播能力强，不受光线干扰，进行种子漏播状态检测时，准确率高。将超声波传感器107封闭在传感器保护罩104中，避免土壤、灰尘等进入，影响测试结果。带有监测播种状态和补播种子的播种装置自动化程度高，可减少人工作业，提高播种机的播种质量和效率，更适合宽幅播种机使用。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置，其特征是：主要由带有监测器的开沟器(1)、监控装置(2)、连接线缆(3)和补播种子的机构(4)组成，带有监测器的开沟器(1)安装在补播种子的机构(4)的前面，带有监测器的开沟器(1)发出的监测信号通过连接线缆(3)传送到监控装置(2)中，监控装置(2)发出的补播种子的信号传送到补播种子的机构(4)，使其补播种子。
2.根据权利要求1所述的一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置，其特征是：所述带有监测器的开沟器(1)主要由开沟铲柄(101)、开沟铲尖(102)、护翼(103)、传感器保护罩(104)、输出端口(105)、排种管(106)、超声波传感器(107)和传感器连接线(108)组成；开沟铲尖(102)、护翼(103)、排种管(106)分别焊接在开沟铲柄(101)的底部、两侧和后部；超声波传感器(107)安装在排种管(106)周围，传感器保护罩(104)罩在超声波传感器(107)周围，传感器连接线(108)两端分别连接超声波传感器(107)和输出端口(105)，输出端口(105)通过连接线缆(3)与监控装置(2)连接。
3.根据权利要求2所述的一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置，其特征是：所述超声波传感器(107)由一个发射探头(1071)和一个接收探头(1072)组成；所述排种管(106)上分布有3对超声波传感器(107)，发射探头(1071)和接收探头(1072)交错排布。
4.根据权利要求3所述的一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置，其特征是：所述相邻两个发射探头(1071)和接收探头(1072)的夹角为40°，两组超声波传感器(107)之间的夹角为100°。
5.根据权利要求1所述的一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置，其特征是：所述超声波传感器(107)的超声波频率为1MHz。
6.根据权利要求1所述的一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置，其特征是：所述补播种子的机构(4)主要由电机(401)、丝杆(402)、排种管(403)、护翼(404)、开沟铲尖(405)、开沟铲柄(406)、导向轮(407)、连接架(408)、开关阀门(409)和补偿机构连接线(410)组成；开沟铲尖(405)、护翼(404)、排种管(403)分别焊接在开沟铲柄(406)的底部、两侧和后部；电机(401)通过丝杆(402)连接开沟铲柄(406)，带动开沟铲柄(406)通过导向轮(407)沿连接架(408)上下移动；开关阀门(409)安装在排种管(403)的上端部与播种机上的补播种管出口处，补偿机构连接线(410)的两端分别连接开关阀门(409)和监控装置(2)。
7.根据权利要求6所述的一种带有监测播种状态和补播种子的播种装置，其特征是：所述补播种子的机构(4)还可由液压缸或气缸替换电机(401)和丝杆(402)，带动开沟铲柄(406)通过导向轮(407)沿连接架(408)上下移动。
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