CN114402758A - 具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置及漏播检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机械技术领域，具体公开了一种具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置及漏播检测方法；该装置包括排种器、信号采集单元和控制***，排种器包括排种器壳体、排种盘、进种管、驱动装置、左玻璃盖板和右玻璃盖板，排种盘上呈环形阵列状设置有若干扇环腔道以及与每个扇环腔道对应的扇环对照沉孔，信号采集单元包括光幕传感器发射端、光幕传感器接收端和激光传感器，光幕传感器发射端、光幕传感器接收端分别安装在对应的径向条形口上，激光传感器与光幕传感器接收端沿同一径向线安装在排种器壳体上；本发明公开的排种装置在进行排种漏播检测时不受播种速度和种子姿态变化的影响，同时减少田间振动及尘土飞溅对漏播检测准确率的影响。

Description

具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置及漏播检测方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体公开了一种具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置及漏播检测方法。

背景技术

现有排种器的漏播检测方法多设在排种装置的排种口或导种管中，并采用设定时间间隔的方式，确定每次检测的时域，即每个时域内的检测结果即为每次排种漏播检测结果。

例如申请号为CN2017111223543的发明专利公开了一种漏播检测排种机，包括排种机壳体和设置于排种机壳体中的排种装置、漏播检测装置、数据采集装置，排种装置包括种箱、导种管、排种器和电机，种箱设置于加种口内，种箱向下连接有导种管，导种管连接排种器，排种器还连接带动排种器旋转的电机；漏播检测装置包括导种槽、电容极板、光信号装置和连接架，导种槽包括导种槽体和连接于导种槽体下端面的排种管，导种槽体上还连接电容极板；电容极板分别连接连接架，两连接架对称设置于漏种间隙两侧，连接架上还连接光信号装置，光信号装置与数据采集装置相连接。又如申请号为CN2011102513446的发明专利公开了一种小粒径种子精量排种器的漏播检测装置，包括传感器***、单片机控制***、外设备组和控制箱，能实现排种器转速和排种频率的检测，单片机将传感器采集的转速和排种频率信号进行处理、存储和计算判断漏播程度，并将实时数据结果送至显示器显示，同时发出控制信号报警，以达到对排种器漏播检测的目的。上述两个发明专利公开的排种器虽然都能实现对排种过程中的在线检漏，但是两者都是将检测装置设置在排种口或导种管中，该设置方式和检漏方法局限于稳定的投种间隔与轨迹，而在实际播种过程中投种间隔与轨迹易受机具播种速度、田间振动及种子投种姿态的影响，易导致漏播误判，影响检测结果的精确度；同时田间飞溅尘土溅入排种口区域或导种管内，亦会影响检测结果。因此，针对现有排种装置检漏的上述不足，本申请提出了一种能够有效解决上述技术问题的具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置及漏播检测方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有播种装置在进行漏播检测时多设置在排种装置的排种口或导种管中所导致检测过程受播种速度、田间振动及种子投种姿态的影响，易导致漏播误判，影响检测结果精确度的不足，设计了一种具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置及漏播检测方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置，包括排种器、信号采集单元和控制***，所述排种器包括排种器壳体、排种盘、进种管、驱动装置、左玻璃盖板和右玻璃盖板，所述排种盘上呈环形阵列状设置有若干扇环腔道以及与每个扇环腔道对应的扇环对照沉孔，且扇环对照沉孔与扇环腔道的圆心角重合设置，所述左玻璃盖板和右玻璃盖板设置在排种盘的两端面；

所述信号采集单元包括光幕传感器发射端、光幕传感器接收端和激光传感器，所述排种器壳体的两端面上半部均开设有对齐的径向条形口，所述光幕传感器发射端、光幕传感器接收端分别安装在对应的径向条形口上且均与扇环腔道对齐，所述激光传感器与光幕传感器接收端沿同一径向线安装在排种器壳体上且与扇环对照沉孔对齐，所述光幕传感器接收端和激光传感器均与控制***电性连接。

本发明将漏播检测位置设于排种器的携种过程，将其设置在排种器的内腔上半部，而不在排种口位置或导种管中，然后采用光幕传感器扫描排种盘扇环腔道，并配合激光传感器扫描扇环腔道下方对应扇环沉孔的方式完成漏播检测功能，即通过激光扫描扇环沉孔确定对应扇环腔道的空间范围，采用光幕传感器扫描检测该扇环腔道内是否有种子而判定漏播情况。该方法可有效避免机具播种速度改变和种子姿态对漏播检测精度的影响，同时由于漏播检测位置位于排种器的上半部，且检测空间限制在扇环腔道内，可有效改善机具田间振动对漏播检测精度的影响。

作为上述方案的进一步设置，还包括外设备组，所述外设备组包括与控制***电性连接的显示屏和警报器。上述通过外设的显示屏在使用时通过控制***对光幕传感器和激光传感器的检测信号进行对照分析，获得漏播检测结果，在漏播发生时报警并将漏播次数显示在显示器上，方便人员实时读取，同时还能够通过控制***控制警报器及时发生警报提醒人员。

作为上述方案的具体设置，所述控制***包括微控制器、电源转换器和降压模块，所述电源转换器和降压模块均与微控制器电性连接；上述微控制器STM32F103ZET6、电源AC-DC转换器和降压模块在具体设置时将电源 AC-DC转换器和降压模块与微控制器STM32F103ZET6依次相连。

作为上述方案的具体设置，所述排种盘上设置的扇环腔道和扇环对照沉孔均设置有10~30个；具体扇环腔道和扇环对照沉孔的数量根据排种盘大小以及播种的对象进行选择，一般优先设置成20个。

作为上述方案的具体设置，所述信号采集单元还包括光幕传感器狭缝盖板和安装连接架，所述光幕传感器狭缝盖板安装在径向条形口处，且光幕传感器狭缝盖板上开设有与径向条形口对应的径向狭缝，所述安装连接架设置在光幕传感器狭缝盖板上，所述光幕传感器接收端和激光传感器安装在一侧的安装连接架上，所述光幕传感器发射端安装在另一侧安装连接架上；上述光幕传感器狭缝盖板和安装连接架的设置一方面能够便于光幕传感器接收端和激光传感器的稳定安装，另一方面由于光幕传感器接收端狭缝盖板的设置能够用于减少光幕传感器接受端接收光幕的宽度，从而精准感知扇环腔道的前后边界。

作为上述方案的具体设置，所述径向狭缝的宽度为0.3~0.8 mm，径向狭缝的长度与扇环腔道的径向尺寸相等；具体地径向狭缝的长宽设置根据排种器的尺寸情况确定。

一种使用上述漏播检测的排种装置的漏播检测方法，包括如下步骤：

1）将排种装置进行组装，使得排种盘上扇环腔道与扇环对照沉孔均匀分布于排种盘圆周上，并且扇环腔道与对照沉孔数量相等，一一对应，并前后边界重合，在播种时将光幕传感器接收端和光幕传感器发射端配合，逐一扫描扇环腔道，持续产生稳定的周期性检测时域信号，同时将激光传感器逐一扫描扇环对照沉孔，持续产生稳定的周期性参照时域信号，使得周期性检测时域信号与周期性参照时域信号同步；

2）当扇环腔道内正常充种时，光幕传感器接收端由于被种粒遮挡将在对应检测时域内出现间断的电平变化，由此判定扇环腔道内正常充种，没有漏播；而当扇环腔道内漏充种子而出现漏播时，光幕传感器接收端由于没有被种粒遮挡，对应检测时域内的电平没有变化，由此判定该扇环腔道出现漏播。

与已公开技术相比，本发明的优点包括:

1）本发明公开的排种装置在判定每穴检测时域的精确度能不受机具播种速度和种子姿态变化的影响，从而能够使得漏播检测结果不受机具播种速度和种子姿态的影响。

2）本发明公开的排种装置可减少机具田间振动及尘土飞溅对漏播检测准确率的影响。

3）本发明相对常用排种口处的漏播检测，采用提前在携种过程腔道内检测漏播的方法，能较早发现排种装置的漏播情况，便于及时采取应对措施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中排种器本体、信号采集单元的立体***图；

图2为本发明中排种器本体、信号采集单元的立体装配图

图3为本发明中排种盘、左右玻璃盖板装配后的立体结构示意图；

图4为本发明中排种盘的左视平面结构示意图；

图5为本发明中排种盘的右视平面结构示意图：

图6为本发明中信号采集单元的装配侧视图；

图7为本发明中信号采集单元的装配主视图；

图8为本发明中光幕传感器狭缝盖板的立体结构示意图；

图9为本发明中结构与电控总体框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、

“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~9，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

实施例1公开了一种具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置，该装置的主体包括微控制***100、信号采集单元200和排种器本体300。

参考附图1和附图2，该排种器本体300包括排种器左壳体6、排种器右壳体11、排种盘座台7、排种盘9、左有机玻璃盖板8、右有机玻璃盖板10、进种管13和电机14。其中，排种器左壳体6和排种器右壳体11连接后形成了整个排种器外壳体，将进种管13与排种器右壳体11上开设的进种口相连接，在排种器左壳体6的下端开设有相应的排种口。

其中，排种盘座台7、排种盘9、左有机玻璃盖板8、右有机玻璃盖板10设置在排种器外壳体中，并且左有机玻璃盖板8、右有机玻璃盖板10安装于排种盘9两侧从而组成完整的检测盘。在排种器左壳体6上连接有轴承5，并向右依次连接排种盘座台7、左有机玻璃盖板8、排种盘9、右有机玻璃盖板10和排种器右壳体11，然后将电机14安装于排种器右壳体11上，电机14作为驱动的动力源优先选用步进电机，并将其输出轴连接于排种盘座台7，从而用于驱动排种器工作。

同时整个排种盘9结构设计也作出相应改进设计，参考附图3、附图4和附图5，在排种盘9上圆周均匀分布10-30个扇环形腔道9a，具体扇环形腔道9a的数量根据实际情况确定，本实施例优选设计为20个。在每个扇环腔道9a下各设一个扇环形对照沉孔9b，扇环腔道9a和扇环形对照沉孔9b的前后边界均指向排种盘圆心，即使得扇环形腔道9a与扇环形对照沉孔9b的圆心角相同，故可通过激光传感器3扫描各对照沉孔9b准确得到对应扇环腔道9a的漏播检测时域，通过光幕传感器1扫描扇环腔道9a精确判定是否漏播。

参考附图6、附图7和附图8，信号采集单元200包括光幕传感器接收端1、光幕传感器发射端12、光幕传感器狭缝盖板2、激光传感器3和传感器安装连接架4。在排种器左壳体6和排种器右壳体11的上半部均开设有相互对齐的条形口15，在条形口15的下方设置安装孔16。将光幕传感器狭缝盖板2安装在条形口15处的排种器左壳体6和排种器右壳体11上，并且在光幕传感器狭缝盖板2上开设有径向狭缝2a，在安装时该径向狭缝2a与条形口15相互对齐。再将传感器安装连接架4固定设置在光幕传感器狭缝盖板2上，然后将光幕传感器接收端1与激光传感器3沿排种盘的径向同线安装于传感器连接架4上，该光幕传感器接收端1和光幕传感器发射端12均通过条形口15和径向狭缝2a与排种器中的扇环腔道连通，激光传感器3通过安装孔16与排种器中的扇环形对照沉孔连通。同时装有光幕传感器接收端1的检测模块左侧部分与装有光幕传感器发射端12的检测模块右侧部分对齐安装于排种器左壳体6、排种器右壳体11的外侧。

在具体设置时，该光幕传感器狭缝盖板2的厚度可设置在1 mm左右，径向狭缝2a的宽度可设置在0.3~0.8 mm范围内，本实施例优先设置为0.5 mm，并且狭缝2a的长度与扇环腔道的径向尺寸相等，通过光幕传感器狭缝盖板2控制光幕传感器接受端的受光范围，提高检测精确度。

本实施例中的微控制***100包括微控制器STM32F103ZET6 103、电源AC-DC转换器101和降压模块102，其中电源 AC-DC转换器101和降压模块102与微控制器STM32F103ZET6依次相连。

另外，本实施例的排种装置还包括外设备组400，具体设置时该外设备组400包括显示器401和报警器402。该显示器401和报警器402分别连接于微控制器上，通过微控制器对光幕传感器和激光传感器的检测信号进行对照分析，获得漏播检测结果，在漏播发生时报警并将漏播次数显示在显示器上。具体地，本实施例中微控制***100、外设备组400、信号采集单元200等连接示意图可参考附图9。

另外，本发明还公开了一种使用实施例1中排种装置进行的漏播检测方法（即该排种装置的工作原理和使用方法），其步骤如下：

步骤一：排种盘9上扇环腔道9a与扇环形对照沉孔9b均匀分布于排种盘9圆周上，扇环腔道9a与扇环形对照沉孔9b数量相等，一一对应，并且前后边界重合。在排种器工作时，光幕传感器接收端1和光幕传感器发射端12配合，逐一扫描扇环腔道9a，持续产生稳定的周期性检测时域信号；同时激光传感器3逐一扫描对照沉孔9b，持续产生稳定的周期性参照时域信号。光幕传感器接收端1和光幕传感器发射端12的周期性检测时域信号与激光传感器3的周期性参照时域信号同步。

步骤二：当扇环腔道9a内正常充种时，光幕传感器1由于被种粒遮挡，将在对应检测时域内出现间断的电平变化，由此判定扇环腔道9a内正常充种，没有漏播；当扇环腔道9a内漏充种子而出现漏播时，光幕传感器接收端1由于没有被种粒遮挡，对应检测时域内的电平没有变化，由此判定该扇环腔道出现漏播。

总之，本发明公开的排种装置以及漏播检测方法采用光幕传感器扫描特殊结构设计排种盘中的扇环腔道，并配合激光传感器扫描扇环腔道下方对应扇环形对照沉孔的方式完成漏播检测功能，即通过激光扫描扇环对照沉孔精准确定对应扇环腔道的空间范围，同时采用光幕传感器扫描检测该扇环腔道内是否有种子而判定漏播情况。

本发明可有效避免机具播种速度改变和种子姿态对漏播检测精度的影响，在排种盘上半部的腔道内进行扫描漏播检测，降低机具田间振动对漏播检测结果的影响，而且由于在远离排种器投种口的密封腔道内进行扫描漏播检测，避免田间飞溅尘土对漏播检测结果的影响。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置，包括排种器、信号采集单元和控制***，其特征在于，所述排种器包括排种器壳体、排种盘、进种管、驱动装置、左玻璃盖板和右玻璃盖板，所述排种盘上呈环形阵列状设置有若干扇环腔道以及与每个扇环腔道对应的扇环对照沉孔，且扇环对照沉孔与扇环腔道的圆心角重合设置，所述左玻璃盖板和右玻璃盖板设置在排种盘的两端面；

所述信号采集单元包括光幕传感器发射端、光幕传感器接收端和激光传感器，所述排种器壳体的两端面上半部均开设有对齐的径向条形口，所述光幕传感器发射端、光幕传感器接收端分别安装在对应的径向条形口上且均与扇环腔道对齐，所述激光传感器与光幕传感器接收端沿同一径向线安装在排种器壳体上，且所述激光传感器与扇环对照沉孔对齐，所述光幕传感器接收端和激光传感器均与控制***电性连接。

2.根据权利要求1所述具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置，其特征在于，还包括外设备组，所述外设备组包括与控制***电性连接的显示屏和警报器。

3.根据权利要求1或2所述具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置，其特征在于，所述控制***包括微控制器、电源转换器和降压模块。

4.根据权利要求1所述具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置，其特征在于，所述排种盘上设置的扇环腔道和扇环对照沉孔均设置有10~30个。

5.根据权利要求1所述具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置，其特征在于，所述信号采集单元还包括光幕传感器狭缝盖板和安装连接架，所述光幕传感器狭缝盖板安装在径向条形口处，且光幕传感器狭缝盖板上开设有与径向条形口对应的径向狭缝，所述安装连接架设置在光幕传感器狭缝盖板上，所述光幕传感器接收端和激光传感器安装在一侧的安装连接架上，所述光幕传感器发射端安装在另一侧安装连接架上。

6.根据权利要求1所述具有腔道光幕扫描式漏播检测的排种装置，其特征在于，所述径向狭缝的宽度为0.3~0.8 mm，且径向狭缝的长度与扇环腔道的径向尺寸相等。

7.一种使用权利要求1~6任一项所述排种装置的漏播检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将光幕传感器接收端和光幕传感器发射端配合，逐一扫描扇环腔道，持续产生稳定的周期性检测时域信号，同时将激光传感器逐一扫描扇环对照沉孔，持续产生稳定的周期性参照时域信号，使得周期性检测时域信号与周期性参照时域信号同步，通过激光传感器扫描扇环对照沉孔确定对应扇环腔道的空间范围，采用光幕传感器扫描检测对应扇环腔道内是否有种子而判定漏播情况；

2）当扇环腔道内正常充种时，光幕传感器接收端由于被种粒遮挡将在对应检测时域内出现间断的电平变化，由此判定扇环腔道内正常充种，没有漏播；而当扇环腔道内漏充种子而出现漏播时，光幕传感器接收端由于没有被种粒遮挡，对应检测时域内的电平没有变化，由此判定该扇环腔道出现漏播。

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