穴盘苗移栽机取投苗控制系统设计与试验

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hfzxl
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目前新疆是国内最大的番茄、辣椒等经济作物生产基地,穴盘苗移栽种植符合新疆的气候条件和大面积种植特点。目前新疆番茄辣椒作物移栽以手工移栽和半自动移栽为主,作业效率低、劳动强度大,因此全自动移栽机会有更大的发展潜力和应用前景。自动取送苗技术是实现全自动移栽机的关键,也是提高移栽效率的主要方式,因此对于自动取苗技术及其自动控制技术的研究是目前的热点问题。本文针对全自动移栽机整排取送投苗技术进行研究,设计穴盘苗取投苗控制系统。本文的主要研究内容如下:(1)分析国内外移栽机典型的工作模式,提出定点取苗,交替放苗的取送苗工作模式,提出两条接苗带交替投苗进入同一个栽植器的投苗方式;对整排穴盘苗取投苗装置进行改进与优化,提出一种基于整排放苗的双旋转投苗机构设计方案,实现连续不间断投苗。(2)对整排穴盘苗取投苗装置的整体结构和工作原理进行分析,提出控制需求。分析控制需求,明确控制目标,提出一种基于机械传动和电气传动相结合的控制系统方案。分析装置的各部件动作的关联性和时序性;明确各执行机构的动作流程,确定系统控制方案。(3)对整排穴盘苗取投苗控制系统硬件进行设计,根据控制系统总体方案设计,确定硬件系统方案,完成硬件选型。进行硬件接线的设计,满足控制系统硬件电路的可靠性与稳定性要求。(4)对整排穴盘苗取投苗控制系统软件进行设计,利用GX Works2软件开发下位机控制程序,利用SFC顺序功能图,进行控制系统主程序、子程序设计,完成整个控制程序的编程;利用GT Designer3软件开发上位机界面,进行控制界面的设计;实现GX Works2软件和GT Designer3软件的通信,进行联合仿真,完成系统软件调试。(5)搭建小型模拟试验平台,进行控制系统测试试验,验证了取投苗控制系统控制程序的准确性以及上位机与下位机通信的可行性;搭建取投苗控制系统试验平台,进行机械手位移精度试验和接苗带转动位移精度试验,结果表明,机械手运动和接苗带转动定位误差较小,整体定位精度较高;进行接苗带变速控制验证试验,结果表明,投苗速率在40~120株/min范围内,接苗斗位置在接苗斗中心点距投苗点高度差为170 mm,水平距离为90 mm和100 mm时,投苗速率分别在60~80株/min和100~120株/min范围内,投苗成功率较高,试验装置变速控制性能较好。
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