基于排种频率的小粒径精量排种器漏播检测与反馈机制

针对小粒径精量排种器排种过程中多种非漏播因素影响漏播检测的难题，本研究提出以导种管出口排种频率为切入点，研究一种小粒径精量排种器漏播检测方法及漏播补偿机制。通过搭建由小粒径种子传感系统、气力式精量排种器、多功能信号采集系统以及高速摄影系统组成的小粒径种子漏播检测与测试平台，深入研究基于漏播系数概念上的小粒径精量排种器非漏播因素（重播、环境干扰、排种盘转速变化以及历经导种管时间差异）对排种频率变异性的影响机理；研究导种管小粒径种子下落运动轨迹，进而建立不同排种盘转速下的排种频率误差分布模型，并设计一种有限数字滤波器，以消除重播、环境干扰等噪声对排种频率的影响，从而建立基于排种盘转速的漏播决策模型，并研制出一种新型漏播补偿与报警装置。本研究对提高我国油菜籽等小粒径排种器的性能，解决油菜直播机以及其他小粒径种子播种机的漏播问题具有重要的现实意义。

漏播是衡量排种器质量与性能的重要指标之一，小粒径精量排种器是播种机的核心部件，但因非漏播因素如排种频率高、型孔发生重播、排种盘转速变化、气压变化、历经导种管时间差异、尘土干扰等给精量排种器田间漏播实时检测带来难度。在所研制的小粒径种子（油菜籽）漏播检测与性能测试平台上，利用高速摄影系统以及自行设计开发的小粒径种子运动轨迹分析、时间分析软件系统对排种轨迹进行了提取，分析了轨迹参数随正压的分布，研究结果为精量排种器导种管的结构改进与优化，减少种子在导种管碰撞次数提供技术参数。所研制的多通道精量排种器性能检测系统能够可靠地同步检测多路精量排种器的性能指标，时间检测最大误差为0.876ms，检测指标综合误差为0.87%。针对非漏播因素影响精量排种器漏播检测的难题，本研究创新性地定义了断条系数与稀疏缺苗系数概念，系统地分析了此二系数与漏播的关系，提出了转速与排种脉冲同步监测的排种频率与时间间隔双重阈值约束的漏播检测方法，有效地解决了重播条件下高速排种过程中的漏播检测问题，同时也对播量不足进行了约束，可对油菜精量排种器漏播状态进行较全面的诊断。在此基础上，提出了一种基于时变窗口的精量排种器漏播实时检测方法，建立了漏播判定规则。为减少播种过程中的随机干扰以及数据采集过程中的截断误差，利用封装的光纤传感器对小粒径种子流序列信息进行采集，设计了基于时间窗口的平滑滤波，提高了检测的稳定性，有效地解决了尘土干扰、排种器转速变化时的漏播检测问题，转速越大，给出检测结果越快，对“稀疏缺苗”和“断条”漏播类型判断准确率达100%。针对补种环节，设计并试制了油菜籽螺管式步进自动补种系统，解决了机械式补种器型孔易堵塞、种子破碎率高等难题，该装置与油菜精量排种器漏播实时检测方法配套使用，可实现及时、准确补种，降低后期补苗劳动成本，提高生产效率与播种质量。本研究对提高我国油菜籽等小粒径精量排种器的性能，解决油菜直播机以及其他小粒径种子播种机的漏播问题具有重要的现实意义。