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計算機視覺技術排種器試驗臺


    本試驗臺是基于計算機視覺技術的多功能排種性能試驗裝置,利用裝置能對各種精密及精少量排種器進行排種性能試驗,檢測出排種器的各項性能指標 。

    試驗臺能自動控制排種器轉軸的工作速度、輸送帶的運行速度;攝像裝置可實時監測排種器的工作過程,并利用圖像檢測技術自動精確測得排種器所排種子粒距、粒數,從而計算處理得出 相關國家標準試驗要求的合格指數、重播指數和漏播指數等排種性能指標,以及播種精度指標(平均值、標準差、變異系數),并報表打印及輸出頻率直方圖,可存儲原始播種錄像,便于反復觀察分析。因此本試驗臺具有檢測準確、直觀、實時性和可溯源性的特點。能完成排種器結構研究和性能試驗兩項任務,該項研究成功解決了應用工業攝像機自動精確測量粒距這一技術難題,試驗臺性能處于國內領先水平。

    該試驗臺已在多所高校及科研單位安裝調試成功并運行良好。查看詳情

                 

主要技術指標及特點

( 1 )試驗臺總長 8.3m ,總寬 1m ,輸送帶帶寬 0.7m ;

( 2 )試驗臺外殼、攝像臺架裝置等全用不銹鋼制造;

( 3 )輸送帶速度為 1.5 ~ 12km/h ,排種軸轉速為 15 ~ 120r/min ;兩種速度均能無級可調;

( 4 )氣吸(吹)式排種器工作壓力負壓為 -0.028 ~ 0MPa ,正壓為 0.0 ~ 0.035 Mpa ,可調;

         
   
                 

( 5 )輸送帶速度、排種軸轉速、排種頻率和氣流工作壓力能控制并監測。 可方便安裝和調整各種排種器,排種器的安裝高度和角度可調,分別為10~400mm和0~15°;

( 6 )采用雙滾筒輸送帶,黏種裝置采用噴油、涂油、刮油、濾油結構設計;

( 7 )采用傳感器融合、可編程控制、OPC(OLE for Process Control)和油溫自適應(保證最佳粘種效果)技術,實現現場過程測控自動化;

( 8 )圖像采集幅寬在400mm,圖象采集頻率30~60幀/秒;

( 9 )攝像照明采用直流電光源技術,圖像穩定無閃爍;

( 10 )播種性能實時檢測。對于條播排種器,提供排量穩定性(能實現排種量的稱重測量)和變異系數等檢測指標;對于穴播排種器,提供穴距、穴粒數,實際穴距分布值,判定穴距合格率、穴粒數合格率等指標;對于精密排種器,提供精確的種子粒距(粒距測量平均誤差≤±2mm)、合格指數、重播指數、漏播指數和變異系數等檢測指標。并輸出國家標準要求的試驗數據和圖表,可存儲原始播種錄像,用于反復觀察分析;

( 11 )排種性能各項指標檢測精度99%以上;

( 12 )測試系統軟件終生免費升級

                 

主要結構

(一)機械結構部分

1. 種床帶

采用無縫精密傳送帶,運行平穩,振動小,噪音低,可以滿足標準實驗室振動和噪音要求。

2. 臺架

①設計雙滾筒(主、從傳動輪有防跑偏結構),表面壓紋,配置張緊機構(還可調偏);

②上下兩層帶下安置托輥,按不同位置間隔設置;

③在主傳動輪和下層托輥等處分別設計可調刮油刮種板,以及集油回收管路,濾種濾油過濾篩,篩下集油箱,選用噴油齒輪泵從集油箱泵油到從動輪附近上層帶上的矩形噴油嘴,將油噴回到帶上,該特種油可有效黏附落下的種子,配有自動油溫加熱及控制裝置,保持最佳流動狀態;

④設計排種器萬能安裝架,架上裝有排種軸驅動電機、減速器及傳動機構;

⑤設計測試用工業攝像機可調安裝架及密閉照明箱,攝像機可上下左右調節。

⑥除主體鋼制框架外,其余各機架和結構部件均鍍鎳,外部整體安裝仿形殼體和護板。

(二)電機及控制設備

1. 種床驅動電機

為適應工業攝像機高精度測量,使用松下變頻器,主動軸上配裝高精度編碼器轉速傳感器。

2. 排種軸驅動電機

設計定制變頻調速電機,松下變頻器,傳動軸上配裝高精度編碼器轉速傳感器。

3. 分別設計定制氣吸式排種器和氣吹式排種器驅動用專用風機。

(三)排種性能測試部分

采用低照度高感度工業攝像機,運動黑白圖像工業采集卡( 1300 × 1030 PCI )安裝在監控主機上,研制 C++ 語言程序軟件,進行圖像采集和處理(得出各個粒距)。

(四) PLC 主控柜和總電源分配柜

包括 PLC 控制器、變頻器、數字溫控器、直流開關電源以及空氣開關、接觸器、熱保護器等電氣控制器件。

(五)綜合操作臺

以主流電腦做監控主機,配置組態監控系統和圖象采集系統等。

1. 組態軟件測量和顯示種床速度、排種軸轉速,調用研制的 C++ 語言圖象采集分析處理系統所輸出的種距參數,配激光打印機,打印輸出排種器國際標準性能試驗報告。

2. 操作面板上有對 PLC 及變頻器進行控制的按鈕、旋鈕、狀態顯示燈等。

論文:蔡曉華,農業機械學報 05 年 8 期、農機化研究 05 年 2 、 4 期

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