大蒜鱗芽方向識別的實驗研究

1、200年月農(nóng)機化研究第期94大蒜鱗芽方向識別的實驗研究高遲1，2薛少平1李紳淑2閻勤勞1（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)機械與電子工程學(xué)院陜西楊凌712100）(2.萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系山東，萊蕪271100）摘要：著重分析了大蒜播種機的現(xiàn)狀和不足，提出了一種新的大蒜鱗芽方向識別的方法。在采用勺鏈式結(jié)構(gòu)排種器的基礎(chǔ)上，研究了大蒜鱗芽方向識別的結(jié)構(gòu)及大蒜鱗芽方向調(diào)整的實現(xiàn)方法，并對識別控制裝置進行了構(gòu)建和試驗。試驗結(jié)果證明該方法能完成大蒜鱗芽方向

2、的識別和調(diào)向控制，效果很好。關(guān)鍵詞：大蒜播種機；鱗芽方向；識別中圖分類號：文獻標識碼：A文章編號：0引言大蒜是我國北方的一種重要經(jīng)濟作物，具有殺菌、抑菌、抗毒等醫(yī)療和保健功能對高血脂、糖尿病、心臟病及胃腸等癌癥有減輕癥狀及治療作用。我國是全球最主要的大蒜生產(chǎn)國、消費國和出口國，我國是大蒜的最大生產(chǎn)國年產(chǎn)量大約占世界總產(chǎn)量的13。。由于中國人有食蒜習(xí)慣，農(nóng)民種蒜極為普遍，產(chǎn)地遍布全國。近年來大蒜越來越受國內(nèi)外的廣泛關(guān)注栽種面積呈逐年上升趨

3、勢。，但是大蒜具有不規(guī)則外型而且在栽種過程中一般要求直立栽種導(dǎo)致長期以來只能依靠人工進行栽種現(xiàn)在的種植方式勞動強度大費時費力勞動強度大生產(chǎn)率低生產(chǎn)成本大大提高，不適合現(xiàn)代化的生產(chǎn)，完全不能滿足為“農(nóng)業(yè)增效農(nóng)民增收”服務(wù)的要求。因此迫切需要開發(fā)大蒜播種機械。要改變現(xiàn)狀就必須實現(xiàn)大蒜播種的機械化。提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率，解決勞動力不足問題，提高生產(chǎn)質(zhì)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量。1大蒜播種機的現(xiàn)狀目前國內(nèi)已有研究院所和企業(yè)著手開發(fā)大蒜播種機械而且取得了一些研究

4、成果。根據(jù)查閱有關(guān)文獻[1]來看中國目前已有8種以上大蒜播種機械但在設(shè)計上都存在一定的問題影響大蒜的播種質(zhì)量難以大面積推廣應(yīng)用?，F(xiàn)有國內(nèi)外技術(shù)存在的主要缺點是沒有全面解決大蒜栽植送種過程中鱗芽根部向下控制技術(shù)及投種后鱗芽直立控制技術(shù)。這也是中國目前仍沒有實用的大蒜栽種機械的主要原因。發(fā)達國家(如美國、法國等)人少地多大蒜栽種主要采取規(guī)?；蛯I(yè)化栽種其栽種機械并不適合我國的國情。目前國外的大蒜機械的專利技術(shù)主要集中在韓國和日本其他國家(

5、如美國、荷蘭和法國)等也有少量專利。其中韓國關(guān)于大蒜播種機械的專利就有16種以上日本有8種以上。其他國家只是針對當(dāng)?shù)卮笏獠シN機械中的一些問題進行研究解決。目前，大蒜機械種植技術(shù)可總結(jié)為三種[2]，第一種為大蒜點播技術(shù)，先用壓穴錐壓穴，然后用機械送種到種穴，大蒜在送種過程中，鱗芽朝向處于自由狀態(tài)，蒜種投送到種穴內(nèi)時鱗芽方向完全由落種瞬間朝向及落種位置隨機確定。第二種為大蒜播種技術(shù)，由蒜種分配機構(gòu)、播穴管、接種桿組成，該技術(shù)基本上解決了大蒜

6、栽植鱗芽向上的種植技術(shù)問題，但前提是必須事先將鱗芽按尖上根下的方式逐瓣用人工裝入蒜種盒，工作效率與人工栽植差不多。第三種為全自動大蒜栽種技術(shù)，由動力、供料器、部向下控制器，開溝器等構(gòu)成，該技術(shù)解決了蒜種輸送過程中要求鱗芽根部向下的技術(shù)問題，但沒有解決蒜種在土壤中要求直立的難題。以上技術(shù)都申報了國家專利，但沒有達到實用階段。根據(jù)有關(guān)農(nóng)藝方面的知識分析，瓣尖不能保證向上將大幅度影響大蒜的發(fā)芽率、產(chǎn)量和質(zhì)量.由于大蒜不規(guī)則的外形而且在播種過程

7、中要求單粒精密播種所以排種器的設(shè)計也成為難點。查閱現(xiàn)有成型的國外大蒜播種器發(fā)現(xiàn)[3]其排種機械主要有3種:一是勺鏈式排種器二是轉(zhuǎn)勺式排種器三是振動式排種器。前兩種的排種原理是通過取種勺隨一定機構(gòu)的運動完成取種作業(yè)第3種是新型的取種器它是通過振動裝置使裝有蒜瓣的容器振動使蒜瓣一粒粒通過排種收稿日期：20070306基金項目：十一五”國家科技支撐計劃重大項目（2007BAD89B16）作者簡介：高遲（1979）男，山東萊蕪人，萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)

8、院講師，西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士生，(Email)wwwgc119@。通訊作者：薛少平（1953），男，陜西人，研究員，主要從事現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)研究，(Email)shaoping@nwsuaf.。200年1月農(nóng)機化研究第1期963驗與結(jié)果分析3.1試驗識別控制裝置實驗識別控制裝置由光電傳感器、單片機AT89S52和步進電機組成。設(shè)置在識別器上光電傳感器通過識別裝置實現(xiàn)識別把信號傳遞給單片機，單片機處理信號后控制電機使蒜瓣的換向或直接播種。

9、設(shè)置在導(dǎo)種管上的傳感器判斷次序輔助實現(xiàn)識別。3.2結(jié)果與分析為了驗證以上識別控制方法的效果，針對排種器和識別器進行了試驗。排種器實驗采用隨機蒜瓣進行，主要針對排種器效果進行了實驗，排種器效果實驗如表1所示，結(jié)果說明排種器可以達到對蒜瓣取種的要求表1排種器效果實驗Tab.1theExperimentofseedmeteringdevice隨機識別試驗試驗枚數(shù)505050重取數(shù)121漏取率100取蒜率%969698如表1所示試驗在相同條件分

10、別取不同50枚蒜瓣的情況下試驗3次。從表中可以看到，3次實驗取蒜瓣中重取即一次到兩個蒜瓣以上的只有4次，1次漏取沒有取到蒜，在取蒜勺體只有一個蒜瓣才算取到，已經(jīng)是相當(dāng)于取蒜率達到96.67％在實驗設(shè)備還能大幅改進的情況下，可見選用勺鏈式排種器作為大蒜種植機械的排種器非常合適重取率是指清種后最后從播種落種管落下的方向為準。實驗結(jié)果如表2所示.從表中識別很高最低一組也達到了92%，但該結(jié)果和已經(jīng)有研究改善并不明顯。若不能進一步提高該方法也不

11、能有效應(yīng)用。我們分析方向不能識別蒜瓣，發(fā)現(xiàn)這些蒜瓣存在大小不均體征，其中1枚不規(guī)則，1枚過大，4枚很小。因此我們有采用分級的方法進行了試驗勺體中蒜瓣數(shù)大于一瓣，漏取率則指清種后勺體中蒜瓣數(shù)為零表2隨機識別試驗Tab.2theExperimentofRomIdentification隨機識別試驗次數(shù)123正向494746反向134總數(shù)505050識別率%989492如何考慮確定取蒜勺的外形和尺寸，對蒜瓣進行測量，是下一步設(shè)計的基礎(chǔ)研究工作

12、。雖然大蒜分級有多種，但大部以蒜頭大小分級為主，從播種機械和大蒜的特征方面，我們選取大蒜蒜瓣的橫徑大小作為進行分級依據(jù)。一級蒜頭的橫徑2厘米以上；二級蒜頭的1.5～1.99厘米；1～1.49厘米為三級蒜；1厘米以下為次蒜。蒜瓣5克以上為大瓣，4～5克為中瓣，4克以下為小瓣。購買的10斤干蒜頭，產(chǎn)地為山東，等級為三級以上。根據(jù)種植要求下，要求蒜瓣飽滿個頭大，挑選完整、中等大小而規(guī)則的蒜瓣。太小和體型特殊的不符合種植要求，在定級選擇時排除這

13、樣選擇的樣本具有一定的代表性。然后進行了試驗，結(jié)果如表3，在精選的150枚大蒜中只有1枚沒有被識別，從而說明了該方法的有效性.表3分級識別試驗Tab.1theExperimentofClassificationIdentification分級識別試驗分級（cm）2cm以上1.5～1.991～149識別數(shù)枚505050識別率%100100.984結(jié)論本文研究了大蒜蒜瓣方向識別原理方法，并通過試驗驗證，結(jié)果證明采用勺鏈式結(jié)構(gòu)排種器和光電識別

14、方式相結(jié)合方法可以很好的完成大蒜方向識別，當(dāng)然該實驗設(shè)備簡單，排種器的結(jié)構(gòu)，識別器的原理、結(jié)構(gòu)和方法都不完善，以及大蒜蒜瓣的分級方法都需要進一步的研究和改進。識別裝置、傳感器和調(diào)向執(zhí)行機構(gòu)也需要在考慮落種時間的基礎(chǔ)上重新設(shè)計，結(jié)合播種的效率進一步優(yōu)化功能。參考文獻：[1]李建國卞麗娜.我國油萊生產(chǎn)機械化的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)200430(2):46.[3]翟力欣何瑞銀於海明.我國大蒜機械化播種的現(xiàn)狀及前景分析[J].陜西農(nóng)業(yè)科