大蒜鱗芽方向識(shí)別的實(shí)驗(yàn)研究

1、200年月農(nóng)機(jī)化研究第期94大蒜鱗芽方向識(shí)別的實(shí)驗(yàn)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(jī)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(jī)電系山東，萊蕪271100）摘要：著重分析了大蒜播種機(jī)的現(xiàn)狀和不足，提出了一種新的大蒜鱗芽方向識(shí)別的方法。在采用勺鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)排種器的基礎(chǔ)上，研究了大蒜鱗芽方向識(shí)別的結(jié)構(gòu)及大蒜鱗芽方向調(diào)整的實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)識(shí)別控制裝置進(jìn)行了構(gòu)建和試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果證明該方法能完成大蒜鱗芽方向

2、的識(shí)別和調(diào)向控制，效果很好。關(guān)鍵詞：大蒜播種機(jī)；鱗芽方向；識(shí)別中圖分類(lèi)號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0引言大蒜是我國(guó)北方的一種重要經(jīng)濟(jì)作物，具有殺菌、抑菌、抗毒等醫(yī)療和保健功能對(duì)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(guó)是全球最主要的大蒜生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)和出口國(guó)，我國(guó)是大蒜的最大生產(chǎn)國(guó)年產(chǎn)量大約占世界總產(chǎn)量的13。。由于中國(guó)人有食蒜習(xí)慣，農(nóng)民種蒜極為普遍，產(chǎn)地遍布全國(guó)。近年來(lái)大蒜越來(lái)越受?chē)?guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注栽種面積呈逐年上升趨

3、勢(shì)。，但是大蒜具有不規(guī)則外型而且在栽種過(guò)程中一般要求直立栽種導(dǎo)致長(zhǎng)期以來(lái)只能依靠人工進(jìn)行栽種現(xiàn)在的種植方式勞動(dòng)強(qiáng)度大費(fèi)時(shí)費(fèi)力勞動(dòng)強(qiáng)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(kāi)發(fā)大蒜播種機(jī)械。要改變現(xiàn)狀就必須實(shí)現(xiàn)大蒜播種的機(jī)械化。提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率，解決勞動(dòng)力不足問(wèn)題，提高生產(chǎn)質(zhì)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量。1大蒜播種機(jī)的現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)已有研究院所和企業(yè)著手開(kāi)發(fā)大蒜播種機(jī)械而且取得了一些研究

4、成果。根據(jù)查閱有關(guān)文獻(xiàn)[1]來(lái)看中國(guó)目前已有8種以上大蒜播種機(jī)械但在設(shè)計(jì)上都存在一定的問(wèn)題影響大蒜的播種質(zhì)量難以大面積推廣應(yīng)用。現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外技術(shù)存在的主要缺點(diǎn)是沒(méi)有全面解決大蒜栽植送種過(guò)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(guó)目前仍沒(méi)有實(shí)用的大蒜栽種機(jī)械的主要原因。發(fā)達(dá)國(guó)家(如美國(guó)、法國(guó)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(jī)械并不適合我國(guó)的國(guó)情。目前國(guó)外的大蒜機(jī)械的專利技術(shù)主要集中在韓國(guó)和日本其他國(guó)家(

5、如美國(guó)、荷蘭和法國(guó))等也有少量專利。其中韓國(guó)關(guān)于大蒜播種機(jī)械的專利就有16種以上日本有8種以上。其他國(guó)家只是針對(duì)當(dāng)?shù)卮笏獠シN機(jī)械中的一些問(wèn)題進(jìn)行研究解決。目前，大蒜機(jī)械種植技術(shù)可總結(jié)為三種[2]，第一種為大蒜點(diǎn)播技術(shù)，先用壓穴錐壓穴，然后用機(jī)械送種到種穴，大蒜在送種過(guò)程中，鱗芽朝向處于自由狀態(tài)，蒜種投送到種穴內(nèi)時(shí)鱗芽方向完全由落種瞬間朝向及落種位置隨機(jī)確定。第二種為大蒜播種技術(shù)，由蒜種分配機(jī)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(wèn)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(dòng)大蒜栽種技術(shù)，由動(dòng)力、供料器、部向下控制器，開(kāi)溝器等構(gòu)成，該技術(shù)解決了蒜種輸送過(guò)程中要求鱗芽根部向下的技術(shù)問(wèn)題，但沒(méi)有解決蒜種在土壤中要求直立的難題。以上技術(shù)都申報(bào)了國(guó)家專利，但沒(méi)有達(dá)到實(shí)用階段。根據(jù)有關(guān)農(nóng)藝方面的知識(shí)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(guò)程

7、中要求單粒精密播種所以排種器的設(shè)計(jì)也成為難點(diǎn)。查閱現(xiàn)有成型的國(guó)外大蒜播種器發(fā)現(xiàn)[3]其排種機(jī)械主要有3種:一是勺鏈?zhǔn)脚欧N器二是轉(zhuǎn)勺式排種器三是振動(dòng)式排種器。前兩種的排種原理是通過(guò)取種勺隨一定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)完成取種作業(yè)第3種是新型的取種器它是通過(guò)振動(dòng)裝置使裝有蒜瓣的容器振動(dòng)使蒜瓣一粒粒通過(guò)排種收稿日期：20070306基金項(xiàng)目：十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目（2007BAD89B16）作者簡(jiǎn)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(jī)化研究第1期963驗(yàn)與結(jié)果分析3.1試驗(yàn)識(shí)別控制裝置實(shí)驗(yàn)識(shí)別控制裝置由光電傳感器、單片機(jī)AT89S52和步進(jìn)電機(jī)組成。設(shè)置在識(shí)別器上光電傳感器通過(guò)識(shí)別裝置實(shí)現(xiàn)識(shí)別把信號(hào)傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)處理信號(hào)后控制電機(jī)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(shí)現(xiàn)識(shí)別。3.2結(jié)果與分析為了驗(yàn)證以上識(shí)別控制方法的效果，針對(duì)排種器和識(shí)別器進(jìn)行了試驗(yàn)。排種器實(shí)驗(yàn)采用隨機(jī)蒜瓣進(jìn)行，主要針對(duì)排種器效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，排種器效果實(shí)驗(yàn)如表1所示，結(jié)果說(shuō)明排種器可以達(dá)到對(duì)蒜瓣取種的要求表1排種器效果實(shí)驗(yàn)Tab.1theExperimentofseedmeteringdevice隨機(jī)識(shí)別試驗(yàn)試驗(yàn)枚數(shù)505050重取數(shù)121漏取率100取蒜率%969698如表1所示試驗(yàn)在相同條件分

10、別取不同50枚蒜瓣的情況下試驗(yàn)3次。從表中可以看到，3次實(shí)驗(yàn)取蒜瓣中重取即一次到兩個(gè)蒜瓣以上的只有4次，1次漏取沒(méi)有取到蒜，在取蒜勺體只有一個(gè)蒜瓣才算取到，已經(jīng)是相當(dāng)于取蒜率達(dá)到96.67％在實(shí)驗(yàn)設(shè)備還能大幅改進(jìn)的情況下，可見(jiàn)選用勺鏈?zhǔn)脚欧N器作為大蒜種植機(jī)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?yàn)闇?zhǔn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示.從表中識(shí)別很高最低一組也達(dá)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(jìn)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(shí)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(guò)大，4枚很小。因此我們有采用分級(jí)的方法進(jìn)行了試驗(yàn)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(jī)識(shí)別試驗(yàn)Tab.2theExperimentofRomIdentification隨機(jī)識(shí)別試驗(yàn)次數(shù)123正向494746反向134總數(shù)505050識(shí)別率%989492如何考慮確定取蒜勺的外形和尺寸，對(duì)蒜瓣進(jìn)行測(cè)量，是下一步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)研究工作

12、。雖然大蒜分級(jí)有多種，但大部以蒜頭大小分級(jí)為主，從播種機(jī)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(jìn)行分級(jí)依據(jù)。一級(jí)蒜頭的橫徑2厘米以上；二級(jí)蒜頭的1.5～1.99厘米；1～1.49厘米為三級(jí)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(gòu)買(mǎi)的10斤干蒜頭，產(chǎn)地為山東，等級(jí)為三級(jí)以上。根據(jù)種植要求下，要求蒜瓣飽滿個(gè)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(jí)選擇時(shí)排除這

13、樣選擇的樣本具有一定的代表性。然后進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果如表3，在精選的150枚大蒜中只有1枚沒(méi)有被識(shí)別，從而說(shuō)明了該方法的有效性.表3分級(jí)識(shí)別試驗(yàn)Tab.1theExperimentofClassificationIdentification分級(jí)識(shí)別試驗(yàn)分級(jí)（cm）2cm以上1.5～1.991～149識(shí)別數(shù)枚505050識(shí)別率%100100.984結(jié)論本文研究了大蒜蒜瓣方向識(shí)別原理方法，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果證明采用勺鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)排種器和光電識(shí)別

14、方式相結(jié)合方法可以很好的完成大蒜方向識(shí)別，當(dāng)然該實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，排種器的結(jié)構(gòu)，識(shí)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(jí)方法都需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。識(shí)別裝置、傳感器和調(diào)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)也需要在考慮落種時(shí)間的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)，結(jié)合播種的效率進(jìn)一步優(yōu)化功能。參考文獻(xiàn)：[1]李建國(guó)卞麗娜.我國(guó)油萊生產(chǎn)機(jī)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(guó)大蒜機(jī)械化播種的現(xiàn)狀及前景分析[J].陜西農(nóng)業(yè)科