CN117084026B - 一种播种监测装置及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业装备技术领域,提供了一种播种监测装置及监测方法,包括:监测传感器和算法控制模块;监测传感器包括第一传感器通道发射端、第一传感器通道接收端、第二传感器通道发射端和第二传感器通道接收端,并采用双通道对射式光电感应的方式,安装在导种带两侧;所述第一传感器通道发射端和第一传感器通道接收端组成第一传感器通道,所述第二传感器通道发射端和第二传感器通道接收端组成第二传感器通道;算法控制模块,用于根据两个传感器通道的信号的第一次低电平持续时间和相邻两个下降沿间隔时间,进行播种、重播和漏播计数,缺种监测和堵种监测;同时,根据第二传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间,进行电机转速的监测。
Description
技术领域
本发明涉及农业装备技术领域,特别涉及一种播种监测装置及监测方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术,并不必然构成现有技术。
播种过程是作物生产过程中重要的环节,播种质量的好坏直接影响到作物的出苗率及产量,精量播种是指利用播种机械将种子按照一定的株距、保持均匀的行距准确播入土壤,确保每穴中种子粒数相等的过程。
传统播种机主要通过地轮驱动排种器工作,采用指夹式排种器作为排种装置,最高速度可达到8km/h,为实现精量播种,在导种管外侧安装监测传感器,可实现种子计数功能。但当播种机速度继续提高时,地轮易出现打滑现象,严重影响播种质量,通过电机驱动排种器代替地轮驱动,可实现12km/h及以上速度的精量播种。目前播种机速度已达到16km/h,但播种机高速运行过程中通过导种管投种的方式会导致种子在导种管下落过程及落地时会出现弹跳现象,落种位置受到影响,粒距合格率和一致性不能得到保证。因此,通过投种装置代替传统的导种管,确保种子在下落过程中稳定下落,而现有的用于导种管的播种监测传感器已不再适用。同时,投种装置的加入,致使除播种计数监测外还需要对堵种、缺种等情况进行识别。
由于投种装置需要电机驱动,因此要对电机转速进行测量,实时反馈电机实际转速,电机需要另外配备转速反馈装置,导致电机结构设计复杂,安装繁琐,增加设计成本。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种播种监测装置及监测方法,在投种装置的加入的情况下,可实现高速播种时正常种子、漏播、重播计数,堵种、缺种情况识别以及电机转速监测。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
本发明第一方面提供了一种播种监测装置。
一种播种监测装置,包括相互连接的监测传感器和算法控制模块;
所述监测传感器包括第一传感器通道发射端、第一传感器通道接收端、第二传感器通道发射端和第二传感器通道接收端,并采用双通道对射式光电感应的方式,安装在导种带两侧;所述第一传感器通道发射端和第一传感器通道接收端组成第一传感器通道,所述第二传感器通道发射端和第二传感器通道接收端组成第二传感器通道;
所述算法控制模块,用于根据两个传感器通道的信号的第一次低电平持续时间和相邻两个下降沿间隔时间,进行播种、重播和漏播计数,缺种监测和堵种监测;同时,根据第二传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间,进行电机转速的监测。
进一步地,所述导种带的两端分别设置上滑轮和下滑轮;
所述第一传感器通道发射端和第二传感器通道发射端关于上滑轮中心点和下滑轮中心点的连线对称。
进一步地,所述第一传感器通道发射端和第一传感器通道接收端关于导种带所在平面对称,且所述第二传感器通道发射端和第二传感器通道接收端关于导种带所在平面对称。
进一步地,所述第一传感器通道发射端和第二传感器通道发射端内部均安装红外发射管,所述第一传感器通道接收端和第二传感器通道接收端内部均安装多个光敏元件。
进一步地,通过调整所述红外发射管发射角度、第一传感器通道发射端和第一传感器通道接收端之间的距离以及第二传感器通道发射端和第二传感器通道接收端之间的距离,所有光敏元件能够覆盖红外发射管发射的光束的照射范围。
进一步地,所述导种带上的皮带齿经过所述监测传感器时,第一传感器通道和第二传感器通道的光束同时被遮挡。
本发明第二方面提供了一种播种监测方法,包括如下步骤:
获取第一传感器通道的信号的第一次低电平持续时间和相邻两个下降沿间隔时间、以及第二传感器通道的信号的第一次低电平持续时间和相邻两个下降沿间隔时间;
根据两个传感器通道的信号的第一次低电平持续时间和相邻两个下降沿间隔时间,进行播种、重播和漏播计数,缺种监测和堵种监测;
根据第二传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间,进行电机转速的监测;
其中,第一传感器通道由第一传感器通道发射端和第一传感器通道接收端组成,第二传感器通道由第二传感器通道发射端和第二传感器通道接收端组成;第一传感器通道发射端、第一传感器通道接收端、第二传感器通道发射端和第二传感器通道接收端,采用双通道对射式光电感应的方式,安装在导种带两侧。
进一步地,若第一传感器通道的信号的第一次低电平持续时间等于第二传感器通道的信号的第一次低电平持续时间、且第一传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间小于第二传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间,或者,所述第一传感器通道的信号的第一次低电平持续时间大于第二传感器通道的信号的第一次低电平持续时间,代表有种子通过,则记录有种子通过时的周期次数和第二传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间内第一传感器通道的信号出现下降沿的次数;若出现下降沿的次数在设定次数内,进行播种计数;若出现下降沿的次数超出设定次数,进行重播计数;若有种子通过时的周期次数不是理论值,进行漏播计数;若连续漏播计数超过阈值,则发生缺种。
进一步地,若第一传感器通道的信号的第一次低电平持续时间大于第二传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间,则发生堵种。
进一步地,所述电机转速为:
其中,r为滑轮半径,H为相邻两个皮带齿距离,m为减速比,△t2i为第i个第二传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的一种播种监测装置,其可实现高速播种时正常种子、漏播、重播计数,堵种、缺种情况识别以及电机转速监测,同时提高了监测精度,省去了电机转速反馈装置,简化了电机设计结构,具有较高的应用范围。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1的监测传感器俯视图;
图2为本发明实施例1的监测传感器发射模块侧视图;
图3为本发明实施例1的监测传感器接收模块侧视图;
图4为本发明实施例1的监测传感器内部布局图;
图5为本发明实施例1的监测传感器及投种装置结构图;
图6为本发明实施例1的监测传感器单通道内部电路图;
图7为本发明实施例1的播种监测装置的系统结构图;
图8为本发明实施例1的波形图;
图9为本发明实施例2的播种、重播和漏播计数,缺种堵种监测算法流程图;
图10为本发明实施例2的测速算法流程图。
其中:1.传感器发射模块壳体;2.红外发射管;3.第一传感器通道发射端;4.第二传感器通道发射端;5.螺丝固定孔;6.监测传感器;7.传感器信号采集单元;8.传感器接收模块壳体;9.贴片式光敏元件;10.第二传感器通道接收端;11.第一传感器通道接收端;12.导种带;13.皮带齿;14.第一传感器通道安装槽;15.第二传感器通道安装槽;16.排种盘;17.排种盘开孔;18.上滑轮;19.下滑轮;100.电源模块;200.数据存储单元;300.算法控制模块;400.CAN通讯模块。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施例的描述,本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、监测方法等,作进一步详细的说明,以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本发明实施例1提供了一种播种监测装置。
为解决高速播种过程中现有的播种监测传感器适配度不足,对堵种缺种情况识别度不高的问题,同时实现对投种电机转速的测量,简化电机设计结构。本实施例提供的一种播种监测装置,采用双通道对射式光电感应的方式,安装在导种管两侧,其中一个通道负责采集种子遮挡光源的时间,对播种数量进行计数,同时根据遮挡时间的长短,实现对堵种、缺种情况的识别;另一个通道负责采集导种带遮挡光源的时间,计算出导种带运行速度,进而监测电机转速。
本实施例提供的一种播种监测装置,如图1、图2、图3、图4和图5所示,包括监测传感器6,监测传感器6包括:传感器发射模块壳体1、红外发射管2、第一传感器通道发射端3、第二传感器通道发射端4、螺丝固定孔5、传感器接收模块壳体8、贴片式光敏元件9、第二传感器通道接收端10、第一传感器通道接收端11。第一传感器通道发射端3和第一传感器通道接收端11组成第一传感器通道,第二传感器通道发射端4和第二传感器通道接收端10组成第二传感器通道。
如图5所示,投种装置包括:导种带12、皮带齿13、排种盘16、排种盘开孔17、上滑轮18、下滑轮19。种子通过气吸的方式被排种盘16上的排种盘开孔17携带,到达导种带12上方时,气吸压力被切断,种子从排种盘开孔17落下至导种带12,导种带12由上滑轮18驱动,上滑轮18转动带动导种带12转动,进而带动下滑轮19转动。
如图1所示,第一传感器通道发射端3与第二传感器通道发射端4内部均安装有红外发射管2。第一传感器通道接收端11与第二传感器通道接收端10内部均安装有贴片式光敏元件9。
本实施例提供的监测传感器6安装在投种装置的导种带12两侧。具体地,导种带12的一侧设置传感器发射模块壳体1,传感器发射模块壳体1通过螺丝固定孔5以螺丝固定在投种装置上,投种装置上开设有第一传感器通道安装槽14和第二传感器通道安装槽15,且第一传感器通道安装槽14和第二传感器通道安装槽15关于上滑轮18中心点和下滑轮19中心点的连线对称,第一传感器通道发射端3安装在第一传感器通道安装槽14处,第二传感器通道发射端4安装在第二传感器通道安装槽15处。导种带12的另一侧设置传感器接收模块壳体8,传感器接收模块壳体8通过螺丝固定孔5以螺丝固定在投种装置上,投种装置上开设有第一传感器接收端安装槽和第二传感器接收端安装槽(图中未示出),且第一传感器通道安装槽14和第一传感器接收端安装槽关于导种带12所在平面对称,第二传感器通道安装槽15和第二传感器接收端安装槽关于导种带12所在平面对称;第一传感器通道接收端11安装在第一传感器接收端安装槽处,第二传感器通道接收端10安装在第二传感器接收端安装槽处。
如图1所示,当本实施例提供的一种播种监测装置处于正常安装位置时,第一传感器通道发射端3正对着第一传感器通道接收端11,第二传感器通道发射端4正对着第二传感器通道接收端10。
如图4所示,红外发射管2(红外发射管D9)安装在第一传感器通道发射端3内部,贴片式光敏元件9安装在第一传感器通道接收端11内部。通过调整红外发射管2发射角度和发射端与接收端之间的距离,三个贴片式光敏元件9(光敏元件T1、光敏元件T2、光敏元件T3)可完全覆盖光源照射范围,确保无监测盲区。第二传感器通道内部布局与第一传感器通道内部布局一致。
如图6所示,第一传感器通道发射端3和第一传感器通道接收端11(或第二传感器通道发射端4和第二传感器通道接收端10),包括红外发射管D9、光敏元件T1、光敏元件T2、光敏元件T3、电阻R1、电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C4、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电解电容C10、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、二极管D1、二极管D2、二极管D4、二极管D5和二极管LED1;其中,红外发射管D9型号为GL538,红外发射管D9负极接地,正极与电阻R15第二端连接,电阻R15第一端与二极管D2负极、电容C17以及电容C18的第一端、二极管D1负极连接,二极管D2正极、电容C17以及电容C18的第二端接地,二极管D1正极接电压源;光敏元件T1、光敏元件T2、光敏元件T3型号为PT15-21B/TR8,且依次连接,三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3型号为MMBT3904,光敏元件T1发射极与电阻R1第一端连接,电阻R1第二端连接二极管D5的负极、电解电容C10和电容C15的第一端,电解电容C10和电容C15的第二端接地,二极管D5的正极连接电阻R15第二端;光敏元件T1集电极与光敏元件T2发射极连接,光敏元件T2集电极与光敏元件T3发射极连接,光敏元件T3集电极与电阻R8、电容C4的第一端以及三极管Q1基极、三极管Q2基极连接,电阻R8、电容C4的第二端以及三极管Q1发射极、三极管Q2发射极接地;三极管Q2集电极连接电阻R12第一端,电阻R12第二端连接二极管LED1负极,二极管LED1正极连接二极管D5正极、电阻R14第一端、电容C16第一端、电阻R11第一端,电容C16第二端接地,电阻R14第二端连接三极管Q1集电极、电容C13第一端、电阻R13第一端以及三极管Q3基极;电阻R11第二端连接电阻R10第一端、二极管D4负极、电容C12和电容C14第一端、三极管Q3集电极、电容C13第二端;二极管D4正极、电容C12和电容C14第二端、三极管Q3发射极、电阻R13第二端接地,电阻R10第二端为OUT1输出端。监测传感器双通道内部电路均为此结构设计。
当监测传感器6双通道光束未被导种带的皮带齿或种子遮挡时,光敏元件T1、光敏元件T2、光敏元件T3接收红外发射管D9发射的光束,OUT1输出端输出高电平信号;当监测传感器双通道光束被导种带的皮带齿或种子遮挡时,红外发射管D9发射的光束被遮挡,光敏元件T1、光敏元件T2、光敏元件T3接受不到光束,OUT1输出端输出低电平信号。
如图8所示,(a)为监测传感器正常工作时第二传感器通道的波形图,当光束未被遮挡时,波形输出为高电平,当光束被遮挡时,波形输出为低电平。第二传感器通道波形相邻两个下降沿间隔时间即周期时间为△t2。(b)、(c)、(d)为监测传感器正常工作时第一传感器通道中有正常种子通过时不同情况的波形图,其中(b)为种子紧贴下皮带齿通过时的波形图;(c)为种子位于两个皮带齿中间位置通过时的波形图;(d)为种子紧贴上皮带齿通过时的波形图。(e)为监测传感器正常工作时第一传感器通道中发生堵种现象的波形图,波形持续为低电平状态,并且持续时间超过周期时间△t2。(f)为监测传感器正常工作时第一传感器通道中发生重播现象的波形图,在周期时间△t2内出现两次以上的下降沿。
如图7所示,本实施例提供的一种播种监测装置包括:监测传感器6、传感器信号采集单元7、电源模块100、数据存储单元200、算法控制模块300、CAN通讯模块400。电源模块100的VIN、GND引脚与外接电源的正、负极分别连接,电源模块100的输出电源引脚包括3.3V、5V和12V,其中提供5V和12V的电源芯片型号为TPS54560DDA,提供3.3V的电源芯片型号为TLV70233DBVR。3.3V分别与传感器信号采集单元7的VDD引脚、数据存储单元200的VDD引脚、算法控制模块300的VDD引脚连接,5V与CAN通讯模块400的VDD1引脚连接,12V与监测传感器6的VS引脚连接,各个模块的GND引脚共同连接到系统公共GND。监测传感器6的SIO1、SIO2引脚分别与传感器信号采集单元7的CIO1、CIO2引脚连接,输出两路IO信号,一路为种子计数,一路为导种带测速。传感器信号采集单元7采用一阶低通滤波电路,主要负责采集两路IO信号,并传输给算法控制模块300,传感器信号采集单元7的DIO1、DIO2引脚分别与算法控制模块300的IO1、IO2引脚连接,将采集到的两路IO信号传输给算法控制模块300。算法控制模块300采用芯片STM32F407,进行数据处理,发送控制指令,算法控制模块300通过监测算法实现种子计数和导种带速度的监测,通过SPI总线与数据存储模块连接,通过CAN总线与CAN通讯模块连接。数据存储单元200型号为W25Q128,CS、SCK、SO、SI引脚分别与算法控制模块300的CS、SPI_SCK、SPI_MISO、SPI_MOSI引脚通过4根SPI总线对应连接,主要负责存储种子计数和测速数据,并确保掉电时数据不发生丢失现象。CAN通讯模块400型号为TJA1050,TXD、RXD引脚分别与算法控制模块300的CAN_TX、CAN_RX引脚通过CAN总线连接,主要负责接收监测数据进行输出。
本实施例的监测传感器安装在导种带两侧,采用双通道对射式光电感应的方式,通过发射端和接收端的红外发射管和光敏元件,采集光源被遮挡的时间。其中一个通道负责采集种子和导种带遮挡光源的时间,另一个通道负责采集导种带遮挡光源的时间。两路数据被信号采集单元采集,发送到算法控制模块,进行播种、重播和漏播计数,种子状态识别和测速监测,实现正常种子、漏播重播的计数、堵种缺种的识别和导种带的速度监测,同时通过SPI总线将监测数据发送到数据存储模块进行存储,确保数据安全,不发生丢失现象。通过算法控制模块得出的种子计数数据和测速结果通过CAN总线发送到CAN通讯模块,再由CAN通讯模块进行输出。CAN通讯模块输出的信息分为播种数据帧,报警数据帧和转速反馈帧。其中转速数据帧为了便于电机转速控制,采用高频定时发送,发送时间间隔5ms,播种数据帧和报警数据帧采用触发式发送,播种计数发生变化或者触发缺种堵种报警时进行发送,从而实现种子计数和测速监测过程。
本实施例提供的一种播种监测装置,监测传感器采用双通道对射式光电感应的方式,实现了播种机高速运行过程中播种、漏播、重播的计数及堵种、缺种的监测,同时实现了导种带运行速度的监测,进而实现了投种电机转速的实时监测,省去了电机转速反馈装置,简化了电机设计结构。
本实施例提供的一种播种监测装置,通过高速播种监测算法实现了高速播种过程中堵种、缺种和正常种子的监测以及电机转速的监测,进一步提高了播种质量。
本实施例提供的一种播种监测装置,涉及的高速播种监控系统采用CAN总线输出播种监测信息和转速信息,稳定性强,便于播种机多行播种时行数的拓展,在节约硬件成本的同时,缓解了主控制器的信息处理压力。
实施例2
本发明实施例2提供了如实施例1中的一种播种监测方法,包括如下步骤:
步骤1、对导种带做水平处理,确保导种带上的皮带齿经过传感器时双通道光源同时被遮挡。
当导种带经过监测传感器时,双通道光源同时被遮挡,接收端接收不到光源,产生下降沿信号,高电平转为低电平,STM32单片机中的定时器捕获下降沿信号,当导种带通过传感器时,双通道接收端继续接收光源,下降沿信号转为上升沿信号,低电平转为高电平,同时记录双通道低电平信号持续时间。根据播种机运行速度及设定的播种株距,可得到电机所需设定的转速,在该固定转速下每隔x个周期导种带间隔中应有一粒种子。
步骤2、播种、重播和漏播计数,缺种堵种监测,如图9所示,包括:
S1、在固定转速下,监测第一传感器通道发射端和第二传感器通道发射端发射光束,第一传感器通道接收端和第二传感器通道接收端接收光束,准备进行监测;
S2、判断第二传感器通道的发射光束是否被遮挡:当光束被遮挡时,执行步骤S3,当光束未被遮挡时,执行步骤S1;
S3、记录第二传感器通道第一次低电平持续时间t2和相邻两个下降沿间隔时间即周期时间△t2;
S4、判断第一传感器通道的发射光束是否被遮挡:当光束被遮挡时,执行步骤S5,当光束未被遮挡时,执行步骤S3;
S5、记录第一传感器通道第一次低电平持续时间t1和相邻两个下降沿间隔时间△t1;
S6、判断t1、t2、△t1、△t2是否满足t1=t2且△t1=△t2的关系:当满足t1=t2且△t1=△t2的关系时,代表第一传感器通道无种子通过,双通道光源均被导种带遮挡,执行步骤S5,当不满足t1=t2且△t1=△t2的关系时,执行步骤S7;
S7、判断t1、t2、△t1、△t2是否满足t1=t2且△t1<△t2的关系或t1>t2的关系:当满足时,代表第一传感器通道有种子通过,第一传感器通道光源被种子和导种带遮挡,执行步骤S8,当不满足时,继续执行步骤S7进行判断;
S8、记录有种子通过时的周期次数x及周期时间△t2内出现下降沿的次数n(n>0);
S9、判断x和n的大小:当x≠X时,执行步骤S10,其中X为有种子通过时的周期次数的理论值;当n≤设定次数2时,为正常种子,执行步骤S13;当n>2时,则为重播,执行步骤S14;
S10、漏播计数,漏播数加1;
S11、判断连续漏播次数是否≥阈值3:当连续漏播次数≥3时,执行步骤S12,当连续漏播次数<3时,继续执行步骤S11进行判断;
S12、发生缺种现象并进行报警,提醒及时补充种子;
S13、播种计数,正常种子数加1;
S14、重播计数,重播数加1;
S15、判断t1、△t2是否满足t1>△t2的关系:当满足t1>△t2的关系时,执行步骤S16,当不满足t1>△t2的关系时,继续执行步骤S15进行判断;
S16、发生堵种现象并进行报警,提醒及时关停电机并进行处理。
步骤3、如图10所示,测速算法流程,包括:
S17、测得相邻两个皮带齿距离为H,监测传感器双通道发射光束;
S18、判断第二传感器通道的发射光束是否被遮挡:当光束被遮挡时,执行步骤S19,当光束未被遮挡时,执行步骤S17;
S19、记录相邻两个下降沿的间隔时间△t2;
S20、连续采样三个第二传感器通道的相邻两个下降沿间隔时间△t2i;
S21、计算导种带运行速度
S22、测得滑轮半径为r,计算滑轮角速度
S23、计算滑轮转速
S24、减速比为m,计算电机转速
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种播种监测方法,其特征在于:包括相互连接的监测传感器和算法控制模块;
所述监测传感器包括第一传感器通道发射端、第一传感器通道接收端、第二传感器通道发射端和第二传感器通道接收端,并采用双通道对射式光电感应的方式,安装在导种带两侧;所述第一传感器通道发射端和第一传感器通道接收端组成第一传感器通道,所述第二传感器通道发射端和第二传感器通道接收端组成第二传感器通道;
所述第一传感器通道发射端和第一传感器通道接收端关于导种带所在平面对称,且所述第二传感器通道发射端和第二传感器通道接收端关于导种带所在平面对称;
所述算法控制模块,用于根据两个传感器通道的信号的第一次低电平持续时间和相邻两个下降沿间隔时间,进行播种、重播和漏播计数,缺种监测和堵种监测;同时,根据第二传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间,进行电机转速的监测;
播种、重播和漏播计数,缺种堵种监测方法,包括:
S1、在固定转速下,监测第一传感器通道发射端和第二传感器通道发射端发射光束,第一传感器通道接收端和第二传感器通道接收端接收光束,准备进行监测;
S2、判断第二传感器通道的发射光束是否被遮挡:当光束被遮挡时,执行步骤S3,当光束未被遮挡时,执行步骤S1;
S3、记录第二传感器通道第一次低电平持续时间t2和相邻两个下降沿间隔时间即周期时间△t2;
S4、判断第一传感器通道的发射光束是否被遮挡:当光束被遮挡时,执行步骤S5,当光束未被遮挡时,执行步骤S3;
S5、记录第一传感器通道第一次低电平持续时间t1和相邻两个下降沿间隔时间△t1;
S6、判断t1、t2、△t1、△t2是否满足t1=t2且△t1=△t2的关系:当满足t1=t2且△t1=△t2的关系时,代表第一传感器通道无种子通过,双通道光源均被导种带遮挡,执行步骤S5,当不满足t1=t2且△t1=△t2的关系时,执行步骤S7;
S7、判断t1、t2、△t1、△t2是否满足t1=t2且△t1<△t2的关系或t1>t2的关系:当满足时,代表第一传感器通道有种子通过,第一传感器通道光源被种子和导种带遮挡,执行步骤S8,当不满足时,继续执行步骤S7进行判断;
S8、记录有种子通过时的周期次数x及周期时间△t2内出现下降沿的次数n(n>0);
S9、判断x和n的大小:当x≠X时,执行步骤S10,其中X为有种子通过时的周期次数的理论值;当n≤设定次数2时,为正常种子,执行步骤S13;当n>2时,则为重播,执行步骤S14;
S10、漏播计数,漏播数加1;
S11、判断连续漏播次数是否≥阈值3:当连续漏播次数≥3时,执行步骤S12,当连续漏播次数<3时,继续执行步骤S11进行判断;
S12、发生缺种现象并进行报警,提醒及时补充种子;
S13、播种计数,正常种子数加1;
S14、重播计数,重播数加1;
S15、判断t1、△t2是否满足t1>△t2的关系:当满足t1>△t2的关系时,执行步骤S16,当不满足t1>△t2的关系时,继续执行步骤S15进行判断;
S16、发生堵种现象并进行报警,提醒及时关停电机并进行处理;
测速算法流程,包括:
S17、测得相邻两个皮带齿距离为H,监测传感器双通道发射光束;
S18、判断第二传感器通道的发射光束是否被遮挡:当光束被遮挡时,执行步骤S19,当光束未被遮挡时,执行步骤S17;
S19、记录相邻两个下降沿的间隔时间△t2;
S20、连续采样三个第二传感器通道的相邻两个下降沿间隔时间△t2i;
S21、计算导种带运行速度;
S22、测得滑轮半径为r,计算滑轮角速度;
S23、计算滑轮转速;
S24、减速比为m,计算电机转速。
2.如权利要求1所述的一种播种监测方法,其特征在于:所述导种带的两端分别设置上滑轮和下滑轮;
所述第一传感器通道发射端和第二传感器通道发射端关于上滑轮中心点和下滑轮中心点的连线对称。
3.如权利要求1所述的一种播种监测方法,其特征在于:所述第一传感器通道发射端和第二传感器通道发射端内部均安装红外发射管,所述第一传感器通道接收端和第二传感器通道接收端内部均安装多个光敏元件。
4.如权利要求3所述的一种播种监测方法,其特征在于:通过调整所述红外发射管发射角度、第一传感器通道发射端和第一传感器通道接收端之间的距离以及第二传感器通道发射端和第二传感器通道接收端之间的距离,所有光敏元件能够覆盖红外发射管发射的光束的照射范围。
5.如权利要求1所述的一种播种监测方法,其特征在于:所述导种带上的皮带齿经过所述监测传感器时,第一传感器通道和第二传感器通道的光束同时被遮挡。
6.如权利要求1所述的一种播种监测方法,其特征在于:若第一传感器通道的信号的第一次低电平持续时间等于第二传感器通道的信号的第一次低电平持续时间、且第一传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间小于第二传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间,或者,所述第一传感器通道的信号的第一次低电平持续时间大于第二传感器通道的信号的第一次低电平持续时间,代表有种子通过,则记录有种子通过时的周期次数和第二传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间内第一传感器通道的信号出现下降沿的次数;若出现下降沿的次数在设定次数内,进行播种计数;若出现下降沿的次数超出设定次数,进行重播计数;若有种子通过时的周期次数不是理论值,进行漏播计数;若连续漏播计数超过阈值,则发生缺种。
7.如权利要求1所述的一种播种监测方法,其特征在于:若第一传感器通道的信号的第一次低电平持续时间大于第二传感器通道的信号的相邻两个下降沿间隔时间,则发生堵种。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101361423A (zh) * | 2008-09-01 | 2009-02-11 | 中国农业大学 | 一种自清洁的播种机及其实时监测方法 |
CN106134579A (zh) * | 2015-04-03 | 2016-11-23 | 中国农业机械化科学研究院 | 气力式精密播种机播种监测装置及监测方法 |
CN110809954A (zh) * | 2018-08-10 | 2020-02-21 | 西北农林科技大学 | 一种基于单片机的精密播种机监测装置 |
EP3967121A1 (en) * | 2012-07-25 | 2022-03-16 | Precision Planting LLC | System for multi-row agricultural implement control and monitoring |
CN114868493A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-09 | 重庆市农业科学院 | 一种马铃薯漏播监测与补种系统及控制方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8074586B2 (en) * | 2009-02-02 | 2011-12-13 | Deere & Company | Seed delivery apparatus with sensor and moving member to capture and move seed to a lower outlet opening |
CN103808366A (zh) * | 2014-02-20 | 2014-05-21 | 北京农业智能装备技术研究中心 | 一种基于小麦播种机的播种监测方法、装置及系统 |
US11337362B2 (en) * | 2016-07-14 | 2022-05-24 | Precision Planting Llc | Row unit with vision system for maintaining seed orientation |
CN209731985U (zh) * | 2019-04-19 | 2019-12-06 | 郑州航空工业管理学院 | 种子投送机构漏播补偿装置 |
US12022765B2 (en) * | 2020-02-11 | 2024-07-02 | Tsi Incorporated | Photoelectric sensor for seed dispensing system |
CN114246033A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-29 | 黑龙江八一农垦大学 | 一种褶皱空心带式单粒作物种子精量高速导种装置 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101361423A (zh) * | 2008-09-01 | 2009-02-11 | 中国农业大学 | 一种自清洁的播种机及其实时监测方法 |
EP3967121A1 (en) * | 2012-07-25 | 2022-03-16 | Precision Planting LLC | System for multi-row agricultural implement control and monitoring |
CN106134579A (zh) * | 2015-04-03 | 2016-11-23 | 中国农业机械化科学研究院 | 气力式精密播种机播种监测装置及监测方法 |
CN110809954A (zh) * | 2018-08-10 | 2020-02-21 | 西北农林科技大学 | 一种基于单片机的精密播种机监测装置 |
CN114868493A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-09 | 重庆市农业科学院 | 一种马铃薯漏播监测与补种系统及控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
玉米精量播种机排种监测系统设计;汤允猛;纪超;付威;陈金成;;农机化研究(第04期);83-86+91 * |
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