2BPZ—300型大粒种子穴盘育苗精准播种机的研制及测试

马伟+范鹏飞+王秀

【摘要】大粒种子穴盘育苗播种装置包括机架及设置在机架上的排种器、播种驱动机构、输送带、输送驱动机构和控制器。实际测试结果表明，该装置播种的单粒率达到96.5%，三次重复测试其漏播率为2.1%，重播率为1.4%，控制精度和性能优越。针对72穴穴盘作业的生产效率可达140盘/h。

原理

设施园艺中大粒种子育苗的播种环节实现机械化一直没有得到足夠关注，使得规模化育苗费时费力。针对这一问题，研制开发一种大粒种子穴盘育苗播种装置非常必要。该穴盘育苗播种装置主要包括机架及设置在机架上的排种器、播种驱动机构、输送带、输送驱动机构和控制器5大部分。排种器设置在机架上部，由播种驱动机构驱动工作，输送带位于排种器的下方，输送带由输送驱动机构驱动，输送带上的穴盘经过排种器下方时与排种器的排种口位置对应，输送驱动机构和播种驱动机构均与控制器相连，在控制器的控制下，排种器和输送带协同工作，输送带上的穴盘准确到达排种器排种口下方时，排种器将种子排出，使种子准确落入穴盘中。这种排种方式主要针对外形较大、粒重较大的种子，且在控制器的控制下，位于输送带上的穴盘定位也准确，可将误差控制在很小的范围内。

机械设计

大粒种子穴盘育苗播种装置机械结构设计需要考虑的主要问题是播种部分、输送部分、以及两者的组合。落实在功能部件上有机架的空间布局，排种器和播种驱动机构、输送带和输送驱动机构的位置以及受力关系。设计的原则是精准播种及方便维护。图1是基于该原则设计的机械结构图。第一是将排种器固定在机架的上部20～50 cm的位置，利用重力自由落种；圆整度不好的大粒种子可选择将排种器调高到50 cm位置，不易堵塞排种器。第二是可调输送穴盘宽度为30～60 cm，主要是通过调换不同的排种器后，能满足输送带上的穴盘横向和纵向通过，也满足不同规格穴盘的通过，以便同其他播种流水线装置的匹配和组合使用。考虑到育苗温室进出入条件，播种器的外形尺寸长×宽×高为1410 mm×890 mm×1700 mm。

控制系统设计

控制系统电源选用温室常用的220 V交流照明电。首先进行初始化复位，然后输送电机开始运行，驱动机构带动输送带上的穴盘移动，穴盘采用连续输送方式，此时可通过检测种子能否落入穴孔中来检验输送速度是否合适，判断依据是穴盘上两行穴孔之间通过播种器的时间间隔是否满足大于或等于种子落下的时间间隔，种子能落进整个穴盘每行穴孔中即为合适的输送速度。通过触摸屏预先设定速度数值，该数值可随时进行改变。种子潮湿可以适当调节时间补偿系数，确保输送速度满足要求，如果不是最佳播种速度，可通过触摸屏重新设定。位置传感器可感知穴盘前进并进行定位，可通过两行穴孔之间的距离和输送速度来进行运算，得出相邻穴孔之间移动的时间间隔，来判断穴盘是否到达指定位置。位置传感器的信号如果受到育苗基质、土方等的遮挡产生外界误差干扰，会导致种子无法播到穴孔中心，影响播种质量，因此每次播种前需要清洗和初始化信号校准。播种电机的工作通过控制器精准控制，同时通过采集到的传感器信号，来确保输送电机和播种电机的配合。大粒种子穴盘育苗播种机的控制原理见图2。

测试

大粒种子穴盘育苗精准播种机见图3，装置在北京市昌平区小汤山精准农业基地进行测试（阴天，天气潮湿）。测试材料：水果玉米种子；主要参数及关键指标：单粒率、漏播率、重播率；穴盘规格：72穴；测试方式：人工连续喂穴盘。测试仪器：北京市农业机械试验鉴定站的标准仪器；测试方法：一次连续喂穴盘10套，播种后统计播种情况，试验重复3次。试验结果表明，3次重复测试中，该装置播种的单粒率达到96.5%，漏播率为2.1%，重播率为1.4%，72穴作业的生产效率可达140盘/h。

结论

本文研制及测试了大粒种子穴盘育苗播种装置。该装置采用移动式机架结构，在机架上悬挂排种器，通过输送驱动机构和控制器的协调，大大提高了播种的精度，同时也验证了机器设计方案的可行性，为实际生产提供了优化方案，也为该领域的研究提供参考。

*项目支持：果类蔬菜北京市创新团队岗位专家项目WX2016。