自走式红枣集条捡拾机控制装置设计与试验
目前落地红枣收获作业大多使用气力式红枣捡拾机完成,其原理是利用负压风机产生吸送气流,红枣通过吸嘴和管道进入卸料箱体,经卸料扇叶转动落入集枣箱体中。这一过程中风机转速和卸料扇叶转速为恒定,地上无红枣时仍处于作业状态,会造成负压风机耗能增加和卸料装置中扇叶空转等问题。为解决此问题,本文依据地面红枣散落特点,通过搭建视觉试验台架,建立红枣数量识别算法,研究数量识别算法与风机转速的匹配关系,通过控制电磁节流阀得电状态来实现风机调速,从而减少负压风机耗能;红枣卸料装置的扇叶转速为电控制,因此本论文通过悬臂梁传感器收集红枣撞击挡板的压力信号来进行电机转速的控制,从而实现卸料扇叶转速可实时依据红枣吸拾量的多少自动调节,也降低了自走气力式红枣集条捡拾机总功耗和卸料扇叶转速过快造成红枣的损伤问题。具体研究内容如下:（1）根据风机调速装置设计要求进行试验台架搭建。该装置由相机、镜头、输送带等组成;相机的拍摄范围为414mm*346mm,相机拍照方式设定为软触发;根据本实验室研制的自走式红枣集条捡拾机前进速度在0.1m/s-0.3m/s可调,完成了软触发算法的编写,并进行了样本图片的采集归类;在此基础上采用模板匹配的方式实现红枣数量的识别,并进行了落地红枣数量识别算法编写和优化,对影响大的参数Minscore、Max Overlap、Greediness进行正交试验,得出最优配置后红枣识别误差为0.125,将仿射变换加入算法,以减少后续装置工作中产生震动对图片的影响;利用优化后的结果进行了落地红枣数量与风机转速的匹配关系试验,最终确定将风机挡位低挡设定为1500r/min,其余时刻风机转速为2500 r/min;将技术集成并试制控制装置;对该装置进行了性能检验,该装置能够依据红枣数量调节风机转速,满足设计要求。（2）依据红枣卸料装置扇叶转速调节装置设计需求,进行了红枣压力信号与卸料装置扇叶转速关系的研究。使用悬臂梁传感器安装在挡板后方来采集红枣撞击挡板压力信号,进行了硬件电路的设计、程序编写和电路板的制作;进行了红枣压力与卸料扇叶转速关系试验,最终将扇叶转速设置为三个状态:0r/min、20 r/min、40 r/min,当风机转速为2500 r/min时,需要进行卸料装置扇叶调速的压力分界线为4N和22N,当风机转速为3000 r/min时,需要调速的压力分界线为4N和19N;以前期试验为参考,进行红枣卸料装置扇叶转速调节装置的程序编写和电路设计,通过变频器实现对卸料箱体扇叶转速的控制,制作控制装置,安装在机器上进行性能测试,性能满足设计要求。
- 作者：
- 石必坚
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2022年
- 导师姓名：
- 李平
- 中图分类号：
- S225
- 关键词：
- 自走式红枣集条捡拾机；红枣；风速控制；转速控制
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- 基金项目：
- 兵团财政科技计划项目“气力式集条捡拾红枣收获机的研制”的部分研究成果（项目编号:2021CB018）课题主持人:李平 教授（塔里木大学）