应用探析|高速摄像机在农机设备设计中的应用

1.背景介绍

“大国小农”是我国的基本国情、农情，在全 球农业大国中，我国人均耕地面积不到世界平均水平的40%，土地细碎造成了农机农地不耦合、农机农艺不匹配的发展现状，制约了现代化农业的发展。与此同时，我国技术供给与应用方面仍存在短板。除了空白领域机械以外，现有的农业机械还存在个别“卡脖子”问题，与国际差距较大。因此农机设备的研究突破也是科研工作者的艰巨使命。

图1 农机设备

2.研究内容

 半夏是一味常用中药，具有诸多功效。针对半夏种子形状不规则、表皮易破损造成播种中充种困难、易伤种等问题，昆明理工大学农业与食品学院科研团队，在测定半夏种子物料特性的基础上，设计一种轮勺式半夏精密排种器，分析了半夏种子在充种区和清种区的受力情况，阐述了轮勺式精密排种器的工作原理。

图2 高速摄像观测系统组成示意图

 本次台架试验所使用的种子为人工筛选后的相对饱满的河北旱半夏种子，台架试验在昆明理工大学农业机械装备实验室的JPS-12型视觉排种器性能试验台上进行,试验装置如图2所示,利用千眼狼5F01(1280×1024@2000fps)高速摄像机拍摄轮勺式排种器在充种过程中的情况,参考GB/T6973-2005《单粒(精密)播种机试验方法》,记录排种器稳定工作状态下200个种勺的充种情况，每组试验进行3次并取结果的平均值。

3.研究结论

 通过离散元单因素仿真试验，对排种器的种勺数量、取种轮转速、种层高度以及种勺型孔半径进行分析，并以取种轮转速、种层高度和种勺型孔半径为试验因素，以合格指数、重充指数、漏充指数为试验指标，进行了二次回归正交旋转组合台架试验，建立3个指标的回归模型，并利用回归模型进行排种器的设计参数优化。

图3 因素交互作用对合格指数的影响响应曲面

 试验结果表明: 影响合格指数的主次顺序为取种轮转速、种层高度、种勺型孔半径; 当种勺型孔半径为7.5 mm，取种轮转速为17.0-19.0 r/min、种层高度为123.0-133.0 min，合格指数大于95.5%、漏充指数小于1.0%、重充指数小于3.5%，满足中药材半夏种植要求。

4.行业应用总结

 总书记要求，牢牢端稳中国人自己的饭碗。不仅仅是种子，还有高效率的种植、管理、收割技术。农机设备在播种、收割等工作时，为提高效率，开发者往往会加快机械动作频率，清楚的了解到种子、农作物等与设备之间的运动信息，对于提高设备效率，减少对作物的破坏至关重要。千眼狼针对设备集成专门推出了小型化大内存的Mini系列和实时传输的GR系列高速摄像机，满足了集成商的各种要求，助力农机设备研发。（文章摘自：苏 微 陈子威 赖庆辉 贾广鑫 吕 勤 田保宁《轮勺式半夏精密排种器设计与试验》）