大蒜蒜瓣识别与转向装置设计.doc

大蒜蒜瓣识别与转向装置设计0引言随着社会经济的快速发展，大蒜作为一种经济作物，经济效益和附加值较高，并具有很好的药用价值。大蒜具有消炎、杀菌和养颜等功效，也是人们日常生活的必需品。目前，国内大蒜种植大部分采用人工种植，劳动强度大，生产率低，实现大蒜种植机械化就成为必然发展趋势。由于大蒜外部形状的不规则性，要实现大蒜方向的控制就需要很多数据、图片以及农艺的支持。目前国内基本没有成型的大蒜种植机械，不少专家正在研究，力求日实现大蒜种植机械化。研究资料1-2-表明，国内大蒜种植机的研究目标主要在于确保大蒜种植时不破损，同时改变人工种植的状况，进一步改善人工辅助机械种植状况。采用机械动力种植，研究新型大蒜方向可控制种植机械已经初见成效，但是对种植大蒜蒜瓣的损伤严重，影响了大蒜的发芽率1大蒜端向识别与转向装置的工作原理大蒜种植方向识别与转向装置的工作原理：采用动力机的动力带动种子箱上V带轮的转动，进而使转盘转动把大蒜按照一定的方向与距离送往转向和识别箱内；转向和识别箱也是通过V带与种子箱连接，带动传送带转动；从转盘上落下的蒜瓣经传送带送往识别口进行识别，然后由识别装置确定蒜瓣进入到排种器入口。其流程图如图1所示，工作原理如图2所示。2机械转向装置的设计2.1大蒜蒜瓣控制机构实验实验设计如下：在硬纸背上刻出大小不同的长方形孔，孔的两边有挡板，保证大蒜蒜瓣方向的可控制性，即正反两个方向。把硬纸背上的孔放在空中，将大蒜蒜瓣放在挡板中间，在蒜瓣的后面给予蒜瓣一定的推力，使蒜瓣缓慢地在挡板中间向前运动。当蒜瓣到达开孔位置时，打开孔上的挡板，蒜瓣就会顺着挡板滑进孑L当中。实验示意如图3所示。经过对100个大蒜蒜瓣的测量记录表明，这组数据充分体现了大蒜的外部形状分布是有规律可寻的，即大蒜的大端比较大、小端特细、中间最大。首先，由100个大蒜得出大蒜蒜瓣的平均长度30.85mm，平均宽度19.96ram，平均厚度1为17.13rnm，平均厚度2为5.17ram。因此，实验设计如下：在保证大蒜蒜瓣在传送槽内部转向的前提下，长为31.00，32.00，33.00,34.00,35. OOmm，宽为20.00,21.00,22.00,23.00，24. OOmm；其次，按照对应的长和宽设计出符合要求的孔；再次，用100个大蒜蒜瓣进行实验，共25组，组合如表1所示；最后，经过对大蒜蒜瓣的正反两个方向不同摆放的多次实验结果显示，所给出的宽为22.0000mm、长为32.0000mm的长方形孔可以满足机构要求。因此，在大蒜外部形状和不出现翻转的前提下，传送大蒜的机构要求宽度为22.0000mm，长度为32.0000mm。2.2传送带大蒜蒜瓣可以通过的孔尺寸由实验得出，即长32.0000mm、宽22.0000mm。因此，把传动带在选好的XXL型的平带上放置长为32.0000mm、宽为22.0000mm、高为22.0000mm的长方形格子，确保蒜瓣只要是正反两个方向都有且只能放一个蒜瓣，两个格子之间的距离为125.6ram。传送带（包括挡板）都要涂上红外线吸收油漆，如图4所示。2.3圆盘式排种器设计排种器的槽轮转速在9 - 60r/min范围内，播种较为稳定。槽轮上开有8个凹槽，是用于排放蒜瓣的，凹槽的最小长度为32.0000mm，宽度为22.0000mm，深度为22.0000mm。这样保证了蒜瓣只能有正反两个方向存放在槽轮上，选槽轮的转速为20r/min，如图5所示。2.4管道如果大蒜蒜瓣在带传动箱体中的方向符合种植方向要求的话，大蒜蒜瓣将从左边的管道直接进入，大蒜蒜瓣输出的方向是种植要求的方向，即大端朝下、下端朝上；如果大蒜蒜瓣在带传动箱体中的方向与要求输出方向相反的话，大蒜会在传送带挡板的推动下继续向前运动，直到大蒜蒜瓣完全处在右侧挡板上面时，右侧挡板旋转打开，大蒜蒜瓣落入到管道中的方向就满足了种植方向的要求，从而实现了大蒜蒜瓣种植方向的一致性。至于传送带箱体上的挡板何时开启，将有红外线发射与接收装置完成控制。设计管道倾角实验8。9。方法：首先用两根管道形成与水平方向成43.4325。角，同时和竖直管道对接进行实验，结果大蒜蒜瓣卡在了管道的交界处；其次，把竖直管道和倾斜管道之间的接触处相切圆直径加大，可以降低大蒜蒜瓣在管道交界处卡住率，经过对其角度的实验，分别设置相切圆直径为20，30，40，50，60，70，80，90, lOOmm。由实验数据显示，在相切圆直径在60mm和70ram时，大蒜蒜瓣的通过率较高。尤其在相切圆直径为60ram时候，通过率最高。管道设计如图6所示。此外，还有传送带箱体和V带轮的设计等，最后形成三维模型如图7和图8所示，至此完成了机械结构设计。3红外线识别程序的设计及其编写通过研究发现，大蒜的头部和尾部在对红外线反射上存在着一定的差异：大蒜头部对红外线的反射量在4-5之间，而尾部的反射量在0-1之间。因此，就大蒜头部和尾部对红外线的反射量不同做了进一步的实验，发现大蒜头部要得到在4-5之间数据的话，红外线接收装置应在距大蒜头部8 10ram处。电路设计的目的是实现大蒜蒜瓣大头和小头的判别。根据转向要求，设计电路图如图9所示。软件缩略程序为：4结论1)本文对实验的100个蒜瓣进行拍照，采集正反两个方向的照片，运用图像处理对大蒜蒜瓣的外部弧形对比分析，可以得出：在距离大蒜蒜瓣头小端58 mm之间时，红外线接受装置接收到的信号范围进入到了大端信号接收范围。当与大蒜蒜瓣大端接收的信号范围入围后，则1号通道挡板自动打开。1号通道挡板的打开是让符合种植要求的大蒜蒜瓣通过，同时确保与种植方向相反的大蒜蒜瓣能够继续随着传送带向前运动到达2号通道挡板，通过大蒜蒜瓣的外形弧线的变化