一种育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置和计量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置和计量方法，包括设置于播种装置输送方向的若干个称重模块以及与称重模块相连的控制系统，称重模块支撑、驱动、输送以及检测秧盘在某个位置的重量，输送方向的若干个称重模块的重量对比得到播种前后的秧盘重量变化，控制系统结合秧盘重量变化、传动轴转速参数并通过建立模型，分析得到育秧生产线的精准播种量。相对现有技术，本发明专利技术技术方案具有动态称重以及称重精准可靠等优点，可实现育秧生产线秧盘播种量精准的动态计量。

A dynamic metering device and method for seeding rate of tray in seedling production line

The invention discloses a dynamic metering device and a metering method for seeding amount of a seedling tray of a seedling production line, which comprises a plurality of weighing modules arranged in the conveying direction of the seeding device and a control system connected with the weighing module, the weighing module supports, drives, transports and detects the weight of the seedling tray at a certain position, and the weight of several weighing modules in the conveying direction is compared before and after seeding Based on the weight change of the tray, the control system combined with the weight change of the tray and the rotation speed parameters of the transmission shaft, and established a model to analyze and obtain the precise seeding amount of the seedling production line. Compared with the prior art, the technical scheme of the invention has the advantages of dynamic weighing, accurate and reliable weighing, and can realize the accurate dynamic measurement of the seeding amount of the tray in the seedling raising production line.

【技术实现步骤摘要】
一种育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置和计量方法
本专利技术涉及水稻播种
，特别涉及一种育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置和计量方法。
技术介绍
在水稻种植生产中，不同种类的稻种在育秧播种时的播种量有不同要求。正常情况下，常规稻需密植，而杂交稻则需少本稀植，通过杂交稻强大的分蘖能力从而提高产量，所以杂交稻的育秧播种需要采用低播量精密播种技术。目前国内外研究人员对低播量精密播种技术进行了一定研究，但对其真实的播种量进行计量和实时反馈方面的研究少有报道，因此解决传统人工检测播种量的繁琐性，实现生产线播种量的实时计量和反馈，研究动态播种量计量装置对实现低播量精密播种具有重要意义。近年来，国内外很多学者针对动态称重系统进行一系列设计和研究并取得一定成果，例如毛建东等设计了一种物料称重系统，采用分段线性化的思想建立称重系统动态ARMA数学模型，其基于BP神经网络对其参数进行辨识；S.M.Maguire等设计了一种用于在收获期间确定单个方形捆包重量的动态称重系统并建立物理学模型，通过切比雪夫低通滤波器确定测量传感器的峰值张力以得出称重值。上述研究人员对称重系统进行了深入研究，并建立相关模型对称重值进行预测，具有称重速度快等优点，但由于没有很好地处理振动等因素影响，最终导致称重精度并没有达到理想要求。针对上述问题，沈小倩等提出一种基于人工神经网络预测动态称重终值的方法，即在BP神经网络的基础上用遗传算法优化，通过动态在线建模预测系统稳态输出AD值，再通过加权移动平均法得出物重。郝晓娴等提出基于小波和BP神经网络的车载动态称重算法，首先利用小波变换对车载称重信号进行噪声滤波预处理，然后将车辆速度信号、加速度信号和小波预处理后的车载称重信号作为BP神经网络输入层构建网络模型得出预测值。上述研究者主要对称重信号进行数字处理，采用BP算法建立模型对称重值进行预测，称重精度高，但由于算法的复杂程度高，导致系统的响应速度低。因此根据杂交稻低播量精密播种技术的要求，对播种机的播种量进行动态称重和实时反馈非常必要，而当前动态称重的难题在于解决称重速度与称重精度之间矛盾，在满足称重精度要求情况下，优化相关算法和降低系统响应时间成为当前急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种作业精度高、效果好的育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置，本专利技术还提出一种使用育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置的计量方法，旨在实现育秧生产线秧盘播种量精准的动态计量。为实现上述目的，本专利技术提出的一种育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置，包括设置于播种装置输送方向的若干个称重模块以及与称重模块相连的控制系统，称重模块支撑、驱动、输送以及检测秧盘在某个位置的重量，输送方向的若干个称重模块的重量对比得到播种前后的秧盘重量变化，控制系统结合秧盘重量变化、传动轴转速参数并通过建立模型，分析得到育秧生产线的精准播种量。优选地，所述称重模块包括设置于所述播种装置输送方向前部的第一称重模块和设置于后部的第二称重模块，第一称重模块和第二称重模块都具有上下设置的上称重架和下称重架，下称重架前后两侧分别与支撑板下部固定相连，支撑板上部与机架可上下调整相连，下称重架和上称重架之间设有称重传感器；上称重架前后两侧分别与支撑架下部固定相连，两侧的支撑架上方设有若干个传输秧盘的辊轮送盘机构相连。优选地，所述辊轮送盘机构包括用于输送秧盘的传动轴，传动轴外周面安装有若干个间隔设置的橡胶辊子；所述第一称重模块和所述第二称重模块的上部设置两根从动传动轴，从动传动轴的端部并不设有链轮且端部通过轴承与所述支撑架上部相连，从动传动轴的前部设有驱动传动轴，驱动传动轴的转动速度为n0。优选地，两根所述从动传动轴之间设有若干个用于配合传动秧盘的中间传动轴，中间传动轴的转动速度n1，所述驱动传动轴同侧端部同时与主链轮和从动链轮套接相连，主链轮通过链条被电机驱动，从动链轮通过水平设置的链条将中间传动轴端部的链轮驱动，n1＞n0，中间传动轴外周面套有若干个间隔设置的橡胶辊子，所述从动传动轴的橡胶辊子的外周面顶端高于中间传动轴的橡胶辊子外周面顶端高度。优选地，所述控制系统包括状态监测模块、数据采集模块和数据处理模块，状态监测模块和数据采集模块由传感器和控制器组成，传感器包括与所述机架相连且用于检测秧盘输送情况的光电传感器、设置于所述下称重架和所述上称重架之间的称重传感器以及设置于机架且用于检测传动轴转速的霍尔传感器，控制器则为与传感器相连STM32单片机的控制电路，数据处理模块包括信号预处理模块和神经网络建模单元。优选地，所述信号预处理模块通过小波变换将采集到的“秧盘重量”信息进行降噪处理，通过分离信号中的高低频信息，实现称重真实信号与噪声信号分离和去除噪声目的。优选地，所述神经网络建模单元为基于遗传算法优化的BP神经网络，BP神经网络预测的模型由输入层、隐含层和输出层组成，将预处理后的“播种量”和“传动轴转速”信息作为模型输入的2个神经元，播种量预测值作为输出的1个神经元，建立BP神经网络预测模型，通过遗传算法对BP神经网络的初始权值与阈值进行优化，使模型的收敛速度加快。本专利技术还提出一种使用所述育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置的计量方法，包括以下步骤：步骤S1：所述驱动传动轴经链轮链条驱动，进而驱动所述辊轮送盘机构的所述中间传动轴旋转，经铺底土装置完成铺土的秧盘进入至与所述第一称重模块相连的用于秧盘支撑的两根所述从动传动轴上，被第一称重模块的称重传感器检测播种前的秧盘重量Qa；步骤S2：秧盘继续被驱动而经过所述播种装置完成播种，并进入至与所述第二称重模块相连的用于秧盘支撑的两根从动传动轴上，被第二称重模块的称重传感器检测播种前的秧盘重量Qb；步骤S3：通过小波变换对秧盘重量信息进行降噪预处理，利用数据处理模块计算出秧盘“播种量Q”，其中Q＝Qb－Qa，所述霍尔传感器同时采集“传动轴转速”信息，最后秧盘进入覆表土装置完成生产线整体作业；步骤S4：通过遗传算法优化BP神经网络结构，对“播种量”和“传动轴转速”信息建立预测模型，得出播种量预测值并显示于面板。优选地，所述步骤S3中，通过小波变换对秧盘重量信息进行降噪预处理具体包括以下步骤：S31：选择db4小波基函数对原始秧盘称重信号进行小波分解，得到各尺寸原始分解系数，经反复实验研究表明，对称重信号进行3层小波分解去噪效果最佳；S32：选择一个合适的阈值和阈值函数对小波分解系数进行阈值量化处理，大于阈值的小波分解系数为称重信号并予以保留，小于阈值的小波分解系数为噪声信号而进行置零处理，得到估计小波系数；S33：将小波分解最大尺度低频系数和经过阈值函数处理的高频系数进行小波重构，得到去噪后的秧盘重量信号。优选地，建立预测模型的步骤包括：S41：选择归一化函数和还原函数对输入样本“播种量”与“传动轴转速”和输出样本“播种量预测值”进行归一化处理，避免因输入输出数据数量级差别较大而造成网络预测误差较大；S42：初始化进化次数、种群规模、交叉概率和变异概率，对种群进行实数编码，并将预测数据与期望数据之间的误差作为适应度函数；S43：循环进行选择、交叉、变异、计算适应度操作，直到达到进化次数，得到最优的初始权值和阈值；S44：将得到的最佳初始权值和阈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置，其特征在于，包括设置于播种装置输送方向的若干个称重模块以及与称重模块相连的控制系统，称重模块支撑、驱动、输送以及检测秧盘在某个位置的重量，输送方向的若干个称重模块的重量对比得到播种前后的秧盘重量变化，控制系统结合秧盘重量变化、传动轴转速参数并通过建立模型，分析得到育秧生产线的精准播种量。

【技术特征摘要】
1.一种育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置，其特征在于，包括设置于播种装置输送方向的若干个称重模块以及与称重模块相连的控制系统，称重模块支撑、驱动、输送以及检测秧盘在某个位置的重量，输送方向的若干个称重模块的重量对比得到播种前后的秧盘重量变化，控制系统结合秧盘重量变化、传动轴转速参数并通过建立模型，分析得到育秧生产线的精准播种量。2.如权利要求1所述的育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置，其特征在于，所述称重模块包括设置于所述播种装置输送方向前部的第一称重模块和设置于后部的第二称重模块，第一称重模块和第二称重模块都具有上下设置的上称重架和下称重架，下称重架前后两侧分别与支撑板下部固定相连，支撑板上部与机架可上下调整相连，下称重架和上称重架之间设有称重传感器；上称重架前后两侧分别与支撑架下部固定相连，两侧的支撑架上方设有若干个传输秧盘的辊轮送盘机构相连。3.如权利要求2所述的育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置，其特征在于，所述辊轮送盘机构包括用于输送秧盘的传动轴，传动轴外周面安装有若干个间隔设置的橡胶辊子；所述第一称重模块和所述第二称重模块的上部设置两根从动传动轴，从动传动轴的端部并不设有链轮且端部通过轴承与所述支撑架上部相连，从动传动轴的前部设有驱动传动轴，驱动传动轴的转动速度为n0。4.如权利要求3所述的育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置，其特征在于，两根所述从动传动轴之间设有若干个用于配合传动秧盘的中间传动轴，中间传动轴的转动速度n1，所述驱动传动轴同侧端部同时与主链轮和从动链轮套接相连，主链轮通过链条被电机驱动，从动链轮通过水平设置的链条将中间传动轴端部的链轮驱动，n1＞n0，中间传动轴外周面套有若干个间隔设置的橡胶辊子，所述从动传动轴的橡胶辊子的外周面顶端高于中间传动轴的橡胶辊子外周面顶端高度。5.如权利要求4所述的育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置，其特征在于，所述控制系统包括状态监测模块、数据采集模块和数据处理模块，状态监测模块和数据采集模块由传感器和控制器组成，传感器包括与所述机架相连且用于检测秧盘输送情况的光电传感器、设置于所述下称重架和所述上称重架之间的称重传感器以及设置于机架且用于检测传动轴转速的霍尔传感器，控制器则为与传感器相连STM32单片机的控制电路，数据处理模块包括信号预处理模块和神经网络建模单元。6.如权利要求5所述的育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置，其特征在于，所述信号预处理模块通过小波变换将采集到的“秧盘重量”信息进行降噪处理，通过分离信号中的高低频信息，实现称重真实信号与噪声信号分离和去除噪声目的。7.如权利要求6所述的育秧生产线的秧盘播种量动态计量装置，其特征在于，所述神经网络建模...

【专利技术属性】
技术研发人员：马旭，季传栋，陈林涛，齐龙，曹秀龙，李宏伟，温志成，方贵进，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44