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温室辣椒自动补苗机构控制系统设计与试验 缪 宏1 李孟丽1 徐 浩1 童俊华2 张善文1 戴 敏1 1 扬州大学 机械工程学院 江苏 扬州 225000 2 浙江理工大学 机械与自动控制学院 杭州 310000 摘 要 针对辣椒培育过程中会出现一定量劣苗影响穴盘苗一致性 且目前移栽机械自动化程度低 移栽效果不 理想的问题 依照农艺要求规范设计了机 电 气一体的自动补苗机构控制系统 阐述了自动补苗机构工作原理 和系统结构 结合传感器和执行器布局和剔补苗运行机制设计了补苗机构控制系统软件和硬件 参照移栽手工 作要求 设计气路系统并进行相关计算 对45天辣椒幼苗进行移栽补苗试验 以水平移动速率 取苗深度 含水 率为试验因子 剔苗成功率 移栽成功率为衡量指标 设计三因素三水平正交试验 结果表明 水平移栽速率对剔 苗成功率和移栽成功率影响较小 移栽手运行平稳 剔苗成功率平均值为94 移栽成功率为91 1 表明自动 补苗机构性能可靠 关键词 辣椒 补苗 移栽 控制系统 中图分类号 S223 92 文献标识码 A文章编号 1003 188X 2024 01 0067 08 0 引言 温室穴盘育苗对机械化移栽适配度高 近年来在 国内外广泛使用 而辣椒幼苗培育过程中会产生一定 量的劣质苗 不利于商品化生产 需要对其进行剔除 并补进优质苗 1 4 剔补移栽作为辣椒培育过程中的 关键环节 劳动强度大 工作效率低 故对剔补作业的 自动化移栽装备的需求极为迫切 国外移栽机研制时间长 已有全自动移栽机械投 产使用 日本 美国 意大利等发达国家均研制出适合 本国农作物的移栽机 Ferrari Costruzioni Meccaniche Srl开发的Futural系列自动移栽机使用推杆将秧苗推 出硬秧盘 弹性C形槽捕捉盆栽幼苗 并将其送至柔 性转盘 可完成五行插盘苗的摘栽 且自动化程度 高 5 6 Abhijit Khadatkar等人使用开发的嵌入式系统 针对当地栽植特点获取最优运行速度和托盘进辊角 度 从而精确控制幼苗的放置 7 我国多在小型或中 型温室进行蔬菜培育 采用半自动化移栽和手动移栽 方式 自动化移栽机的研制仍在实验室阶段 8 韩绿 收稿日期 2022 01 10 基金项目 国家特色蔬菜产业技术体系 CARS 24 D 03 江苏省重 点研发计划项目 BE2020399 江苏省科技计划项目 BE2019348 江苏省农业科技自主创新计划项目 CX 20 2016 作者简介 缪 宏 1981 男 江苏无锡人 教授 博士 E mail mh0514 163 com 通讯作者 李孟丽 1997 女 安徽亳州人 硕士研究生 E mail lml10250616 163 com 化等人采用电气控制系统 经由位移传感器测定取苗 移栽效果 以保证移栽作业精度 降低漏苗率 移栽成 功率达90 9 文永双等人利用光纤传感器对苗杯 内多种幼苗进行检测以判断是否漏苗 并设计控制系 统实现对补苗系统的控制 漏栽率在2 左右 10 近 年来 为提高移栽机智能水平 国内不少学者结合机 器视觉对蔬菜幼苗状态进行检测 以降低损伤率 提 高移栽精度 11 12 目前 我国研制全自动移栽机存在严重伤苗 漏 苗问题 故在前期穴盘自动移栽机控制系统的基础 上 依照育苗农艺标准和辣椒幼苗生长特征 结合机 器视觉设计补苗机构的机 电 气一体的控制系统 以 完成补苗作业 并进一步提高辣椒补苗作业精度 效 率和稳定性 1 温室辣椒自动补苗机构 1 1 整机结构 温室辣椒自动补苗机构主要由初始输送部件 信 息采集部件 分类输送部件 移栽部件 补苗穴盘输送 部件及供苗穴盘输送部件组成 如图1所示 移栽部 件主要由水平线性模组 移栽手 机架及竖直气缸构 成 如图2所示 1 2 工作原理 设计的自动补苗机构采用输送带式移栽机 将辣 椒育苗穴盘放置在初始输送部件上输送到信息采集 部件特定位置后 经由信息采集部件获取辣椒幼苗图 像 输送至工控机进行识别处理以实现穴盘内辣椒幼 76 2024年1月 农 机 化 研 究 第1期 DOI 10 13427 ki njyi 2024 01 012 苗状态的判断 区分优劣苗 记录位置信息 并将其传 送至PLC 之后 穴盘经由分类输送部件输送至补苗 盘输送部件 到达预定位置后停止动作 重复上述动 作 将第二盘辣椒幼苗经分类输送部件输送至供苗盘 输送部件预定位置 移栽部件横跨在供苗盘输送部 件和补苗盘输送部件上方 通过水平线性模组和竖直 气缸使移植手运送至最优位置剔除补苗穴盘内劣质 苗 并从供苗穴盘夹取优质苗补进 如此往复 直至所 有劣质苗被剔除 再输送下一盘辣椒幼苗 1 初始输送部件 2 信息采集部件 3 分类输送部件 4 补苗盘输送部件 5 移栽部件 6 供苗盘输送部件 图1 温室辣椒自动补苗机构结构示意图 Fig 1 Structure of automatic picking and replenishing seedling transplanting machine for greenhouse pepper 1 左竖直气缸 2 水平线性模组 3 移栽手 4 油压吸振器 5 竖直滑轨副 6 齿条 7 齿轮 8 右竖直气缸 图2 移栽部件结构图 Fig 2 Structure diagram of transplanted parts 2 控制系统设计 2 1 控制系统总体设计 自动补苗机构控制系统主要由主电控柜 触摸 屏 PC机 工控机和信息采集箱控制柜组成 如图3所 示 其中 主电控柜由PLC控制器 交换机 继电器 伺服电机驱动器和开关电源组成 PLC控制器控制继 电器和伺服电机驱动器时序动作 继电器控制减速电 机和气缸时序动作 同时接收电机驱动器所反馈的运 行状态及各传感器位置信息 PC机和工控机通过DVI 通信线连接进而与触摸屏和PLC控制器通过交换机 进行以太网通信 实现信息传输共享 可有效协调各 部分完成预期功能 触摸屏用于对运行状态的实时监 控及人工控制调试 信息采集箱控制柜用于箱内照明 度 同时 箱内工业相机与工控机进行通信 实现辣椒 幼苗信息采集 13 图3 电路系统布局图 Fig 3 Electrical system layout diagram 2 2 控制系统硬件 为提高控制精度 确定穴盘位置 保证穴盘到达 预设位置 在移栽机各处布置有传感器及执行器 布 局如图4所示 其中 X1 X5为SIK光电传感器 X1 位于初始输送部件前端输送带侧面 用于判断是否有 穴盘进入移栽机 X2与X1同侧 在信息采集箱范围 内 用于判断穴盘是否到达采集图像信息预设位置 X3位于分类输送部件输送带后端 用于判断穴盘是否 进入分类输送部件 X4 X5分别位于补 供苗输送部 件中部 用于判断补 供苗穴盘是否到达作业预设位 置 X6和X7为磁性开关 用于检测气缸运动行程 X6 控制竖直气缸下行 X7控制竖直气缸上行 YM1和 YM2为减速电机 YM1为始苗电机 控制初始输送部 件输送带动作 YM2用于控制分类输送部位输送带运 动 YM3 YM6为伺服电机 YM3 YM6为WANTO ROBOT直线模组驱动电机 由专用CP2系列伺服驱 动器驱动 YM3带动直线模组运动控制分类输送部 件机架移动 配合YM2电机带动分类部件输送带移 动 实现供 取苗盘分类 YM6所带动直线模组为移栽 手水平移动模组 YM4 YM5由台达ASBA B2 0421 伺服驱动器驱动 分别用于驱动补苗盘输送带和供苗 盘输送带 YQ1和YQ2为亚德客气缸 YQ1用于控制 移栽手开闭 YQ2包含两个气缸 分别位于移栽部件 86 2024年1月 农 机 化 研 究 第1期 机架两侧 用于实现移栽手上下移动行程控制 图4 传感器与执行器布局 Fig 4 Sensor and actuator layout diagram 自动补苗机构由三菱FX5U 64MT型PLC接受 上位机信号 控制补苗移栽动作 如图5所示 该PLC 为32位输入32位输出 AC电源型 24V 晶体管 漏 型 输入 输入输出接口编号为八进制 模块 X 为输 入 模块 Y 为输出 工作时 通过输入接口依次接收 X1 X7传感器位置信号 YM3 YM6伺服电机作业反 馈及报警信号及电源信号 输出接口依次输出YM4 YM6伺服电机的移动位置编号信号 方向信号 脉冲 信号 YM1 YM2电机及气缸继电器时序控制信号 14 YM3 YM6电机伺服驱动器为直线模组CP2系列驱动 器 接收到传感器传送的到位信息后 PLC向驱动器 输入方向信号 脉冲信号 位置编码信号控制电机依 照指令完成相应动作 穴盘和移栽手到达指定位置 再使继电器控制气缸动作完成剔苗补苗作业 图5 控制系统电路图 Fig 5 Electrical schematic diagram of control system 2 3 控制系统软件 控制系统软件由复位程序 通讯程序 穴盘信息 采集程序和移栽程序5部分组成 需要在GX works3 程序编写 复位程序的功能是在运行异常情况下使 移栽机各部分回复至初始位置 避免因程序运行错误 造成设备损坏 PLC输入输出以刷新方式控制 程序 运行过程中实时接收各传感器和电机驱动器运行状 态信息反馈 驱动器输出报警信号时 相应部位回复 至初始位置 反馈异常情况并分析原因 问题处理后 程序重新运行 以保证移栽精度及程序运行准确 性 15 通讯程序部分包括PLC与工控机 触摸屏 PC机 间的通讯 PLC通过以太网与各部分进行通信 基于 Scoket通讯协议 使用TCP协议或者UDP协议时 确 定各部分通信对方侧端口号及PLC内CPU模块端口 号 按照通讯需要进行数据发送或接收 穴盘信息采集程序主要对输送至信息采集部件的 穴盘进行图像采集 检测到穴盘到位信号后 相机采 集图像并传输至工控机 工控机对辣椒幼苗穴盘图像 进行处理 以单个穴孔内叶面积同穴孔面积比值为依 据进行优劣苗评价 穴盘规格为6 12 用 1 0 分别 代表幼苗的优劣 以一维数据形式输出处理结果 存 储在txt文件内 通过以太网传输至PLC控制器内存 储 移栽程序是控制系统主程序 作用是剔除穴盘内 劣质苗并补进健康优质苗 信息采集部件采集完数 据后 将穴盘按顺序分别输送至供苗输送部件和补苗 输送部件 收到传感器到位信号后 对位于补苗输送 部件的穴盘进行剔补苗处理 剔除穴盘内劣质苗 并 将供苗输送部件上穴盘内健康苗补进 按排处理 同 步幼苗状态信息 确定劣质苗穴孔位置 从左到右依 次剔除补苗穴盘本排劣质苗至劣苗回收箱内 然后 确定供苗穴盘此排幼苗状态 从右至左依次补入补苗 穴盘相应空出穴孔内 确定补苗穴盘一排剔补工作 96 2024年1月 农 机 化 研 究 第1期 结束后 输送带带动穴盘前进一个穴孔的距离 依上 述步骤剔除劣质苗后 确定供苗穴盘在当前位置优质 苗数量 若数量不足 移栽完当前排穴孔内优质苗 后 输送带带动供苗穴盘移动一个相邻穴孔中心距距 离 获取下一排幼苗状态 确定优质苗孔数 接着 补 至补苗穴盘内 重复上述工作 直至补苗穴盘处理完 毕后 输送出该盘 移入下一盘 继续工作 若供苗穴 盘处理完毕后 同样补进下一盘 补苗流程如图6所 示 图6 补苗机制流程图 Fig 6 Flow chart of replanting mechanism 为使移栽手移动至每排相应穴孔位置 对幼苗进 行准确剔补 需要保证移栽手位置定点准确性 移栽 手固定在直线模组滑块上 依靠直线模组左右移动 通过WANTO ROBOT 设计控制软件设定驱动器目标 位置 驱动器支持16点位运行 指定IP0 IP3这4个 信号 通过二进制方式组合得到需要运行的点位信 号 每个输入点代表一个bit位 取0或者1 IP0为最 低位 IP3为最高位 位置编号 IP3 23 IP2 22 IP1 21 IP0 OP0 OP4为完成位置点编号信号 编码方 式相同 PLC可以通过检测该信号判断位置指令是否 完成 移植手需要保证到达两盘全部穴孔位置及劣 苗收集箱 供苗苗盘和补苗穴盘为6 12型穴盘 目标 位置以绝对坐标指定 设置为13个 需要移动至相应 位置时PLC向驱动器输入所需移动的相对位置编码 和方向信号 使其移动至相应穴孔上方 切换方向时 电机驱动器脉冲输入信号需要在方向输入信号改变 后2 s后再输出 2 4 气路系统设计 自动补苗机构气路系统 16 如图7所示 其中 气 动执行元件主要有移栽升降气缸 左竖直气缸和右竖 直气缸 左右竖直气缸型号相同 两缸并联 同步动 作 继电器接收到PLC控制信号后 由三位五通电磁 阀6控制两气缸同步动作 以完成水平线性模组在竖 直方向移动作业 调整移栽手取苗位置 移栽升降气 缸可依据作业要求控制移栽手的闭合 气缸通过三位 五通电磁阀7的左右两位变换实现移栽手下行或上 行 从而完成移栽手的张开 闭合 实现剔补苗作业 气源三联件包括空气过滤器 减压阀和油雾器 为油 路提供稳定清洁空气 并润滑气动元件 阀通过汇流 板连接 汇流板通过气动接头 启动软管将气体分配 至需气电磁阀内 1 气源 2 三联件 3 汇流板 4 左竖直气缸 5 右竖直气缸 6 7 三位五通电磁阀 8 移栽升降气缸 图7 气路系统结构图 Fig 7 Schematic diagram of pneumatic system 左竖直气缸 右竖直气缸仅对移栽手进行初步的 位置调整 行程小 安装空间窄 选用薄型缸 其气缸 轴向负载力为293 3N 竖直布置 工作压力为 0 7MPa 由式 1 计算得出推力最小缸径为28 6mm 选择缸径40mm 所需作业距离为60mm 一般需要增 加一定余量 依气缸行程列表选取气缸行程为80mm 故而选择型号为亚德客ACE40 80薄型气缸 单缸双作用气缸的推力为 F p D 2 4 1 式中 F 活塞伸出时的推力 N p 气缸工作压力 Pa D 活塞直径及气缸内径 m 气缸的负载率 取0 65 移栽升降气缸控制移栽手动作 带动弹簧针式移 栽手伸缩从而实现移栽手开闭来进行钵苗的夹取 左 竖直气缸 右竖直气缸动作完成后移栽手底端位于穴 盘基质表面10mm位置 本文所用72孔穴盘穴孔深 度为45mm 夹取部位应在穴孔中下部 选用型号为 MA20 50的迷你气缸 Qca 0 0157 D2L d2Ld N p 0 1 2 07 2024年1月 农 机 化 研 究 第1期 式中 Qca 平均耗气量 L min L 气缸行程 cm Ld 换气阀与气缸之间的配管长度 cm d 配管内径 cm N 气缸动作频率 p 工作压力 MPa 平均耗气量是由气缸内部容积和气缸每分钟的往 复次数所得出的耗气量 一般用于选择空气压缩机 由式 2 可得左竖直气缸 右竖直气缸完成一次行程 的平均耗气量为101 24L min 移栽升降气缸完成一 次行程的平均耗气量为19 643L min 气源由空气压 缩机提供 为保障整个气路系统的正常运行 依照整 个气路系统工作时的平均耗气量 加上一定的备用余 量 考虑平均运行效率 选择容积流量为200L min的 OTS 1200 2 60L 空气压缩机 3 台架试验 3 1 试验条件 试验在扬州大学机械工程学院智能农机装备实验 室内完成 试验台架如图8所示 试验对象为在实验 室内以6 12穴盘培育的苗龄45天的海花3号辣椒 苗 辣椒苗距离基质表面平均高度为112mm 培育基 质由泥炭 蛭石 珍珠岩按照3 1 1的比例混合而 成 试验用苗如图9所示 图8 试验台架实物图 Fig 8 Physical drawing of test bench 图9 45d辣椒苗 Fig 9 45 days pepper seedlings 为验证自动补苗机构工作的可靠性 考虑补苗相 关因素的影响 17 18 通过design export软件设计正交 试验 分析移栽手水平移动速度vH 取苗深度H 含水 率C对补苗效果的影响程度及相互间影响 影响因子 及水平如表1所示 每组试验测试两盘辣椒幼苗 以 有效夹取穴孔内基质70 以上为指标的剔苗成功率 T 综合移栽成功率Q作为衡量移栽效果的指标 则 T N1N 0 100 3 Q L1L 0 100 4 式中 N1 有效夹取钵苗数 株 N0 移栽爪夹取劣苗总数 株 L1 有效剔补苗数 株 L0 总剔补苗数 株 表1 试验因子和水平 Table 1 Factors and levels of test 水平 水平运行速度 vH m s 1 取苗深度 H mm 含水率 C 1 0 1 30 50 0 0 2 35 60 1 0 3 40 70 3 2 试验结果分析 试验方案和结果如表2所示 表2 试验方案和结果 Table 2 Experimental scheme and results 序号 vH m s 1 H mm C T Q 1 0 2 40 50 93 4 90 4 2 0 2 40 70 90 1 88 1 3 0 1 30 60 94 8 90 9 4 0 2 35 60 96 3 94 1 5 0 2 30 70 89 6 87 6 6 0 3 40 60 95 6 92 7 7 0 3 35 70 91 7 89 8 0 2 35 60 95 9 94 3 9 0 3 30 60 94 5 91 5 17 2024年1月 农 机 化 研 究 第1期 续表2 序号 vH m s 1 H mm C T Q 10 0 1 35 50 94 89 4 11 0 1 40 60 95 1 92 1 12 0 2 35 60 96 5 93 8 13 0 3 35 50 93 9 89 9 14 0 1 35 70 92 1 88 7 15 0 2 35 60 95 8 93 9 16 0 2 35 60 96 1 94 2 17 0 2 30 50 92 7 88 4 根据试验结果 在移栽速率0 1 0 3m s 取苗深 度30 40mm 含水率50 60 范围内 剔苗成功率可 达到89 6 以上 平均值94 0 移栽成功率可达到 89 6 以上 平均值为91 1 建立剔苗成功率T 移 栽成功率Q同水平移动速度vH 取苗深度H 含水率C 之间的多元非线性回归模型为 T 96 12 0 037vH 0 33H 1 31C 0 2HvH 0 075vHC 0 050HC 0 18vH2 1 3H2 3 37C2 5 Q 94 06 0 25vH 0 61H 0 59C 0 05vHC 0 38HC 0 82vH2 1 44H2 3 99C2 6 回归模型方差分析表明 见表3和表4 剔苗成功 率回归模型影响极显著 P值小于0 0001 失拟项P值 大于0 05 模型拟合效果好 19 由试验因子的P值可 知 含水率和取苗深度对剔苗成功率影响显著 水平移 动速度对其影响比较小 各影响因子相互间影响程度 低 说明剔苗成功率大小主要与含水率和取苗深度有 关 移栽成功率回归模型P值表明影响极显著 失拟项 P值大于0 05表明拟合程度高 而水平移动速度 取苗 深度 含水率的P值均小于0 05 影响显著 特别是取 苗深度和含水率对移栽成功率影响较大 另外HC vH2 H2 C24项P值均小于0 01 表明对移栽成功率影响极 显著 含水率和取苗深度间交互作用显著 表3 剔苗成功率方差分析 Table 3 Variance analysis of the success rate of seedlings removal 方差 来源平方和自由度均方差P值 模型71 93 9 7 99 0 0001 vH 0 011 1 0 011 0 7926 续表3 方差 来源平方和自由度均方差P值 H 0 85 1 0 85 0 0498 C 13 78 1 13 78 0 0001 HvH 0 16 1 0 16 0 3372 vHC 0 023 1 0 023 0 7108 HC 0 01 1 0 01 0 8042 vH2 0 13 1 0 13 0 3795 H2 7 09 1 7 09 0 0002 C2 47 89 1 47 89 0 0001 失拟0 73 3 0 24 0 1611 误差0 33 4 0 082 总和72 99 16 注 代表该项极显著 P 0 01 代表该项显著 P 0 05 表4 移栽成功率方差分析 Table 4 Variance analysis of the success rate of transplanting 方差 来源平方和自由度均方差P值 模型90 79 9 10 09 0 0001 vH 0 5 1 0 5 0 0299 H 3 1 3 0 0003 C 2 76 1 2 76 0 0004 HvH 0 023 1 0 023 0 8525 vHC 0 01 1 0 01 0 7123 HC 0 56 1 0 56 0 0236 vH2 2 81 1 2 81 0 0004 H2 8 76 1 8 76 0 0001 C2 67 12 1 67 12 0 0001 失拟0 3 3 0 1 0 2142 误差0 17 4 0 043 总和91 26 16 注 代表该项极显著 P 0 01 代表该项显著 P 0 05 根据模型分析结果 绘制交互效应响应曲面图 20 见图10 含水率与取苗深度对移栽成功率交互响 27 2024年1月 农 机 化 研 究 第1期 应曲面图如图10 a 所示 取苗深度由30mm增至 40mm过程中 移栽成功率先升后降 在35mm左右达 到最大值 这是由于在中下部夹取幼苗能增加移栽成 功率 但越向下基质坚实度越好 同穴孔材料粘结程度 越高 使得移栽成功率下降 不同含水率下移栽成功率 变化趋势同取苗深度相似 在60 时达到最高移栽成 功率 原因是含水量增高会增加基质与穴盘的粘附性 夹取基质时穴孔底部和侧边基质易粘在穴孔内部难以 带出 含水率降低基质间粘附力减小 不易形成完整基 质块 而取苗深度在最高值时 取苗深度增加 含水率 增加 仍能有较大移栽成功率 这是由于取苗深度增加 后能够直接取出底部附近基质 降低粘附力增大带来 的影响 含水率与水平移栽速率对移栽成功率交互响 应曲面图如图10 b 所示 水平移动速率整体影响下 移栽成功率变化不大 说明移栽手运行平稳 而含水率 低 速率小时 移栽成功率低是由于此时基质块内部内 聚力小 移栽手移动过程中会有少量基质散落降低移 栽成功率 a b 图10 交互效应响应曲面图 Fig 10 Interaction effect response surface 4 结论 1 针对自动补苗机构 结合辣椒培育标准 设计 了基于PLC的机 电 气一体的温室辣椒幼苗自动补 苗机构控制系统 实现了劣苗剔除和优质苗补进间的 协调配合 2 以45天的辣椒幼苗作为试验对象 通过 Design export软件设计在不同水平移动速度 取苗深 度和含水率水平下正交试验 测试移栽机的剔补苗效 果 试验表明 移栽机剔苗成功率平均值为94 0 移栽成功率平均值为91 1 剔苗成功率和移栽成 功率主要受含水率和取苗深度的影响 受水平移动速 率的影响不大 在含水率60 取苗深度35mm 水平 移动速率0 2m s时达到最大值 分别为96 5 94 3 表明移栽手在直线模组带动下移动平稳 自 动补苗机构控制系统稳定性高 且整体移栽效果好 性能可靠 参考文献 1 陈殿奎 蔬菜机械化育苗的现状与展望 J 农业工程学 报 1990 4 20 25 2 胡双燕 胡敏娟 王佳 辣椒穴盘苗机械化移栽研究进展 J 中国农机化学报 2021 42 8 24 31 3 崔志超 管春松 杨雅婷 等 蔬菜机械化移栽技术与装 备研究现状 J 中国农机化学报 2020 41 3 85 92 4 王宁 任玲 李江全 等 穴盘苗移栽机自动取苗技术研 究现状与展望 J 中国农机化学报 2021 42 1 59 66 5 韩绿化 毛罕平 赵慧敏 等 蔬菜穴盘育苗底部气吹式 钵体松脱装置设计 J 农业工程学报 2019 35 4 37 45 6 WEN YONGSHUANG Design of a traction double row fully automatic transplanter for vegetable plug seedlings J Com puters and electronics in agriculture 2021 182 106017 7 KHADATKAR ABHIJIT Development of embedded automat ic transplanting system in seedling transplanters for precision agriculture J Artificial intelligence in agriculture 2021 5 175 184 8 QIZHI YANG GUANLONG HUANG XINYI SHI et al De sign of a control system for a mini automatic transplanting machine of plug seedling J Computers and electronics in agriculture 2020 169 C 105226 9 韩绿化 毛罕平 胡建平 等 温室穴盘苗自动移栽机设 计与试验 J 农业机械学报 2016 47 11 59 67 10 文永双 张宇 田金元 等 蔬菜移栽钵苗检测与缺苗补 偿系统设计与试验 J 农业机械学报 2020 51 S1 123 129 11 蒋焕煜 施经挥 任烨 等 机器视觉在幼苗自动移钵作 业中的应用 J 农业工程学报 2009 25 5 127 131 37 2024年1月 农 机 化 研 究 第1期 12 周昕 温室穴盘苗智能分选 移栽 补栽一体机设计与 试验 D 镇江 江苏大学 2019 13 徐浩 基于深度学习温室辣椒种苗剔补移栽装备设计 与试验 D 扬州 扬州大学 2021 14 韩长杰 肖立强 徐阳 等 辣椒穴盘苗自动移栽机设计 与试验 J 农业工程学报 2021 37 13 20 29 15 宋磊 阳尚宏 黄彬 等 穴盘苗取投送苗控制系统设计 与试验 J 农机化研究 2021 43 2 180 184 16 倪有亮 金诚谦 刘基 全自动移栽机取送苗系统的设 计与试验 J 农业工程学报 2015 31 23 10 19 17 刘继展 李茂 李男 等 草莓穴盘苗移栽末端执行器设 计与试验 J 农业机械学报 2016 47 11 49 58 18 童俊华 石虎峰 武传宇 等 穴盘移栽指铲式末端执行 器苗钵基质抓取仿真与试验 J 农业机械学报 2019 50 8 107 116 19 童俊华 孟青新 辜松 等 温室水培叶菜高速稀植机构 设计与试验 J 农业工程学报 2021 37 1 1 9 20 李东贺 彭绪友 廖宇兰 等 单行木薯块根收获机仿生 铲的设计与试验 J 农机化研究 2022 44 1 174 182 Design and Experiment of the Control System of Automatic Replanting Seedling Machine for Pepper in Greenhouse Miao Hong1 Li Mengli1 Xu Hao1 Tong Junhua2 Zhang Shanwen1 Dai Min1 1 College of Mechanical Engineering Yangzhou University Yangzhou 235000 China 2 Faculty of Machinery and Au tomatic Zhejiang Sci Tech University Hangzhou 310000 China Abstract A certain amount of poor quality seedlings will appear in the process of pepper cultivation Seedlings grow dif ferently will affect the consistency of plug seedlings In addition due to the low degree of automation of the transplanting machinery the transplanting effect is not ideal In order to solve these problem a machine electricity pneumatic inte grated automatic replanting seedling mechanism control system was designed in accordance with agronomic requirements The working principle and mechanical structure of the automatic replanting seedling mechanism was described Combining the layout of sensors and actuators and the operating mechanism of removing and replanting seedlings the software and hardware of the control system for replanting seedlings was designed According to the work requirements of transplanting claws designed the pneumatic system and performed related calculations The three factor three level orthogonal experi ment were carried out on 45d pepper seedlings with the horizontal moving speed of transplanting claw the depth of seed ling clamping the moisture content as factors the success rate of seedlings removal the success rate of transplanting as the evaluation indexes The results of the orthogonal combination test showed that the horizontal moving speed had little effect on the success rate of seedlings removal and the success rate of transplanting This indicated that the transplanting claw runs smoothly And the automatic replanting seedling machine can achieve an average success rate of seedlings re moval of 94 and the success rate of transplanting of 91 1 which means that the automatic replanting seedling ma chine had reliable performance and met the requirements of replanting operation Key words pepper replanting seedling transplant control system 47 2024年1月 农 机 化 研 究 第1期