蔬菜穴盘苗移栽苗钵破损机理及栽植器成穴运动优化与试验

发布时间：2022-12-17 10:51

　　自动移栽机可以提高工作效率和降低生产成本,是蔬菜穴盘苗移栽种植技术发展的方向。目前,国内已经进行了大量的研究,研制出了多种形式的自动移栽机,但是存在着取苗成功率低、苗钵破损严重和膜上成穴移栽时地膜穴口尺寸大的问题,导致研制的自动移栽机不能应用于农业生产,严重制约了蔬菜育苗移栽技术的发展。针对上述技术问题,本研究主要进行以下工作:（1）为了研究蔬菜穴盘苗根系的育苗基质中分布特征,用Micro-CT对蔬菜苗钵进行断层扫描和根系三维重构,对根系的分布密度进行统计可以发现,垂直方向上根系分布密度变化显著,在苗钵的V3和V4区域根系分布密度最低,取苗爪在夹取苗钵时,苗钵会在该区域发生断裂,夹针应穿过V3和V4区域,将整个根系分布密度低的区域夹持住;水平方向上,侧根主要分布在苗钵的外围,将育苗基质缠绕包裹住。用根系均匀系数来评价根系在垂直方向分布的均匀程度,用外围根系分布密度来评价根系包裹基质的紧密程度,可以得出番茄、黄瓜和生菜穴盘苗的根系系数分别为0.532、0.587和0.504,外围根系分布密度分别为0.0294、0.0346和0.0263,根系生长质量从高到低依次为黄瓜、番茄和生菜穴盘苗。... 

【文章页数】：174 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 穴盘苗物理特性方面
        1.2.2 自动取投苗方面
        1.2.3 移栽方面
        1.2.4 存在的问题和解决思路
    1.3 主要研究内容
    1.4 技术路线
第2章 穴盘苗根系的三维重构与分布特征研究
    2.1 根系三维重构的材料与方法
        2.1.1 根系三维重构的材料与仪器
        2.1.2 根系三维重构试验方法
    2.2 根系分布特征的结果与分析
        2.2.1 根系三维重构阈值的优选
        2.2.2 Micro-CT扫描参数的优选
        2.2.3 根系分布特征研究
    2.3 多种穴盘苗根系分布特征对比
        2.3.1 多种蔬菜穴盘苗根系的三维重构
        2.3.2 多数蔬菜穴盘苗根系分布特征
    2.4 本章小结
第3章 适用于机械移栽的蔬菜穴盘苗育苗品质评价与试验
    3.1 育苗品质评价的试验材料与方法
        3.1.1 育苗材料与试验仪器
        3.1.2 育苗品质评价试验方法
    3.2 育苗品质评价试验结果与讨论
        3.2.1 穴盘苗压缩和拉拔力学特性分析
        3.2.2 穴盘苗壮苗指数分析
        3.2.3 根系分布特征分析
        3.2.4 育苗品质综合评价和优选
        3.2.5 育苗品质优选参数夹取试验验证
    3.3 本章小结
第4章 基于Micro-CT的蔬菜苗钵夹取破损机理研究及取苗参数选取
    4.1 苗钵夹取破损机理和取苗参数选取试验材料与方法
        4.1.1 用于夹取破损试验的穴盘苗培育
        4.1.2 苗钵夹取破损试验装置制备
        4.1.3 苗钵夹取破损机理和取苗参数选取试验方案
        4.1.4 扫描参数设置和数据处理
    4.2 苗钵夹取破损机理和取苗参数选取试验结果与讨论
        4.2.1 用于Micro-CT扫描的夹针材料选择
        4.2.2 苗钵断层图片中孔隙分割提取面积的验证
        4.2.3 夹取过程根系的分布变化
        4.2.4 夹取过程孔隙和裂缝形成机理研究
        4.2.5 苗钵破损评价指标的制定
        4.2.6 基于苗钵破损评价指标的取苗爪夹取参数选取
        4.2.7 苗钵夹取破损规律
        4.2.8 选取的取苗爪夹取参数试验验证
    4.3 本章小结
第5章 穴盘苗在吊杯式栽植机构中的碰撞运动分析
    5.1 番茄穴盘苗与栽植器的碰撞过程
    5.2 苗钵与栽植器碰撞的接触力学分析
    5.3 番茄穴盘苗与栽植器碰撞运动分析
        5.3.1 苗钵与栽植器碰撞
        5.3.2 苗茎与栽植器碰撞
    5.4 减小苗钵质量损失的工作参数优选
    5.5 吊杯式移栽机优化参数验证和田间移栽性能试验
        5.5.1 高速摄像和破碎性试验
        5.5.2 吊杯式移栽机田间移栽性能试验
    5.6 本章小结
第6章 吊杯式栽植器成穴移栽地膜穴口尺寸优化与试验
    6.1 栽植器成穴移栽地膜穴口尺寸优化研究方案
    6.2 栽植器工作参数和形状与地膜穴口尺寸的关系分析
        6.2.1 入土器破膜入土的试验材料与方法
        6.2.2 入土器入土和有限元仿真试验结果和分析
    6.3 栽植器运动轨迹特性分析
        6.3.1 纵向运动轨迹分析
        6.3.2 横向运动轨迹分析
    6.4 针对地膜穴口尺寸的移栽机构运动仿真分析
        6.4.1 移栽机构运动仿真模型的建立
        6.4.2 基于栽植器运动轨迹包络线的地膜穴口尺寸分析
    6.5 基于HyperMesh的地膜穴口破损规律研究
        6.5.1 仿真模型建立
        6.5.2 仿真分析优化结果
    6.6 吊杯式移栽机膜上成穴移栽验证试验
    6.7 本章小结
第7章 膜上成穴自动移栽机的设计与试验
    7.1 膜上成穴自动移栽机的设计
        7.1.1 取苗机构的工作过程
        7.1.2 投苗杯的工作过程
    7.2 膜上成穴自动移栽机控制系统的设计
        7.2.1 控制系统的硬件设计
        7.2.2 控制系统的软件设计
        7.2.3 气动系统的设计
    7.3 膜上成穴自动移栽机性能试验
        7.3.1 自动移栽机试验材料和方法
        7.3.2 自动移栽机膜上成穴移栽试验结果
    7.4 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 研究工作总结
    8.2 本研究的主要创新点
    8.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士期间发表的论文和取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]步行式水稻钵苗膜上开孔移栽机构优化设计与试验[J]. 许春林,吕志军,辛亮,王杰,赵匀.  农业机械学报. 2019(08)
[2]Design and Experimental Research on Seedling Pick-Up Mechanism of Planetary Gear Train with Combined Non-circular Gear Transmission[J]. Yaxin Yu,Jikun Liu,Bingliang Ye,Gaohong Yu,Xuejun Jin,Liang Sun,Junhua Tong.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2019(03)
[3]穴盘移栽指铲式末端执行器苗钵基质抓取仿真与试验[J]. 童俊华,石虎峰,武传宇,丁煜华,赵雄,王荣扬.  农业机械学报. 2019(08)
[4]一种新型直动式钵苗分苗装置的设计与试验[J]. 石新异,杨启志,徐莉,孙梦涛,毛罕平.  江苏大学学报(自然科学版). 2019(03)
[5]丹参膜上倾斜移栽机构设计与试验[J]. 徐高伟,刘宏新,FARMAN A C,方会敏,荐世春,何腾飞.  农业机械学报. 2019(02)
[6]油菜毯状苗移栽机栽植过程动力学模型及参数优化[J]. 蒋兰,吴崇友,汤庆,张敏,王刚.  农业工程学报. 2018(21)
[7]行星轮系滑道式钵苗栽植机构设计与参数优化[J]. 姬江涛,杨林辉,金鑫,高颂,庞靖,王景林.  农业工程学报. 2018(18)
[8]自动移栽机整排取苗间隔投苗控制系统设计与试验[J]. 胡建平,常航,杨丽红,韩绿化,毛罕平,张思伟.  农业机械学报. 2018(06)
[9]种植方式和施氮量对冬油菜产量与水氮利用效率的影响[J]. 谷晓博,李援农,黄鹏,杜娅丹,方恒,陈朋朋.  农业工程学报. 2018(10)
[10]基于钵苗运动动力学模型的鸭嘴式移栽机结构优化[J]. 金鑫,姬江涛,刘卫想,何亚凯,杜新武.  农业工程学报. 2018(09)

博士论文
[1]穴盘苗移栽机自动取喂系统的设计及试验研究[D]. 韩长杰.南京农业大学 2014
[2]垄作残膜捡拾及脱卸装置的研究[D]. 谢建华.中国农业大学 2014

硕士论文
[1]蔬菜自动移栽机分苗机构及控制系统设计研究[D]. 常航.江苏大学 2018
[2]基于苗钵—根系综合分析的取苗末端执行器设计及育苗工艺优化[D]. 徐静云.江苏大学 2017
[3]蔬菜钵苗全自动移栽机控制系统设计与研究[D]. 杨丽红.江苏大学 2017
[4]穴盘苗全自动移栽机往复移动苗杯式分苗机构的设计[D]. 钱陆亦.江苏大学 2017
[5]穴盘苗全自动移栽机气动取苗装置的设计与试验[D]. 郭林强.江苏大学 2016
[6]4种植物根—土界面摩阻特性研究[D]. 邢会文.内蒙古农业大学 2009



本文编号：3719796