排种器性能试验步骤.docx
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排种器性能试验步骤
JPS-12排种器性能检测试验台
使用说明书
哈尔滨博纳科技有限公司
二○○六年四月
感谢您选择了哈尔滨博纳科技有限公司（）设计制造的JPS-12排种器性能检测试验台。
本使用说明书中介绍了使用方法和注意事项，请您在使用本试验台之前务必熟读此说明书，以便能够正确的使用。
一、试验台操作使用注意事项
●禁止把工具或其它物品放在种床带上面。
●在试验时禁止靠近或接触试验台上的各转动部件。
●试验台使用结束后应刮清种床带上的余油，并切断所有电源。
●保持种床带表面的清洁。
●保持黏种油的清洁。
●由于对本试验台的擅自改制而导致试验台可靠性降低、部件损坏或人员伤害，生产厂家不予负责。
●所有故障的排除、试验台机构的调整、保养维修均必须在试验台停止运转后进行。
●严禁在试验台附近吸烟。
二、概述
本试验台是基于计算机视觉技术的排种器性能试验和检定（GB6983-1986《单粒（精密）播种机试验方法》）装置，适用于各种机械式和气力式排种器。
近几年来，随着国内播种施肥机械的迅猛发展，各种新型电子测试技术得到了日益广泛的应用。
播种机的核心部件----排种器，在室内台架上进行试验的优越性和迫切性已变得十分明显。
在室内，应用排种器试验台可以不受田间各种条件的限制，人为地创造各种工况，对排种器的性能及各主要参数进行深入广泛地试验研究。
为探索排种器的内在规律，快捷地研制新型排种器和改进现有产品的性能创造良好的条件，并提供可靠的设计依据。
为此，排种器试验台已成为农机科研单位专业人员所必须具有的主要试验手段。
JPS-12排种器性能检测试验台是通过分析与总结国内外现有排种器试验台的基础上进行设计的，它结构精巧，使用方便，检测手段先进，能满足气力式、机械式排种器试验研究需要。
三、JPS-12排种器性能检测试验台的工作原理
在田间测试播种机的排种性能时，排种器是随拖拉机的前进而运动的，该试验台正相反，它是用种床带做种床，模拟播种机的田间工作速度进行运动，排种器在试验时固定不动，种床相对于排种器进行运动。
这样就把播种机相对地面的运动转变为地面相对于播种机的运动，从运动学的相对性概念来说，只是一个参考坐标系转换问题，其效果是一样的。
排种器在固定位置把种子排落在涂有油层的种床带上，试验台检测系统对种床带上的种子进行实时地检测，从而达到测出播种合格指数、分布均匀性等各项指标的目的。
四、性能指标及技术规格
1、型号说明
2、性能指标
项目
指标
备注
种床带速度
km/h
1.5～12
种床带速度测量误差
%
<0.5
排种轴转速
r/min
10～150
排种轴转速测量误差
%
<0.5
风机输出的工作压力
KPa
0～5
正压
风机输出的工作压力
KPa
-5～0
负压
种子粒距测量平均误差
mm
<2
大豆、玉米
3、基本技术规格
项目
指标
备注
电源
三相交流电源
作业功率消耗
kw
<10
人工检测区
m
5
五、一般技术数据及主要结构
1、一般技术数据
台架长度：
9.5米
台架宽度：
0.9米
台架高度：
0.8米
种床带宽：
0.7米
种床带轴间距：
8.8米
种床带前进速度：
1.5～12公里/小时
排种轴转速：
30～150转/分
排种可调高度：
0～400毫米
排种器架前后、左右倾斜：
11°
人工检测区长度：
5米
种床带长度：
17.23米
种床带电机功率：
2.2千瓦
排种器驱动电机功率：
0.55千瓦
油泵电机功率：
4千瓦
风机电机（正压）功率：
0.75千瓦
风机电机（负压）功率：
3千瓦
2、主要结构
2.1机械结构部分
（1）种床带（轴间距8.8m）
采用无缝精密橡胶带，运行平稳，不打滑，振动小，噪音低，满足标准实验室环境的振动和噪音要求。
（2）台架（高0.8m）
①底架由63*63角钢组合而成，全长9.5米。
②装备双滚筒（主、从传动轮有防跑偏结构），表面压纹，配置张紧机构（可调偏）；
③上下两层带下安置托辊，按不同位置间隔设置；
④在主传动轮和下层托辊等处分别设计可调刮油刮种板，以及集油回收管路，双层过滤筛（滤种、滤油），筛下置有集油箱，选用喷油齿轮泵从集油箱泵油到台架上的矩形喷油嘴，将油喷涂到种床带上，该特种油可有效黏附落下的种子，配有自动油温加热及控制装置，保持最佳流动状态；
⑤装备可升降刷子架（箅油）；
⑥装备排种器万能安装架，架上装备排种轴驱动电机、减速器及传动机构等；
⑦除主体钢制框架外，其余各机架和结构部件均为不锈钢制，外部整体安装仿形壳体和护板。
⑧装备测试用工业摄像机可调安装架及密闭照明箱，摄像机可上下左右调节。
2.2电机及控制设备
（1）种床驱动电机
为适应工业摄像机高精度测量，设计定制台湾专用变频调速电机，松下变频器，主动轴上配装高精度转速编码器。
（2）排种轴驱动电机
设计定制台湾专用变频调速电机，松下变频器，传动轴上配装高精度转速编码器。
（3）设计定制气吸式、气吹式排种器驱动用专用风机，松下变频器，加装数字气压传感变送器测量工作风压。
2.3排种性能测试部分
采用1路（可扩展为多路）数字工业摄像机，与监控主机相连，安装排种器性能测试软件，进行排种图像采集和处理。
2.4PLC主控柜和总电源分配柜
包括PLC控制器、变频器、数字温控器、直流开关电源以及空气开关、接触器、热保护器等电气控制器件。
2.5综合操作台
以高性能微机做监控主机，配置检测系统和图象采集系统等。
（1）检测系统显示种床速度、排种轴转速，并对排种图像进行采集、处理和分析，配激光打印机，打印输出相应的排种性能试验报告。
（2）操作面板上有对PLC及变频器进行控制的按钮、旋钮、状态显示灯等，见图1。
六、硬件操作
1、打开各电源开关
空气开关位于控制台的背板上，见图2：
（1）打开【总电源】开关；
（2）打开【种床带】电机开关；
（3）打开【排种轴】电机开关；
（4）打开【风机】电机开关；
（5）打开【油泵】电机开关；
（6）打开【控制电压】开关，该开关控制了油温控制和正、负压风机转换的供电；
（7）打开【隔离电压】开关，该开关控制了PLC的供电；
（8）打开【灯】照明开关，该开关控制了摄像机箱内的照明供电；
（9）打开【油温监控】开关；
（10）打开【油温加热】开关；
2、种床带的启动及速度调节
在试验中种床带的启动与停止，由综合操作台上的相应变频器来控制，可在1.5～12km/h内无级调速；种床带前进速度值在计算机上显示。
3、排种轴的启动及转速调节
在试验中排种轴的启动与停止，由综合操作台上的相应变频器来控制，电机可在10～150r/m内无级调速；排种轴转速值在计算机上显示。
4、风机的转速及风压调节
风机转速由综合操作台上的相应变频器来控制；风压的调节是通过调整风机转速来实现的；风压的值在控制台的压力表上显示。
5、变频器的控制
种床带的速度、排种轴的速度和风机的转速，可由试验操作柜控制面板上的相应变频器上的黑色频率设定旋钮来调节；种床带及排种轴的速度可由“排种性能检测软件”监视，风机产生的正、负压力可由控制台上的正、负压力表监视。
详细的变频器参数设置请参考变频器手册。
6、排种高度及倾斜（前后、左右11度）调节
排种高度的调节是靠排种器万能安装架的升降机构来实现的，根据排种器的不同排种高度要求，转动升降手柄可在0～400毫米范围内进行调整。
排种架的前后调节也是靠排种轴升降机构实现的，比如只调一侧升降立柱，使该安装架形成倾斜角度，但大多情况下，排种架前后方向应该用水平尺调成水平位置。
左右11°是靠排种架与升降立柱连接部份的镙栓调节，排种架一侧连接部件上开有弧形孔，最大可调范围为±12°。
7、喷油泵的启动和停止
在试验中喷油泵的启动和停止由综合操作台上的按钮控制；当种床带停止运动时喷油泵将自动停止喷油。
注意：
当油泵启动前，必须先将喷油嘴处的开关手柄转到打开位置，同时将溢流阀旋转至逆时针极限位置，即溢流阀压力趋于零，节流阀处于全开状态，这样才能保证液压系统中的压力安全。
油泵启动后，顺时针旋转溢流阀，同时观察压力表，显示在0.5～1MPa之间为正常工作压力。
如果喷油量不够，则顺时针旋转节流阀增大油量，但要注意，节流阀不能全关，否则管路中的压力可能升高，甚至超过最高设计压力2.5MPa。
8、油泵电路热保护
当控制面板上的【油泵】指示红灯亮时，表示油泵电路过载，热保护继电器动作；过载排除后，按下热保护继电器的复位按钮后油泵即可正常工作。
9、喷油量及油层的调节
调节节流阀可控制喷油量；调节油刷的高度可控制油层的薄厚。
10、摄像机的调节
10.1焦距调节
根据镜头（8mm焦距）距种床带表面的距离，旋转镜头焦圈，直到图像清晰为止。
10.2光圈调节
根据灯箱内的光照作出相应调整。
10.3摄像机与计算机连线方式
见图3
图3
11、试验台试验操作步骤
（1）检查试验台各电路是否正常，检查种床带上是否有异物；
（2）按【种床带速度】变频器的“RUN”按钮，并调节到试验要求的速度，按“STOP”停止；
（3）按【风机转速】变频器的“RUN”按钮，并调节到试验要求的压力，按“STOP”停止，正、负压的转换由控制面板上的【正/负压转换】按钮切换；
（4）按【油泵】按钮，启动喷油、刮油、滤油装置；
（5）按【排种轴转速】变频器的“RUN”按钮，并调节到试验要求的转速，按“STOP”停止，排种轴转速也可由计算机控制，参见…；
（6）待各个速度均匀后，可进行种子粒距的测量处理（参考七、软件操作）；
（7）同时按下【种床带速度】和【排种轴转速】变频器的“STOP”按钮，可使种床带、排种轴和油泵立即停止运行，可对人工检测区进行观察。
12、紧急操作
当试验台发生异常或其他紧急状况时，立即按下试验操作柜控制面板上的红色急停按钮。
异常或紧急状况排除后，拧开急停按钮，并对【种床带速度】、【排种轴转速】和【风机转速】变频器执行复位操作，即按下各变频器上的“STOP”按钮。
13、试验完毕
试验完毕后：
（1）清理种床带上的余油，为了避免喷油嘴中的余油侧泄，可使种床带空转数分钟。
（2）关闭各电源开关。
七、软件操作
1、打开排种器性能检测程序
2、设置采集处理参数
打开主菜单【工具】—【参数设置】，或单击工具条上的
按钮，显示【参数设置】对话框。
●设置检测参数
（1）设置〖阈值变换参数〗
在0～255之间设置。
阈值的选取可由如下步骤确定：
a）在播种试验的过程中，摄取一幅有种子的图像（参考6、）；
b）对该图像进行多次二值变换（参考10、），找到适当阈值，即将种子和背景完全分开；
（2）设置〖种子宽度特征〗
设置种子的特征宽度值，在0～100之间设置，单位为像素数。
设置适当的数值可有效的去除图像内的杂质点或噪声点。
（3）设置〖种子高度特征〗
设置种子的特征高度值，在0～100之间设置，单位为像素数。
设置适当的数值可有效的去除图像内的杂质点或噪声点。
（4）设置〖检测范围〗
设置图像的检测范围,包括横向和纵向,默认值-1表示选择全图.可根据黏种油面的宽度和长度设置此参数，则测量粒距时只处理设置的区域内的种子，注意所设置的两个的数值不要超过整幅图像的宽度。
●设置存储参数
设置视频存储方式：
压缩或不压缩。
●设置摄像参数
（1）设置〖摄像偏移误差〗
该参数可忽略。
（2）设置〖摄像比例系数〗
该比例系数的设置由摄像机距种床带的高度以及摄像机镜头的焦距所决定，当摄像机的高度和镜头的焦距保持不变时，该值为一恒量。
像素数表示的长度与刻度实际表示的长度的比值即为〖摄像比例系数〗。
●设置其它参数
（1）设置排种轮传动比
排种轮传动比：
——排种轮驱动杆上的齿轮齿数
——排种轮齿轮齿数
（2）设置排种轮转速系数
显示速度=实际速度×该系数
（3）设置种床带速度系数
显示速度=实际速度×该系数
最后按〖确定〗按钮保存设置的参数
3、实时显示
打开主菜单【图像采集】—【实时显示】或单击工具条上的
按钮，将实时显示摄像画面；单击
按钮，停止实时显示。
当打开一副图像、采集一副图像或打开视频序列时,单击
按钮也将停止实时显示。
4、实时处理
在实时显示过程中，打开主菜单【动态处理】—【开始实时检测】或单击工具条上的
按钮，将进行实时处理，即实时检测种子粒距；单击
按钮或再次单击
按钮，停止实时处理。
在检测分路栏中选择是单路检测还是双路检测。
5、保存粒距数据
实时处理完毕后，打开主菜单【文件】—【保存粒距数据】或单击工具条上的
按钮，显示〖试验性能参数设置〗对话框，在对话框里设置一些参数，比如调整粒距、种子类型等，其中〖调整粒距〗和〖种床带速度〗为必设参数；单击〖确定〗按钮，弹出数据对话框，单击〖保存〗，所测得的粒距数据将被保存成XML文件和与之同名的直方图图像文件。
●注意：
粒距数据文件（扩展名为.XML）所在的目录里需有“seeds.xsl”样式表文件，方可对该粒距数据文件进行查看。
6、采集单帧
打开主菜单【图像采集】—【采集单帧】，将拍摄一副图像，显示于客户窗口内。
单击
按钮保存图像。
7、采集视频序列
打开主菜单【图像采集】—【开始采集视频序列】，可对播种情况进行录像保存，影像格式为.AVI或.SEQ；同时建立一个与影像文件同名的INI文件，该文件记录了种床带试验速度（以像素为单位）和排种轮转速。
8、打开帧序列文件
打开主菜单【文件】—【打开视频序列】，可以打开AVI或SEQ格式的录像。
点击
关闭视频序列,点击
观看下一帧,点击
返回上一帧,点击
在方框内填入数字,即可跳转到指定的帧数。
9、速度采集
打开主菜单【速度采集】—【开始采集试验速度】,采集种床带速度和排种轮转速。
打开【显示速度窗口】，则显示〖速度监视窗口〗对话框。
单击【停止采集试验速度】，停止速度的采集。
10、二值变换
打开主菜单【静态处理】—【二值变换】，设置二值化参数,可对客户窗口内的单幅图像进行二值变换处理。
阈值变换参数在0～255中选择,处理范围选项中,默认值-1表示选择全图,R分量表示在三原色中红色分量的含量,G分量表示在三原色中绿色分量的含量,B分量表示在三原色中蓝色分量的含量。
11、灰度直方图
打开主菜单【静态处理】—【灰度直方图】，横坐标表示灰度值,纵坐标表示像素总数量,选择RGB前的方框即可查看相应的RGB分量在像素总量中的比例,选择
可使图形更清晰直观。
12、测量种子
打开主菜单【静态处理】—【检测种子】，可对客户窗口内的单幅图像内的种子进行粒距测量。
13、测量距离
打开主菜单【工具】—【直尺】,可测量两点间的距离。
14、转速控制
打开主菜单【工具】—【排种轮转速控制】,输入数据控制排种轮转速。
参见[6.5、变频器的控制]
八、试验结果的处理和评介（精播）
本处理和评介依据中华人民共和国国家标准《单粒（精密）播种机试验方法》（GB6973—1986）第4页第6节。
1、取样及数据处理
（1）由试验中测得粒距样本，并将样本以0.1Xr的间隔分成区段。
例如在Xr两边有如下区段：
[0.9Xr，Xr]；[Xr，1.1Xr]等等。
（2）每个区段的变量为
式中：
xi——区段的中位数。
（3）绘制直方图
A．频率（Fi）表示不同区段的Xi及其出现频数ni。
B．以Xi为横坐标，相对频率Fi=ni/N为纵坐标，绘制直方图，式中N为试验测定的种子总数。
（4）频率图分为下述区间：
{Xi∈[0至≤0.5]}
{Xi∈[＞0至≤1.5]}
{Xi∈[＞1.5至≤2.5]}
{Xi∈[＞2.5至≤3.5]}
{Xi∈[＞3.5至＋∞]}
如果：
n1'=∑ni{Xi∈[0至0.5]}
n2'=∑ni{Xi∈[＞0至≤1.5]}
n3'=∑ni{Xi∈[＞1.5至≤2.5]}
n4'=∑ni{Xi∈[＞2.5至≤3.5]}
n5'=∑ni{Xi∈[＞3.5至＋∞]}
则
（5）有下述概念
重播数：
合格播种数：
漏播数：
区间数：
2、试验结果评介
（1）排种性能指标
合格指数：
重播指数：
漏播指数：
（2）播种精度指标
平均值：
，Xi∈[＞0至≤1.5]
标准差：
，Xi∈[＞0至≤1.5]
变异系数：
九、试验台的保养及维护
（1）对试验台上各润滑部位应根据使用运转情况，经常涂油以减小阻力和摩擦。
（2）定期检查油箱的油量，当发现未达到规定油面时，应及时加油，以油面至油箱口10～15厘米为宜。
（3）定期清理回收滤种筛中的试验用种子。
（4）经常检查试验台上各处紧固螺栓，防止发生事故。
（5）长期不使用试验台时，应将种床带表面遮盖上，以防灰尘。
十、附件
（1）主电路图
（2）控制电路图
（3）端子排分配图
（4）风压显示仪表接线图
（5）摄像照明温控电路图
（6）设备元件表
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