盆栽花卉移栽机设计及关键机构研究

发布时间：2020-06-07 11:22

【摘要】：花卉移栽技术可以减少作物的生长周期，保持作物的品质统一，达到增产增收的目的，已成为现代温室盆栽花卉生产中主要的种植措施。发展自动化盆栽花卉移栽技术是顺应盆栽花卉生产高增长率的趋势，解决现有的低生产率和推进我过农业现代化的重要举措。随着我国花卉生产和设施农业技术发展，目前已具备了大力发展自动化盆栽花卉移栽技术的基础和条件。本文对盆栽花卉自动化移栽做了相关研究，主要研究内容和结果如下：（1）测量待移栽对象的几何参数和土基质的力学特性。测量待移栽对象—盆栽花卉株高、花茎直径和盆花重量的几何参数，测得红掌的株高为149.70±19.80mm，花茎直径为15.78±3.17mm，整体重量为198.10±22.89g。为仿真分析钢针与土基质的相互作用关系，利用ZJ型应变控制式直剪仪测量土基质的剪切特性参数，测得内聚力C=13.8KPa，摩擦角=29°。（2）确定自动化移栽过程，利用Solidworks软件设计初步方案，设计传送机构和自动落盆机构。对手工移栽过程进行分析，确定自动化移栽流程。分析传送机构的功能，选用配有挡板的网链传送带，对步进电机选型。设计自动落盆机构，可以实现一次可以落下5个盆的功能。（3）建立二次覆土机构初步方案，将创新方法应用到具体机构优化设计中。分析二次覆土机构所需完成特定功能所需的结构，建立二次覆土机构的初始模型，，利用TRIZ进行矛盾提取，利用矛盾矩阵对压实模块进行优化。利用ARIZ进行组件分析、系统模型分析对模芯进行优化，得到改进方案。（4）确定移栽机构基本结构、确定方式和基本尺寸，利用ABAQUS进行静力学分析，进行实物样机试验，得到最佳参数组合。确定移栽机构采用一对机械手从花卉两侧夹取花茎的方式，根据花卉尺寸，计算移栽机构的几何参数；采用正交设计方法，利用ABAQUS软件进行静力学分析，得出插入深度对剪切应力的影响最小，必须考虑因素间的交互作用关系；利用二次正交旋转组合设计试验方法进行实物样机试验，结合曲面优化法得出升降气缸气压为0.36MPa，钢针插入斜度为28°和钢针插入点到中心的距离为38.12mm的最优参数组合。（5）选用三菱FX3U-128MT/ESPLC作为移栽机控制器，设计移栽机的自动控制系统。分配I/O点数，绘制PLC对步进电机控制电路，气动系统图，分析自动落盆、二次落土机构和移栽机构的程序流程图，设计上位机对PLC的监控，编写控制程序。
【图文】：

温室,花卉

如图1-1 所示：图 1-1 生产蔬菜的温室图 1-2 生产盆栽花卉的温室Fig.1-1 Product vegetable greenhouse Fig.1-2 Product pot flowers greenhouse如图 1-2 所示，花卉生产作为新兴产业，是生产型温室的最佳选择之一。随着人民生活水平的不断提高，高品位生活成为一种追求，花卉作为物质和精神享受的载体之一，受到人们的青睐。随着花卉种植面积不断增大，花卉生产在增加农民收入、调整产业结构、提高人民生活质量等方面发挥着重要作用。进入二十一世纪各地相继建造了大批具有环境调节能力的现代化温室用于花卉的生产。苗木花卉产业的效益也相当可观，以世界花卉生产第一大国荷兰为例[2]，花卉从业人员仅有 7 万多人，种植面积为农业生产总面积的 7％，但其产值却占农业总产值的 39％。荷兰花卉年出口额达 50 多亿美元，人均创汇约 6．7 万美元，利润高达 30％。而在我国，农业部种植业管理司日前出炉 2011 年全国花卉统计

温室,引进温室,组培技术,高科技农业

第 1 章绪论1.1 本课题研究目的和意义八十年代中期，我国先后从欧美引进一大批代表了当时国际先进水平的温室，主要以玻璃温室和塑料日光温室为主，由于生产技术、使用技术、消费市场等因素，有一部分经短暂运行后处于关闭状态，到九十年代中后期以上海孙桥为代表的引进温室又进入一个高峰，先后引进了大批的温室，虽然我国设施农业起步较晚，但随着高科技农业园区的快速发展，现代化温室和组培技术似乎已成为衡量农业园区是否高科技的标志。其后温室的国产化也进入快速发展时期，到现在为止，国内已拥有数量庞大的一批进口和国产的现代化温室用于蔬菜生产[1]，如图1-1 所示：
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S223.9;S68

【参考文献】