刘智强，赵永超，刘信鹏

（1.中国热带农业科学院农业机械研究所，湛江 524091；2.广东海洋大学，湛江 524088）

0 引言

甘蔗是我国蔗糖的主要生产原材料，其主要种植在我国的广东、广西、海南等南方热区；由于我国在甘蔗机械化切种方面，还主要以传统人力切种为主，存在切口平整度不一、蔗芽破裂、蔗皮破裂、劳动强度大、辅助人工多、效率低等问题，导致甘蔗出苗率低[1～5]。

在甘蔗机械化切种过程中，输送机构的送种、斩切机构的斩种是关键关节，其中种节的检测识别、下刀的速度和力度对甘蔗种质量的影响至关重要。目前国内已研究多种基于电阻式应变片/感应计数/计算机视觉检测识别的甘蔗切种装置[6～10]，其主要由切割器、控制单元、电阻应变片/感应计数/CCD摄像头、驱动电机等机构组成，能实现视觉识别，机械切割的目的，由于该装置存在切割效率低、灵活性差、价格昂贵等问题。

针对以上问题，设计了一种机械接触传感识别、气缸推动斩切的甘蔗种节识别切种装置；基于甘蔗节茎物理特性，结合机械结构运动学，设计输送机构、斩切机构，采用控制算法设计检测控制单元，运用ANSYS对装置斩切刀进行仿真优化分析；最终实现装置高识别精度、高效率斩切甘蔗种节目的。

1 总体方案

1.1 结构组成

如图1所示，甘蔗识别切种装置主要由机架、滑轨、输送槽、传感器、控制阀、斩切刀等机构组成。

图1 甘蔗识别切种装置结构示意图

该识别切种装置配备检测单元、斩切机构、控制系统、驱动系统，即分别固定在输送槽上方、下方的机架上，并将驱动系统安装在滑轨下方，检测单元固定在滑槽上方检测甘蔗经过的地方，气动阀固定在斩切刀的正上方。……