Prerequisites for the creation of a mechatronic system of indented cylinders for the separation of fine seeds

Abstract

Nowadays, an important aspect for achieving a high level of seed production is the expansion of the range of high-quality seed material, which disrupts the technological process of separation and increases its costs. The purpose of the study is to analyse indented separator cylinders for cleaning small-seed crops and develop an appropriate mechatronic system for their control, the use of which would allow performing the technological process of separation with lower specific operating costs and higher productivity. The presented analysis of the technical support of the process of separation of seed material of small-seeded crops indicates the need to improve indented separator cylinders based on automated control of their parameters using photo or video recording of the seed separation with subsequent processing. It has been established that the determination of formal performance indicators of an indented separator cylinder is not trivial. Based on the results of the analysis, a design and technological scheme of the mechatronic system of an indented separator cylinder has been developed. The difference between the proposed system and the conventional one is that the camera captures the trajectory of seeds. This information is processed in the control unit, which in turn changes the speed of rotation of the gear motor and, as a result, the drum with cells, the angle of inclination of the tray, the angle of rotation of the flap with the stepper motor of the hopper dispenser. These manipulations with the operating parameters of the indented separator allow adjusting it to changes in the seed mixture composition, thereby improving the quality and productivity of separation. In addition, due to the automatic adjustment of the operating parameters of the indented separator, the participation of the operator in the separation process is practically not required, which reduces labour costs.

В умовах сьогодення важливим аспектом для досягнення високого рівня виробництва насіння залишається розширення асортименту якісного насіннєвого матеріалу, завдяки чому порушується технологічний процес сепарації, зростають витрати. Метою досліджень є аналіз насіннєочисних трієрних сепараторів для очищення дрібнонасіннєвих культур і розробка відповідної мехатронної системи їх керування, завдяки застосуванню якої технологічний процес сепарації буде характеризуватися зниженими питомими експлуатаційними витратами і більш високою продуктивністю. Представлений аналіз технічного забезпечення процесу сепарації насіннєвого матеріалу дрібнонасіннєвих культур дає змогу стверджувати про необхідність удосконалення трієрних сепараторів базуючись на автоматизованому керуванні їх параметрами з використанням фото- або відеофіксації процесу сепарації насіннєвого матеріалу із подальшою обробкою. Встановлено, що визначення формальних показників продуктивності циліндричного чарункового трієра не є тривіальним. За результатами аналізу розроблено конструктивно-технологічну схему мехатронної системи трієрного сепаратора. Відмінність запропонованої системи від традиційної полягає в тому, що фотокамера фіксує траєкторію польоту насінин. Ця інформація обробляється в блоці керування, який у свою чергу змінює частоту обертання мотор-редуктора і як наслідок барабана із чарунками, кут нахилу лотка, кут повороту заслінки із кроковим двигуном бункера-дозатора. Дані маніпуляції із режимними параметрами трієрного сепаратора дозволяють підлаштовувати його до зміни складу насіннєвої суміші, тим самим підвищуючи якість і продуктивність сепарації. Окрім цього, через автоматичне підлаштування режимних параметрів трієрного сепаратора, участь оператора установки в процесі сепарації практично нівелюється, що зменшує трудові витрати.