三七Panax notoginseng是我国名贵的中药材，市集需求量大[1-2]。字据农艺要求，三七育苗播撒行株距均为50 mm，播深为10 mm，属小行株距、浅播深精密播撒[3]。当今东谈主工点播为主的模式存在用工老本高、功课效用低、功课质地不均匀等问题，机械化播撒能有用提高播撒质地进而提高效用、裁减老本[4]；但三七种子三轴尺寸连合度低、似圆度低、硬度低、名义偶而度和湿度大、流动性不好，与其他大田大行株距作物种子比较婷儿 勾引，机械化播撒难度大。开沟、排种、覆土各部分系统协作才略末端三七育苗播撒机械化。导种管将种子导入种沟，并抵制种子流；由于三七种子的特色，导种管对投种流程及种子落点位置影响较大[5-6]。因此联接三七播撒的农艺要乞降种子特色研究三七种子离开排种器后的投种轨迹，对遐想合理的导种管进而升迁播撒精度和播撒效用具有践诺真谛。
本研究前期给与机械重力式排种旨趣，遐想了窝眼轮式排种结构，经试验，排种器能排出均匀的种子流[7-8]；因导种管遐想不科学，种子的纵向散布均匀性与坐蓐要求差距大，本文将这种差距界定为播撒精准性，此差距越大播撒精准性越低。精准性是权衡种粒纵向散布均匀性和播撒机性能的伏击筹画，受排种、投种和种床构建等多个设施影响[9-10]。种粒与管壁的碰撞和触土时的弹跳所引起的不规则泄露易酿成种粒的纵向散布不均匀[11-13]，影响播撒精准性，合理的导种管能减少种粒的碰撞和弹跳[14-15]。因此，遐想出合理的导种管是提高播撒精准性的伏击妙技[16]。
多年来，国表里学者在导种管方面张开了较多的研究。在低速功课时，改造导种管外形能改造种子的下降轨迹，减弱种子的弹跳，保证种子纵向散布的均匀性[17-19]；在高速功课时，可利用二次投种的方法将种子运移到种床，通过带式导种或V型凹槽拨轮能准确地将种子输送到种沟，大幅提高播撒的纵向散布的均匀性[20-23]。此类方法遐想的结构较为复杂，不适于三七的精密播撒。在导种管内分派均匀气流将种子输送的气力集排式分种器，不错末端宽幅均匀播撒[24-25]，在导种管内增多波纹和保证导种管长度一致可增多种子行内踏实性[26]。在投种流程中，种子在导种管内的弹跳与碰撞情况复杂，很难通过表面意想打作为念全面分析，高速录像本领无为应用于投种流程分析，诈骗高速录像本领不错赢得种子速率随位移变化法子、不同投种参数下的投种轨迹[27-29]。上述研究分裂从部件结构和泄露法子等方面张开，但这些研究主要针对油菜、大豆、玉米，小麦等大田大行株距作物，研究遣散不适用于小行株距、浅播深精密播撒的三七，因此，有必要开展有针对性的研究。
本研究拟应用劲学分析细则影响播撒精准性的要素，通过台架试验研究精密播撒的最好使命参数组合，诈骗高速录像与图像贬责本领研究种子离开排种器后的泄露轨迹，以拟合弧线为基础，遐想出一种新的导种管，并通过土槽试验考据此遐想的合感性。
1 槽式育苗播撒模式及播撒机结构 1.1 三七槽式育苗播撒模式云南无为给与的育苗槽规格为1 440 mm宽，据此遐想播撒机的播幅为1 400 mm，字据50 mm行距的播撒农艺要求，播幅内等距陈设28个开沟器和28根导种管，机械化播撒时，播撒机在槽肩上行走，槽内播撒，三七育苗槽及播撒暗示图如图1所示。
1.2 三七育苗播撒机整机结构三七育苗播撒机整机结构如图2a所示，包括种箱、排种器、导种装配、开沟装配、限位装配、死心柜、传动装配、机架和升降螺杆行走装配等。排种器由窝眼滚筒、V型导种槽、圆弧形护种板等构成，导种装配安装在排种器下部，由28根导种管和投种器构成。如图2b所示，开沟装配由28只仿形开沟轮构成，安装在播撒机前部，开沟轮厚20 mm，每两只开沟轮之间的中心距离为50 mm，每两根导种管之间的中心距离也为50 mm，其中导种管中心线与开沟轮中心线处于一条直线上。
1.3 三七育苗播撒机使命旨趣播撒机播撒流程中，电机带动主动轮使播撒机前进，安装在机架底部的限位轮保证播撒机沿直线行走，主动轮轴通过传动系统使窝眼滚筒动弹，种子由窝眼滚筒排种器佩戴，当种子到达投种点时因重力作用离开排种器，经导种管输送到开沟器开出的种沟内。
2 投种流程种子力学分析种子的泄露轨迹与种子下降流程中的受力揣度，有导种管和无导种管时受力有所不同[30]，无导种管时种子的泄露只受重力作用，有导种管时还会受导种管管壁的作用。本研究对2种情况下的种子泄露进行力学分析，探究影响种子泄露轨迹的要素，并通过对比最终细则影响播撒精准性的主要要素。
2.1 有导种管时种子的泄露分析理思情况下种子离开排种器后就与导种管管壁战役并沿管壁下滑，然后离开管壁作念类斜抛泄露，直至落地。为便于研究三七种子的泄露法子，以投种点为坐标原点、以播撒机前进速率的反地方为x0轴正地方、以竖直向下为y0轴正地方，缔造如图3所示的坐标系O0。
种子刚插足导种管时，种子的速率与种子在排种器投种口处的速率(V0)相易，此时V0=2πR1n1。在种子沿导种管下滑的流程中，种子在重力(G)、复旧力(N)、摩擦力(f)的作用下作念匀加快泄露，此时的加快度(a)为
$ a = g\sin \beta - {\mu _1}g\cos \beta \text{,} $ (1)式中，μ1为种子与导种管间的摩擦悉数。
对式(1)进行2次积分得：
$ V = at + {V_0} \text{,} $ (2) $ {S_1} = \frac{{\text{1}}}{{\text{2}}}a{t^{\text{2}}} + {V_0}t\text{,} $ (3)式中，V为种子泄露的瞬时速率，m/s；S1为种子泄露的位置到坐标原点的距离，m；t泄露种子泄露时候，s。
种子沿管壁下滑时，可明白为沿x0轴和沿y0轴2个地方的泄露，设种子沿导种管内壁滑动的时候为t1，在0≤t<t1时，种子的泄露轨迹为
$ \left\{ \begin{array}{l} x(t) = \left[ {\dfrac{1}{2}\left( {g\sin \beta - {\mu _1}g\cos \beta } \right){t^2} + {V_0}t} \right]\cos \beta \hfill \\ y(t) = \left[ {\dfrac{1}{2}\left( {g\sin \beta - {\mu _1}g\cos \beta } \right){t^2} + {V_0}t} \right]\sin \beta \hfill \end{array} \right.\text{,} $ (4)三七种子沿导种管位移的绝顶位置兴盛关系式
$ y{|}_{t{ = t}_1} = x{|}_{t{ = t}_1}\tan \beta \text{,} $ (5)此时，种子的行程S1与导种管长度尺寸L卓著，有S1=L。
由式(4)和式(5)可知，种子在导种管内的泄露与导种管与水平线的夹角、种子离开排种器时的初速率和泄露时候揣度。
种子离开导种管后以Vt的初速率作念类斜抛泄露，此时种子泄露微分方程为
$ \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}} {m\dfrac{{{\rm{d}}{x^\prime}_0^2}}{{{\rm{d}}{t^2}}} = 0}\\ {m\dfrac{{{\rm{d}}{y^\prime}_0^2}}{{{\rm{d}}{t^2}}} = mg} \end{array}} \right. \text{,} $ (6)式中， $x_0^\prime $ 、 $y_0^\prime $ 分裂指种子在离开导种管后在x轴、y轴地方移动的距离。设种子落地的时候是t2，在t1≤t<t2时，种子在坐标系中的泄露轨迹为
$ \left\{ \begin{array}{l} x(t) = L\cos \beta + {V_t}t\cos \beta \hfill \\ y(t) = L\sin \beta {\text{ + }}\dfrac{1}{2}g{t^2} + {V_t}t\sin \beta \hfill \end{array} \right.\text{,} $ (7)不错求得
$ {t_{_2}} = \frac{{\sqrt {2g(H - L\sin \beta ) + {{({V_t}\sin \beta )}^2}} - {V_t}\sin \beta }}{a} \text{,} $ (8)整理式(7)并把式(8)带入其中，求得种子着地时的位置兴盛关系式
$ \begin{array}{c} y{|_{t = {t_2}}} = \\ \dfrac{1}{2}g{\left[ {\dfrac{{x{|_{t = {t_2}}} - L\cos \beta }}{{\cos \beta \sqrt {V_0^2 + 2\left( {g\sin \beta - {\mu _1}g\cos \beta } \right)L} }}} \right]^2} + x{|_{t = {t_2}}}\tan \beta {\rm{,}} \end{array} $ (9)字据能量守恒定律，种子在战役泥土时的相对速率(VH，m/s)为
$ {V_{H}} = \sqrt {V_0^2 + 2gH - 2\mu_1 gL\cos \beta } \text{。} $ (10)由式(7)、(9)和(10)可看出，种子的泄露受种子与导种管间的摩擦悉数、导种管的歪斜角度、导种管长度、投种高度和种子离开排种器时的初速率等要素的影响。其中摩擦悉数、导种管的歪斜角度和导种管长度及结构揣度，说明不同结构参数的导种管使种子产生不同阵势的泄露轨迹。在导种管结构参数阵势及安装位置细则的前提下，影响种子泄露轨迹的要素包括种子的泄露时候、投种高度、种子离开排种器时的初速率。
2.2 无导种管时种子的泄露分析关于无导种管的情况，缔造一个以投种点为坐标原点、以播撒机前进速率的反地方为x1轴正地方、以竖直向下为y1轴正地方的坐标系O1，种子泄露的各参数如图4所示。
种子不才落流程中的泄露可明白为竖直和水平2个泄露[19]。
$ \left\{\begin{array}{l} V_{1 x}^{\prime}=V_{0}^{\prime} \cos \theta^{\prime} \\ V_{1 y}^{\prime}=V_{0}^{\prime} \sin \theta^{\prime}+g t \end{array}\right.\text{,} $ (11)式中， $V_{1x}^{^\prime } $ 为种子相对排种器在x1轴方朝上的速率婷儿 勾引，m/s； $V_{1y}^{^\prime } $ 为种子相对排种器在y1轴方朝上的速率，m/s；t为种子泄露时候，s。
由式(11)可知，种子离开排种器后的泄露速率与种子离开排种器时相对排种器的泄露速率揣度，同期也受投种角度的影响。
在泄露流程中种子只受重力的作用，设种子落地的时候是t3，在0≤t<t3,时，种子的泄露轨迹为
$ \left\{\begin{array}{l} x^{\prime}(t)=V_{0}^{\prime} t \cos \theta^{\prime} \\ y^{\prime}(t)=V_{0}^{\prime} t \sin \theta^{\prime}+\dfrac{1}{2} g t^{2} \end{array}\right. \text{,} $ (12)在种子下降流程中，种子在水浩繁向作念匀速直线泄露，在竖直地方作念目田落体泄露。
bt核工厂发布器种子第一次触土时的位置兴盛关系式
$ y^{\prime}{|_{t = {t_3}}} = x^{\prime}{|_{t = {t_3}}}\tan \theta^{\prime} + \frac{1}{2}g{\left( {\frac{{x^{\prime}{|_{t = {t_3}}}}}{{{V^{\prime}_0}\cos \theta^{\prime} }}} \right)^2}\text{,} $ (13)此时种子的相对速率为
$ V_{{H^\prime }}^\prime = \sqrt {{V^{\prime}}_0^2 + 2g{H^{\prime} }} \text{,} $ (14)种子触土弹跳与种子速率大小揣度，由式(14)可知，种子离开排种器时的初速率和投种高度影响种子入土时的相对速率进而影响种子的弹跳。通过式(12)和(13)可知，种子的泄露轨迹受种子离开排种器时的初速率、投种角度和种子离开排种器后的泄露时候的影响。其中种子离开排种器时的初速率与排种器的圆周速率揣度，而泄露时候与投种高度揣度。因此，在无导种管的情况下影响种子泄露轨迹的要素包括排种器的圆周速率、投种高度和投种角度。
对比式(7)、(10)、(12)和(14)可知导种管结构影响种子的泄露轨迹；排种器的圆周速率、投种高度抵制种子着地时的相对速率；种子离开排种器时的初速率、种子泄露时候和投种角度影响种子泄露；导种管的弧线阵势不同，种子的泄露轨迹不同。笼统以上内容细则在投种流程中影响种子泄露轨迹的主要要素为排种器的圆周速率、投种高度和投种角度。
3 最优使命参数试验求出三七育苗播撒机的最优使命参数是进行导种管弧线遐想的前提，后续将在最优使命参数下通过高速录像分析种子离开排种器后的下降轨迹，进而研究导种管的弧线。为研究种子离开排种器后的泄露法子和泄露轨迹，搭建了播撒精准性试验台，并进行试验研究。
3.1 试验条目试验在云南农业大学土槽实验室进行。土槽按照三七机械化播撒要求制作，宽1 440 mm，土槽内基质与三七播撒时基质一致。遐想的三七播撒精准性试验台如图5所示，投种角度通过不同角度护种板组合末端迁徙。
试验所用种子为经分级贬责后的云南文山三七种子，种粒直径领域为5.5~7.0 mm，千粒质地为119.4 g，平均含水率为60%。
3.2 试验要素与筹画关于播撒机而言，当排种滚筒直径细则时，由于排种器圆周速率未便测量，且与机器前进速率为固定传动比，故排种器圆周速率不错由机器前进速率来代替。是以考中播撒机前进速率、投种高度、投种角度为这次试验的试验要素。
种子纵向(种子沿机具前进地方)散布主要以播撒粒距及格指数来评价，文献[31]以表面播撒点与实质播撒点距离偏差的法式差作为评价种子纵向散布均匀性的新筹画。筹商三七播撒的实质情况，考中表面播撒点与实质播撒点距离偏差的法式差为试验筹画。由于三七种子的特色，种子与导种管内壁产生较多碰撞引起触土时弹跳，使种子最终位置变化，影响种子纵向散布；因此增多弹跳率作为一个试验筹画来探究播撒机的播撒精准性，各筹画的意想打算公式如下[9, 31]：
$ C = \sqrt {\frac{1}{n}\sum\limits_{i = 1}^{n} {{{ {{X_i}} }^2}} } \text{,} $ (15) $ T = \frac{{{n_t}}}{{N'}} \times 100{\text{%}} \text{,} $ (16)式中，C为表面播撒点与实质播撒点距离偏差的法式差(以下简称法式差)；Xi为第i个种子的表面播撒点与实质播撒点的距离偏差，mm；n为实质测量种子数；T为弹跳率，%；nt为发生弹跳的种粒数；N'为不雅察到的排种总额。
弹跳率的测定方法：试验时，用安放在支架上的录像机对种子下降流程进行拍摄，试验末端后通过对种子下降视频的慢速播放来不雅察种子是否弹跳。若弹跳记此种子景象为1，不然为0，临了通过意想打算发生弹跳的种粒数与不雅察的总的种粒数的比例，得出此时的弹跳率。
试验包括单要素试验和二次回反正交旋转组合试验，为裁减试验舛讹，每组试验重迭3次，取平均值。
3.3 单要素试验字据三七育苗播撒机遐想要求，播撒机的播撒速率应在6~10 m/min，设定试验时播撒机的前进速率为8 m/min；按照文献[32]中的试验遣散，投种高度在20~40 cm时播撒效用较好，设定投种高度为20 cm。考中投种角度15°、25°、35°、45°、55°和65°共6个水平，开展投种角度对播撒精准性影响试验，试验遣散见图6。
由图6可知，投种角度在15°~25°和45°~65°时，弹跳率与法式差呈现出相易的变化趋势。分析原因是三七种子在触土时弹跳的增多使重播、漏播增多，使得种子的纵向散布均匀性变差，法式差变低；相悖，种枪弹跳减少，种子纵向散布的均匀性变好。弹跳率在投种角度为35°时达到了最低；在投种角度为55°时，法式差达到最大，并和弹跳率全部出现拐点。笼统不错得出使法式差小、弹跳率低的投种角度的领域为25°~45°，此时合座播撒精准性较好。
3.4 二次回反正交旋转组合试验 3.4.1 试验遐想以播撒机前进速率、投种高度、投种角度为试验要素，以法式差和弹跳率为试验筹画在土槽上开展三要素五水公谈交旋转组合试验。字据本研究前期使命及单要素试验细则投种高度为20~40 cm，投种角度为25°~45°，播撒机前进速率为6~10 m/min，要素编码如表1所示，试验决策及遣散如表2所示，Z1、Z2、Z3为要素编码值。
表 1 播撒精准性试验要素水平表
Table 1 Seeding accuracy test factor level table
表 2 播撒精准性试验决策与遣散
Table 2 Seeding accuracy test scheme and result
3.4.2 回来分析
利用Design-Expert 10.0.3对遣散进行多元回来拟合和方差分析，得到法式差(P1)和弹跳率(P2)对试验要素实质值的二次多项式回来方程，并对其权贵性进行磨真金不怕火。
1)法式差(P1)的权贵性分析：由表3可知，Z2、 $ {Z}_{\text{2}}^{\text{2}} $ 对模子有极权贵的影响，Z3对模子有权贵的影响，其余要素对模子影响不权贵。由F值分析可知，影响法式差要素主次法子为Z2>Z3>Z1。将P>0.1的要素剔除[33]，并再次进行方差分析，得到各要素对法式差的二次回来方程如式(17)所示：
表 3 播撒精准性试验方差分析1）
Table 3 Variance analysis of seeding accuracy test
$ {P_1} = 447.39 - 92.23{Z_2} - 1.41{Z_3} + 6.29Z_2^2\text{。} $
(17)
对式(17)进行失拟性磨真金不怕火，如表3所示，其中P>0.1，即失拟不权贵，说明回来方程拟合较好。
2)弹跳率(P2)的权贵性分析：由表3可知，Z3对模子有极权贵的影响，Z1和 $ {Z}_{\text{3}}^{\text{2}} $ 对模子有权贵的影响，其余要素对模子影响不权贵。由F值分析可知，影响弹跳率要素主次法子为Z3>Z1>Z2。将P>0.05的不权贵要素剔除，并再次进行方差分析，得到各要素对弹跳率的二次回来方程如式(18)所示：
$ {P_2} = 34.56 + 0.27{Z_1} + 2.58{Z_3} - 0.043Z_3^2 。$ (18)对式(18)进行失拟性磨真金不怕火，如表3所示，其中P>0.1，失拟不权贵，说明回来方程拟合较好。
3.5 最好参数优化为找出既兴盛种子纵向散布均匀，又合适播撒机播撒精准性要求的参数组合，将法式差最小、弹跳率最小作为评价筹画，联接要素规模条目缔造参数化数学模子：
$ \left\{ \begin{array}{l}\mathrm{min}{P}_{1}\left({Z}_{1}、{Z}_{2}、{Z}_{\text{3}}\right)\\ \mathrm{min}{P}_{2}\left({Z}_{1}、{Z}_{2}、{Z}_{\text{3}}\right)\\ \text{s}.\text{t}.\left\{ \begin{array}{l}20\;\text{cm}\leqslant {Z}_{\text{1}}\leqslant 40\;\text{cm}\\ 6\;\text{m}/\text{min}\leqslant {Z}_{2}\leqslant 10\;\text{m}/\text{min}\\ \text{25}^\circ \leqslant {Z}_{\text{3}}\leqslant \text{45}^\circ \end{array} \right.\end{array} \right. \text{。} $ (19)利用Design-Expert 10.0.3软件对模子进行优化求解，得到最优参数组合为投种高度20 cm、前进速率7.781 m/min、投种角度42°；此时法式差为51.553 mm、弹跳率为72.31%。为浅易安装调试，对参数进行圆整，设立投种高度为20 cm、前进速率为7.8 m/min、投种角度为42°；此时法式差为51.66 mm、弹跳率为72.31%。
4 投种轨迹弧线研究“3.5”研究遣散显现，无导种管情况下播撒的弹跳率和法式差不睬思。为遐想新式导种管，在“3.5”最优参数下，通过高速录像本领和图像贬责本领对种子的泄露轨迹进行研究，以赢得导种管最优弧线。
4.1 试验装配与材料试验地点为云南农业大学试验基地，试验材料和装配包括经分级后直径领域为5.5~7.0 mm的文山三七种子、三七播撒精准性试验台、千眼狼5F04M型高速录像仪、智云CR110手合手云台、电脑、白色纸板、光源等。试验流程中仪器安装及拍摄如图7所示。
4.2 试验方法由于包衣的三七种子为暗红色，名义有白色粉末状的药粉，为浅易不雅察泄露轨迹和索要位置的坐标，拍摄的布景采取白色纸板。设立高速录像仪的拍摄速率为240 帧/s，像素分辨率为1 280×720，保证镜头水平，得当对光泽进行抵偿，使其能明晰地不雅测到三七种子。投种角度调至42°，息争试验台降速电机，使播撒机前进速率踏真实7.80 m/min，动手并设立妥贴的录制时候，待试验末端后保存视频文献至电脑端。
4.3 距离标定在录像头视线内聚集边长为28 mm × 28 mm的正方形网格图像。意想打算正方形边长的物理长度与其对应的像素长度的比值[34]，记K=B/A，其中A为正方形网格边长对应的像素长度的平均值；B=28 mm，为标定正方形网格的实质边长。
字据试验遣散，图像中水平距离换算法式为1像素对应0.210 93 mm；竖直距离换算法式为1像素对应0.211 11 mm。
4.4 特征索要将种子下降的视频以时候法子迁徙为JPG格式的帧图像序列，其尺寸为1 280像素×720像素。通过对图片进行筛选并编号，共得319粒圆善的三七种子下降图像。图像贬责流程如图8所示。
4.4.1 图像预贬责对34号种子进行分析，图8a和8b为种子下降图像，图像中种子有一定的拖影，通过拖影可看出种子的轨迹。由图8不错看出前一帧图像(图8a)和后一帧图像(图8b)之间有一定的差距，可诈骗布景差分法进行认识索要，布景差分法是通过前图像与布景图像的差分来检测认识[35]，其旨趣可泄露为
$ {d_k}\left( {x,y} \right) = \left| {{f_k}\left( {x,y} \right){\text{ }} - {b_k}\left( {x,y} \right){\text{ }}} \right| \text{,} $ (20)式中，fk(x, y)为前一帧，bk(x, y)为布景帧，dk(x, y)是前一帧与布景帧的差分遣散。
诈骗差分法，可得到三七种子索要轨迹图。试验发现，在HSV空间下V重量能更易于将下降种子的轨迹与布景分离，效用如图8c所示。由于显现效用不好，为浅易不雅察，对图8c作念纵容贬责，把图片色温由6 500降到1 500。
4.4.2 图像分割和轮廓索要预贬责后的图像更易于分割，本研究诈骗Otsu法进行自顺应阈值二值化对图像进行分割。Otsu法是基于统计特色来意想打算认识和布景的最大类间方差，并找出图像的分割阈值的一种方法[36]。由于预贬责后图像会存在一些噪声，阈值分割会乖张地将噪声分割出来，诈骗形态学方法不错对二值化后的图像进行修正[37]。形态学的基容许趣包括腐蚀、推广运算等。腐蚀是一种放弃规模点，使规模向里面收缩的流程，不错用来放弃小且无真谛的物体；而推广是将与物体战役的悉数布景点吞并到该物体中，使规模向外部扩张的流程，不错用来填补物体中的空泛[37]。本研究将二值化后的V重量图先通过连通域面积阈值过滤，然后再进行腐蚀和推广运算，得到如图8d所示的缺失的种子轨迹图，临了将2幅图像进行异或运算得到类似圆善的种子轨迹图(图8e)。为更浅易地索要出种子的泄露轨迹，对异或后的图像进行形态学骨架索要，并取反得到轨迹线的苟简阵势，如图8f所示。
4.4.3 弧线拟合领先在每粒种子的图像中拾取3~5个点以浅易对其轨迹进行二次弧线拟合，如图9a所示。然后字据像素坐标系与天下坐标系之间的不同关系[37]，对坐标系进行迁徙，得到三七种子辞天下坐标系中实质的泄露情况。临了按照此方法贬责109颗种子图像并对拟合出的弧线进行汇总，得到图9b的合座拟合弧线。由图9b可知，种子的泄露轨迹呈抛物线的阵势。
由于弧线过于密集，为浅易找出法子，对种子拾取的点进行分析，其散点坐标如图9c所示。在寻找弧线流程中，为了保证数据的可靠性，对数据进行数理统计，发现80%种子连合在区域一，另外的20%连合在区域二，如图9c所示。为达到更彰着的拟合效用，采取区域一，对其规模进行拟合，并以拟合好的2条文模弧线横坐标中点为法式点，拟合出弧线，拟合效用弧线如图9d所示，拟合得到弧线方程为式(21)，拟合方程的细则悉数R2=0.9997。
$ {y_3} = 0.063\;58x_3^2 + 5.735{x_3} + 217.2 \text{。} $ (21)依据前期试验基础设定播撒机前进速率为7.8 m/min，排种器转速为13.7 r/min，投种角度为42°；则种子离开排种器时的初速率为0.138 m/s。由式(21)意想打算出三七种子的表面下降弧线图9e。由于种子的泄露轨迹愈加接近二次弧线，在利用Matlab软件进行弧线拟合流程中，通过Cure Fitting Tool器具箱，利用多项式迫临(Polynomial approximation)中的二次多项式(Quadratic polynomial)的阵势对弧线进行拟合。领先，联接2条弧线进行描点，然后，通过所神气的点进行弧线拟合，得到最终的弧线方程式，如式(22)，拟合后细则悉数为0.999 5，说明拟合度较高，据此弧线阵势遐想导种管的轮廓弧线。
$ {y_{4}} = 0.061 \, 94x_4^2 + 5.709{x_{4}} + 217.2 \text{。} $ (22) 5 基于EDEM仿简直导种管遐想与试验导种管的研究包括导种管弧线及截面的研究，“4.4.3”已研究出导种管轮廓弧线，现对导种管截面尺寸进行研究。三七种子在离开排种器落入种沟前，由于种子质地不同、在型孔内姿态不同等要素，可能有横向(在水平面内垂直机具前进地方)位移，种子的横向位移散布决定着导种管截面尺寸。对种子横向位移给与EDEM 软件进行研究，字据“3.5”遣散，设立投种角度为42°，投种高度为20 cm，播撒机前进速率为7.8 m/min；将种子设立为多球面团员颗粒(图10a)，字据三七种子三轴尺寸[38]，将种子长、宽、高分裂设立为6.35、5.67、5.24 mm。排种滚筒轴向不同窝眼的排种质地互相孤独，为缩减仿真所需时候，取排种滚筒轴向1/5段进行仿真。通过三维建模软件缔造简化后的排种器三维模子并导入EDEM中，仿真模子如图10b所示。字据文献[39]所研究的种子与ABS塑料的战役参数，在EDEM进行相应参数设立，仿真末端后对排种器下方种子流切片，分析其横向偏移量。
将种子无横向偏移下降时的横向坐标作为种子下降表面横向坐标，将仿真赢得的种子在投种口下方20 cm处时横向坐标与表面横向坐标作念差运算以求得种子横向偏移量；仿真末端后，种子的横向偏移量散布如图11所示。
从图11中不错看出，93.3%的种子横向偏移量为0~13 mm，故将排种器出口截面的横向尺寸取为26 mm。字据图9c可知区域一种子流下方的宽度约为30 mm，故将出口截面尺寸设立为26 mm×30 mm。导种管给与向后(播撒机前进地方为前列)歪斜平静收缩的矩形端面有意于形成均匀粒距[40]；“3.5”试验得出的最好投种角度为42°，投种高度为20 cm，联接导种管安装空间的笼统筹商，将导种管进口截面尺寸设立为出口截面纵向尺寸的2倍即26 mm × 60 mm。为了幸免卡种，将导种管截面的横向规模遐想成圆弧；导种管中间部分字据公式(22)和图9f弧线进行过渡，末端对弧线进行蔓延并优化。
字据弧线方程以及截面尺寸，在Solidworks中缔造导种管的三维模子(图12a)，诈骗3D打印本领对导种管进行加工。为减少种子在导种管内碰撞引起的触土弹跳，导种管材质给与韧性较好的高性能软尼龙材料，加工效用如图12b所示，安装到试验台上之后效用如图12c所示。
导种管圆弧半径R2的大小与护种板圆弧半径的大小一致，保证了导种管的安装角度；拟合弧线遐想高度H2为170 mm，过渡放样弧线高度H3遐想为15 mm。将导种管安装到样机上进行土槽试验。试验时，给与和“3.3”“3.4”一致的土槽条目，先对种床进行精整，用本研究前期拓荒的压轮仿形开沟器[41]开沟，缔造精粹的种床条目，试验用种子为云南文山三七种子，设立投种高度为20 cm、播撒机前进速率为7.8 m/min、投种角度为42°，考据试验重迭3次，开沟及播撒效用如图13所示。3次考据试验遣散平均值如表4所示。
表 4 新式导种管播撒考据试验遣散
Table 4 Verification experiment results of seeding with new seed guide tube
字据考据试验统计遣散，法式差平均值由无导种管时的51.66 mm降至26.90 mm，弹跳率平均值由72.31%降至45.20%，法式差和弹跳率彰着减少；说明注解在有导种管抵制的情况下播撒，从导种管排出的种子流愈加踏实有用，播出的种子纵向散布愈加均匀，粒距均匀性增多，播撒精准性提高。
6 论断与斟酌1)通过分裂缔造有无导种管情况下种子泄露的力学模子，找出影响种子离开排种器后泄露的共同要素为排种器的圆周速率、投种高度和投种角度。
2)对投种角度进行单要素试验，得到合座播撒精准性较好的领域为25°~45°。以播撒机前进速率、投种高度、投种角度为试验要素，以法式差和弹跳率为试验筹画进行三要素五水平二次正交旋转组合试验，通过Design-Expert 10.0.3软件优化得出无导种管条目下排种器最优投种参数组合为投种高度20 cm、投种角度42°、播撒机前进速率7.8 m/min，此条目下法式差为51.66 mm，弹跳率为72.31%。
3)在最优投种参数组合条目下，基于高速录像和图像贬责本领对种子离开排种器后的轨迹弧线进行分析，得出种子的轨迹弧线方程为 $ {y_4} = $ $ 0.061\;94x_4^2 + 5.709{x_4} + 217.2 $ ，并通过种子轨迹散布领域得出种子纵向偏移量为30 mm；通过EDEM软件仿真得到种子横向偏移量为26 mm；为了提高播撒精准性，最终得到出口和进口截面尺寸分裂为26 mm×30 mm和26 mm×60 mm，据此遐想试制出导种管。
4)字据得到的导种管尺寸数据，诈骗3D打印本领试制出导种管，并进行考据试验。领导证试验得出，种子粒距纵向散布均匀性增多，法式差为26.90 mm，弹跳率为45.20%，新式导种管兴盛了三七育苗播撒农艺要求，为播撒机导种管的田间播撒应用提供了参考依据。
从本研究遣散看，加装导种管之后的法式差与弹跳率彰着裁减，固然弹跳率裁减幅度小于法式差，但种子纵向散布均匀性增多,说明导种管的抵制作用较好，使得在弹跳率不是很理思的情况下婷儿 勾引，播撒精准性也得到保险。潜入分析弹跳率还不够理思的原因主要有3个：第1，三七种子质地不均匀导致三七种子在导种管内的泄露轨迹有偏差；第2，在导种管弧线优化遐想时，选用80%的种子轨迹作为抵制，导致其余20%的种子可能会与导种管壁碰撞；第3，本研究导种管材料为能收受种子碰撞能量的高性能软尼龙材料，若导种管给与更软质材料则收受碰撞效用会更佳，后续将对导种管材料张开研究。