联合收获机水稻破碎籽粒及杂质在线识别方法

在联合收获机作业过程中,含杂率或破碎率过高往往是由于收获机作业参数设置不当引起,需要对收获机作业参数实时调整,而对收获的水稻成分进行在线识别可以为驾驶员提供合理的调整依据。基于此,提出一种联合收获机水稻破碎籽粒及杂质在线识别方法,采用采集流动中的水稻图像的方案,研制图像采集装置,实时采集流动状态下的水稻图像,然后利用OpenCV进行图像处理,根据水稻中完整籽粒、破碎籽粒、杂质的颜色特征以及面积特征差异进行识别分类。在水稻田间试验中随机采集200张图片,其中20张图片用于进行特征差异研究,其余图片用于测试验证。测试结果表明:破碎籽粒、稻秆杂质以及稻梗杂质的综合评价指标分别达到92.92%、90.65%和90.52%,且单幅图片的平均处理周期约为1.86 s,研究的谷物图像采集装置及水稻破碎杂质在线识别算法可以在线识别水稻中完整籽粒、破碎籽粒、稻秆稻梗等杂质,为水稻联合收获机作业参数在线自动调控提供技术支撑。     

油菜联合收获机含杂率在线检测系统设计与试验

针对目前油菜联合收获机含杂率检测主要依靠人工、效率低、实时性差、收获机作业参数调控缺乏依据、收获质量波动大等问题,设计导流式含杂率检测装置,提出油菜杂质视觉识别算法,开发含杂率在线检测系统。基于HSV颜色空间模型,探究导流式含杂率检测装置中单侧条形光源、双侧条形光源和中心环形光源下油菜图像的亮度分布规律,结果表明中心环形光源下图像各像素点的亮度变异系数最小,图像亮度均匀性最好。对比分析含杂油菜图像在HSV颜色空间模型中前三阶像素矩阵各颜色特征参数的分布区间,结果表明油菜籽粒、杂质在H分量中的特征参数范围差异性最显著,并结合油菜籽粒、杂质的圆形度特征,提出综合考虑颜色、形态特征的油菜杂质分割算法。通过标定试验建立油菜籽粒、杂质质量与其像素数的拟合模型,将油菜籽粒和杂质的像素数转换为实际质量,实现油菜含杂率在线检测。台架试验表明,油菜杂质的查准率为91.6%,查全率为89.5%,含杂率检测平均误差为14.8%,能够准确识别油菜籽粒中的杂质并实时计算含杂率。     

滚筒转速对玉米籽粒破碎的影响

2018~2020年农业农村部连续三年将“玉米籽粒低破碎机械化收获技术”确立并发布为十项重大引领性农业技术之一。玉米联合收获机械在作业中造成的籽粒破碎率、损失率、含杂率等是评价机械作业质量的重要指标。本文依托漯河市承担的国家、省、市2018~2019年试验示范项目所采集数据,主要分析玉米籽粒联合收获机滚筒转速对作业质量中籽粒破碎的影响,掌握不同脱粒方式、不同种植模式、不同含水率玉米联合收获机不同滚筒转速与籽粒破碎之间的关系。     

联合收获机清选装置的调整

<正>谷粒刚收获时良莠不齐,不只是饱满和成熟的籽粒,还有不成熟的、破碎的谷粒,此外还包含许多杂质,如草籽、泥沙、断穗、颖壳等,所以必须对收获后的谷粒进行清选,选出合乎要求的籽粒。联合收获机因为是联合收获的,上面也设置了谷物清洗装置。清选装置是谷物收获机械的主要工作部件,它对整机工作质量的好坏有很大影响,直接影响着联合收获机的清洁率、损失率、生产率等多项指标。联合收获机清选装置在工作中由于磨损、松动、变形等因素造成各部     

轮式谷物联合收获机视觉导航系统设计与试验

为提高联合收获机收获质量与效率，构建了轮式谷物联合收获机视觉导航控制系统，结合OpenCV设计了谷物收获边界直线检测算法识别水稻田间已收获区域与未收获区域边界，经预处理、二次边缘分割和直线检测等得到联合收获机视觉导航作业前视目标路径，并根据前视路径相对位置信息进行田间动态标定获得联合收获机满幅收获作业状态；提出了一种基于前视点的直线路径跟踪控制方法，通过预纠偏控制实现维持满割幅的同时防止作物漏割，以相对位置偏差值和实时转向后轮转角作为视觉导航控制器的输入，并根据纠偏策略对应输出转向轮控制电压大小。稻田试验结果表明，该导航系统实现了轮式联合收获机田间相对位置姿态的可靠采集及目标直线路径跟踪控制的稳定执行，在田间照度符合人眼正常工作的情况下，收获边界识别算法检测准确率不低于96.28%，单帧检测时间50 ms以内；以不产生漏割为前提的视觉导航平均割幅率为94.16%，随作业行数增多，割幅一致性呈提高趋势。本研究可为联合收获机自动导航满割幅作业提供技术支撑。     

玉米籽粒内部组分低对比度透射图像精确分割研究

为解决玉米籽粒透射图像由于对比度较低造成内部组分提取不精确的问题,提出一种基于色彩通道非线性变换的多通道重叠区域分割方法,对玉米籽粒图像在灰度、R通道及b通道下得到的二值图像使用重叠区域原理,实现玉米籽粒组分的精确分割。首先,采集不同玉米品种的籽粒透射图像,提取单粒玉米籽粒;其次,采用多通道重叠区域法分割单粒籽粒图像,得到玉米籽粒胚部、角质胚乳和粉质胚乳3部分的图像;最后,以查全率和查准率评价多通道重叠区域法与传统图像分割方法对不同品种玉米籽粒的分割效果。不同品种玉米籽粒的分割试验表明:多通道重叠区域分割方法的查全率、查准率及综合评价指标均达到98%以上,分割效果优于传统的图像分割方法,能够实现不同品种透明角质玉米籽粒透射图像的精确组分分割。     

一年一熟高粱机械化联合收获技术试验与研究

指出了高粱机械化联合收获是高粱种植中最为重要的一个环节,阐述了对4GL-2.5A型高粱收获机、4LZ-2.5型玉米籽粒收获机和北京-2.5型谷物联合收获机(改制型)的收获试验、示范考核情况。     

小麦联合收获机精选清理系统的技术研究及应用

研究小麦联合收获机杂质清理技术路线和方案,对小麦联合收获机杂质清理系统进行改进设计和完善,增加小麦精选清理系统,并进行实地收获应用,对增加精选清理系统前后收获的小麦进行取样和统计分析,有效降低了小麦联合收获机收获小麦的含杂率,使收获小麦含杂率由符合国家农业行业"谷物联合收获机械作业质量(NYT 995-2006)标准"提升到符合国家"小麦(GB 1351-2008)"商品粮标准。     

油莎豆收获装备的设计研究

油莎豆属莎草科莎草属的一年生块茎草本植物,根系发达,收获难度大,直接收获易造成籽粒破碎,作业质量较难保证。本文研究设计一种油莎豆收获机,主要由机架、输送分离装置、脱粒分离装置、清选装置等部件组成,采用多重清选功能使该机具有良好的流动性和分离性,可实现油莎豆机械化收获过程中籽粒与杂质土、根茎的高效分离清选。本文以籽粒损失率和含杂率为评价指标,通过设置各部分不同转速,进行3因素3水平正交试验,最终确定油莎豆收获机的最佳参数组合,为各关键部件设计、改进及参数选择提供依据。     

当前玉米联合收获机存在的问题

正近年来,玉米联合收获机整体质量水平有了很大提高,作业性能、主要指标基本能够满足农艺和农民的要求,但是,在大面积推广玉米联合收获技术过程中,发现现有中小型玉米联合收获机,在产品的适用性、可靠性、经济性、技术先进性等方面仍存在一些问题,严重影响了玉米收获机械化的发展。1.机械制造质量不过关玉米联合收获机仍处在技术生长期,本身还存在不少设计和制造方面的缺陷,主要表现在籽粒破损率、籽粒损失率和果穗损失率较高,清洁率低;作业功能只能     

花生秧蔓打捆装置设计与试验

针对目前国内花生收获工作过程中存在秧蔓浪费严重的问题,设计了一种与花生联合收获机配套使用的秧蔓打捆装置,在收获花生果实的同时,可对秧蔓进行青贮打捆处理。通过理论分析确定了秧蔓打捆装置及保证圆捆质量的秧蔓切根机构主要机构结构参数和分布型式。田间试验结果表明:添加打捆装置的花生联合收获机作业后的平均秧蔓粉碎率为99.1%,秧蔓损失率为0.4%,秧蔓切根率为98.7%,成捆质量57kg,各项性能指标均达到相关设计标准,且花生秧蔓打捆装置能与花生联合收获机的挖拔、清土、摘果、清选装置较好配合。研究可进一步丰富我国花生机械收获体系,弥补国内花生秧蔓青贮处理机械的空缺。     

伸缩杆齿式荞麦脱粒装置研制与参数优化

针对荞麦机械化收获破碎率高、含杂率大、容易发生“绕辫子”而堵塞脱粒滚筒等问题,研制了一种伸缩杆齿式脱粒装置,利用纹杆滚筒和栅格凹板对作物的揉搓、梳刷作用实现脱粒,而与纹杆滚筒相配合的伸缩式杆齿,能够很好地将作物进行翻腾、向后推送,避免了秸秆缠绕,提高了脱粒效果。将该脱粒装置安装于荞麦脱粒性能试验台,选取滚筒转速、脱粒间隙和喂入量作为试验因素建立了3因素正交试验,通过极差分析得到最佳工作参数组合为滚筒转速350 r/min、脱粒间隙10 mm、喂入量1.0 kg/s,该条件下,籽粒破碎率为3.42%、籽粒损失率为0.14%,满足荞麦机械化收获指标,为伸缩杆齿式脱粒装置的应用和荞麦联合收获机的研发提供理论依据。      

一种青贮饲料收获机籽粒破碎装置

为提高青贮饲料品质,便于牲畜消化吸收,设计了一种新型的青贮饲料收获机籽粒破碎装置,实现对玉米籽粒破碎、玉米芯及秸秆的破节揉丝。田间试验结果证明,籽粒破碎率≥95%,破碎喂入量≥10 kgs,可靠性≥92%,可以满足对高质量青贮饲料收获的要求,推广前景广阔。      

玉米联合收获机清选损失监测装置设计与试验

针对玉米籽粒收获时,损失率检测不准的问题,以压电薄膜作为敏感材料,设计了一种由冲击传感器、信号处理电路和安装装置等组成的玉米收获机籽粒清选损失监测装置,并采用支持向量机多分类算法提取玉米籽粒冲击信号,实现了玉米籽粒损失的实时监测。首先,在不同冲击角度和高度的试验条件下,对不同大小的玉米籽粒和杂余进行冲击信号的采集试验,提取冲击信号的主要特征。采用支持向量机多分类算法对模型进行训练,并在监测装置上实现实时分类。使用不同品种和含水率玉米对分类模型进行验证。然后,在不同风机转速和清选筛开度条件下,得到测试时间内传感器检测的籽粒数与总损失量之间的关系,并根据谷物流量值,计算得到实时的清选损失率。最后,将该监测装置安装在4YL-8型玉米联合收获机上进行田间试验。结果表明,该监测装置与人工检测相比,平均相对误差为12.98%,可以为收获机的控制提供反馈信息。     

多参数可调可测式清选系统设计与试验

为了改善国内谷物联合收获机风筛式清选装置清选作业参数的调控、监测与显示方式简单且自动化程度较低导致清选效率较低的问题。分析了谷物联合收获机风筛式清选装置4个清选作业参数（振动筛曲柄转速、风门开度、风机转速和鱼鳞筛筛片开度）的调节理论依据，对每个清选作业参数的调控与监测装置进行独立设计，在联合收获机风筛式清选装置基础上设计了多参数可调可测式清选系统，实现风筛式清选装置清选作业参数的自动化调控、监测与显示，整体系统采用电力驱动，实现了收获机风筛式清选装置的绿色环保作业。经准确性检测多参数可调可测式清选系统4个清选作业参数的调节精度均不小于97.17%，具有良好的鲁棒性，可实现4个清选作业参数的精确调控与实时显示。本文利用装配了多参数可调可测式清选系统的4LZ-4型全喂入履带收获机，以总损失率和含杂率为清选性能评价指标，进行了大豆机收田间试验，试验时样机运行良好。试验结果表明，大豆机收田间试验总损失率和含杂率平均值分别为3.13%和2.70%，达到行业标准要求。     

油莎豆收获装备设计与试验

设计了一种油莎豆收获机,主要由机架、输送分离装置、脱粒分离装置、清选装置等部件组成,采用多重清选功能使该机具有良好的流动性和分离性,可实现油莎豆机械化收获过程中籽粒与杂质土、根茎的高效分离清选。以籽粒损失率和含杂率为评价指标,通过设置各部分不同转速,进行3因素3水平正交试验,最终确定油莎豆收获机的最佳参数组合,为各关键部件设计、改进及参数选择提供依据。      

伸缩杆齿式荞麦脱粒装置研制与三因素正交试验分析

针对荞麦机械化收获破碎率高、含杂率大、容易发生“绕辫子”而堵塞脱粒滚筒等问题，研制一种伸缩杆齿式脱粒装置，利用纹杆滚筒和栅格凹板对作物的揉搓、梳刷作用实现脱粒，而与纹杆滚筒相配合的伸缩式杆齿，能够很好地将作物进行翻腾、向后推送，避免了秸秆缠绕，提高了脱粒效果。将该脱粒装置安装于荞麦脱粒性能试验台，选取滚筒转速、脱粒间隙和喂入量作为试验因素建立了三因素正交试验，通过极差分析得到最佳工作参数组合为滚筒转速350r/min，脱粒间隙10mm，喂入量1.0kg/s，该条件下，籽粒破碎率为3.42%，籽粒损失率为0.14%，满足荞麦机械化收获指标，为伸缩杆齿式脱粒装置的应用和荞麦联合收获机的研发提供理论依据。     

基于CFD的牧草种子收获机沉降箱体改进设计与试验

现有牧草种子收获机在收获牧草种子时,其收获总损失率与破碎率较高,杂质清选效果差,沉降不充分。为了解决上述问题,在现有沉降箱的基础上进行理论及结构分析,结合具体需求及整机结构外形来改进沉降箱清选结构,设计了一种圆弧减速挡板,减小了种子受到的冲击力,调整了挡板的大小以及位置,使得更多的种子经过沉降进行清选,提升牧草种子收获的质量合格率。通过计算流体动力学仿真对沉降分离装置的内部流场进行了仿真模拟,选择雷诺应力模型和DPM模型分别对气相和固相进行模拟得到气流场分布图和颗粒场的运动轨迹图。结果表明设计的圆弧减速挡板对比折线降速挡板的结构提升了种子沉降率,并减小了种子破碎率,并且在入口风速提高时,提高了箱底种子捕获率。通过牧草种子收获机收割苜蓿实地试验,分别对比了无挡板以及折线减速挡板的收获合格率。结果表明,采用圆弧减速挡板的沉降箱收获种子时沉降损失率为0.19%,破碎率为0.9%,均达到相关行业标准,证明了该装置的有效性。     

联合收获机脱粒滚筒角速度控制优化设计——基于小波神经网络

脱粒滚筒是联合收获机的核心部件,其性能决定了联合收获机的工作质量和生产效率。由于不同地块和不同作物的湿度、密度不同,联合收获机的行走速度和喂入量也不同,因此脱粒滚筒的转速也应做出适当的调整,使滚筒的线速度保持在一个有较好脱粒效果的状态。为此,提出了一种新的双滚筒脱粒滚筒结构,该结构利用传感器采集滚筒信息,形成了滚筒转速的闭环反馈调节机制,并采用小波神经网络算法对转速的精度进行调节,提高了脱粒滚筒的作业精度。最后,对基于小波神经网络算法的双滚筒脱粒滚筒的性能进行了实验测试和仿真模拟,测试和仿真模拟得到的籽粒破碎率基本吻合,验证了实验的可靠性。对滚筒的脱净率进行了进一步的实验测试发现,利用神经网络算法和小波神经网络算法的脱粒滚筒脱净率都比较高,且小波算法要比单纯使用设计网络算法脱净率高。