双行智能烟草打顶抑芽机检测控制系统设计与试验

为提高烟草打顶抑芽作业工作效率,降低劳动强度,采用机器视觉技术进行烟草智能打顶抑芽作业。首先对烟叶和烟花色彩特征进行分析,利用潘通色卡选取与绿叶相似的印染布作为图像采集背景,减小烟花提取难度;以普通摄像头作为图像采集装置,对烟草图像进行处理,在可见光波段利用颜色特征进行烟花位置定位,确定具体打顶高度;最后通过工业控制机和单片机控制步进电动机、电磁阀,实现烟草打顶抑芽的快速、实时作业。田间试验表明:该烟草智能打顶机作业效率2~3 s/株,烟花检测准确率96%左右,打顶准确率90%左右,抑芽剂喷洒准确率80%左右;满足设计要求,能够有效提高作业效率和作业效果。     

烟草夹持式智能打顶机设计与试验

针对烟草现有打顶抑牙机难以实现烟花收集的问题,设计了一种夹持式智能打顶机,主要由高地隙作业底盘、夹持式智能打顶装置与收集装置组成。夹持式智能打顶与收集装置主要由烟草高度图像识别控制系统、升降机构、夹持输送机构、切割机构、刀片消毒系统、抑牙剂喷施系统和收集系统组成,可实现烟草高度识别、打顶高度调整、烟花收拢、夹持切割、刀片消毒、抑牙剂喷施与烟花收集等联合作业,具有结构紧凑、功能齐全和智能化程度高的优点。在打顶升降机构中采用配重来平衡打顶机构的质量,降低了起升电动机的驱动力矩,能够节约64%的能源。试验结果显示,该机打顶准确率为95%,收集率达到98%,能够满足使用要求。     

手持式电动烟草打顶抑芽系统的设计

结合我国西南丘陵地区打顶抑芽现状,设计了一种手持式电动烟草打顶抑芽系统,由打顶抑芽剪、抑芽剂、消毒液喷施系统和控制系统组成。打顶抑芽剪包括剪切系统、动力传动系统及机架,控制系统包括硬件电路和软件程序。该控制系统采用PIC18F23K22作为主控芯片,根据刀片位置信号、抑芽剂喷施量调节信号、电源电压信号和作业开关信号,控制电机、抑芽剂泵、消毒液泵、抑芽剂电磁阀、消毒液电磁阀、扬声器和指示灯的工作。其中,刀片位置检测采用霍尔传感器,电机正反转采用继电器控制,药泵电压采用高频PWM信号控制场效应管的方式提供。基于工作流程图和硬件电路,并借助汇编语言实现软件程序的编写。对该打顶抑芽系统进行了抑芽剂喷药量精度试验和田间试验,结果表明:喷施误差在5%以内,大大提高了抑芽剂的利用率,降低了成本;每株烟草打顶平均用时3.1s,提高了工作效率;减少了烟株细菌病毒的感染,提高了经济效益,进一步推动了烟草农业机械化进程。     

农作物打顶机夹持打顶机构的设计与试验

目前,我国烟草、棉花打顶主要依靠人工,存在劳动强度大和效率低的缺点;现有的机械打顶主要采取割刀向前滚动切割的方式,存在打顶不精确、烟花无法收集等弊端。针对这些问题,设计了一种夹持打顶机构,主要由左右扶禾器、夹持皮带、浮动张紧轮、浮动张紧轮摆动铰链、切割刀、弹簧、直流夹持电机和割刀电机组成。该机构可实现烟芽的收拢、夹持切割、割刀消毒及抑芽剂喷施等作业,具有结构紧凑、功能齐全的优点。同时,通过烟草茎秆切割力学特性试验,得出剪切规律,为烟草打顶切割力的研究提供了试验依据。田间试验结果表明:该机构打顶准确率为97%,夹持准确率为98%,能够满足使用要求。     

基于顶芽智能识别的棉花化学打顶系统研究

设计了基于顶芽智能识别的棉花化学打顶系统,为实现精准作业,合理高效使用棉花化学打顶药剂,以减少因化学打顶剂的过度使用造成的环境污染。该系统主要由棉花顶芽识别系统、控制系统和喷施系统组成。采用YOLO v5s算法构建棉花顶芽识别模型。控制系统采用STM32F407单片机,负责接收识别系统的信号,并对各个棉花打顶剂管道进行控制。同时,显示界面能够实时显示机具行驶速度、药液流量、打顶剂液位等参数。试验结果表明,在田间全天光照试验中,上午和下午时间段识别效果最优;在速度0.4 m/s下,平均识别率约为94%;信号发送区间为100 mm时,成功向下位机发送信号的成功率达到92%;田间对靶喷施试验表明,有效喷施率为94%,满足作业要求。     

电动烟草打顶抑芽机控制系统研究

对一种电动烟草打顶抑芽机的控制系统进行了设计研究。该控制系统的主控芯片为PIC18F13K22,输入信号主要包括剪刀位置信号、喷药量调节信号、电池电压信号和工作开关信号。其中,剪刀位置检测采用霍尔传感器,输出控制信号主要控制电机、电磁阀、蜂鸣器及指示灯,电机采用控制芯片MC33886进行控制。对该机械喷药量的准确性进行了试验测试,验证了机械的精准性,其平均偏差为2.26%。该设计实现了电动烟草打顶抑芽机的半自动化,有效提高了烟草打顶抑芽的工作效率及质量,进一步推动了烟草农业机械化进程。     

烟草打顶机的研究现状与发展思路

烟草打顶抑芽的机械化作业能实现节本增效,解决劳动力不足的难题。文中介绍了国内外烟草打顶机的现状和研究进展,分析了现有烟草打顶机的结构、工作原理和性能特点,阐述了烟草打顶机存在的问题,指出烟草打顶机械化作业是大势所趋,总结了烟草打顶机总体的发展正朝着联合作业机械化、智能化和精准化方向发展,并就打顶机机型的研发、作业方式和种植经营模式等给出了发展建议。     

基于嵌入式电子监控器的棉花打顶机开发

针对棉花打顶机株顶识别不精确、高度测量不够准确的问题,基于嵌入式电子监控器对棉花打顶机进行了设计和开发.棉花打顶机的主要组成部分包括机架、液压系统、电气系统、切割器、传动系统、高度检测系统、监控系统和单片机等.为了精确识别株顶和正确的测量高度,设计了高度检测系统,包括采用图像分割和BP神经网络的方式精确识别株顶、采用坐...     

烟草打顶机械化技术及应用现状

目前,我国在烟草打顶抑芽作业过程中都是以人工作业为主,其劳动强度大,工作效率低,严重制约着我国烟草产业的发展。为此,阐述了在烟草生产种植过程中进行打顶抑芽的原因、作用和打顶抑芽机械国内外的发展现状,并指出了今后烟草打顶机械的发展趋势,给出了我国烟草打顶抑芽机械研究的建议,为烟草田间打顶抑芽作业机械化的发展提供了参考。     

轻便式烟草打顶抑芽机剪切机构的设计

我国西南地区大面积种植烟草,抑制顶端优势是提高烟叶品质的重要手段。目前,多采用人工打顶方式,加之行间烟叶茂密且易损坏的特点,使得人工打顶抑芽劳动强度和作业量非常大,因此,开发一种代替人工作业的打顶抑芽装备成为亟待解决的问题。文章针对丘陵山地种植的烟草实现自动化打顶抑芽作业的需求,创新设计出轻便式烟草打顶剪切机构,并利用电动机实现驱动。该剪切机构设置齿轮齿条传动,结构简单、能耗低。通过计算、试验,确定了剪切机构的参数和选择了电动机的参数。样机试验结果表明,所设计的剪切机构能够完成相应的剪切打顶作业。该剪切机构结构简单,携带轻便,使用可靠,可操作性强,为打顶抑芽机的推广应用提供了依据。     

动态喷洒系统计算机视觉的研究与设计

传统农业中覆盖式喷洒除草剂,不但浪费除草剂和人力资源,而且污染环境,因此采用计算机视觉技术把杂草从农作物和土壤的背景中识别出来,定量与定位地喷洒化学制剂就显得极为重要.动态杂草识别与喷洒系统不但与识别算法有关,还与摄像头的安装高度、安装角度以及喷头的距离有很大的关系.为了达到精确喷洒的目的,对系统的计算机视觉部分进行了深入的研究和设计,通过大量试验进行验证,为动态杂草识别与喷洒系统的精确喷洒做好了充分的准备.     

基于卷积算法的自动割草机目标检测应用研究

为进一步提高我国自动割草机的目标检测准确度与整机作业效率,采用卷积算法理论针对其检测系统展开设计应用研究.在整机结构组成及作业原理基础上,根据卷积算法执行规则流程,建立目标函数与检测核心模型,并针对检测系统进行软件设计与硬件平台搭建,并进行自动割草机目标检测作业试验.结果表明:经卷积算法应用,自动收割机检测系统可实现目...     

喷杆喷雾机智能控制系统设计及试验

为提高喷雾均匀性和农药的有效利用率,针对大田作物施药的农艺要求,设计了一种安装于大田常用喷杆喷雾机的喷雾机智能控制系统,并介绍总体方案和工作原理。该系统主要包括变量施药、喷杆高度自动调节等功能,变量施药系统通过变量调节阀调节喷雾流量,通过喷雾量与作业速度自适应控制模型,实现作业过程中药液均匀喷施;喷杆高度调节系统采用超声波传感器检测喷头与作物顶端的距离,根据设定的目标高度,控制电动缸动作,调节喷杆高度。试验表明:变量喷雾控制系统能够根据设定喷量和作业速度的变化准确发出调控指令,控制流量调节阀动作进行流量调节,提高了喷雾作业的均匀性,喷雾精度误差最小为2.24%,能够有效提高喷药作业质量;喷杆高度调节最大误差为5.40%,提高了喷杆与作物顶端距离调整的准确度。     

3MDZJ-1型电力驱动式棉花智能精准打顶机的研制

针对现有棉花打顶机械对棉花实际生长高度测量效果差及打顶过程中漏打顶、过打顶等问题,提出了检测装置与打顶装置分开、升降动力与切割动力分开的方案,研制了一种基于FPGA的电力驱动式棉花智能精准打顶机。检测装置对棉花高度精准检测,打顶装置根据机具前进速度进行实时调整,实现了精准定量打顶;触屏控制系统能够实时显示作业速度、作业面积及监控棉花打顶过程,大大提高了棉花打顶机械的智能化水平。田间试验结果表明:整机结构稳定,机具作业速度在2.97km·h-1以内时,打顶率达90%以上,机具结构设计合理,为棉花打顶机械化提供了技术支持。     

基于双目视觉的农药喷洒机器人识别系统研究

针对玉米秧苗期农药喷洒存在的效率低、成本高、污染大等问题，本文提出了一种可搭载于小型农药喷洒机器人的视觉识别喷药系统。该系统采用SSD-MobileNetv1网络作为玉米秧苗识别算法，结合数据增强与迁移学习两种方法，将ARM集成板作为嵌入式设备，当相机检测到喷药范围内的玉米秧苗时，控制引脚将产生PWM信号，启动喷淋系统，实现对单株玉米秧苗的精确喷药。经过测试，该系统对玉米苗的识别准确率可达84.18%，对距离的估计基本满足机器人喷药要求。     

棉花机械打顶关键技术研究进展

棉花打顶作为棉花种植过程的一个重要环节,对棉花产量与品质具有重要影响。针对我国棉花打顶机械的发展情况,分类总结近年来在棉花高度与顶端检测、打顶装置、控制系统等关键技术方面的研究现状,阐述各个关键技术的突破与创新。同时指出在棉花高度与顶端检测、打顶装置、控制系统等方面检测精度不足、切割可靠性与准确性差、打顶控制算法不完善等问题。提出未来打顶技术研究的发展方向,神经网络、5G通讯等技术可用于棉花打顶识别,创新优化打顶切割装置,先进智能控制算法应用解决棉花打顶控制问题,机器人等先进技术应用到打顶中,发展无人机打顶技术,结合水肥调控栽培技术,推进打顶机械与生产农艺相结合,最大限度减低棉花田间管理复杂度,提升棉花打顶效果,实现棉花机械打顶大规模应用。