基于计算机图像处理的自动对靶精准施药平台研究

搭建了自动对靶自动对靶平台视觉模型,并对各个坐标系之间的坐标转换进行了研究。介绍了自动对靶精准施药平台自动对靶与相机标定,并基于极限学习机实现了自动对靶精准施药决策。实验结果表明:自动对靶精准施药平台准确率达到了77%以上,喷药最大时间为8s,效率较高,具有较高的可行性和有效性,能够满足设计需求。     

果园自动变距精准施药系统设计与试验

针对我国北方果园施药设备自动化程度不高、农药利用率低、适应性差等问题,设计了基于冠层体积估算的果园自动变距精准施药系统。施药系统的喷施臂在控制系统的控制下可以在水平和垂直方向调整喷雾距离和喷施高度,以适应不同果园的果树特征。为实现精准喷施,利用红外测距传感器组成了传感器阵列,通过该阵列探测冠层,将测得的数据用数学方法构建了冠层体积估算模型,并设计了喷雾参数调整方案,使得喷雾距离与喷雾量可进行相应调整。为验证施药系统的性能,测试了喷施臂在接收到移动指令时的响应时间与运动实际耗时以及冠层体积估算模型的准确率,并选用仿真桃树进行了定距和变距两组自动对靶喷施试验。结果表明,喷施臂的移动可实现瞬间响应,运动实际耗时与理论耗时几乎一致,冠层体积估算模型的相对误差为11.27%;与定距对靶喷雾相比,自动变距对靶喷施的农药附着率提高了18.66%,节约了30.25%的药液。     

基于微波探测的植株对靶精确施药机研制

为了提高施药的精度和效率,将微波探测技术引入到了精确施药机的设计过程中,设计了一种具有自主定位能力的高精度施药机。该装置通过微波传感器获得植株标靶靶向信息和距离信息,通过速度传感器获得机器人移动速度,将两者综合处理后,输出控制信号,控制电磁阀的启闭,实现精确对靶施药。为了验证施药机的精确施药效果,采用调频连续三角波微波传感器,对同一植株靶,在不同实验条件下,对分辨率、探测范围与探测距离进行了实验。实验结果表明:以植株作为探测靶标时,探测分辨率与植株间距具有相关性,光照强度、温度和湿度对探测效果的影响不大。微波探测对环境的适应能力较强,因此可以将微波探测技术应用到高精度施药机的设计中,提高施药机施药的精确性和效率。     

基于大数据的施药平台农药喷洒定量分析研究

近年来,我国农用小型无人植保飞机发展势头迅猛,目前国内生产无人植保飞机的厂家已经超过10家,并呈快速增长趋势。为了提高无人机喷药设备喷洒的准确性,提出了基于云技术的施药量大数据实时分析平台,并通过PID调节来实现农药喷洒量的精准控制。为了验证方案的可行性,设计了喷药定量分析实时数据分析平台,并以无人机喷药作为研究对象,对喷药定量分析平台的可靠性进行了测试,包括数据的分析速度及喷药的准确性等。测试结果表明:相比传统的数据分析服务器,基于云技术的大数据分析平台具有更高的施药定量数据分析能力,采用数据分析平台后,施药的精度较高,可以满足无人化植保作业的需求。     

基于图像边缘检测技术的采摘机器人视觉系统设计

采摘机器人作业环境复杂,视觉系统往往不能准确对待采摘的果树或者果实进行准确的定位。为了提高采摘机器人视觉系统的定位精度,引入了图像边缘检测技术,通过提取待采摘果树或者果实的边缘,计算果实的位置坐标,为采摘机器人的自主行走定位和采摘作业提供可靠数据支持。为了验证方案的可行性,以待采摘果树的特征边缘提取为例,对系统的果树边缘提取的可行性及定位准确性进行了实验。实验结果表明:采用基于图像边缘检测技术的采摘机器人视觉系统可以成功地对果树进行定位,并输出果树的位置坐标,将位置坐标和实测位置坐标进行对比发现,其结果基本吻合,具有较高的定位精度。     

采摘机器人移动果实目标跟踪研究——基于云存储和无线传感器网络

提高采摘机器人对运动目标的定位能力是提高机器人采摘精度的重要途径,但对于运动果实目标的跟踪和识别需要实时处理大量的图像数据。为有效处理并利用无线传感器实时采集待采摘果实图像,提出了一种基于Hadoop云平台的图像并行处理方案。为了验证方案的可行性,设计了具有运动图像采集和无线传感网络传输功能的采摘机器人,并搭建了基于云存储并行计算的图像抓取平台,利用无线传感器采集的果实图像资源作为原始数据集,对运动待采摘目标进行了图像识别。实验结果表明:采用该方案可以成功地获取运动果实的位置信息,且采摘机器人成功采摘率较高,对于高精度采摘机器人的设计研究具有重要的意义。     

基于机器视觉的对靶喷雾系统时延估计方法研究

对靶喷雾系统中的时延估计是关系到整个系统实际喷雾命中率的关键问题。首先对经典的机载对靶喷雾模型进行了分析,总结出理论上机载设备长度、硬件延时、算法耗时、农机运行速度和理论对靶精确度之间的关系;然后,在此基础上提出了一套基于双目机器视觉的核心速度测算方法,并设计了喷雾时延估计模型;最后,通过搭建完整软硬件实验平台实现了对算法的有效性验证。实验结果表明:该算法可以在常用的基于机器视觉的农机装备中实现准确的常规对靶喷雾时延估计。     

基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机研究

为了实现果园大面积自动化喷药,提高喷药装置智能化选择重点病虫害果树目标的能力,基于物联网和智能监控技术,设计了一种新的果园自动对靶喷药装置。利用新式的自动喷药装置,可以结合病虫害实时监控数据,对果树有选择性地进行自动喷药,利用红外线扫描技术可以精确地喷药对靶,采用AT89S52单片机实现了整个系统的自动化控制。模拟实际果树喷药环境,在实验室对喷药装置的自动对靶功能进行了实验研究,实验过程中分别采用了3种不同颜色的标的物。实验结果表明:在实验10m的范围内,智能喷药装置可以准确地识别3种颜色的盆栽目标,标准差最大仅为0.12,识别精度和效率较高,为果园自动喷药装置的研发提供了技术支持。     

温室环境下红掌图像拼接算法

研究了非结构环境复杂背景下图像拼接方法,实现了温室环境下红掌图像的拼接.以温室自然光照环境下随机垄地为研究对象,提出先采用2G-R-B算法提取红掌、再采用SIFT算法进行图像特征匹配的方式,并对使用SIFT算法的图像拼接算法进行了改进,大大降低了原拼接算法在高噪声环境下的运算量及处理时间,实现了高噪声环境下红掌图像快速有效的拼接.在智能对靶施药系统的基础上进行实验,结果表明,所提出的方法拼接速度为0.083 s,误判率为7.3％.     

采摘机器人AGV控制系统研究 —基于云平台分布式远程监控技术

远程实时监测是采摘机器人远程调度和控制的重要依据,针对当前视频监控平台凸显的瓶颈,如流媒体服务器负载过重、容灾能力弱、扩展能力弱等缺点,结合当前流行的开源分布式框架Hadoop,提出了基于分布式视频存储和并行计算视频处理的采摘机器人远程监测控制云平台系统。为了验证方案的可行性,以采摘机器人自动引导设备(AGV)远程监测和控制系统的设计为例,对使用云平台技术的通信误差和控制精度进行了测试,并对使用和不使用远程监测系统得到的定位导航效率进行了对比。测试结果表明:采用云平台分布式远程监测技术可以有效地提高AGV系统的定位导航效率和精度,对于采摘机器人自动控制系统的设计具有重要的意义。     

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...     

基于VR技术的旋耕埋草机功率检测研究

为了提高旋耕埋草机的功率检测准确性和效率,实现旋耕埋草机的结构优化,将VR虚拟现实技术引入到了埋草机的功率测算过程中,并采用Lab VIEW软件设计了功率检测虚拟平台,从而实现了旋耕埋草机的功率数据采集、处理和仿真模拟。为了验证方案的可行性,以一台简单的旋耕埋草机为例,在农田里展开了试验。首先,对其作业性能进行了测试,在保证其能正常作业的情况下采用虚拟仪器对功率进行了测算,并将其和实际功率仪器上的采集功率进行了对比。结果表明:采用虚拟仪器得到的功率和实际功率相吻合。由此验证了方案的可行性,为旋耕埋草机的优化设计提供了数据支持,为农机智能检测仪器和嵌入式系统的开发提供了较有价值的参考。     

在线自动对靶喷雾控制系统研究

为了提高喷雾装置的自动对靶精度,实现流量控制的实时自动化调节过程,提出了一种基于二值化图像分割和微波测距的自动对靶喷雾控制系统。该系统利用植物叶间灰度的动态阈值来调控电磁阀,实现了实时变流量喷雾过程。为了提高微波测距的精度和图像二值化过程的效率及鲁棒性,使用了神经网络算法对测距误差进行修正,采用了动态阈值方法对图像的二值化进行迭代计算。最后,对实时自动对靶喷雾控制系统进行了测试,由测试结果可以看出:采用神经网络和动态阈值二值化方法可以大大提升控制系统的精度,提高了喷雾的效率和准确性,为现代化农药喷雾技术的研究提供了理论参考。     

基于STM32的水果采摘机器人控制系统设计与实现

针对农业生产领域存在的劳动力资源紧缺、人工采摘成本较高等问题,提出一种基于STM32的水果采摘机器人控制系统设计方案。该方案主要采用自动化采摘的方式,实现成熟水果的智能识别与采摘,利用STM32单片机作为该系统的主控芯片,视觉识别部分采用Open MV图像处理功能作为核心。通过试验验证方式对系统的可行性进行了分析,结果表明该系统可满足用户的实际使用要求。      

基于5G的无人机图传及在植保无人机的应用展望

5G技术与无人机图传的结合,有助于提高图传的画质和传输速率,推进无人机在多个行业的深入应用,并且运用在植保无人机上,还能促进植保无人机对靶喷洒技术的发展.通过梳理无人机图传的几种方式,分析5G无人机图传的优势,综述国内外5G无人机图传和植保无人机对靶喷洒的研究现状,指出5G信号不稳定、图传系统功能单一、5G无人机图传在...     

协同SaaS平台的数据安全模型研究——面向农机数字化设计产业链

齿轮是现代重型拖拉机的重要部件,在拖拉机数字化设计过程中,齿轮的设计是较为繁琐的,并且齿轮的种类较多,不同的种类绘制方法是不同的。为了简化齿轮的设计过程,提高拖拉机齿轮的设计效率,提出了一种基于参数化设计的齿轮设计方案,并将其引入到了农机数字化设计协同SaaS平台中,同时为了保证数据的安全性,设计了数据安全模型。为了验证该方案的可行性,以拖拉机普通齿轮和锥形齿轮的设计为例,对齿轮的设计效率进行了验证,测试结果表明:采用参数化设计方案可以快速地生成普通和锥形齿轮;将参数化设计方法引入到了SaaS协同设计平台中,对数据安全性加密的效率进行了验证,验证结果表明:加密数据和普通数据的存储时间相差不大,从而验证了数据加密的快速性,为协同数字化设计平台的设计提供了较有价值的参考。     

基于机器视觉的高地隙喷雾机自动导航系统设计

针对高地隙喷雾机在玉米中后期喷药植保作业对行难的问题,设计了一种基于机器视觉的高地隙喷雾机自动导航系统,并进行了可行性分析和仿真试验.系统整体由前置的CCD摄像头、车载计算机、STM 32微控制器、蓄电池组、步进电机及控制器,以及传感器模块组成,通过Labview编程软件实现程序的开发及数据的储存工作,车载计算器进行图...