艺术外观渲染下的农机三维建模与模拟分析

艺术外观渲染后的三维农机模型特征突出、立体化效果优,为了提高农机市场竞争力,分析了艺术外观渲染下农机三维建模与模拟情况,实现了依据个性化需求的农机设计。三维建模过程中,利用HSL模型从色相、饱和度及亮度3个通道渲染农机模型外观颜色,采用OpenGL创建光源、定义光源与材质属性,基于小波重构方法压缩上述渲染文件规模。在艺术外观渲染下,以农机齿轮三维模型构建为例,结合农机三维建模步骤,构建了农机三维模型。验证表明:所构建三维农机模型在艺术外观渲染下特征突出、立体化效果优,模拟播种过程中农机的油耗量仅为9.11L/hm~2,最高模拟生产率为0.219hm~2/h,是一种节能、高效的三维农机模型。     

Web3D虚拟现实平台在收割机零部件设计中的应用

为了提高联合收割机零部件设计的可视化和交互性,将虚拟现实语言VRML、X3D及Java程序设计语言引入到了零部件设计虚拟展示系统中,创建了基于互联网的零部件展示平台。虚拟展示平台采用SolidWorks等主流的建模软件创建联合收割机的三维模型,然后将模型文件转换为VRML可以编辑的wrl或者vrml格式文件,采用X3d-Edit进行动画编辑和仿真,最后利用外部编程接口和脚本编程接口实现Java和VRML的通信,从而使Java可以访问VRML场景,并实现对场景的控制。对平台的功能进行了测试,结果表明:采用Web3D技术可以实现联合收割机缸体的拆解可视化展示,方便了设计人员之间及客户与设计人员之间的交流交互,大大提高了农机的设计效率。     

基于排球机器人运动规划的农机案例学习决策系统

利用排球机器人进行运动规划,可以模拟人类球员通过经验积累而采取相应动作的行为学习模式,采取案例学习的方式解决球的初始状态微小变化,如发球速度和角度变化时的运动规划问题。如果将排球机器人运动规划方法使用在农机决策系统中,通过案例学习训练可以使农机进行自主作业。为了验证方案的可行性,以采摘机器人的设计为例,将排球机器人运动规划系统引入到了机器人的定位识别系统的设计上,并采用小波神经网络算法对案例库进行训练,以获得较高的学习精度。对采摘机器人定位识别系统进行了测试,结果表明:采用案例学习和小波神经网络算法,可以使采摘机器人定位识别系统具有较高的响应速度和识别精度,满足采摘机器人自主作业的设计需求。     

大葱联合收获机虚拟仿真培训系统设计与开发

在虚拟现实技术的支持下,通过SolidWorks和3ds Max软件实现了模型的构建、优化和渲染,使用虚拟现实软件Unity 3D完成了大葱联合收获机虚拟仿真培训系统功能开发。该虚拟仿真培训系统具有良好的人机交互界面,操作简单实用,可以实现第一人称三维场景漫游、装配拆卸过程的交互仿真和模拟作业操作等功能,系统同时具有一定的用户和农机管理功能。系统可以真正让受训者沉浸其中,对提升培训效果、提高对农机农艺融合的认知程度有重要推动作用,具有一定的推广使用价值。      

基于Java3D和VRML技术的采摘机械手运动仿真研究

为了实现采摘机器人机械手臂运动虚拟仿真过程的交互性,基于Java3D和VRML虚拟现实技术,提出了一种机械臂交互式三维场景生成及运动仿真系统。为了验证系统的可行性,以采摘机器人机械臂为研究对象,设计了基于采摘机器人机械臂运动仿真系统,并基于网络的特征,通过接口导入机械臂关节的造型文件,实现了采摘机器人机械臂仿真三维虚拟场景创建。对仿真系统进行了实验,结果表明:开发的采摘机器人机械臂三维运动仿真系统可以对采摘路径进行合理的规划,得到和实验基本吻合的轨迹,能够实时地显示关键力矩的变化,为关节结构的优化提供了数据参考。将仿真目标位置和预设位置进行对比发现,最大位置偏差不超过1 mm,从而验证了运动模型和算法的可靠性。     

#br# 基于数据驱动的虚拟场景搭建及#br# 模型检索优化方法#br#

为更科学、高效地搭建虚拟场景渲染平台,解决大量虚拟场景模型的存储与检索的难度问题,运用虚拟仿真技术对使用先进的农业装备和合理规划的果园进行评估、对大量的虚拟场景模型特征信息进行提取及参数化建模,存储到数据库中,建立哈希索引列加速检索。以Unity3D为场景的开发平台,结合典型开源关系型数据库MySQL为虚拟场景模型特征信息参数存储载体,并建立哈希索引列。在数据驱动下,快速构建出符合需求的三维模型,实现了大量三维模型的快速检索调用。以果园场景为例,将天气系统仿真场景数据、多种类果树模型数据、实景扫描地形数据导入数据库中,构建果园场景数据库,快速创建虚拟果园场景仿真平台。仿真结果表明,该方法构建的数据库可以较好地支持场景平台的虚拟设计与仿真,且提升三维模型的检索效率,缩短了农业虚拟场景渲染平台的开发周期,为虚拟场景渲染平台的设计及搭建提供技术借鉴。     

基于虚拟仿真技术的农机展示和交互设计研究

为了提高农机产品的设计效率和水平,将虚拟仿真和交互展示技术引入到了农机产品的设计制造和展示过程中,通过农机建模、虚拟环境创建和网络发布构建了农机展示系统,有效提高了农机的展示和交流交互效果。在交互展示系统的设计上,采用3Ds MAX软件创建了农机的三维模型,并在Unity3D软件中进行了解析,最后利用Web 3D实现了网络化在线展示,使系统具有农机零部件展示、外观展示和功能展示等功能,对于提升农机设计效率和水平,实现设计者和需求者之间的交流交互具有重要的作用。     

基于计算机Web 3D和Java程序开发的农机信息系统

首先,介绍了计算机Web3D技术及框架体系;然后,从系统总体、网络和功能等3方面设计了农机管理系统架构;最后,利用Web3D和Java技术设计了人机、作业、综合信息和调用4个管理子系统,实现了农机信息系统的研究和开发。测试结果表明:系统具有较高的稳定性、可靠性和准确性,能够实现对农户信息、农机信息、维护保养信息等数据参数的管理和维护,对农业现代化具有重要意义。     

基于3DMAX的用户配电房三维设计软件系统

针对用户三维设计系统的运行和开发需求,设计并开发了基于3D Studio Max+Windows NT组合技术的三维设计系统。该系统可支持三维虚拟场景实时渲染,同时能够更好地呈现仿真对象的数量、虚拟设备三维模型的精细程度以及实时操作状态的动态变化等特点。配电房三维设计虚拟场景,设计并实现了支持操作者复杂操作交互过程逻辑控制,允许操作者根据自我认知进行自由的组合操作,使配电房三维设计系统更加符合真实操作情境及满足用户要求。     

播种机造型创新艺术设计——基于FLASH网络交互性动画技术

随着网络科学技术的全面进步,Flash动画不断融入到我们的工作和生活中,而其中交互性设计更是为人们的生活和工作提供了较大的方便。为了提高播种机造型设计的艺术性和创新性,将Flash网络交互性动画技术引入到了播种机的造型设计过程中,通过Flash的交流和交互功能对播种机的造型和颜色搭配进行个性化设计,实现播种机造型和配色方案的优化升级。为了验证方案的可行性,利用Flash动画软件创建了播种机造型设计的背景,并导入了播种机动画设计素材库,最后通过编程实现了动画播放的基本功能,从而初步验证了该方案的可行性,为播种机造型创新设计的研究提供了一种新的方法。     

电力系统配电网技术在农机自动化控制中的应用

为了提高农机的自动化控制水平,基于电力系统配电网自动化技术,将自我诊断和反馈调节方法引入到了农机的控制系统中,通过对控制系统故障的自我诊断和反馈调节,农机可以实现自主化作业,有效提高了农机的智能化作业能力。为了验证方案的可行性,以配电网自动化系统和采摘机器人控制系统的测试为例,对配电网自我诊断能力和农机的反馈调节有效性进行了仿真模拟,结果表明:配电网自我诊断系统可以有效监测到系统中存在的故障,而采用配电网反馈调节系统后,采摘机器人的故障率有所降低,将配电网自动化技术应用到农机自动化控制系统中是可行的。     

农机数字化设计数据库私有云网络安全防护措施研究

为了提高农机数字化设计效率,将云设计制造技术引入到了数字化设计制造过程中,并提出了数字化设计数据库私有云的基本框架,通过私有云网络可以实现数字化设计数据库的数据分享。分析了数字化设计数据库私有云可能受到的攻击,并提出了私有云数据库的基础安全防护措施。以农机数字化设计样本数据为测试对象,对安全防护措施进行了测试,结果表明:安全防护可以有效地拦截数据攻击,提高了数据库使用的安全性。     

3DMAX应用下的智能插秧机外观优化

为进一步提高智能插秧机的结构布局协调性与感染力水平,利用3DMAX应用平台进行插秧机外观优化研究。考虑土壤湿润程度对插秧刀具的影响等因素,结合插秧机分插机构传动部件与插植臂等执行部件的相互关系与约束条件,以偏心齿轮啮合传动特性,建立用于智能插秧机外观优化的数学模型,得到关键部件与机构的三维物理模型与无缝装配模型。从结构细化设计与外观造型设计两大角度分别对插秧机体、驾驶座、车轮、插秧装置等曲线参数优化,插秧作业场景与插秧特征提取及组件元素3D建模等操作进行3DMAX场景下智能插秧机的外观呈现与界面设计布局,实现了智能插秧机的3D可视化管理与动画效果展示,且动作一致性较好,设计合理可行。农机三维建模技术对准确实现结构优化有很好的预知功能,对大型农机设备结构设计搭建人机交互虚拟平台有一定的参考价值。     

3D动画技术在农业机械定性分析中的应用

随着信息化技术的不断进步,3D动画技术取得了长足发展。在农业机械设计分析领域,3D动画具有先天优势,可以更加直观地呈现农业机械的设计结构,便于进行定性分析。介绍了3D动画的应用原理、优势和特点,分析了3D动画在农业机械定性分析中的应用。      

基于SingalR和Web的采摘机器人远程编队控制研究

多移动机器人协调是当前机器人技术的一个重要发展方向,但是在农业上的应用并不多。为了提高采摘机器人的智能化程度及作业效率,实现多机器人的协同实时控制,提出了一种基于Web的多机器人远程编队控制系统。针对当前Web实时应用程序技术的不足,构建了一种基于SingalR的Web实时应用程序框架,该框架可以实现逻辑和动态的执行任务,并将实时更新的数据定时地发送到所有连接的客户端。结合多智能体网络对采摘机器人的编队控制进行了研究,根据具体的多机器人系统,进行了实验测试,得到了多机器人编队控制的规划路径,计算了多机器人控制的残差精度,最后对多采摘机器人的工作效率进行了测试,验证了基于SingalR的Web实时应用程序框架在多采摘机器人编队控制中使用的可行性。     

基于临场感增强的果园机器人遥操作可视化系统研究

针对果园作业机器人使用单目相机进行遥操作时，仅用二维视频获取环境信息缺乏临场感的问题，设计了一套基于临场感增强的果园环境信息可视化系统，用于果园机器人遥操作。系统由计算服务器、云服务器、网络摄像头、激光雷达、嵌入式开发平台等组成。计算服务器采用T7920工作站，并在其上部署Tensorflow计算框架和Open3D点云算法库，计算服务器在接收到云服务器转发来的环境图像和点云数据后，分别对图像进行导航信息增强，对点云进行曲面重建；嵌入式开发平台可以收集来自于网络摄像头和激光雷达的原始数据，并上传至云服务器；在云服务器部署了以ZeroMQ为基础的消息中转程序和HTML5后台服务，提供跨互联网的消息通信服务和可移动的遥操作环境信息可视化服务。测试结果表明，部署在计算服务器的导航信息提取模型平均提取导航线时间86 ms,提取导航线平均精度16°,均优于对比模型结果。点云重建算法可以有效建立场景轮廓，平均精度4.9 cm,平均重建时间24 ms。压缩图像传输及增强处理时延不超过230 ms,点云的传输时延不超过400 ms。各项参数可以满足遥操作机器人进行果园作业的基本要求，相比仅有单目相机的遥...     

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UG的智能采摘机器人动画仿真设计

为了提高采摘机器人的设计效率,基于现代机械设计方法,将UG动画仿真软件引入到了采摘机器人的设计过程中,并采用参数化建模和虚拟现实技术,对采摘机器人样机进行性能测试和优化,有效提高了机器人的设计效率和设计质量。使用UG工程软件对采摘机器人进行了参数化建模,得到了采摘机器人装配体的各部分零件模型;然后利用虚拟现实装配技术,通过参数设置,对机器人的性能进行了仿真,实现了机器人的果实抓取、关节转动和移动等一系列的功能,从而验证了采摘机器人结构设计的可行性,为采摘机器人的结构设计和优化提供了基本依据。     

基于机器视觉的采摘机器人果实三维模型重构与识别

为了提高采摘机器人果实定位和识别的准确性,在采摘机器人机器视觉系统的设计上引入了果实三维重构方法,利用二维采集图像信息的处理,通过坐标转换关系,实现了三维模型的构建。为了验证三维模型重构对机器视觉果实识别准确性的提高作用,模拟青椒夜间作业的采摘环境,对不采用三维重构和采用三维重构技术两种情况下的果实识别准确率进行了对比,结果表明:采用三维重构技术可以明显提高果实的定位识别准确率,对于采摘机器人机器视觉系统的优化具有重要的意义。     

基于3D艺术打印技术的播种机零部件设计与研究

随着农机市场的不断壮大,农机的性能和外形的美观性逐渐受到客户的青睐,农机在外形的艺术设计上即可以满足客户的审美需求,又可以在一定程度上缓解农机使用者的疲劳感,对于农机的总体性能的发挥占据了越来越重要的地位。为此,将3D艺术打印技术引入到播种机的零部件外形设计中,并以前盖板的艺术造型设计为例,采用CATIA软件设计了前盖板的三维模型,并将模型文件格式转换成了支持3D打印的格式,最后利用3 D打印机打印了前盖板的艺术造型。由打印效果可以看出:使用3 D艺术打印不仅可以满足播种机前盖板流线型曲面等动感的艺术设计,还可以调制出各种模型颜色,丰富了播种机外形艺术设计的视觉冲击效果,对于播种机外形设计方法的革新具有重要的实践意义。