整秆式甘蔗收获机内物流排杂高速摄影分析

为了研究整秆式甘蔗收获机内物流排杂运动机理,研制了甘蔗收获机内物流排杂试验台,并利用高速摄像机拍摄了甘蔗与蔗叶在物流通道内的运动全过程,并对图像进行分析。结果表明,甘蔗在物流运动过程中发生弹跳、扭转和弯曲变形,在剥叶运动过程中发生断尾,并且通过排杂装置将蔗叶与甘蔗分离后排出。通过建立甘蔗收获机内各部件元件与甘蔗、蔗叶的简化力学模型,结合甘蔗和蔗叶的力学特性分析了甘蔗和蔗叶在物流通道内的运动机理。甘蔗在物流运动中主要受到的作用力为各部件对甘蔗的轴向力、垂直于甘蔗运动方向的切向力和摩擦力。     

甘蔗收割机物流堵塞影响因素的试验研究

为探讨甘蔗物流堵塞的成因与影响因素,在自制的小型甘蔗收割机上进行物流通畅性试验,通过正交试验分析了砍蔗刀盘转速、提升装置表面材料、喂入辊转速及喂入辊耙齿形状等因素对甘蔗通过堵塞关键节点(即砍蔗机构)的时间的影响。结果表明:提升装置表面材料、砍蔗刀盘转速及喂入辊耙齿形状对甘蔗物流通过时间有显著影响,提升装置表面材料的摩擦因数大则甘蔗通过砍蔗系统的时间缩短,在一定程度上提高刀盘转速和改进喂入辊耙齿形状也能提高甘蔗物流通畅性。     

甘蔗收获机喂入系统结构改进与仿真试验

通过试验研究和虚拟仿真分析发现,现有的小型甘蔗收获机喂入系统齿轮箱设计存在缺陷,易导致喂入系统的甘蔗堵塞。通过分析,对喂入系统结构进行了改进设计,将齿轮箱换成梯形齿型喂入辊,同时两个切割器的刀轴由一对反向同步旋转的液压同步马达驱动;通过Solid Works软件建立喂入系统的三维模型,再通过ADAMS软件进行仿真分析,结果表明:改进后的喂入系统不仅扩大了切割传动机构的物流通道,而且将齿轮箱对甘蔗产生的被动的滑动摩擦阻力转化为改进后喂入辊对甘蔗产生的主动作用的滚动摩擦驱动力;改进后的喂入辊使甘蔗在螺旋提升输送装置上的滞留时间较原来缩短了35.9%,对甘蔗的最大径向作用力比齿轮箱降低了86%,甘蔗更易进入物流通道,其输送性能得到明显改善,解决了喂入系统易于堵塞的问题,对试验部分切割器马达压力测量结果起到了反证作用;仿真试验也表明适当提高喂入辊转速有利于降低甘蔗收获机的堵塞率,为喂入系统结构参数和位置参数的改进设计提供了参考依据。     

4GQ-1C型甘蔗收获机的设计与试验

针对我国丘陵山区甘蔗种植的特点研制一种履带式自走切段收获机,该机可一次性完成切梢、扶倒、切割、输送、切断、分离及集蔗功能,适合在坡度较大、小地块、散户种植的蔗区作业。设计并介绍了整机的总体结构、工作原理、技术参数以及液压系统、切割装置、输送装置、切段装置、履带底盘等关键部件。田间试验结果表明,该机总损失率为2.38%,宿根破头率为8.3%,含杂率为6.2%,纯工作小时生产率为0.12 hm~2/h,燃油消耗率为150 kg/hm~2,4GQ-1C型甘蔗收获机在丘陵坡地作业具备较好的适应性,性能指标达到设计要求。     

基于改进YOLO v5s的复杂环境下蔗梢分叉点识别与定位

甘蔗蔗梢分叉点的精确识别与高度定位是实现甘蔗收获机切梢器实时控制的关键技术之一，也是提高甘蔗收获机械化水平和降低甘蔗含杂率的重要途径。针对甘蔗地环境复杂、光照变化大、蔗梢分叉点相互遮挡等问题，首先通过田间调查，并现场测试、分析甘蔗生长点、甘蔗分叉点及相互关系的特征规律，采集图像的甘蔗分叉点的统计分析，并结合现场对甘蔗分叉点高度的测量统计分析，发现其均具有明显的正态统计特征。接着，提出了一种基于改进YOLO v5s的蔗梢分叉点识别方法。该方法采用单目和双目相机在广西大学扶绥农科基地采集甘蔗图像数据，并进行数据预处理和标注，构建了甘蔗蔗梢分叉点数据集。然后，在YOLO v5s中引入BiFPN特征融合结构和CA注意力机制，以增强不同层次特征的交互和表达能力，并使用GSConv卷积和Slim-Neck范式设计，在原始模型主干网络中引入Ghost模块替换原始普通卷积，来降低模型的计算量和参数量，提高模型的运行效率。最后，通过在现场采集的数据集上进行训练和测试，验证了该方法的有效性和优越性。实验结果表明，该方法在甘蔗蔗梢分叉点数据集上平均精确率达到92.3%、召回率89.3%和检测时间19.3 m...     

颜色空间图像处理技术在蔗节识别上的应用

近年来,我国甘蔗机械化程度有所提高,但在甘蔗种植过程中,全自动化的联合种植机械装置还有待提高。为此,针对甘蔗种植机中甘蔗预切种的蔗节识别提出了基于颜色空间的图像处理,实现甘蔗种植机的蔗节切割智能化。甘蔗蔗节处具有拐点和灰度值不连续的特性,采用边缘拟合法和灰度值拟合法,并在此基础上使用中值决策法识别甘蔗蔗节。蔗节的颜色特征提取和处理算法的实验表明:蔗节识别效果的正确率可以达到94.7%,证明了中值决策法对甘蔗的蔗节识别有效,因此颜色空间视觉识别技术可作为甘蔗预切种中自动装备研制的理论依据。     

蔗地不平对收获机砍蔗系统影响的仿真分析

甘蔗根切质量是评价甘蔗收获机砍蔗系统好坏的一个重要指标,它直接影响到宿根第2年发芽率,即宿根蔗产量.通过测量蔗地不平整度,获得了第一手甘蔗种植垄沟不平整的数据,利用MATLAB处理数据得到小型甘蔗收获机以0.4m/s工作速度前进时由蔗地不平引起根切器振动的频率与幅值,并通过虚拟仿真软件ADAMS仿真分析蔗地不平对小型甘蔗收获机械砍蔗系统的影响.     

甘蔗收获机切割器液压系统压力影响因素的试验研究

由于蔗地垄面和垄沟凹凸不平变化较大,小型甘蔗收获机行走时,切割器的切割位置会随着垄面变化而变化,并且液压系统的压力也随之变化。该文主要是针对自主研发的物理样机进行测试试验,测试不入土有蔗、入土无蔗、入土有蔗的情况下切割器液压系统的压力变化规律,分析工作中影响切割系统压力的主要因素及规律变化。研究发现:不入土仅切割甘蔗时,系统压力的增长率为4.0%,入土无蔗系统压力增长率为74%,入土有蔗系统压力增长率为78.7%,入土切割对系统压力影响很显著,不入土仅仅切割甘蔗对系统压力影响不显著,同时得到入土切割压力随深度的变化规律曲线。     

甘蔗机械化收获技术现状分析

现阶段我国甘蔗收割仍以传统的人工收割和不全面的小型化机械收割方式为主,机械化收割水平较低.为研发能够适应要求的收割机,从甘蔗机械化收割现状和特点出发,对甘蔗机械化收割机技术现状进行综合分析,重点阐述甘蔗收割机扶蔗装置、物流通道和剥叶装置技术的研究现状和发展动态,并归纳制约我国甘蔗实现全面机械化收割所存在的问题及解决措施...     

基于PVG的甘蔗联合收割机负载敏感控制研究

为解决甘蔗联合收割机液压系统在时变工况下的载荷匹配和速度稳定性问题,首先通过试验测试甘蔗有倒伏和无倒伏两种典型工况下关键部件中液压马达的工作载荷和转速,运用Ncode软件进行数据处理。试验数据分析表明:甘蔗机械收获的过程中,各工作部件的载荷和转速随时间的变化而变化,在有倒伏工况下载荷最大波动幅度达到13 MPa,转速最大波动幅度达到269 r/min。基于甘蔗联合收割机的载荷特征,选取PVG(Proportional Valve Group)电液比例阀组进行负载匹配,运用AMESim对液压系统的运行特性和节能机理进行研究。仿真结果表明:采用PVG比例阀的负载敏感系统相比较于节流调速系统,在有倒伏情况下马达转速波动幅度可减小到15.38 r/min,无倒伏情况下工作部件的功率消耗最高可降低59.81%。     

甘蔗收获机扶蔗机构的概念设计与创新设计

对甘蔗收获机的扶蔗机构进行概念设计，采用构思一设计法(Beitz)构建部件的功能原理解和设计过程模型，并对原理解进行功能分解；对概念设计所产生的概念样机进行发散性创新设计，建立满足功能要求的虚拟概念样机；针对传统螺旋扶蔗机构，采用TRIZ创新设计方法，提出了能够解决传统螺旋扶蔗器对严重顺倒伏和较小程度的侧顺、侧逆倒伏的甘蔗较难扶起的问题的新型扶蔗机构。     

单圆盘甘蔗切割系统不漏割运动学仿真分析

通过小型甘蔗收割机单圆盘切割系统运动方程、单圆盘切割系统不漏割以及刀盘与甘蔗不接触的一般条件式,结合甘蔗收割要求,建立了仿真试验模型;并对切割系统不漏割在ADAMS中进行运动学仿真,为小型甘蔗收割机切割系统结构参数和运动参数设计提供依据.     

小型甘蔗剥叶机的试验与研究

甘蔗作为我国南方一种主要经济作物，其收获既费工时又费劳力，而脱叶的劳动时间最长。通过各种剥叶方法的比较和分析，介绍甘蔗剥叶机剥叶装置的工作原理、关键技术以及研制现状，得出小型甘蔗剥叶机是最适合我国南方甘蔗收获的一种小型农机．能较大幅度地提高劳动生产率。     

新型沼气断状秸秆液料潜水电泵设计与试验

针对传统潜水电泵在沼气液料输送过程中存在的缺陷,研制了一种适用于沼气断状秸秆液料输送的新型无堵塞污水潜水电泵,解决了沼气液料输送过程中加料设备易堵塞、成本高和产气效率低等问题。该新型电泵具有良好的物料切割系统,切割装置在泵壳下端固定切割板上,切割板下端设有环状外切割刀,割刀中间设有旋转螺旋刀片,形成了对进口秸秆液料水平和垂直方向的切割作用;固定切割板上端面设有环状切割凹槽,叶轮旋转时对物料形成二次切割,使液料流动更流畅。潜水电机部分设计了内循环冷却装置,改变了传统潜水电泵不能长期在非潜水状态下使用的技术难题。      

基于嵌入式PLC的秸秆切割力动态控制方法研究

为了实现秸秆的综合利用,降低秸秆燃烧对环境的污染,首先需要对秸秆进行切割操作。秸秆的切割力是影响切割装置机械效率的主要因素,因此对切割装置优化设计时需要得到农作物秸秆切割过程使用的最佳切割力。为此,设计了一种新的秸秆切割力的控制系统。该系统采用PLC嵌入式系统对刀片传感器的数据进行采集,采用Dijkstra算法对数据进行处理,将处理结果作为电机控制的条件,调控切割力,并通过反馈调节来控制电机转速,从而降低功耗,提高切割效率。为了验证该系统的有效性和可靠性,通过实验的方式对切割系统进行了测试。测试结果明明:该系统的功耗低,切割时间短,大大提高了农作物秸秆的切割效率,为农作物秸秆的综合利用和生态农业的发展提供了技术支持。     

基于计算机视觉识别技术的甘蔗种植机械化研究

针对当前甘蔗种植机械化现状,优化机具设计,并应用计算机视觉识别技术,自动识别切种长度,预切甘蔗种,以便实现精密化、机械化的甘蔗种植。在计算机视觉识别技术支持下优化设计甘蔗种植设备,不仅可提升识别甘蔗茎节的正确率(提升80%),还可以提升甘蔗种植效益(提升20%),取得较好的经济效益。为此,设计了基于计算机视觉识别技术甘的蔗种植机械化设备,可提升甘蔗种植机械化水平,提高甘蔗预切种正确率,提升甘蔗机械化种植效益,产生积极影响。     

基于ANSYS/Ls-Dyna的甘蔗收获机切割系统功耗模型研究

对甘蔗茎秆切割系统的功耗研究有利于提高甘蔗收获机的切割性能及发动机功率的利用率。因此，为得到甘蔗切割装置在工作过程中的切割力及切割功率的变化情况，采用单元组合法并结合ANSYS/Ls-Dyna对收获机切割装置的切割过程进行数值模拟分析。以切割刀线速度、切割刀盘倾角及切割刀刃角为试验因素，以切割功率及切割力为试验指标进行单因素试验分析，确定切割试验因素的参数范围并进行仿真试验设计，同时选择最小切割功率为优化目标，得出其最佳的切割条件为切割刀线速度为38.8 m/s，刀盘倾角为11.66°，切割刀刃角为25°，在此条件下，甘蔗收获机切割装置切割蔗茎时所消耗的功率最小，其最小切割功率为0.80 kW。     

小型甘蔗收获机物流防堵机构的设计与仿真分析

多根甘蔗同时进入小型甘蔗收获机剥叶机时,存在卡死剥叶辊,使剥叶机不能正常工作的现象.为了防止小型甘蔗收获机物流堵塞,保证剥叶机正常工作,运用螺旋传动原理,设计了小型甘蔗收获机物流防堵机构,并且在Pro/E软件中建立防堵机构的三维模型,导入到ADAMS多体动力学软件中进行仿真分析.仿真结果显示甘蔗通过防堵机构作用后,由原来的拥挤状态变成了分散排列.得出防堵机构在物流过程中具有良好的分散甘蔗、提高物流通过性作用的结论.     

甘蔗收获切割系统动力学仿真模型

由于缺少考虑根土因素影响,目前甘蔗收获切割系统动力学仿真模型精度较低。为此,首先以4GZQ-260型甘蔗收获机切割器为研究对象,通过光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics)和有限元方法(Finite Element Method)的耦合方法,建立甘蔗茎秆-根系-土壤-切割器系统动力学仿真模型,通过对茎秆-根系-土壤系统和茎秆-切割器系统动力学仿真模型进行试验,验证所建立的收获切割系统仿真模型建模方法的合理性。结果表明:建立的甘蔗茎秆-根系-土壤-切割器系统动力学仿真模型精度较高,该系统构建方法可用于甘蔗收获切割的动力学仿真研究。