空载状态下往复式棉秆切割器动力学仿真与试验

为了能够迅速、可靠地确定空载状态下往复式棉秆切割器的切割阻力和功耗等数据从而优化其设计,选择一种以偏置式曲柄连杆机构驱动的往复式棉秆切割器作为仿真与试验研究对象。采用SolidWorks进行了虚拟样机设计,利用ADAMS对空载状态下往复式棉秆切割器进行了动力学仿真研究,依据仿真数据应用响应面方法对切割峰值阻力与机架所受振动力进行了试验分析,确定了割刀平均切割速度为0.8m/s、配重块质量为1.5kg、安装位置滞后于曲柄位置170°时切割峰值阻力与机架所受振动力最小,分别为450和380N。利用研制的往复式棉秆切割试验台,对空载状态下的切割阻力随着割刀平均切割速度的变化进行了试验研究,并与仿真数据进行了对比分析。结果表明,切割峰值阻力的实测值与模拟值相对误差为7%,机架所受振动力的实测值与模拟值相对误差为7.7%,仿真数据可靠,能替代试验数据作为参考依据,为低功耗棉秆切割收获装备的研发提供了一种设计参考。     

基于功基窗口法的拖拉机典型工况排放特性研究

降低拖拉机等农业机械的作业排放对大气环境的污染势在必行。以某款拖拉机为测试主体,利用PEMS系统获取拖拉机旋耕作业状态下的排放情况,按照欧盟非道路第5阶段的测试方法及计算程序,基于功基窗口法对排放数据进行计算分排放情况。试验结果表明,NOX排放结果为5.25~5.942g/kW·h,拖拉机装用发动机的排放测试结果,台架试验不能有效反应田间作业排放情况。     

Influence of UV-C treatment on antioxidant capacity,antioxidant enzyme activity and texture of postharvest shiitake (Lentinus edodes) mushrooms during storage

Shiitake (Lentinus edodes) mushrooms were exposed to UV-C light (4 kJ/m²) and stored in modified atmosphere packaging (MAP) prior to 15 days at 1 ± 1 °C and 95% relative humidity plus 3 days at 20 °C. Mushroom firmness, total phenolics, total flavonoids, ascorbic acid and H₂O₂ contents, superoxide anion (O₂⁻) production rate and activities of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) were measured. UV-C treatment resulted in maintenance of a high level of firmness during 15 days at low temperature and reduced the decrease in firmness during shelf-life storage. Furthermore, treated samples showed higher total flavonoids, ascorbic acid, and delayed the increases in both O₂⁻ production rate and H₂O₂ contents. However, no clear treatment effects were seen in total phenolics contents. The treatment also increased the antioxidant enzyme activities of CAT, SOD, APX and GR throughout the storage period. These results indicate that postharvest application of UV-C radiation can delay softening and enhance antioxidant capacity in shiitake mushrooms.     

微波红外振动床协同干燥机设计与试验

针对农产品加工中微波干燥不均和红外干燥穿透能力有限等技术问题,研制了微波红外振动床协同干燥（MIVBD）设备。在结构设计上,通过COMSOL仿真分析谐振腔场强分布的均匀性,并优化了微波源馈波口布置。设备通过多孔面板将红外源与微波谐振腔隔离,在保证红外热量高效辐射的同时,确保微波、红外二者互不干扰。振动系统采用聚苯硫醚等谐振腔内部材料和钢结构外部材料制成,通过振动电机和橡胶弹簧带动物料振动。以高含水率生姜片为典型物料,对MIVBD设备的干燥效率、均匀性和色泽等相关品质进行试验研究,当物料温度超过上限温度时微波和红外停止工作,结果发现,微波红外振动干燥比微波红外干燥时间缩短了14.29%,微波红外振动干燥时温度不均匀系数最小（2.28%）,并且微波红外振动干燥显著降低了干燥能耗,改善了相关品质。     

基于Mask R-CNN的玉米田间杂草检测方法

针对田间复杂环境下杂草分割精度低的问题,提出了基于Mask R-CNN的杂草检测方法。该方法采用残差神经网络Res Net-101提取涵盖杂草语义、空间信息的特征图;采用区域建议网络对特征图进行杂草与背景的初步二分类、预选框回归训练,利用非极大值抑制算法筛选出感兴趣区域;采用区域特征聚集方法(Ro IAlign),取消量化操作带来的边框位置偏差,并将感兴趣区域(Ro I)特征图转换为固定尺寸的特征图;输出模块针对每个Ro I计算分类、回归、分割损失,通过训练预测候选区域的类别、位置、轮廓,实现杂草检测及轮廓分割。在玉米、杂草数据集上进行测试,当交并比(Io U)为0. 5时,本文方法均值平均精度(m AP)为0. 853,优于Sharp Mask、Deep Mask的0. 816、0. 795,本文方法的单样本耗时为280 ms,说明本文方法可快速、准确检测分割出杂草类别、位置和轮廓,优于Sharp Mask、Deep Mask实例分割算法。在复杂背景下对玉米、杂草图像进行测试,在Io U为0. 5时,本文方法 m AP为0. 785,单样本耗时为285 ms,说明本文方法可实现复杂背景下的农田作物杂草分割。在田间变量喷洒试验中,杂草识别准确率为91%,识别出杂草并准确喷雾的准确率为85%,准确喷药的杂草雾滴覆盖密度为55个/cm2,装置对每幅图像的平均处理时间为0. 98 s,满足农药变量喷洒的控制要求。     

基于改进ResNet18的苹果叶部病害多分类算法研究

针对传统苹果叶部病害分类方法精准性差、效率低等问题,提出了一种基于改进ResNet18的苹果叶部病害多分类算法。通过在原始ResNet18网络的基础上增加通道与空间注意力机制分支,强化网络对叶部病害区域的特征提取能力,提高病害的识别精度和实时性。为更好地引导网络学习到零散分布的病害斑点的特征,引入特征图随机裁剪分支,不仅实现有限样本空间的扩充,还进一步优化网络结构,提高训练速度。试验以苹果5类常见的叶部病害(黑星病、黑腐病、雪松锈病、灰斑病、白粉病)为主要研究对象,并与主流分类算法模型进行对比。试验结果表明,所提ResNet18-CBAM-RC1模型病害分类准确率可达98.25%,高于ResNet18(93.19%)和VGG16(96.13%),能够有效提取叶片病害特征,增强对多类病害的识别,提高识别准确率。此外,模型内存占用量仅为37.44 MB,单幅图像推理时间为9.11 ms,可满足嵌入式设备上果园病害识别的实时性要求。     

核桃分级破壳取仁及壳仁分离关键技术与装置研究进展

中国是世界核桃种植面积和产量第一大国，高营养和经济附加值的核桃精深加工产品需求量日益增加，因而核桃具有广阔的综合开发利用前景。核桃分级、破壳取仁和壳仁分离是初加工流程中最为关键的3个环节，而且是核桃精深加工必备的前道工序。然而传统的手工作业方式及功能简单的核桃初加工装置无法满足食品工业对核桃高品质及批量化要求，严重制约核桃产业的发展。因此，加大核桃初加工关键技术及装置的研发力度势在必行。对于核桃分级，以尺寸特征为基础，锥辊式、栅条式、筛网式、视觉成像式是分级装置的4种原理。基于分级原理，分类总结分级装置现状及其应用特点；不同类型装置的多因素性能试验可得到各自优化参数组合。对于重点环节破壳取仁，核桃相应物理特性是破壳装置设计的重要依据，如球度、壳厚、含水率等直接影响核桃壳、仁的机械性能，分类总结表征不同物理特性的参数值范围。基于物理特性，挤压式、碰撞式、气爆式是核桃破壳的3种主要原理，分类总结核心破壳机构特征及其应用，并重点介绍了3种创新型破壳装置与工作原理。多因素性能试验可优化各类型装置主要影响因素的参数组合。对于壳仁分离，风选式是目前相关装置的主要应用原理，核桃混合壳仁形态特征及物理参数是设置风速和风向的主要依据；在风选式壳仁分离机理的基础上，分类总结多种壳仁分离装置及各自多因素性能试验下的优化参数组合。该研究通过对核桃初加工3个关键环节各自对应的核桃物理特性、工作机理、装置及其性能优化试验进行系统性总结和综述，期望加深对核桃初加工过程的理解，为提升核桃加工水平提供理论依据与技术支持。     

基于Geomagic Design软件的导种管三维逆向工程设计

针对玉米精密播种机使用导种管的结构不合理导致株距均匀性差的问题,该文介绍了一种应用逆向工程设计软件Geomagic Design设计导种管的方法,研制性能优良的导种管。利用悬臂式三坐标测量机对进口曲线型导种管结构进行扫描,获取三维点云数据;通过三维逆向工程软件Geomagic Design减少噪音点、合并、简化、对齐等数据预处理获得网格数据;依照网格数据逐个创建特征重构导种管的三维几何模型;对重建的三维几何模型与网格数据进行误差分析实现三维几何模型的优化;依照所优化的三维几何模型生成工程图纸,完成导种管试制。在丰美2BQX-6玉米免耕精密播种机上进行了试制导种管、进口导种管和无导种管的性能对比试验,结果表明:试制导种管、进口导种管和无导种管的段粒数合格率分别为95%、97%和67%,空段率分别为3%、3%和33%,说明导种管可有效提高播种质量,且本研究试制的导种管与进口导种管性能相当。应用逆向工程设计导种管相对传统的理论研究和试验研究,可以缩短设计周期,降低设计成本;所建的三维几何模型为后续导种管结构研究和改进优化提供了一定参考。     

圆盘式开沟机正反转开沟运动学分析及参数优化

针对圆盘式开沟机开沟方式、作业参数选择不合理,造成工作过程中功率消耗大的问题,通过理论分析和试验验证,研究开沟方式、作业参数与功率消耗的关系。对正、反转开沟过程进行运动学分析,建立开沟方式与开沟深度的适应性方程。利用室内土槽试验台,构建正、反转开沟功耗测试系统。单因素试验表明:当开沟深度为0~368mm时,反转开沟功率消耗大于正转开沟;当开沟深度为368~500mm时,正转开沟功率消耗大于反转开沟。采用正交旋转组合试验,研究了开沟深度、刀盘转速和前进速度对功率消耗的影响规律,得出各因素对正转开沟功率消耗影响的主次顺序是:开沟深度前进速度刀盘转速,对反转开沟功率消耗影响的主次顺序是:开沟深度刀盘转速前进速度。采用多因素单目标优化方法,建立功耗模型并求解得出,当开沟深度为185mm,刀盘转速为190r/min,前进速度为0.85km/h时,正转开沟功耗最小为29.47kW;当开沟深度为415mm,刀盘转速为217r/min,前进速度为1.03km/h时,反转开沟功耗最小为36.28kW。验证试验表明:2种开沟方式下,理论值和试验值的相对误差分别为7.32%和2.47%。     

现代物理工程技术在种子播前处理上的应用

随着现代科学技术的发展,以电、热和机械为代表的物理技术处理种子的方法开始得到研究与应用,一种以物理手段为植物生长发育促进因子的新型农业技术应运而生。从农作物种子具有电、热和机械3大物理特性入手,阐述了现代物理技术在农作物种子播前处理上取得的效果,对现代物理工程技术促进种子产业发展的前景进行了展望,并提出了政策性建议。