猕猴桃外观尺寸在线检测分级系统设计与试验

目前市场上存在的猕猴桃分级机械主要是针对质量特征进行分级的大型机械,而消费者在购买猕猴桃时往往更注重它的外观品质,且大型设备难以在以农户小规模营销为主的市场环境下得到普及。为了实现猕猴桃外观品质的自动分选,适应广大猕猴桃种植农户的需求,设计了一种基于机器视觉的小型移动式猕猴桃外观尺寸在线检测与分级系统。该系统主要由输送机构、检测机构、分级执行机构和控制系统组成。输送机构采用倾斜式输送带方案,结构简单,便于实现猕猴桃的输送和分级;检测机构采用图像处理的方法得出猕猴桃的大小等级信息;分级执行机构借助猕猴桃的重力与旋转磁铁的开合实现猕猴桃的分离。对样机进行了试制和验证试验,结果表明:该系统的平均分级成功率为96.3%,单个猕猴桃分级时间约为2.5s。该猕猴桃检测分级系统的设计为今后完成多特征指标的融合分级提供了基础和依据。     

双断根嫁接机自动搬运与回栽装置设计与试验

为提高嫁接流程的自动化程度,设计了一种适用于双断根嫁接机的自动搬运及回栽装置,以解决嫁接后嫁接苗依靠人工搬运、回栽作业的问题。阐述了搬运及回栽装置工作原理,并对关键机构进行了仿真和运动学分析。通过嫁接苗贴接夹紧区域统计和嫁接苗搬运试验,确定搬运机构对嫁接苗的最佳夹持位置;当机构夹持嫁接苗夹子下端搬运,搬运成功率可达94%,平均耗时为2.5 s/株。通过镇压三因素三水平正交试验,确定嫁接苗镇压效果最优条件;当打孔孔径10 mm、打孔深度15 mm、镇压块形状为对分锥面镇压时,嫁接苗回栽试验成功率可达92%,平均耗时为4 s/株,满足目前全自动嫁接机的嫁接速度要求。试验表明,设计的嫁接苗自动搬运及回栽装置与嫁接机配套使用,可提高嫁接流程的自动化程度。     

稻油轮作区驱动圆盘犁对置组合式耕整机设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜种植时土壤黏重板结、秸秆量大、播种作业需同步开畦沟的农艺要求,考虑传统耕整作业耕层浅、功耗大的不足,依据驱动圆盘犁组与传统铧式犁相比,不易缠草堵塞、通过性好、牵引阻力小的特征,设计了用于油菜播种的驱动圆盘犁对置组合式耕整机。提出了主动式对置犁耕与被动式开畦沟、碎土、平整相结合的联合耕整作业方案,分析了对称布置的圆盘犁组的动力学和运动学特性,确定了其主要结构和工作参数。根据犁体曲面成形原理,设计了开畦沟前犁犁体曲面;依据组合式船型开沟器与土壤挤压互作机制的分析,确定了开畦沟区域宽度为350 mm时,开畦沟系统作业后可有效保证畦沟和种床厢面质量。耕深稳定性试验表明,整机作业实际耕深与限深深度基本一致,耕深稳定性系数均在90%以上。厢面质量试验表明,开畦沟系统在中间开畦沟区域能开出沟宽241.6~293.5 mm,沟深328.6~370.8 mm的梯形沟。经组合式船型开沟器挤压的土壤对犁沟的实际填埋率高于87.67%,碎土辊作业后厢面平整度为22.45~26.70 mm,碎土率为60.14%~68.37%。正交试验结果表明,整机较优工作参数为:限深深度为180 mm,机组前进速度为3.5 km/h,圆盘犁组转速为160 r/min,此时整机功耗为24.37 k W,相比传统旋耕方式的油菜播种种床整备机具的功耗降低了37.67%,秸秆埋覆率为92.78%,碎土率为66.74%,厢面平整度为24.18 mm,土壤对犁沟平均填埋率为92.3%,满足油菜播种的农艺要求。     

基于DOM及LiDAR的多尺度分割与面向对象林隙分类

为研究分割尺度对航空正射影像(DOM)与LiDAR数据协同面向对象林隙分割与分类的影响,以东北典型的天然次生林帽儿山实验林场东林施业区为试验区,对DOM与LiDAR数据进行多尺度分割与面向对象林隙分类。分割过程中,采用基于DOM分割、基于LiDAR数据分割、DOMLiDAR协同分割3种分割方案。每种分割方案采用10种尺度。在每种尺度应用两种数据提取的光谱和高度两种特征,采用支持向量机分类器(SVM)进行林隙分类。研究结果表明:3种分割与分类方案分类精度随尺度的增大整体呈现下降的趋势,与ED3(Modified)趋势相反。基于LiDAR数据在尺度参数10获得了最优分割结果。在所有尺度上(10~100),基于LiDAR数据分割与分类精度高于其他两种数据源的分类精度,相比单独使用DOM优势更加明显。基于LiDAR数据分割与分类方案在尺度参数10时获得了最高分类精度(Kappa系数为80%)。3种分割与分类方案最优尺度的分类精度显著高于其他尺度分类精度。分割尺度对面向对象林隙分类结果有重要影响。     

新型落地红枣收获机的设计

为解决南疆矮化密植枣园红枣收获难题,针对矮化密植种植模式下的枣园特点,设计出基于清扫方式和气吸方式相结合的新型落地红枣收获机。介绍了整机结构和工作原理,并对关键部件进行了设计,确定了各关键部件的基本结构和具体型号。同时,分析了红枣清扫聚拢过程,得出清扫辊刷转速、机具前进速度与清扫辊刷清扫效果之间的关系,并通过田间试验验证了清扫辊刷转速、机具前进速度与清扫辊刷清扫效果之间的关系。该机整体尺寸小,适应性强,作业效率高,适用于南疆矮化密植种植模式的枣园进行红枣收获作业。     

自动化玉米移栽机送苗装置的研究

玉米是我国主要农作物之一,其生产效率与生产质量的好坏,直接关系着我国粮食安全。传统的玉米播种方式,不仅生产效率、作业质量和标准化程度均比较低,无法实现高效率全自动大面积玉米播种或者套种的实际需求。在新时期,随着城镇化进程加快,农村劳动力日益短缺,加上社会经济发展与科学技术的进步,为我国玉米移栽机自动化技术开发设计提供了必要的支撑条件。为此,对我国东北地区玉米试验田进行相关研究,就自动化玉米移栽机及其送苗装置技术的研发、设计进行探究,并重点阐述其基本工作原理。     

基于时间序列MODIS的农作物类型空间制图方法

为快速获取大范围种植结构复杂区域的作物种植面积,以MODIS数据为数据源,选择归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)、增强植被指数(Enhanced vegetation index,EVI)、宽动态植被指数(Wide dynamic range vegetation index,WDRVI)、地表水分指数(Land surface water index,LSWI)、归一化雪被指数(Normalized difference snow index,NDSI)5种特征,结合同步的实地调查样本点,采用支持向量机算法(Support vector machines,SVM)提取黑龙江省主要农作物的种植面积。研究表明,在待选特征中NDVI、EVI与LSWI指数组合取得了最高的分类精度,总体分类精度为74.18%,Kappa系数为0.60;支持向量机算法与最大似然算法、随机森林算法相比,分类精度更优。该方法为在大区域中提取农作物种植面积提供了参考价值。     

拨辊推送式马铃薯清选分选机设计与试验

针对现有马铃薯清选分选机的薯土分离效果差、伤薯率较高、工作效率低等问题,设计了一种拨辊推送式马铃薯清选分选机。对该机器的工作机理进行了阐述,确定了清选装置、分选装置的结构参数,分析了马铃薯在清选分选过程中的力学特性。选取机组的转速、上料量、机组提升角度作为试验因素,伤薯率、分选清洁率为试验性能指标进行正交试验,并对试验结果进行显著性分析。结果表明,各因素对伤薯率影响的主次因素顺序为:机组提升角度、机组转速和上料量;对分选清洁率的影响主次因素顺序为:上料量、机组转速和机组提升角度。按照以马铃薯的伤薯率较低,兼顾分选清洁率较高的原则,确定较优组合,即机组转速为145 r/min,上料量为20 t/h,机组提升角度为12°,并对该参数组合进行了验证试验,结果表明,在该条件下机器伤薯率为0.773%,分选清洁率为95.42%,符合基本作业要求。     

大型收获机械发动机孔组位置度误差在线检测方法

发动机是收获机械的动力源，其安装位置精度将直接影响整机装配质量，进而关系机器的作业效率和可靠性。由于收获机械底盘机架结构复杂、表面粗糙度大，现有测量方法及设备难以满足大跨距孔组位置度误差测量需求，针对收获机械发动机安装孔位置度的自动化测量需求，提出了基于机器视觉的大跨距孔组位置度误差在线检测方法，通过建立孔组位置度误差模型，使用多部工业相机获取安装孔二维图像，通过相机在线标定、图像增强处理、特征提取、坐标变换等手段，实时测取并计算安装孔组之间的位置度误差。在此基础上，基于LabWindows/CVI平台，开发了自动检测软件，实现了发动机安装孔位置度的快速检测。以某型玉米收获机底盘机架发动机安装孔组为对象开展了试验研究，结果表明，利用该方法能够有效获取安装孔组的位置度关系，建立的孔组位置度误差模型能够进行误差分析与评定，在分辨率和测量精度上均优于传统测量方式，检测效率较高，能够满足生产线自动化检测需求。     

弹齿滚筒式捡拾装置弹齿的静力学分析

针对弹齿滚筒式捡拾装置在工作过程中弹齿变形现象,对弹齿滚筒式捡拾装置弹齿进行静力学分析,以寻求解决的途径。通过对捡拾装置弹齿在3个工作阶段上的载荷进行分析后,获得各工作阶段弹齿的受力简图,通过比较判断出在捡拾升运阶段弹齿受力比较复杂。以9KJ-1.4A型压捆机捡拾装置为实例,经过计算在有随机载荷和无随机载荷时弹齿齿臂末端的应力情况,得出结论:在没有随机载荷的情况下,齿根处应力远小于其许用应力,弹齿产生弹性变形,有足够的强度;当有随机载荷时,对弹齿产生冲击,若随机载荷过大,垂直于弹齿轴向的分力大于24N,则弹齿会产生塑性变形。对捡拾装置进行静力分析,可为捡拾装置整体结构优化设计供理论依据。