种薯水射流切口质量仿真分析与试验研究

为了获取最佳切割压力和移动速度,提高水射流种薯切块的切口质量,首先论述了水射流种薯切块和金属刀具切块的机理,分析切口拉伸及塑性流变以及切割裂纹对种薯损伤的影响;然后建立种薯、水射流离散元模型和金属刀具的实体模型;最后进行二因素三水平仿真试验,并比对水射流切块和金属刀具切块的效果。结果表明：水射流出口压力250MPa、移动速度0.5m/s时,切割效果最好;水切过程中,种薯切面受力远小于刀切过程,最大受力为刀切的1/4;种薯应力集中于切口处,种薯切块无明显受力情况;种薯块茎切口处粘结键断裂数目小于刀切过程,水切对马种薯切口损伤更小,切割质量更好。     

种薯排种器托种勺缺种的多点激光检测方法

为了进一步降低马铃薯机械化播种的漏播率,研究多点激光检测托种勺和种薯组合对象的机理,提出了一种种薯排种器托种勺缺种的判别方法。首先,根据排种带上托种勺的几何形状和排列间距,在托种勺的侧面布置多层激光传感器,当托种勺通过检测区域时,根据多层传感器的响应情况判断托种勺上是否缺种。然后,搭建缺种检测试验台验证缺种判别方法,通过对排种速度、种薯质量和排种带振动强度三因素三水平进行回归正交试验,结果表明排种带托种勺缺种的判别原理正确,性能稳定可靠。最后,根据回归正交试验的最优结果,以排种速度为0. 95m/s、单体种薯质量为(40±5) g和排种带中等振动强度的最佳状态进行缺种检测试验,缺种判别成功率可达98. 75%。多点激光检测托种勺缺种的判别方法可为后期设计种薯补种装置实现缺种补种提供技术基础。     

并行识别种勺和种薯的缺种判别方法

为解决马铃薯机械化播种作业易出现漏播现象的问题,采用机器视觉技术对排种链上的种勺和种薯进行并行识别,根据识别结果提出了一种种薯排种器种勺缺种的判别方法.首先,使用高速相机根据种薯排种链的工作环境要求采集图像,将视频帧图像划分20个区域;然后,对视频帧图像进行处理,在获取种勺的识别信息的同时获取种薯识别信息;最后,依据在...     

基于主动热红外成像的马铃薯与杂质分类方法

为解决入库马铃薯中石块、土块等杂质剔除的问题,提出一种基于主动热红外成像的马铃薯与杂质分类方法。建立基于集总参数法的马铃薯和杂质的传热模型,获得影响受热效果与导致温度差异的因素为材料热物性、风速、风向角度、风温;利用有限元法分析马铃薯和杂质在外部热风激励下的热像图,马铃薯表面温度显著高于石块与土块,并对风速、风向角度、风温分别进行四水平单因素仿真试验,得出马铃薯与杂质的表面温度差异大小在一定时间内与风速、风向角度和风温呈非线性正相关。在试验平台上对马铃薯和杂质进行分类试验,结果表明：最佳图像识别处理条件为风速4 m/s、风温为40℃、风向角度为90°,识别成功率为97%。为马铃薯收获—仓储过程中除杂提供技术参考。     

基于激光三维重建的种薯芽眼识别方法研究

种薯芽眼的准确识别是实现智能切块的重要前提。为解决种薯芽眼机器视觉识别易出现误判和不易获取芽眼三维位置信息而导致切块不均匀的问题,提出一种基于激光三维重建的种薯芽眼识别方法。确定点云获取过程中ROI区域消除采集过程中背景的影响,通过工业相机与线激光器相配合连续采集移动种薯的激光光条图像获取其点云数据;根据点云密度去除随机噪声和裙边噪声,提高点云质量,降低芽眼误判率。采用体素滤波算法稀疏点云,提高识别效率;通过对种薯表面任意点的局部邻域进行平面拟合后获取点云法向量,构建加权协方差矩阵参数化种薯表面点云,根据矩阵特征值大小设定的动态阈值对种薯表面点云进行初步筛选,得到种薯芽眼判别的候选点,采用欧式聚类算法获取候选点的点云簇,选取每个点云簇中最大特征值点为关键点,利用计算关键点和邻域内其他点构成的中心线连线向量与法向量夹角余弦值对关键点再次筛选,最终确定种薯各个芽眼位置。试验结果表明,芽眼识别率为95.13%,芽眼误识别率为4.87%,可为马铃薯种薯智能化切块时芽眼识别提供参考。     

温室智能黄瓜收获机设计与试验

黄瓜种植面积广,市场需求大。为实现在现有种植环境下的大批量高效收获作业需求,设计了一种智能黄瓜收获机,由立支架系统、收获车、单轴式简易差速装置和控制系统等主要部分组成。收获车在立支架系统的导轨上行走,单轴式简易差速装置实现变轨过程中收获车的左右驱动轮在圆弧轨道上的差速运动。智能黄瓜收获机可以通过传感器对黄瓜成熟度的进行判别,再由控制器控制收获刀具完成收获或避让落蔓过程中悬挂在导轨内侧挂钩上的黄瓜,从而完成收获过程。试验结果表明:该收获机最佳收获速度0.5m/s,最佳传感器与收获刀具之间的安装距离为87mm,黄瓜收获成功率可达97%以上,具有较好的应用前景。     

马铃薯种薯平铺整序装置优化设计

为了实现马铃薯种薯切块制备自动化,适应切块装置的需求,需要将种薯进行平铺整序。设计一种马铃薯种薯平铺整序装置,可实现成堆种薯的平铺整序作业。马铃薯种薯储存装置采用倒锥形料斗;输送装置采用平带输送,在平带输送的机架上安装振动器提高种薯的平铺速度;采用输送带末端的导流块实现种薯整序。通过对输送带输送速度v、导流块导流角度α和振动器激振力F三因素的三水平进行回归正交试验,确定输送带输送速度为0.25 m/s、导流块导流角度45°和振动器激振力(0.7±0.03)kN为最佳作业状态,种薯平铺整序成功率可达98.59%。     

基于离散元的马铃薯分选装置运行参数优化与试验

在马铃薯输送与分选过程中，针对机械损伤引起表皮破损导致储存时极易腐烂变质的问题。通过对马铃薯的碰撞分析确定马铃薯损伤的影响因素，获取分选装置运行参数的取值范围，并以伤薯率为评估指标，以输送带速度、仿形滚轮移动速度、马铃薯滑落落差为试验因素进行离散元仿真分析的二次正交旋转回归试验，分析各因素对评估指标的影响规律。参数优化结果表明，输送带速度为0.32 m/s，马铃薯滑落落差为103.5 mm，仿形滚轮移动速度为0.49 m/s时，最低伤薯率为1.98%。经试验验证，满足马铃薯收获分选时的国家标准和行业标准需求，可为同类型的马铃薯机械的设计和优化提供技术参考。