红花花球螺旋输送搅龙的设计优化与仿真

针对红花花球生长高度差异大而导致红花收获困难的问题,设计了一种螺旋输送红花花球搅龙。利用搅龙对不同高度的花球实现分类,使不同高度的花球在不同时段内位于同一高度,提高了整株花丝采净率。分析影响螺旋输送搅龙转速的因素,利用解析法获得搅龙转速与整个装置前进速度、挡板间距,以及前、后梳理器交接处距离之间的关系。运动仿真表明:当挡板间隙10mm、前后梳理器交接处间距50mm、搅龙螺距120mm、装置前进速度为0. 5m/s、搅龙转速大于50r/min时,红花花球集聚搅龙传送花球效果显著,有利于红花丝的采摘,可提高采摘效率。为验证装置的可行性和仿真试验结果,进行了田间试验,结果表明:该装置对不同高度的红花花球分类集聚效果明显,提高了红花花丝的整株采净率。     

梳夹式红花采摘试验台的设计与试验

目前,红花丝的采摘主要靠人工采摘,劳动强度大,效率低,严重限制了红花产业化发展。为实现红花丝机械化采摘,研制了一种梳夹式红花采摘试验台。采摘试验台主要由控制箱、采摘头、动力传动系统及限位机构组成,采用端面凸轮与梳夹齿组合的方式,由限位杆将花球固定在合适的采摘位置,定、动梳齿夹紧花丝一并旋转,实现红花花丝与果球的分离。试验台旨在为红花采摘机的研制提供试验测试平台,工作性能稳定,为梳夹式红花丝采摘机的设计提供了基础条件。     

红花丝采摘装置的凸轮机构运动失真研究

针对红花丝采摘装置漏采的问题,对其采摘装置进行动力学分析。研究表明:凸轮机构的运动失真是导致采摘性能降低主要因素,表现为凸轮与推杆顶端出现局部脱离,造成冲击振动,带动安装在推杆上的动齿与主轴上的定齿振动,导致红花丝夹不紧,出现漏采现象。为此,建立了推杆在弹簧作用下的动力学模型,利用MatLab软件对推杆在弹簧作用下动力学模型进行了分析,调整该模型参数,使凸轮回程型线产生对推杆的支持力始终小于弹簧的弹力,保证凸轮与推杆始终接触,消除动齿与定齿的振动,降低红花丝采摘装置漏采率,改善红花丝采摘装置的运动性能。同时,对凸轮升程型线进行设计,通过Creo软件仿真,推杆运动平稳,通过高速摄像验证设计理论的正确性,提高了红花丝采摘装置的采净率。     

改进YOLOv3的复杂环境下红花丝检测方法

天气变化、光照变化、枝叶遮挡等复杂环境给红花丝的快速、准确检测带来挑战,影响红花采摘机器人的作业效率,该研究基于改进YOLOv3提出了一种目标检测算法（GSC-YOLOv3）。首先GSC-YOLOv3采用轻量级网络幻影结构GhostNet替换主干特征提取网络,并在保证良好检测精度的前提下,最大限度压缩算法参数,提高算法速度,从而使用少量参数生成红花丝有效特征;其次使用空间金字塔池化结构（spatial pyramid pooling,SPP）实现特征增强,弥补提取红花丝特征过程中的信息损失;最后将卷积块注意力模块（convolutional block attention module,CBAM）融入特征金字塔结构,以解决特征融合过程中的干扰问题,提高算法的检测效率和精度。检测结果表明：GSC-YOLOv3算法在测试集下的平均精度均值达到91.89%,比FasterR-CNN、YOLOv3、YOLOv4、YOLOv5、YOLOv6、YOLOv7算法分别高12.76、2.89、6.35、3.96、1.87、0.61个百分点;在GPU下的平均检测速度达到51.1帧/s,均比其他6种算法高。...     

双螺旋对辊式辣椒收获装置的设计与试验

针对色素辣椒采收需求大,人工采收困难,采收效率低,破损率高等问题,该研究设计了一种双螺旋对辊式辣椒收获装置。首先通过对辣椒与螺旋钢棒接触点进行受力分析,确定影响采收性能的主要因素,并通过单因素试验确定优化试验中各因素选取范围。并以打完脱叶剂2 d后,辣椒茎秆含水率≤40%的新疆巴州焉耆县色素辣椒为试验对象,以采净率和破损率为试验指标,以工作速度、对辊转速、对辊间距和对辊螺距为试验因素,进行四因素五水平正交中心组合优化试验;运用Design-expert 10软件对试验结果进行参数优化,通过验证试验对优化后的参数进行验证。试验结果表明:当工作速度为2.1 km/h,对辊转速为142 r/min,对辊间距为24.3 mm,对辊螺距为10 cm时,采净率为98.7%,破损率为3.46%,满足色素辣椒收获机田间作业要求。研究结果可为色素辣椒收获机的设计和优化提供参考。     

梳夹式红花丝采摘头等高采收性能试验与参数优化

为验证梳夹式红花丝采摘头设计理论参数的合理性及提升其工作性能,以新疆广泛种植红花品种"裕民无刺"为试验对象,以梳齿长度、梳齿间隙、梳齿转速为影响因素,采净率、掉落率、破碎率为响应指标,进行二次旋转正交试验。通过数据优化软件Design-Expert 8.6.0建立了响应指标与影响因素之间的数学模型,基于响应面法进行参数优化,得出最佳组合参数。以优化参数组合梳齿长度40 mm,梳齿间隙3.5 mm,梳齿转速为80 r/min,在梳夹式红花丝采摘头性能试验台上进行验证试验,其结果为:采净率为82%,掉落率2.29%,破碎率2.45%,基本与优化结果吻合。在该优化参数组合下的田间试验结果显示,梳夹式红花采摘装置采净率为81.88%,掉落率2.25%,破碎率2.43%,表明梳夹式红花丝采摘头可以较好的完成对一定高度下红花丝的采摘作业。该研究为梳夹式红花丝采摘机的改进提供了参考价值,对推动红花丝机械化盲采具有一定的意义。     

梳夹式红花采收装置机组布局参数优化试验

为提高梳夹式采收装置的作业质量,利用实验室研制的梳夹式采收装置试验台,以新疆裕民无刺红花为试验对象,以顶部位置差、顶部高度差、中间位置差和中间高度差为影响因素,以整株采净率、含杂率和采摘质量度为评价指标,进行四因素五水平正交中心组合优化试验。通过Design Expert 10(32-bit)软件,建立了评价指标和各影响因素的数学回归模型,分析了显著因素对评价指标的影响,确定了最优参数组合为:顶部位置差198mm,顶部高度差108mm,中间位置差200mm,中间高度差135mm。在该参数组合下,取植株顶部80%以上花球开花后1~5天的红花(含水率≥44.6%)进行花丝采摘试验,结果表明:整株采净率为79.55%,含杂率为1.52%,采摘质量度为0.9,效果理想。本研究为梳夹式红花采收机具的设计提供了参考依据。     

核桃苗木嫁接繁育技术

根据核桃的生长习性,主要从核桃苗木嫁接技术及苗期管理等方面做了简要概述,帮助广大林农标准化育苗、科学化管理,从而促进核桃产业快速发展。     

梳夹式红花采收机等高限位装置参数优化

为提高梳夹式红花采收机采收红花的质量,利用实验室研制的梳夹式红花采收装置试验台,以新疆裕民无刺红花为试验对象,以梳夹式采摘头转速、限位杆安装角度、限位杆与梳夹式采摘头之间的限位间隙为影响因素,以采净率、掉落率和花球损伤率为评价指标,进行三因素五水平正交中心组合优化试验。通过Design Expert 10软件,建立了评价指标和各影响因素的数学回归模型,分析了显著因素对评价指标的影响,确定了最优参数组合为:梳夹式采摘头转速83 r/min,限位杆安装角度2°,限位间隙3mm。取开花后1～5d的红花(含水率≥45%)进行花丝等高度采摘试验,试验结果表明:在优化参数组合下,采净率平均值为89.73%,掉落率为2.13%,花球损伤率为2.05%,表明梳夹式红花采收机等高限位装置能使梳夹式红花采收装置采收红花质量大幅度提高。该研究针对梳夹式采摘头提出等高限位装置并进行参数优化,可为梳夹式红花采收机具的设计提供参考依据。     

梳夹式红花采收装置集花机构优化与整机性能试验

针对研制的梳夹式红花采收装置存在采摘后的花丝掉落严重,导致花丝采集效率低的问题,提出一种新型的气吹-气吸组合式集花机构。该机构利用正压气流吹动粘附花丝脱离采摘头,同时结合梳夹装置前端安装的采摘头护罩,利用负压气流收集采摘后的花丝并防止花丝掉落。通过分析花丝在正压气流中受力情况,优化了集花机构的关键结构及工作参数。为验证整机性能,以含水率≥44.5%的新疆裕民红花为对象,对集花机构优化后的梳夹式红花采收装置进行了田间试验。试验结果表明：优化后的红花采收装置花丝采净率提升至81.74%,花丝掉落率降低至2.31%,相较于优化前采净率提高了4.47%,掉落率降低了0.31%,减少了花丝损失,整机性能得到提升,可为红花机械化高效低损采收提供参考。