基于DSP嵌入式系统的机械式自清洁播种头设计

为解决现有针式穴盘播种机的吸嘴易发生堵塞影响播种质量的问题,基于DSP嵌入式图像识别系统,结合装置气吸-气吹的播种原理,设计了一种新的机械式自清洁播种头。该装置主要由DSP嵌入式图像识别和自动化清洁控制系统组成,图像处理模块采用TMS320DM642内核,包括图像预处理、特征提取、特征编码和编码匹配过程。机械部分包括吸嘴头、固定部、清洁活塞、顶针和复位弹簧等,通过和阻塞种子的图像匹配,输出接通正气压动作,利用活塞和顶针对吸嘴头进行疏通和排种作业。为了验证装置的有效性和可靠性,对系统进行了测试。结果表明:在播种速度为30排/min时,自清洁播种头播种的单粒率为98.7%、空穴率为0.52%、重播率为1.21%,与传统针式吸嘴相比,播种质量和防堵效果大幅度提高。     

基于嵌入式通信系统的变量施肥虚拟样机优化设计

为了达到液态施肥机高速作业的目标,提出了一种新的施肥机施肥变量控制的方法,该方法主要采用Pro/E和ADMAS联合仿真的方式对机构的机械运动轨迹进行验证,采用模糊控制和二阶差分算法降低施肥量的误差,使用PLC实现施肥数据的处理和通信。为了验证该方法的有效性和可靠性,应用三维造型设计软件Pro/E,绘制机构各零部件模型并装配,通过改变保存文件的类型实现Pro/E与ADAMS数据交换,在ADAMS中建立机构虚拟样机和运动学仿真,得到了施肥机虚拟样机的运动轨迹。最后,通过PLC嵌入式通信系统的优化,得到了虚拟样机施肥量随速度变化曲线,并将优化前后的施肥准确度和效率进行了对比。通过对比发现:使用PLC嵌入式系统优化后的施肥机,施肥的精确性得到了明显的改善,且施肥效率较高,为变量施肥控制的研究提供了理论参考。     

基于GPS移动节点Ad Hoc网络的准直行走播种机设计

精准农业要求在播种、施肥和收割作业过程中都达到精准控制,要求机具具有高效节能的特点,而准直行走是关键,据此提出了一种基于GPS和移动节点Ad Hoc网络的准直行走播种机设计方法。该方法采用GPS接收器来接受基准偏差,并利用移动节点来组建网络,达到远程通信的目的。其中,准直行走的控制器采用PLC控制器,行走系统使用独立驱动轮,通过转速差来调整方向。对Ad Hoc网络的成功接收率、接收端时延和平均跳数进行了性能检测,结果表明:使用蚁群算法可以有效地提高网络的成功接收率,降低接收端的平均时延和平均跳数,从而提高了移动节点路由链路的稳定性。对播种机进行了准直行走精度实验,结果表明:播种机的准直行走精度较高,有效提高了播种机的工作效率,准直行走精度也能够满足精准农业对准直精度的要求。     

自主导航果园作业机器人设计——基于自适应遗传算法和样条曲线

为了提高果园精细作业的自动化程度、降低作业成本、推动机器人产品的应用,设计了一种新的果园作业和管理的履带式移动机器人,并提出了一种基于自适应遗传算法和样条曲线的机器人自主导航算法,开发了基于VC++6.0编程的机器人PC控制器。机器人通过对位置角速度和姿态角速度的标定,在控制器中对信号进行处理,并发出控制信号,提高了机器人轨迹控制的精度。对果园作业机器人进行了测试,结果表明:果园机器人在不平整路面上的作业稳定性较好,将速度控制在0.15m/s时,机器人在20m的行驶过程中,其横向最大偏差仅为0.016m,控制精度较高,对果园复杂地形的适应能力较强,满足了果园作业机器人的设计需求。     

一种循环式微波辅助玉米干燥机设计

为了提高玉米干燥机的干燥效率,设计了一种新式的微波循环式玉米干燥机,并对干燥机的样机进行了实验和数值仿真模拟,测试了装置的干燥性能。结合流体力学理论,以多孔介质和湍流模型为基础,建立了干燥机流场的稳态仿真模型。为了验证数值仿真模拟的可靠性,采用了试验和数值仿真模拟进行对比的方式,试验采用本次研究设计的微波辅助玉米循环式干燥机,在恒温室内进行,使用湿度测量仪对出口处玉米湿度进行了检测,得到了出口湿度随时间变化曲线。将结果和数值仿真模拟结果进行了对比,结果表明:试验结果和仿真模拟结果基本吻合,在10min之内,玉米的相对湿度便可以从22.5%降低到11.3%,湿度的变化幅度较大,由此验证了微波辅助干燥机的良好干燥效果。     

基于模糊理论的联合收获机底盘可靠性分析与评价

针对谷物联合收获机可靠性影响因素复杂,考核指标、评估方法多及难以开展定量化评估的问题,将谷物联合收获机可靠性评估试验中得到的多个指标,结合可能影响谷物联合收获机可靠性的人为和环境因素,采用模糊理论,对谷物联合收获机的可靠性进行综合评价,为客观地评价谷物联合收获机的可靠性提供依据。基于样本等级区间抽样和可拓理论的模糊理论可靠性评价方法,构建了联合收获机底盘可靠性评价模型。该模型能够有效解决谷物联合收获机可靠性评价问题,特别在进行可靠性对比时,模糊综合评价将可以解决多个单因素指标所无法解决的综合指标技术难题。     

基于嵌入式Linux的农产品物流智能追溯系统设计

当前技术构架下可追溯系统面临感知数据采集能力欠缺、追溯数据粒度输出单一、追溯平台体系结构薄弱等瓶颈。为解决这些问题,以上位机农产品流通追溯系统为业务支撑,结合WSN和物联网技术,设计一种新的基于Linux嵌入式技术的农产品质量安全物流智能追溯系统。该系统采用基于SPC的可追溯感知数据时域压缩粒子群优化算法,提高感知数据采集效率,并延长监测网络寿命。通过测试发现,该系统无线覆盖距离大、丢包率低,集RFID身份识别、混合标签打印、无线数据上传于一体,并通过网络实现智能查询追溯服务,具有良好的推广应用前景。     

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。     

基于遗传算法和EDA技术的果蔬采摘机器人设计

为了提高果蔬采摘机器人的避障和路径规划能力,实现机器人智能化和轻量化的设计,将嵌入式系统引入到果蔬采摘机器人的控制系统中,并利用EDA技术对控制系统进行了封装,植入了机器人路径规划的遗传算法。对果蔬采摘机器人的机械手进行了改进,通过机械手结构设计实现了采摘机器人执行末端的避障功能,利用遗传算法智能控制设计实现了复杂环境中的路径搜索功能。对果蔬采摘机器人的性能进行了测试,结果表明:障碍物识别率高达99%以上,路径规划的准确率也在95%以上,满足智能化采摘机器人的设计需求,为现代化采摘机器人的设计提供了较有价值的参考。     

拖拉机涡轮增压器中混合陶瓷球轴承无损检测设计

依据多频涡流检测原理,提出了一种新的基于调频涡流的混合陶瓷球轴承无损检测方法。该方法采用单个检测通道和三角波调制信号,可以实现不同深度缺陷的检测和得到幅值线性变化的调制信号,使用自比式探头作为传感器,有效地抑制了温度漂移和探头振动产生的误差,提高了检测的效率和精度。建立了拖拉机涡轮增压器中混合陶瓷球轴承涡流无损检测仿真模型,并利用有限元软件对不同缺陷尺寸的拖拉机涡轮增压器中混合陶瓷球轴承进行了缺陷尺寸识别的仿真模拟计算,搭建了多频涡流无损检测系统实验平台,将实验测得的缺陷尺寸结果和仿真模拟计算进行了对比,验证了仿真和实验结果的一致性,进而说明了多频涡流检测在拖拉机涡轮增压器中混合陶瓷球轴承实际生产中应用的可行性。