高光谱成像快速检测壳聚糖涂膜草莓可溶性固形物

为了对壳聚糖涂膜草莓可溶性固形物含量(soluble solids content, SSC)进行快速检测,该文采用高光谱成像仪(400～1 000 nm)对0,0.5%,1%浓度的壳聚糖(chitosan, CTS)涂膜草莓分别储藏1,2,4 d后进行成像,并测量样本SSC。通过分析SSC发现,0.5%和1%壳聚糖涂膜草莓,其SSC随着储藏天数的增加均高于0浓度壳聚糖涂膜草莓,说明了0.5%和1%壳聚糖涂层抑制了草莓中SSC的降低,能够延长草莓的新鲜口味。随后采用蒙特卡罗-偏最小二乘法(monte carlo-partial least squares, MCPLS)对异常样本进行剔除。对剔除异常样本后的光谱数据进行不同预处理,以确定最优的预处理方法。为提高运行速度和降低数据维数,采用竞争性自适应权重取样法(competitive adaptive reweighted sampling, CARS)和连续投影算法(successive projections algorithm, SPA)进行特征波段选择。最后,采用偏最小二乘回归(partial least square regression, PLSR)和支持向量回归(support vector regression, SVR)法建立回归模型。最终结果表明:SPA-SVR模型效果最佳,0浓度的壳聚糖涂膜的草莓,建模集精度Rc2为0.865,预测集精度Rv2为0.835;0.5%浓度的壳聚糖涂膜的草莓,建模集精度Rc2为0.808,预测集精度Rv2为0.799;1%浓度的壳聚糖涂膜的草莓,建模集精度Rc2为0.834,预测集精度Rv2为0.875。对储藏第4天的部分样本图像进行主成分分析(principal component analysis, PCA),结果显示除第二主成分图像(PC2)中有部分噪声影响外,PC1和PC3均能完整反映草莓信息,且PC3图像明显呈现出不同浓度壳聚糖涂膜草莓的褐变程度,说明不同浓度的壳聚糖涂膜也会对草莓货架期产生不同影响。综上说明利用高光谱成像技术可以实现壳聚糖涂膜草莓SSC快速检测,有效指导草莓保鲜处理。     

多功能鸭嘴式蔬菜移栽机设计与仿真分析

针对现有蔬菜移栽机功能单一、适应性差等问题,设计一种多功能鸭嘴式蔬菜移栽机。该机主要由鸭嘴式栽植器、旋转式分苗杯、施肥器、土肥搅拌装置、浇水系统、覆膜装置等构成,可以在移栽过程中一次性完成定点施肥、移栽、浇水、覆膜等工序,工作效率高,性能可靠。建立鸭嘴式栽植器ADAMS模型,仿真结果表明,当鸭嘴式栽植器的水平运动速度v_x为0时,破土面积最小,秧苗直立度最高,可以较好满足蔬菜移栽的种植要求。     

我国机械化移栽自动分苗取苗技术研究现状

由于自动分苗取苗技术的限制,全自动移栽机发展缓慢,现有机具造价高、通用性差,无法满足我国的实际需求,难以大规模推广应用.为此,首先,介绍了目前国内钵苗与裸苗自动分苗取苗技术发展状况,按照分苗取苗方式的不同,将钵苗自动取苗装置分为顶杆式、夹取式、气力式、组合式和链带式等,将裸苗自动分苗取苗装置分为链带式、外槽轮式、气力式...     

大蒜种植机分插机构优化设计及运动仿真

为了满足大蒜种植的农艺要求,对大蒜种植机的分插机构进行了优化设计。以蒜爪运动的设计轨迹与理论轨迹最近为目标函数,建立分插机构最优化设计模型,利用Matlab进行最优化求解,求出分插机构的各个参数。然后利用优化参数在Adams中建立分插机构的虚拟样机模型,进行运动学仿真。仿真结果表明:优化后分插机构的轨迹、速度、加速度满足了大蒜的种植要求,为大蒜种植机的研制提供了理论依据。     

基于高光谱成像的肥城桃品质可视化分析与成熟度检测

肥城桃采摘后转色快、易腐烂,导致果品等级下降。采用高光谱成像技术对其进行可溶性固形物含量(SSC)和硬度可视化分析与成熟度检测,以提高果品质量,实现优果优价。首先,采集成熟度为70%和90%的各80个肥城桃的高光谱信息、SSC和硬度,通过蒙特卡罗偏最小二乘法分析剔除异常值,利用光谱-理化值共生距离划分样本集,采用竞争性自适应权重采样算法(CARS)和连续投影算法(SPA)选取特征波长,并建立多元线性回归(MLR)模型。研究表明:CARS-MLR模型性能优于SPA-MLR模型;预测SSC的CARS-MLR模型,R_c~2和R_v~2分别为0.819 1和0.843 9,RPD为2.0;预测硬度的CARS-MLR模型,R_c~2和R_v~2分别为0.951 8和0.877 2,RPD为2.1。然后,基于CARS-MLR模型计算肥城桃每个像素点的SSC和硬度,生成可视化分布图,实现不同成熟度肥城桃SSC和硬度可视化检测。最后,利用顺序前向选择算法优选特征波长,建立人工神经网络成熟度预测模型,获得98.3%总识别准确率。     

小型蔬菜穴盘精密播种机的设计与试验

目前,国内温室大棚蔬菜穴盘人工播种费时费力、生产效率低,现有机型对蔬菜穴盘播种适应性差,不能满足中小蔬菜种植户的轻简、低成本要求。为此,设计了一种小型蔬菜穴盘精密播种机,整机采用全气力驱动和气针播种,能连续实现自动进盘、打穴与单粒播种,通过更换播种针头的数量和型号,可适应不同形态蔬菜种子及穴盘规格。为提高样机开发速度和质量,降低生产成本,基于Solid Works软件对关键部件进行了数字化设计与三维建模,建立了小型蔬菜穴盘精密播种机虚拟样机,进而自动生成平面二维工程图进行样机的生产加工。最后,对番茄等蔬菜种子进行播种试验,结果表明:小型蔬菜穴盘精密播种机的单粒率水平在91%以上,满足了蔬菜穴盘精播育苗的要求。     

甘薯秧蔓回收机仿垄切割粉碎抛送装置设计与试验

针对甘薯秧蔓垄沟匍匐生长不易全部机械回收的难题,设计了一种甘薯秧蔓回收机,并对关键部件仿垄刀辊机构和风机抛送装置进行了设计计算,该机可一次性完成甘薯秧蔓切割、粉碎、抛送和回收作业。以刀辊转速、离地间隙、风机转速为试验因素,甘薯秧蔓粉碎合格率、含土率、回收率为试验指标,采用响应面分析方法,建立了试验因素与试验指标之间的回归模型,分析了试验因素对试验指标的影响。试验结果表明：最优工作参数组合为刀辊转速2070r/min、离地间隙16mm、风机转速890r/min,秧蔓粉碎合格率均值为93.10%、含土率均值为8.56%、回收率均值为91.19%,研究结果满足甘薯秧蔓回收机的使用要求。     

基于NURBS的空间分度凸轮廓面重构与仿真

利用空间分度凸轮廓面方程获取离散点云数据,采用非均匀有理B样条(NURBS)重构凸轮廓面,构建空间凸轮参数化特征模型。基于该模型,进行凸轮分度机构的运动学仿真,生成加工制造模型,实现空间凸轮NURBS廓面的仿真加工和四轴铣削NURBS创成。仿真和创成误差分析结果表明,从动件运动规律曲线更加光顺,最大速度Vmax和最大加速度Amax等运动特性值均优于修正正弦曲线,廓面创成误差与加工路线的曲率有关,最大误差出现在曲率绝对值最大处且不超过0.01 mm。因此,廓面NURBS重构技术,是一种有效的空间凸轮设计和创成方法。     

精准喷雾超声波测距系统的设计与试验

为实现精准喷雾,利用超声波无接触测量技术,设计了一种基于STM32单片机的超声波测距系统,以此来确定植株有无,进而控制喷雾位置及时间。该系统设计了超声波发射和回收模块实现回波信号的捕捉,通过软件对回波信号进行峰值时间检测,将测量数据直接传到电脑之中,不仅简化了电路,降低了成本,而且提高了系统的稳定度。试验结果表明,喷雾距离在300~700mm之间时,测距误差小于20mm,达到了系统设计的精度要求,从而为实现精准喷雾奠定了基础。     

温室自走式施肥播种覆膜一体机的设计与试验

针对温室大棚内的传统机械操作不灵活、转弯幅度大、播种质量差、施肥深度及薄膜地面贴实度不均匀等问题,专门设计了温室自走式施肥播种覆膜一体机。该机主要由蓄电池、链传动机构、开沟器、施肥装置、播种装置、覆土器、镇压轮和覆膜机构等工作部件组成,具有良好的工作稳定性、操作灵活性和良好的适应性。试验表明:该机的各项性能达到了精量施肥、播种及覆膜的技术要求,保证了株距、行距、施肥播种深度、覆膜宽度,促进了农机与农艺相融合。