果园株间机械除草技术研究进展与分析

传统的果园除草机主要进行行间除草,但果树株间为非连续区域,株间机械除草难度较大。果园株间除草机可对果树行间和株间同时进行除草,作业效率高,除草彻底。为此,主要对近年来国内外株间除草机研究现状进行介绍,对避障装置、除草装置、驱动方式、工作速度等几个关键技术进行分析和比对,强调高效稳定的避障装置是果园株间除草机的核心。在此基础上,提出了果园农机、农艺与信息技术深度融合发展,研究了高效稳定的避障装置。结果表明:小型化模块化设计将是果园株间除草机的未来发展趋势,适应稳定作业要求的株间避障技术和高速、高效的机械除草技术,是我国果园株间机械除草的研究重点。     

基于交流阻抗法的豆浆电特性检测

为实现豆浆品质快速检测和通电加热电源频率的优化,该文利用精密阻抗分析仪和DJS-10电导电极通过50 mV的激励电压在20 Hz～12 MHz频率范围内测量了不同温度（30～85℃）和不同固形物含量（1.01%～9.58%）的豆浆的交流阻抗。试验结果表明,豆浆阻抗模值与阻抗相位角随测量频率变化具有明显规律。豆浆的阻抗特性与温度以及固形物含量关系显著,且阻抗Nyquist 图存在明显差异。在全频段,豆浆阻抗模值随着温度和固形物含量的升高而减小;在低频段,豆浆阻抗相位角随温度以及固形物含量的升高而增大;在高频段,豆浆阻抗相位角随温度以及固形物含量的升高而减小。同时,研究提出了豆浆的电阻R、电容C、恒相位元件CPE（constant phase element）三元件等效电路模型,并用ZSimpWin软件进行拟合得到了试验条件下豆浆的等效电路元件参数。基于豆浆阻抗随频率变化规律及豆浆等效电路模型分析得出,豆浆通电加热电源的频率应在300 Hz～300 kHz范围内。豆浆的等效电阻R与温度以及固形物含量之间具有良好的负指数关系。CPE参数Q值随温度的升高而降低,当固形物含量超过3.5%后,Q值随固形物含量的升高迅速增加。CPE参数n值随温度的升高而升高,但在本研究中的固形物含量范围内n值并未随固形物含量的改变发生明显变化。本研究为豆浆通电加热电源的频率选择提供了参考依据,同时为基于豆浆电特性分析实现豆浆品质的快速检测奠定基础。     

二维泊肃叶流场中荷电颗粒动力学分析及固液分离试验

液固两相流中的细小且体积浓度低的固相颗粒在液相流动影响下,除受颗粒重力作用外,还有Stokes阻力、Saffman力、压力梯度力、附加质量力等的共同作用,并在液相流场中作不可控的运动。为了有效控制固相颗粒运动,该文在二维泊肃叶流场的垂直方向上设计一高压静电场,使电场力作用于荷电固相颗粒,并建立了有界黏性流体在二维泊肃叶流场和高压静电场同时作用下带电颗粒的运动力学模型,分析了固相颗粒的运动规律,并设计了多物理场耦合条件下的固液两相分离装置。利用该装置对清洁度为NAS12的L-HM32#抗磨液压油进行颗粒分离试验,12 h后,2～100μm的颗粒数目显著减少,颗粒分离效率高达到95%,液压油清洁度达到NAS4级,实现高效的固液分离和固相颗粒分选。     

基于FCM及HSV模型的方格蔟黄斑茧检测与剔除技术

桑蚕业缫丝前需要对蚕茧进行检测分类,剔除黄斑茧等下茧对于提高缫丝质量非常关键。我国蚕虫上蔟多用纸板方格蔟,方格蔟在使用过程由于挤压、受潮等原因极易变形,另外,营茧方格蔟一般覆盖一层茧衣,使自动检测方格蔟蚕茧质量并准确剔除黄斑茧等下茧极其困难。采用基于模糊C均值聚类(FCM)及HSV模型的黄斑茧检测算法,在采茧过程中直接对蚕茧进行图像分割和黄斑茧检测,使用基于机器视觉的直角坐标式自动采茧机对黄斑茧进行定位剔除试验。首先对方格蔟正面原始图像使用FCM分割,消除蚕茧茧衣及方格蔟边框,得到蚕茧二值图像;对FCM分割后的蚕茧二值图像与方格蔟原始图像进行掩膜,实现对方格蔟内单个蚕茧的提取;对提取到的单个蚕茧,根据HSV空间累积颜色直方图的黄斑颜色H分量的比例是否达到黄斑茧的定义阈值,逐个进行黄斑茧判断;然后,对检测到的黄斑茧,保存其连通域中心坐标作为其图像位置坐标,经过视觉测量确定蚕茧在笛卡尔空间中的世界坐标。使用基于机器视觉的直角坐标式方格蔟自动采茧机,对方格蔟黄斑茧进行定位剔除试验,该算法对方格蔟内黄斑茧的平均检测正确率为81.2%,黄斑茧坐标最大定位偏差为3.0 mm,对单张方格蔟图像进行分割和黄斑茧检测的平均时长为1.271 s,对茧衣附有桑叶梗或碎桑叶的蚕茧没有误检测,但对黄斑位于边缘处的蚕茧检测效果不好。     

农作物秸秆综合利用的现状、存在问题及发展建议

农作物秸秆属于农业生态系统中一种十分宝贵的生物质能资源。农作物秸秆资源的综合利用对于促进农民增收、环境保护、资源节约以及农业经济可持续发展意义重大。针对目前我国农作物秸秆产业一直处于高污染、高消耗、低效益和低产出等不良状况,着重论述农作物秸秆用作肥料还田、畜牧饲料、生活能源、工业原料以及秸秆基料等用途的利用现状,同时分析农作物秸秆综合利用技术所面临的主要问题,并给出应对该类问题的解决措施和相关建议,希望达到进一步加强农作物秸秆综合利用与禁烧工作目的,加快推进作物秸秆的商品化和资源化利用,以期实现我国农业循环经济的健康可持续发展。     

基于PLC的精准变量水肥一体化设备研制

针对国内农业生产中存在的水肥利用率低、配肥均匀性差等问题,研制了一套精准变量水肥一体化设备,该设备以作物在各生长阶段所需的氮、磷、钾和中微量元素为变量,采用变量配肥方式;可编程控制器采集土壤墒情、流量等信息,控制比例电磁阀的开度;人机界面作为操作界面,实时显示土壤墒情信息和液态肥流量,设置配肥比和灌溉时间。经试验田试验验证,该设备具有配肥精准、操作简单和稳定性高等优点      

频率及电压对高压脉冲电场提高陈年棉种活力的影响

为研究不同频率脉冲电场对陈年棉种活力的影响,该文利用高压脉冲电源和弧形电极-平板组成的电场系统在极间距离为50 mm、电压分别为16和20 kV条件下对陈年棉种在不同频率(1、5、10、20、50 Hz)下进行了电场处理,处理时间为40 s。结果发现,频率为10 Hz时,陈年棉种的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等指标与不做电场处理对照相比都有明显提高,且都达到极显著差异(P0.01),16比20 kV条件下的处理效果更好,达到显著性差异(P0.05)。试验结果表明,电场频率对棉种活力指标的影响是存在的,且对各指标的影响趋势是一致的,即在一定处理条件下(电场强度与处理时间)可以找到一个较优频率范围,对种子活力提高达到最大,且该试验研究结果能够为后续种子电场处理提供参考。     

基于TSP的PLC数控转塔打字最优控制设计

该文针对国内外数控转塔打字机发展现状,特别是大范围运动和高精度定位问题,开发一种工业控制计算机(IPC)结合可编程控制器(PLC)的数控转塔打字机.该打字机以PLC驱动伺服电机进行分度,通过位置与速度双闭环控制实现刀塔的双向回转和任意位置就近换刀.考虑到转塔打字属多点位加工,高效的刀具路径能够减少换刀次数并优化刀具轨迹,从而提高加工效率,该研究采用基于旅行商问题(TSP)的进化算法,对打字过程进行路径优化设计.样机试用结果表明,与目前国内传统型数控打字机相比,充分体现了高精度定位和高效率打字的优势.     

四槽轮配肥器肥料颗粒碰撞掺混离散元分析与优化设计

为解决精准施肥过程中变比配肥施肥机械搅拌掺混效率低、掺混均匀度一致性差等问题,设计了一种带有二次碰撞掺混锥形体的四槽轮变比配肥器,可根据4种肥料的需肥量控制4个槽轮以不同转速排肥,二次碰撞掺混腔实现变比配肥的非机械搅拌均匀掺混。测定了4种肥料颗粒的物料特性及在不同含水率条件下的破碎力和粘附力。采用离散元法,选用Hertz-Mindlin无滑动接触模型,分析4种肥料排料运动和碰撞掺混规律。通过正交试验和方差分析,发现槽轮转速在20～80 r/min范围内时,转速对掺混偏离度标准差影响不显著,四槽轮变比配肥器可以实现变比配肥均匀掺混;优化设计二次碰撞掺混锥形体在圆柱形掺混腔内最优高度为12.1 mm,在此高度下二次碰撞掺混锥形体锥角为57.9°。利用力链分析肥料颗粒在槽轮排肥器工作时受力分布,解算4种肥料颗粒所受到的挤压力均小于其破碎力,变比配肥时不会造成肥料颗粒破碎。另外,利用高速摄影分析不同频率、振幅的振动对肥料颗粒碰撞掺混的影响,发现振动对碰撞掺混均匀度影响很小;进行变比配肥碰撞掺混试验,试验结果表明,各组配肥掺混均匀度基本一致,实现了多种肥料的变比配肥和非机械搅拌均匀掺混。     

振动流化床茶叶干燥机设计

振动流化床广泛用于制糖、塑料、乳品、医药、化肥、化工、盐业和冶金等工业部门,在干燥方面,其具有流态化均匀、干燥效果好和节能等特点,但在茶叶干燥中运用较少。针对这种情况,测定了碎茶的基本物理与机械特性,设计出一款用于茶叶干燥的振动流化床干燥机,对电机的选择及其安装角度、弹簧等部件进行了设计,对所需风量及热量进行了计算。运用Solidworks画出三维图,用CAD画出二维图,最后用ANSYS对布风板进行模态分析,求解得到干燥机的前10阶固有频率和模态振型。结果表明,干燥机的工作频率能够避开固有频率,有效避免共振的同时能起到很好的隔振效果,样机符合生产要求。