移动机器人目标图像识别技术研究

针对设施移动机器人工作环境的复杂性,如光照多变性等,提出了基于L模型的一种新的目标识别方法。L模型是一种新的颜色模型,能够在一定程度上克服光照变化带来的影响。通过对不同光照下的作物果实等目标物进行分割识别结果的实验比较,表明该方法相对于其他常见的识别方法,在各种光照变化条件下均能保持较好的识别效果。     

基于现场总线技术的农业机械控制系统研究

探讨了CAN总线在智能农业机械上应用的可行性，确定了基于ISO11783的应用层通信协议的制定策略和具体方法。开发了应用于在线测产和变量施肥的CAN总线控制系统，并对提高系统可靠性措施进行了探讨。实验测试结果表明，总线控制系统运行稳定，满足了精准农业实时数据采集与控制的要求。     

平行梁冲量式谷物质量流量传感器田间实验

设计了平行梁冲量式谷物质量流量传感器,以该传感器为核心部件构建了测产系统。针对小麦、水稻两种不同谷物品种,不同联合收获机机型以及不同田间地面状况,于2004年夏秋两季分别在中国科学院栾城农业生态系统实验站和上海五四农场做了精准收获实验。实验结果表明,测产系统可以在正常农田地面状况下可靠地工作,单产和总产测量误差均小于10%,且对联合收获机机型以及谷物品种不敏感。     

宽幅变量喷雾机智能控制系统设计

自走式宽幅喷雾机现场作业时,经常由于机组速度的变化导致喷施差异,影响了喷雾效果,甚至造成药害.为此,开发了基于嵌入式处理器和多传感器高效融合的变量喷雾控制系统,实现了喷洒压力和机组行走速度的在线协调控制.系统采用PID参数模糊自整定控制器,可自动根据作业速度调整喷雾压力和喷雾量,提高了单位面积施药量的均匀程度.通过对自主开发的变量喷雾样机进行实验表明,该模糊PID 控制器响应快速、适应性强,能迅速消除系统余差,使变量喷雾控制系统具有良好的动态和稳态特性.     

基于新梢直径和果粒投影面积变化确定‘巨峰’葡萄果实发育期的灌溉阈值

【目的】探讨‘巨峰’葡萄果实发育期适宜的灌溉阈值,为鲜食葡萄的精准灌溉提供试验依据。【方法】以8 a(年)生盆栽‘巨峰’葡萄植株为试材,通过器官的连续摄像测量、根域土壤水势的实时监测和叶片日光合速率(Pn)的测定,建模分析果实发育期新梢、果实生长以及叶片净光合速率与土壤水势下降之间的关系。【结果】在果实第一次快速膨大期和转色期,新梢日最大收缩量(MDS)显著增大时对应的土壤水势分别为-8.89 kPa和-9.21kPa。当土壤水势分别低于-17.34 kPa和-16.46 kPa时,新梢日最大值生长量(MXDG)和日最小值生长量(MNDG)均开始负增长。果粒随着土壤水势下降,其生长过程可分为急速膨大、快速膨大、缓慢膨大和收缩四个阶段。果实第一次快速膨大期各阶段对应的土壤水势范围依次为>-9.37 kPa、-9.37～-21.14 kPa、-21.14～-27.86 kPa和<-27.86 kPa;转色期则分别为>-10.31 kPa、-10.31～-22.05 kPa、-22.05～-32.83 kPa和<-32.83 kPa。叶片Pn日最大值在果实第一次快速膨大期土壤水势为0～-27.3 kPa无显著降低,而在转色期土壤水势降至-36.8kPa时显著降低。【结论】确定出既促进果实膨大、又防止新梢旺长且不会显著抑制叶片P_n的指导‘巨峰’葡萄果实第一次快速膨大期和转色期灌溉阈值为-12.83～-15.67kPa和-16.46～-22.05 kPa。     

基于视觉的甜瓜形态信息的无损获取

以甜瓜果实的直径微变测量为目标,提出了基于数学形态学和改进的spline插值的图像处理算法,开发了基于视觉的高分辨无损检测系统,实现了甜瓜面积和纵横径等表征形态信息的高精度非接触提取。该算法运算简单,相比传统边缘检测算法更易于提取出较为理想的边缘信息,为揭示甜瓜形态与关键环境因子间的组合响应关系和时空变化特征提供了理论依据。     

悬臂梁冲量式谷物质量流量传感器阻尼设计

基于悬臂梁受冲击力变形原理开发的联合收获机冲量式谷物质量流量传感器,在应用中测量精度易受到收获机基础振动的影响.对此,分析了测量中产量信号计算模型,指出悬臂梁弹性元件阻尼设计的重要性.提出了通过动力消振原理增加弹性元件阻尼的方法,进行了相应的理论分析.针对阻尼处理前后的弹性元件,开展了冲击响应实验.理论分析和实验结果都说明了该方法的有效性.     

基于形态学图像处理的重叠葡萄果径无损测量

葡萄果实尺寸变化能用来评价葡萄生长及诊断植株水分亏损状况。为实现重叠葡萄果实尺寸的非接触和精确测量,该文提出基于数学形态学的重叠葡萄果实直径测量方法,该方法首先通过内外对象标记消除图像中存在的伪极小值点,再对去除伪极小值点后图像进行分水岭变换得到目标果实的精准轮廓,从而依据目标果实区域计算果实当量直径。试验和现场应用表明,该方法具有好的定位精度,能为葡萄果实直径测量提供精确的轮廓信息;测量系统具有非接触和高精度等优点,测量的重复精度可达±9 μm,为葡萄生长规律研究及葡萄缺水诊断提供了参考。     

农业车辆导航系统中路径规划策略的研究进展

路径规划策略是农业车辆导航系统的重要组成部分。目前有3种主要的农业车辆导航路径规划策略:作物行跟踪策略、地头转向最优路径规划策略以及全区域路径规划策略。为此,综述了国内外在这个领域的研究进展,并提出了一些农业车辆导航系统路径规划研究的新思路。     

不同灌溉阈值对‘巨峰’葡萄树体生长与果实品质的影响

【目的】验证之前研究所确定的‘巨峰’葡萄果实发育不同时期开始灌溉的土壤水势阈值。【方法】以6 a生盆栽‘巨峰’葡萄自根植株为试验材料,设定在果实发育不同时期按照之前研究所确定的阈值进行灌溉(中度灌溉),并设置过度灌溉、胁迫灌溉和严重胁迫灌溉3个对照处理,比较各处理的新梢生长、果实生长、果实品质以及劳动力消耗等指标。【结果】中度灌溉处理的葡萄新梢生长适中,摘心次数较少,叶片净光合速率最高,果实生长最快,可滴定酸含量低(0.33%,ω,后同),可溶性固形物含量高(19.0%),糖酸比高(57.6),上色较好(花青素含量0.078 mg·g~(-1)),综合表现最佳。【结论】从发芽期到幼果期适宜开始灌溉的土壤水势阈值为-10.0 kPa,之后到转色期之前为-15.0 kPa,转色期到成熟期为-20.0 kPa,采收后为-10.0 kPa。