耕作土壤地表不平度的分形特性

利用激光式不平度测试仪测定犁耕耕地、圆盘耙耙地和驱动耙耙地地表的不平度，测定沿着3个方向进行，即平行、倾斜和垂直方向。通过对各种分形计算方法进行比较，对每一种地表不平度的RMS高度和分形维数进行了分析。结果表明：RMS高度和各种地表的相关性不如分形维数明显，而且两者间存在一定的关系。最后提出利用地表不平度指数可以较好地表征随机地面的特性，地表不平度指数越大，地表不平度越大。     

耕作地表空间点阵测量评价系统的建立与田间试验

耕作地表三维形貌是土壤灌溉、土壤含水量、土壤风蚀等研究的主要因素之一,其对田间农业机械作业质量与作业效率有着非常重要的影响.为此,根据激光测距技术中的相位法测量原理,在自行研制非接触式测量试验台的基础上创建了空间点阵测量评价系统,实现了空间地表三维形貌的测量.经过田间4种耕作地表的测量试验与数据分析,结果表明:系统可以...     

土壤耕作部件测试装置的设计

针对土壤耕作部件受力情况复杂、测量困难及误差大等问题,采用了三分力传感器原理,设计了便携式测试装置。本装置包括硬件和软件两部分:硬件由三分力传感器、数据采集卡等部分组成;软件采用VB编写程序,采用USB接口与电脑相连,能够实时采集、保存数据。室内试验结果表明:其采集数据速度高达200次/s,可以根据不同的前进速度设定采集次数,采集数据精度在95%以上,能够满足测试要求,为土壤耕作部件的研究设计提供了技术支持。     

耕作土壤沟形测量系统设计与试验

针对耕作部件作业后土壤表面沟形特征参数测量困难,以及传统测量方法存在测量效率、误差难以兼顾的问题,设计了一种基于激光三角法的耕作土壤沟形测量系统。该系统包括便携式硬件结构和交互式软件系统,硬件结构主要由X/Y轴电动导轨、激光测距传感器、旋转编码器、便携式计算机、水平仪和型材支架组成;基于LabView构建的交互式软件可根据运动控制器和旋转编码器信号对X/Y轴电动导轨实现高精度扫描定位,交互式界面实时显示沟宽、沟深及沟形断面轮廓曲线,获取的点云数据通过空间插值和曲面拟合算法得到沟形三维数字化模型。精度测量试验和田间应用试验结果表明:直径方向测量的平均绝对误差为0. 59 mm,厚度方向测量的平均绝对误差为0. 02 mm;与图像检测法对比,系统测量误差最大降低2. 1%,同时随着沟形断面采样次数增加测量值趋于稳定,测量误差呈指数函数下降;与田间人工测量相比,该系统测量相对误差最大为5. 86%,平均相对误差为3. 37%,能够满足农田土壤耕后沟形自动化测量的需要。     

吊杯式移栽机作业时地表不平度的测量分析

为了研究吊杯式移栽机作业时所栽植土壤的地表不平度,采用超声波测距传感器,对吊杯式移栽机作业时的土壤表面不平度进行了测量分析。将超声波测距传感器垂直于地面安装到移栽机上,连续测量地表高低的变化,采用Lab VIEW编程控制超声波传感器的参数设定,由NI USB-6343 X系列数据采集卡采集数据,并可实时显示和存储在笔记本电脑上。计算分析所测数据,得出了试验田地土壤表面不平度的一些参数值,即地表不平度的RMS高度、轮廓微观不平度的平均间距和分形维数,为研究土壤特性对吊杯式移栽机性能的影响提供了一定的基础数据。     

农田耕后地表微地貌自走遥控测量装置设计与试验

针对油菜精量联合直播机作业后,田间作业厢面微地貌形状特征参数测量困难、传统测量方法存在测量效率和误差难以兼顾、现有测量装置操作便捷性不够的问题,设计了一种自走遥控地表微地貌测量装置。该装置主要由行走部件和微地貌测量系统组成,装置可以通过遥控操作到达指定测量区域并通过手机APP控制激光雷达扫描作业高度和扫描作业速度及实时显示测量装置测量状态信息,实现农田耕后地表微地貌特征高效测量。对装置行走部件悬挂避振机构和驱动机构行走驱动力进行了设计和分析,确定了弹簧避振器中圆柱螺旋压缩弹簧参数和驱动机构驱动电机参数;对微地貌测量系统控制单元硬件和软件进行了设计,确定了控制单元硬件电路和软件工作流程;对装置倾斜误差和系统误差进行了分析,消除了装置倾斜误差和系统误差。开展了装置田间测量试验,对地表厢面微地貌特征及畦沟沟型进行了测量,结果表明：相较于传统针板法测量方式,所开发的微地貌测量装置测量油菜直播机作业后的地表微地貌特征,获得的厢面平整度特征参数高度均方根、表面相关长度、畦沟平均沟宽、沟宽稳定性系数、平均沟深和沟深稳定性系数误差分别为4.01%、4.81%、3.70%、1.34%、2.09%和2.8...     

油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置研究

针对油菜直播地表农田土壤物理机械特性参数室内测量费时费力、田间测量仪器功能单一等问题,设计了一种油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置,实现集成测量土壤含水率、坚实度、粘聚力和内摩擦角4种土壤物理机械特性参数且测量结果可以通过手机APP实时储存显示。装置基于自走式移动平台实现行走控制,以STM32单片机为核心控制器,利用FDR传感器获取土壤含水率,通过圆锥贯入部件测量土壤坚实度和抗剪切强度参数(包括粘聚力和内摩擦角)。分析了装置的圆锥贯入部件和土壤含水率检测部件测量原理,设计了装置测量控制系统硬件电路及软件,开展了传感器标定试验,确定了柱式压力传感器、薄膜压力传感器和土壤水分传感器的输入输出响应关系。选取71个土壤样本,融合土壤含水率和基于圆锥受力平衡关系获取的摩擦因数,运用最小二乘法建立了土壤粘聚力和内摩擦角数学测量模型,模型决定系数R²分别为0.932和0.956。开展了装置田间测量试验,对土壤含水率、坚实度、粘聚力和内摩擦角进行集成测量,结果表明：相较于AYD-2型土壤坚实度仪、干燥箱干燥法和ZJ-D型直剪仪测量结果,油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装...     

基于田间地面不平度测试装置的激光传感器标定

为提高农田地面不平度的测试效率,解决测试中田间杂草或作物根茬对不平度测试结果产生的影响及地面不平度数据难以与由其引起的农业机械动态响应数据实时对应等问题,设计开发了一种田间地面不平度测试装置。该装置通过激光传感器来测取地面的不平度数据,因而激光传感器的测试精确性直接影响不平度测试的准确性。为此,结合已开发的田间地面不平度测试装置的结构特点,提出了采用分段拟合标定传感器的方法。经检验,该方法提高了激光传感器在相应测试范围的准确性。田间试验表明,标定的激光传感器能够满足田间地面不平度的测试需求。     

便携式土壤土霉素提取-检测装置设计与试验

土壤中土霉素（Oxytetracycline,OTC）高性能的现场分析方法对于保护生态环境安全和维护人类健康具有重要意义。针对土壤中痕量OTC的现场检测难题,设计功能集成的便携式提取-检测装置,用于土壤中OTC的现场提取与精准分析。首先,基于集成电路技术与3D建模,研制具有称量、搅拌与离心功能的便携式装置,并通过与实验室用提取装置的性能对比,验证装置的提取精度;分别以LED和便携式电化学工作站为光电化学检测的光源驱动和信号采集装置,研制便携式检测装置;进行土壤中OTC的现场分析试验。结果表明,研制的便携式装置对土壤OTC的提取精度较高,检测的线性范围为1×10-8~1×10-6mol/L,检出限为5.33×10-9mol/L;在现场分析试验中,对土壤中OTC检测的加标回收率为92%~97%,相对标准偏差为1.8%~5.2%,且准确度得到了国标法的验证。     

软路面不平度测量装置及其动态特性分析

本文介绍了软路面不平度测量装置的测量原理与结构,对测量装置进行了动态特性计算、分析及试验验证。研究结果表明,该装置具有同时测量软路面三种不平度的良好动态特性。     

水田复式整地机自动调平装置的设计与研究

为解决传统水田复式整地机需手动控制、驾驶员工作强度大、工作效率低等问题,研制了水田复式整地机的自动调平控制系统,适用于水田粗整地、整平地。采用水平传感器获取复式整地机机架的倾角姿态,控制器为STC12C5A60S2型芯片,通过调节脉冲宽度控制三位四通电磁阀,实现液压油流向的变换,用安装在整地机侧面的调平液压油缸实现整地机机架的自动调平。对自动调平控制系统进行了田间试验验证表明,该系统满足水稻插秧的农艺要求。     

果树对靶喷雾机柔性喷臂控制设计及试验

由于生态环境问题日益严峻,农药喷雾必然是朝着低污染、高精度、智能化与安全化的趋势发展。现有的对靶喷雾机虽然可以针对有无靶标植株进行喷药,但其喷雾架通常是固定不变的,难以同时适用于不同靶标植株。为此,提出喷臂变形以使中心喷头对准靶标植株树冠中心的柔性喷雾架方案,通过安装在拖拉机侧面的激光测距传感器对靶标植株进行距离探测,采用安装在喷臂上的角度传感器对柔性喷雾架的形状进行实时检测。根据上述检测结果,通过程序内部运算,获得控制量,驱动电推杆对喷雾架进行形状调整,同时由安装在十字架上的超声波传感器对喷雾架下的靶标植株进行实时的识别探测,并设计了一种能同时满足不同靶标植株形状的对靶喷雾控制机构。为了减小调节时间和由于机构抖动造成的系统误动作,在喷臂调节算法的基础上增加了调整死区。通过试验分析,喷雾架可以根据拖拉机侧面与靶标植株树干的距离进行柔性对靶调节,喷雾架最大的调节时间为5.8s,满足对靶喷雾的实时性要求。     

土壤墒情监测预报技术研究进展

本文介绍了土壤墒情测报技术的发展历程,阐述了土壤墒情自动监测预报系统的基本概况,在此基础上分析了目前系统研究开发现状,并进一步提出解决思路,旨在为系统的研究和开发提供参考。     

崩岗崩积体坡面糙度及其与侵蚀方式的耦合影响研究

崩岗崩积体是崩岗的主要沙源地。基于人工模拟降雨试验及三维激光扫描技术,研究崩岗崩积体坡面侵蚀过程。研究表明:利用三维激光扫描的点云数据能定量分析降雨前后坡面水蚀特征。全坡面及各坡位均为片蚀总量大于细沟侵蚀总量,但各坡位的侵蚀强度有所差异,其细沟侵蚀强度由大到小表现为下坡、中坡、上坡,片蚀强度由大到小表现为上坡、中坡、下坡。坡面空间糙度由大到小大致呈现下坡位、中坡位、上坡位,坡面侵蚀方式可影响坡面糙度值及变化趋势,而坡面糙度亦能影响各侵蚀方式的侵蚀强度。整个降雨时段内全坡面侵蚀量最大、产沙量次之,沉积量最小,受坡面糙度变化影响,全坡面侵蚀、产沙量均呈现递减趋势。而上坡位的侵蚀、产沙量无明显变化,中、下坡位的侵蚀、产沙量呈对数减小趋势。此外,除上、下坡位沉积量间存在显著差异外,各坡位间侵蚀量、产沙量均无显著差异。     

基于三维线框模型的类球体农产品体积和表面积测量

为了快速无损测量不规则类球体形状农产品的体积和表面积,提出了基于三维线框模型的图像处理方法。即以Android系统为工作平台,利用Java结合OpenCV函数库,以三维线框模型为理论指导编写包括图像采集、图像分割、体积和表面积计算的应用软件。用3种不同直径的标准球体在6个拍摄距离下进行测量,所获测量值与理论值的误差小于0.3%,表明摄像头自身畸变小,在图像能完整呈现被测物的拍摄距离,被测物轮廓的大小对测量精度的影响在可接受的误差范围之内。用所提方法、排水法和扫描图像处理法对不规则形状的柑橘、苹果、梨各10组进行体积和表面积测量,结果显示3种测量方法的相关系数大于0.98,表明该方法可较精确测量类球体农产品的体积和表面积。     

基于3D艺术打印技术的播种机零部件设计与研究

随着农机市场的不断壮大,农机的性能和外形的美观性逐渐受到客户的青睐,农机在外形的艺术设计上即可以满足客户的审美需求,又可以在一定程度上缓解农机使用者的疲劳感,对于农机的总体性能的发挥占据了越来越重要的地位。为此,将3D艺术打印技术引入到播种机的零部件外形设计中,并以前盖板的艺术造型设计为例,采用CATIA软件设计了前盖板的三维模型,并将模型文件格式转换成了支持3D打印的格式,最后利用3 D打印机打印了前盖板的艺术造型。由打印效果可以看出:使用3 D艺术打印不仅可以满足播种机前盖板流线型曲面等动感的艺术设计,还可以调制出各种模型颜色,丰富了播种机外形艺术设计的视觉冲击效果,对于播种机外形设计方法的革新具有重要的实践意义。     

一种新型集蔗器的结构设计及其有限元分析

集蔗器是甘蔗收割机中用来收集甘蔗的装置。通过总结前人所设计的集蔗器的优缺点,提出了一种新型集蔗机构—挡板式斜集集蔗器,并进行了结构设计、参数计算和三维建模;最后,为了验证所设计的集蔗器转轴的尺寸的合理性,通过有限元分析了软件ANSYS分析它在受外力情况下的变形情况和整体的应力分布情况。     

营养钵混料成型机三维建模与运动仿真——基于Inventor

随着我国农业机具设备化的快速发展,营养钵混料成型机的需求越来越广泛。为了优化营养钵混料成型机的结构及滚链的运动参数,应用Inventor实体建模功能对营养钵混料成型机各结构进行了精确的三维参数化特征建模,同时对入料和搅拌等重要部件进行了虚拟装配及装配体干涉检查,确定了核心部件和重要机构的尺寸参数与结构形式,为营养钵混料成型机的设计优化提供了依据。在Inventor的运动仿真模块中,对营养钵混料成型机搅拌辊部分的工作过程进行了运动仿真。从建立的模型中可以直观地了解到营养钵混料成型机主要结构的连接关系,而Inventor运动仿真结果则直观地显示了营养钵混料成型机的实际工作过程,对营养钵混料成型机的结构设计及装配具有参考意义。     

恒温恒湿箱测控系统的设计

介绍了恒温恒湿箱测控系统的软硬件设计方法,通过单片机接口电路的合理扩展,使整个硬件系统更简单、可靠.由于单片机AT89S8252的资源丰富,特别是自身所固有的2kB的EEPROM的存在,使系统实现了自动化标定与校准.该设备中的空气压缩机采用调频技术,从而实现了制冷量的PID调节.     

3ZMP-360型马铃薯中耕起垄施肥机的改进设计

针对现有马铃薯中耕起垄施肥机存在的地轮传动不连续、粗制施肥及仿垄成形不够理想等问题,对3 ZMP-3 6 0中耕起垄施肥机驱动装置、肥箱调节装置和成形器进行了改进设计。采用驱动棘轮代替地轮传动,彻底解决了地轮空转、滑行导致肥箱不工作的问题;采用更换链轮调节传动比的方式设计的肥量调整装置,代替了原来靠调节施肥盒开口量的大小来控制施肥量的粗制方式,改进后的调整装置可根据不同土壤和不同品种的需求进行相应施肥,并且能够精确控制施肥量;采用弧面成形器代替原来平面成形器,垄形得到了改善,既保持了所需垄高,又能增加薯垄培土量,更有利薯种的生长发育。试验结果表明:改进后的马铃薯中耕起垄施肥机各项指标均符合国家标准要求,不仅提高了后期马铃薯生产量,而且有效地节约了化肥用量,降低了种植成本。