烟草夹持式智能打顶机设计与试验

针对烟草现有打顶抑牙机难以实现烟花收集的问题,设计了一种夹持式智能打顶机,主要由高地隙作业底盘、夹持式智能打顶装置与收集装置组成。夹持式智能打顶与收集装置主要由烟草高度图像识别控制系统、升降机构、夹持输送机构、切割机构、刀片消毒系统、抑牙剂喷施系统和收集系统组成,可实现烟草高度识别、打顶高度调整、烟花收拢、夹持切割、刀片消毒、抑牙剂喷施与烟花收集等联合作业,具有结构紧凑、功能齐全和智能化程度高的优点。在打顶升降机构中采用配重来平衡打顶机构的质量,降低了起升电动机的驱动力矩,能够节约64%的能源。试验结果显示,该机打顶准确率为95%,收集率达到98%,能够满足使用要求。     

烟草打顶消毒联合作业装置的设计

为解决当前烟草田间人工打顶消毒作业存在效率低、强度大、时间紧的问题,设计了一种烟草打顶消毒联合作业装置;同时,介绍了其总体结构和工作原理,分析确定了该装置的打顶部件、动力传输部件、消毒部件等关键部件的结构以及参数,并进行了田间试验。田间实验结果表明:该机结构设计合理,作业时通过性能良好,割刀切割烟顶部位准确,打顶率为98%,漏打率2%,消毒液喷洒均匀,基本满足了烟草机械打顶消毒的农艺技术要求。     

烟草打顶抑芽机无线控制系统设计与试验

为改进现有智能烟草打顶机数据传输和烟草打顶高度精准识别不足等问题,增强检测算法的实用性和鲁棒性,设计了烟草打顶抑芽机无线控制系统。首先利用无线路由系统进行图像采集;然后采用MSRCR算法对图像进行预处理,消除光照对烟草高度识别的影响;再通过同心圆摄像机标定算法对烟花进行定位,确定打顶高度;最后通过单片机控制步进电动机和电磁阀分别进行打顶作业和抑芽剂的喷施。试验结果表明:该高度检测算法在静态试验下烟花识别率达到98.5%,摄像机标定精确度达96%,打顶准确率达95%。打顶准确率高,抑芽剂喷施精准,系统运行稳定可靠,满足烟草打顶的农艺要求。     

电动烟草打顶抑芽机控制系统研究

对一种电动烟草打顶抑芽机的控制系统进行了设计研究。该控制系统的主控芯片为PIC18F13K22,输入信号主要包括剪刀位置信号、喷药量调节信号、电池电压信号和工作开关信号。其中,剪刀位置检测采用霍尔传感器,输出控制信号主要控制电机、电磁阀、蜂鸣器及指示灯,电机采用控制芯片MC33886进行控制。对该机械喷药量的准确性进行了试验测试,验证了机械的精准性,其平均偏差为2.26%。该设计实现了电动烟草打顶抑芽机的半自动化,有效提高了烟草打顶抑芽的工作效率及质量,进一步推动了烟草农业机械化进程。     

轻便式烟草打顶抑芽机剪切机构的设计

我国西南地区大面积种植烟草,抑制顶端优势是提高烟叶品质的重要手段。目前,多采用人工打顶方式,加之行间烟叶茂密且易损坏的特点,使得人工打顶抑芽劳动强度和作业量非常大,因此,开发一种代替人工作业的打顶抑芽装备成为亟待解决的问题。文章针对丘陵山地种植的烟草实现自动化打顶抑芽作业的需求,创新设计出轻便式烟草打顶剪切机构,并利用电动机实现驱动。该剪切机构设置齿轮齿条传动,结构简单、能耗低。通过计算、试验,确定了剪切机构的参数和选择了电动机的参数。样机试验结果表明,所设计的剪切机构能够完成相应的剪切打顶作业。该剪切机构结构简单,携带轻便,使用可靠,可操作性强,为打顶抑芽机的推广应用提供了依据。     

双行智能烟草打顶抑芽机检测控制系统设计与试验

为提高烟草打顶抑芽作业工作效率,降低劳动强度,采用机器视觉技术进行烟草智能打顶抑芽作业。首先对烟叶和烟花色彩特征进行分析,利用潘通色卡选取与绿叶相似的印染布作为图像采集背景,减小烟花提取难度;以普通摄像头作为图像采集装置,对烟草图像进行处理,在可见光波段利用颜色特征进行烟花位置定位,确定具体打顶高度;最后通过工业控制机和单片机控制步进电动机、电磁阀,实现烟草打顶抑芽的快速、实时作业。田间试验表明:该烟草智能打顶机作业效率2~3 s/株,烟花检测准确率96%左右,打顶准确率90%左右,抑芽剂喷洒准确率80%左右;满足设计要求,能够有效提高作业效率和作业效果。     

农作物打顶机夹持打顶机构的设计及其应用分析

我国是农业大国,农业经济在国民经济中的地位举足轻重。随着农业的发展,农业生产技术不断提升,农作物打顶技术的运用,显著增加了农业产量,但是,打顶机夹持打顶机构的设计直接影响农作物打顶效率与水平。本文重点探讨农作物打顶机夹持打顶机构设计相关问题。     

胡萝卜联合收获机单圆盘对顶切割装置设计与试验

针对胡萝卜联合收获过程中对顶切割装置作业后胡萝卜损伤率高、切净率低等问题,设计了一种单圆盘对顶切割装置,并阐述了其主要结构及工作原理。在统计分析胡萝卜基本物理特性的基础上,通过理论计算确定了斜拉式导向齐平对顶机构的两对齐基板间距、拉齐区长度和对齐基板斜边角度等主要结构参数,达到胡萝卜茎叶精准拉齐的目的。以螳螂前肢胫节曲线为原型,将拟合优化后的曲线形状应用至圆盘动割刀和直割刀刃口上,构建切割机构-胡萝卜茎叶力学模型,分析其满足胡萝卜被高效切断的条件。对圆盘割刀进行运动学分析,建立圆盘割刀前进方向的运动学模型,确定影响装置工作性能的因素为胡萝卜输送速度和圆盘割刀转速。以胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速(胡萝卜输送速度)和圆盘割刀转速为试验因素,以胡萝卜根茎损伤率、茎叶切净率、切割平整度为试验指标,进行了二因素五水平二次正交旋转组合试验,通过对试验结果进行分析优化,确定最佳参数组合。结果表明,当胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速为113 r/min、圆盘割刀转速为156 r/min时,对顶切割装置性能最优,此时胡萝卜损伤率均值为0.53%、切净率均值为95.41%、平整度均值为94.10%。对优化结果进行田间试验验证,验证结果与优化结果基本一致,作业过程中装置工作平稳。     

基于机器视觉的双圆盘式棉花打顶装置设计与试验

为降低人工打顶的劳动强度，减少化学打顶的环境污染，改善“一刀切”式打顶机构的过打顶情况，通过分析手工打顶过程，设计了一种双圆盘式打顶机构，并基于机器视觉，设计打顶装置单行样机，实现棉花打顶的全程自动化控制。该装置主要由打顶机构、视觉检测机构、运动机构和棉花顶尖识别及控制系统组成。基于棉田调研、结构计算和预试验，确定了打顶装置的整体结构和关键部件尺寸。结合视觉识别研究基础与实际应用，选用YOLO v3算法搭建棉花顶尖识别及控制系统，实现棉花顶尖的识别定位，完成打顶机构的运动控制。以打顶期棉花为研究对象，进行棉花顶尖识别试验、打顶机构性能试验和田间试验，结果表明：棉花顶尖识别试验平均识别率为93%;打顶机构性能试验平均打顶率为94.67%;田间试验平均识别率为85.33%,平均打顶率为78.22%。研究结果可为棉花精准化与智能化打顶的研究提供参考。     

基于PLC伺服控制的棉花打顶机设计与试验研究

为推动我国棉花打顶作业机械化发展进程,设计了基于PLC伺服控制的3MD-3型棉花打顶机,包括3套单体仿形的打顶机构及1套伺服控制系统。该棉花打顶机控制系统通过触控屏设定棉花打顶高度及打顶速度等参数,结合传感器获取的棉株顶端位置,通过PLC控制打顶刀动作实现自动打顶。通过试验,对比检验了双刀打顶方式的可靠性,验证了行驶速度与提升控制频率间的正相关性。结果表明:该棉花打顶作业效率0.36hm~2/h时,打顶的准确率可达到8 5%。     

烟草打顶机的研究现状与发展思路

烟草打顶抑芽的机械化作业能实现节本增效,解决劳动力不足的难题。文中介绍了国内外烟草打顶机的现状和研究进展,分析了现有烟草打顶机的结构、工作原理和性能特点,阐述了烟草打顶机存在的问题,指出烟草打顶机械化作业是大势所趋,总结了烟草打顶机总体的发展正朝着联合作业机械化、智能化和精准化方向发展,并就打顶机机型的研发、作业方式和种植经营模式等给出了发展建议。     

烟草打顶机械化技术及应用现状

目前,我国在烟草打顶抑芽作业过程中都是以人工作业为主,其劳动强度大,工作效率低,严重制约着我国烟草产业的发展。为此,阐述了在烟草生产种植过程中进行打顶抑芽的原因、作用和打顶抑芽机械国内外的发展现状,并指出了今后烟草打顶机械的发展趋势,给出了我国烟草打顶抑芽机械研究的建议,为烟草田间打顶抑芽作业机械化的发展提供了参考。     

龙门式电驱动油菜薹收获机设计与试验

针对油菜薹机械化收获装备匮乏的问题,设计了一种龙门式电驱动油菜薹收获机,实现油菜薹切割、夹抛、输送、收集、跨厢面遥控自走功能。阐述了收获机整机设计方案,设计了立式回转夹抛切割装置,确定了分禾器、割刀和夹抛辊结构参数;通过割台夹抛过程力学与运动学分析,明确了油菜薹切割、夹抛输送作业影响因素,确定了割刀、夹抛辊结构和运动学要求;搭建油菜薹收获试验台,以切割效果、输送效果为评价指标开展单因素试验和正交试验,结果表明当割刀转速为234r/min、夹抛辊转速为120r/min、喂入速度（机具前进速度）为0.56m/s时综合收获效果最佳。田间收获验证试验表明,设计的收获机作业效率可达到0.41hm2/h,综合切割效果为95.6%,综合输送效果为95.2%,满足油菜薹收获要求。该研究可为油菜薹机械化收获装备的结构设计优化提供参考。     

双刀型哈密瓜削皮机的改进与回归试验

为提高哈密瓜的去皮率,同时降低哈密瓜两顶端的残留量,设计改进一种内圆弧式的定位叉结构。同时针对抱果夹机构安全性的问题,把夹持块结构改进为抱抓型,以增强人工作业过程中的安全性。为确定驱果电机转速频率、削刀电机转速频率和入切角的最佳值,采用SPSS软件对这三个参数进行多元线性回归分析,建立多元线性回归数学模型,通过回归试验得出试验因素与试验指标之间的回归方程,并确定试验因素参数的最佳值:驱果电机转速频率为32 Hz,削刀电机转速频率为25 Hz,入切角为26°。试验结果表明:双刀式哈密瓜削皮机的去皮率达到89.1%以上,平均去皮率为91.1%,满足企业的实际加工要求。     

基于顶芽智能识别的棉花化学打顶系统研究

设计了基于顶芽智能识别的棉花化学打顶系统,为实现精准作业,合理高效使用棉花化学打顶药剂,以减少因化学打顶剂的过度使用造成的环境污染。该系统主要由棉花顶芽识别系统、控制系统和喷施系统组成。采用YOLO v5s算法构建棉花顶芽识别模型。控制系统采用STM32F407单片机,负责接收识别系统的信号,并对各个棉花打顶剂管道进行控制。同时,显示界面能够实时显示机具行驶速度、药液流量、打顶剂液位等参数。试验结果表明,在田间全天光照试验中,上午和下午时间段识别效果最优;在速度0.4 m/s下,平均识别率约为94%;信号发送区间为100 mm时,成功向下位机发送信号的成功率达到92%;田间对靶喷施试验表明,有效喷施率为94%,满足作业要求。     

胡萝卜联合收获机拉齐切割装置设计与试验

拉齐切割装置是胡萝卜联合收获机的重要工作部件,其性能好坏直接决定了秧苗切口位置是否统一平整,切割是否干净。针对我国胡萝卜主产区的种植模式和农艺要求,研制了一种应用于双行胡萝卜联合收获机上的双圆盘刀式拉齐切割装置,该装置主要由拉齐部件、切割部件和水平夹持输送部件等组成,一次作业可完成胡萝卜的拉齐、切割、抛秧等功能。该装置采用双圆盘刀作为切割部件,切口平整美观,切割效果好;采用挡板作为拉齐部件,挡板的高度及中间缝隙的大小均可调;采用上下两层夹持带作为水平夹持输送部件,能够有效防止胡萝卜秧叶倒伏,有利于后续的切割及抛秧作业。该装置的成功研发解决了机械收获时胡萝卜切口不美观、拉齐效果差以及堵秧的问题,有效提高了胡萝卜联合收获机的收获效果。