基于EDA技术的自动立木整枝机无线遥控接收系统

在分析自动立木整枝机工作过程和控制要求的基础上,该文详细阐述了自动立木整枝机无线遥控接收系统的组成及工作原理,进而采用电子设计自动化(EDA)技术设计了自动立木整枝机无线遥控接收系统的数字控制逻辑.通过优化CPLD内部逻辑电路,有效消除了逻辑竞争冒险.仿真结果表明,该系统控制可靠性较高,能有效提高自动立木整枝机的功能安全性.      

遥控自动立木整枝机运动控制系统

正确的控制逻辑是自动立木整枝机运动控制系统的关键技术.该文根据作业要求,研制了基于复杂可编程逻辑器件的自动立木整枝机运动控制系统.该系统采用自制的新型电动机位置动态检测装置,通过复杂数字逻辑运算及相应的闭环控制驱动电路,实现对人工林自动立木整枝机控制信号的分组、实时控制.该运动控制系统设计合理、控制逻辑准确,已成功应用于BSR Z23 001A人工林自动立木整枝机,工作可靠,使用效果良好.      

立木整枝机设计方法与主要参数的研究

该文研究了立木整枝机的工作方式、切削机构、传动机构,提出了螺旋式上升、锯链式切削机构、机械传动是较为理想的整枝机的工作方式.同时,对整枝机的工作参数、对象进行研究,提出了整枝机的合理工作参数,设计了一套测试系统;采用测力传感器测定整枝机系统轮胎与树木的作用力,计算出了轮胎与树木之间的摩擦系数;测定了侧柏、银杏、刺槐等几种主要树木的摩擦系数,为整枝机的动力选择提供了重要的依据.      

基于计算机视觉的立木枝干直径自动测量方法

立木枝干直径是智能型立木整枝机器人工作的重要工作参数.该文提出了一种基于计算机视觉原理的立木枝干自动测量方法.该方法利用已知大小的标定尺简化无线性畸变CCD摄像机标定过程.首先,将标定尺与被测立木紧贴在一起并通过CCD摄像机获取它们的图像;其次,从图像中通过二次模板匹配方法检测标定尺并统计标定尺像素数;然后,计算出图像每一个像素代表的实际尺寸;第四,通过立木枝杈点检测分离出树干和树枝;最后,将统计立木枝干直径的像素数与每一个像素代表的实际尺寸相乘就可以很容易地计算立木枝干直径.该文测量了12组立木枝干的直径,平均绝对误差为0.67 cm,平均相对误差为1.9%.实验结果表明,计算机视觉的立木枝干直径自动测量方法能够比较精确地解决智能型立木整枝机器人中的立木枝干自动测量问题,但是该方法在进行复杂背景立木枝干直径测量时精度需要进一步提高.      

基于计算机视觉的立木树干曲率自动测量方法

树干曲率的自动测量是智能立木整枝机作业的重要步骤.该文针对立木图像的特点,提出了一种基于计算机视觉的立木树干曲率自动测量方法.该方法包含4个主要步骤:利用阈值分割对树干图像进行提取,得到图像的粗分割;在中值滤波的基础上,利用拉普拉斯算子对图像进行边缘位置点的检测,从而得到准确而连续的边缘;利用数学形态学方法对树干边缘进行细化处理;以道格拉斯-普克法提取树干曲线上的特征点,对其进行曲线拟合并求得树干曲率.实验结果表明,该方法能比较准确地识别树干的弯曲度.      

基于数学形态学的树木图像分割方法

该文针对智能整枝机视觉系统的需要提出一种以数学形态学为主的图像分割方法,解决了智能整枝机视觉系统中背景复杂下树木图像分割困难的问题.该方法分成5个步骤:①利用小波变换将图像进行压缩;②亮度矫正;③用分水岭算法对图像进行分割;④用区域合并法解决分水岭算法中的过度分割问题;⑤用中值滤波器滤除分割过程产生的孤立点.结果表明:该方法比Roberts算子、Sobel算子及Prewitt算子对树木图像的分割效果好,为立木整枝机视觉系统的深入研究打下了基础.     

立木枝杈点自动识别方法

立木整枝机器人在整枝作业过程中需要实时自动识别立木枝杈点并计算出其相对空间位置关系.该文给出了一种适用于立木整枝机器人的立木枝杈点识别新方法.该方法首先使用数学形态学方法对图像进行二值化处理,然后对二值图像进行骨架化处理,最后将骨架化后的图像与一个3×3的全1矩阵构成的模板进行卷积运算;卷积结果大于给定阈值3的像素点就是枝杈点位置.实验证明,该方法能够比较准确地检测到立木图像枝杈点并计算出枝杈点的位置.      

基于整枝抚育目的的立木枝干自动识别研究

为了适应我国人工工业用材林自动化整枝抚育的需要，该文提出一种用于工业用材林自动整枝的立木枝干动态识别系统框架，对人工林侧柏的枝干进行了数字图像采集及处理，利用计算机视觉、图像处理、小波分析技术对图像进行压缩、滤波、分割、消噪及边缘特征提取.同时提出了一种立木枝干计算机自动识别算法，提取立木图像枝干形状、尺寸、弯曲度及相对空间位置关系基本生长特征，即利用模式识别技术验算其与特征数据库的匹配情况，从而达到立木枝干自动识别的目的，为后续的自动识别研究提供了依据.      

面向整枝机控制的手势识别技术研究

为了实现对自动立木整枝机的手势控制,需要完成手势识别和无线遥控两部分工作,因此开展了基于表面肌电信号的手势识别技术研究。首先根据整枝机6个工作状态的特点定义相对应的6个手势,即:握拳、上切、下切、外翻、内翻和展拳;然后对采集到的表面肌电信号进行预处理,包括消噪和活动段分割;再对表面肌电信号进行时域和时-频域分析,得到3类特征,即:平均绝对值、自回归参数模型系数和小波分解后的各子频段信号平均能量;最后,构建支持向量机分类器,通过V折交叉验证得到最佳参数,分别进行单用户和多用户的识别实验。手势识别实验结果表明:单用户识别的准确率最高达100.00%,平均准确率为98.07%,高于多用户识别(91.19%)。本研究为实现整枝机手势控制的后续工作奠定了基础,为推进林业机械的智能化与人机交互进程提供了一种有效的新思路。      

基于HT45F4M单片机移动电源设计

针对现今市面上的移动电源结构复杂、采用模拟控制、可靠性低且转换效率不高等缺陷,采用合泰HT45F4M单片机为控制核心,运用脉冲宽度调制技术(Pulse width modulation,PWM),研制了具有自动充放电功能的聚合物锂电池移动电源,并给出了系统主电路和控制电路.试验表明,该移动电源输出电压稳定,性能优良且转换效率高,具有较广阔的应用前景.     

抢险救灾应急遥控索道遥控系统研发

为实现抢险救灾的快速应急和高度机械化及智能化,急需研制一种新型抢险救灾应急遥控索道,其主要设备是轻型遥控跑车。遥控跑车的关键技术是遥控系统,它包括电源、遥控电路、发射与接收控制等,研发了新型遥控系统,进行实验测试和应用分析,从而改善遥控系统的灵敏度、精确度和简便性,以满足抢险装备适用性、快速性和多功能性的要求。     

基于DSP的农村变电站电压无功控制方式研究

针对目前农村变电站供电电压质量较低、实际电压不稳定的现象,提出了一种基于13区的变电站电压无功综合控制方式,控制芯片为DSP芯片,分别进行了系统的软件和硬件设计。通过实验室的Matlab7.1的仿真试验。结果表明,新的控制方式和控制芯片,提高了系统电压的合格率和稳定性,降低了设备的动作率。     

基于Arduino Mega2560单片机的简易智能割草机器人的设计与实现

针对目前市场上割草机器人系统结构复杂、成本过高的现状,基于Arduino Mega2560单片机为基础配置11个传感器搭建割草机器人的控制系统,采用4轮小车模型,前面和后面均为2个驱动轮,驱动轮均采用1个大扭力电机单独驱动,割草平台设计成半圆环型,并安装3个低功耗高速小电机,割距为机器人底盘宽度.系统组件由电路控制部分和机械运作部分组成.电路控制部分为8个单元:单片机单元、无线遥控单元、传感器单元、防倾倒单元、红外阵列模块、电机驱动单元、显示单元和电源单元;机械运作部分包括割草平台和感光窗.其配套软件为C语言编写,采用模块化编程,主要包括PWM调速程序、霍尔传感器测距程序、液晶显示程序、倾角处理程序、超声测距程序、红外避障处理程序、停车处理程序、遥控程序等程序模块.经硬件调试后,该系统在标准的草坪上进行了多次测试,达到了预期的设计目的和使用效果.     

遥操作农田信息采集机器人控制系统研究

提出了一种基于遥操作机器人的农田信息采集方法,设计了新型农田信息采集机器人的控制系统并制造了移动机器人样机.主控计算机与车载网络摄像机构成无线局域网,实现视觉图像传输.在遥操作模式下,操作人员通过计算机导航软件控制机器人的动作,实现遥控导航和信号采集,可为精确农业提供原始数据.试验结果表明,机器人工作可靠性高、稳定性好.     

Real-time, volatile-detection-assisted control for microwave drying

A real-time, volatile-detection-assisted control system was designed for microwave drying. Detected volatile signals were integrated to a fuzzy logic algorithm to determine the drying temperature. A phase controller was used to automatically and continuously adjust the microwave power. A data acquisition unit with developed program was employed to integrate the entire control. Carrot samples were used in system tests. The results showed that the designed system could successfully achieve the desired temperature, power, and volatiles control and lead to acceptable product's quality.     

山地果园牵引式双轨运输机遥控故障自检测实现

为了避免牵引式双轨运输机在运行过程中因遥控系统故障导致的安全事故,在原有的遥控系统上增加基于单片机的数据校验模块以实现故障自检测.当运输机处于“上行”或者“下行”的工作状态时,遥控系统的发射端持续发送校验数据,当接收端检测到校验数据丢失或错误时,表示遥控系统发生故障,运输机立即停止工作.为了降低能耗,当运输机处于停止或工作状态时,遥控系统可分别进入休眠、唤醒模式,既保证了功能的实现又有效地降低了电量消耗.改进后的遥控系统已在实际中得到应用,极大提升了安全性能.该方法对于稳定性、安全性要求较高的遥控实现极具参考价值.