农作物喷雾靶标自动探测器设计与应用

针对当前红外探测控制系统易受外界环境因素干扰、通用性差的缺陷,采用双红外发射、优化光路、增加接收面积,对红外靶标自动探测系统的光学部分进行了改进,并将整体探测装置改进为独立分体单元,增加了红外靶标自动探测装置的可移植性和通用性。试验结果表明：探测距离提高了48.96%,靶标间距识别的灵敏度提高了     

精确对靶喷雾施药的靶标微波探测试验

为了探索微波探测技术在精确对靶喷雾施药领域中的应用,对微波探测器在对靶探测中的性能、探测效果及影响因素进行了研究分析.采用调频连续波微波传感器,分别对模拟靶标和不同的实体植株靶标,在不同环境条件下进行了对靶探测试验.结果表明,光照强度、温度和湿度对探测效果的影响不大,而靶标尺寸对其影响较为明显.以植株作为探测靶标时,植株的种类对探测效果的影响不大,而植株的外形（疏密程度、大小）和植株间距的影响较为明显.微波探测技术更适用于枝叶茂密的大目标物.目标物有效反射截面积越大,探测效果越好,可实现的探测距离越远.探测分辨率与植株间距单调相关.     

喷雾施药植株红外对靶试验

以实体植株为试验对象,对喷雾施药技术中红外对靶探测效果的不同影响因素进行实测分析,并在不同环境条件下对不同种类的植株进行试验研究.结果表明,植株外形、光照强度、探测器行走速度和植株间距对探测效果影响较为显著,而植株外形和光照强度的影响尤为明显.植株疏密度和光照强度与探测距离和探测范围均成正比.红外植株对靶更适用于枝叶茂密的大目标物且在较高光照强度下进行,同时在探测距离中点附近具有最好的探测分辨率,且对叶面反射率高的植株探测效果较好.探测器行走速度与个体植株能够被有效区分的最小间距之间满足线性关系.植株间距与探测器分辨率单调相关.温度和湿度对探测效果影响不大.不同植株红外对靶探测效果各具特点,但也具有普适规律.     

LiDAR探测自动对靶喷雾控制系统设计

Li DAR(Light Detection and Ranging,激光雷达)能快速获取靶标完整形貌,是目前最先进的靶标探测技术。为此,设计了基于上下位机结构的Li DAR探测自动对靶喷雾控制系统。其上位机采用MFC多线程编程,实现点云数据采集、靶标探测及喷雾时间补偿,同时具有喷雾模式及作业参数设置、喷头状态显示等人机交互功能;下位机采用C51编程,实现喷雾指令接收与喷头启闭控制。通过MatLab靶标探测算法仿真及上下位机联合调试,验证了所采用开发方式的有效性。     

果园自动对靶喷雾机的研制

将红外探测技术、自动控制技术使用于喷雾机上，研制了新型的农药喷雾机具——果园自动对靶喷雾机。本文详细介绍了喷雾机的对靶喷雾技术。试验表明该机具有良好的性能，较好地解决了现行果园中存在的浪费农药、污染环境等问题。     

果园自动对靶喷雾机的研制

将红外探测技术、自动控制技术使用于喷雾机上,研制了新型的农药喷雾机具——果园自动对靶喷雾机。本文详细介绍了喷雾机的对靶喷雾技术。试验表明该机具有良好的性能,较好地解决了现行果园中存在的浪费农药、污染环境等问题。     

3WGZ-500型喷雾机对靶喷雾系统设计与试验

为了提高果园喷雾的农药利用率,减少因农药地面流失而造成的环境污染,针对果园传统连续喷雾作业时存在过量喷洒和树间无效喷雾的特点,基于3WGZ-500型风送自走式喷雾机设计了自动对靶喷雾系统。该系统采用超声波传感器测距方式探测果树(传感器量程为0.35~2 m,发射角为60°,喷药机两侧分别以15°均布5个)。根据传感器信号,控制与相应位置喷头对应的上、中、下3组管路电磁阀的开合,实现自动对靶喷雾。以5 a树龄的苹果园为试验对象,在喷雾压力0.5 MPa时,开展不同作业速度(1.3、1.7、4.5、7.2 km/h)下果树冠层的有、无对靶喷雾试验,并与传统喷雾机喷药对照,结果表明:作业速度对3WGZ-500型喷雾机有、无对靶喷雾时的农药利用率影响不大,自动对靶喷雾系统开启时的农药利用率为35.8%,比关闭时的27.6%提高了29.7%,较传统喷雾机18.7%的农药利用率提高了91.4%,可大幅减少农药用量;3WGZ-500型喷雾机在不同作业速度的农药地面流失率十分接近,有对靶时地面流失率平均13.3%,相对无对靶时的18.86%降低了42%,说明对靶喷雾系统有效降低了对生态环境的污染。     

可调节式对靶农药喷雾装置设计与试验

研发了一种可调节式对靶喷药装置.为了测试装置的性能,采用对果树连续喷雾的方式和对所设计装置的3种控制方式进行了测试,测试的果树植株间距为4m、植株平均高度为1.7m、树冠的平均直径为1.2m,测试的指标为树冠上农药雾滴的沉积率.测试结果表明:采用连续喷雾的方式的雾滴沉积率为40％,3种控制方式的雾滴沉积率分别为50.5...     

在线自动对靶喷雾控制系统研究

为了提高喷雾装置的自动对靶精度,实现流量控制的实时自动化调节过程,提出了一种基于二值化图像分割和微波测距的自动对靶喷雾控制系统。该系统利用植物叶间灰度的动态阈值来调控电磁阀,实现了实时变流量喷雾过程。为了提高微波测距的精度和图像二值化过程的效率及鲁棒性,使用了神经网络算法对测距误差进行修正,采用了动态阈值方法对图像的二值化进行迭代计算。最后,对实时自动对靶喷雾控制系统进行了测试,由测试结果可以看出:采用神经网络和动态阈值二值化方法可以大大提升控制系统的精度,提高了喷雾的效率和准确性,为现代化农药喷雾技术的研究提供了理论参考。     

基于图像矩的室内喷雾机器人自动对靶研究

针对间距较大作物的精准喷雾作业要求,提出了一种基于图像矩的喷雾机器人自动对靶方法。该方法采用单目场景/单目(多目)手眼混合视觉结构。场景相机用于作物目标的预定位,研究了基于其图像的作物形心三维定位算法。手眼相机用于目标的跟踪对靶,提出了一种基于图像矩的视觉跟踪方法,并就矩特征组选取、图像雅可比矩阵计算以及目标深度实时估算等问题进行了研究。仿真结果表明,该视觉跟踪方法能够完成对靶任务,且可达到较高的控制精度。为进一步验证所提自动对靶方法的可行性,搭建了具有一个喷雾机械臂的简化样机并进行了室内对靶实验,实验测得样机移动速度在150~200 mm/s时,喷头X、Y、Z向定位误差均小于等于6.5 mm。     

农业机械自动调高装置微电容检测系统的设计

农业机械的自动化程度越来越高,自动检测与控制技术在农业机械中的作用越来越大,从而等距控制的自动调高装置需求量与日俱增。本文根据自动调高装置的要求,设计了基于单片机STC89C52R和电容数字转换芯片AD7746的微电容检测系统,详细阐述了系统的硬件组成及其接口电路,分析了系统的软件组成及编程原理。通过AD7746电容数字转换芯片实现了对电容传感器的信号采集与数字转换,利用单片机分别实现对AD7 7 4 6控制及上位机的通信。最后,通过实验获取了检测系统的本底电容和测量精度。     

硬质穴盘苗自动取苗装置设计

自动取苗装置是移栽机的核心部件。针对硬质穴盘苗设计了一种利用顶苗爪将穴盘苗顶出,并由接苗板上的夹片夹持住穴盘苗基质,随后带动穴盘苗转动90°到放苗位置的机构;穴盘可以进行水平位置和纵向位置移动,从而实现穴盘中的苗按规则取出;整个装置的运动顺序由PLC进行控制,依靠气缸作为执行元件驱动。初步试验显示,自动取苗装置能够完成硬质穴盘苗的取苗作业,取苗速度达72株/min。      

液压快换接头自动拔插可靠性试验装置的设计与应用

人工手动操作液压快换接头拔、插可靠性试验不仅劳动强度大、效率低,而且拔、插周期不能完全符合试验标准要求。研制的液压快换接头自动拔插可靠性试验装置,能提高工作效率和操作便捷性,且试验各项数据指标可完全达到试验标准要求。     

拉曼检测系统中微量试样自动混匀控制装置设计与试验

以提高表面增强拉曼光谱重复性为目的,为保证表面增强金属纳米颗粒和分析物混合吸附的均一性,基于实验室自行搭建的拉曼点检测装置,设计了表面增强剂与微量液态样品自动混匀控制拉曼光谱检测硬件系统.基于NI LabVIEW软件开发工具,采用G语言编写了实时控制分析软件,实现了微量液态样品和表面增强剂自动混匀进样、光谱采集及数据处...     

鸡蛋自动检测分级与包装装置的设计

设计了一种基于机器视觉系统的鸡蛋外部品质检测分级以及包装设备。本装置首先保证了鸡蛋平稳的输送,实现了对鸡蛋的动态实时检测和图像的采集;然后通过机器视觉检测系统进行鸡蛋的图像处理分析,判断出鸡蛋外部是否有裂纹和脏斑,并将判断指令传输给分级执行装置,从而将破损蛋剔除,完成鸡蛋的初步分级。同时,包装装置满足了各等级鸡蛋的装盘,实现了鸡蛋的自动包装。     

香梨自动包装装置设计

基于香梨自动包装机构的动作流程,以单片机为控制器,合理选用技术参数、预设的控制逻辑,控制步进电机、送纸装置和防撞网套自动上料机构动作,利用香梨自由下落的重力,巧妙实现自动包装。通过数字化建模、运动分析和有限元分析,设计了结构简单、性能稳定的香梨自动包装装置。      

基于卷积算法的自动割草机目标检测应用研究

为进一步提高我国自动割草机的目标检测准确度与整机作业效率,采用卷积算法理论针对其检测系统展开设计应用研究.在整机结构组成及作业原理基础上,根据卷积算法执行规则流程,建立目标函数与检测核心模型,并针对检测系统进行软件设计与硬件平台搭建,并进行自动割草机目标检测作业试验.结果表明:经卷积算法应用,自动收割机检测系统可实现目...     

深施型液肥对靶点施装置设计与试验

针对液肥穴深施机具存在施肥位置不准确等问题,结合机械结构设计和自动控制技术,设计了一种深施型液肥对靶点施装置,该装置包括液肥深施开沟器和液肥对靶点施控制系统。设计液肥深施开沟器,构建了开沟器与土壤间力学接触模型和土粒质点运动学模型,确定了开沟器结构参数,解析了扰土和回土原理,应用EDEM软件建立开沟器-土壤离散元仿真模型,验证了液肥深施开沟器结构可行性。以单片机为核心开发一种液肥对靶点施系统,光电传感器感知作物植株位置,测速模块实时监测装置作业速度,单片机结合作物植株位置信息和作业速度控制电磁阀启闭,实现液肥对靶点施作业。通过田间试验验证了装置作业性能,在作业速度为0.4～1.0m/s时,平均回土深度52.8mm,平均对靶率84.03%,装置回土性能和对靶喷肥性能稳定,满足液肥深施农艺要求。     

作物根系生长监测微根管装置设计与试验

为实现不同深度下作物根系的实时监测与图像采集,设计开发了作物根系生长监测微根管装置,图像采集后可以通过上位机软件进行实时显示与存储。装置由监测管与控制箱组成,监测管使用亚克力材料制作透明外壳,同时在管内通过丝杠和导杆架设滑动轨道,利用步进电机实现摄像头在导轨上的运动控制;控制箱以STM32单片机为核心控制板,并根据实际需求选取了相应外设模块。以番茄根系为研究对象进行持续98 d的图像采集,借助软件RhizoVision Explore对根系图像进行分析,试验结果表明,前70 d番茄根系整体生长速度较快,后28 d逐渐趋于稳定,在深度6～10 cm处分布较为密集,根长密度在深度10 cm处于第91天达到最大值(1.22 cm/cm³),分析结果与番茄根系生长规律一致,表明本根系生长监测微根管装置能在不影响根系持续生长的情况下完成对作物根系的长期在线监测,满足作物根系监测要求。