机械损伤苹果CT值的试验研究

以陕西产富士苹果为试验材料,利用X射线电子计算机扫描技术,测定了从不同高度下落苹果CT值的变化规律.试验结果表明,受机械损伤的苹果,在相同的扫描层上,苹果的CT值随贮藏时间增加而降低.且苹果受机械损伤程度越高,苹果的CT值越低.随着扫描层位置与撞击点距离的增加,未受损伤苹果的CT值略有下降;而受机械损伤苹果的CT值明显上升.且随着贮藏时间的变化,苹果CT值随受损伤程度的变化规律有所不同.     

基于主动热成像技术的苹果早期机械损伤检测

针对苹果早期机械损伤在普通光学图像中特征不明显,易受表皮颜色、果梗和花萼干扰,很难检测识别的特点,选取红富士苹果作为研究对象,通过主动红外热激励以及降温措施,利用红外热成像技术研究苹果表面机械损伤温度变化情况.结果表明:苹果表面早期机械损伤在热图像中的对比度受周围空气流动影响,苹果的缺陷部位与果梗、花萼的线轮廓温度曲线的波形特征存在明显差异,可以较好地排除苹果果梗和花萼的干扰,达到缺陷检测的目的.     

苹果损伤力学特性

为了减少采摘机器人在采摘苹果的过程中对苹果果皮造成挤压和碰撞等机械损伤，对苹果机械损伤规律进行研究。以成熟红富士苹果为试验材料，采用CMT6502型精密型微控电子万能试验机进行压缩试验。通过分析苹果方块受压时的力学特性，建立其受压力学模型，计算得到苹果的抗压弹性模量为2.091 MPa，受压时的最大弹性限度0.130 MPa，苹果方块受压时的弹性模量变化基本保持在5~7 MPa。当苹果方块受到的应力值达到其下屈服极限0.125 MPa时，苹果方块形变加快。此研究可为苹果的机械损伤做出较为合理的预判。      

减少苹果机械损伤的技术措施

栖霞市素有“中国苹果第一市”之称,面积产量、质量都居全国之首。目前,全市果园面积达65万亩,可年产果品100万吨,但据调查,栖霞苹果在销售过程中因机械损伤占总销量的4％以上,每     

三自由度苹果采摘机械臂动力学分析与轻量化设计

针对工业机械臂苹果采摘时运动规划复杂、自由度多、控制难等问题，本文研制了一款轻量化结构的三自由度苹果采摘机械臂。首先，针对苹果采摘工作要求完成了机械臂的结构设计与运动学分析。机械臂采用平行四边形结构，通过后置动力源减小整机转动惯量，且臂展长，工作空间大，运动时树枝干扰小，更适用于苹果采摘。其次，采用牛顿-欧拉方程建立动力学模型，完成机械臂苹果采摘仿真，通过动力学模型的理论数据，以减轻机械臂自身质量为优化目标，对臂及其关键部件应力及应变进行分析，计算不同轻量化方案下的应力、应变，从而选取最优的轻量化方案。通过对比轻量化前后机械臂仿真数据，骨棒型轻量化方案驱动力矩峰值分别降低21 N·m和15 N·m,均降低约20%,整机质量下降1.8 kg,降低32.1%,且轻量化后机械臂保持良好工作能力。根据优化结果，搭建了三自由度苹果采摘机械臂物理样机，通过试验得到大、小臂最大驱动力矩为92、63 N·m,基本符合仿真结果，验证了动力学模型的正确性。     

水稻谷粒的机械损伤机理及试验

在水稻收获、加工和储运过程中,外界机械力的作用是造成谷粒破碎的主要原因之一.在外界机械力作用下,谷粒的损伤量与其在相互作用过程中吸收的能量成正比.为此,分析了水稻谷粒的机械损伤机理,研究了水稻谷粒的滞回耗能特性,得到了在加卸载过程中水稻谷粒吸收能量的数据.通过试验,研究了水稻谷粒的成熟程度和后熟作用对其在外载荷作用下损伤程度的影响,及不同水稻品种在外载荷作用下的不同损伤程度,为相关机械的设计提供了基本数据,并为水稻谷粒的机械损伤研究提出了一种新方法.     

机械手抓取条件下苹果果肉应力情况研究

为了避免苹果在采摘过程受到碰撞、挤压等机械损伤,设计了一款两指抓取苹果采摘器,并对抓取过程中苹果在受到不同抓取力时果实内部的应力变化进行研究.笔者通过SOLIDWORKS 2019软件建立了由果肉组织构成的均一苹果模型.通过Ansys软件建立了苹果所对应的有限元模型,模拟苹果受到不同抓取力时的接触过程,得到苹果三维实体...     

基于SIRI和CNN的苹果隐性损伤检测方法

苹果从采摘到销售过程中易发生机械损伤,需要及时剔除以避免腐烂变质。然而机械损伤早期苹果外观颜色变化不明显,通常表现为隐性损伤,检测比较困难。提出了一种基于结构光反射成像(SIRI)和卷积神经网络(CNN)的苹果隐性损伤检测方法。通过搭建SIRI系统,采集待测苹果调制的结构光图像,再利用三相位解调法提取交流分量,增强苹果隐性损伤对比度;然后利用交流分量图像制作苹果隐性损伤数据集,并使用基于CNN的语义分割网络FCN、UNet、HRNet、PSPNet、DeepLabv3+、LRASPP和SegNet训练损伤检测模型,多组试验结果表明上述模型均能有效地检测出不同情况下的苹果隐性损伤。其中HRNet模型精确率、召回率、F1值和平均交并比较高,分别为97.96%、97.52%、97.74%和97.58%,但检测速度仅为60 f/s; PSPNet模型检测速度较快,可达到217 f/s,但其检测精度略低,精确率、召回率、F1值和平均交并比分别为97.10%、94.57%、95.82%和95.90%。     

机械臂夹剪苹果采摘机的仿真设计与制造

针对苹果采摘存在的一些问题,设计出一种机械臂夹剪苹果采摘机;运用三维造型软件UG对其进行三维建模,并在Adams软件中进行仿真试验;根据仿真生成的数据曲线进行计算分析,验证了机械臂夹剪苹果采摘机的采摘性能和机械机构的可行性。通过UG和Adams进行仿真设计之后,制造出一台物理样机并进行试验,结果表明:机械臂夹剪苹果采摘机能够适应我国大多数苹果种植园的采摘环境,使苹果采摘效率大大提高,极大地减轻了果农采摘的工作强度,实现了苹果采摘的半自动化,能够满足中小果农对苹果采摘机械的需求。     

苹果两向异性力学特性和跌落试验研究

压缩和冲击力学特性是与农业物料的损伤密切相关的物理特性。为了确定苹果的力学特性,利用万能试验机对苹果果肉和果皮进行了力学试验,并分析了苹果果肉的压缩特性和果皮的拉伸特性。针对苹果的冲击力学特性,选择冲击材料、冲击材料的水平速度和苹果跌落方向3个因素设计跌落试验。压缩试验表明:苹果果肉径向和轴向的弹性模量分别为(2.81±0.37)、(3.96±0.69)MPa,两向的弹性模量和屈服强度都具有显著性差异,而果皮的横向和纵向在弹性模量上有显著性差异(p<0.05)。跌落试验表明:果实的轴向抗损伤能力强于径向,果实损伤量随着冲击材料的水平速度增大而减小,且冲击材料的表面粗糙度会影响果实损伤量。本研究可为深入理解果实压缩特性和冲击损伤机理提供帮助,并为建立更准确的果实模型提供基础依据。     

苹果采收平台输送装置设计与优化试验

针对国内苹果园人工采收效率低和损伤率高的问题,设计了一种苹果采收平台输送装置,实现苹果自动输送作业。首先通过对苹果输送过程进行运动学分析,确定影响苹果机械损伤的主要因素及各因素的试验取值范围。其次根据Box-Behnken试验设计原理,以输送速度、果托倾角、果托形状为试验因素,以损伤率为试验指标,对苹果采收平台输送装置的作业参数进行试验研究,建立试验指标与试验因素之间的回归模型。最后分析了各因素对试验指标的影响规律,并根据回归模型对试验因素进行综合优化。试验结果表明：当输送速度为0.2m/s、果托倾角为30°、果托形状为圆台体时,苹果损伤率为3.69%,苹果机械损伤明显低于未经参数优化的苹果采收平台输送装置,输送作业效果最好。研究结果可为苹果园采收平台的结构优化和输送作业参数控制提供参考。     

流体机械结构动力修改方法的研究

1前言机械结构动态分析与动力修改在流体机械的优化设计中具有重要作用。为使流体机械具有较好的动态特性，设计人员根据机械工作参数，设计出初步的模型，通过动力分析（理论或实验）手段，获得反映动态特性的模态参数，并在此基础上进行优化与修改。在现有的动力修改方法中，通常以某阶固有频率及其振动型为依据，使修改的数据处理很复杂。本文提出了一种简易的修改方法一一一列式展开法，经实例考核证明，本方法不用原振型即可达到较为满意的动力修改目的，从而使结构动力修改的难度得到简化。2行列式展开法设系统的自由振动微分方程为……     

马铃薯块茎生物力学与机械特性研究概况

本文重点分析了马铃薯生物力学特性和机械碰撞损伤的研究现状,从马铃薯的挖掘、输送、分离和升运环节给出了预防马铃薯机械碰撞损伤的技术措施,为从事马铃薯收获机械设计的企业或科研院所提供参考。      

包装箱码垛机机械结构的设计与研究

码垛机作为各企业产品实现仓储运输的重要设备,作为码垛控制系统设计的重要考核指标,其稳定运行的作业能力不但与其电气控制系统有关,更与可靠的机械机构设计有关。本文主要探讨包装箱码垛机的机械结构设计,对整个设备的总体设计进行描述,对于设计中有关机械结构的设计进行详尽计算,确定具体的零部件,完成机械装配图。     

基于水果无损糖度检测结果的分拣技术研究

【目的】为了解决传统水果糖度检测装置体积庞大、造价昂贵、不易推广、检测过程中需要破坏样品等问题。【方法】课题组设计了一款基于安卓手机进行苹果无损糖度检测并结合柔性分拣技术进行苹果多级分拣的系统,分析了该系统的创新点及软硬件设计,并选取80个无外部机械损伤和缺陷的红富士苹果进行了系统调试与试验,通过手机对每个苹果拍摄4次照片,在手机App中将光谱信息转化为数字信号,再进行模型分析和处理,最终将测量糖度数值显示在手机App上。【结果】经过多次测量,该系统检测误差为0.64%～8.37%,精度较高,能够较好地与模型拟合。【结论】1）该系统能够很好地实现苹果糖度无损检测,并且通过糖度和大小两项指标对苹果进行多级柔性分拣可以提高苹果质量,收获口碑,提高区域知名度,以点带面,带动地方经济发展,推动乡村振兴;2）目前试验中所采用的水果均为无外部机械损伤和缺陷、无病害的苹果、梨等薄皮水果,针对内部有损害或表面有破损的苹果或其他类型水果的糖度检测模型还需要进一步研究。     

苹果静重损伤的试验研究

以苹果的完整形态为对象，从工程的角度来研究苹果静重损伤的规律。在试验的基础上，通过理论分析得到描述苹果粘弹性特性四单元力学模型，并以此推导出苹果在静重作用下变形的数学模型。利用苹果损伤的能量原理，经回归计算，获得表示静重损伤规律的回归方程     

胡萝卜自动分级机机械装置的研制

机械装置结合计算机视觉技术可以对胡萝卜等细长型蔬果进行自动分级。为此,设计了胡萝卜自动分级机的机械装置部分,主要由双级匀果装置、链条辊轮输送装置和直线电机打果装置3部分组成。匀果装置通过带有隔板的交错格输送带和差速带对胡萝卜进行初次和二次匀果,实现精确单果输送;辊轮输送装置推动单个胡萝卜自转进入计算机视觉系统的CCD相机视场,可获得胡萝卜全面的形状特性,使其分级精确;直线电机打果装置接收到胡萝卜等级决策信号后将胡萝卜按不同等级经U型导管推入包装箱,推果平稳、快捷,伤果率低。     

枣树修剪机械臂的路径规划

针对枣树修剪机械臂多目标修剪无碰路径规划问题,根据新疆枣树生长信息及修剪要求,提出了一种新的路径规划方法。采用D-H参数法建立枣树修剪机械臂的运动学模型,运用圆柱体包络法建立障碍物的简化模型,基于人工修剪顺序进行枣树修剪点修剪序列的规划,应用双向快速探索随机树(RRT-connect)算法产生无碰路径点。在MatLab中进行了10次枣树修剪机械臂多目标修剪无碰路径规划仿真试验,结果表明:路径规划的成功率为90%,机械臂很好地绕过了障碍物,与障碍物间未发生碰撞。     

加载/卸载作用次数对水稻谷粒机械损伤的影响

水稻谷粒在收获、加工、储运过程中的损伤不仅与其所受载荷的大小有关,也与载荷作用次数有关。对水稻谷粒进行多次加载、卸载作用下的压缩试验,研究了水稻谷粒的滞回耗能特性,分析了水稻谷粒的机械损伤机理。通过试验建立了载荷、加载循环次数对水稻谷粒损伤率影响规律的数学模型,并对模型进行了F检验。通过该模型导出了水稻谷粒损伤率为1％时载荷与加载次数间的关系曲线。     

基于RVE模型的铝合金疲劳损伤分析及寿命评估

基于铝合金材料在汽车制造及轻量化过程中的推广应用,建立表征铝合金材料疲劳损伤失效的损伤模型,对研究铝合金材料在疲劳过程中的损伤机理以及预测疲劳剩余寿命等方面具有重要的意义。在阶段性疲劳损伤试验的基础上,获取并重构了不同阶段缺陷特性,在Digimat中建立代表性体积单元(RVE)来简化材料结构整体的损伤演化。阶段性损伤仿真分析结果表明,分析结果与试验结果一致,该模型可以有效表征不同阶段损伤特性,混合型缺陷模型精度相对较高。基于ANSYS和n Code进行了寿命分析。结果表明,使用2种不同缺陷建立的混合型缺陷损伤模型预测的寿命更接近试验结果,更能有效反映缺陷演化特性。