奶牛精量饲喂系统研

精量饲喂系统的核心技术是奶牛个体识别技术.系统采用了非接触式的无线射频识别(RFID)技术,奶牛佩带符合ISO11785标准的电子标签.采食开始前,系统核对奶牛信息后按照饲喂要求进行自动投料.系统各测量数据将通过以ZigBee为核心建立起来的无线网络传输到主控计算机,同时主控计算机将奶牛饲喂规则的相关控制指令也通过无线网络传送到饲喂装置,控制饲喂装置工作.系统预留相关扩展接口方便后续升级使用.     

基于虚拟仪器的奶牛采食量检测系统

提出了一种基于Lab Windows/CVI虚拟仪器平台的奶牛采食量自动检测系统设计方案.根据奶牛采食行为特征,采用压电式传感器获取奶牛采食信号,对这些信号进行采集,在上位机虚拟仪器平台上完成信号的再次处理、进一步的分析以及人机界面的构建.基于虚拟仪器的奶牛采食量检测系统充分利用了PC资源,使用方便,结果准确.     

奶牛数字化精细饲养设备的研究进展

目前,奶牛业在中国农业体系中占有重要地位,为了提高中国奶业的整体发展水平,对奶牛进行数字化精细饲养已成为必然.作者在简要分析讨论了国内奶牛生产力水平低的原因和奶牛养殖的发展趋势后,探讨了奶牛数字化精细饲养技术系统的构成,并对系统中的奶牛身份识别、饲喂、挤奶、采食、虚拟栅栏、发情检测等方面所需要的有关设备进行了论述.在此基础上,提出了中国奶牛数字化精细饲养设备的发展方向.     

智能化奶牛精料补饲机门禁围栏装置的设计

在奶牛补饲精饲料的过程中,为避免发生奶牛间的竞争行为,保证奶牛安稳舒适地进行采食,本文采用机电一体化技术,设计了一种能自动识别奶牛身份的门禁围栏装置。该装置具有奶牛位置检测功能,可自动控制门禁栏杆的启停,读卡距离为52.3 cm,门禁栏杆开启时间为3.92 s。该设计能有效防止其它奶牛对正在进行补饲的个体奶牛的干扰,满足了奶牛饲养的福利性要求,并提高了精饲料的利用率。      

奶牛个体智能化精料变量补饲系统设计与试验

设计了一种以槽轮为计量机构、以嵌入式系统为控制系统的奶牛个体精料变量补饲系统。该系统利用无线射频识别技术识别奶牛身份,根据个体奶牛的基础日粮采食量及其产奶量的差异,实现4种精饲料的精准配料、自动计量、混合与投放。检测结果表明,该系统的投料响应时间为1.47s、同步投料时间为15.15s、门禁栏杆开启时间为3.92s、系统读卡距离为523cm、报警料位高度为21.5cm,系统射频识别正确率为100%,并且4种饲料的混合质量良好,计量误差小于5%,能够满足奶牛的饲喂要求,同时具有奶牛补料数据在线查询和打印功能。     

基于RFID的种奶牛母本选育体系的实现

传统的奶牛品种选育工作,主要依靠畜牧专家的经验和奶牛饲养过程中的历史记录数据进行人工综合评定,该方法存在效率低、准确度低以及人为影响因素大等缺点。为此,利用RFID技术进行奶牛个体标识,并把畜牧专家的专业知识与经验转换为数据库中的数据表达模式与程序算法,依靠SQL Server 2005和VS.net 2008平台开发奶牛品种选育系统。系统不仅能管理奶牛的日常生产活动,而且能根据历史累积数据和设计好的评估算法进行种奶牛母本的选择。系统研制完成后,在某小型奶牛养殖场成功应用并取得畜牧专家的认同。     

基于信息融合的智能推料机器人设计与试验

饲料的定期推送是奶牛饲喂过程中的重要环节,针对现有推料机器人功能单一,无法满足奶牛饲喂需求的问题,开发了奶牛智能推料机器人。构建奶牛、饲料和牛栏参照物识别与分割的YOLACT模型,融合掩膜图像、深度图与ORB-SLAM3定位信息,实现觅食奶牛的快速定位与机器人导航信息的提取;基于信息融合提出智能推料算法,根据觅食奶牛的定位信息、投料时间信息、机器人的导航信息,自动选择工作模式,控制机器人沿着预定的轨迹,实现推料、集料送料、清料等多模式推料功能,满足奶牛个性化自由采食需求,提升饲料利用率。试验结果表明：觅食奶牛的位置识别定位精度为±0.1 m,奶牛识别率为100%,机器人导航精度为±0.8 cm,智能推料准确率为100%,算法运行速率为12 f/s,满足复杂环境下机器人智能推料的要求。     

基于深度图像的奶牛表型特征获取系统设计与试验

奶牛表型特征是评价奶牛成长状况的一项重要参数,为减少奶牛的应激性且能便捷地获取奶牛几何表型尺寸,运用图像处理技术提取奶牛表型特征参数,设计了一款针对深度图像和点云数据的奶牛几何表型特征获取系统。对奶牛深度图像采用背景减去法、阈值分割、滤波和空洞填充等方法获取奶牛目标区域,对目标采用边缘检测、角点检测和凸包运算等检测特征点,最后对应点云数据获得奶牛表型特征尺寸。系统现场试验结果表明,系统获取的体重准确性在98%以上,体尺准确性在96%以上,系统工作稳定、测量精度高,为实现数字化养殖打下了基础,具有很好的应用前景。     

怀孕母猪精准饲喂单体采食站的设计研究

为满足群养状态下怀孕母猪的整个怀孕期的精准饲喂需求,研制了一款群养状态下怀孕母猪独立封闭状态采食的精准饲喂单体采食站及其配套控制系统,可针对不同母猪进行个性化的饲喂曲线、水料配比等参数设置。设计带触碰式自锁机构的进门装置,实现母猪不受打扰而安静地采食。采用螺旋输送的精准下料机构,通过控制螺旋的旋转圈数和角度,精准地控制采食站的每次下料量。     

无线射频识别技术在奶牛饲喂机器人上的应用

无线射频识别技术(RFID)是一种非接触的自动识别技术,无线射频识别系统主要由远距离射频卡、远距离读卡器以及天线组成.奶牛饲喂机器人是用来进行奶牛个体精饲料补给的精准饲喂系统,主要由奶牛自动识别、计算机控制和喂料机构等3部分组成.为此,介绍了无线射频技术的主要特点和工作原理、几种不同形式的奶牛饲喂机器人以及基于射频识别技术的奶牛饲喂机器人的工作原理.     

基于综合指标的机床滚珠丝杠进给系统动态性能优化

建立了滚珠丝杠进给系统理论动力学模型并对其响应传函特性进行分析,构建了基于数字化模块仿真的滚珠丝杠进给驱动系统集成模型,提出了基于扩缩式控制优化模型的滚珠丝杠进给驱动动态性能优化方法,构建面向综合指标评价的可扩缩式动态性能指标评价函数,根据动态性能优化要求实时建立动态性能综合评价指标函数,通过运动路径规划定义,借助遗传优化算法,实现面向可扩缩式综合指标评价的滚珠丝杠进给驱动系统动态性能优化。通过实验测试与实例分析,验证了前述滚珠丝杠进给系统理论动力学建模、基于数字化模块仿真的滚珠丝杠进给驱动系统集成模型、基于扩缩式控制优化模型的滚珠丝杠进给驱动动态性能优化方法的正确性。     

料仓进料方式对螺旋输送机出料量影响

为研究料仓进料方式对单螺旋加料机性能的影响,基于螺旋输送理论,采用EDEM离散元仿真软件,建立了具有分料装置的螺旋加料机模型,以5.5 mm直径大豆颗粒分别在60,120 r/min下进行了螺旋加料过程数值仿真试验,计算得到了2种进料方式在2种速度下螺旋输送机的能耗,比较了两者出料量的区别,并进行了颗粒群运动形态轨迹分析.数值分析得到:动态进料方式输送时,机构初始能耗低且能耗增加缓慢,单圈出料量相对于理论出料量波动范围小且平均出料量数值和理论数值接近,颗粒运动形态较单一且颗粒之间的相对作用较少.静态进料方式输送时,料仓中物料堆积较多,机构初始能耗大,颗粒相互作用频繁使得颗粒运动形态复杂.该研究为螺旋加料机的进料方式提供了理论和数值仿真依据.     

牛羊养殖场剩料收集机设计与试验

针对目前我国牛羊养殖场饲喂过程中饲喂通道存在剩余饲料的问题,设计一种代替人工收集剩余饲料的剩料收集机。该机主要由盘刷、收料装置、输送装置、集料箱等部件组成。收集机通过前端的盘刷,将剩料清扫到收集机的清扫方向上,再利用圆柱刮板、螺旋圆柱刷、两侧绞龙将剩料输送到吸口处,利用链条、刮板将剩料输送到剩料箱。重点对盘刷清扫装置、螺旋圆柱刷、螺旋集料机构、链条刮板机构和液压系统等关键部分进行设计计算,确定盘刷的旋转速度为150 r/min,螺旋圆柱刷的转速为80 r/min,螺旋绞龙的转速为60 r/min,剩料收集机的前进速度为5 km/h。在实际试验中,剩料收集率均在96%以上,平均收集率达到97%,收集机收料效果良好,达到牧场的使用要求,验证了本设计的正确性。     

花生捡拾收获机喂入量检测系统设计与试验

针对花生捡拾收获过程的易堵塞、损失大等突出问题,研发了一种多接口输出的花生捡拾收获过程喂入量检测系统.系统以单片机为核心,利用应变片测量应力来反映喂入量的大小,其数值除了显示以外,还采用模拟量变送、485通讯等接口形式输出.同时,阐述了应力检测的方法和原理,经试验创立了相关的测量数学模型,并设计了测量电路,编写了相应的...     

保育猪智能粥料饲喂系统设计与试验

针对保育猪死淘率高、饲料浪费多、人员劳动强度大等问题，搭建粥料机样机测试平台，并设计保育猪智能粥料饲喂系统，系统由机械本体、手持终端、中央控制器和云平台四部分组成。对机械本体中螺旋输送机安装高度、排料通道内径和破拱结构形式进行正交试验，得到参数最优组合为：螺旋输送机安装高度为60 mm，排料通道内径42 mm，破拱结构采用上下破拱结构结合的形式，此组合下填充效率最优，λ值为14.2 g/r。系统供水量误差为1.43%；当水料比≥1.5∶1时，食槽液位监测装置满足系统工作要求，研究可为保育猪智能粥料饲喂设备的研发提供参考。     

滚珠丝杠进给系统动态特性集中质量建模与仿真

为了研究高速滚珠丝杠进给系统的动态特性,提出一种改进的集中质量建模方法,该方法考虑了滚珠丝杠进给系统基座的质量、柔性及进给系统部件间反向间隙对系统动态特性的影响,并完善了滚珠丝杠进给系统集中质量模型等效参数的计算方法。以MAG某加工中心X轴滚珠丝杠进给系统为实验对象,对该集中质量模型建模方法进行实验验证,仿真结果与实测结果具有相同数量的特征频率,且特征频率的误差在5%以内。滚珠丝杠进给系统的仿真分析表明,螺母位置改变引起的进给系统固有频率变化将影响伺服系统的稳定性,滚珠丝杠进给系统中的反向间隙会激励部件产生高频振动,给进给系统带来不利影响。     

自走式全混合日粮制备机取料仿真与参数优化

针对国内自走式全混合日粮制备机缺乏取料机理和参数优化的现状,对自走式全混合日粮制备机的取料机构进行设计与分析,建立了取料作业的理论模型,并对螺旋叶片螺距、螺旋叶片直径、辊筒转速、前进速度、每刃进给量和取料刃长比等关键参数进行了计算和选取。采用EDEM对影响取料过程的前进速度、辊筒转速、螺旋叶片螺距、刀刃长比因素采用正交试验方案进行了仿真分析,并对仿真结果进行方差分析。分析表明,各因素对取料效率影响的主次顺序为：前进速度、螺旋叶片螺距、刀刃长比、辊筒转速,各因素对回流率影响的主次顺序为：螺旋叶片螺距、刀刃长比、辊筒转速、前进速度。综合考虑取料效率和回流率,最优参数组合为前进速度为4 m/min、螺旋叶片螺距230 mm、取料刀刃长比1.8、取料辊筒转速230 r/min。此时取料效率为82.6 m3/h,回流率为38.93%。采用最优参数组合进行试验,试验测得取料效率为77.02 m3/h,回流率为39.76%,与仿真分析基本一致。     

秸秆螺旋喂料装置工作性能的试验研究

为了深入研究秸秆膨化技术,完善膨化设备的功能,研制了秸秆螺旋喂料装置,并对其工作性能进行了试验研究.结果表明:该装置结构简单,操作方便,能够满足不同粒度和不同含水率的秸秆物料喂料要求.通过单因素试验,考察了试验指标与螺旋转速、螺旋螺距、秸秆含水率和秸秆粒度的关系,为生产过程中的喂料量调节和秸秆膨化设备整体结构优化提供了一定的参考.     

基于功率测量的联合收获机喂入量检测方法研究

为了准确分析联合收获机不同喂入量检测方法的精度,提出基于割台主动轴功率和倾斜输送器功率的2种喂入量检测方法。以河北冬小麦作为试验对象,以新疆-3型联合收获机为试验平台,进行了喂入量检测系统田间试验。喂入量检测系统包括割台主动轴扭矩传感器、倾斜输送器动力轴扭矩传感器、割台主动轴转速传感器和车载工控机等。对2种喂入量检测方法进行分析,根据试验数据分别建立计算模型,将2种方法的检测结果与实测结果进行对比,结果表明,基于割台主动轴功率的喂入量检测方法平均相对误差为19. 6%,基于倾斜输送器功率的喂入量检测方法平均相对误差为16. 1%。2种方法的检测精度在一定程度上能满足田间应用需求,基于倾斜输送器功率的喂入量检测方法检测精度稍高。     

移动式秸秆制粒机作业速度调控系统研究

为了提高移动式秸秆制粒机工作效率,解决玉米秸秆收获过程中作业速度与喂入量不匹配的问题,设计了一种移动式秸秆制粒机作业速度自动调控系统,以实现对秸秆制粒机作业速度的自动调控。该系统由喂入量-期望作业速度自适应变论域模糊控制器与液压马达转速调控系统构成,采用液压系统控制秸秆制粒机作业速度的方式进行调控。通过螺旋输送器功率得到实际喂入量,并根据灰色理论建立喂入量预测模型,以预测值作为变论域模糊控制器的输入;变论域控制器的输出作为液压马达转速调控系统的输入,作业速度PID控制器驱使液压控制系统调节制粒机行走机构改变作业速度,从而使作业速度和喂入量匹配,达到最佳喂入量,起到超前调节的目的。设计了3次试验,分别为模型参数的获取试验、均匀秸秆条件下的稳定性试验、非均匀秸秆条件下跟踪性能试验。试验结果表明,在均匀秸秆条件下,作业速度能够在3m内达到最佳作业状态,超调量小于5%,之后能够保持良好的平稳运行状态,使制粒机以最佳喂入量工作;同样,在非均匀秸秆条件下,作业速度能够以不大于5%的超调量跟踪喂入量的变化。试验证明,本系统能够实时检测作业速度和喂入量,达到作业速度和喂入量相匹配的目的,有效提高了移动式秸秆制粒机的工作效率。