大豆叶片三维重建及形变技术研究

目前,对于大豆叶片形态的静态模拟研究很多,并且技术已经比较成熟,但是对于叶片的三维重建以及形变建模技术研究很少,特别是形变建模技术是叶片模拟领域中的一个难题。为此,在已建立的二维大豆叶片模型的基础上,将其重构为三维模型,并提出了叶片形变建模方法,从而得到了更具有真实感的大豆叶片模型。所提出的大豆叶片形变建模方法,可为静态虚拟植物叶片建模研究提供必要的方法,具有一定的实践价值。     

基于L系统的大豆根系模拟研究

随着虚拟植物研究的不断深入,对于虚拟植物研究的重点也从地上部分转入地下部分.根系是植物最重要的器官之一,在植物整个生长发育、生理功能和物质代谢中发挥着重要作用,因此对植物根系进行虚拟研究具有重要意义.为此,以大豆为例,通过对大豆根系形态及生长特点的分析,探讨了使用L系统进行大豆根系虚拟建模的方法,并在Visual C 环境下进行了算法实现.     

图像处理技术与L系统相结合的虚拟植物叶片研究

为了快速、准确地模拟植物叶片,提出了一种基于图像处理与L系统相结合的虚拟植物叶片方法。该方法首先利用图像处理技术获取叶片边缘信息和叶脉信息,然后通过叶脉信息分析出叶脉走向规律,最后通过L系统模拟该叶片形态。实验表明,该方法能够精准地模拟出叶片形态,降低计算机虚拟叶片的复杂度。     

基于生长方程大豆叶片模拟方法的研究

针对大豆叶片的各项指标建立数学模型,叶片的轮廓采用贝塞尔(Bezier)曲线方程拟合,叶片长、宽与时间的生长模型采用理查兹生长方程模拟,设计出了能够真实反映大豆叶片特征的生长方程,基本实现了对大豆叶片生长的动态模拟.     

基于L系统的植物叶脉模拟的研究

近年来，随着计算机软硬件技术水平的不断提高，虚拟植物的研究得到了迅猛的发展。为此，针对网状叶脉的特征，以大豆为例，研究了其自相似性。在可视化模拟过程中，设计了描述网状叶脉形态的L系统，并使其在采自真实叶片的轮廓内生长，解决了传统的叶脉模拟方法中的叶缘不吻合问题，基本实现了对网状叶脉的较为形象的模拟。     

基于L系统的大豆根系模型构建及可视化

深入分析了大豆根系形态特征与生长特性,根据大豆根系生长呈S形曲线的特点,基于逻辑斯蒂方程对采集的根系数据进行了回归分析,获取大豆根系的生长方程。根据大豆根系形态结构具有自相似性特点,设计了大豆根系L系统,并在VC++环境下利用OpenGL技术实现了大豆根系拓扑结构模型的构建及可视化模拟。     

大豆叶片形态模拟模型建立方法的研究

叶片是大豆的重要器官之一,对大豆叶片结构模型的研究,有助于对大豆叶片功能的研究.为此,从大豆叶片轮廓的提取方法和模拟模型的建立方法两个方面进行讨论,提出了大豆叶片进行数字化处理的基本方法,应用L系统,成功地建立了大豆叶片结构模拟模型,解决了大豆生长模拟模型建立过程中的一个关键问题,对大豆植株模型的建立有着重要的指导意义.     

大豆叶片特征参数测定方法的研究

以大豆叶片为例,介绍了一种提取叶片有效点计算叶片特征参数的新方法.该方法用Matlab编程来识别象素点颜色,进而求出叶片特征区域包含的象素点数及对应的特征值.通过理论分析及对比可以证明,利用象素点计数的方法来求特征值不仅简单,而且也是对原始模拟区域的无偏和一致的最好估计.     

基于叶绿素相对值的植物叶片颜色模拟方法

提出了一种基于叶绿素相对值(SPAD)的植物叶色模拟方法。首先利用自制的叶色数据采集装置,在外部环境恒定的条件下采集叶色数据,跟踪监测叶片不同生理时期的叶色变化。再基于数据对叶色进行分析,构建SPAD值与特定光环境下叶片颜色值的关系函数,并利用该函数推导出叶片的漫反射计算公式;最后采用基于SPAD纹理的方法对叶片表面的颜色差异以及随着时间发生的老化现象进行模拟。结果显示在确定的恒定外部环境下,SPAD值与叶片漫反射红绿蓝三通道关系函数呈指数关系,决定系数分别为0.972、0.968、0.509,表明SPAD与叶片漫反射颜色之间存在相关性,因此可利用SPAD作为驱动因子进行叶色仿真。同时,从视觉角度加以分析,基于SPAD的叶色模拟结果与真实图像对比,叶色的变化趋势一致,结果较真实。     

草地早熟禾叶片的虚拟生长模型及可视化研究

根据草地早熟禾叶片的生长形态及生长规律,通过对草地早熟禾叶片生长数据的分析研究,提出了不同生长时期草地早熟禾叶片的不同生长模型,利用时间参数将这两种模型结合在一起,建立了草地早熟禾叶片的连续虚拟生长模型,它能克服以往单一生长模型不能全面描述生长过程、模型间断、不连续等缺点.基于此生长模型,对草地早熟禾叶片的生长过程进行了三维可视化实现.     

铡草机刀片自磨刃强化变形规律研究

为了提高铡草机刀片强度、硬度和耐磨性,对刀片进行单面渗碳和热处理,以达到自磨刃强化目的,但热处理过程中淬火回火后刀片发生了变形。为此,以碳素结构钢Q235为研究材料,选用不同淬火回火工艺参数进行处理,分析比较刀片自磨刃强化处理过程中刀片的变形规律。     

花生分段收获挖掘铲力学模型及试验分析

为优化花生收获挖掘铲的结构参数,对花生收获挖掘铲进行受力分析,并建立工作状态的力学模型,研究各个参数的变化对受力状况的影响,找出对工作阻力具有影响的参数和薄弱部位。通过田间试验,对力学模型进行验证,结果表明:影响工作阻力的参数有犁面与地面的夹角、犁面的开度角、前失效角的倾角及土壤重力,犁柱截面C为薄弱部位,力学模型与收获挖掘铲的受力状况基本相符。     

秸秆-土壤-旋耕刀系统中秸秆位移仿真分析

秸秆-土壤-旋耕刀之间的相互作用机理对于分析耕作过程有着重要作用。为研究秸秆-土壤-旋耕刀的宏观及微观相互作用,对系统中的秸秆位移进行了仿真分析。首先建立了秸秆-土壤-旋耕刀相互作用的三维离散元模型;其次,对仿真结果与室内土槽实验结果进行对比分析,在土槽实验中采用示踪器方法测量秸秆位移;仿真中导出每个时刻的秸秆位置用来描述秸秆仿真位移;最后,利用仿真数据对秸秆位移进行三维分析。实验和仿真都在恒定前进速度0.222 m/s和耕深100 mm及4种转速(77、100、123、146 r/min)下进行。实验与仿真结果皆显示秸秆位移随着转速增加呈现增加的趋势;秸秆的水平运动位移总是大于同转速下的侧向位移;高转速下的实验与仿真位移误差约为40%,低转速下为70%。利用拟合的误差方程和仿真值可以估算秸秆的水平和侧向位移值,估算值与实验值误差为8.7%和9.3%。通过追踪不同位置的秸秆颗粒发现:初始位置不同的秸秆颗粒具有不同的运动:位于正切刃内侧的秸秆在刀刃切开土壤时,沿正切刃边缘滑出;而位于侧切刃下方的秸秆在开始时被侧切刃挤压随刀刃一起运动,而后随土壤一起被抛起;远离旋耕刀工作范围的秸秆,则因受土壤扰动影响而仅有微小的位移。紧靠侧切刃及过渡刃周围的秸秆颗粒在考察时间段内被直接旋耕入土。可以利用秸秆的垂直方向受力情况,优化旋耕刀刃口曲线提高秸秆在旋耕过程中直接入土的比例;还可以整合秸秆水平和侧向位移及分布,寻找最优工作参数使秸秆在3个方向都能均匀分散,从而提高秸秆分布均匀度。     

态三维建模与计算机模拟

根据水稻叶片的三维形态特征,应用Bezier曲线描述水稻叶片的边缘信息和一元二次曲线方程描述叶脉曲线,构建一种符合生物学规律的水稻叶片弯曲三维模型,并通过对叶片边缘点绕叶脉的旋转构建了叶片的扭曲模型,较真实地反应了自然条件下水稻叶片的三维空间形态。     

物理变形重构模型的装配仿真探讨

物理变形重构模型的装配仿存在较为严重的装配变形问题,在物理变形重构模型建构中,我们往往采用限元计算的方法,来衡量模型的重力变形情况,并且采用双三次B样条曲线重构已经变形的装配仿真模型。基于此,文章以某种型号的机身侧壁版装配仿真构建为例,证实这些方法的可行性和操作的安全性。     

离心泵叶片开槽抑制空化数值模拟

为了进一步提高低比转数离心泵的空化性能,提出在叶片压力面开槽的方法来抑制空化。针对离心泵运行过程中产生空化的流动特点,基于Kubota空化模型,采用SST k-ω模型对在相同工况下的离心泵中两相流动进行数值模拟与分析。模拟结果表明：叶片表面开槽后,离心泵各个工况下的扬程有所上升,在设计点扬程提高12.8%,同时效率提高4.2%。叶片开槽可以有效阻止低压区域向外扩张,改变压力的分布,对离心泵内各个阶段空化均有抑制作用。叶片开槽可以优化流场结构,使流道内的压力增加,减小空泡的体积分数。叶片开槽时离心泵叶轮内空泡体积在空化的各个阶段均小于无槽时叶轮内空泡体积,在空化发展阶段,开槽时空泡体积持续衰减。