基于超声波技术棉株高度自动测量的研究

目前使用的棉花打顶机械经过大量的打顶作业和实验证明,存在着很多的缺点。尤其是在棉花打顶高度的控制与调节上有很大的问题,拖拉机驾驶员不能根据前方棉苗的长势适时、灵活地调节棉花打顶机打顶的高度。针对这些缺点和问题,结合自动识别技术,需要研究设计一套可适时调节棉花打顶高度的系统。为此,介绍了超声波的特性,超声波测距仪的设计原理和用途,超声波传感器的主要技术参数,棉花打顶机总体设计方案的选择,主要部件的设计、计算、结构及特点;研制了结构紧凑、简单、使用性能可靠、操纵方便的测量机构,将棉花打顶技术推向智能化。     

基于单片机的棉花打顶机打顶高度的控制研究

打顶是棉花生产过程中一个重要的环节,可以去除顶端优势,提高棉铃的数量和质量。人工打顶的劳动强度大,导致人力成本上升,成为棉花生产全程机械化的瓶颈。研制作业精准度高、适用性广的棉花自动打顶机械可以解决上述问题,具有广阔的应用前景。为此,研制了一种基于单片机的棉花打顶高度控制系统,采用超声波和传感器进行株高测量,包括控制模块、株高测量装置、速度感应装置、升降装置和打顶装置。室内的适应性检验结果表明,该系统对70~95cm高度范围内的棉花植株具有较好的适应性。该控制系统装载在3MDZ-1型棉花打顶机上,田间试验结果表明:在3.0km/h速度下的打顶效率最高,打顶率达到88%,每小时能够完成约0.7 km2面积的棉花打顶作业。该系统结构设计合理,实用性和适应性较好,可以作为棉花生产全程机械化的技术支撑。     

基于自动检测与控制的棉花打顶装置的设计

针对棉花打顶机械化程度低,打顶精度差等问题,结合棉花打顶的农艺要求,设计激光自动检测与控制的棉花打顶装置,完成了升降机构、自动检测和控制系统的设计,改进设计滚筒式切顶装置。采用实验分析的方法测试激光测高装置的性能。通过试验,设计的打顶装置以5.4km/h匀速前进时,激光检测的植株高度与植株实际高度的误差最大为82mm,最小为-1mm,去掉极大值和极小值后,自动检测的误差平均值为-7.32mm。通过对激光检测的高度数据和植株真实高度的拟合分析,激光检测植株的高度与植株真实高度吻合,变化趋势一致,可满足激光测高装置的设计要求,为机械化棉花打顶装备的研制提供技术方案。     

基于PLC伺服控制的棉花打顶机设计与试验研究

为推动我国棉花打顶作业机械化发展进程,设计了基于PLC伺服控制的3MD-3型棉花打顶机,包括3套单体仿形的打顶机构及1套伺服控制系统。该棉花打顶机控制系统通过触控屏设定棉花打顶高度及打顶速度等参数,结合传感器获取的棉株顶端位置,通过PLC控制打顶刀动作实现自动打顶。通过试验,对比检验了双刀打顶方式的可靠性,验证了行驶速度与提升控制频率间的正相关性。结果表明:该棉花打顶作业效率0.36hm~2/h时,打顶的准确率可达到8 5%。     

棉花打顶机打顶高度自动控制系统的设计

介绍了一种基于STC89C52单片机的棉花打顶机高度自动控制系统.同时,分析了3MD-12型滚筒式棉花打顶机的工作原理,针对控制系统的要求,设计了打顶高度自动检测装置.在棉花打顶机上应用该控制系统,可以使打顶机按照作物高度的变化自动调节打顶高度.     

农业农村部南京农业机械化研究所 推介成果:棉花智能化打顶技术及装备

正成果简介棉花打顶是目前棉花全程机械化唯一未解决的生产环节,人工打顶存在着作业效率低、成本高、劳动力不足等问题。针对棉花生产打顶需求,基于图像识别等技术,应用神经网络等算法对棉花顶尖智能识别,采用自主研发的智能打顶控制系统,实现仿形精准打顶。创制了 3MD-3型智能棉花打顶机,应用高精度检测传感器,打顶高度可控制在20～70mm范围内,能搭载于高地隙喷药机、拖拉机等,填补我国棉花全程机械化打顶作业技术空白,促进棉花产业提质增效。     

基于机器视觉的双圆盘式棉花打顶装置设计与试验

为降低人工打顶的劳动强度，减少化学打顶的环境污染，改善“一刀切”式打顶机构的过打顶情况，通过分析手工打顶过程，设计了一种双圆盘式打顶机构，并基于机器视觉，设计打顶装置单行样机，实现棉花打顶的全程自动化控制。该装置主要由打顶机构、视觉检测机构、运动机构和棉花顶尖识别及控制系统组成。基于棉田调研、结构计算和预试验，确定了打顶装置的整体结构和关键部件尺寸。结合视觉识别研究基础与实际应用，选用YOLO v3算法搭建棉花顶尖识别及控制系统，实现棉花顶尖的识别定位，完成打顶机构的运动控制。以打顶期棉花为研究对象，进行棉花顶尖识别试验、打顶机构性能试验和田间试验，结果表明：棉花顶尖识别试验平均识别率为93%;打顶机构性能试验平均打顶率为94.67%;田间试验平均识别率为85.33%,平均打顶率为78.22%。研究结果可为棉花精准化与智能化打顶的研究提供参考。     

基于嵌入式电子监控器的棉花打顶机开发

针对棉花打顶机株顶识别不精确、高度测量不够准确的问题,基于嵌入式电子监控器对棉花打顶机进行了设计和开发.棉花打顶机的主要组成部分包括机架、液压系统、电气系统、切割器、传动系统、高度检测系统、监控系统和单片机等.为了精确识别株顶和正确的测量高度,设计了高度检测系统,包括采用图像分割和BP神经网络的方式精确识别株顶、采用坐...     

棉花打顶机切割器高度自动控制系统的设计

针对3MDZK-12型棉花打顶机利用机械仿形机构或人工方法来调节切割器的工作高度,其自动化水平较低,且实时性和精确性较差的问题,设计了一种基于AT89C52单片机的棉花打顶机切割器高度自动控制系统.同时,分析了液压升降机构以及切割器与棉株高度间的相互关系;根据控制系统的要求,设计了棉株高度和切割器高度自动检测装置.在3MDZK-12型棉花打顶机上使用该控制系统,可使切割器按照棉株高度的变化进行自动调节,降低劳动强度.     

棉花机械打顶关键技术研究进展

棉花打顶作为棉花种植过程的一个重要环节,对棉花产量与品质具有重要影响。针对我国棉花打顶机械的发展情况,分类总结近年来在棉花高度与顶端检测、打顶装置、控制系统等关键技术方面的研究现状,阐述各个关键技术的突破与创新。同时指出在棉花高度与顶端检测、打顶装置、控制系统等方面检测精度不足、切割可靠性与准确性差、打顶控制算法不完善等问题。提出未来打顶技术研究的发展方向,神经网络、5G通讯等技术可用于棉花打顶识别,创新优化打顶切割装置,先进智能控制算法应用解决棉花打顶控制问题,机器人等先进技术应用到打顶中,发展无人机打顶技术,结合水肥调控栽培技术,推进打顶机械与生产农艺相结合,最大限度减低棉花田间管理复杂度,提升棉花打顶效果,实现棉花机械打顶大规模应用。