米饭硬度自动测量系统设计

提出了一种基于机械力学测量手段建立米饭粒硬度自动测量系统的方法,阐述了该方法的基本原理、自动测量系统的组成和操作运行.通过试验说明,该系统测量米饭粒力-变形曲线的斜率能够适应稻米品质评定中对硬度指标的量化测试要求,且与使用食味计检测得出一致的结论.     

猪粪颗粒粒度、粒形的量化表征方法研究

以猪粪物料为研究对象,基于去离子水分散、热风干燥-机械振荡、真空冷冻干燥-机械振荡3种分散预处理方法,分别采用激光粒度分析、扫描电镜分析、动态图像分析法测定其粒度分布和特征参数。扫描电镜观察结果表明,猪粪颗粒属于不规则颗粒;热风干燥-机械振荡分散后的样品存在较多团聚体。不同分散预处理的测定结果显示,因猪粪样品部分组分的可溶性和热风干燥-机械振荡过程中的团聚现象,宜优选真空冷冻干燥-机械振荡作为分散预处理方法。3种测量方法所获参数存在差异,其中,动态图像分析法由于采用直接测量原理和动态检测过程,可优选其作为检测畜禽粪便物料粒度分布的方法。基于真空冷冻干燥-机械振荡分散预处理和动态图像分析法,获取猪粪颗粒的纵横比和球形度分别为0.57±0.01和0.61±0.01,中值粒径为(501±16)μm,粒度分布宽度参数为1.45±0.04。     

林冠层结构参数自动测量系统设计与试验

为获得林冠层结构参数的监测数据,设计了一种可长期自动感知叶面积指数、聚集度指数和郁闭度指数的自动测量系统。自动测量系统由测量车、固定轨道和太阳能供电系统组成。太阳能驱动的测量车由单片机控制完成指定作业任务,收集轨道所在样线上的光强分布数据,获得不同长度光斑概率分布函数,利用大光斑消除法和贝尔定律解算林冠层结构参数。为验证测量方法和解算精度,先后在林场32块样地进行试验,结果表明自动测量系统测得的有效叶面积指数与LAI-2200测量结果相近,相关系数为0.832 5,郁闭度指数与一步一抬头方法测量结果相同,并测得32块样地的聚集度指数。     

SBKZ—Ⅱ型中的水泵性能参数自动测量

介绍基于ＰＣ总线虚拟仪器的ＳＢＫＺ－Ⅱ型水泵性能参数自动测量装置中流量、扬程、转矩和转速的测量原理及其硬件配置，并对各参数的测量精度进行了分析。结果表明，这种基于ＰＣ总线虚拟仪器的水泵性能测试装置，硬件配置简单，主要通过为实现水泵各性能参数的自动测量，测量精度可达ＧＢ３２１６－８９Ｂ级精度标准。     

电阻式冻土自动观测仪测量原理及实验分析

电阻式冻土自动观测仪以内管中灌注的非纯净水作为感应介质,利用含有导电离子的水在冻融相变时电导率发生骤变的特性间接反映土壤的冻结状况。课题组对电阻式冻土自动观测仪的测量原理进行了详细阐述,结合测量介质冻结阻值的测量机理进行冻阻特性实验设计,反映出土壤渐冻和渐化过程中阻值的变化、测量介质的相态变化,从而验证了电阻式冻土自动观测仪可替代TB1-1冻土器,并实现了冻土自动观测。     

电子条码尺立木胸径自动测量研究

为了实现立木胸径的快速、准确测定,以EAN-13条形码编码和译码规则为模版,基于Android开发平台和Open CV图像智能处理技术,设计了一种可以实现单人作业、立木胸径自动测量的电子条码尺。条码尺编码完成后,利用开发的手机APP扫描条形码图像,通过图像的预处理、条形码的定位与识别、胸径的自动测量与记录、数据保存与导出等过程,实现立木胸径自动测量。经实验验证,该方法进行立木胸径测量的精度达99.95%以上,满足国家森林资源连续清查的精度要求,测量工作的效率也得到显著提高。     

数控加工中自动找正和在线测量技术的应用

【目的】在大规模零件生产过程中,采用传统的加工方式会出现反复装夹、准确定位、刀具损坏、校正、离线检查等问题,不仅影响到了加工质量和效率,而且增大了加工误差和人为隐患。【方法】笔者根据加工工件、机床设备和系统软件的特点,将数控加工技术与自动找正和在线测量技术相结合,分析了自动找正和在线测量技术的工作原理,设计了数控机床计算机操作系统,通过测头和宏程序实现了工件的自动测量、在线监测以及自动补偿等生产操作,并对改善前后的加工质量和加工效率进行了对比。【结果】应用在线测量技术的产品合格率可以达到100%,利用自动找正方法的零件生产效率提升了38.2%。【结论】通过将数控加工技术与自动找正和在线测量技术相结合,极大地降低了工人的劳动强度、生产成本以及产品的不合格率,缩短了生产辅助时间,提升了生产工件的质量以及规格精度,为零件的批量生产提供了有效依据,自动找正和在线测量技术在复杂零件的规模化生产加工及测量方面具有广泛的应用前景。     

西北地区红葡萄酒颜色微观量化分类与宏观量化分级

研究了我国西北地区175款干红葡萄酒样品的CIELAB颜色特征,基于红葡萄酒颜色可视化表征方法,对供试酒样进行了颜色的微观量化分类和宏观量化分级研究。结果表明：供试酒样的颜色特征具有一定的离散性和区分度,表明酒样颜色具有多样性、独特性和差异性的特点,具备微观量化分类和宏观量化分级的基础;将175款干红葡萄酒的色调、色度和明度这3个颜色特征属性分别划分为5个类别,共得到供试酒样的125个微观颜色类别,可应用于酒样颜色特征的描述、传递与比较等;进一步基于人对红葡萄酒颜色的感官倾向构建了红葡萄酒颜色品质的宏观量化分级方法,该方法将供试酒样划分为6个宏观颜色级别,相比于其他的分类和分级方法,本文的微观量化分类和宏观量化分级方法具有客观、简便、分级效果明显,易于标准化和数字化的特点。     

膨润土与黏性土复合改善砂土抗渗性研究

宁夏干旱少雨,水资源短缺,而透水性大的砂土又广泛分布,故改善砂土的抗渗性有着很重要的节水意义.单掺膨润土对砂土防渗性的改善是有限的,且当水力梯度较大时,有可能发生管涌、潜蚀等形式的渗透破坏[1].针对上述问题将膨润土与黏性土复合,以膨润土掺量、黏砂比、含水率为因素,设计正交试验方案试验研究了膨润土与黏土复合对砂土抗渗性的作用效应,揭示了作用机理,得出最优组合方案.试验表明:膨润土与黏性土复合能显著地降低砂土的渗透性,其效果明显优于膨润土单掺;各因素对砂土渗透性影响的主次顺序为膨润土掺量、含水率、黏砂比,最优组合方案为膨润土掺量6%,黏砂比30%,含水量6%;提出较优组合方案下,3 m左右水深时建议的防渗层厚度为250 mm.     

地表滴灌条件下土壤湿润体运移量化表征

基于非饱和土壤水分运动的Richards方程,采用HYDRUS-2D/3D模拟软件对11种典型土质(美国制土壤质地分类系统)中滴灌湿润体的运动过程进行了数值模拟。结果表明,湿润体平均含水率的增量与滴灌流量正相关,与饱和导水率负相关;湿润体垂向迁移距离与滴头流量、饱和导水率和时间呈幂函数关系;湿润体径向迁移距离可用滴头流量、平均含水率的增量、垂向迁移距离和时间来定量表征。据此建立了描述不同土质中湿润体动态变化规律的经验公式,通过与数值模拟结果、文献试验数据等进行对比,表明此经验公式对不同土质中湿润体运移规律的预测效果较好,可为农业生产中地表滴灌设计提供简便实用的计算工具。     

农用风机性能自动测试系统的研究

农业机械中所用风机因作业的不同,对其性能要求也不相同。因其参数覆盖面广,这就给风机性能的自动测试带来了较大困难。为了实现对农用风机性能的自动检测,比较分析了各种测量仪器及传感元件,设计了农用风机性能试验的硬件系统。在Windows环境下,采用VC 和Matlab开发了相关软件,从而实现了试验数据的自动采集与处理、性能曲线的自动绘制及风机转速与运行工况的自动控制。     

基于PLC的全自动移栽机自动控制系统设计

在农业生产过程中,农业机械的控制系统对机械装备自动化程度和参数调整起着重要的作用。为此,设计了一种基于PLC的全自动移栽机自动控制系统,通过PLC控制移栽机自动移动穴盘、自动取苗、投苗及分苗器与栽植器的有效耦合等工作流程,并详细地介绍了此控制系统设计原理、结构组成及控制流程图。试验结果表明:该系统得到自动取苗成功率平均值为96.0%,自动分苗成功率平均值为97.2%,自动移盘成功率平均值为1 0 0%,自动推空穴盘成功率平均值为9 3.3%,达到了旱地穴盘苗作物的移栽要求。     

基于UG的甘蔗自动捆扎机设计

我国甘蔗采收主要采用传统的人工劳动,效率低下,劳动强度大。为此,设计了一款甘蔗自动捆扎机,该捆扎机主要由甘蔗存储仓、定量机构、挤压机构和打结机构组成,采用UG进行了各部件的建模及仿真,并进行整机试制试验工作。该设备能够自动完成甘蔗的定量、挤压以及穿线打结动作,实现了收割剥叶后甘蔗的自动捆扎成捆功能。试验证明,甘蔗自动捆扎机能实现50s左右的捆扎速度,提高了甘蔗采收环节的效率。     

自动闸门步进控制的设计原理

步进控制法系通过一定的计算程序使闸门产生一系列连续或不连续的运动，产生一个预定的渠内水位和流量变化。这一控制法产生的水位波动最小，并使渠内水体对流量的变化有最快的反应速度。     

离心泵输送不同粘度流体的数值分析

基于FLUENT数值模拟软件,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行离散,选用标准k-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法,对3种不同粘度流体在5种不同工况下分别进行数值计算,由数值计算结果分析得出离心泵内部三维流场随流体介质粘度的变化而变化的规律.同时,将3种情况下的预测扬程和效率进行对比分析,得出不同粘度流体对离心泵外特性的影响情况.相同流量下,随粘度增大,扬程降低.在设计工况点附近,效率随粘度变化相差不大,但在远离设计工况点时,随粘度变化的效率差别比较大.由模拟结果可知：采用不同粘度的介质时,离心泵内部压力和速度分布与采用清水介质得到的规律是基本一致的.     

水稻直播机播种自动控制系统设计与应用

水稻生产在在我国农业经济中占有重要的地位,随着城镇化进程的加快、农村的劳动力减少和淡水资源的日益缺乏,水稻直播技术应运而生。为此,针对目前国内水稻直播机无法实现均匀播种的问题,设计了一种水稻直播机的播种自动控制系统。该系统由播种量采集装置、速度检测装置、播种量调节装置和报警装置4个部分组成,采用ST188型红外光电传感器,检测单位时间内经过排种管的种子数量;通过YS41F型霍尔元件计算拖拉机行进速度;用AT89C51型单片机接收采集的播种量和速度信息,计算分析实际播种速度与设定值的差异,然后向调节装置森创110BYG250C型步进点机发出指令。当实际播种速度的偏离值超出允许的误差范围时发出警报,通过单片机输出,采用声音加指示灯闪烁报警。对该系统自动控制条播机进行田间旱直播研究,对播种后的水稻株距、株距范围及水稻产量数据分析发现:与手动控制相比较,该播种自动控制系统在拖拉机不同行进速度下,水稻播种精确度较高,水稻植株分布均匀,水稻产量高。     

农业装备自动控制技术研究综述

随着信息与控制理论的发展,自动化控制技术在农业装备领域广泛应用,促进农业生产的智能化、现代化与规模化。运动控制和作业控制是智能农机自动控制技术的两大核心内容,为无人农机在复杂环境下的高精度自主导航安全行驶和精准作业提供保障。速度控制与转向控制是智能农机运动控制的基础,导航跟踪控制是智能农机运动控制的主要内容。本文阐述了智能农机速度控制与转向控制的研究进展,总结归纳了基于几何模型、基于运动学模型和不依赖于模型的自动导航跟踪运动控制方法。然后,着重分析了智能农机在耕、种、管、收等各环节的作业机构控制以及多机协同作业控制方法。最后,指出构建更加精准的农机数学模型,研究面向复杂场景的先进底盘运动控制技术,发展人工智能与控制理论深度融合的农机控制技术以及提升农机农艺相结合的多机协同控制技术是未来智能农机自动控制技术的发展方向。     

农用车辆自主导航控制系统设计与试验

集成软硬件系统搭建了一套农用车辆自主导航系统并进行了试验研究。硬件系统包括传感器、执行器和CAN-Bus通信网络;软件系统基于Windows操作系统、Visual Studio 2005开发环境,采用多线程编程技术开发。依据运动学规律建立了车辆运动模型,依据转向机构闭环响应曲线辨识了转向系统闭环模型,综合2个模型确立了航向与横向控制系统开环传递函数,基于PID理论设计了航向与横向控制器。试验结果表明:软硬件系统运行稳定;初始航向偏差在-86°与84°时,调节时间均在2 s以内,稳定后航向跟踪的精度均在1°以内;初始横向偏差在0.7 m和1.2 m时,横向偏差的最大值分别为10.4 cm与9.2 cm,横向偏差平均值分别为6.4 cm与3.5 cm,横向偏差标准差分别为2.6 cm与1.7 cm,横向控制器能够使系统平滑稳定地跟踪期望路径,跟踪精度在厘米级。     

双路自动调节变量喷药控制系统试验分析

对设计的双路自动调节变量喷药控制系统进行了试验验证,提出了具体的试验原理和试验方法,通过多次试验及详细地记录数据,得出试验结果并进行了分析。试验主要分为:①流量分路控制试验,将喷药主管路分成A路、B路分别控制,通过设定不同的目标喷药量进行试验,验证系统的控制效果;②速度影响流量试验,保持目标喷药量不变,使用脉冲发生器设定不同的速度进行试验,验证速度变化对系统流量的影响规律;③压力稳定性控制试验,设定不同的目标压力值进行控制试验,验证系统对压力稳定性的控制效果。针对3个试验分别组建了相应的试验平台,经过多次试验得出结论:流量控制系统对流量的控制精度平均值为97%,压力稳定系统对压力的控制精度平均值为97.88%,脉冲发生器模拟速度产生的偏差平均值为0.05;系统运行正常,实现了根据目标喷药量的变化对两支路流量的分别控制,且控制精度较传统的喷施方法有所提升;细化了施药系统的喷施范围,可实现更加精准的变量施药。     

水稻插秧机自动作业系统设计与试验

为适应现代农机自动作业发展需求,实现插植作业和速度的自动控制,设计了水稻插秧机自动作业系统。以井关PZ-60型水稻插秧机为试验平台,研究了具有CAN(Controller area network)通信接口和手动优先的手自一体插秧机速度与插植机构控制方案,设计了插秧机专家PID速度控制算法和PID插值机构控制算法以及插秧机自动作业联合控制策略。联合导航控制系统分别在水泥路面、泥底层平坦和不平坦的水田进行了速度控制试验,结果表明,速度平均误差分别为3. 25%、5. 40%和8. 01%,速度平均误差不超过10%的概率分别为98. 6%、90. 1%和68. 0%;泥底层平坦水田联合控制试验结果表明,插秧机联合控制与人工操作相当,效果良好。插秧机自动作业系统满足插秧机在无人驾驶时自动作业的需求。