粮食颗粒悬浮速度的测试分析

在垂直管颗粒流动实验台及测试系统中,对粮食颗粒群流场进行了测试分析,采用数值分析和图像法探讨了粮食颗粒群的悬浮速度.将静压降法和投影面积法计算出的粮食颗粒群悬浮速度进行对比,得出二者吻合程度较高的结论.皮托管测试系统对流场的灵敏度较高,但对流场有干扰;图像法-非接触式测试手段对流场无干扰,但对流场的测试灵敏度相对较差.通过对不同颗粒和不同填充量的悬浮速度分析表明:悬浮速度随粒径的增大而增大,随填充量的增加而减小.     

稻米粒型特性参数测试系统的开发

针对优质稻米品质国标参数检测的实际需要,在设计稻米图像采集装置的基础上,给出一种基于嵌入式的稻米粒型特性参数测试方法。系统以基于ARM内核的S3C2410为硬件开发平台,以linux系统为软件开发平台,采用USB数字摄像头,结合图像处理与模式识别技术,利用大津法对图像进行阈值分割,通过边缘检测和最大距离方法获得稻米粒型国标参数,测试误差不超过1%。该系统为稻米国标参数的现场测试奠定了基础。     

基于霍夫变换的液力变矩器泵轮内部流速提取

液力变矩器传递能量的特性受其内部流场结构的影响,而内部流动特性决定其外部性能.为实现液力变矩器内部流动可视化,并在此基础上实现其内部流动速度的定量测量,提供详细且准确的流场试验测量结果,进一步完善对液力变矩器内部流动机理的研究.基于粒子图像测速（PIV）技术,对液力变矩器泵轮内部流场进行试验研究,在单次曝光下CCD相机采集泵轮径向切面流动图像,记录流场中示踪粒子的运动信息.通过图像处理技术识别流场中粒子运动轨迹的图像特征,以霍夫变换直线检测理论为指导,自动提取泵轮径向切面示踪粒子运动轨迹.由此实现了泵轮内部流动可视化,提高了流速矢量识别与量化计算效率.PIV试验测量结果能够揭示泵轮内部真实的物理流动现象和流场瞬态变化情况,为液力变矩器的性能预测及合理设计提供理论和实践参考依据.     

单粒谷物体积排液法精确测量研究

为解决现有比重瓶法测量谷物体积时操作复杂、工作量大、有毒等问题,进行单粒谷物体积排液法精确测量研究,结合图像处理技术和体积排液原理,提出一种单粒谷物体积排液法。该测量装置主要由标准白光光源、高精度线阵CCD相机、测量容器、谷物专用盛放装置、计算机等构成。该测量方法首先调节标准白光光源,增强图像采集环境,进行体积标定,计算单个像素点代表的实际体积V0约为0.002 3 mL;其次,使用高精度线阵CCD相机采集体积排液过程中测量容器内的液位图像;最后,运用差值法提取液位变化部分的图像,统计该部分图像所包含像素点个数,结合体积标定结果,计算体积。对同一批谷物分别使用单粒谷物体积排液法和比重瓶法测量每粒谷物体积,得到两组体积数据,单粒谷物体积排液法用时12 min,比重瓶法用时124 min。对两组数据分别使用格鲁布斯检验(T_A、T_B)、F检验(F_(AB))以及t检验(t_(AB))进行显著性差异检验,并将3种检验值与各自分布表中查得的临界值相比较:(T_A、T_B)T_(0.05,100)、F_(AB)F_(0.025(99,99))、t_(AB)t_(0.05,198),均符合检验要求。结果表明:两组体积数据不存在显著性差异,单粒谷物体积排液法测量装置和方法能够快速、精确、无毒测量单粒不规则谷物体积,为科学研究和实际生产提供可靠的谷物体积数据。     

联合收获机水稻破碎籽粒及杂质在线识别方法

在联合收获机作业过程中,含杂率或破碎率过高往往是由于收获机作业参数设置不当引起,需要对收获机作业参数实时调整,而对收获的水稻成分进行在线识别可以为驾驶员提供合理的调整依据。基于此,提出一种联合收获机水稻破碎籽粒及杂质在线识别方法,采用采集流动中的水稻图像的方案,研制图像采集装置,实时采集流动状态下的水稻图像,然后利用OpenCV进行图像处理,根据水稻中完整籽粒、破碎籽粒、杂质的颜色特征以及面积特征差异进行识别分类。在水稻田间试验中随机采集200张图片,其中20张图片用于进行特征差异研究,其余图片用于测试验证。测试结果表明:破碎籽粒、稻秆杂质以及稻梗杂质的综合评价指标分别达到92.92%、90.65%和90.52%,且单幅图片的平均处理周期约为1.86 s,研究的谷物图像采集装置及水稻破碎杂质在线识别算法可以在线识别水稻中完整籽粒、破碎籽粒、稻秆稻梗等杂质,为水稻联合收获机作业参数在线自动调控提供技术支撑。     

两种流道形式三通内部流场数值模拟

应用数值计算软件时T形结构和优化型结构流道形式三通管道的湍流流动进行了分析计算,采用Segre-gated隐式解法应用标准k-ε双方程模型计算湍流粘度得到了三通管内部的流场分布,并对三通管道内流动的特性进行分析,得出三通管道湍流流动的计算结果.对比两种不同流道形式的三通管道内流动的特性,得出了两种三通管道湍流流动的计算结果和较小局部水头损失的流道形式.     

基于单目视觉的谷物联合收获机产量测量方法

为准确获取农田中作物产量信息,以联合收获机刮板式升运器为研究对象,提出了一种基于单目视觉的联合收获机产量测量方法。首先,根据真实的升运器内部谷堆图像,提出了一种更加精确的刮板上谷物堆积模型。然后,基于视觉测量和图像处理技术,开发了一种谷堆体积测量方法。在辅助光源照射下,通过工业相机采集升运器内刮板和谷堆的侧面图像。采用邻域微分法提取图像感兴趣区域,再利用Otsu法和形态学处理方法从背景中准确分割出谷堆。根据相机成像模型,计算谷堆在世界坐标系中的实际侧面积,并通过谷堆几何模型得到谷物的体积。最后,将每个刮板上的谷堆体积累加求取产量。为验证所提方法的有效性,搭建了基于单目视觉的谷物测产系统,并在升运器试验台上开展了试验验证。试验结果表明,在不同的升运器转速工况下,所提方法测量的相对误差为-4.08%~3.41%,能够满足联合收获机产量测量精度要求。     

图像处理在联合收割机夹带损失检测中的应用

夹带损失是联合收割机工作中是一项重要的检测数据.为此,采用图像处理技术设计联合收割机的夹带损失传感器,对联合收割机的夹带损失进行监视与检测;将采集到的图像进行灰度、滤波和二值化等处理;最后运用计算目标面积的方法,来预报谷物损失个数.实验结果表明,该方法快速、简易且准确,能实时检测联合收割机的夹带损失.     

两种流道形式三通内部流场数值模

应用数值计算软件对T型结构和优化型结构流道形式三通管道的湍流流动进行了分析计算, 采用Segregated 隐式解法应用标准K-ε双方程模型计算湍流粘度得到了三通管内部的流场分布,并对三通管道内流动的特性进行分析,得出三通管道湍流流动的计算结果。对比两种不同流道形式的三通管道内流动的特性, 得出了两种三通管道湍流流动的计算结果和较小局部水头损失的流道形式。     

基于CT和图像处理的苹果贮藏期预测模型

应用CT技术扫描不同贮藏期的富士苹果,获取含有不同贮藏期信息的CT图像,并对CT图像及图像直方图进行对比分析.结果发现,苹果的CT图像随着贮藏时间的延长呈现增亮的趋势,直方图呈现明显的双峰特性,其中代表果肉区域的右峰随着贮藏时间的延长而呈现右移的趋势.设计了一种简单快速的图像处理算法,计算CT图像的特征点灰度均值,将其与贮藏时间相对照,建立图像平均灰度值与贮藏时间的线性关系.实验验证表明该模型的预测误差较低,平均误差1.08 d.     

分离式热管换热器传热特性研究

传统分离式热排管换热管的研究大多数都针对竖直并联型，而对水平排管串联型热管的研究，目前还未见报道。为此，对高强化传热分离式热管换热器的传热性能进行了实验研究，得到了换热器冷凝侧及蒸发侧传热系数的经验公式，以及外部通道对流换热表面传热系数的准则方程式。其研究成果可作为干燥系统中此种换热装置设计的参考依据。     

起旋器内部的流速场和涡量场特性

为解决低压管道灌溉中存在的含沙水流淤堵管道的问题,采用了低压管道灌溉的螺旋流输水方式.起旋器是产生螺旋流的主要装置,通过理论分析与试验探索,在起旋器内部通道设置了4个测试断面,并对各测试断面内螺旋流的水力特性进行研究.结果表明：导叶对起旋器内部的流速场和涡量场都有重要影响.在不同半径的柱面上,导流片曲线段区域流速变化较大,且越靠近圆管边壁流速变化越强烈.在相同半径的柱面上,轴向流速变化最大,周向流速变化次之,径向流速变化最小.在导叶的进口产生涡旋,继而涡量不断增加并向无导流片区域扩散,形成了涡量密集区且在有导流片的区域,越靠近圆管边壁涡量变化越快.同时用罗斯比数与埃克曼数的大小来反映水流通过起旋器时水流旋转的强烈程度.起旋器内螺旋流涡量场中罗斯比数小于1,埃克曼数量级为10-6～10-5,表明水流通过起旋器时旋转较为强烈.     

基于计算机视觉技术的玉米叶绿素含量检测研究

植株叶片中叶绿素浓度的高低与植株进行的光合作用效率、植株的整体生长状况息息相关,在农业生产过程中,常常根据叶片中叶绿素含量(SPAD)的多少来精确的判断植物的生长状态,也是控制植株长势的依据。传统的叶绿素含量检测方式分光光度法,存在耗时长、步骤多、操作要求高等问题,而采用计算机视觉技术处理图像的过程更加准确、高效,不会像人眼分析时受到主观因素的影响导致偏差。为此,基于计算机视觉技术来检测玉米叶片中叶绿素含量,利用扫描仪采集玉米叶片的图像,将图像输送至计算机,然后通过软件处理图像,分割出图像中有效像素的颜色特征值,将特征值转换就可以得到玉米叶片中叶绿素。试验结果显示:利用计算机视觉技术可以准确地测定玉米叶片中叶绿素含量,进而进行合理施肥,避免浪费,对增加玉米的产量具有极大的价值。     

农产品品质检测系统的高光谱成像控制软件设计

利用VS2010与Matlab混合编程方法设计了用于农产品品质指标检测的高光谱成像在线检测系统的控制分析软件,包括仪器参数设置模块、信号检测与控制模块和数据采集与分析模块,完成了图像采集、图像合成、运动控制、数据提取分析及存储、显示功能。该控制分析软件设计提高了高光谱成像技术应用的实用化,实现了对农产品品质指标的无损、实时、快速检测分析。     

示踪物运送时间法测流的原理及应用

混合进管道水流中的示踪物,随水流质点以相同的速度在管道中运动,在相隔一定距离的两个过流断面上检测示踪物浓度的电极传感器,通过电脑测流仪采集电极输出的信号,并由该仪器对信号进行处理,可以迅速列表打印通过管道的流量。该法不受泥沙和水草的影响,可用于清水和液固两相流的流量测量。     

刚性暗管结构形式与排水性能关系的三维电模拟研究

作者选用电解液模型对农田排水暗管的五种结构处理进行了三维渗流测试，揭示了其渗流场的基本形态及势场变化规律，定性地描述了此五种暗管结构排水性能的优劣，同时采用能综合反映暗管排水性能的流量系数值，对不同结构在各种参数组合条件下的排水性能作了定量的分析对比，结合以往室内砂槽试验成果，提供了合理的暗管结构设计依据。此外，应用保角变换法求得了仅有纵缝和全管壁进水的两种结构的二维渗流量解析式，并通过对试验资料的统计分析和线性回归分析法推导出三维渗流量的近似计算式。     

基于计算机视觉的玉米籽粒形态测量与研究

视觉技术目前被广泛应用于社会各生产领域,包括制造行业、文档分析、医疗诊断及农业品质检测等。为此,基于计算机视觉技术,设计出一种玉米品质自动检测分析方法,即玉米籽粒实时分析系统,具有客观、高效、准确的优势,解决了传统人工检测模式下主观、低效、误差大等问题。最后,设计出一种基于计算机线扫描技术和自动化控制技术相结合的玉米籽粒考种装置。     

气波增压柴油机进气管设计与优化

以SOFIM 2．5L涡轮增压中冷柴油机为样机，设计了气波增压柴油机进气管。用正交设计优化试验进气管的结构组合，并用三维设计软件UG进行几何建模及结构分析，找出质量最小、内腔容积最大的进气管，再用ANSYS软件对其进行流动分析，找出平均进气质量流量最大的进气管；综合结构优化和流动优化结果，确定最终的气波增压柴油机进气管，采用快速成型技术制成其模型并在气道试验台上与原管进行稳态流动对比试验。试验结果表明，该管比原管进气质量流量平均提高近7％，基本可满足气波增压柴油机的要求。     

树干直径自动识别与测量技术研究

在森林资源调查中为实现树干直径快速、精确测量,使用电子元件进行了树干影像自动识别与测量。通过摄像头和CMOS传感器获得图像,经灰度转换后,使用窗口大小为5行5列的高斯滤波器,利用Canny边缘检测算法提取边缘,包括平滑、非极大值剔除、双阈值的边缘连接等,在提取的边缘图像基础上,设计了树木直径自动提取算法。以4列的窗口为模板,自上而下,对经过Canny算法后的图像进行竖直线段的提取。在提取所有竖线后,将最大宽度的2条竖线当作树干轮廓线,通过焦距、物距、像距与像素宽度之间的关系计算出树干直径。最后选择了不同树种共计16棵树木进行了验证,实验结果表明树干直径识别的精度为96.9%,绝大部分测量数据符合森林资源调查要求。