基于选区激光熔化的EDEM仿生开沟器耕作性能研究

采用ATOS三维扫描仪提取低阻动物熊爪几何结构特征,利用Geomagic Studio软件进行数据处理,设计仿生熊爪低阻开沟器,采用选区激光熔化技术成型所设计低阻开沟器;建立基于EDEM的开沟器-土壤之间相互作用仿真模型,通过土槽实验验证模型的准确性。仿真结果表明:仿生开沟器在耕作过程中,扭矩呈现从0增加到峰值后回降到0的周期变化,最大扭矩随刀盘转速的增加而增加,水平阻力大于侧向阻力和垂直阻力,水平阻力是影响功率大小的主要因素。将仿真结果与土槽实验结果对比可得:仿真值与试验值的相对误差为15.16%,所建立仿真模型预测精度较高,具有实际工程应用价值。     

激光控制平地系统研究与设计

激光控制平地技术是世界上最先进的土地精平技术。该系统以激光平面代替人工视觉,作为平地作业的参考基准面,以自动反馈控制技术代替人工操作,控制平地铲的升降,能够实现更高的平地精度。为此,介绍了激光平地系统的基本原理,开发了用于激光控制平地系统的激光发射器、激光接收器和激光控制器。     

水田激光平地铲的研究与应用

设计了适用于南方水田的激光平地机平地铲运设备,确定了平地铲的铲宽、铲高铲长、切土角等重要参数。初步试验表明,平地铲工作正常,基本符合水田平整的工作要求。     

农业激光平地机的研究与发展

农业激光平地机的广泛应用,可以显著改善我国农田微地形条件,显著提高农田表面的灌溉效率和水分分布均匀度,同时获得显著的节水、增产、节约劳动力和提高土地利用率等多重效益。综述了国内外农业激光平地机的发展情况,分析了我国农业激光平地机的整体研究现状及关键部件的研究进展,并对近年来国内农业激光平地机及其关键部件的主要研究工作及应用成果进行了论述,探讨了我国农业激光平地机的未来发展趋势和研究方向,以期为后续相关产品的研究提供参考。     

果实采摘中果梗激光切割分析与实验

为探讨机器人果实采摘中应用激光进行果梗切断的可行性,以黄瓜果梗为对象,利用基于30 W光纤耦合半导体激光器构建的果梗切割实验平台,分别进行了激光穿透时间与果梗直径、激光束功率、离焦量、入射角的关系实验和果梗激光切割速度实验。实验发现,激光焦斑热功率密度0.75 W/mm2即可实现果梗的穿透和切割,且对果梗直径变化、焦斑定位与入射角度误差具有良好的适应性。但半导体激光器在垂直照射、零离焦量、光输出功率14.94 W条件下的最短切割时间达到23.73~28.13 s,应通过选择更高光束质量的光纤激光器等实现快速气化切割以满足实际作业的需要。     

水田激光平地机工作原理的研究与应用

水田田面平整是保证水稻高产、稳产的重要措施,研制水田激光平地机有重要的理论意义和实际应用价值。本文主要分析了水田激光平地机的工作原理,研究了水田激光平地机系统要求,建立了平地铲作业动力学方程,以用于计算平地铲工作能耗,并提出了平地作业效果综合指标,以更加合理地评价水田激光平地机平地作业效果;在此基础上研制了几款适用于水田带水平整作业的水田激光平地机。本文为水田激光平地机的设计和改进提供了一定的参考依据。     

基于激光测量技术对外螺纹中径测量的研究

本文鉴于外螺纹中径在测量时的特点和难点,提出了一种对外螺纹中径的非接触式测量的新型方法,主要包含有激光测量技术、光栅位移传感器检测技术、测量装置总体结构设计和上位机数据处理等。该检测装置可以满足多数条件下实现对外螺纹中径的测量,同时也能避免像接触式那样在测量时因接触而导致的变形问题。     

香蕉园机器人导航的激光与超声波组合测距方法研究

在长有小灌木等干扰物和机耕道崎岖不平的复杂香蕉园环境中,机器人定位导航方法有时效果不佳、甚至失效,准确测量机器人与香蕉树的最短距离是实现定位与导航的前提和关键,为此提出一种基于拟合滤波的激光和超声波香蕉树测距方法。首先,在各采样时刻由激光和超声波传感器分别测得机器人到香蕉树的距离数据,并相互校验,生成待测香蕉树的一组距离数据;选择二次多项式以最小二乘法对该组距离数据进行拟合,基于拟合的二次多项式和设定阈值对该组距离数据进行滤波,去除其中偏差较大的距离;最后,对滤波后的距离数据中3个最小值求平均值,以此作为机器人到待测香蕉树的最短距离。实验表明,该测距方法在理想环境下对香蕉树的最大测距误差率为1.0%,在有小灌木等干扰物或者道路崎岖不平的环境以及室外自然场景下最大测距误差率为2.0%,相应的最大测距误差为1.0 cm,且测距稳定性良好。     

基于水冷却的不锈钢板料激光热应力成形试验

通过改变激光束能量、光斑直径、扫描速度、扫描次数以及板材厚度对AISI304不锈钢板料进行弯曲试验,分析了在水冷却条件下各工艺参数对弯曲变形的影响,探讨了基于水冷却的板料热应力成形规律,并通过正交试验对相关工艺参数进行了优化。试验结果表明：0．6mm厚度的不锈钢板在线能量密度小于80J／mm时,工件不产生变形;在150～180J／mm范围内,热应力成形的效果最佳;扫描次数、光斑直径以及板材厚度对弯曲变形的影响较大。同时对水冷却条件下工件表面烧蚀及成形稳定性进行评估,提出了基于水冷却的板料激光热应力成形的新工艺,为精确控制板料激光热应力成形提供了试验基础。     

激光控制平地系统设计与试验分析

开发了用于农田平地的激光接收与控制装置、液压调节装置、平地铲等。利用该系统与Trimble公司的激光控制平地系统进行了平地对比试验。试验结果表明，该系统工作性能稳定，与国产中等功率拖拉机液压动力输出匹配较好。     

激光热处理表面硬化技术在拖拉机汽车工业中的应用

对激光加工技术的特点、分类及应用行业进行了介绍。着重阐述了激光热处理工艺中,激光表面硬化技术的特点、分类、工艺适用范围及应用实例。最后就激光热处理在工业上的应用及发展模式发表了看法。     

激光平地技术应用及其分析

介绍了激光平地技术的原理及其系统组成;阐述了激光平地的适用范围;通过对比和举例,指出了激光平地技术在节约用水、增加产量、减少肥料损失和提高机械作业效率等方面具有的优势;最后,给出了应用激光平地的注意事项.     

激光平地机液压控制装置的设计与试验

在对目前国内外常用平地机液压控制系统工作特性进行分析的基础上,根据我国常用中等功率拖拉机液压系统的类型、特性及性能参数,设计了结构简单、新颖,安装简捷方便的激光平地机液压控制阀及控制装置。试验结果表明,该液压控制装置具有良好的静、动态特性,且传动效率高、能量损耗低、工作平稳、无静沉降。     

激光技术在农业中的应用及其展望

阐述了激光技术在育种、杀虫除草、促销等方面的作用机理、优势和取得的成果.激光诱变育种可以提高种子的发芽势和发芽率,促进生长发育,提高抗病能力;激光的生物热效应可破坏细胞的正常新陈代谢,起到除草杀虫的目的;激光技术在农产品销售中起着防伪、推销和美化的作用.最后,展望了激光技术在农业应用中的发展前景.     

激光冲击约束层和吸收层的研究

为提高激光冲击效果,并提高生产效率,分别使用改进配方后的黑漆涂层配合水约束层和柔性贴膜技术对奥氏体不锈钢进行激光冲击试验,对冲击后的硬度和残余压应力进行分析比较。结果表明改进后的吸收层有更好的防护能力,且与水约束层配合可连续冲击,柔性贴膜技术提高了约束效果。     

齿轮激光淬火工艺及性能研究

采用快速轴流CO2激光器的低阶光束模式和轴向分齿扫描方式，可一次扫描整个齿廓，并获得沿齿廓理想分布的硬化带形状，在优化工艺参数的基础上，对20CrMnTi齿轮进行激光淬火，处理结果为：表明为细针状马氏体组织，硬度为HRC61，硬化层深为0.6mm，且硬化层浓度上的硬度分布几乎无变化梯度，可有效地提高齿轮的耐磨性和接触疲劳强度，齿面的激光淬火解决了常规齿轮渗碳工艺中存在的变形难题，可省去后面的磨齿工序，降低生产成本。     

激光微造型凸轮副的摩擦磨损

采用UMT-2多功能摩擦磨损实验机,模拟内燃机凸轮/滚轮工况条件,考察了多种激光微造型形貌试样表面的摩擦磨损特性.实验结果发现,与未处理光滑表面相比,激光微造型试样表面的耐磨、抗擦伤性显著提高,其中,凹坑造型表面的摩擦因数显著下降,而凹槽表面的摩擦因数相对较大.这说明凹槽形貌会增大表面摩擦,而凹坑形貌具有一定的减摩效果.合理选择凹坑的深度及其面积占有率,并进行微形貌几何参数的优化组合,可达到最佳减摩效果.     

玻璃温室自然通风热环境时空分布数值模

温室内温度的时空分布及变化与外界气候环境之间有较强的耦合性.以Venlo型两连栋空玻璃温室为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)技术,应用离散坐标(DO)辐射模型对温室内温度时空分布及变化进行了3-D稳态数值模拟与试验验证.结果表明:白天各时刻空温室内平均温度的模拟值与实测值吻合良好,最大相对误差为11.3%,平均相对误差为7.6%;温室内温度的空间分布梯度明显,作物区温度分布比较均匀,约在28.5～28.8℃左右.DO辐射模型模拟太阳辐射对玻璃温室内热环境的影响是可行的.