鸭蛋品质自动检测分级机的研制

鸭蛋营养丰富,易于消化和吸收,是人们日常生活中重要的动物性营养食品。用鸭蛋加工出的盐蛋、皮蛋,风味独特,深受消费者喜爱,是出口创汇的传统商品。为此,介绍了鸭蛋品质自动检测分级机的总体结构、工作原理、性能特点;对输送装置、分级执行装置、计算机视觉系统等主要部件进行了设计,该机可以实现鸭蛋大小、壳厚、新鲜度和蛋心颜色的自动检测和分级。     

机器视觉技术在农产品破损检测上的应用

农产品的表面缺陷是农产品品质的重要特征,利用机器视觉进行检测具有人工检测所无法比拟的优越性。为此,分析了目前国内外利用机器视觉和图像处理技术进行农产品破损检测研究的现状和存在的问题,提出了今后研究的方向和发展途径。     

联合收获机视觉导航控制器设计

设计了一种速度自适应导航控制器。在搭建的联合收获机视觉导航试验平台上,提出了双闭环控制结构,采用PD控制,按照导航路径偏差形式,确定了偏差e的构成,试验得到了增益K、控制周期T与行走速度v的关系,设计了小闭环控制方法,并提出了一种后轮中位动态标定方法。路面与田间试验结果表明：联合收获机能在不同速度下沿路面标示线自动行走,跟踪误差最大为0.05m。在田间不同速度下,联合收获机均能跟踪收获与未收获边界,割幅变化范围在     

油菜直播机导航路径识别方法研究

针对油菜直播机视觉导航路径识别效果受天气、稻茬噪声等影响的难题,提出一种结合小波变换和改进随机抽样一致性(RANSAC)的导航路径识别方法。首先,对原始图像灰度化后进行小波变换,在大尺度低分辨率下凸显导航路径宏观轮廓;然后利用直播机作业区与未作业区图像对比度大的特点获取导航路径上的特征点集合;最后针对获取的特征点集合运用结合预检验和后处理校正的改进随机抽样一致性算法区分内外点,并对内点集运用最小二乘法进行导航路径直线拟合,从而获取导航路径参数。田间图像测试表明,该方法可以稳定、准确地检测出导航路径,正确率达到96.7%,同时每帧图像的处理时间在31 ms以内,能为油菜直播机的视觉导航提供技术支撑。     

基于排种频率实时反馈的油菜排种器设计与试验

以电机转速作为控制目标的电控排种器,在复杂工况下存在实时播种量不稳定、难以达到农艺要求播量的问题,为此设计了一种可根据实时播量信息进行反馈控制的油菜排种器。油菜排种器由螺管排种机构、小粒径种子感知模块、检测及控制模块和驱动模块组成。为使种子有序通过小粒径种子感知模块传感区域,对导种管进行了结构设计,使其能够与传感器模组匹配,从而有效减少播量漏记。对排种器进行转速-排种频率测定及播量准确率测试,基于测试结果构建了播量检测准确率补偿模型,从而降低播量检测误差。以小粒径种子感知模块中传感器模组获取的实时播量信息作为〖JP3〗排种控制器控制输入,设计了排种器控制系统。台架试验表明,油菜排种器排种频率在10.1~60.4Hz范围内,排种器播量检测准确率达到98.75%,不同转速下的排种量稳定性变异系数不超过1.16%。田间试验表明,在拖拉机不同前进速度下,播种量误差率不超过2.55%,排种量稳定性变异系数不超过0.98%。该油菜排种器可为小田块精量播种提供技术支撑。     

薄面激光-硅光电池中小粒径种子流监测装置研制

针对油菜、小麦等中小粒径种子在播种过程中难以兼容监测的问题,该文采用光层厚度约为1 mm的薄面激光发射模组和硅光电池的光伏效应原理设计了一种中小粒径种子流监测装置。根据薄面激光模组发射角度与硅光电池对角线长度计算出种子监测区域大小以及监测区域的具体位置,明确了监测装置的导管内径、导管中心线位置、薄面激光发射模组与硅光电池的相对位置等结构参数。对种子穿越薄面激光层所需时间进行分析,油菜种子的穿越响应信号在3 ms以内完成,小麦种子的穿越响应信号在7 ms以内完成。对种子的穿越响应信号进行隔直通交、双级放大、半波整流、电压比较、单稳态触发转化为单脉冲信号,作为单片机外部中断源进行计数,获得播量信息,实现了中小粒径种子流无碰撞检测。油菜精量排种器台架试验和小麦数粒仪试验表明:在排种频率8.4～32.1 Hz范围内,油菜种子的监测准确率不低于98.1%,在排种频率21.5～31.2 Hz范围内,小麦种子的监测准确率不低于95.1%。田间播种试验结果表明:在田间正常排种频率范围内,油菜种子的监测准确率不低于98.6%,小麦种子的监测准确率不低于95.8%,光照条件、机具振动对监测精度无影响。     

油菜精量排种器种子流传感装置设计与试验

针对油菜精量播种过程中缺乏小粒径种子流传感而导致播量监测困难的问题,设计了一种油菜精量排种器种子流传感装置。运用高速摄影技术及碰撞动力学模型,记录并分析油菜种子与聚偏氟乙烯压电薄膜的碰撞轨迹,为传感装置的导管、压电薄膜倾角、出种口位置等关键结构参数提供依据。基于油菜种子与压电薄膜的碰撞信号特征分析,设计了沉槽基板-压电薄膜感应结构,将碰撞信号的衰减时间从9缩短至1 ms,提高了对高频种子流检测的时间分辨率,同时能够有效抵抗机械振动带来的干扰影响。对微弱碰撞信号进行放大、半波整流、电压比较、单稳态触发转化为单脉冲信号,通过单片机定时计数采集处理,实现油菜种子流排种频率与排种总量的实时检测,并利用无线收发模块定时发送给监测显示终端,实现播量数据的实时显示与保存。油菜精量排种器台架及数粒仪高频排种试验表明:在排种频率8.1~32.9 Hz范围内,检测准确率不低于99.5%。田间播种试验表明传感装置能够实时检测精量排种器的排种频率与排种总量,在无排种时计数为零,正常播种状态时检测准确率不低于99.1%,机械振动及粉尘对传感装置没有影响。该传感装置为油菜精量播种过程播量监测、漏播检测以及补种提供有效支撑。     

油菜籽漏播螺管式补种器设计与试验

针对油菜籽气力式精量排种器产生的漏播补种问题,设计了螺管式补种器并建立了补种器工作转速与漏播系数的关系模型。确定了螺管式补种器工作原理及主要结构参数,运用EDEM(discrete element method,离散元法)仿真对螺管式补种器模型和3D打印试制的螺管式补种器分别开展排种量与转速关系的试验研究。试验结果表明:螺管数量为7的螺管式补种器工作转速在25~180 r/min时,其排种量与转速线性相关系数为0.99,每个螺管当量排种量为1.7~1.9粒,当量排种稳定变异系数≤6%,排种破损率0.5%,螺孔无堵塞。利用该螺管式补种器排种量与转速特性,结合基于时变窗口的漏播实时检测方法,建立了螺管式补种器工作转速与漏播系数的关系模型,在当前时间窗口内实现了变量补种。在40型孔油菜籽气力式精量排种器漏播实时检测与自补种一体化的试验研究表明:精量排种器转速在15~30 r/min范围内不同漏播状态下,漏播自补种系统在当前时间窗口内能够实现变量补种,漏播补种率达100%,补种后粒距漏播指数为0,消除了漏播的发生。该研究可为油菜等小粒径种子精量排种器产生的漏播进行补种,为提高精量播种机的播种质量与效率提供参考。     

鸭蛋蛋心颜色模型的试验研究

应用机器视觉技术研究鸭蛋蛋壳、蛋心颜色与颜色信息R、G、B和H、I、S之间的关系,建立鸭蛋蛋心颜色等级模型,为实现鸭蛋品质的无损自动检测与分级提供依据。试验结果表明:鸭蛋蛋心颜色等级模型具有较高的回归精度,可以用于指导在线生产。     

矩形边界条件下农机作业方向平行路径的排序优化

针对矩形边界地形条件下的方向平行路径,在考虑多种可能地头转弯策略、不同作业模式的农艺要求和机具自身转弯特性的情况下,利用计算机技术寻求最优的行作业任务调度排序策略,以尽可能减少机器的地头转向距离和时间,减少作业总消耗。首先,在分析现有常用转弯策略生成原理的基础上,提出2种新型转弯策略。然后,将调度排序问题转化成旅行商问题(traveling salesman problem,TSP),并采用贪婪算法进行求解。仿真试验结果表明,采用的贪婪算法高效稳定,与常用习惯调度排序策略相比,机器转弯效率得到显著提高。