高垄平台滴灌带铺设机改进设计与试验

针对第一代滴灌带铺设机作业速度波动时滴灌带输出量不稳定、产生堆积、缠绕,覆土动作不稳定问题,文章在原有基础上设计滴灌带输送控制机构,改进覆土轮结构和尺寸,实现高垄平台滴灌带铺设及滴灌带间隔性覆土作业,完成第二代滴灌带铺设机设计。在田间试验中,滴灌带未出现堆积、缠绕;当开沟铲入土深度为18 cm,覆土轮压力657 N,机组作业速度6 km·h-1时,相应覆土量727 g,覆土间隔233.8 cm,开沟宽度29.6 cm。结果表明,第二代滴灌带铺设机可完成滴灌带铺设、间隔覆土、抚垄等作业,满足实际作业需求。     

棉花胞质不育育性恢复候选基因载体构建及其功能初步分析

棉花细胞质雄性不育是研究杂种优势利用和质核互作机理的理想材料。本实验对棉花细胞质雄性不育育性恢复基因ZH46-3437利用pBI121载体构建了过表达载体。同时构建了amiRNA干扰载体即amiR3437,利用病毒诱导基因沉默体系pCLCrV浸染F1植株的子叶。转基因植株的相对荧光定量数据表明,amiR3437的相对表达量上调,而ZH46-3437的相对表达量下调,利用碘-碘化钾染色法鉴定转基因出现半不育性状,表明ZH46-3437基因可能与棉花花粉育性有关。     

基于QFD和TRIZ集成的油辣椒灌装机创新设计

针对概念设计阶段质量功能展开(QFD)与发明问题的解决理论(TRIZ)作用特点的不同,提出了一种集成QFD与TRIZ理论的产品创新模型。首先运用QFD的质量屋分析用户需求,确定设计冲突,然后结合TRIZ理论进行描述,得出问题的解决方案,并对模型中多目标问题的求解做了一定的改进研究。最后将该模型用于油辣椒灌装机的创新设计,较好地解决了普通灌装机存在的不足,验证了模型对设计过程指导的有效性。     

蔬菜种子风力筛选机分离室气固两相流模拟与试验

分离室作为蔬菜种子风力筛选机的重要组成部分,其风机频率和风门开度对种子筛选分离的质量有着重要的影响。利用Fluent软件的RNG k-ε湍流模型和DPM离散相模型,仿真了物料在分离室中的运动过程。用多项式拟合法分析了仿真结果,获得工作参数(风机频率和风门开度)与清选性能(清洁率和损失率)的关系。在此基础上,对清洁率和损失率进行运算,得到清选效率,该指标全面综合地反映了不同工况下清选效果的优劣。由清选效率的三维图及其等值线图能够便捷地分析分离室的最优工作参数。通过以上方法,得到上海青种子、菠菜种子和小白菜种子最优工作参数。分别是风机频率35 Hz、风门开度75%;风机频率42 Hz、风门开度80%;风机频率36 Hz、风门开度80%,对应的清选效率分别是88%、84%和88%。设计实机验证试验,比较了不同工况下清选性能的仿真结果与试验结果,二者吻合度较高,证明了分离室气固两相流模型的可靠性。     

基于光谱特征和生理特征的番茄磷营养诊断方法

为提高番茄磷营养水平检测精度,针对目前基于光谱分析的作物磷营养水平检测精度较低以及磷的光谱反射率受叶绿素和花青素影响的问题,提出了结合番茄样本光谱特征和生理特征的番茄磷营养水平诊断策略。以自行培育的25%、50%、75%、100%、150%5个梯度水平的磷营养胁迫水培番茄样本为研究对象,分别利用光谱分析仪和叶绿素仪采集不同磷营养水平番茄叶片的光谱数据和SPAD值,并对叶片花青素含量进行测定,提取各样本在不同波长下的光谱反射率和生理特征(SPAD值和花青素含量)作为番茄磷营养诊断的特征变量,基于最小二乘支持向量机建立诊断模型,通过改进粒子群优化算法获取支持向量机的最优参数。将120个番茄样本随机分为训练集和测试集分别进行实验。结果表明,采用本文的建模方法结合番茄样本光谱特征和生理特征能够建立精度较高的番茄磷营养水平预测模型,高于对比的其他方法,其相关系数和均方根误差分别为0.961 1和0.461,诊断效果较好,为番茄磷素的快速检测提供了新思路。     

自然光照下基于粒子群算法的农业机械导航路径识别

针对农业机械视觉导航线提取易受光照变化影响及常规导航线识别算法实时性低、抗干扰能力差等问题,对自然光照条件下基于机器视觉的农业机械导航路径识别技术进行了研究。首先,在YCr Cb颜色模型的基础上构建与光照无关的Cg分量,选择2Cg-Cr-Cb特征因子对图像进行灰度化处理,以降低光照变化对图像分割的影响;然后,采用改进K-means聚类方法进行图像分割,将绿色作物信息从土壤背景中分离出来,并通过形态学滤波方法滤除二值图像中存在的杂草干扰信息;最后,根据图像中作物行的特点建立作物行直线方程约束模型,利用粒子群算法对作物行直线进行寻优求解,进而得到导航线。实验结果表明,不同光照条件下对2Cg-Cr-Cb灰度图像进行图像分割,可以清晰完整地将作物从土壤背景中分离出来,分割图像受光照变化影响较小并且不会引入背景噪声;基于粒子群算法的导航线检测方法可以快速准确地提取出导航路径,对于不同农田作物和作物不同生长阶段具有较高的适应性,相比于常规导航线识别算法具有实时性高、鲁棒性好等优点。     

双行智能烟草打顶抑芽机检测控制系统设计与试验

为提高烟草打顶抑芽作业工作效率,降低劳动强度,采用机器视觉技术进行烟草智能打顶抑芽作业。首先对烟叶和烟花色彩特征进行分析,利用潘通色卡选取与绿叶相似的印染布作为图像采集背景,减小烟花提取难度;以普通摄像头作为图像采集装置,对烟草图像进行处理,在可见光波段利用颜色特征进行烟花位置定位,确定具体打顶高度;最后通过工业控制机和单片机控制步进电动机、电磁阀,实现烟草打顶抑芽的快速、实时作业。田间试验表明:该烟草智能打顶机作业效率2~3 s/株,烟花检测准确率96%左右,打顶准确率90%左右,抑芽剂喷洒准确率80%左右;满足设计要求,能够有效提高作业效率和作业效果。     

对辊柱塞式成型机成型参数优化

为寻求对辊柱塞式成型机锯末制粒时的最优成型参数,探索成型参数对成型结果的影响规律,以锯末含水率、成型模具长径比和主轴转速为试验因素,以成型颗粒密度和成型机生产率为试验指标,基于Design-Expert BBD(Box-Behnken Design)试验设计方法对试验数据进行了处理和分析,建立了试验因素对试验指标的回归方程。结果表明:对辊柱塞式成型机采用锯末为原料制粒时,最优成型参数为:含水率15.5%、成型模具长径比5.3、主轴转速47.25 r/min。在此条件下,成型颗粒密度和成型机生产率分别可达到1.17 g/cm3、75 kg/h;各试验因素对成型颗粒密度的贡献率从大到小依次为:成型模具长径比、主轴转速、含水率,各试验因素对成型机生产率的贡献率从大到小依次为:含水率、成型模具长径比、主轴转速;成型颗粒密度试验值与预测值最大相对误差为0.426%,成型机生产率最大相对误差为2.733%,吻合程度较高。     

水面矢量推进器仿生设计与试验

以蛇怪蜥蜴为仿生对象,基于蛇怪蜥蜴股骨旋转带动两脚踏水的高速运动行为,设计了水面仿生矢量推进器,增加了驱动力输出维数,实现了可控的托举力、推进力和转矩输出。结合RNG k-ε湍流方程和PISO算法,构建推进器的流体动力学模型,获得了叶片径向和轴向的最优设计形状,推导了驱动力与叶片长度和宽度的数学函数。最后,搭建矢量推进器试验系统,验证了数值计算模型的正确性;进行两栖车辆样机试验,矢量推进器驱动车体实现了10.6°仰角状态的滑水航行,为水面装置减阻提速提供了一种新思路。