RGB-D SLAM增强现实原木检尺系统构建与测试

将内嵌有ToF相机、面阵相机及IMU的智能手机作为硬件系统,RGB-D SLAM技术实时获取的深度图、位姿等为数据源,构建了RGB-D SLAM增强现实楞堆原木检尺系统。首先设计了基于ToF影像实时估计RGB影像像素深度的方法,实现对待测原木端面几何坐标的初步估计;其次,设计了散形分区去噪算法实现原木端面点云的精确过滤,设计了原木端面曲率估计算法实现对过滤点云可靠性判别;然后,基于PCA等算法实现原木长、短直径方向向量估计,并基于该向量对原木长、短直径进行了估计;最后,以所构建算法为基础在智能手机平台上搭建了增强现实楞堆检尺系统,实现智能手机对原木进行实时检尺、增强现实场景对测量结果实时监督。新型检尺系统通过对6个楞堆334根原木进行了检尺实验,以评估该设备的测量精度。结果显示：原木平均直径估计值的偏差及均方根误差分别为-0.13 cm(-0.35%)及1.05 cm(3.34%);原木径阶化直径估计值的偏差及均方根误差分别为-0.10 cm(-0.22%)及1.33 cm(4.43%);原木材积估计值的偏差及均方根误差分别为-0.007 m³(-0.27%)及0...     

玉米高速精量播种机正压气流辅助吹送导种装置研究

玉米播种机高速、精量作业时,投种点高,种子因剧烈碰撞,而导致粒距均匀性差,为此基于文丘里原理,设计一种利用正压气流辅助输种的导种装置,确定了导种装置的主要结构和关键参数。分析了气流辅助输种,实现“零速投种”的机理。采用DEM-CFD耦合仿真方法模拟导种装置的工作过程,通过对比分析气流场、种子的出射速度,确定进气室收缩角为70°、进气室收缩段长度为8.2 mm。利用排种器性能测试平台进行速度匹配试验、弹跳试验、作业性能试验和对比试验,结果表明：作业速度为8～16 km/h、粒距为20～25 cm时,合格指数不小于85.7%;粒距变异系数不大于15.8%。与重力式导种管相比,作业速度越高,正压气流辅助导种装置的优良作业性能越突出,作业速度为16 km/h时,粒距合格指数增加13.6个百分点,粒距变异系数减少7.4个百分点,满足高速条件下精量输种的要求,有利于提升高速精量播种机整体作业性能。     

Keeping watch on the unwatchable: technological solutions for the problems generated by ecosystem-based management

Ecosystem‐based management is an emerging paradigm influencing the management of commercial fisheries. Increasingly, developed nations are adopting explicit legislation and policy governing the assessment and management of their fisheries against criteria of ecological sustainability. Yet the ability to evaluate ecosystem impacts of fisheries is compromised by a general lack of understanding of marine ecosystem function (beyond the population level) and a lack of robust and practical indicators for ecosystem health and management. Recent technological advances can assist in developing criteria, including structural analyses of seafloor communities potentially impacted by fishing gears (e.g. demersal trawling). Similarly, advances in fishing gear technology, including improved selectivity and the development of gears which have a more benign environmental impact, can mitigate some of the ecological impacts of fishing. Such technological advances are summarized in the context of contemporary fisheries management.     

气送式油菜飞播装置投种过程分析与试验

针对气送式油菜飞播装置作业时种子在离开投种管末端至到达土壤的过程中运移轨迹易受扰动而出现播种成条效果不佳甚至串行的问题,该研究对折叠式投种装置的投种过程进行了分析和优化。通过理论分析建立种子在投种管内和投种过程中的运动学模型,根据DEM-CFD（Discrete Element Method- Computational Fluid Dynamics, DEM-CFD）气固耦合仿真和高速摄像对种子在输送气流和无人机旋翼气流场中的运动轨迹和速度变化情况进行分析,并以此为基础对投种装置的结构及工作参数进行优化。混合正交仿真试验结果表明：种子在竖直投种管内速度变化的影响因子主次顺序依次为输送气流速度、投种管长度、投种管内径,其中输送气流速度、投种管长度对油菜种子在投种管内速度的变化的影响为极显著（P<0.01）,投种管内径对油菜种子在投种管内速度的影响一般显著（0.05≤P<0.1）。高速摄像及地面泥盒试验结果显示,将原有气固分离器改为种子加速器,即增加输送气流速度参与投种后,投种管末端气流速度为4.5 m/s时,竖直位移30 cm处种子的平均水平分位移为4 cm,投种管正下方30 cm处泥盒内种子落地条带宽度为5.2 cm,比有气固分离器的结构,种子平均水平分位移减少3.1 cm,条带宽度减少7.9 cm,与仿真分析结果基本保持一致,满足油菜成条飞播的作业要求。     

基于高速摄像的气力式油菜精量排种器投种轨迹分析

采用高速摄像技术,在排种轴转速15r/min、负压-1 500Pa工况下,对正压50~600Pa范围内观察油菜的投种轨迹,并依据目标追踪技术方法提取连续帧图像中油菜籽的坐标位置并获得其运动轨迹曲线;统计分析油菜籽投种轨迹的分布特征,利用高斯函数模型对曲线拟合得到其分布规律,并构建正压与油菜籽投种距离的关系模型;根据油菜籽轨迹曲线获得其投种阶段瞬时速度曲线,明确了油菜籽的运动状态。试验结果表明:在同一工况下的油菜籽轨迹曲线均服从正态分布规律,且正压大小与油菜籽投种距离为线性关系,其相关系数为0.988;当排种器正压范围为100~250Pa时,其投种轨迹变异系数最小。     

基于视频处理的分层流持液率测量

截面持液率是气液两相流的基本参数之一。在气液两相实验系统上进行实验,采用高速摄像机系统获取了水平管气液两相流流型视频,提出了一种针对两相流动视频实现持液率检测的新方法。该方法针对自然光下拍摄的气液两相分层流图像气液区域与气液界面模糊、边缘难以直接提取的难点,采用新的递变规律加强图像的灰度使画面效果清晰化,通过中间线计算法提取气液边界线,进而通过提取的气液界面距离管底高度数据,计算管路持液率,其中包括同一帧图像不同截面的持液率以及同一截面持液率随时间的变化情况。实践证明：在自然光干扰较大的拍摄条件下,该方法能够获得连续、清晰的气液相边界,可推广应用于其他流型图像的分析和检测。（图9,参8）。     

一种用于研究柴油喷雾的高速多分幅激光全息摄影系统

针对瞬态密集型受限喷雾雾化机理的研究，在实验方法上提出一种适合于瞬态完成的高速柴油喷雾雾化过程研究的激光测试技术——高速多分幅激光全息摄影系统。实验结果表明，通过该系统，可在每秒2万幅至5万幅的范围内连续拍摄多幅全息图，获取清晰的高速物体照片，揭示出短时间间隔内的喷雾蒸发和结构变化过程。     

高速电磁阀电磁力全工况关键参数相关性分析

为揭示各参数对高速电磁阀电磁力影响机理及交互作用规律,更有效地进行高速电磁阀参数设计及匹配,首先建立了高速电磁阀有限元数值仿真模型,并通过试验进行了验证。然后结合试验设计与相关性分析思想,基于中心复合试验设计构造了相关性分析的样本点,并利用有限元数值仿真模型得出全工况平面内其响应值,进而获得了相关系数,揭示了全工况平面内电磁阀关键参数本身形成的6个一次因素及其交互作用形成的21个二次因素与电磁力的相关性变化规律。通过相关性分析得出对高速电磁阀电磁力影响显著的一次因素为线圈匝数和衔铁厚度;而二次因素对高速电磁阀电磁力的影响随各工况点的变化复杂,最后研究了线圈匝数与衔铁厚度、衔铁厚度与阻尼孔位置、阻尼孔位置与半径三组显著因素的交互作用原理,为高速电磁阀设计及其电磁力预测提供了理论指导。     

广角镜头的摄像机非线性标定技术

在路面检测的计算机视觉系统中,采用了线结构光照明和摄像机采集外界三维信息。为了实现在大范围内的测量,摄像机采用了广角镜头摄像,同时也引入了比较大的图像畸变。为了精确标定摄像机,采用比较接近实际情况的几何模型,并采用非线性迭代解方程的方法对摄像机进行标定,求解摄像机的内外参数。实验精度可以达到0.1mm。该方法简洁实用,可以采用这种方法在实际当中对系统进行标定。