基于流变特性分析的菠菜有序收获机夹持输送装置研究

针对菠菜有序收获夹持输送过程中极易出现挤压损伤的问题,基于菠菜植株的流变特性对夹持输送过程中工作参数对损伤的影响进行了研究。首先提出了一种菠菜夹持输送装置,阐述其工作原理和机械结构,分析了浮动夹持机构与菠菜植株的互作关系;通过Burgers粘弹性模型构建了菠菜植株夹持输送作用下的流变本构方程,利用菠菜植株的蠕变试验,确定流变本构方程系数;在不考虑弹性变形和粘塑性变形前提下求得菠菜塑性变形表达式,并将菠菜塑性变形量作为衡量菠菜机械损伤程度的评价指标;选择对损伤影响较大的夹持轮当量弹性系数和输送速度,分析其对菠菜塑性变形量的影响,得到最小塑性变形下的作业条件;选取输送速度和当量弹性系数三水平的5组参数组合进行分析研究,得到不同参数组合下的夹持输送过程中夹持力与时间的关系方程,以菠菜最小塑性变形量为目标,实现低损伤收获。为了验证用菠菜流变特性分析工作参数对菠菜损伤影响的可行性,进行了夹持输送试验,试验结果表明:当输送速度为25 mm/s、当量弹性系数为2 N/mm时,输送成功率为93. 3%,菠菜损伤率为6. 7%,夹持输送效果较好。     

基于Jetson Nano处理器的大蒜鳞芽朝向调整装置设计与试验

为满足大蒜定向播种的农艺要求,针对现有大蒜鳞芽调整方法对杂交蒜适应性差的问题,该研究设计了一种基于Jetson Nano处理器的大蒜鳞芽朝向自动调整装置.采用双卷积神经网络模型结构,其中一个神经网络模型对大蒜是否被喂入进行实时监测,检测到大蒜喂入调整装置后,一个ResNet-18网络模型对蒜种鳞芽朝向进行判断,当鳞芽朝...     

基于ANSYS的大葱培土机有限元分析与试验

根据农艺要求,大葱进入旺盛生长期后需进行多次培土作业,针对目前国内大葱培土机械化水平低、工作质量差和工作寿命短的问题,运用SolidWorks软件设计一款三行大葱培土机,并利用ANSYS软件对该机进行有限元分析与试验验证,确保大葱培土机能够满足不同葱地的土壤条件,为大葱培土机械的设计提供理论依据。田间试验表明:该机器单次培土高度达100～400 mm,培土高度稳定性达85%,大葱损伤率低于5%,作业效果优良,各项性能均满足大葱培土的农艺技术要求。     

基于色饱和度三维几何特征的马铃薯芽眼识别

芽眼准确识别是马铃薯种薯自动切块的前提,为降低误识别率,提高芽眼识别率和可靠性,提出基于色饱和度三维几何特征的马铃薯芽眼识别方法。对S分量在三维几何空间进行分析提出了以其纵向截面曲线及其一阶导数为基础的4个特征向量,利用四特征综合判定准则进行芽眼纵向识别,然后根据芽眼横向特点对芽眼纵向识别结果进行再次筛选,降低芽眼误识别率。试验结果表明:该方法芽眼识别率达91.48%,其中,未发芽芽眼识别率92.21%,已发芽芽眼识别率89.00%,芽眼误识别率4.32%,识别单幅图像的平均耗时为2.68s。因芽眼误识别造成种薯切块无芽眼的概率小于1.01%。试验证明该方法抗干扰能力强,能有效降低误识别率,防止种薯切块无芽眼引起的缺苗现象,可为马铃薯种薯自动切块机芽眼识别提供参考。     

基于RVM的配比变量排肥掺混均匀度离散元仿真及验证

采用试验测量或现有的间接标定方法很难实现配比变量排肥离散元仿真的参数标定,针对此标定难题,该文提出一种基于肥料掺混均匀度-仿真参数相关向量机模型主动寻优的标定方法。将配比变量离散元排肥过程看作特定的非线性系统,采用相关向量机机器学习方法揭示模型参数与肥料掺混均匀度之间的映射关系,建立回归元模型;基于最优模型参数值对应的肥料掺混均匀度值应与试验值一致,采用建立的元模型结合试验统计结果构建适应度函数;基于约束最优的数学思想建立数学模型,通过最优参数值遗传算法迭代计算,得到最优值。5种排肥转速下(30、40、50、60、70 r/min),排肥器采用碰撞边缘为外凸曲线形的A型掺混腔时,标定模型排肥后肥料掺混均匀度与试验值的相对误差均值:氮肥为6.4%,磷肥为4.1%,钾肥为5.9%;标定前氮肥为26.8%,磷肥为28.9%,钾肥为36.1%。采用碰撞边缘为直线形的B型掺混腔时,标定模型排肥后肥料掺混均匀度与试验值的相对误差均值:氮肥为5.8%,磷肥为5.6%,钾肥为4.9%;标定前氮肥为21.9%,磷肥为32.5%,钾肥为28.9%;采用碰撞边缘为内凹曲线形的C型掺混腔时,标定模型排肥后肥料掺混均匀度与试验值的相对误差均值:氮肥为5.0%,磷肥为3.7%,钾肥为8.7%;标定前氮肥为36.2%,磷肥为31.6%,钾肥为24.4%,该方法能够实现配比变量排肥离散元仿真参数准确有效的标定。     

肥水一体化滴灌系统中过滤器技术的研究与进展

滴灌是我国节水灌溉发展的重点,过滤器是滴灌系统中决定系统使用寿命和灌溉效果的关键设备之一。对于滴灌首部过滤器的种类、工作原理及优缺点进行介绍,并对在不同水质情况下过滤器选型及合理搭配进行研究。简述国内外现状并针对滴灌发展的需求和趋势,对过滤器未来发展方向进行探讨。对滴灌技术的推广和应用以及过滤器的研究与发展具有重大的意义。     

主动润滑减阻曲面深松铲设计与试验

针对深松作业阻力大、牵引能耗高、作业效率低等问题,提出了一种针对低含水率、高紧实度耕作土壤的曲面深松铲主动润滑减阻和土壤改良复合作业方案。首先,在三维扫描获得曲面深松铲三维模型的基础上,通过离散元法分析了曲面深松铲作业过程中深松铲与土壤颗粒间的互作特性,确定了铲体最大摩擦接触面作为主动润滑减阻面;其次,提出了主动液体润滑减阻思路,并借鉴蚯蚓体液分布构形与体表织构,分别在铲面和铲尖的最大摩擦接触面上,设计了沟槽形式的表面构型与节流孔等润滑面结构以及润滑介质泵送系统,形成了主动润滑减阻曲面深松铲;最后,以作业速度、润滑液流量为试验因素,以水平方向作业阻力为主要指标,在两种土壤条件下进行了大田试验。试验结果表明：在褐土地作业环境下,当作业速度为3 km/h、润滑液流量为12 L/min时,减阻率可达13.48%;在盐碱地作业环境下,当作业速度为1.87 km/h、润滑液流量为12 L/min时,减阻率可达19.87%;初步证明主动润滑减阻作业模式在低含水率、高紧实度土壤中具有较好减阻效果。     

分段式大蒜收获机的设计与试验

针对目前国内大蒜收获强度大、收获效率低及收获成本高等问题,设计了分段式大蒜收获机。该机主要由挖掘装置、限深装置及夹持装置、打捆装置等组成,采用手扶拖拉机作为动力源和安装平台,夹持装置采用链条设计,打捆装置可实现收获后大蒜的打捆作业。该机可一次完成三行大蒜的挖掘、夹持输送、打捆等收获作业,省时省力,高效低耗。应用CAD、SolidWorks等软件进行图样的设计和三维模型的建立,并对挖掘装置、夹持装置等关键装置进行重点设计。在山东兰陵县神山镇进行了大蒜种植田间试验,结果表明:该机器生产率0.1 hm~2/h,漏蒜率为1.9%,伤蒜率为0.58%,损失率为1.9%,挖掘深度为8cm。研究结果可为大蒜收获机械的研究提供参考。     

基于双侧图像识别的大蒜正芽及排种试验台设计与试验

针对现有大蒜播种机难以满足杂交蒜种"鳞芽朝上、直立栽种"农艺要求的问题,提出了一种基于图像识别的蒜种鳞芽识别与正芽方法,设计了大蒜排种及正芽试验台,实现了蒜种的单粒取种、图像采集、鳞芽方向识别、鳞芽扶正等功能。以杂交大蒜为试验对象,通过试验确定了影响蒜种鳞芽扶正效果的4个主要因素:通道宽度、电动机转速、拍摄距离、识别阈值,建立了蒜种鳞芽扶正率与试验因素之间的回归模型,模型决定系数R2值为0.903 8,分析了各因素对蒜种鳞芽扶正率的影响,各因素对蒜种扶正率影响的显著性顺序从大到小依次为通道宽度、电动机转速、拍摄距离、识别阈值。并对试验因素进行了综合优化。最优工作参数组合为:电动机转速为18 r/min、蒜种通道宽度为38 mm、拍摄距离为8.6 mm、识别阈值为178时,蒜种鳞芽扶正率为90.56%,平均每粒蒜种识别用时0.29 s,满足大蒜播种机播种要求。该文结果可为解决杂交大蒜直立播种问题提供参考。     

行星轮式大蒜插播机播种直立度优化与试验

大蒜机械化播种的植入环节中,在蒜种-土壤-触土部件强耦合作用下,正头后的蒜种直立度极易变低,如何“保姿植入”成为亟待解决的关键技术。针对此问题,该文以行星轮式大蒜插播机为研究对象,对插播鸭嘴的尖部运动轨迹进行分析,明晰了影响植后蒜种直立度的关键因素为插播鸭嘴的线速度、开启相位角及插播鸭嘴张开角度与凸轮凸起段对应的圆心角之比(开口速比)。运用Box-Benhnken中心组合试验方法对插播鸭嘴的线速度、开启相位角、开口速比进行三因素三水平二次回归试验设计,进行了插播试验,采用Design-expert软件建立响应面数学模型,对影响直立度的关键参数进行了综合优化,求解出最优工作参数组合为插播鸭嘴的线速度200 mm/s,开启相位角20°,开口速比2。大田试验结果表明,最优参数作业的蒜种直立度均值为63.2°,较优化前提高了21.8%,满足大蒜种植的蒜种直立度要求。