基于机器视觉的葡萄藤结构分割方法研究

葡萄藤结构的精确分割是推理与定位冬季剪枝点位置的重要前提。为精确分割葡萄藤结构,建立自然种植条件下的葡萄藤结构数据集,提出一种基于U-net模型的葡萄藤结构分割方法,通过主干特征提取网络和模型分割性能的对比试验,得出最优的U-net模型结构并验证其在不同疏密程度目标下的分割性能。结果表明,以VGG 16为主干特征提取网络的U-net模型准确率达93.55%、召回率为94.15%、类别平均像素准确率为94.15%、均交并比为88.65%,与传统图像分割方法和对照组模型分割效果相比,其能保证自然种植背景下葡萄藤各结构分割边缘完整,结构之间连接关系正确,可适用于植株间存在遮挡的葡萄藤结构分割任务,为实现智能化葡萄藤冬季剪枝作业奠定基础。

基于Mask R-CNN模型的葡萄藤关键结构分割方法

剪枝点的精确识别与定位是实现葡萄藤冬季剪枝智能化的基础,葡萄藤关键结构的分割是用于推理精确剪枝点的重要前提。针对现有分割方法受背景影响较大致使葡萄藤各关键结构损失和剪枝点识别与定位不准确的问题,提出一种基于Mask R-CNN的葡萄藤关键结构分割方法,建立葡萄藤修剪模型以及各关键结构数据集。通过主干特征提取网络和分割性能的对比试验,得出最优的Mask R-CNN模型结构并验证其拟合与泛化能力以及在不同自然背景下的分割性能。结果表明,以ResNet 101+FPN为主干特征提取网络的Mask R-CNN模型具有较好的拟合与泛化能力,相较于对照组模型准确率分别提升7.33%和8.89%,召回率分别提升9.32%和9.26%,平均精度均值分别提升12.69%和12.63%,其能够克服各类自然种植背景因素,分割目标边缘完整,葡萄藤各关键结构之间连接关系正确。

葡萄藤化学组分及藤/木复合刨花板性能研究

在我国,每年可以产生多达600万t的葡萄藤,它们大多被废弃在田地间,造成了巨大浪费。利用废弃的葡萄藤作为木质刨花板原料的部分替代材料可变废为宝,因此,研究了葡萄藤碎料添加量、施胶量以及等离子体预处理技术对复合刨花板性能的影响。结果表明,由于葡萄藤碎料自身性能较差且无法与木刨花很好地结合,葡萄藤碎料的加入会使得复合刨花板性能下降,在葡萄藤碎料添加量达到25%时葡萄藤/木复合刨花板的静曲强度、弹性模量、内结合强度分别下降了35.9%,35.0%,13.1%,吸水厚度膨胀率增幅为31.2%。施胶量的增大可以改善葡萄藤碎料加入带来的板材性能下降问题。葡萄藤碎料经等离子体预处理改性之后的润湿性能提高,对胶液的吸收能力增强,压制出的葡萄藤/木复合刨花板相比未改性的葡萄藤/木复合刨花板,在施胶量为10%的情况下,其静曲强度、弹性模量、内结合强度分别提升了23.0%,21.6%,10.7%;在施胶量为14%的情况下,分别提升了17.4%,11.8%,7.4%。等离子体处理后葡萄藤碎料与木刨花之间的结合也更加紧密,吸水厚度膨胀率也分别由9.32%和6.85%降至8.68%和5.86%。

柔性刷辊式葡萄藤清土机设计与试验

为解决新疆地区现有葡萄藤清土机械伤藤率高、彩条布上方大量覆土影响葡萄藤清土上架和彩条布回收的问题,采用柔性刷辊设计了一种刷辊式葡萄藤清土机。该机关键部件为清土装置,作业时通过清土刷的旋转运动和横向伸缩机构的往复运动将彩条布上方的覆土清除。首先进行清土刷结构设计和材料选择,然后对清土刷工作过程进行运动学理论分析,得到影响清土机作业性能的主要参数。通过单因素试验确定清土刷转速、横向伸缩机构往复速度、清土刷回转直径的合理取值范围,以清土刷转速、横向伸缩机构往复速度、清土刷回转直径为试验因素,以清土率和伤藤率为评价指标,开展三因素三水平正交试验。试验结果表明,各试验影响因素对清土率和伤藤率的影响显著性大小顺序为清土刷转速、横向伸缩机构往复速度、清土刷回转直径。较优参数组合为:清土刷转速250 r/min、横向伸缩机构往复速度0.14 m/s和清土刷回转直径600 mm,在此参数组合下进行3次验证试验取平均值,清土率为90.98%,伤藤率为3.27%,与优化值相对误差均小于5%,证明样机设计合理。

敦煌市葡萄藤枝叶饲料化利用现状及建议

敦煌市是全国优质葡萄生产基地之一,在生产鲜食葡萄的同时会产生大量较高营养价值的葡萄藤枝叶,但目前葡萄藤枝叶未能作为发展畜牧业的优质饲草料资源得到大量开发利用。本文对敦煌市葡萄藤枝叶饲料化利用现状进行概述,分析当前葡萄藤枝叶饲料化利用中存在的问题,并提出相应建议,旨在提高葡萄藤枝叶饲料化利用率,将其变成牛羊喜食的高营养饲草料,提高养殖效益、增加农民收入,促进敦煌市畜牧业可持续发展。

自动避障葡萄藤扒土机的设计与试验研究

针对我国葡萄主产区春季扒土工序作业量大、机械化程度低的问题,设计了一种带避障功能的葡萄扒土机,包括机架、扒土部件及避障系统等部件。扒土部件主要由刮土板和绞龙组成,负责将覆土扒开,使葡萄藤外露。避障系统通过伸缩油缸控制扒土部件,使其在作业过程中避开葡萄藤支架。经过现场试验表明:样机出土量大、避障效果好,较好地满足了作业要求。

葡萄藤秆资源的开发及饲养试验

开发废弃的葡萄藤秆资源,加工调制后,作为粗饲料的一部分,用于全混合日粮中,对周岁绵羊进行30 d的饲养试验。在葡萄藤秆添加比例为15%或20%时,取得了日增重300 g左右的好成绩,为葡萄藤秆饲料资源的推广应用打下了良好的基础。

SFE等方法提取山葡萄藤中白藜芦醇的研究

目的确定山葡萄藤中白藜芦醇的提取工艺条件。方法以白藜芦醇的提取率及提取液的含固量为指标,考察不同提取方法对提取效果的影响。结果虽然SFE法的提取率不高,但其提取溶剂用量较少、萃取产物含固量低。结论SFE法作为山葡萄藤中白藜芦醇的提取工艺是切实可行的,但萃取条件有待于进一步优化。

葡萄藤越冬埋土机的设计

针对我国葡萄藤越冬埋土机械化水平低,主要靠人力的现状,研制出了葡萄藤越冬埋土机械。该机具采用旋耕取土,减小动力消耗;齿轮与链条相结合传动,整机结构紧凑,传动可靠。试验表明,该机具的覆土高度在45cm以上,覆土宽带为110cm,抛土距离为50cm,作业效率为0.53hm2/h。

酶法提取葡萄藤茎中多酚物质含量的比较研究

采用纤维素酶、果胶酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、β-葡聚糖酶和复合酶提取葡萄藤茎中的多酚物质,利用高效液相色谱法测定阿魏酸、绿原酸、槲皮素、白藜芦醇、没食子酸、鞣花酸等多酚物质的含量,比较分析不同酶法的提取效果。结果表明,不同酶法提取所得多酚物质含量各不相同,均富含白藜芦醇和绿原酸,含量分别为4.31~9.08 mg/g和5.01~5.62 mg/g。复合酶的提取效果最佳,提取的白藜芦醇、没食子酸、阿魏酸、槲皮素和鞣花酸的含量均高于其他酶的提取方法。

葡萄藤材的化学组成和红外光谱分析

从化学组成、纤维形态和分子结构3个方面对葡萄藤(Vitis vinifera Linn.)材进行了初步探究。结果显示:葡萄藤材纤维素质量分数约为40%,半纤维素质量分数约为38%,木质素质量分数约为21%;纤维平均长度为1 584.17μm,平均宽度为38.61μm,长宽比为41.96。

往复式葡萄藤切割器优化设计与试验

研究了往复式葡萄藤修剪机械切割器的结构原理,分析计算了往复式葡萄藤切割器工作行程的阻耗和功耗。以往复式葡萄藤切割器工作行程的阻耗和功耗最小为目标函数,建立优化设计的数学模型,优化计算结果为:割刀曲柄转速n=320r/min,割刀曲柄半径r=50mm,切割器行程s=100mm,机器前进速度vm=0.9 m/s,机器割幅B=1.1m。试验表明,优化设计结果合理,优化数据可靠,能替代试验数据作为参考依据,为低功耗葡萄藤修剪机的研发提供了一种设计参考。

棉杆和葡萄藤颗粒饲料对肉牛生长影响的研究

试验通过棉杆和葡萄藤颗粒饲料饲喂育成期肉牛,研究其对肉牛生长的影响,以便为棉杆和葡萄藤等农副产物的饲料化利用提供技术支持。结果显示,试验期内,试验组牛只平均日增质量达1.45 kg,比对照组提高7.40%;试验组牛只料重比为6.03,低于对照组的6.21;试验组每头牛日均增加效益比对照组多3.50元。棉杆和葡萄藤颗粒饲料可部分代替肉牛日粮中的麦秸和青贮高粱秸秆等粗饲料,对肉牛生长有促进作用。

山葡萄藤重金属残留量的测定

目的:对10批山葡萄藤药材重金属残留量进行测定。方法:依据2015年版《中华人民共和国药典》通则铅、镉、砷、汞、铜测定法项下,对铅、镉、砷、汞铜的残留量进行了测定。结果:铅、镉、砷、汞、铜5种重金属元素检测方法经方法学考察,结果合理有效,标准曲线的线性相关系数均大于0.997,平均加样回收率分别为91.65%、107.48%、91.17%、93.51%、107.64%。10批样品的重金属残留量均在限度范围内。结论:本研究中所用的山葡萄藤药材重金属及有害元素污染程度较低,安全性相对较好。

葡萄藤埋土机的设计与研制

基于宁夏的葡萄种植模式,研制了一种2PM-60葡萄藤埋土机,主要适用于宁夏贺兰山东麓葡萄种植中的冬季掩埋葡萄藤条,确保其安全过冬。作业时,由旋耕刀把土旋松,机组一次完成起土、抛土和输送,并撒在葡萄藤条上,实现掩埋藤条而且不会伤藤条。为此,完成了主要零件的设计计算,制作了样机。该机结构设计合理,布置紧凑,外形新颖,成本低。对样机进行了试验,试验结果满足设计要求。该机经宁夏农机推广站检验合格,并取得推广许可证。

葡萄藤的力学

通过对攀附植物茎从直线形态转变为螺旋线形态的力学原理的分析，解释如何用能量方法判断弹性细杆平衡的稳定性，并介绍弹性细杆的力学分析在工程中和在分子生物学中的应用。

HPLC法测定山葡萄藤中白藜芦醇含量

目的建立采用超声提取,高效液相色谱法(HPLC)测定山葡萄藤中白藜芦醇的含量。方法采用色谱柱:Inertsil ODS-3 C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm);流动相:甲醇-0.05%磷酸溶液(40:60);流速:1.0 mg/m L;柱温:30℃;检测波长:306 nm;进样量:10μL。结果白藜芦醇在0.504~75.6 mg/m L范围内呈良好的线性关系。测定10批山葡萄藤中白藜芦醇平均含量为0.48%,平均回收率95.16%(RSD=1.94%,n=9)。结论该实验采用超声提取,并对提取条件进行探讨,得出最佳条件为超声时间45 min、超声功率300 W、固液比1∶250(g/m L)、溶剂为甲醇。该研究表明该方法简便、快速、经济、可靠,专属性强,可用于山葡萄藤的质量控制。

葡萄藤颗粒饲料对绵羊生长的影响

将葡萄藤等葡萄副产物加工调制成颗粒饲料,通过饲喂试验研究其对阿勒泰绵羊的促生长效果。结果显示,葡萄藤颗粒饲料可全部代替绵羊日粮中的麦秸、青贮高粱秸秆等粗饲料。试验期内,试验组平均日增重比对照组提高22.2%,达显著水平(P<0.05),而且使羊只的日采食量降低。为葡萄藤等葡萄副产物的饲料化利用提供了技术支持。

山葡萄藤的性状和定性鉴别方法的研究

目的:建立山葡萄藤的性状和定性鉴别方法,为其真伪鉴别提供参考。方法:采用性状鉴别、显微鉴别和薄层色谱鉴别的方法。结果:山葡萄藤呈长圆柱形,气微,味淡。其横切面在显微镜下可见草酸钙针晶束和草酸钙簇晶。薄层色谱法鉴别出山葡萄藤中含有白藜芦醇成分。结论:山葡萄藤的性状,显微鉴别和薄层色谱鉴别方法可作为真伪鉴别和制定质量控制标准的依据。

葡萄藤防寒土与清土部件相互作用的离散元仿真参数标定

为系统地研究中国北方地区沙壤土质地的葡萄藤防寒土及其与清土机清土部件常用材料(Q235钢、橡胶)相互作用的离散元仿真参数,以构建准确的土壤离散元仿真模型,该文选用整合延迟弹性模型(hysteretic spring contact model,HSCM)和线性粘附模型(liner cohesion model,LCM)作为土壤颗粒间的接触模型;基于土壤堆积试验,以土壤颗粒间恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数和土壤粘附能量密度为因素,以土壤堆积角为指标,利用EDEM进行通用旋转中心组合模拟试验,采用Design-Expert软件对试验数据进行回归分析,以实测的土壤堆积角作为优化目标值,获得土壤颗粒间的最佳接触参数组合;利用土壤屈服试验获得HSCM模型参数;基于斜面滑动法原理,利用倾斜板试验台测得土壤与Q235钢和橡胶之间的静摩擦系数,并以此为基础,采用土壤滑落试验,以滑动摩擦角为响应值,对土壤颗粒与Q235钢和橡胶之间的恢复系数和滚动摩擦系数进行寻优,得到最优解参数组合。为验证标定优化的离散元模型参数的准确性,采用刮土板土槽试验和仿真试验进行对比分析,获得刮土板在土槽试验和仿真试验中的水平前进阻力分别为228.36 N和213.79 N,两者之间的相对误差为6.38%,表明仿真模型中土壤的物理力学特性与实际土壤基本一致,验证了葡萄藤防寒土离散元仿真参数标定结果和研究方法准确可靠。研究结果可为基于离散元法研制适用于北方地区沙壤土质地的葡萄藤防寒土清土机提供理论基础和技术支撑。