基于三维扫描及3D打印的文物数字化保存与逆向修复技术研究与应用

基于三维扫描和逆向工程技术,在分析定位和扫描原理的基础上,使用结构光三维扫描仪对文物(古铜环)表面进行激光扫描,获取文物的结构点云数据,实现文物的数字化保存。通过点云处理软件Geomagic Wrap和逆向工程软件Geomagic Design X对文物进行逆向建模,并将逆向建模的古铜环实体和三维扫描设备采集的原始点云数据进行最佳拟合状态下的体偏差检测,校核逆向建模的精度和尺寸偏差离散性。通过3D和2D的偏差检测云图显示,古铜环逆向建模的平均偏差为-0.4217 mm~0.3328 mm,标准偏差为0.4460 mm。尺寸偏差大部分处于±0.2 mm之间,逆向建模精度符合要求。同时对逆向建模的古铜环进行3D打印,实现文物仿真建模修复。本文以三维扫描与逆向修复古铜环为例,研究三维扫描和3D打印技术在文物保护领域的应用,为文物的数字化保存展示和仿真修复提供理论和实践参考。

并联式智能采茶机器人关键技术与装备研发与应用

本项目拟研发一种适用于高端名优茶叶采摘的智能采茶机器人:利用图像识别和人工智能算法,精准辨识芽叶的颜色、形状等信息,做到对茶叶嫩芽精准识别;通过自适应控制等控制系统设计方法与神经网络算等相结合,使机械臂更加灵活精准采摘茶叶;设计自适应式底盘,可根据坡度调整机身姿态,适应复杂茶厂地貌。并结合GPS-RTK技术和惯性导航系统,实现茶园路径规划、自主巡航、自主避障等多种功能,实现全天候自动化作业。提高名优茶采摘产能,为今后开展全自动茶叶采摘技术设备的研发提供理论和实践参考。

基于三维扫描及逆向工程的插秧机浮板结构优化及偏差检测应用

为有效缩短农机产品的设计研发生产周期、减少产品开发技术费用、提升偏差检测精度,该文将逆向三维建模技术应用到农业领域。基于三维激光扫描和逆向工程技术,在分析定位和扫描原理的基础上,使用结构光三维扫描仪对插秧机浮板进行激光扫描,获取插秧机浮板的结构点云数据。通过点云处理软件Geomagic Wrap和逆向工程软件Geomagic Design X对插秧机浮板进行逆向建模,并将逆向建模的插秧机浮板实体和三维扫描设备采集的原始点云数据进行最佳拟合状态下的体偏差检测,校核逆向建模的精度和尺寸偏差离散性。通过3D和2D的偏差检测云图显示,插秧机浮板逆向建模的平均偏差为-0.1304~0.0486 mm,标准偏差为0.1469 mm。尺寸偏差大部分处于-0.1~0.1 mm之间,逆向建模精度符合要求。同时对插秧机浮板进行逆向结构优化设计,使优化后的插秧机浮板结构强度更加稳定,吹塑成型及开模制造工艺更加科学合理,适应更多工作环境需求。为实现农业机械零件逆向优化设计建模和快速精确偏差检测提供了理论和实践参考。

无人驾驶虾蟹投饲自主作业船及智能管控平台研发与应用

本文结合多功能无人驾驶投饲船,基于“物联网+大数据”技术,开发一种多水域集群作业自主导航虾蟹养殖船智能管控平台。可在手机或电脑端对多片水域的多条无人船进行远程集群调度,按时按需精准投饵。通过无人船上的水质传感器实时监测水体的各类水质参数,对异常水域在后台直观显示、预警,并调用对应水域的无人船开展有针对性的施药喷洒防治。大幅降低人工成本,提高水产养殖效益。可为拥有较大水域多片水域的大规模虾蟹水产养殖户或众多委托管理的单水域养殖户提供作业和管理服务,使水产养殖装备向着自动化、信息化、规模化、精确化方向发展,大幅降低人工成本,提高水产养殖效益,对虾蟹养殖技术的发展具有十分重要的意义。

水肥一体化灌溉施肥机吸肥器结构优化与性能试验

为了优化水肥一体化灌溉施肥机并提高其吸肥性能,在分析文丘里吸肥器工作原理基础上,依据经济流速流量对照表,综合考虑施肥装置及管路系统的沿程损失与局部损失,以吸肥流量为评价指标,应用CFD数值计算对影响系统吸肥性能的关键核心部件文丘里吸肥器的渐缩角α、渐扩角β、喉部直径d0进行单因素性能优化设计,获得了3个主要结构参数对其吸肥性能的影响规律;通过三因素三水平的正交试验方案,得出基于CFD数值计算的文丘里吸肥器最优结构参数组合,渐缩角α为20°、渐扩角β为8°、喉部直径d0为6 mm,且当吸肥管与文丘里主管道呈40°倾角时吸肥性能最优。模拟数据与水肥一体化灌溉施肥机运行数据表明,CFD数值优化后的文丘里吸肥器吸肥流量提高约38.6%,与模糊自动控制系统相配合的水肥一体化灌溉施肥机的吸肥流量总体提高约47.6%,节能效果显著。

基于北斗-RTK的无人插秧机自动导航关键技术应用研究

随着科技的发展,农业正在向着自动化、智能化、无人化的趋势发展。而农村劳动人口外流,劳动力日益短缺和人工成本增加的现象也日益严重,寻求新型高效的农业机械作业方式迫在眉睫。基于北斗导航系统对传统的机械式插秧机进行自动化改装,通过安装北斗-实时动态(RTK)天线和电动方向盘,利用角度传感器和位置传感器,配合比例-积分-微分(PID)模糊控制导航算法,实现插秧机的路径规划和自动导航作业。基站将经过差分的卫星信号通过通讯模块传递给无人插秧机,实现精确的厘米级定位。使用自动导航插秧机进行水田作业试验,系统试验结果表明自动导航模式下插秧机在转弯与直行时偏离航道的最大误差分别为10.2、5.1 cm,基本符合实际作业的精确度和安全性要求。研究结果可为今后开展智能无人化农机装备的改装和研发提供理论和实践参考。

基于Mission Planner的多功能水产养殖作业船自主导航控制系统设计与实现

针对目前市场对水产养殖产品需求日益旺盛,而水产养殖设备自动化程度低、人工成本高等问题,设计一种基于Mission Planner开源地面站和GNSS(Global Navigation Satellite System)结合的多功能自主导航水产养殖作业船。该系统装置由明轮动力船、APM控制器、Mission Planner地面测控等系统组成。作业船有手动和自动导航两种控制模式,可以实现巡线、增氧、投饵、施药、水质监测等功能。在自动导航模式下,利用Mission Planner地面测控系统的通信模块、地图模块、数据保存模块和数据交互模块,可以实现无人船的航迹点路径规划、目标点读取、创建巡线任务以及显示作业船位置和航行轨迹等功能,规划船体指定的作业航线,实现全水域自主航行作业。使用该作业船进行GNSS—GPS北斗系统定位和作业船自动导航对比试验,系统试验结果表明作业船的定位误差控制在30 cm以内,自动导航模式下船体在转弯与直行时偏离航道的最大误差分别为0.37 m和0.09 m,基本符合实际作业的精确度和安全性要求。本文可为今后开展全自动水产养殖技术设备的研发提供理论和实践参考。

基于UG的半开式叶轮的数控加工

半开式叶轮属于复杂曲面零件,在离心泵中被广泛应用。对某一半开式叶轮进行了结构参数计算和叶轮绘型,然后采用UG软件对其进行了三维精确建模,并分析了该叶轮的数控加工工艺,进而在UG软件里对该叶轮进行了数控加工刀具路径的编制和切削仿真,最后将生成的数控程序传入加工中心进行了实际加工。该方法加工出的半开式叶轮尺寸精确、表面质量好。

全自动移栽机输送机构的设计

针对全自动移栽机的穴盘输送和精确定位问题,设计了可适应不同规格穴盘的自动输送机构。通过PLC控制系统控制步进电动机,实现穴盘苗的精确定位和输送。机械手、输送机构和栽植机构在控制系统作用下相互配合,完成自动移栽。最后进行了穴苗盘自动输送机构的性能试验,验证了穴盘输送机构的合理性。

波浪能发电装置液固耦合流体增频特性研究

我国近海区域海浪呈现低频低幅特点，而实现增频、增幅就成为高效波浪发电的关键技术。借助于Flow-Simulation仿真软件的仿真方法，对1：1~4：1等几种变径比内腔流道结构开展研究，对比分析了在低频、低幅海浪激励时，液态介质受迫惯性振动呈现的液压增频、增幅响应。研究结果表明，优化变径比的液压增频、增幅响应，可以自适应增强作用在弹性薄膜上的表面力和形变量，从而减少能量转换过程的机械能损失，达到波浪能高效吸纳转化的研究目标。

基于故障树的液压启闭机故障诊断系统

针对液压启闭机设备专业性强、故障复杂的特点,提出了一种基于故障树的故障诊断系统,描述了液压启闭机系统故障树的建立及故障树中故障事件参数的设定,实现了故障原因的诊断及故障发生部位的定位。同时还重点研究了液压启闭机故障树定性分析、定量分析功能的实现,并以液压缸无动作故障为例进行分析,验证了系统的有效性。

浅谈植保无人机的精准喷洒

精准施药是精准农业的重要环节,也是未来植保的发展趋势。文章首先从喷雾技术角度分析了影响精准喷洒三个技术:雾化技术、变量喷洒及静电喷雾;然后对植保无人机精准喷洒的未来发展和需解决的问题提出了自己的看法,最后总结植保无人机的精准喷洒是提高农药利用率,减少农药使用量和残留量,降低环境污染的有效方法,是未来航空植保施药的一个重要发展方向。

多旋翼植保无人机静电喷雾系统研制及测试

植保无人机作业灵活,地形适应性好,可适应丘陵、山区、坡地等复杂地形,静电喷雾雾滴尺寸均匀,沉积性能好,尤其是在植物叶片背面也能附着雾滴。为此,本文针对极飞P20无人机设计了一套静电喷雾系统,进行了一定飞行高度下有效喷幅和雾滴沉积效果测试。结果表明:无人机静电喷雾能有效提高在作物正反面的沉积效果,提高农药的利用率及病虫防治效果。

基于Geomagic Qualify的叶轮逆向工程偏差检测与分析

为实现叶轮尺寸精度偏差的快速精确检测,通过三维扫描仪对叶轮实体扫描得到点云数据,利用逆向工程软件对点云进行数据处理,应用Geomagic Qualify将点云数据封装后与原始设计模型拟合对齐,进行3D和2D比较,检测分析出叶轮工件的最终尺寸精度和偏差分布,为实际设计改进提供技术依据。

船形铲式蔬菜种植开沟器的设计

根据开蔬菜种植沟的农艺要求,创新了船形铲式开沟器的结构和工作原理,确定了入土角、入土隙角、铲头张角、铲刃最小半径、船头前倾角、铲头长度、船身长度为作业性能影响参数。在根据性能参数值绘制开沟器的型线图的基础上,用UG软件设计了一种船形铲式蔬菜种植开沟器,并对开沟器进行了作业曲面的光顺性检查改进和开沟过程中受力性能的有限元分析优化,最后3D打印出开沟器模型以供评测和指导量产。

基于北斗导航-RTK的农用无人飞机辅助授粉技术应用研究

随着科技的发展,农业正在向着自动化、智能化、无人化的趋势发展。为降低高温干旱对水稻授粉的不利影响,水稻授粉期间,探索采用北斗—RTK精确导航的智能植保无人飞机空中飞行辅助授粉,以提高水稻授粉结实率和产量的方法。结果表明,相对于自然风力授粉,2次无人飞机辅助授粉水稻每667 m^(2)增产116.92 kg,增产率17.38%,每667 m^(2)收益增加340.76元。1次无人飞机辅助授粉水稻每667 m^(2)增产58.67 kg,增产率9.61%,每667 m^(2)收益增加188.77元。植保无人飞机辅助授粉能提高授粉效率,增加授粉结实率和产量,显著提高水稻种植的经济效益。

视觉导航的温室自主移动作业平台的设计研究

农业机械的自动导航技术是实现设施农业机械自动化和智能化的关键技术。以温室管理作业机械作为研究对象,采用机器视觉导航技术,设计了温室自主移动作业平台。该作业平台在大棚内应用CCD图像采集植株的位置数据,实时监测,规划导航路径;基于PID理论的比例控制器控制自主移动作业平台沿拟合路径自主行走,完成自动导航。同时设计了复合底盘,通过更换不同的作业机具,可以完成播种、施肥、植保喷药等多种作业,提高了温室管理机械的作业效率和操作舒适性。

乡村振兴战略下镇江丘陵地区农业机械转型升级对策分析

丘陵地区是江苏省重要的粮食和特色农产品产地,在乡村振兴战略的背景下,推动江苏省丘陵地区的农业机械转型升级显得尤为重要。围绕镇江丘陵地区农业机械化的发展现状,指出了目前取得的成果及存在的问题,探究镇江丘陵地区农业机械转型升级的路径并给出具体的对策和建议,以期为镇江丘陵地区农机化发展提供一定的参考。

乡村振兴视域下农林类高职院校农业特色社团建设研究

农林类高职院校依托专业特色主动作为,积极打造农业特色社团,在实践内容、育人功能、品牌提升、社会影响力等方面取得了实效。现阶段,农林类高职院校农业特色社团建设还存在管理机制缺乏全局性,运行效果不佳;建设缺乏系统性,社团活力不够;实践活动缺乏延续性,服务能力不足等问题。针对存在的问题,提出坚持项目化执行,优化管理机制;推进品牌化建设,增强社团活力;开展常态化实践,深化校地合作等优化策略。