基于语义分割和融合算法的草坪杂草定位

【目的】探究基于多算法融合的草坪杂草精准定位算法,为草坪杂草的自动识别和清除机器人的除草作业提供技术支撑与理论依据。【方法】提出了一种基于语义分割的多算法融合的草坪定位算法。首先,通过PSPNet网络分割草坪和非草坪轮廓。其次,针对分割出来的非草坪轮廓提取感兴趣的区域,去除非杂草轮廓,保留杂草轮廓。然后,利用Zhang-Suen细化算法提取杂草轮廓骨架线,并获取骨架交叉点数量和坐标位置。最后,利用融合算法依据交叉点数量选择不同的定位策略,实现杂草根部的精准定位。【结果】融合算法定位的杂草坐标与真实杂草根部中心坐标的均方根误差为83.17像素,相比平均质心法减少了14%,相比最小外接圆减少了22%。换算到实际场景之下,融合算法定位的杂草坐标与真实杂草根部中心坐标的均方根误差为12.48 mm,误差在可接受的误差范围内。融合算法提高了杂草根部中心的定位精度,降低了杂草定位的误差。【结论】基于语义分割和融合算法的草坪杂草定位方法提高了杂草根部中心的定位精度,降低了单一方法的定位误差,可以为草坪杂草自动识别和除草作业提供技术支持。

高填充油茶果壳基木塑复合材料的制备及力学性能

以油茶果壳和不同塑料即聚丙烯、高密度聚乙烯(PE-HD)、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯为原料,采用模压成型的方法制备了高填充油茶果壳基木塑复合材料,利用电子万能试验机和悬臂梁冲击试验机测试其力学性能。通过单因素试验分析塑料种类对复合材料力学性能的影响,确定较优塑料种类后进一步优化制备参数。以壳粉含量、增容剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)含量、热压温度、热压时间为设计因素,以弯曲强度、弯曲弹性模量、拉伸强度、冲击强度为力学性能优化目标,设计L_(9)(3^(4))正交试验,研究了高填充油茶果壳基木塑复合材料的制备工艺,利用极差分析和方差分析得到了较优配方和工艺参数组合。研究表明:当添加塑料为PE-HD时,复合材料的弯曲强度最大为34.40 MPa,拉伸强度最大为18.20 MPa,力学性能较优;壳粉含量为65%时,添加7%MAPE的复合材料强度较好,弯曲强度最大为33.66 MPa;优化制备参数组合为壳粉含量55%,MAPE含量5%,热压温度160℃,热压时间10 min。

草坪维护机器人设计与运动控制试验

针对城市内的小型复杂草坪环境,提升草坪维护工作的全面化及智能化水平,提出一种草坪维护机器人,设计其整体控制系统与平台结构,并采用模块化的方式实现草坪维护的功能。该平台采用后两轮差速式四轮底盘结构,具有更好的行驶灵活性。为实现机器人平台的精确控制,使其按照预期设定的指令行进,在对运动模型进行运动学分析的基础上,采用增量式PID控制算法实现速度闭环控制。对机器人平台设置直线行驶与旋转角度测试,测试结果显示机器人采用速度闭环控制方式在0.5 m/s的速度下直行3 m产生的平均竖直与水平误差均小于3 cm,在0.5 rad/s的旋转角速度下旋转45°、90°、180°角度平均误差均小于2°,验证了增量式PID控制算法的可行性。根据测试结果选定草坪维护机器人的具体行驶参数,为后续实现草坪的全自动维护工作提供了技术支持。

铝合金6061-T6高速切削物理仿真材料本构模型

在分离式Hopkinson压杆实验(SHPB)和准静态压缩实验装置上对铝合金6061-T6进行了高温(20～500℃)高应变率(达104/s)下的动、静态力学性能实验,在获得应变强化、应变率强化和热软化效应曲线的基础上,修正了经典的JC(Johnson-Cook)方程,并在仿真模型中验证了所得MJC方程的有效性。研究表明:铝合金6061-T6材料流变应力随应变和应变率的升高而升高,随变形温度升高而降低;提出的JC修正方程较JC方程具有更高的本构关系描述精度;所获得的铝合金6061-T6材料本构方程,为该材料高速切削物理仿真提供了精确的动、静态材料模型参数。

气力式板栗采收装备悬浮速度的测定及影响规律

【目的】研究形状系数、含水率以及粒径对板栗悬浮速度的影响规律并建立不同粒径下板栗悬浮速度预测模型。【方法】以河北省唐山市迁西县的燕山早丰板栗为研究对象,通过自制悬浮速度试验台测量板栗的悬浮速度,并选取含水率、粒径、形状系数为影响因子,以悬浮速度为目标值,运用Origin软件进行单因素试验分析,建立不同粒径下板栗的悬浮速度预测模型,探究各参数与悬浮速度之间的变化规律。【结果】单因素试验中,粒径、含水率与悬浮速度呈现正相关,而形状系数与悬浮速度呈现负相关。不同粒径下板栗悬浮速度的变化范围为9.39 m/s~24.37 m/s;不同含水率下板栗悬浮速度的变化范围为12.78 m/s~23.12 m/s;不同形状系数下板栗悬浮速度的变化范围为9.18 m/s~24.84 m/s。【结论】本研究设计的板栗悬浮速度预测模型可以计算出板栗的最佳收获时期,降低设计气力输送装置时风机的功耗,提高板栗采收的效率,并为板栗气力输送、清选以及分级等机械设备的设计研究提供参考。

螺杆式空气压缩机性能测试系统设计

针对螺杆式空气压缩机的型式实验特点,应用多传感器同步数据采集、无线传输、虚拟仪器、弱电信号调理等技术,设计了基于软件测控的性能测试系统,完成对空气压缩机各性能参数的自动采集,实现对所测的数据处理、分析、存储、查询等功能,提高了空气压缩机性能测试水平。

青皮核桃挤压式捡拾机构的设计与试验

【目的】我国核桃捡拾仍是人工收集,工作效率较低、劳动力成本逐年提高,且现有机械设备无法满足核桃捡拾要求。【方法】基于青皮核桃种植环境及物理参数,设计了一种挤压式青皮核桃捡拾机构,对机构的捡拾过程进行了理论与运动学分析,且制作了样机进行了仿真分析,并选取30个不同尺寸青皮核桃进行了验证试验。【结果】捡拾机构工作时,质心运动速度波动较小,位移变化稳定,青皮核桃平均捡拾时间约为2.7 s,同时试验过程中捡拾机构产生的接触力最大为22.3 N,满足强度要求,青皮核桃捡拾无损率为98%。【结论】设计的装置可以满足青皮核桃采收作业的捡拾要求,结构简单,操作便利,工作效率高,大大降低了人工成本,具有广阔的应用前景。

面向高值化利用的核桃干法脱青皮机研制及试验

【目的】解决核桃脱青皮工作中存在的通用性差、破损率高和核桃青皮的二次利用等问题。【方法】创新设计了一种螺旋切刮式核桃脱青皮机,该机由进料系统、切割刮削系统、出料系统和机架四部分组成。对预处理切割下的青核桃进行压缩试验,提出了弯刀切割刮削的工作原理,对青核桃脱皮过程进行受力分析,投产试制了脱青皮样机,并选取陕西省黄龙县产的“香玲”核桃作为试验对象,依据功能要求对其进行了青核桃脱皮性能测试。【结果】该脱青皮机平均脱净率可达93%,且脱下的47%青皮大于1/4整块;皮辊筒转速为30 r/min和沟槽螺旋角度为45°左右时,具有较好的脱青皮效果。【结论】该核桃青皮切刮式脱皮方案是可行的,脱下的青皮方便保存和运输,更加有利于提取青皮中胡桃醌等高价值成分。

基于改进复合三角函数的伺服压力机轨迹规划研究

为使伺服压力机具有良好的拉深性能,需要对其轨迹进行合理规划。针对六连杆大型伺服压力机,构建一种主传动机构轨迹规划方法。基于库伦-粘性摩擦模型,建立主传动机构的高精度动力学模型。考虑冲压过程中的工艺约束和要求,提出基于复合三角函数的伺服电机加减速控制的改进模型。针对主传动机构的能耗和效率进行分析,以滑块运动的周期能耗和生产节拍为优化指标,通过线性加权的方式构造多目标优化函数,引入机械手送料时间、滑块最大速度、主动件角速度、伺服电机动态限和热极限等约束,采用遗传算法完成了多目标优化设计。结果显示:优化后,伺服压力机主传动机构在一个周期的能效提升4.54%,生产节拍时间减小3.23%,实现了良好的拉深工艺模式。

针对机械类专业大学生的设备技术发明方法论的初探

智慧与创新是发明创造的核心要素,设备技术发明是机械类专业大学生进行创新实践的一种重要方式。阐述一种机械类专业大学生进行设备技术发明的方法论。在发明之初,学生要明确自己的志向,学会将难题分解后逐个攻克;在发明过程中,要善于发现问题和需求,大胆构思创新性解决方案,扎实细致地进行设备的三维设计;在发明创造之后,要掌握重要文件的撰写技巧,重视知识产权的保护,积极准备专利文件。

道家“归根曰静”理念在机械工程专业硕士培养中的应用

在丰富多彩和纷繁喧哗的社会大环境下,如何高质量地培养专业硕士是各高校时常思考的问题。"归根曰静"的道家哲学思想认为,世界在纷繁变化的成长历程中,万物纷纷芸芸,各自返回它们的本源。或许应该说,静是一种返璞归真的境界。将道家"归根曰静"的思想内涵应用在机械工程领域专业硕士培养中,可以在专业硕士的自身定位、如何选题、研究心态和研究方法等方面得到具体体现。高校培养的机械工程领域专业硕士是复合型应用人才,应遵循"守静笃"的研究心态,从工程项目或新命题、新理论、新方法、新结论的应用中提取研究问题,对前人研究方法进行时代性分析,在深下浅上的方向上,获得研究厚度。道家"归根曰静"的理念也能对专业硕士的研究思路和方法上产生积极的启发作用。

高速切削综合性能动态物理仿真研究

1研究背景 高速切削的物理仿真是目前切削领域的一个研究热点，它能够快速有效地获得切削加工过程中的物理参数，如切削应力、切削温度、刀具磨损等，具有重要的学术意义和实践价值。目前国内外学者广泛应用有限元技术，对不同切削条件下加工过程特征进行了众多的仿真研究，对常规切削机理作出多方面的阐述，但是高速切削机理较为复杂，该方向上的研究处于起步阶段。因此本文根据弹塑性理论与摩擦学知识，建立切削的理论数学模型，并通过有限元方法建立了高速切削的二、三维动态物理仿真计算模型，获得了高速切削加工过程中切削应力、切削热等特征分布和刀具承载曲线等，为高速切削加工工艺参数制定和优化提供了重要的技术参数。

乳化液泵综合性能自动测试系统设计与实现

乳化液泵综合性能测试是进行新产品开发和保证产品出厂质量的重要手段。在需求分析基础上设计并实现了乳化液泵综合性能自动测试系统,采用多种传感器自动采集产品运行过程中的动态性能数据,采用自动控制技术实现自动加载,采用虚拟仪器技术实现数据处理、分析和管理以及测试流程的自动化。综合性能实验测试平台为提高产品质量、改进产品设计、降低产品开发周期起到巨大的推进作用。

大曲中两株产色素微生物的代谢及生态条件研究

采用纯培养法从大曲中分离得到了2株产色素微生物。产红色素菌株A是一个与玫瑰红微球菌亲缘关系较近的革兰氏阳性球菌。有所不同的是，产红色素菌株A的耐热性更好，既能产淀粉酶又能产蛋白酶，还可以产生吲哚。在以葡萄糖作为碳源的查氏培养基上，32℃培养3～5 d，可产生大量的红色素。分子鉴定显示，菌株A与地衣芽孢杆菌的16S rRNA序列相似性超过了99%，而与微球菌的16S rRNA序列却有较大的差异。综合形态、生理和DNA特征，可以将菌株A鉴定为芽孢八叠球菌。产黄色素菌株B属于黄曲霉，具有较强的淀粉水解能力和较好的耐乙醇和耐酸性能力，在pH值为7.5的马铃薯液体培养基中摇床培养，可产生曲香。色素微生物对认识大曲颜色成因和改进制曲工艺具有重意义。

φ0.05mm深孔钻削有限元分析及工艺研究

微细钻头用于加工铝合金上直径小于0.1 mm、深径比10的小孔,钻头的主要破坏形式为根部折断和端部崩刃。针对刃具根部折断,本文分析了钻孔偏心及交变载荷产生的机理,使用Ansys仿真钻头偏心与抗弯强度关系,取钻头使用安全系数3～5时,计算得出钻头允许偏心位移4.47～8.16μm。三维钻削与二维切削转化力学模型分析表明,刃口端部为切削受力强度薄弱点,要满足安全系数3～5,则每转进给量要小于0.155μm。切削试验表明,采用主轴转速25 000 r/min、进给量0.5 mm/min,可实现0.05 mm硬质合金钻头连续加工30个深径比为10的微孔,孔径尺寸精度±5μm。

数学课堂有了生活更精彩

用一种开放的立体的教育视野和课程理念,构建真实的问题情境,让学生从课本走进生活,体验数学的应用价值,体验自己学习的不只是“文本课程”而更是“生活课程”,体验自己所获得的是真正“有价值的数学”、“必需的数学”,体验数学学习的乐趣和成就感,从而进一步提高学习的质量、教育的质量、生活的质量。

数控钢筋矫直切断机剪切系统测试研究

针对数控钢筋矫直切断机剪切系统的数学模型,引入计数定时器测试方案,明确定尺误差各因素所占的比例,解决了高速信号实时检测的难题,实现对数控钢筋矫直切断机数控系统的在线检测,为数控系统性能测试开辟了一条可靠实效的道路。

国际课程引进中学术论文研究案例的应用--以云南大学“保护生物学”为例

教学内容前沿性、教学手段国际化是高等教育国际化的重要特征。云南大学在引进“保护生物学”全英文课程的教学实践中,针对教学内容和案例的综合性、前沿性和数据大尺度性的需求,将全球权威学术期刊论文的研究案例应用于教学,开拓学生的学术视野,激发学习兴趣,从而产生良好的教学效果。总结了“保护生物学”课程从学术期刊论文中选取经典综述研究、全球性研究、长期性观测、综合性研究、学科前沿、社会热点的案例教学经验,有助于优化引进国外优秀教育资源的方法体系,提升高等教育国际化水平。

基于含水率的无患子物理性质的测定

为了给无患子加工机械的研发提供设计依据和理论基础,需要对无患子的物理特性及机械特性进行研究,如无患子的三维尺寸、含水率、千粒重、密度、孔隙率、静摩擦系数等,并研究一些物理性质随含水率的变化关系。结果表明:无患子果及无患子种子的三维尺寸、粒子密度、体积密度、无患子果皮及无患子种子与其他材料的静摩擦系数随含水率的升高而增大;无患子果及无患子种子的孔隙率、无患子种子(除长度方向)的压缩破坏载荷随含水率的升高而减小。

基于土壤三组分重构模型的导热系数研究

土壤导热系数是土壤温差发电系统设计和优化等研究过程中最基本的参数,其具体数值常受到多种因素的影响。本研究的目的是建立能够有效预测不同因素下土壤导热系数的模型。在结合土壤自身多孔介质特性和固液气三相组成的基础上,构建土壤三组分随机混合重构模型,提出一种根据土壤干密度和质量含水率来计算土壤有效导热系数的方法。同时利用Hot Disk热常数分析仪实际测量32个不同含水率、不同干密度土壤样本的导热系数,对新建立的导热系数预测模型进行了测试验证。结果表明,本文提出的导热系数预测结果平均误差为3.05%,最大误差为10.82%;利用预测模型与前人研究实验值进行对比,平均误差为10.31%,最大误差为19.26%。结果证明该模型能较好地预测土壤导热系数。结合预测模型研究了土壤导热系数的影响因素,得到导热系数与干密度和质量含水率呈明显的正相关关系;并发现土壤在冻结状态下,导热性能明显增强。