框定主线和边界模式下的汽车拆装实习改革与实践

汽车拆装实习是车辆工程等专业的重要实践课程,受限于实验室场地大小、设备台套数等客观因素,原有的教学模式难以调动全员学生的主动性和积极性,在汽车拆装实习的教学实践中引入拆装示范视频、拆装过程记录表、拍照记录、现场考题清单、测绘建模和3D打印等多种新内容,将传统的实习内容仅为“学生拆装-教师讲解-学生提交拆装心得”的被动接受式教学模式改革成教师定主线与边界、学生为全程主导的综合性探索型教学模式。实践表明,该改革能充分调动了全员学生的主动性和积极性,不但有助于培养学生一丝不苟的工程职业素养,而且学生的接受程度更高,实习的趣味性更足,对学生综合能力培养的效果明显。

基于Stereo Camera-YOLOv5自然环境下百香果检测与定位模型

针对百香果采摘机器人在自然环境中作业时受复杂光线及遮挡影响,难以快速精确地检测及定位成熟百香果的问题,提出一种基于Stereo Camera-YOLOv5自然环境下成熟百香果检测及定位模型。针对自然环境下光线以及遮挡的影响,通过MSRCP算法、随机遮挡、数据增扩等图像处理算法对原始数据集进行优化。将优化的数据集输入到YOLOv5网络中训练出最优模型,在检测代码中嵌入双目立体视觉算法。该模型对自然环境下百香果进行检测及成熟度判断,将判断为成熟的百香果进行图像处理,并提取到中心点二维坐标。通过立体匹配及视差计算得到中心点的三维坐标。田间试验结果表明,该模型的目标检测准确率为97.8%,总体准确率为90.2%,平均运行时间为4.85 s。该系统鲁棒性强、实时性好,能够更好地实现自然环境下成熟百香果的检测及定位,为百香果采摘机器人后续工作奠定基础。

基于Faster R-CNN的蔗田杂草检测算法研究

为提高自然环境下蔗田杂草检测准确率,提出一种基于改进的Faster R-CNN的蔗田杂草检测算法。在特征提取阶段使用BFP模块均衡各级语义特征来加强对杂草图像深层特征的提取;采用DLA策略动态调整网络的标签预测阈值,解决训练前期正样本稀缺问题;使用Soft-NMS对模型进行优化,通过改进原模型的NMS减少单类目标漏检并提高目标定位精度。试验结果表明,优化后算法的mAP值达81.3%,与原Faster R-CNN算法相比,精度提升6.2%,平均每幅图像测试耗时0.132 s,且在AP 50、AP s、AP l指标上分别有6.5%、4.7%、5.1%的提高。改进后的算法具有较高的检测精度和稳定性,可以满足复杂自然环境下的蔗田杂草检测需求。

基于卷积神经网络的互花米草识别研究

互花米草的侵入对我国的生态系统多样性造成了巨大损失,如何准确地识别零散斑块的互花米草对其早期监测及预警具有重要意义。采用低空无人机遥感技术,以广西北海地区春季时期红树林中的互花米草为研究对象,利用AlexNet、VGG16、GoogleNet、ResNet50、EfficientNetB0五种卷积神经网络,分别对包含互花米草、红树林及其他地物背景的图像数据集进行模型的训练、验证与测试,然后将训练好的五种网络模型对整个试验区域的互花米草及地物背景进行识别并标记,得到互花米草的分布图。基于混淆矩阵和运算时间的综合定量评估结果表明,ResNet50网络模型总体上优于另外四种网络模型,识别准确率最高,达到了96.96%,且在测试集上耗时仅为5.47 s。将识别结果图与互花米草实际分布图进行对比,ResNet50网络模型的识别结果与互花米草的实际分布基本重合。

基于网络瘦身算法的YOLOv4-tiny的甘蔗茎节识别

为提高智能甘蔗收获的准确性,降低算法对部署的高算力要求,利用轻量级目标检测算法YOLOv4-tiny相对YOLOv4算法更简化的网络结构、更高的推理速度等优点,提出基于MobileNet和网络瘦身的两种YOLOv4-ting识别算法方案,并比较二者的精度和模型复杂度。其中,基于网络瘦身算法的YOLOv4-tiny在精度较瘦身前(94.7%)下降0.6%的情况下,模型复杂度下降为原来的1/3,即瘦身后的FLOPs和Params分别为1.1 G和1 789 658。而以MobileNet为Backbone的YOLOv4-tiny在精度下降1.92%的情况下,它的FLOPs和Params为1.29 G、2 600 068,其在精度和模型复杂度上的表现都不如瘦身后的YOLOv4-tiny模型。结果表明:基于网络瘦身算法的YOLOv4-tiny甘蔗茎节识别模型可有效降低模型复杂度,其计算量对嵌入式设备和移动式设备友好。该研究可为智能甘蔗收割机构的开发提供技术参考。

上悬式制糖离心机转鼓壁厚优化

上悬式离心机是在生产工艺流程中的后处理设备,广泛应用于化工、医药、轻工、食品等行业,特别适用于制糖行业。转鼓是上悬式离心机的关键部件,其结构、形状和工艺性能不仅会上悬式离心机的生产成本和使用成本,而且很大程度上决定了离心机的使用寿命。如何在保证强度和安全的前提下,降低转鼓重量,成为研究的关键点。为了解决这一问题,通过深入分析转鼓在满负荷工况下的应力强度、位移大小。并使用Ansys对转鼓的壁厚进行优化,降低转鼓壁厚,达到节能减排效果。

基于激光雷达的全生长周期甘蔗地行间自主导航研究

为开发一套适应于丘陵山区甘蔗全生长周期的自主导航系统,将二维激光雷达用作导航传感器,并设计矫正算法来修正地形对雷达横向数据的影响。由于不同生长时期的甘蔗形态差异较大,传统聚类算法聚类参数固定导致实际聚类效果较差,提出一种基于点云数目阈值分辨的自适应聚类算法,利用滤波和甘蔗直线种植特点引入置信区间。定位甘蔗后,采用基于斜率判定的改进最小二乘法来实现少量数据的直线拟合,通过田间试验证明,该方法能够消除地形和甘蔗叶片对雷达点云数据的影响,定位误差都能控制在10 cm以内,实现了甘蔗全生长周期行走路径的拟合。

甘蔗斩种机的设计

甘蔗种植的重要环节是种蔗的选取与切断。为此,根据种蔗的选种与切断质量的要求,设计了一种切断机构,并能保证农艺要求。设计该机构的总体思路如下:根据工作的性能要求初步选取电动机,设计出整个机构各个部件的基本布局,选出合适的动力传递装置;通过计算与校核,设计传动装置中的带轮、传动轴、轴承型号、轴承盖以及工作部件中的圆盘与刀片;最后,将各个零部件进行组装。该机构集中一个地点进行切断种蔗,可装配于预先砍种的甘蔗种植机使用。该机构设计与研制,可减轻甘蔗种植过程中的劳动强度以及生产成本,为争取农时、加快甘蔗生产机械化的发展提供了一个方向。

新型曲轴振动时效装置的设计

曲轴作为内燃机核心部件,质量的好坏将决定内燃机的性能的高低。而曲轴加工过程中产生的残余应力会直接影响到曲轴的质量。目前常用的曲轴消除残余应力的方式热时效方式的处理时间长、能耗高的缺点一直无法有效解决,特别有些曲轴还无法运用热时效的方式消除残余应力。而振动时效是消除工件残余应力的一种有效手段,避免了热时效的缺点。依据工件内部的残余应力和振动产生的动应力的叠加达到或超过材料屈服强度的"Wozney&Crawmer"准则,求出在激振器以轴弯曲振动固有频率激励下轴类零件产生弯曲振型的主共振,解决现有装置产生动应力达不到消减残余应力要求的难题,且轴两端变形量也有很大提高,同时轴的动应力分布更加均匀,从而能有效地消减轴类零件的残余应力。

晾晒谷物收集小车的设计

通过对现有晒场收谷机械性能进行分析比较,提出从广西实际出发,在现有晒场收谷机械的基础上,利用吸尘器抽吸的原理,设计出一种晾晒谷物收集小车。介绍了晾晒谷物收集小车整体结构、工作原理及关键零部件的设计。同时,利用仿真软件ANSYS对相应部件三维模型进行仿真分析,验证了该晾晒谷物收集小车的应力分布和变形均在标准规定范围内,进一步确定了设计的可靠性。研究结果表明:该晾晒谷物收集小车结构简单、操作方便,减轻了晒场谷物收集装袋工作的负担,能满足接地工作的要求。

鲜玉米自动分拣机的研制

在现有的鲜玉米分拣技术上,结合广西农业生产实际和市场需求情况,设计了一种鲜玉米自动分拣机,按鲜玉米长度进行分拣。该鲜玉米自动分拣机由传动部分、自动喂料装置及自动分拣装置等组成。工作流程:首先将鲜玉米放入喂料装置,使鲜玉米逐一进入玉米滑槽,玉米滑槽能矫正鲜玉米进入自动分拣装置的姿态,经过姿态调整的鲜玉米进入自动分拣装置;自动分拣装置由多级链条组成,链条上的拨齿限定鲜玉米位置,且使鲜玉米一个个分隔开,利用玉米重心位置,按鲜玉米长度进行分拣,鲜玉米在自动分拣装置中分拣,掉入不同级别的集装箱中。该机器原理简单,保养和维修较方便。试验结果证明:该机分拣鲜玉米准确率达到83.3%以上,且能耗较低。

电磁振动式小型水稻摆秧机摆秧控制系统设计

针对水稻摆秧机摆秧量和行走速度同步性问题,设计出了单片机控制系统。同时,介绍了该系统的单片机电路、驱动电路以及单片机的主要程序流程图,并利用Protel对设计的驱动电路进行仿真分析,以验证设计电路是否能产生让摆秧机达到设计要求摆秧量的电流。

小型谷物烘干机的设计

在南方的水稻收获季节,多雨潮湿,稻谷易发芽霉变损失,且耕种面积小,难以采用成熟的大型烘干机。针对这些问题,在原有的技术基础上研制了一种小型谷物烘干机。该机主要由热风进出系统、箱体、谷物流动系统、温度控制系统、箱体回转传动机构和支架组成。其中,热风进出系统包括热风机、送风管、轴承和出风口;谷物流动系统包括旋转箱体、固定在箱体上的叶片、齿轮和电动机。工作时,通过谷物流动系统与热风进出系统的配合,实现谷物与热风的充分接触,可对谷物进行烘干,并实现了机械的小型化,减少了农户的劳动时间,满足了小型农户的需求。

小型往复式平衡惯性牧草收割机的研制

在现有牧草切割机的基础上,结合广西复杂的种植环境情况,设计了小型往复式平衡惯性牧草收割机。该小型往复式平衡惯性牧草收割机采用对称的双曲柄连杆机构将旋转运动来变换成割刀的往复运动,由机架、动力机构、传动机构及执行机构4部分组成。首先通过小型柴油机带动传动装置,从而带动双动刀片往复切割牧草;双动刀片同时做方向相反的往复直线运动,对双刀间的牧草进行剪切,牧草切割完后便沿着特殊设计的犁型曲面挡板滚落到车轮两侧。对称设计的动刀片在刀片变向瞬间可抵消大部分惯性,可有效平衡刀片在切割过程产生的惯性振动,使得切割后留茬平整,破头率降低,利于牧草的再次生长。试验结果证明:牧草破头率降低25%,作业质量符合农艺要求,结构设计合理,为非平原地带牧草收割提供了技术支持。

新型钥匙扣式导线端线夹的设计与仿真分析

通过对现有普通接地线导线端线夹性能进行分析比较,提出在现有的双舌弹簧压紧式导线端线夹U型夹体的基础上,利用钥匙扣的开合原理,设计出一种新型钥匙扣式导线端线夹装置。首先介绍了新型导线端线夹的整体结构和工作原理,对关键部件进行了应力分析和材料的选择,然后通过对决定导线端线夹锁紧性能的关键部件扭簧进行弯曲应力分析,确定了扭簧的相关结构参数,最后利用仿真软件ADAMS对三维模型进行仿真分析,验证了该新型钥匙扣式导线端线夹的应力分布和变形均在标准规定范围内,进一步确定了设计的可靠性。研究结果表明,该新型钥匙扣式导线端线夹结构简单,操作方便,减轻了接地装设工作的负担,能满足接地工作的要求。

教学型温室大棚电源系统的研制

研制了一套既能满足农机专业本科生机电一体化的课程实验教学,又能满足部分研究生科研工作需要的教学型温室大棚。该温室大棚不仅能模拟出真实的外界环境变化,还能通过传感器及多套控制系统,采集模拟环境的变化对大棚的内部环境自动进行实时调节,达到农业生产的需求。特别针对单片机控制系统中,不同的传感器、执行机构对电源需求的不同,而专门设计了教学型温室大棚的电源供给系统,能够将原有的220 V AC单相电转变成5、12、24 V的稳定电压,提供给不同的设备使用,并进行供电系统功耗的要求计算。同时根据系统控制的要求给出单片机系统的控制流程图,使其能满足教学型温室大棚的控制系统需求。

曲轴振动时效装置装夹方式的研究

为了解决现有振动时效方式效果不好的现状,本文尝试运用ANSYS分析曲轴在不同夹持情况下激振的模态及谐响应特性,以达到最佳曲轴振动时效效果,为未来设计合理的曲轴振动时效装置提供参考。

多功能家用小车的升降机构设计

随着房价的不断上涨,室内高层空间的利用率也越来越高。如何方便的拿取高处的重物已成为降低家务劳动强度的重点。针对这一问题,设计了一种能帮助取放高处重物的多功能家用小车升降机构,其能满足平稳控制平台的升降,且结构简单,轻便,价格相对低廉,能方便的安装在多功能家用小车上满足室内使用的尺寸需求。

甘蔗斩种机切断机构的模拟实验研究

我国是一个甘蔗生产大国,广西是我国最适宜种植甘蔗的地区之一,而广西的甘蔗生产仍处于低水平的发展状态,最突出的表现是机械化水平低。大力发展甘蔗生产机械化是争取农时、提高劳动生产力、减轻劳动强度、降低生产成本、加快甘蔗生产发展的主要途径。为了解决对甘蔗种植机械的种蔗切断机构参数进行优化的问题,通过室内模拟试验台的搭建,测量不同种类的种蔗在不同切断力以及切断速度情况下的破头情况。采用SPSS应用软件对实验数据进行线性分析,经过初步分析,获得切断力与切断速度、甘蔗直径、甘蔗种类、切断刀片刃角、切割角以及切断方式的相关性,为之后的设计提供了理论依据。

2ZB-8电磁振动式小型摆秧机控制系统设计

基于自行研制的2ZB-8型电磁振动式小型水稻摆秧机,设计出一种新型的控制系统。该控制系统采用型号为AT89C52型单片机的直接数字控制技术来解决摆秧机的行走速度与摆秧量同步的问题。并在设计中使用PROTEL99SE仿真软件对电路进行仿真,提高设计效率。