基于改进YOLOv8算法对被遮挡柑橘的识别与定位优化

针对果园环境中柑橘果实相互重叠和被枝叶遮挡,导致机器视觉识别柑橘果实与定位目标柑橘空间位置难度较大的问题,提出了一种基于YOLOv8-SAM的改进算法。通过增加BAM(Bottlenet Attention Module)注意力机制提高模型对被遮挡柑橘的识别准确率,运用SAM(Segment Anything Model)算法对被遮挡柑橘轮廓形状进行识别,并运用边缘检测法结合双目立体相机三维稠密深度点云得到被遮挡柑橘有效轮廓边,使用最小二乘法拟合出被遮挡柑橘的完整轮廓以确定目标柑橘果实更精确的空间坐标位置。试验结果表明:该算法可以准确识别并分离目标柑橘果实,同时更精确地定位柑橘果实空间坐标。改进的YOLOv8-SAM算法在果园环境中对被遮挡柑橘果实的识别平均精度达到91.1%,对被遮挡柑橘形心空间坐标的平均定位误差相比传统定位方法减少了16.22 mm,平均果径误差降低了7.99%,可为柑橘采摘机器人对重叠与被遮挡果实的准确识别提供参考。

柑橘根系不同深度温度和湿度远程实时监控系统研究

为了实现对柑橘根系不同深度温度和湿度远程实时监测,达到有效精确灌溉、节约水资源的目的,选用ARN-100土壤水分传感器,Pt1000温度传感器,并利用CAN总线与CSM网络,实现对柑橘根系土壤温度和湿度的实时监控.利用太阳能电池对锂电池充电,采用双锂电结构,将充电与放电分离,提高系统稳定性,延长电池寿命.系统每12h检测一次土壤根系温度和湿度.当根系土壤含水率低于设定的阀值时,打开电磁阀进行灌溉调节,当高于设定值时,停止灌溉.试验表明,系统运行稳定可靠,能实现柑橘园内根系土壤温度和湿度的自动检测和自动调节,对实现节水灌溉,提高柑橘品质和产量有较大的现实意义.

土壤含水率的检测研究进展

土壤含水率检测对于实现现代农业中的精确灌溉、节约水资源等有着非常重要的现实意义。为此,综述了目前国内常用的土壤含水率检测技术的研究现状,包括烘干法、张力计法、中子仪法、介电法和红外光谱法等;同时,分析了存在的问题,提出了土壤含水率研究未来的发展方向,为国内相关技术人员的研究提供参考。

家蚕种茧切削智能夹具设计与试验

为了提高家蚕种茧切削机械的自动化和智能化水平,适应不同品种的家蚕种茧制种切削需要,该文设计研究了一种家蚕种茧切削智能夹具。该夹具具有自动调整种茧位置状态并固定种茧的功能,能够迅速、准确地将以任意方式进入夹具内的不同形状和大小的种茧,自动调整为理想切削状态并固定,使高速转动的切削刀具沿夹具顶面水平切割种茧时不会伤到蚕蛹,且削口平整、便于实现蚕蛹与茧壳的自动分离。通过对10个不同种茧品种的切削试验表明：该智能夹具自动定位与固定功能的成功率达到98%以上,刀盘切削成功率大于97%,切削伤蛹率小于2%;不同形状和大小的单粒种茧以任意方式进入夹具内,到该智能夹具将其调整固定到位并切削完成所需时间为6-8 s,对各品种的家蚕种茧具有普遍适用性。

基于zigbee的旋耕机扭矩无线远程检测系统研究

为实现对旋耕机扭矩的远程实时监控,采用应变片对旋耕机扭矩进行实时检测,利用zigbee无线数据传输模块对采集到的扭矩进行远程传输.采用锂电池对系统供电,利用电压升降压模块,将锂电池输出电压转换成系统各部分的工作电压,利用ARM单片机对采集到的数据进行处理,并控制zigbee模块进行数据传输,实现旋耕机扭矩的无线远程实时测量.再通过Labview搭建数据显示平台,对接收到的数据进行分析处理.实验表明,系统运行稳定,能够实现旋耕机扭矩无线远程实时检测.

鲜茧茧层含水率与干壳量无损快速检测装置设计与试验

鲜茧茧层含水率与干壳量是桑蚕鲜茧评级的重要指标.基于LC振荡电路的鲜茧茧层含水率测量方法,搭建了鲜茧茧层含水率与干壳量无损检测的硬件平台,利用871×872、洞庭×碧波和两广二号3个品种鲜茧完成了水分传感器的标定,利用M1级的标准砝码和JJ1023BC型电子天平完成了称质量传感器的标定,在此基础上,完成了控制软件设计开发.试验表明,设计开发的无损快速检测装置检测鲜茧茧层含水率的相对误差小于0.96%,检测干壳量的相对误差小于2.04%,整个系统完成两个物理量检测的时间小于2min,实现了含水率和干壳量的无损快速检测.

设施果园自动对靶精准变量施肥控制系统

针对目前果园条施肥过程中缺乏精准变量对靶施肥装置的问题,该研究研制了一种排肥轮槽口体积可根据果树目标施肥量及冠层直径大小自动调节,排肥轮转速随施肥车速自动变化的果园精准变量自动对靶施肥装置与控制系统。该装置采用外槽轮式结构,槽口体积可连续调节自动变化。采用激光雷达传感器实时探测果树冠层位置,使用霍尔传感器检测施肥车行驶速度,以STM32F407VET6单片机为核心设计了控制器。分别以尿素、复合肥、有机复合肥3种颗粒肥料为试验材料,标定了不同排肥轮槽口开度在不同排肥轮转速下的排肥量,单个槽口排肥量与排肥轮转速呈负线性关系,决定系数R^(2)不小于0.93;建立了单棵果树目标施肥量与排肥轮转速、施肥车速、槽口体积以及果树冠层直径4个变量之间的关系及排肥轮转速控制规则。室内台架试验结果表明,单棵柑橘树实际施肥量与给定目标施肥量相对误差最大为5.17%,变异系数最大为1.47%,可在施肥车速变化情况下准确施用不同颗粒肥料。大棚柑橘果园自动对靶施肥试验结果表明,单棵柑橘树实际施肥量与给定目标施肥量相对误差最大为4.83%,变异系数最大为6.96%,且施肥均在果树冠层直径范围内完成。该装置能够根据果树冠层直径大小对靶按需施肥,适应不同种类颗粒肥的少量或较大量定量施肥,满足不同大小果树不同需肥量的精准变量自动施肥要求。

丘陵山地作物信息采集全向自平衡装置的设计与试验

为降低丘陵山地复杂环境作物信息地面采集设备人工多次移动架设的劳动强度,提高信息采集效率,研究设计了一种自动水平调节平台,用于丘陵山地中作物信息数据采集设备的搭载.利用旋量理论和运动学原理,建立了平台机构的数学模型,设计了控制系统和程序,进行了样机试制和室内、室外试验.试验表明,在最大负载、最大坡度范围内,最大静态调平误差小于0.3°,最大动态调平误差小于3°.平台能够较好满足搭载光谱与图像等设备在丘陵山地±15°坡角采集作物信息时的自动调平需求,能够同时调节俯仰方向和横滚方向角度,与现有调平平台只有俯仰调节功能相比,该平台更符合丘陵山地场景的使用要求.