无损检测在糖机压榨设备中的应用

通过无损检测技术对糖机压榨设备开展质量检测,可以更大程度地避免生产事故的发生。文章分析了甘蔗制糖压榨过程中常见的糖机压榨设备特点及其无损检测技术应用,阐述了多种无损检测技术的各自特点、工作原理、应用范围、检测部位,为科研工作者和技术操作人员在糖机压榨设备检测中综合利用、正确选用不同的无损检测方法提供理论参考。研究结果表明,无损检测能有效检出糖机设备的缺陷及缺陷生长情况,确保检测结果的准确性,从而保障糖机设备的正常运行及安全生产,同时提高检测速度,降低劳动强度。

广西甘蔗赤红壤离散元模型参数标定

为了系统性地探究广西主要蔗区的赤红壤及开沟接触部件相互作用的离散元仿真参数,采用EDEM中的Hertz-Mindlin with JKR模型,基于斜板碰撞试验方法,将显著因素采用响应曲面优化方法进行回归分析,建立回归方程,得到表面能JKR在土壤含水率为5%、10%、15%情况下分别为3.03、5.756、7;通过Design-expert软件中的优化设计模块结合堆积角物理试验,分别以水平距离32.5、33.94、33.85cm为目标,固定静摩擦因数,并利用回归方程预测出多组优化解,得到水平距离分别为32.4、33.94、33.66cm,与实际误差小于5%。固定静摩擦因数后,将显著因素代入回归方程得出堆积角分别为31.85°、41.44°、47.34°,与实际的堆积角30.67°、40°、46.49°误差分别为4%、4%、2%,均小于5%,土壤与土壤接触参数与实际基本一致。开展田间试验测定扭矩,通过对比仿真和实际的旋耕功耗误差,验证EDEM仿真模型中土壤标定试验参数的准确性。在EDEM仿真试验中,选取一把旋耕弯刀进行分析,其平均合力约为133N,而田间试验条件下为144.3N,两者误差7.8%,说明土壤模型与实际基本符合。研究结果及方法准确可靠,可为基于离散元法研制适用于广西赤红壤地质条件的甘蔗相关机械提供理论依据。

基于离散元法的自走式甘蔗转运车车厢稳定性研究

根据丘陵地区的地势地貌特点,针对传统式甘蔗转运车轮距大、提升重心高、整体稳定性差的问题,设计了一种基于剪叉式提升机构的自行式甘蔗转运车集蔗车厢。基于离散元仿真软件EDEM,从质心和卸料角两方面对传统式和剪叉式集蔗车厢的稳定性进行分析。虚拟仿真分析及试验研究结果表明,在满载卸料过程中,传统式集蔗车厢的质心横向偏移量为1235.56 mm,摆动量为1770.08 mm,质心相对高度变化最大值为1589.27 mm,卸料角为104.93°;剪叉式集蔗车厢甘蔗质心横向偏移量和摆动量均为705.49 mm,质心相对高度变化最大值为1619.82 mm,卸料角为29.83°。与传统式集蔗车厢相比,剪叉式集蔗车厢的质心横向偏移量下降42.9%、摆动量下降60.1%、卸料角降低71.6%,两种车厢的质心相对高度变化相对较小,说明集蔗车厢具有较好的稳定性。对离散元仿真时需定义的相关接触参数进行了研究,通过仿真分析和试验平台验证试验相结合的方法对所得数据进行了验证,结果较为吻合。

预切种式宽窄行甘蔗种植机单辊排种系统设计与试验

针对目前预切种式宽窄行甘蔗种植机排种系统存在排种不均、合格率低、漏种率高、耗种多、卡种堵塞严重等问题,通过ADAMS进行仿真虚拟试验分析及试验研究,设计了一种由转向导流有序集蔗机构和单辊排种器构成的甘蔗预切种排种系统。通过自行搭建的试验平台,研究了转向导流有序集蔗机构和单辊排种器的集蔗箱弹性控流板结构形式、侧板夹角及排种辊转速等参数对排种性能的影响。研究结果表明:自动转向导流有序集蔗合格率为95.1%;单辊排种器的集蔗箱弹性控流板结构对排种合格率具有极显著影响,侧板夹角和排种辊转速对排种合格率具有显著影响;单辊排种器优化参数组合为:两段圆弧式集蔗箱弹性控流板结构、集蔗箱两侧板夹角为105°、排种辊转速为6 r/min(理论排种速度:0.83 s/根)。最后进行了优化组合参数的验证试验,结果表明:排种平均合格率为91.0%、平均漏种率为4.5%、平均堵塞率为0.5%,排种均匀性显著提高。

智能甘蔗预切种工作站结构设计与切种精度分析

为提升甘蔗预切种种植的机械化程度,提高甘蔗预切种效率,降低蔗芽损失率,减少人工劳动强度,自主设计开发集甘蔗输送、蔗节智能识别、多刀协同切种等流程于一体的智能甘蔗预切种工作站,实现甘蔗自动协同切种工作。介绍智能甘蔗预切种工作站的输送系统、蔗节识别以及多刀数控协同切种等关键部件的结构设计及工作原理,重点对输送速度和黑箱照度对识别精度的影响,以及多刀切割工作台的定位精度等进行综合的分析。对拍照黑箱的识别精度试验研究表明,甘蔗横向传送速度和光照平均照度对蔗节识别精度具有显著影响,当甘蔗传送速度为0.1 m/s,光照平均照度为430.7 Lux时,识别精度较好,蔗节识别误差小于1.7 mm。通过对切种平台的定位精度试验分析,试验表明:6个移动切种工作台的横向直线移动运动的定位精度误差小于1.5 mm,重复定位误差为±0.2 mm;切种精度的综合误差小于3.4 mm,蔗节的相对综合误差小于5.67%,达到设计的预期目标,实现甘蔗智能横向多刀切种的功能。

基于有效落种空间的甘蔗横向种植机开沟器设计与试验

针对甘蔗横向种植对落种质量要求高的问题,基于有效落种空间形成条件,设计了一种组合式甘蔗横向种植开沟器,主要由防漏犁、旋耕部件和开沟犁构成。通过分析落种运动与土壤运动规律,确定影响落种效果的因素以及各关键部件的结构参数。以旋耕转速、工作深度和前进速度为试验因素,以有效落种深度、旋耕功耗和开沟阻力为试验指标开展田间正交试验,探究作业参数对开沟器性能的影响规律。试验结果表明,工作深度对有效落种深度、旋耕功耗和开沟阻力有极显著影响;旋耕转速对旋耕功耗有极显著影响;前进速度对旋耕功耗有显著性影响。使用较优作业参数组合进行验证性试验的结果表明,在旋耕转速为200 r/min、工作深度为30 cm和前进速度为1.20 m/s时,有效落种深度为29.9 cm,落种深度稳定性系数为97.6%,覆土厚度为8.8 cm,浮土厚度为3.4 cm,旋耕功耗为34.0 kW,单侧开沟阻力为14.1 kN,开沟器性能指标满足甘蔗横向种植的落种要求。

改进YOLOv3网络提高甘蔗茎节实时动态识别效率

为推广甘蔗预切种良种、良法种植技术,结合甘蔗预切种智能横向切种机的开发,实现甘蔗切种装置对蔗种特征的连续、动态智能识别。该文通过甘蔗切种机黑箱部分内置的摄像机连续、动态采集整根甘蔗表面数据,采用改进的YOLOv3网络,建立智能识别卷积神经网络模型,通过拍摄装置内部的摄像头对输入识别系统的整根甘蔗的茎节图像特征进行实时定位与识别,并比对识别信息,及时更新茎节数据,识别、标记出茎节位置,再经过数据处理得到实时的茎节信息,输送到多刀数控切割台进行实时切割。经过训练及试验测试,结果表明:经过训练及试验测试,模型对茎节的识别的准确率为96.89%,召回率为90.64%,识别平均精度为90.38%,平均识别时间为28.7 ms,与原始网络相比平均精确度提升2.26个百分点,准确率降低0.61个百分点,召回率提高2.33个百分点,识别时间缩短22.8 ms,实现了甘蔗蔗种的连续、实时动态识别,为甘蔗预切种智能横向切种机的开发提供数据基础。

基于深度学习模型的甘蔗转运车节点应力预测

甘蔗转运车负责甘蔗田间的转运工作,针对广西60%以上甘蔗种植区都是丘陵地的情况,转运车工况不同于平原地带,除了正常工作状态以外,还会出现无载重车体倾斜、过载的存在安全隐患的工作状态。在课题组自主开发的一种适于丘陵地区作业的双剪叉式可升降的转运车的基础上,为了准确预测转运车节点应力,保证转运工作的平稳高效运行,使用长短期记忆网络构建转运车关节点应力预测模型,实现对节点应力数据地预测。使用转运车工作过程中的节点应力数据进行模型训练与测试分析。试验结果表明,在短期节点应力预测中,基于长短期记忆网络(Long-Short Term Memory,LSTM)的转运车检测模型可以有效地预测节点应力变化。

荧光技术在表面无损检测应用研究

通过荧光磁粉检测与红磁膏磁粉检测,荧光渗透检测与着色渗透检测平板对接焊缝实验比对分析,及荧光检测的适用范围、环境、操作方法、检测对象、检测灵敏度、检测分辨率、检测率,以及检测劳动强度、成本等进行比对分析,结果表明:(1)从灵敏度与分辨力的定性分析:荧光磁粉检测>红磁膏磁粉检测>荧光渗透检测>着色渗透检测。(2)从定量分析,磁粉检测比渗透检测中灵敏度提高很大,能用磁粉检测的工件,一般不用渗透检测。(3)荧光技术应用在磁粉检测中灵敏度、分辨力、对比度提高大,有条件建议采用荧光磁粉检测。(4)在渗透检测中,荧光渗透对比着色渗透无明显优势,无特殊要求不建议使用荧光渗透检测。(5)通过适用环境光照度条件不足对检测的影响,可适当通过强光手电光进行补充,也能得到良好的检测结果。以上结果为实际现场荧光技术在工程常规性表面无损检测应用的环境要求、适用性、实用性及必要性,提供参考依据。