基于深度相机的水稻穗层高度检测研究

为实现水稻穗层高度检测,基于深度相机对水稻穗层高度计算方法开展研究,以期为水稻割台高度控制、收割机智能化提供技术支持。为选择一种适用于水稻穗层分割的颜色空间,分别在RGB、HSV、LAB和i1i2i3颜色空间中对成熟水稻图像进行3D可视化,通过观察水稻穗层像素分布分析其可分离性;在此基础上,基于多阈值分割法、小联通区域移除、图像腐蚀等方法对水稻穗层进行提取;提出一种基于深度相机的水稻穗层高度(包括穗层最高高度H_(hs)、最低高度H_(ls))计算方法,并分别在实验室及田间进行验证试验。结果表明:水稻穗层在HSV颜色空间中具有较好的可分离性,所采用的图像分割、处理方法可有效提取水稻穗层;水稻穗层高度计算方法的实验室测试结果显示,H_(hs)与H_(ls)的计算误差均小于1.5%,田间测试结果显示H_(hs)与H_(ls)的计算误差分别为1.6%和18.2%。

统收式采棉机载籽棉预处理装置的优化试验

为寻求统收式采棉机载籽棉预处理装置结构与工作参数的最优组合,对其进行了参数优化试验。采用正交试验以及Box-Behnken响应面试验方法,以行进速度、辊筒线速度、排杂间距为影响因素,以籽棉含杂率、清杂损失率为评价指标,对影响该机采收性能的结构与工作参数进行优化试验研究。结果表明:当行进速度为1.3 km/h,辊筒线速度为9.83 m/s,排杂间距为13.23 mm时,优化后籽棉含杂率5.56%,清杂损失率0.84%。棉花纤维检测显示,机采籽棉纤维各项指标等级与手采棉持平,满足生产需求,验证了该装置的合理性与实用性。该研究可为机载籽棉预处理装置的进一步发展提供理论依据,同时为统收式采棉机的推广与发展奠定基础。

统收式机采棉预清理装置研究现状

统收式采棉机具有适应范围广、采收效率高的特点,能够很好地满足我国棉花种植制度多样性的现状。在采收清理过程中,预清理装置主要清理棉壳、枝干以及棉桃等大杂。其原理是利用籽棉与杂质在颗粒大小、重量及空气动力学性质上的差别,并借助刺钉辊筒或锯齿辊筒及相关配合部件,将杂质分离出去。本文介绍了预清理装置的基本原理及应用,并介绍了几种现有的机载预清理装置。并指出机载预清理装置的发展趋势。

统收式机采棉品级提升对策

统收式采棉机适应性强、效率高、价格低的特点尤为符合我国国情,但其采获籽棉含杂率高的特点一直困扰着采棉机制造厂及棉花加工厂,降低其籽棉含杂率具有重要意义。而解决该问题应在采收环节上(机载籽棉预处理机)下功夫,同时兼顾其"上游"(如棉花品种、脱叶、成熟度、含水率等),及"下游"(重视安全存放)。

全喂入式联合收割机输送槽反转机构设计

输送装置堵塞是全喂入式联合收割机作业时最为常见的故障,尤其是收获密度高、湿度大的作物时,更是极易出现输送装置堵塞现象,操作者不得不以人力手动排除.为解决这一问题,需要在输送槽主传动轴上增设反转机构.提出行星轮式、锥齿轮式两种反转机,可主动、快速、便捷、高效解决堵塞现象.

复合型籽棉清杂实验台液压传动系统设计

复合型籽棉清杂实验台以场地式及机载式籽棉清理装置为基础,在简单更换部件后可实现两种装置的相互转换。该实验台各辊筒采用液压马达无级调速,以获得其最佳工作参数。为此,提出了该实验台的液压传动系统配置方案,进行了元件设计计算及选型,旨在可为场地式和机载式籽棉清理装置的液压系统设计和参数配置提供参考。

双孢菇采摘动力学研究及其采摘机械手设计

为确定一种适用于双孢菇采摘机器人的采摘方法,基于力传感器及惯性测量单元对不同采摘方法下的双孢菇采摘力动力学开展研究。试验的采摘方法包括人工采摘以及三种简化采摘方法(包括折弯、扭转及提拉法)。结果表明,在人工采摘过程中,双孢菇围绕其X、Y、Z轴均发生较大角度变化,设计一种相近于人手灵活度的采摘机械手较为困难;对于三种简化采摘方法,折弯法相较扭转、提拉法更为简单有效,且所需采摘力最小3.1 N±2.1 N,其到达菌柄断裂的临界采摘时间、采摘角度分别为0.9 s±0.4 s、12.2°±6.8°。以期为双孢菇采摘机器人设计提供参考。

刷辊式采棉机的改进设计与试验

为提高刷辊式采棉机作业质量,满足轧花厂对统收式采棉机采获籽棉的进厂要求,该文在已有4MZ-3B型刷辊式采棉机工作时存在问题基础上优化刷辊工作参数并增加与刷辊配套使用的回流结构提升了采净率,降低了落地损失率、挂枝棉率、漏采率;改进挑棉辊形式,避免该部件因缠绕造成棉桃分离气力输送管道入口堵塞的现象,降低整机故障率;将棉桃分离气力输棉管道由气吹式改进为气吸式,提高棉桃回收率;将气棉分离装置由网孔式改进为切线导流式,解决了棉桃分离气力输棉管道与机载预处理装置过渡问题,在排出气流的同时保证物料运动顺畅;将机载预处理装置由"一清一回收"式改进为"一清二回收"式,降低籽棉含杂率及清杂损失率。设计改进及优化后形成4MZ-3C型刷辊式采棉机,并进行对比试验。与4MZ-3B型刷辊式采棉机相比,采净率提高了3.42%、落地损失率降低了0.85%、挂枝棉率降低了0.89%、漏采率降低了1.05%、棉桃回收率提升了74.57%、清杂损失率降低了0.63%、籽棉含杂率降低了3.71%。将4MZ-3C型刷辊式采棉机各项指标均优于采棉机作业标准,在获取高采净率的同时,保证籽棉的低含杂率,可充分满足中国棉花生产机械化需求。

基于PLC伺服控制的棉花打顶机设计与试验研究

为推动我国棉花打顶作业机械化发展进程,设计了基于PLC伺服控制的3MD-3型棉花打顶机,包括3套单体仿形的打顶机构及1套伺服控制系统。该棉花打顶机控制系统通过触控屏设定棉花打顶高度及打顶速度等参数,结合传感器获取的棉株顶端位置,通过PLC控制打顶刀动作实现自动打顶。通过试验,对比检验了双刀打顶方式的可靠性,验证了行驶速度与提升控制频率间的正相关性。结果表明:该棉花打顶作业效率0.36hm^2/h时,打顶的准确率可达到8 5%。

4 MZ-3指刷式采棉机驱动系统的设计

以4MZ-3指刷式采棉机驱动系统为研究对象,阐述了基本结构及工作原理,提出了整机的液压驱动系统配置方案,并对液压元件的选型及液压系统主要参数的确定等方面进行了研究。液压驱动系统工作压力为1 8 MPa,输出流量应大于1 4 1.2 L/min。选用三菱FX2 N系列可编程序控制器完成对指刷式采棉机工作过程的控制,能够实现采摘台升降自动仿形,以及关键工作部件故障报警功能。田间试验结果表明:4MZ-3指刷式采棉机采净率为96.84%、撞落棉损失率1.86%、含杂率6.52%,主要性能指标达到国家采棉机作业性能指标要求。该液压控制系统运行可靠、性能稳定性,能够很好满足棉花收获的要求,对采棉机液压驱动系统的设计和配置具有实用参考价值。

籽棉预处理工艺与机械化采摘方式适应性研究

棉花机械化采摘与籽棉预处理技术是实施棉花全程机械化技术的两个重要环节,棉花机械化采摘方式与棉花品种、种植模式等都有关联,不同的采摘方式对机采籽棉的含杂率影响较大,需要形成匹配的籽棉预处理工艺技术路线。为此,针对水平摘锭式和复指杆式两种采摘模式,分别提出了籽棉预处理工艺技术路线,对指导当前棉花机械化生产具有十分重要意义。

MQZ-4A型场地籽棉预处理机的设计及试验研究

随着采棉机的大面积推广应用,普通轧花厂又不具备机采籽棉含杂率高的预处理能力,两者间技术脱节已越发突显;为此,设计了一种场地籽棉预处理机,能有效地解决好中间环节。文中介绍MQZ-4A型场地籽棉预处理机的结构、工作原理及机采籽棉的预处理性能试验;试验表明,设计参数合理,整机清杂率达到80%以上,基本满足轧花厂后续加工的要求。

蔬菜精整地机镇压部件设计与试验

为有效改善土壤细碎程度和平整度较低等问题,对蔬菜精整地机的镇压器、镇压高度调节装置进行设计及优化。设计两套镇压器高低调节装置,一种镇压高度调节装置是由双作用液压缸、控制阀、液压管路、液压操作机构、监测轮、压力传感器等部件组成,可以实现压深反馈自动调节;另一种镇压高度调节装置是通过转动手柄来改变镇压辊与土壤的间距,可调节的最大距离为10 cm,结构简单紧凑,便于维修。阐述蔬菜整地机具的镇压部件工作原理,重新设计镇压辊轴等部件,并进行田间试验研究。田间试验结果表明:土壤含水率在20.5%的相同情况下,牵引速度为1.2 m/s、碎土辊转速为439 r/min时,土壤平整度效果最佳,牵引速度和碎土辊转速对土壤平整度的影响是极显著;牵引速度为1.1 m/s,动力输出轴转速为720 r/min,土壤含水率相同时,双轴机具土壤平整度明显优于单轴机具。试验结果符合优化参数,且能够达到目前蔬菜整地机的作业质量标准。

籽瓜收获机械研究现状与发展展望

籽瓜是我国北部地区重要的经济作物之一,研发适合我国农业现状的籽瓜收获机械,对降低劳动强度、提高籽瓜收获效率及我国农民的经济实力具有重要的意义。为此,分析了国内外籽瓜收获机械的研究现状,结合我国籽瓜种植模式,探讨现有籽瓜收获机械存在的问题,同时指出了籽瓜收获机向大型化、专业化和智能化收获发展的趋势,为提高籽瓜收获机械化水平提供了一定的参考依据。

稻麦全喂入联合收割机茎秆切碎装置研究进展

秸秆是一种宝贵的绿色生物质资源。随着秸秆还田的大力推广,农业生产对联合收割机加装茎秆切碎装置的需求越来越大。本文概述了目前国内外有关稻麦联合收割机茎秆切碎装置的研究现状,指出了目前研究存在的问题,并对我国稻麦茎秆切碎装置的发展趋势做出展望。

棉箱压实搅龙机构对籽棉压缩作用仿真及分析

建立棉箱压实搅龙机构的离散元仿真模型,仿真其在棉箱实际工作情况,并对压实搅龙机构工作过程中籽棉的压缩过程进行仿真分析,为棉箱压实搅龙的结构设计提供指导。仿真结果表明:籽棉颗粒数量增加时,压实搅龙推送作用对籽棉产生的圧缩力、籽棉颗粒间的挤压力、附着力、缠绕力均随着籽棉数目的增加而增大;当籽棉数量不再增加时,处于推送阶段籽棉间作用力较小,总压缩力趋于平缓;推送阶段结束后,籽棉数量没有增加,但在压实搅龙的推送下,籽棉于棉箱前端堆积相互挤压,籽棉颗粒间的压缩力显著增加,故籽棉的总压缩力快速增加。变径压实搅龙机构由于搅龙直径前大后小,堆积在棉箱尾部的籽棉由小径搅龙以稳定的输送量向前推送,前段大径搅龙将大量的籽棉推送压缩。变径搅龙阶段性推送,压实效果良好,其仿真模型可为其结构参数的设计提供理论参考。

全喂入联合收割机切碎装置茎秆切割机理分析

随着秸秆机械化还田的大力推广,茎秆切碎装置已然成为联合收割机的必备部件。本文分析刀片切割茎秆不缠刀的条件以及切割茎秆所需的切割力,得出茎秆不缠刀的条件是刀片与茎秆的摩擦角要小于滑切角,切割茎秆所需的切割力由两部分组成,包括刀片对茎秆的初始挤压力和有效切割力,为切碎装置的设计提供一定的理论依据。

再生稻联合收获机清选装置内部气流场分析与试验

为了高效完成再生稻脱出物的清选工作,有效利用气流对物料进行吹散分层,并提高水稻籽粒透筛效率,该研究对沃得旋龙4LZ-3.0E型水稻联合收获机清选装置进行了改进,改进的清选装置采用六叶片离心风机作为清选风机,振动筛上筛使用百叶窗筛,其筛片为平整未经冲压的平板状结构。首先运用CFD软件对风机转速1050 r/min、筛片开度分别为20、25和30 mm工作参数下的清选装置内部气流场进行了数值模拟和对比分析,数值模拟结果表明筛片开度为20 mm时筛面上方气流速度的分布均匀,筛片开度越大,筛片之间越容易产生小型涡流,从而造成气流混乱;使用热线式风速仪在试验样机上进行了气流速度测量,对比实测气流速度和仿真的气流波动规律一致,验证了数值模拟结果的准确性;进一步通过田间试验对静态的模拟试验结果进行了补充,分别选取清选筛振动频率为6、7、8 Hz,得出清选筛振动频率6 Hz配合筛片最佳开度20 mm时清选效果最好,其籽粒含杂率为1.52%,损失率为1.11%;且由结果分析可知,百叶窗筛筛片开度大小对清选损失率的影响无主效应。该研究表明百叶窗筛适用于针对再生稻的清选工作,提出了针对再生稻物料的风筛清选装置的设计思路,为进一步研究打下了基础。

小型再生稻联合收获机清选装置的设计与试验

为适应我国再生稻头季的收获要求,研发了适用于小型再生稻联合收获机的清选装置。探讨了多风道贯流风机、百叶窗筛等工作部件的结构、设计参数及工作原理,目的是充分利用清选空间、提高清选效率,满足再生稻头季脱出物物料量大、籽粒含量高的特殊清选要求。台架试验结果表明:该清选室内气流场分布均匀合理。田间试验结果表明:研制的再生稻联合收获机收获平均产量为11250kg/hm^(2)的再生稻头季稻时,总损失率为2.5%,含杂率为1.74%,破碎率为0.07%,作业效率为0.9hm^(2)/h,各项性能指标均符合国家规定技术要求。

再生稻联合收获机脱粒分离装置的设计与试验

项目组所研制的再生稻联合收获机的收获特点与普通水稻联合收获机不同,虽然头季稻收获时只割下稻株上方稻穗部分,但通过加宽割幅使喂入量增加至5kg/s。与一般水稻脱出物相比,头季稻秆青叶茂,含水率高,仅收穗头时收获长度为30cm左右,茎秆较少,因此收割后进入脱粒分离装置的草谷比约为0.5:1。根据以上特点,设计了一种纵轴流脱粒分离装置,主要由钉齿脱粒滚筒、栅格凹板筛及可调导向角顶盖等组成。以水稻品种“Y两优911”为试验对象,对该脱粒分离装置进行田间性能试验,结果表明:采用滚筒转速为760r/min、凹板栅条轴向间距为19mm、导向板导角为19°的脱粒分离装置的未脱净率和夹带损失率最小,研究结果可为研制再生稻联合收获机提供参考。