基于遥感图像的甘蔗收割机路径规划方法

针对我国目前甘蔗收割机作业高度依赖人工操作、自主导航效率低的问题,本文提出了一种基于遥感图像特征提取技术的新颖路径规划方法。首先利用图像处理技术建立了甘蔗田遥感图像的环境模型,然后利用Floyd算法进行田间转场路径的搜索与长度计算。此外,通过将转场路径长度作为亲和度评价标准,对免疫算法进行改进,实现了多田块的遍历次序优化,进而解决了对不规则形状甘蔗田的全局路径规划问题。基于Floyd算法的改进免疫算法迭代进化最快,收敛时间最短,且能够更有效适应不同复杂程度的甘蔗田遥感图像。

整秆式高效智能甘蔗收割机的设计与研发

开展整秆式高效智能甘蔗收割机设计与研发,为解决整秆式甘蔗收割机收获效率低、整机智能化水平不高问题提供参考依据。在现有整秆式甘蔗收割机功能的基础上,设置扶蔗、剥叶、升降切割和收割暂存等自动化控制关键模块,实现一体化自动扶蔗、导入、夹固、切根(刀盘自动升降)、断尾、传送、剥叶(自动调整)、甘蔗收集和暂存等功能,可一次性完成甘蔗的扶起、切梢、切根、提升、剥叶、集斗和田间转运工作。其中,甘蔗切根过程中依据自行设计研发的割台自动仿地形系统,可控制割台根据地形变化自动保持在入土20 mm左右切割,最大程度降低甘蔗的破头率和损失率;甘蔗剥叶结构可进行高效脱叶和粉碎分离,并有效降低其含杂率。本研究设计研发的整秆式高效智能甘蔗收割机智能化水平较高,适用于不同田间地形的甘蔗收割作业,可有效提高收割效率。

履带式甘蔗收割机坡道行驶稳定性分析与仿真

我国甘蔗种植区域主要在缓坡和丘陵地,为更好地开展履带式甘蔗收割机丘陵山地作业,需对履带式收割机的坡道行驶稳定性进行分析。以两履带与四履带式甘蔗收割机为研究对象,以极限倾翻角为评价指标,对两机纵、横坡倾翻稳定性进行理论分析。利用RecurDyn仿真软件对两机坡道行驶稳定性进行仿真。仿真结果显示:两履带式(输送臂水平旋转0°、+90°)、四履带式的纵上坡极限倾翻角仿真值分别为24.0°、31.0°、35.0°。两履带式(输送臂水平旋转0°、+90°)、四履带式的纵下坡极限倾翻角仿真值分别为36.0°、32.0°、27.0°。两履带式输送臂水平旋转+90°时纵上坡行驶稳定性比水平旋转0°时好,四履带式纵上坡行驶稳定性比两履带式好,纵下坡行驶稳定性则相反。两履带式(输送臂水平旋转-90°、0°、+90°)、四履带式的横坡极限倾翻角仿真值分别为21.0°、18.0°、12.0°、16.0°。两履带式输送臂水平旋转角度与横坡倾斜角度相反,行驶稳定性越好。四履带式横坡行驶稳定性比两履带式输送臂为+90°时好,比两履带输送臂为-90°、0°时差。研究结果表明:四履带式坡道行驶稳定性比两履带式好,更适应在丘陵山地行驶。仿真模拟两款甘蔗收割机坡道行驶试验,分析两机坡道行驶稳定性,为甘蔗收割机底盘设计提供参考。

甘蔗收割机作业数据采集系统设计与实现

针对甘蔗收割机工况数据监测的需求,设计的一种作业数据采集系统,通过车载诊断系统实现对车辆发动机参数数据进行读取,同时利用组态基于Modbus总线对采集设备内部寄存器的读取,实现对甘蔗收割机作业数据的实时获取。运行数据表明,该系统可快速稳定地采集甘蔗收割机主要工作部件工况数据和发动机参数等。

甘蔗收割机物流虚拟试验

通过PRO/E和ADAMS虚拟样机技术对甘蔗收割机的整机及关键部件进行动力学仿真,分别对扶起装置、切割装置、夹持输送装置、铺放输送装置和剥叶装置等关键技术进行虚拟试验,研究了各部件收获甘蔗时的物流过程。通过高速摄影试验,分析扶起装置与夹持输送装置衔接过程并进行了田间试验验证。结果表明,虚拟样机能够顺利实现甘蔗的扶起、切割、夹持输送、铺放输送和剥叶等工序,可为生产物理样机提供参考。

甘蔗收割机前进速度与切割器转速的匹配

甘蔗收割机的前进速度与根部切割器转速的匹配是确保收割机工作效率和切割质量的先决条件,同时也是确定甘蔗收割机各执行机构工作参数及其动力传动系统设计的重要理论依据之一。以华南农业大学自主研制的4ZZX-48型整秆式甘蔗收割机为研究对象,根据甘蔗的切割机理、圆盘切割器不漏割的条件和避免多刀切割的条件,分析收割机在收获过程中前进速度与切割器转速的相互匹配关系,并对甘蔗收割机的具体结构参数进行了计算和大田观察试验验证。结果表明:在保证根茬切割面质量(切割器转速大于500r/min)的条件下,收割机前进速度较快时,切割器的转速也应相应地较快,才能避免或减少多刀切割和漏割现象。

甘蔗收割机械智能设计系统的研究开发

提出建立以设计、评价专家系统及参数化建模技术为核心的甘蔗收割机械智能设计系统 阐述了该系统的总体结构及各主要模块的功能描述与设计分析 ,论述了其关键技术 ;并以I DEAS软件作为虚拟产品开发平台 ,用VisualC

甘蔗收割机单圆盘切割器运动学分析

通过单圆盘切割器运动方程,结合甘蔗收割要求,建立单圆盘切割器不漏割以及刀盘与甘蔗不接触的一般条件式,并对不漏割最大速比与切割器结构参数和运动参数,不接触最大速比与甘蔗相对刀盘位置和甘蔗几何参数之间的关系进行分析,为甘蔗收割机切割器结构参数和运动参数设计提供依据。

虚拟样机技术的实现及其在小型甘蔗收割机输送模块设计和仿真中的应用

指出虚拟样机技术的实现途径,总结P ro/E和ADAM S解决方案中使用M echan ica l/P ro接口的相关问题.作为实例,应用该解决方案,对小型甘蔗收割机输送模块进行了设计和仿真,重点考察辊轮转速及拨片与甘蔗的摩擦系数对物料速度的影响,得出了初步结论,并对物理样机的制造起指导作用.

整秆式甘蔗收割机柔性夹持输送装置

华南农业大学研制的整秆式甘蔗收割机的两种柔性夹持机构,其中链轮张紧式夹持输送机构存在功率消耗大、链条所需张紧力大等问题。试验表明,在夹持力达到要求的情况下,应将张紧力保持在450～550N比较合适。圆弧轨道夹持输送装置,链条采用轨道支撑、将原输送线路中直角部分改为圆弧过渡、减小输送线长度。通过对新装置进行相关参数确定和试验测量表明,新设计能够在很小的链条张紧力下稳定工作,并且消耗功率明显小于原装置。

基于压力反馈的甘蔗收割机台架液压升降系统仿真

根据我国南方地势起伏不平以及甘蔗茂密、蔗叶交错的甘蔗收割环境,提出了一种基于压力反馈的甘蔗收割机台架液压自动升降系统。为此,介绍了该控制系统的工作原理和信号的处理方法,应用AMEsim软件进行建模与仿真分析。仿真结果表明,通过采用压力反馈的方式,液压升降系统能够根据负载的变化自动控制台架升降,从而保证刀盘始终能够紧贴地面进行收割,从而实现提高甘蔗收割机收割质量的目的。

基于AMESim的甘蔗收割机液压系统建模与仿真研究

通过简要介绍甘蔗收割机类型和主要结构,设计出了小型整杆式甘蔗收割机的液压系统。对该液压系统的闭式行走系统的控制特点和DA阀工作原理进行了分析;对开式工作装置液压系统中采用的LUDV负荷传感控制系统的控制原理及优点进行了分析;并利用AMESim软件对部分执行机构进行建模仿真。仿真结果表明:LUDV负荷传感控制系统符合机器的工作要求。

小型甘蔗收割机喂入机构的设计与仿真分析

虚拟样机是一个完整的、基于计算机的、产品研制的集中信息载体,它涉及多体系统运动学与动力学建模理论及技术实现,是基于先进的建模技术、多领域仿真技术、信息管理技术、交互式用户界面技术和虚拟现实技术的综合应用技术。为此,在运用该技术对小型甘蔗收割机进行研发的基础上,设计喂入机构,并对其进行仿真分析。仿真分析过程中,通过不断完善其中的参数,以实现甘蔗理想的喂入效果。

甘蔗收割机拨指式扶起机构的运动仿真

为了对倒伏甘蔗进行有效扶起,设计了甘蔗收割机拨指式扶起机构。通过对田间甘蔗倒伏状况进行分析,利用虚拟样机技术建立倒伏甘蔗的虚拟模型,并运用ADAMS软件对倒伏甘蔗的扶起过程进行了动力学模拟,得到了倒伏甘蔗扶起过程运动模型,观察了不同拨指转速下扶起机构对顺倒伏甘蔗的扶起效果。

甘蔗收割机切刀负载压力影响因素试验研究

针对甘蔗收割机工作时收割损失大及切割负载大等问题,结合单因素与多因素试验研究方法,对影响切割器负载压力的因素进行研究。利用自主研制的切割试验平台进行探究,并通过二次回归正交旋转设计物理试验建立数学模型,利用数学分析软件MATHCAD对回归方程中的因素进行主效应和交互效应分析。结果表明:刀盘转速、刀盘倾角、甘蔗密度、进给速度及入土深度对切割负载压力影响显著,甘蔗品种影响较小。同时可知:在刀盘倾角4°~8°、刀盘转速650~700r/min、入土深度20mm、进给速度0.2m/s的条件下,切割功率小。

提高整秆式甘蔗收割机喂入速度的仿真试验及改进效果

为改善与企业合作开发的整秆式甘蔗收割机样机的作业效果,在三维设计软件UG中建立了甘蔗收割机切割及输送系统的虚拟样机模型,并导入多体动力学仿真软件ADAMS中,分别在切割系统前方增加一级主动喂入辊,在螺旋提升机构外表面上包裹表面粗糙的橡胶,以及在随刀轴旋转的套筒上安装橡胶拨块等状态下,对甘蔗通过切割系统的速度进行了虚拟仿真试验。结果表明,改进后,可提高切断后甘蔗向后的输送速度,降低甘蔗在输送过程中出现堵塞的概率。田间试验表明,改进后样机收获的甘蔗头部完好率由28.76%提高到54.51%,含杂率由4.20%降低至2.67%,生产效率由5.66 t/h提高至7.61 t/h。

基于Fluent的甘蔗收割机排杂装置气流场的模拟

采用商用计算流体力学(CFD)软件Fluent,对华南农业大学研制的HN4GDL-91型切段式甘蔗收割机排杂装置内部流场进行模拟。利用Pro/E建立三维实体模型,Gambit软件对模型进行网格划分,使用Fluent软件进行数值模拟,在TECPLOT中完成分析。根据实际条件需要设置边界条件,对排杂装置在不同转速下的速度场和压力场进行模拟,并对比模拟数据与实验数据,为甘蔗联合收割机排杂装置结构的设计和优化,以及提高排杂装置效率提供参考。

甘蔗收割机单圆盘切割器工作参数优化

利用甘蔗切割综合试验台,采用二次回归正交旋转设计方法,对影响甘蔗切割破头率的因素进行了室内物理模拟试验研究,建立了不同工况下切割器结构因素及地面不平度引起的振动因素对工作性能指标影响的数学模型。在此模型基础上,采用数理统计方法及优化技术,在频率、振幅取最小值和不同工况条件下,对结构因素进行了优化,同时进行了综合优化。结果表明,频率与振幅对破头率影响大,优化后的切割器工作参数降低了破头率。

三角履带式甘蔗收割机转向系统的设计与试验

针对我国目前山地甘蔗收割困难、缺乏适用收获装备的问题,设计了三角履带式甘蔗联合收割机转向系统,主要包括后桥、轮桥连接架的设计和转向油缸行程确定。针对关键部件转向后桥和轮桥连接架进行了受力计算与有限元应力分析,对转弯半径进行了计算,并进行了相应的试验。关键零件应力测试试验结果表明:转向后桥的最大静应力为43. 67MPa,动态稳定应力约50MPa,仿真误差为12. 66%;轮桥连接架转向最大静应力158.59 MPa,动态应力为176 MPa,仿真的误差为9. 89%,仿真与实际基本一致。转弯半径试验结果表明:理论转弯半径为6.4m,实际测试时由于车速不同,转弯半径在6.127～6.5m范围内,与理论最大误差4.27%,在可接受范围内,转向系统的设计达到了设计要求。

小型甘蔗收割机剥叶断尾机构仿真试验研究

剥叶断尾机构是小型整秆式收割机的重要部件,并且目前糖厂对于含杂率有一定的要求,因此其剥叶断尾效果将直接影响糖厂制糖效率。为了设计出行之有效的剥叶断尾机构,通过Solid Works和ADAMS建立甘蔗收割机的剥叶断尾机构的虚拟模型,采用虚拟样机技术对影响剥叶断尾效果的主要因素进行了仿真试验研究。结果表明,随着剥叶辊转速的提高和剥叶辊与甘蔗的交错深度增大,相应的打击力与摩擦力增大,但是过大的打击力会伤甘蔗,因此选取了剥叶辊转速900r/min和交错深度30mm为较优参数。该文为收割机的机械设计提供了参考依据。