Design of Control and Monitor System Applied in Artificial Grass Tufting Machine

Based on the control requirements of artificial grass tufting machine,an overall plan is proposed on control of CANopen bus.In the control system,on the basis of CoDeSys soft PLC technology of fieldbus control system,LMC20 realizes the communication by making CANopen bus connect with ATV71,OTB module and these underlying slave stations.The humanized operation interface is realized by touch screens and user-friendly application which is developed through CoDeSys,and detailed analysis of the monitor system and the principle and method of monitor system are also provided in the paper.

自动巡航草方格固沙机结构设计分析及试验

针对荒漠化治理对草方格固沙机的需求,提出了一种集底盘、开沟机构、草箱机构、插草机构、覆压沙机构、播种及洒水机构、升降机构与一体的多功能草方格固沙机。分析了“T+一”式草方格种植模式的优势,提出了自动巡航草方格固沙机整体结构方案,并对开沟机构、草箱机构、插草机构、覆压沙机构、播种及洒水机构、升降机构等关键组件的功能和结构进行了详细分析。应用三维建模软件建立虚拟机构模型,对推草和插草机构进行了运动仿真分析,并对整机进行了作业性能试验。结果表明:各机构构件间无干涉,构件运动仿真轨迹符合功能要求,杆件尺寸参数设计合理,机器作业效率高,可有效保证草方格铺设的准确性和有效性,满足机械化固沙的要求,具有良好的通用性和适应性。

草鱼疫苗连续自动注射装置设计与试验

草鱼疫苗注射主要依靠人工注射,具有劳动强度大、注射效率低、注射位置非标准化和注射精准度差等缺点,严重制约水产养殖的发展。根据草鱼疫苗注射特点,制定了疫苗自动注射作业策略,通过开展鱼苗姿态自动识别与快速调整、注射工位自动分配、鱼体输送与拨杆LS-DYNA动力学仿真分析、鱼体柔性固定与快速注射等技术研究,研制了疫苗自动注射样机,以100~120 mm长的草鱼鱼苗为自动注射对象进行试验。结果显示:草鱼疫苗自动注射装置产量约为900尾/h,试验鱼苗注射疫苗后3周内的存活率达到98.3%,存活率较人工疫苗注射提高4个百分点。该装置实现了草鱼幼苗的高效连续注射,提高了水产养殖装备自动化水平,对纺锤形鱼幼苗的连续注射均具有参考意义,具有较高应用价值与经济效益。

铡切揉碎协同式牧草揉丝机设计与试验

针对现有的牧草揉丝机效率低、揉丝质量差、对高含水率牧草不适用等问题,以苜蓿为加工对象设计了一种铡切揉碎协同式牧草揉丝机。对铡切和揉碎过程进行了理论分析,并通过设计计算确定了揉丝机的总体结构和关键部件结构参数。以生产率、丝化率为性能评价指标,进行了以电机输出转速、筛孔直径、喂入量、含水率为试验因素的单因素试验;将含水率为65%的苜蓿作为加工对象,进行了以电机输出转速、筛孔直径、喂入量为试验因素的二次正交旋转组合试验。单因素试验确定了试验因素的取值范围,探究了揉丝机对不同含水率苜蓿的揉丝效果。通过Design-Expert 12.0软件对二次正交旋转组合试验的试验结果进行了响应曲面分析、回归分析及目标优化,得到了试验因素与评价指标之间的回归方程,以生产率和丝化率同时最大化为目标,对电机输出转速、筛孔直径、喂入量进行多目标寻优求解,确定最优参数组合为:电机输出转速443.77 r/min、筛孔直径14 mm、喂入量1.27 kg/s,揉丝验证试验表明,生产率为5065.98 kg/h、丝化率为94.87%;该装置揉丝效率高、质量好,而且能够揉丝高含水率牧草,满足牧草揉丝机设计要求。

基于GNSS+IMU的草方格固沙机自动巡航控制系统

为了实现草方格固沙机的智能化工作,提出了一种基于GNSS+IMU的草方格固沙机自动巡航控制系统。系统以STM32F407VGT6作为主控芯片,将GNSS(全球导航卫星系统)和IMU(惯性测量单元)的位置、速度和航向角数据通过卡尔曼滤波算法融合,得到最优估计数据;然后,将最优估计数据输入增量式PID算法,以实现草方格固沙机在预定义区域内稳定的导航工作。同时,设计了Android APP终端,实现了用户终端对草方格固沙机的智能监控。研究结果表明:系统导航工作直线航向角偏差RMS不超过0.45,最大偏差不超过1.5°,满足草方格固沙机自动巡航工作的基本需求,体现了草方格固沙机在智能化定位导航方面的可行性与稳定性,可为草方格固沙机实现荒漠化治理提供依据。

基于机器视觉的精梳毛条中草刺的在线检测方法研究

为了弥补传统人工检测草刺的不足,文章提出了一种基于机器视觉的精梳毛条中草刺在线检测系统,采用简单的牵伸和扩散装置制备纤维网,使毛条以小密度纤维网状态匀速通过检测区,在检测区配置LED光源和电荷耦合器件(CCD)工业相机,连续采集图像,拟用软件进行图像处理,提取纤维网中的草刺并进行尺寸测量,通过统计算法输出草刺数量及其尺寸。该系统采用机器视觉技术对草刺进行识别和检测,以期实现对草刺的数字化、智能化、可视化分析。

基于ROS的智能修草机

草坪修剪是一项重要的园艺工作,传统的草坪修剪方式需要人工推动或背负修剪工具,当修剪大面积的草坪时非常耗费人力,因此基于机器人操作系统(ROS)设计了一款智能修草机。研究了智能修草机的设计原理、技术实现、性能评估及其在草坪维护领域的潜在应用。智能修草机集成了现代机器人技术,详细阐述了其在草坪识别、路径规划、自主导航、精确修剪等关键功能上的技术实现和创新点。这些功能的实现主要依赖于先进的机器人控制算法和机器学习模型,前者可用于识别草坪边界和障碍物,后者可用于优化修剪策略和路径规划。随后,通过一系列实验验证了基于ROS智能修草机的性能表现。其不仅能够提高草坪维护的效率,而且能够降低对环境的污染,具有一定的实用价值。

花罗组织夏布织造技艺研究

夏布主要有平纹组织与纱罗组织两种组织结构,其中平纹组织夏布较为常见,而组织结构、织造技艺最为复杂的一种纱罗组织夏布——花罗组织夏布,则因其繁复的技艺而较为罕见。为进一步补充夏布研究体系,促进夏布及其传统织造技艺的传承发展,本文以变化经重平组织为底,奇数梭横罗显花的花罗组织夏布为研究对象,对其组织结构、织造机具及织造技艺进行研究。研究发现,当前所见花罗组织夏布有二绞经三梭横罗组织与1/2变化经重平组织分区交错排列的花罗组织夏布、二绞经五梭横罗与11/12变化经重平组织分区交错排列的花罗组织夏布、二绞经七梭横罗与111/112变化经重平组织分区交错排列的花罗组织夏布三种;在当前所用平纹夏布腰机基础上增添综片、罗棒、外接踩板,可改造成花罗组织夏布织机;织造过程中,交替下踩外接踩板、主踩板形成相应开口,引纬、打纬即可完成花罗组织夏布的织造。

高原草被退化程度的遥感定量监测——以甘肃省玛曲县为例

以加权草被盖度作为草被退化的一种标识值,来标记草场沙化和毒杂草侵蚀的程度,并以机器辨识方法从TM/ETM数据中定量提取加权草被盖度现状及变迁信息。变迁研究的时段从1994年至2008年。为了使图像辨识特征量对高寒草被盖度敏感,提出了植被指数分级密度、植被相对饱和度分级密度等8个新的数学描述符,逐一进行了与加权草被盖度的相关性分析或分割实验;并通过它们的组合训练学习机和实现了对不同盖度草被的划分。通过野外采样数据检核,这种分类的准确率接近或达到80%。在草被盖度正确分类的基础上,通过调整减少不同时相图像照度差异的影响,进一步实现了加权草被盖度变迁信息的自动化提取。

国内外果园生草技术及其刈割机械的研究进展

果园生草技术由于能够改善果园小气候及土壤质量,提高果实产量与品质而备受关注,目前已经成为世界上广泛采用的果园土壤管理方式之一。果园生草栽培应该因地制宜并及时刈割,但是刈割机械成为制约该技术进一步发展的重要因素。论述果园生草刈割机械的发展规律及研究现状,探讨我国果园生草刈割机械存在的问题及发展趋势,认为具有地域性的智能化多功能小型刈割机械是今后重要的发展方向。

草鱼鱼鳃颜色变化作为新鲜度快速检测指标的可行性探究

以20℃、恒定湿度(80%)贮藏的草鱼鱼鳃为研究对象,通过CCD相机获取在两级不同LED光照强度下的贮藏期间图像信息,并将草鱼鱼鳃颜色数据与贮藏时间以及草鱼肉总挥发性盐基氮(TVBN)进行线性拟合。结果表明:将草鱼鱼鳃RGB值、L~*a~*b~*值和CMYK值与贮藏时间以及TVBN进行线性拟合,其中线性拟合度最高的是L~*a~*b~*值中的a^-值,可将a~*值作为特征采用机器视觉快速检测草鱼新鲜度。在2 W光源下其与TVBN线性拟合方程为:Y=-2.2228X+179.190,R^2=0.9632;在1.8 W光源下,其与TVBN线性拟合方程为:Y=-2.3111X+180.520,R^2=0.9517。

水稻秸秆整株还田埋草弯刀滑切角与安装角分析

针对1ZT-210型水稻茎秆整株还田机的埋草弯刀,介绍了其滑切角以及安装角,讨论了动态滑切角的影响因素;同时,分析了安装角对滑切角的影响,建立了数学模型。最后,提出了刀盘的设计改进方案,为整机优化设计提供了理论依据。

草坪草根茎采集机改进与试验研究

根茎采集机是高效采集草坪草根茎的专用设备。国内某公司在CSO1A-36B型梳草机基础上改进设计了一款根茎采集机,针对该机存在的问题,重新设计出新刀片并合理排列,刀片材料改用65Mn,配备动力选用美国B&S公司生产的4.8kW四冲程汽油机。试验证明,新设计出来的采集机生产率高、性能稳定,可适用于采集根茎繁茂的草坪草。

小型牧草割压机拨禾轮的设计与试验研究

针对目前小型割草压扁机拨禾轮拨草效果不良、损失率较高的问题,设计并研究了一种适用于手扶山地割草压扁机的拨禾轮装置。通过对割草压扁机拨禾轮运动轨迹的分析,确定了其主要技术参数:拨禾轮速比为3.17,直径为500 mm,转速为121 r/min,拨禾节距为165 mm,均符合拨禾轮的作业要求。在此基础上,对设计的两种拨禾轮进行了田间对比试验,结果表明:偏心式拨禾轮的平均回带损失率为1.26%,而压板式拨禾轮的平均回带损失率为4.46%,因此,偏心式拨禾轮较压板式拨禾轮更适合于手扶山地割草压扁机的作业。

基于TRIZ理论的牧草切割压扁机压扁系统创新设计与试验

运用TRIZ理论,针对牧草切割压扁机压扁系统进行创新设计。分析了压扁系统压扁率低的原因,运用物质-场分析法、矛盾矩阵法和因果分析法提出了4种创新设计方案,通过对比分析确立了最优方案,创新设计了新型压扁辊。将两台样机进行压扁率对比试验,结果表明,改进设计后压扁辊的压扁率由85%提高到96%,达到了标准规定的指标值,能够满足优质牧草的收获要求。

牧草种植及生产机械化技术

牧草是发展畜禽生产,特别是草食家畜生产的基础,牧草中不仅含有家畜必需的各种营养物质,还含有对维持反刍家畜健康特别重要的粗纤维,这是粮食与其他饲料所不能替代的。我国是牧草生产大国,但牧草生产机械化水平却不高,不仅影响了牧草的产量、质量,也影响了农牧民收益。为了生产优质的牧草,该文介绍了牧草种植及生产机械化技术,包括播种、田间管理和收获等环节。

实现识别行间苗草的机器视觉系统设计

在耕作试验室的试验环境之下,开发并测试了能够识别行间苗草作物的机器视觉系统,硬件系统主要由速度可控制的土槽试验车装备、固定在可升降平台上可实时采集图像的imagesoure工业摄像头和作为控制台的工控计算机组成;机器视觉系统根据植物和背景的颜色特征二值化图像与田间作物的位置特征识别苗草。结果表明,采集并处理一副大小为640×480像素的彩色图像的平均时间为291 ms,在行驶速度为1.8 km·h-1条件下系统正确识别率达到了95%。

草帘自动布草机的研制与试验

针对草帘编织行业人工铺草用工量大、工作环境恶劣、生产的草帘一致性差等问题,研制了一种草帘自动布草机。该机采用电动机和气动驱动,主要由小车总成、分草机构、压草机构和6个喂料斗组成,可以完成自动布草作业。现场生产试验表明:生产幅宽1 600mm的草帘,其厚度的均匀性≤18.87%,一致性好,表面平整,优于人工布草;生产速度达到了180m/h,减少用工4~6人,改善了工作环境,降低了劳动强度,对植物秸秆的再利用有积极的推动作用。

基于Delphi可视化编程的旋耕埋草机功耗检测研究

旋耕埋草机在作业过程中受到的阻力较大,尤其是在土壤粘重的地区作业,其功耗问题是制约该机发展的重要因素。针对高茬秸秆还田旋耕埋草机实际功耗大小不清楚、刀辊作业时运动参数与功耗的关系不明确等问题,根据功耗检测的基本原理,采用Delphi可视化编程软件,设计了一种新的旋耕埋草机功耗检测系统。该系统由4个模块组成,包括设计采集模块、传感器模块、数据分析模块和Delphi可视化显示模块。将该系统安装在旋耕埋草机上,对其性能进行了检测,并得到了转速、力矩和功耗等检测结果。该检测结果通过数据处理可以在Delphi开发的界面上进行可视化显示,为旋耕埋草机动力分配和节能降耗的研究提供了可借鉴的数据参考。

苎麻牵切纺机及控制系统的研制

在充分研究苎麻牵切纺技术的基础上,研制出了具有实用价值的苎麻牵切纺机,该控制系统采用可编程序控制器(PLC)。本文对苎麻牵切纺机的关键技术及控制策略进行了分析,详细论述了牵切纺机及控制系统硬件结构、软件流程的研制过程。新设备投入实际应用后证明其可降低能耗,减小环境污染,提高工效,并大幅提高了苎麻纺织的产量与质量。