基于数字孪生的马铃薯收获期损伤监测系统

马铃薯是我国重要的主粮之一,在收获期因机械损伤造成的损失是影响其高质量收获的重要原因。目前,相关损伤机理已存在较多研究,但直接应用于收获场景的监测研究却鲜有提及。为此,通过制作马铃薯块茎的高仿真模型,采用传感器与数字孪生技术构建一个收获期马铃薯块茎的数字孪生系统。通过实时采集、传输马铃薯块茎模型在真实收获过程中承受的外力数据,以三维数字孪生体与数据看板形式直观地呈现马铃薯承受的冲击与碰撞,并进行表皮破损预警。研究表明,所提方法可应用于调整协助收获机械,减少各类磕碰冲击对马铃薯造成的损失,为农产品在收获阶段的损伤监测与数据采集提供了解决思路,为数字孪生技术在农产品收获阶段的应用提供了一个可行方案。

马铃薯不同种收期的块茎作种对其下代各性状的影响

为了探索马铃薯不同种收期块茎作种对产量及相关性状的影响,以马铃薯新品种毕薯2号为试验材料,设春种夏收、春种秋收、秋种冬收3种薯块作种对下代的产量及相关性状影响进行试验分析。结果表明:春种夏收和秋种冬收薯作种,在块茎生长期间由于经受高温的时间短,生理年龄较小,而且由于躲过了蚜虫迁飞高峰期,使感毒机会减少,因此其产量显著提高、病毒病害显著减轻,所以作为生产马铃薯种薯,春种夏收和秋播冬收留种是提高种薯质量、减轻马铃薯退化的有效措施。

基于多段分离工艺的马铃薯联合收获机设计与试验

针对马铃薯分段收获人工捡拾工作量大、劳动强度高、收获效率低等问题,在适应种植模式和农艺要求的基础上,设计了一种基于多段分离工艺的马铃薯联合收获机,该机可同时完成双垄双行马铃薯的挖掘、薯土分离、清土除杂和集薯输送等任务。收获机在拖拉机的牵引作用下进行收获作业,其关键零部件包括松土限深调控装置、切土切蔓装置、挖掘装置、摆抖式薯土分离装置、过渡分离装置、清土除杂装置和集薯输送装置等。该收获机采用多段分离工艺,可有效提高薯土分离效率,显著降低含杂率,降低劳动强度。田间试验表明:作业速度分别为3. 17 km/h和4. 16 km/h时,样机的损失率分别为1. 64%和1. 59%,伤薯率分别为1. 72%和1. 48%,破皮率分别为2. 31%和1. 92%,生产率分别为0. 41 hm2/h和0. 54 hm2/h,各项性能指标均达到了作业标准。基于碰撞检测技术获取了收获过程中薯块的动态碰撞信息,在对碰撞特征和薯土混合物运动特点进行分析的基础上,明确了联合收获机易产生较大碰撞加速度的关键位置为:分离筛Ⅰ与分离筛Ⅱ交接处及集薯输送装置的落料端,降低分离筛Ⅰ和分离筛Ⅱ之间的高度差、改善集薯装置末端的缓冲效果,是降低伤薯率和破皮率的有效措施。

基于双级振动筛马铃薯收获机的设计与仿真

针对目前小型马铃薯收获机伤薯率高的问题,设计一种双振幅双级振动筛的马铃薯收获机,以期降低马铃薯损伤率,提高收获率。通过Solidworks建立振动筛三维模型,并利用Adams完成运动学仿真,通过Ansys Workbench有限元软件对关键部件进行静力学和振动模态仿真。结果表明:1)前后振动筛振幅、速度及加速度均符合马铃薯振动筛设计要求。2)前振动筛振动幅值、速度、加速度较大,有利于土壤破碎,后振动筛振动幅值、速度、加速度较小可以减小马铃薯损伤。