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采摘机器人视觉系统研究进展

江苏农业学报 2023年第2期39卷 582-595页

作者：金寿祥周宏平姜洪喆孙梦梦南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037

视觉是采摘机器人感知外部环境的重要手段之一。采摘机器人的采摘效率与准确率很大程度上受到其视觉子系统识别与定位性能影响。近年来,研究者围绕采摘机器人的视觉系统开展了大量研究。伴随人工智能深度学习的发展,机器人视觉研究取得... 详细信息

视觉是采摘机器人感知外部环境的重要手段之一。采摘机器人的采摘效率与准确率很大程度上受到其视觉子系统识别与定位性能影响。近年来,研究者围绕采摘机器人的视觉系统开展了大量研究。伴随人工智能深度学习的发展,机器人视觉研究取得了较大进步,采摘机器人进入了实际应用阶段。本文针对采摘机器人视觉系统研究现状,主要从视觉数据获取方法、采摘点识别技术和采摘点定位技术3个方面进行总结分析,指出了当前采摘机器人采摘点识别与定位过程中面临的一些挑战,最后对未来采摘机器人视觉系统的发展进行了展望。

关键词：视觉数据采摘点识别三维定位深度学习

基于改进YOLOv5s的大米外观品质无损检测模型

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中国粮油学报 2023年第11期38卷 230-237页

作者：顾海洋蒋雪松沈飞郁鑫智周宏平南京林业大学机械电子工程学院南京210000 南京财经大学食品科学与工程学院南京210000

针对大米在外观品质中需要快速识别需求,提出了一种基于改进YOLOv5s网络的大米外观品质识别模型(CG-YOLOv5)。为提高大米的识别率,文本增加了小目标检测层。其次,为使模型轻量化,用Ghost模块代替YOLOv5s的骨干网络。为进一步提升模型的... 详细信息

针对大米在外观品质中需要快速识别需求,提出了一种基于改进YOLOv5s网络的大米外观品质识别模型(CG-YOLOv5)。为提高大米的识别率,文本增加了小目标检测层。其次,为使模型轻量化,用Ghost模块代替YOLOv5s的骨干网络。为进一步提升模型的性能,通过实验研究了不同的注意力机制对模型性能的影响,最终选取CBAM注意力机制加入到YOLOv5s网络中。为直观展示CBAM注意力机制的效果,对大米图像进行了特征图可视化。实验结果表明修改后网络的mAP达到了96.5%,相比YOLOv5s网络提升了4.3个百分点。在相同数据集下,与8种主流的检测网络进行对比,并在不同光照情况下的实验结果表明,该方法的检测mAP和检测时间皆优于其他8种检测网络;在检测时间上,该方法的平均检测时间为41 ms,相较于YOLOv3快119 ms,相较于YOLOv4-tiny快35 ms。

关键词： YOLO 目标检测深度学习注意力机制大米外观品质

近红外光谱及成像检测影响因素与校正方法研究进展

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激光与光电子学进展 2023年

作者：周禹张睿加袁伟东蒋雪松周宏平孙梦梦张聪姜洪喆南京林业大学机械电子工程学院

近红外光谱及成像检测凭借其高效、无损、非接触等优点近年来在农林产品、食品检测等方面广泛应用。该技术可快速获取样品光谱和图像信息，进而结合化学计量学、机器学习建模等对样品进行品质安全、掺杂掺假、理化指标和产地溯源等方面... 详细信息

近红外光谱及成像检测凭借其高效、无损、非接触等优点近年来在农林产品、食品检测等方面广泛应用。该技术可快速获取样品光谱和图像信息，进而结合化学计量学、机器学习建模等对样品进行品质安全、掺杂掺假、理化指标和产地溯源等方面进行检测，深受各行各业的认可。但光学仪器使用环境以及被测样品性质具有局限性，光学检测结果易受到各种因素干扰，影响检测精度，应当予以消除或削弱。本文简述了近红外光谱和高光谱成像的检测基本原理，并对国内外近红外光谱及成像技术在检测时受到的影响因素进行总结与归纳，结合国内外研究学者在相关方面的研究内容，重点在温度、光照、水分、曲率变化和湿度五个方面及相关校正方法的应用进行阐述，对当前存在的部分问题提出总结建议，以期为相关方向研究人员在此方面提供参考及借鉴。

关键词：光谱学近红外光谱及成像无损检测化学计量学影响因素校正方法

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树木图像拼接系统特征点匹配

农业机械学报 2010年第10期41卷 195-198,208页

作者：周博郑加强周宏平南京林业大学机械电子工程学院南京210037

运用模板提取和搜索匹配特征点的方法进行了树木图像拼接研究,通过树木图像的颜色分割、灰度化、梯度化获取模板,以相似性测度寻找匹配特征点,结合模板半径与拼接成功率和拼接时间的关系,最终达到拼接成功率94.9%、一次拼接时间174 ms... 详细信息

运用模板提取和搜索匹配特征点的方法进行了树木图像拼接研究,通过树木图像的颜色分割、灰度化、梯度化获取模板,以相似性测度寻找匹配特征点,结合模板半径与拼接成功率和拼接时间的关系,最终达到拼接成功率94.9%、一次拼接时间174 ms的综合水平,为农药精确对靶喷雾技术中扩大采集树木图像视野实时树木图像拼接提供了方法。

关键词：树木图像拼接模板提取特征点匹配相似性测度

基于圆锥管状电极的高压静电场对雾滴荷电的影响

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高电压技术 2014年第9期40卷 2721-2727页

作者：茹煜金兰周宏平舒朝然南京林业大学机械电子工程学院南京210037 国家森林病虫害防治总站沈阳110034

静电喷头电极产生的高压静电场对雾滴荷电及沉积效果有重要影响,为此,根据航空静电喷雾的特点改进原有圆柱管状电极型式为圆锥管状电极。借助Ansoft Maxwell软件和试验测试方法对锥形管状电极的空间电场强度进行分析。建立了基于圆锥管... 详细信息

静电喷头电极产生的高压静电场对雾滴荷电及沉积效果有重要影响,为此,根据航空静电喷雾的特点改进原有圆柱管状电极型式为圆锥管状电极。借助Ansoft Maxwell软件和试验测试方法对锥形管状电极的空间电场强度进行分析。建立了基于圆锥管状电极静电喷头的雾滴荷电效果测试系统,开展了模拟飞行条件下的充电电压对雾滴荷质比及沉积分布的影响效果试验研究。结果显示：电极空间电场模拟结果与测试计算结果基本符合,确定靠近锥形电极20～70 mm范围为最佳荷电区域。雾滴荷质比随着充电电压的增加有增加的趋势,与距离喷头的轴向位置关系不大,当电压达到10 kV时雾滴荷电饱和,并获得了最大荷质比2.13 mC/kg。相比0 kV条件,10 kV电压条件下的雾滴在中性靶标侧面、下面和背面的沉积量有明显提高,分别平均提高了18、19、18 cm-2;雾滴在正极靶标的沉积量明显多于负极和中性靶标,在正极靶标背面上的平均沉积量相比其正面和侧面增加的更多,达到86%。

关键词：航空静电电极型式静电喷雾雾滴荷电电场模拟荷质比沉积效果

脉冲发动机喷管内气流压力波动速度研究(英文)

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农业工程学报 2007年第6期23卷 114-119页

作者：许林云周宏平徐幼林南京林业大学机械电子工程学院南京210037

便携式烟雾机是利用脉动发动机产生的高温、高速燃气将农药雾化形成直径微小的颗粒,达到高效、环保防治林木病虫害的目的。该文建立了一套气流波动速度测试装置,利用等直径喷管中气流脉动流动特性,测定喷管不同轴向位置处的压力信号,利... 详细信息

便携式烟雾机是利用脉动发动机产生的高温、高速燃气将农药雾化形成直径微小的颗粒,达到高效、环保防治林木病虫害的目的。该文建立了一套气流波动速度测试装置,利用等直径喷管中气流脉动流动特性,测定喷管不同轴向位置处的压力信号,利用同一压力信号源流过喷管不同轴向位置处,相互之间具有相关性的原理,将喷管不同位置处获得的压力信号进行相关分析。自相关分析结果表明喷管内压力信号具有典型正(余)弦信号特征,只是其中包含少许随机信号。通过互相关分析可获得喷管中两测点之间的平均压力波动速度,即气流纵波的波动速度。测试计算结果表明喷管内气流最大平均压力波动速度达5833 m/s,相当于本地音速669 m/s的8.72倍。

关键词：脉冲烟雾机脉冲发动机传播速度压力自相关互相关喷管

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我国油茶果采摘设备研究进展

世界林业研究 2023年第4期36卷 101-106页

作者：甄乾广何萌王金鹏陈青周宏平蒋雪松南京林业大学机械电子工程学院南京210037

为了应对油茶果采摘劳动力短缺、采摘效率低等问题,文中分类综述目前国内已研制的油茶果采摘设备,对其采摘效率、花苞损伤率、采净率等进行总结概括;通过对一些典型采摘设备的分类对比发现,目前油茶果机械化采摘普遍存在采摘效率低、花... 详细信息

为了应对油茶果采摘劳动力短缺、采摘效率低等问题,文中分类综述目前国内已研制的油茶果采摘设备,对其采摘效率、花苞损伤率、采净率等进行总结概括;通过对一些典型采摘设备的分类对比发现,目前油茶果机械化采摘普遍存在采摘效率低、花苞损伤严重和无法适应复杂的采摘环境等问题;介绍了复杂环境下基于深度学习的油茶果识别算法;并针对提高采摘效率、适应采摘环境和提高油茶综合效益提出了若干应对策略,如多光谱预测、农机农艺融合和采摘设备创新性研究等;最后,对油茶果机械化采摘设备提出了一些设计思路和参考依据。

关键词：油茶果采摘设备采摘效率

国内外植保机械发展及智能化有害生物综合治理系统展望

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中国植保导刊 2022年第3期42卷 20-28页

作者：郑加强徐幼林张慧春周宏平李秋洁南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037

简析了植保机械发展历程并分析归纳植物保护自然耕稼、农药优先、综合治理3个阶段的典型植保机械概况,分析综述了国内外开展物理防治、生物防治、化学防治和有害生物综合治理的方法和装备及其关键应用技术的研究进展。最后以组织、技术... 详细信息

简析了植保机械发展历程并分析归纳植物保护自然耕稼、农药优先、综合治理3个阶段的典型植保机械概况,分析综述了国内外开展物理防治、生物防治、化学防治和有害生物综合治理的方法和装备及其关键应用技术的研究进展。最后以组织、技术和制度等集成为切入点,提出了农机农艺深度融合开发原创性植保机械的互动机制、匹配技术、种植制度建议,并提出开展建设智能化有害生物综合治理系统(IIPMS)的研究建议。

关键词：农林有害生物植保机械农机农艺融合智能化综合治理系统

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航空施药旋转液力雾化喷头性能试验

农业工程学报 2014年第3期30卷 50-55页

作者：茹煜金兰周宏平贾志成南京林业大学机械电子工程学院南京210037

无人机航空喷雾将会在未来几年的植物病虫害防治作业中发挥重要作用。为实现无人机低空、低量、高功效的喷洒需求,该文针对兼备液力雾化和离心雾化优点的旋转液力雾化喷头进行了性能试验研究,利用喷头雾化性能测试系统对喷孔直径、喷雾... 详细信息

无人机航空喷雾将会在未来几年的植物病虫害防治作业中发挥重要作用。为实现无人机低空、低量、高功效的喷洒需求,该文针对兼备液力雾化和离心雾化优点的旋转液力雾化喷头进行了性能试验研究,利用喷头雾化性能测试系统对喷孔直径、喷雾压力、电机转速因素对喷头雾滴粒径、沉积分布、喷幅和功率消耗的影响进行了试验研究。结果显示,喷头旋转电机电压相比喷孔直径、喷雾压力参数对雾滴粒径影响更显著,随着电机电压增加,雾滴粒径变小,雾化效果好;电机电压对幅宽也有明显影响,随着电极电压增加,喷雾角度变大,幅宽明显增加,雾滴沉积量在喷幅范围内呈现正态分布。通过试验结果优选出适合无人机的旋转液力雾化喷头的最佳工作参数:电机电压为10 V,喷雾压力为0.35 MPa,喷嘴孔径是0.7 mm,该工作参数下,液泵功率消耗率最低,雾滴平均粒径为112.35μm,喷幅为3.88 m,电机功率消耗为8.6 W。该文的研究结果为开发适用于无人机的新型喷洒雾化装置,提高无人机作业质量和喷洒功效提供理论依据和技术支持。

关键词：病虫害防治喷头喷雾无人机旋转液力雾化最佳参数