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U-shaped Vision Transformer and Its Application in Gear Pitting Measurement

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Journal of Dynamics, Monitoring and Diagnostics 2022年第4期1卷 223-228页

作者： Sijun Wang Yi Qin dejun xi Chen Liang College of Mechanical and Vehicle Engineering Chongqing UniversityChongqingChina

Although convolutional neural networks have become the mainstream segmentation model,the locality of convolution makes them cannot well learn global and long-range semantic *** further improve the performance of segmentation models,we propose U-shaped vision Transformer(UsViT),a model based on Transformer and ***,residual Transformer blocks are designed in the encoder of UsViT,which take advantages of residual network and Transformer backbone at the same *** is more,transpositions in each Transformer layer achieve the information interaction between spatial locations and feature channels,enhancing the capability of feature *** the decoder,for enhancing receptive field,different dilation rates are introduced to each convolutional *** addition,residual connections are applied to make the information propagation smoother when training the *** first verify the superiority of UsViT on automatic portrait matting public dataset,which achieves 90.43%accuracy(Acc),95.56%Dice similarity coefficient,and 94.66%Intersection over Union with relatively fewer ***,UsViT is applied to gear pitting measurement in gear contact fatigue test,and the comparative results indicate that UsViT can improve the Acc of pitting detection.

关键词： vision Transformer residual connection dilation rate information interaction pitting measurement

Design and test of stem diameter inspection spherical robot

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International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2019年第2期12卷 141-151页

作者： Longzhe Quan Ci Chen Yajun Li Yajing Qiao dejun xi Tianyu Zhang Wenfeng Sun College of Engineering Northeast Agricultural UniversityHarbin 150030China College of Biosystems Engineering and Food Science Zhejiang UniversityHangzhou 310000China State Key Laboratory of Robotics Shenyang Institute of AutomationChinese Academy of SciencesShenyang 110000China

Stem diameter is an important parameter in the process of plant growth which can indicate the growth state and moisture content of the plant,its automatic detection is *** devices have many drawbacks that limit their practical uses in general *** solve those problems,a stem diameter inspection spherical robot was developed in this *** particular mechanism of the robot has turned out to be suitable for performing monitoring tasks in greenhouse mainly due to its spherical shape,small size,low weight and traction system that do not produce soil compacting or *** mechanical structure and hardware architecture of the spherical robot were described,the algorithm based on binocular stereo vision was developed to measure the stem diameter of the *** effectiveness of the prototype robot was confirmed by field experiments in a tomato *** results showed that the machine measurement data was linearly correlated with the manual measurement data with R^(2) of *** was no significant difference for each attribute between machine measurement data and manual measurement data(sig>0.05).The results showed that this method was feasible for nondestructive testing of the stem diameter of greenhouse plants.

关键词： stem diameter inspection spherical robot binocular stereo vision Census transform

狭闭空间内苗盘物流化搬运机器人运动规划与试验

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农业机械学报 2016年第1期47卷 51-59页

作者：权龙哲申静朝奚德君王昊刘立意东北农业大学工程学院哈尔滨150030 天津大学机械工程学院天津300072

针对植物工厂狭小密闭工作空间(狭闭空间)内大范围作业需求,提出了一种应用于植物工厂内部的物流化搬运机器人。采用D-H法建立连杆坐标系,通过求解运动学正解对机器人运动空间进行分析,在此基础上,采用边界追踪法规划了一种满足植物工... 详细信息

针对植物工厂狭小密闭工作空间(狭闭空间)内大范围作业需求,提出了一种应用于植物工厂内部的物流化搬运机器人。采用D-H法建立连杆坐标系,通过求解运动学正解对机器人运动空间进行分析,在此基础上,采用边界追踪法规划了一种满足植物工厂立体式培育特点的滑切式搬运最优轨迹,提取轨迹上若干点,求解提取点运动学逆解,采用三次样条插值拟合机械手臂关节变量随时间变化函数,并在实验室中搭建育秧环境可自动调控的立体式育秧平台进行试验,控制机器人按照最优轨迹运动,应用高速摄像技术对实际运动轨迹进行记录,试验结果表明,实际轨迹和最优轨迹最大绝对误差为8 mm,在误差允许范围内,可以完成植物工厂内所需的搬运作业功能。

关键词：植物工厂搬运机器人苗盘搬运狭闭空间轨迹规划

三臂多功能棚室农业机器人的运动学分析及试验

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农业工程学报 2015年第13期31卷 32-38页

作者：权龙哲张冬冬查绍辉奚德君王昊东北农业大学工程学院

果蔬培育过程涉及采摘、喷雾、剪枝等多种作业内容,为此该文提出了一种三臂多功能农业智能机器人,各机械手臂具有不同的作业功能,同时每2条手臂之间又可实施协同作业;建立该机器人的运动学模型是实现该系统多功能作业的前提,为此该文采... 详细信息

果蔬培育过程涉及采摘、喷雾、剪枝等多种作业内容,为此该文提出了一种三臂多功能农业智能机器人,各机械手臂具有不同的作业功能,同时每2条手臂之间又可实施协同作业;建立该机器人的运动学模型是实现该系统多功能作业的前提,为此该文采用D-H方法建立了机器人连杆坐标系,分别推导了视觉系统、剪切执行器、采摘执行器、喷洒执行器的运动学方程,实现了运动学正解;采用代数方法得到了封闭形式的运动学方程逆解,求解了在采摘和喷洒模式下的各末端执行器包络空间,选取包络空间中的若干特征点作为试验样本,并为该机器人系统搭建了用以检验其执行精度的三维坐标系。试验结果表明,该机器人系统的运动模型能够指导各末端执行器完成指定动作且最大误差仅为8 mm,误差远远小于末端执行器的开度,能够满足要求。

关键词：机器人末端执行器运动学 D-H方法

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玉米粒群批量整列系统参数优化与试验

农业机械学报 2017年第7期48卷 59-68页

作者：权龙哲奚德君王建宇陈词王洪飞东北农业大学工程学院哈尔滨150030

为提高玉米分选机械化水平,针对传统玉米分选机器存在籽粒难以实现批量整列的问题,设计了一种能够高效批量整列的机械装置。阐述了该批量整列装置主要结构、工作原理和相关结构参数;对该装置关键部件进行结构设计,分析振幅差异式电磁振... 详细信息

为提高玉米分选机械化水平,针对传统玉米分选机器存在籽粒难以实现批量整列的问题,设计了一种能够高效批量整列的机械装置。阐述了该批量整列装置主要结构、工作原理和相关结构参数;对该装置关键部件进行结构设计,分析振幅差异式电磁振动系统和批量整列轨道的性能特点;对该装置的批量整列性能进行EDEM虚拟仿真试验,以轨道弧形区域圆心角、楔形挡板夹角、轨道宽度为试验因素,批量整列性能为试验指标进行虚拟正交试验,分析相关因素对批量整列性能参数的影响,获得合理参数组合为:轨道宽度为15.4 mm,弧形区域圆心角为45°,楔形挡板夹角为110°。台架试验验证结果表明:电磁振动系统振幅为1.5 mm,频率为52 Hz,振动方向角为28°,安装倾角为0°,附加质量为0.3 kg,一侧板弹簧调至87°,另一侧板弹簧调至35°,安装配重片处轨道振幅为1 mm时,批量整列合格指数为83.1%,粘连卡止指数为10.4%,滞后指数为6.5%,批量整列性能良好,批量整列系统性能满足玉米籽粒分选器性能要求。

关键词：玉米籽粒分选批量整列 TRIZ理论 EDEM

靶向灭草机器人药液喷洒空气动力学模型建立与验证

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农业工程学报 2017年第15期33卷 72-80页

作者：权龙哲王建森奚德君郦亚军孙文峰陈词东北农业大学工程学院哈尔滨150030

为提高除草剂的有效利用率、降低环境污染,该文研制了一种靶向灭草机器人,建立机器人的药液喷洒动力学模型是提高对靶施药精度的关键。在综合考虑多种影响因素前提下,采用空气动力学原理建立了液滴在喷洒过程中的动力学模型,并推导出液... 详细信息

为提高除草剂的有效利用率、降低环境污染,该文研制了一种靶向灭草机器人,建立机器人的药液喷洒动力学模型是提高对靶施药精度的关键。在综合考虑多种影响因素前提下,采用空气动力学原理建立了液滴在喷洒过程中的动力学模型,并推导出液滴的落地点公式;在此基础上通过计算机数值模拟得出了液滴群的落地覆盖区域,同时分析了液滴阻力特性及各工作参数对运动过程的影响;在室内无风条件下,应用高速摄像技术进行了喷洒试验,将液滴群的实际落地覆盖区域与理论覆盖区域比对,相对误差为8%~13%,同时采用吸水纸称质量法分析了药液有效覆盖区域的沉积量分布特性。研究结果表明:借由药液喷洒动力学模型得出的理论药液覆盖区域与试验结果具有一定的吻合性,验证了模型的适用性。该研究可为搭建相关靶向喷洒系统提供参考。

关键词：机器人模型计算机仿真对靶施药药液覆盖区

粘连玉米粒群的分水岭分割与粒形的多尺度小波校正算法研究

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中国科技论文 2016年第2期11卷 191-196页

作者：权龙哲辛伯来奚德君张明俊东北农业大学工程学院哈尔滨150030

为实现玉米粒群图像的自动分割和形态校正,在传统分水岭分割算法的基础上提出了一种新的粘连籽粒分离与形态校正算法。首先采用维纳滤波与数学形态学运算对玉米粒群图像进行滤波及背景均匀化处理;然后通过多种边缘检测算子相结合的检测... 详细信息

为实现玉米粒群图像的自动分割和形态校正,在传统分水岭分割算法的基础上提出了一种新的粘连籽粒分离与形态校正算法。首先采用维纳滤波与数学形态学运算对玉米粒群图像进行滤波及背景均匀化处理;然后通过多种边缘检测算子相结合的检测方法,确定玉米籽粒的粘连边界,作为算法的分水岭;利用腐蚀算法与极值化处理确定了粒群图像的蓄水盆地,并以构建的分水岭和蓄水盆底完成对粒群图像的分水岭分割运算;最后利用多尺度小波分析的方法对籽粒图像进行正形。试验结果表明,该算法对玉米粒群图像的有效分割率和正形率分别为94%和95.6%,有效解决了传统分水岭分割方法易出现的过分割和泄露等问题,较传统算法在时间和准确率等方面均有很大提升。

关键词：玉米籽粒粘连正形分水岭分割算法小波分析

基于电磁振动的玉米粒群定向整列系统的参数优化与试验

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农业工程学报 2017年第19期33卷 59-66页

作者：权龙哲奚德君肖云瀚王建森张明俊王洪飞张天宇东北农业大学工程学院哈尔滨150030

为提高玉米粒群定向整列系统性能及精度,分析电磁振动系统设计参数对定向整列性能的影响。首先,通过分析系统的工作原理,构建了籽粒的滑移模型;其次,开展了系统动力学分析及定向阶段籽粒的受力分析,探讨了籽粒定向整列过程与系统设计参... 详细信息

为提高玉米粒群定向整列系统性能及精度,分析电磁振动系统设计参数对定向整列性能的影响。首先,通过分析系统的工作原理,构建了籽粒的滑移模型;其次,开展了系统动力学分析及定向阶段籽粒的受力分析,探讨了籽粒定向整列过程与系统设计参数之间的关系,选取出对系统作业性能有显著影响的参数,得到满足要求的设计参数临界条件;最后,搭建定向整列试验平台,通过三因素二次正交旋转设计试验,进一步优化设计参数,建立因素与试验指标(定向成功率、整列成功率)的回归方程。经优化计算得出:最佳设计参数范围为振动方向角32°~35°、振幅为0.1~0.15 mm、振动频率为51.5~52 Hz,相对应的试验指标定向成功率范围为63.8%~67.4%,整列成功率范围为95.8%~96.3%,其中最优参数组合为:振动方向角34.42°、振幅为0.14 mm、振动频率51.77 Hz;将系统置于最优参数组合进行验证试验,同时借助高速摄像系统对籽粒定向整列过程实时记录和分析,在无机械机构辅助的情况下,平均定向成功率为66.2%,整列成功率为97.4%。该研究可为玉米籽粒定向种植、定向育苗等相关装备的研制提供参考。

关键词：动力学模型设计优化电磁振动定向整列玉米籽粒高速摄像

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玉米定向栽培及机械化定向种植技术研究综述

中国农业大学学报 2017年第9期22卷 78-85页

作者：权龙哲奚德君王建森肖云瀚王建宇郦亚军东北农业大学工程学院哈尔滨150030

从玉米定向生长与栽培原理入手,对国内外定向种植机械化现状进行综述;针对研究现状,分析我国玉米定向种植机械化发展中存在的主要问题,以及机械化定向种植涉及的运动控制和批量识别等关键技术。研究结果表明:玉米定向栽植技术具有高产... 详细信息

从玉米定向生长与栽培原理入手,对国内外定向种植机械化现状进行综述;针对研究现状,分析我国玉米定向种植机械化发展中存在的主要问题,以及机械化定向种植涉及的运动控制和批量识别等关键技术。研究结果表明:玉米定向栽植技术具有高产、防病等诸多优点,但目前玉米定向栽植技术多依赖人工操作,费时费力且难以大规模机械化推广;玉米机械化定向种植方面的研究多倾向于定向播种机构的设计,少有玉米粒群定向整列的相关基础理论的研究。就目前玉米机械化定向种植现状,提出应采用多元技术手段开展玉米粒群批量整列机理的研究。

关键词：玉米种子定向栽培机械化定向种植定向整列