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SDC-DeepLabv3+:Lightweight and Precise Localization Algorithm for Safflower-Harvesting Robots

Plant Phenomics 2024年第3期6卷 621-637页

作者： Zhenyu Xing Zhenguo Zhang Yunze Wang Peng Xu quanfeng guo Chao Zeng Ruimeng Shi College of Mechanical and Electrical Engineering Xinjiang Agricultural UniversityUrumqi 830052China Key Laboratory of Intelligent Equipment and Robotics for Agriculture of Zhejiang Province Hangzhou 310058China Key Laboratory of Xinjiang Intelligent Agricultural Equipment Urumqi 830052China

Harvesting robots had difficulty extracting filament phenotypes for small,numerous filaments,heavy cross-obscuration,and similar phenotypic characteristics with *** experience difficulty in localizing under near-colored backgrounds and fuzzy contour *** cannot accurately harvest filaments for ***,a method for detecting and locating filament picking points based on an improved DeepLabv3+algorithm is proposed in this study.A lightweight network structure,ShuffIetNetV2,was used to replace the backbone network Xception of the traditional DeepLabv3+.Convolutional branches for 3 different sampling rates were added to extract information on the safflower features under the receptive *** block attention was incorporated into feature extraction at the coding and decoding layers to solve the interference problem of the near-color background in the feature-fusion ***,using the region of interest of the safflower branch obtained by the improved DeepLabv3+,an algorithm for filament picking-point localization was designed based on barycenter *** tests demonstrated that this method was capable of accurately localizing the *** mean pixel accuracy and mean intersection over union of the improved DeepLabv3+were 95.84%and 96.87%,*** detection rate and weights file size required were superior to those of other *** the localization test,the depth-measurement distance between the depth camera and target safflower filament was 450 to 510 mm,which minimized the visual-localization *** average localization and picking success rates were 92.50%and 90.83%,*** results show that the proposed localization method offers a viable approach for accurate harvesting localization.

关键词： lightweight localization algorithm harvesting precise robots safflower sdc-deeplabv3+

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Discrete element modeling and parameter calibration of safflower biomechanical properties

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International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2024年第2期17卷 37-46页

作者： Zhenguo Zhang Chao Zeng Zhenyu Xing Peng Xu quanfeng guo Ruimeng Shi Yunze Wang College of Mechanical and Electrical Engineering Xinjiang Agricultural UniversityUrumqi 830052China Key Laboratory of Xinjiang Intelligent Agricultural Equipment Xinjiang Agricultural UniversityUrumqi 830052China

Understanding the biomechanical properties of safflowers is essential for appropriately designing harvesting machinery and optimizing the harvesting *** is a flexible crop that lacks a basis for relevant simulation parameters,which causes difficulties in designing harvesting *** this study,a calibration method for safflowers was ***,a discrete element model was established by measuring the intrinsic parameters of a safflower,such as its geometric parameters,density,Poisson’s ratio,and modulus of ***,the contact and bonding parameters were calibrated using a combination of physical and simulation *** the contact parameter tests,the Hertz-Mindlin(no-slip)model was implemented for the stacking angle tests conducted regarding the safflower filament.A regular two-level factorial design was used to determine the important factors and perform the steepest climb ***,the Box-Behnken design was adopted to obtain the optimal contact *** the bonding parameter tests,the Hertz-Mindlin model with bonding contact was applied for the safflower shear simulation tests;moreover,the optimum bonding parameters were obtained through the central composite design *** results demonstrated that the relative errors between the simulated and measured stacking angles and maximum shear were 3.19%and 5.29%,*** a result,the safflower simulation parameters were accurately calibrated,providing a reference for appropriately setting the simulation parameters and designing key mechanical components.

关键词： safflower DEM parameter calibration shear test biomechanical properties

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越南民主政治建设中的社会组织角色分析

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东南亚纵横 2020年第1期 103-112页

作者：郭权锋中共中央党校人民日报社

自20世纪80年代越南实行革新起,经济、政治和社会多个领域的变革以及诸如祖国阵线等机构的改革,为越南社会组织的快速发展提供了机遇,社会组织成为沟通国家、市场和社会三大领域的媒介,形成了有越南特色的国家社团主义结构模式。社会组... 详细信息

自20世纪80年代越南实行革新起,经济、政治和社会多个领域的变革以及诸如祖国阵线等机构的改革,为越南社会组织的快速发展提供了机遇,社会组织成为沟通国家、市场和社会三大领域的媒介,形成了有越南特色的国家社团主义结构模式。社会组织积极参与越南的民主政治建设,在国家和基层两个层面上协助越南共产党和各级政府开展工作,进而建立了较为稳定的互补性关系。一方面,社会组织成为国家和社会间信息流通的纽带;另一方面,社会组织开展活动提升国家治理水平。同时,这种互补性关系受到组织身份和参与层次两种因素的影响,使得不同身份的社会组织在不同层面上具有不同的参与程度。尽管这种互补性关系目前较为稳定,但也受到多重因素的限制与挑战,特别是个别民主化组织利用民族主义大做文章,为越南革新事业带来新的挑战。

关键词：越南革新民主政治社会组织

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小麦免耕播种机双导轨滑移式调偏系统设计与试验

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农业机械学报 2022年第12期53卷 59-69页

作者：张振国郭全峰何进李洪文王庆杰曾超中国农业大学工学院北京100083 新疆农业大学机电工程学院乌鲁木齐830052

针对华北一年两熟区玉米根茬地小麦免耕播种机作业时存在开沟器易堵塞、通过性差等问题,提出精准对行避茬的方法,设计一种小麦免耕播种机双导轨滑移式调偏系统。通过理论分析构建调偏横移机构的下悬挂臂力矩平衡、偏移距离及液压缸受力... 详细信息

针对华北一年两熟区玉米根茬地小麦免耕播种机作业时存在开沟器易堵塞、通过性差等问题,提出精准对行避茬的方法,设计一种小麦免耕播种机双导轨滑移式调偏系统。通过理论分析构建调偏横移机构的下悬挂臂力矩平衡、偏移距离及液压缸受力平衡方程,确定影响调偏横移机构提升性能与调偏性能的关键因素。调偏控制系统运用临界比例度法对PID控制进行参数整定,通过土槽试验平台对调偏控制系统的性能进行验证,超调量全部小于5%,平均响应稳态误差小于3 mm,移动响应时间为2.8 s。田间试验结果表明,当行间秸秆覆盖量、作业速度逐渐增大时,小麦免耕播种机的纵向调整距离和播种均匀性变异系数随之逐渐增大,避茬率逐渐减小,即当免耕播种机作业速度小于等于1.4 m/s,行间秸秆覆盖量小于等于1.5 kg/m2时,避茬率大于等于90%,纵向调整距离小于等于2.5 m,小麦播种均匀性变异系数小于等于26.75%,可满足小麦免耕播种机的调偏作业要求。

关键词：玉米茬地免耕播种双导轨调偏装置 PID控制田间试验

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改进YOLOv3的复杂环境下红花丝检测方法

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农业工程学报 2023年第3期39卷 162-170页

作者：张振国邢振宇赵敏义杨双平郭全峰史瑞猛曾超新疆农业大学机电工程学院乌鲁木齐830052 中国农业大学工学院北京100083 浙江省农业智能装备与机器人重点实验室杭州310058

天气变化、光照变化、枝叶遮挡等复杂环境给红花丝的快速、准确检测带来挑战,影响红花采摘机器人的作业效率,该研究基于改进YOLOv3提出了一种目标检测算法(GSC-YOLOv3)。首先GSC-YOLOv3采用轻量级网络幻影结构GhostNet替换主干特征提取... 详细信息

天气变化、光照变化、枝叶遮挡等复杂环境给红花丝的快速、准确检测带来挑战,影响红花采摘机器人的作业效率,该研究基于改进YOLOv3提出了一种目标检测算法(GSC-YOLOv3)。首先GSC-YOLOv3采用轻量级网络幻影结构GhostNet替换主干特征提取网络,并在保证良好检测精度的前提下,最大限度压缩算法参数,提高算法速度,从而使用少量参数生成红花丝有效特征;其次使用空间金字塔池化结构(spatial pyramid pooling,SPP)实现特征增强,弥补提取红花丝特征过程中的信息损失;最后将卷积块注意力模块(convolutional block attention module,CBAM)融入特征金字塔结构,以解决特征融合过程中的干扰问题,提高算法的检测效率和精度。检测结果表明:GSC-YOLOv3算法在测试集下的平均精度均值达到91.89%,比Faster R-CNN、YOLOv3、YOLOv4、YOLOv5、YOLOv6、YOLOv7算法分别高12.76、2.89、6.35、3.96、1.87、0.61个百分点;在GPU下的平均检测速度达到51.1帧/s,均比其他6种算法高。在复杂场景下的对比试验结果表明,所改进算法具有高检测精度及良好的鲁棒性和实时性,对解决红花采摘机器人在复杂环境下红花丝的精准检测具有参考价值。

关键词：采摘目标检测 YOLOv3 GhostNet结构复杂环境红花丝

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福建长汀植被覆盖度变化的主要驱动影响因子及影响力分析

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福建农林大学学报（自然科学版） 2017年第3期46卷 277-283页

作者：王文辉马祥庆田超靳全锋郭福涛福建农林大学林学院海峡两岸红壤区水土保持协同创新中心福建福州350002

运用多元线性回归和逐像元趋势分析法,并结合Arc GIS技术手段对2000—2010年福建长汀植被覆盖度变化的驱动因子及影响力进行定量分析.将影响当地植被覆盖变化的相关因素分成气象因素、非气象因素(包括地形因子、社会经济)和全变量因素... 详细信息

运用多元线性回归和逐像元趋势分析法,并结合Arc GIS技术手段对2000—2010年福建长汀植被覆盖度变化的驱动因子及影响力进行定量分析.将影响当地植被覆盖变化的相关因素分成气象因素、非气象因素(包括地形因子、社会经济)和全变量因素分别进行分析.研究结果表明:2000—2010年,长汀植被覆盖度整体以增加为主,仅个别地区出现减少的现象;模型拟合结果显示,非气象因素整体对长汀植被盖度变化的影响大于气象因素;变量重要性研究结果表明:农作物播种面积、当地财政支出、坡度和水保活动收益是影响长汀植被覆盖度4个重要因素,进一步揭示了政策和经济因素的重要性.

关键词：植被覆盖驱动因子多元线性回归长汀

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Dynamics of major air pollutants from crop residue burning in China's Mainland,2000–2014

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Journal of Environmental Sciences 2018年第8期30卷 190-205页

作者： quanfeng Jin Xiangqing Ma Guangyu Wang Xiajie Yang Futao guo College of Forestry Fujian Agriculture and Forestry UniversityFuzhou 350002China Co-innovation Center for Soil and Water Conservation in the Red Soil Region of the Cross-straits Fuzhou 350002China Li Shui Vocational Technical College Lishui 323000China Asia-Pacific Forest Research Centre Faculty of ForestryUniversity of British ColumbiaVancouverBC V6T 1Z4Canada

Based on satellite image data and China＇s Statistical Yearbooks（2000 to 2014）, we estimated the total mass of crop residue burned, and the proportion of residue burned in the field *** as domestic fuel. The total emissions of various pollutants from the burning of crop residue were estimated for 2000-2014 using the emission factor method. The results indicate that the total amount of crop residue and average burned mass were 8690.9 Tg and4914.6 Tg, respectively. The total amount of emitted pollutants including CO2, CO, NOx,VOCs, PM（2.5）, OC（organic carbon）, EC（element carbon） and TC（total carbon） were 4212.4–8440.9 Tg, 192.8–579.4 Tg, 4.8–19.4 Tg, 18.6–61.3 Tg, 18.8–49.7 Tg, 6.7–31.3 Tg, 2.3–4.7 Tg, and8.5–34.1 Tg, respectively. The emissions of pollutants released from crop residue burning were found to be spatially variable, with the burning of crop residue mainly occurring in Northeast, North and South China. In addition, pollutant emissions per unit area（10 km ×10 km） were mostly concentrated in the central and eastern regions of China. Emissions of CO2, NOx, VOCs, OC and TC were mainly from rice straw burning, while burning of corn and wheat residues contributed most to emissions of CO, PM（2.5） and EC. The increased ratio of PM（2.5） emissions from crop residue burning to the total emitted from industry during the study period is attributed to the implementation of strict emissions management policies in Chinese industry. This study also provides baseline data for assessment of the regional atmospheric environment.

关键词： Agricultural pollutants Crop residue Straw burning Air pollution Temporal and spatial variations

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一种空间相机调焦机构的设计与分析

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长春理工大学学报（自然科学版） 2016年第3期39卷 1-4页

作者：范洪杰董吉洪李威张远清郭权峰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为补偿空间相机由于温度、轨道高度变化,以及运载过程中冲击和振动等影响引起的离焦,并满足空间相机质量更轻、体积更小的需求,设计了一种调焦机构。该调焦机构采用步进电机和谐波齿轮减速器进行驱动,精密滚珠丝杠进行传动,直线轴承进... 详细信息

为补偿空间相机由于温度、轨道高度变化,以及运载过程中冲击和振动等影响引起的离焦,并满足空间相机质量更轻、体积更小的需求,设计了一种调焦机构。该调焦机构采用步进电机和谐波齿轮减速器进行驱动,精密滚珠丝杠进行传动,直线轴承进行导向,绝对式编码器与滚珠丝杠同轴安装测量,总质量仅为1.4千克。论述了调焦机构的方案选择,给出了调焦机构的设计结构图。分析计算了调焦机构的的调焦误差,理论误差为5.1μm,满足调焦精度要求。此外,利用有限元对轻量化后的调焦机构进行了模态分析,结果表明其结构刚度较高,满足使用要求。

关键词：调焦机构误差分析模态分析谐波齿轮减速器

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鞍钢鲅鱼圈球团生产实践

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鞍钢技术 2017年第2期 37-41页

作者：汪立东马贤国国泉峰滕雪亮靳高峰鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司辽宁营口115007

介绍了鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司球团生产线组建情况,详细分析了制约球团生产运行的问题并提出解决方法。采用低温焙烧操作法和间断式供电操作法等,大幅度地降低了生产成本。实践证明,球团矿产量和质量完全满足高炉冶炼要求。

关键词：链箅机—回转窑球团铁精矿膨润土

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空间遥感器电控箱结构设计

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长春理工大学学报（自然科学版） 2015年第2期38卷 13-17页

作者：王克军董吉洪宣明郭权锋李延春中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100049

空间遥感器电控箱的在轨不可维修性要求其具有高的电磁屏蔽能力和力学稳定性。针对电磁屏蔽能力和力学稳定性要求,设计了一种框架式结构的双腔隔离电磁屏蔽结构。该结构主体采用稳定的框架式结构,力学性能好。电控箱整体结构分为两个封... 详细信息

空间遥感器电控箱的在轨不可维修性要求其具有高的电磁屏蔽能力和力学稳定性。针对电磁屏蔽能力和力学稳定性要求,设计了一种框架式结构的双腔隔离电磁屏蔽结构。该结构主体采用稳定的框架式结构,力学性能好。电控箱整体结构分为两个封闭的腔体,一个腔体用来承载电子学器件,一个腔体负责数据信号的转出,具有极高的电磁屏蔽能力。通过反应电控箱结构屏蔽能力的电场辐射抗扰度试验(RS103)和电场辐射发射试验(RE102)证明了该结构的电磁屏蔽效果满足航天应用需求。并且,对整个结构进行了有限元分析和动力学试验,基频是235HZ,满足设计要求的120HZ,双腔隔离电控箱具有优良的力学性能和极高的电磁屏蔽能力。

关键词：遥感器结构设计电磁屏蔽 CAE 动力学仿真

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