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Journal of Bionic engineering 2024年第3期21卷 1347-1359页

作者： Yue Jiang Xinyi Li Zhichao ma Zhihui Zhang Cuie Wen Zhonghao Jiang Nan Lin Luquan Ren Key Laboratory of Bionic engineering of Ministry of Education College of Biological and Agricultural EngineeringJilin UniversityChangchun130022China Hubei Provincial engineering Technology Research Center for Microgrid College of Electrical Engineering and New EnergyChina Three Gorges UniversityYichang443002China School of mechanical and Aerospace engineering Jilin UniversityChangchun130025China Centre for Additive manufacturing School of EngineeringRMIT UniversityMelbourneVictoria3001Australia Key Laboratory of Automobile materials of Ministry of Education College of Materials Science and EngineeringJilin UniversityChangchun130025China State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry Jilin UniversityChangchun130012China

Amplifying the intrinsic wettability of substrate material by changing the solid/liquid contact area is considered to be the main mechanism for controlling the wettability of rough or structured *** theoretical analysis and experimental exploration,we have found that in addition to this wettability structure amplification effect,the surface structure also simultaneously controls surface wettability by regulating the wetting state via changing the threshold Young angles of the Cassie-Baxter and Wenzel wetting *** wetting state regulation effect provides us with an alternative strategy to overcome the inherent limitation in surface chemistry by tailoring surface *** wetting state regulation effect created by multi-scale hierarchical structures is quite significant and plays is a crucial role in promoting the superhydrophobicity,superhydrophilicity and the transition between these two extreme wetting properties,as well as stabilizing the Cassie-Baxter superhydrophobic state on the fabricated lotus-like hierarchically structured Cu surface and the natural lotus leaf.

关键词： Hierarchical structure Wetting state regulation Wetting transition Superhydrophobicity Superhydrophilicity

Parameter calibration and experimental verification of discrete element simulation model for Protaetia brevitarsis larvae bioconversion mixture

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International Journal of agricultural and Biological engineering 2024年第4期17卷 35-44页

作者： Yuanze Li Jianhua Xie Jia Zhang Yong Yue Qinghe Meng Yakun Du Deying ma college of mechanical and {2. engineering Xinjiang Agricultural UniversityUrumqi 830052China Key Laboratory of Xinjiang Intelligent agricultural Equipment Xinjiang Agricultural UniversityUrumqi 830052China

To improve the survival rate of larvae during material separation after biotransformation of existing residual film mixtures of Protaetia brevitarsis larvae,this paper adopts the method of combining physical test and EDEM simulation test,and selects Hertz Mindlin with JKR contact model to calibrate the discrete element simulation contact parameters of the Protaetia brevitarsis larvae and the frass ***,the cylinder lifting method was used to determine the actual repose angle of the mixture of larvae and *** collision recovery coefficients between larvae-frass and steel,static friction coefficient,kinetic friction coefficient and the collision recovery coefficient between larvae were measured through physical tests such as the inclined plane *** Plackett-Burman test was then used to screen out the factors that have a significant impact on the repose angle:Poisson’s ratio of frass,frass-frass rolling friction coefficient,frass JKR surface energy,frass-larvae JKR surface *** optimal value intervals of four significant factors were determined based on the steepest climb test,Based on the Box-Behnken response surface analysis test,the second-order regression model between the repose angle and four significant factors was determined,and variance and interaction effects were *** with the actual repose angle as the goal,the significant factors were optimized and the optimal parameter combination of the four significant factors was *** simulation test of material repose angle and screening was carried out with the optimal parameter combination,and compared with the physical *** was found that the maximum relative errors of the two tests were 1.48%and 3.79%respectively,indicating that the calibrated parameter values are true and reliable,It can provide a reference for the discrete element simulation of the transportation and separation of the Protaetia brevitarsis larvae-frass mixture.

关键词： Protaetia brevitarsis larvae-frass mixture repose angle parameter calibration discrete element model

Interfacial assembly of 2. polydopamine/graphene heterostructures with well-defined mesopore and tunable thickness for high-energy planar micro-supercapacitors

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Chinese Chemical Letters 2024年第7期35卷 439-444页

作者： Jieqiong Qin Zhi Yang Jiaxin ma Liangzhu Zhang Feifei Xing Hongtao Zhang Shuxia Tian Shuanghao Zheng Zhong-Shuai Wu college of Science Henan Agricultural UniversityZhengzhou 450002China State Key Laboratory of Catalysis Dalian Institute of Chemical PhysicsChinese Academy of SciencesDalian 116023China university of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China mechanical and electrical {2. Institute Zhengzhou University of Light IndustryZhengzhou 450002China

Two-dimensional(2.)mesoporous pseudocapacitive polymer/graphene heterostructures combine the advanced merits of 2. materials and mesoporous materials,possessing unique nanosheet structure,large specific surface area(SSA),abundant oxygen/nitrogen-containing groups,desirable {2. conductivity and admirable electrochemical redox activity,and hold great potential for constructing high-performance planar micro-supercapacitors(MSCs).Herein,we demonstrate the interfacial assembly of 2. mesoporous polydopamine/graphene(mPDG)heterostructures with well-defined mesopore structure(12.nm)and adjustable thickness(7.5–14.1 nm)for planar high-energy pseudocapacitive *** to medium thickness,exposed mesopore of 12.nm and large SSA of 108 m^(2./g,the m PDG with 10.8 nm thickness reveals prominent mass capacitance of 419 F/g and impressive cycling stability with~96%capacitance retention after 5000 ***,the symmetric mPDG-based MSCs with“water-in-salt”gel electrolyte present wide voltage window of 1.6 V,superior volumetric energy density of 11.5 mWh/cm^(3),outstanding flexibility and self-integration ***,this work offers a new platform of controllably synthesizing 2. mesoporous heterostructures for high-performance MSCs.

关键词： 2. materials Mesopores Heterostructures Polydopamine High energy density Micro-supercapacitors

葡萄园喷雾牵引车翼型塔板仿真分析与优化设计

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北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 98-106页

作者：魏彬陈伟春马聪北京化工大学机电工程学院北京100029 宁夏农林科学院农业经济与信息技术研究所银川750000

针对宁夏贺兰山区域葡萄种植环境与作物冠层特征,设计了一种带有浮动结构的翼型塔板导流装置,其浮动结构可依据不同生长时期的葡萄作物高度进行调整。利用计算流体力学(CFD)软件对塔板气流场进行仿真分析,以翼型浮动塔板出风口处高速气... 详细信息

针对宁夏贺兰山区域葡萄种植环境与作物冠层特征,设计了一种带有浮动结构的翼型塔板导流装置,其浮动结构可依据不同生长时期的葡萄作物高度进行调整。利用计算流体力学(CFD)软件对塔板气流场进行仿真分析,以翼型浮动塔板出风口处高速气流区域的面积最大值为目标,通过正交分析获得浮动结构与固定结构最佳优化导流几何参数与导风锥参数。在塔板优化结果的基础上,针对浮动结构可调极限角度进行仿真分析,建立风送塔板结构仿真模型,得出其气流汇集的离地高度范围与有效喷施距离。按照设计参数加工装配塔板浮动结构,结合样机完成喷药效能试验。以建立的模型指导各时期葡萄的施药工作,为精准施药提供技术基础。试验结果表明,塔板气流场分布特点与仿真结果基本符合,风送塔板结构仿真模型可靠。

关键词：风送喷雾机流体仿真气流场导流结构

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防风仿生挖掘铲的设计与试验

农机化研究 2024年第7期46卷 64-72页

作者：马伟男宋强高喜银赵建国马春英河北农业大学机电工程学院河北保定071000 河北农业大学农学院河北保定071000

针对河北一年生栽种防风采收过程中挖掘装置挖掘阻力大、碎土能力差等问题,设计了一种防风仿生挖掘铲。结合仿生学原理,采用高精度三维扫描技术对鼹鼠前爪最长的第3趾进行仿生数据采集,运用Imageware逆向设计软件对第3趾点云数据进行处... 详细信息

针对河北一年生栽种防风采收过程中挖掘装置挖掘阻力大、碎土能力差等问题,设计了一种防风仿生挖掘铲。结合仿生学原理,采用高精度三维扫描技术对鼹鼠前爪最长的第3趾进行仿生数据采集,运用Imageware逆向设计软件对第3趾点云数据进行处理,以获取轮廓曲线点云数据,并经matLab软件进行数据拟合得到仿生铲结构曲线。根据根茎类中药材挖掘铲设计原则及栽种防风农艺要求,确定仿生铲关键性能参数,并建立三维模型。利用EDEM离散元仿真分析软件从减阻性能、碎土性能两方面对仿生铲和普通铲的挖掘性能进行对比分析,结果表明:同一仿真条件下,仿生铲减阻率为12.50%,碎土率提升2.92.。通过土槽试验验证仿生铲的挖掘性能及离散元仿真模型的准确性,结果表明:仿生铲减阻率为13.42.,实测值与仿真值相对误差为6.86%,仿生铲具有较好的减阻和碎土性能,所构建离散元仿真模型准确程度较高。

关键词：仿生铲栽种防风 EDEM 挖掘性能土槽试验

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基于轻量化高效层聚合网络的黄花成熟度检测方法

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农业机械学报 2024年第2期55卷 268-277页

作者：吴利刚陈乐周倩史建华马宇波山西大同大学机电工程学院大同037003 山西大同大学煤炭工程学院大同037003 山西大同大学商学院大同037003 山西大同大学物理与电子科学学院大同037003

针对黄花传统人工识别效率低,辨识标准不统一的问题,提出基于轻量化和高效层聚合过渡网络的黄花成熟度识别方法LSEB YOLO v7。首先,引入轻量化卷积对高效层聚合网络和过渡模块进行轻量化处理,减少模型计算量。其次,在特征提取与特征融... 详细信息

针对黄花传统人工识别效率低,辨识标准不统一的问题,提出基于轻量化和高效层聚合过渡网络的黄花成熟度识别方法LSEB YOLO v7。首先,引入轻量化卷积对高效层聚合网络和过渡模块进行轻量化处理,减少模型计算量。其次,在特征提取与特征融合网络之间增加通道注意力机制,提升模型检测性能。最后,在特征融合网络中,优化通道信息融合方式,使用双向特征金字塔网络替换Concatenate,增加信息融合通道,持续提升模型性能。实验结果表明:与原始模型相比,在黄花成熟度检测中,改进后的LSEB YOLO v7模型参数量和浮点运算量分别减少约2.0×10^(6)和7.7×10^(9)。训练时长由8.02. h降低至7.746 h,模型体积压缩约4 MB。同时,训练精确率和召回率分别提升约0.64个百分点和0.14个百分点,maP@0.5和maP@0.5:0.95分别提升约1.84个百分点和1.02.百分点。此外,调和均值性能保持不变,均为84.00%。LSEB YOLO v7算法可均衡模型复杂性与性能,为黄花成熟度检测和智能化采摘设备提供技术支持。

关键词：黄花成熟度深度学习注意力机制信息融合机制轻量化

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西北旱区大豆玉米复合种植联合播种机的设计与试验

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中国农业大学学报 2024年第5期29卷 103-114页

作者：曲经武戴飞史瑞杰赵武云马海军马明义甘肃农业大学机电工程学院兰州730070 甘肃洮河拖拉机制造有限公司甘肃定西730500

针对西北旱区大豆玉米复合种植机具短缺、机械化程度低等问题,设计西北旱区大豆玉米复合种植联合播种机。该机由旋耕装置、起垄装置、覆土装置、施肥装置、播种装置及机架等组成,能够实现旋耕、起垄、施肥、双幅覆膜覆土、镇压及播种等... 详细信息

针对西北旱区大豆玉米复合种植机具短缺、机械化程度低等问题,设计西北旱区大豆玉米复合种植联合播种机。该机由旋耕装置、起垄装置、覆土装置、施肥装置、播种装置及机架等组成,能够实现旋耕、起垄、施肥、双幅覆膜覆土、镇压及播种等多个作业过程。对播种机关键部件进行设计与分析,利用离散元模型对覆土过程进行模拟仿真,分析覆土过程中膜边膜上覆土均匀性;采用DEM-MBD对大豆玉米播种装置耦合仿真,分析大豆玉米播种装置播种均匀性。仿真结果表明:1)土壤因跳跃和泼撒而落到垄面的颗粒数≤1.3%;2.播种装置对大豆和玉米种子挤压力≤10 N,土壤颗粒对鸭嘴的阻力≤50 N。田间试验结果表明:玉米播种装置播种合格率、漏播率和重播率分别为95.63%、1.65%和2.72.,大豆播种装置播种合格率、漏播率和重播率分别为91.2.%、0%和8.76%,机组作业期间运行稳定,具有良好的作业效果,满足大豆玉米带状复合种植需求。

关键词：大豆玉米复合种植种植模式覆土装置播种装置 DEM-MBD耦合

基于改进YOLOv7-ByteTrack的干制哈密大枣缺陷检测与计数系统

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农业工程学报 2024年第3期40卷 303-312页

作者：刘鑫马本学李玉洁陈金成喻国威石河子大学机械电气工程学院石河子832003 农业农村部西北农业装备重点实验室石河子832003 现代农业机械兵团重点实验室石河子832003 新疆农垦科学院机械装备研究所石河子832000

针对目前无法同时对随机多列排布干制哈密大枣进行快速缺陷检测和统计计数问题,该研究设计了一款干制哈密大枣在线检测与计数系统。以干制哈密大枣为研究对象,利用工业相机拍摄传送带上随机排列的多类别缺陷干制哈密大枣视频为数据源,... 详细信息

针对目前无法同时对随机多列排布干制哈密大枣进行快速缺陷检测和统计计数问题,该研究设计了一款干制哈密大枣在线检测与计数系统。以干制哈密大枣为研究对象,利用工业相机拍摄传送带上随机排列的多类别缺陷干制哈密大枣视频为数据源,采用改进的YOLOv7模型进行干制哈密大枣多类别缺陷检测并将检测结果作为后续多目标跟踪算法的输入;考虑到传送带上干制哈密大枣的外观相似性高以及排列密集等特点,该研究结合ByteTrack多目标跟踪算法的思想,设计了一种多类别干制哈密大枣的画线计数方法,实现了随机排布多类别干制哈密大枣的缺陷检测、准确定位及计数。试验结果表明:1)改进的YOLOv7模型浮点计算量为64.6 G,在干制哈密大枣目标检测数据的测试集上的平均检测精度、召回率、F_(1)平衡分数分别达到了98.03%、93.43%和95.00%,相比YOLOv7模型分别提高了4.40、6.88和7.00个百分点,浮点计算量下降了38.6%;2.基于改进YOLOv7为目标检测器开发的ByteTrack算法计数模型对干制哈密大枣计数的准确率为90.12.。该研究可为干制哈密大枣检测计数和分选分级提供技术支持。

关键词：图像处理目标检测干制哈密大枣多目标跟踪 YOLOv7

婴幼儿奶粉中多种掺假物近红外高光谱图像检测方法

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农业机械学报 2024年第4期55卷 368-375页

作者：赵昕马竞一陈晗姜洪喆褚璇赵志磊河北大学质量技术监督学院保定071002 南京林业大学机械电子工程学院南京210037 仲恺农业工程学院机电工程学院广州510225 河北大学计量仪器与系统国家地方联合工程研究中心保定071002

奶粉市场是食品掺假行为频发领域,其中婴幼儿配方奶粉价格高,其质量是消费者、生产企业和执法部门关注的重点。近红外高光谱成像(Near infrared-hyperspectral imaging,NIR-HSI)技术结合化学计量学和机器学习算法可以检测奶粉中单一掺... 详细信息

奶粉市场是食品掺假行为频发领域,其中婴幼儿配方奶粉价格高,其质量是消费者、生产企业和执法部门关注的重点。近红外高光谱成像(Near infrared-hyperspectral imaging,NIR-HSI)技术结合化学计量学和机器学习算法可以检测奶粉中单一掺假物含量。基于NIR-HSI技术研究了不同品牌婴幼儿奶粉中多掺假物(三聚氰胺、香兰素和淀粉)的定量预测。对基于像素点预处理后的高光谱图像划分感兴趣区域(Region of interest,ROI),提取ROI平均光谱。基于经典的过滤式特征选择算法拉普拉斯分数(Laplacian score)(无监督)和ReliefF(有监督)挑选建模关键变量,建立偏最小二乘回归模型(Partial least squares,PLS)。开发包含自定义选择层的一维卷积神经网络模型(One-dimensional convolutional neural networks,1DCNN)。自定义层根据权重系数绝对值,可确定重要波长变量。Laplacian score-PLS模型对预测集中奶粉、三聚氰胺、香兰素和淀粉质量分数预测结果均方根误差分别为0.1110%、0.0570%、0.0349%和0.3481%。ReliefF-PLS模型对预测集中奶粉、三聚氰胺、香兰素和淀粉预测结果均方根误差分别为0.1998%、0.0540%、0.0455%和0.182.%。1DCNN模型对预测集中奶粉、三聚氰胺、香兰素和淀粉质量分数预测结果均方根误差分别为0.8561%、0.0911%、0.0644%和0.2.42.。对Laplacian score、ReliefF和自定义选择层挑选出的前15个重要波长进行对比分析,不同特征选择方法挑选的特征波长子集有所区别,但都选择12.0、1474、152.、1680 nm等附近波长。基于ReliefF-PLS模型的可视化结果表明了其良好的预测能力。

关键词：奶粉掺假拉普拉斯分数算法 ReliefF算法卷积神经网络近红外高光谱成像