检索结果-南通市图书馆

作者：韩岳霖山东农业大学

学位级别：硕士

地膜覆盖栽培是马铃薯种植业中广泛采用的技术,覆盖地膜具有增温、保水、保肥和抑制杂草生长等作用,可有效提高马铃薯的产量和品质。为了保证马铃薯正常生长,需要及时破除膜覆盖层,以便让幼苗得到充足的阳光和氧气,同时还可以避免膜覆... 详细信息

地膜覆盖栽培是马铃薯种植业中广泛采用的技术,覆盖地膜具有增温、保水、保肥和抑制杂草生长等作用,可有效提高马铃薯的产量和品质。为了保证马铃薯正常生长,需要及时破除膜覆盖层,以便让幼苗得到充足的阳光和氧气,同时还可以避免膜覆盖时间过长导致的土壤温度过高或过低等问题。目前马铃薯幼苗破膜主要依靠人工完成,针对人工破膜劳动强度大以及效率低的问题,本文提出一种利用图像检测马铃薯幼苗并通过机械臂带动破膜刀进行破膜的方法,研制了一种基于深度学习马铃薯幼苗检测的自动破膜机,主要研究内容和结果如下:(1)整机总体设计。根据破膜机的工作环境,确定整机机械结构和控制系统,机械结构包括车架、破膜运动平台、自走驱动系统、幼苗检测机构和破膜装置;控制系统系统包括幼苗检测系统、运动破膜平台系统和自走驱动控制系统。(2)提出一种基于YOLOX网络的马铃薯幼苗检测方法。根据试验要求采集马铃薯幼苗图像,构建马铃薯幼苗图像样本数据集,利用YOLOX网络对幼苗样本进行训练和检测,通过不断优化网络结构,调整超参数,达到最优的检测模型。试验结果表明,该网络对马铃薯幼苗检测的平均准确率达到97.26%,回报率为96.25%,调和均值F1为0.91。该模型可以快速准确检测马铃薯幼苗。(3)进行相机标定和手眼标定。通过相机标定消除相机畸变带来的误差影响,通过手眼标定,得到像素坐标与运动破膜平台坐标之间的转换关系。幼苗检测系统在对马铃薯幼苗进行检测的同时输出相机坐标系下幼苗的像素坐标,并将像素坐标转换为基于破膜平台的位置坐标,将位置坐标通过串口通信发送到下位机,按照设定的破膜策略进行破膜作业。(4)完成马铃薯幼苗破膜的田间试验。首先确定田间试验的工作条件,进行试验样机的组装和调试,其次确定自动破膜机破膜性能的评价指标,最后对自动破膜机的破膜数据进行分析。试验可得马铃薯幼苗自动破膜机的破膜合格率为91.6%,幼苗损伤率为3.4%,幼苗检测准确率为95%,破膜效率为11.32个/min。该机能够完成幼苗的破膜工作,对后续马铃薯幼苗的茁壮生长提供强有力的保障。

关键词：图像处理 YOLOX 马铃薯幼苗破膜机

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基于Delta机械臂的大蒜幼苗破膜机设计与试验

基于Delta机械臂的大蒜幼苗破膜机设计与试验

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作者：程明星山东农业大学

学位级别：硕士

大蒜地膜覆盖种植可有效提高产量与品质,及时破膜放苗既可防止因外部环境温度过高而灼伤幼苗,又可减小薄膜开口面积利于保温保湿。针对人工破膜效率低、劳动强度大以及拖链式破膜不能实现完全破膜的问题,提出利用Delta机械臂高效、快速... 详细信息

大蒜地膜覆盖种植可有效提高产量与品质,及时破膜放苗既可防止因外部环境温度过高而灼伤幼苗,又可减小薄膜开口面积利于保温保湿。针对人工破膜效率低、劳动强度大以及拖链式破膜不能实现完全破膜的问题,提出利用Delta机械臂高效、快速的特点以及发热圈烫破薄膜的破膜方法,对拖链式初次破膜之后仍未破膜的蒜芽进行二次破膜。本研究研制了一种基于Delta机械臂的大蒜幼苗破膜机,主要研究内容和结论如下:(1)整机总体设计。根据机器的工作环境以及设计要求,确定了基于Delta机械臂的大蒜幼苗破膜机的整体机械结构和整体控制系统。整机机械结构主要包括车架、Delta机械臂、行走装置、图像处理装置和末端破膜装置。整机控制系统主要是由行走控制系统、Delta机械臂运动路径控制系统和破膜控制系统组成。(2)未破膜蒜芽的识别检测。将采集到的未破膜蒜芽图像进行图像增强、标注后,利用YOLOv5s模型对其进行训练、测试和验证,最终生成未破膜蒜芽识别模型。该模型对未破膜蒜芽的检测精度为82.92%,召回率为83.40%,F1值为93.13%,m AP＿0.5为85.17%。该模型可以成功识别检测出未破膜蒜芽,并且具有较强的鲁棒性。(3)破膜机系统标定及其破膜功能实现。对相机、Delta机械臂、相机与工作面以及Delta与相机坐标系之间进行了标定,将相机输出的未破膜蒜芽的位置坐标转换为Delta机械臂坐标下的位置坐标。确定破膜机对未破膜蒜芽采取“先近后远、先右后左”的破膜策略,通过机械臂的快速运动,实现对未破膜蒜芽的精准破膜。(4)大蒜破膜全程的田间试验以及数据分析。采取先进行拖链式首次破膜、后进行破膜机二次破膜的大蒜破膜方式,研究破膜过程中蒜芽破膜率和损伤率的变化情况。破膜机的平均破膜成功率为97.60%,平均损伤率为2.20%,平均识别准确率为96.80%,平均错误识别率为3.20%,平均漏识别率为2.40%;整个破膜过程蒜芽的破膜成功率为99.76%,蒜芽损伤率为8.61%。拖链式破膜方式结构简单,易于操作;破膜机在保持较高的破膜效率的同时,也能保持较好的识别精度,实现未破膜蒜芽的二次破膜。

关键词：图像处理大蒜芽苗破膜机 Delta机械臂机器学习

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大蒜幼苗破膜机的设计与试验研究

大蒜幼苗破膜机的设计与试验研究

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作者：丁贺贺山东农业大学

学位级别：硕士

大蒜是一种特色经济作物,从种植到收获可分为种植、浇水覆膜、幼苗破膜和收获四个过程。其中幼苗破膜过程十分重要,然而此过程在我国大部分地区仍在采用人工方式进行,其劳动强度大且效率低。基于国内这一现状,本文设计一种大蒜幼苗破膜... 详细信息

大蒜是一种特色经济作物,从种植到收获可分为种植、浇水覆膜、幼苗破膜和收获四个过程。其中幼苗破膜过程十分重要,然而此过程在我国大部分地区仍在采用人工方式进行,其劳动强度大且效率低。基于国内这一现状,本文设计一种大蒜幼苗破膜机,对行驶性能进行分析使其满足作业行驶要求;开展田间破膜试验,以期得到最优破膜要素组合。研究的主要内容与结论如下:(1)整机总体设计。样机主要包括可调式车架机构、履带式行走机构、可调式破膜机构、双侧电机独立驱动模块、链条传动模块、视觉辅助装置与远程控制模块。本文首先对整机各机械结构部分进行设计与分析,根据金乡县大蒜种植地区农艺要求,确定各机械部分结构与参数;进而对传动系统和控制系统展开设计,以满足远程控制的作业需求;最后对整机工作原理进行详细阐述。(2)关键部件性能分析。对影响破膜性能的关键部件展开分析,得到影响破膜效果的主要因素有:整机行进速度、破膜链子质量、覆地薄膜厚度和破膜链子类型;通过对破膜链子的受力分析,选取满足其作业需求的卷放电机,额定功率为0.2k W、额定转速为1800r/min。通过对底盘直行、转向和越埂过程性能分析,得到不同工况下各参数数据,其中单侧履带所需驱动力最大值为694N、驱动力矩最大值为72.9N·m、最高行驶速度为6km/h,由数据对比分析验证底盘的行驶可行性;最后根据驱动力矩等参数要求,选取满足其行驶作业要求的行走电机,额定功率为1.3k W、额定转速为3000r/min。(3)整机试验研究及参数优化。以大蒜幼苗破膜过程为研究对象,将整机行进速度、链子质量、薄膜厚度和链子类型作为自变量,幼苗破膜率和幼苗损伤率为评价指标进行单因素试验,得到各试验因素对评价指标的影响规律及最优取值范围。进行三因素五水平正交中心组合多因素试验,研究整机行进速度、链子质量和薄膜厚度对幼苗破膜率和幼苗损伤率的影响,建立各因素与评价指标之间的回归模型,并利用响应曲面法对试验数据进行优化处理,结果表明各因素最优参数组合为:整机行进速度4.8km/h,链子质量11.3kg,薄膜厚度0.1mm,此时幼苗破膜率为86.5%,幼苗损伤率为5.6%。在最优参数组合下进行验证试验,试验结果为:幼苗破膜率85.5%、幼苗损伤率5.7%,与优化结果基本一致。通过试验结果值与优化求解值对比,验证整机设计的正确性。

关键词：大蒜幼苗破膜机破膜试验

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基于视觉辅助的大蒜幼苗破膜机的研制与试验

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农业装备技术 2023年第6期49卷 15-19页

作者：施国英王化琴李天华李玉华吴彦强山东农业大学机械与电子工程学院山东泰安271018 山东省创新发展研究院山东济南250000

针对人工破膜效率低、劳动强度大的问题,文章研制了一种基于视觉辅助的大蒜幼苗破膜机。通过不同链条与作业速度下的田间试验,结果表明:采用8 mm不锈钢短环链条和2.5 m/s的前进速度,蒜芽破膜率、损伤率是最优的。与人工破膜相比,机器破... 详细信息

针对人工破膜效率低、劳动强度大的问题,文章研制了一种基于视觉辅助的大蒜幼苗破膜机。通过不同链条与作业速度下的田间试验,结果表明:采用8 mm不锈钢短环链条和2.5 m/s的前进速度,蒜芽破膜率、损伤率是最优的。与人工破膜相比,机器破膜率提高10.5%,蒜芽损伤率基本相同;机器破膜最大作业效率为5.4 hm2/h,约为人工的2.5倍。该机工作效率高、破膜效果好,可为大蒜破膜技术及装备的研发提供参考。

关键词：大蒜幼苗破膜机视觉辅助田间试验

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