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光伏组件层压机电磁感应加热系统设计与试验研究

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光伏组件层压机电磁感应加热系统设计与试验研究

作者：李傲展河北科技师范学院

学位级别：硕士

在日益严峻的环保问题和节能减排的共同要求下,我国太阳能光伏产业正朝着高效优质化的方向发展。目前的光伏组件层压机的加热系统能耗高。电磁感应加热是一种节能、环保、高效、低耗的加热方式,在各个行业得到了广泛的应用。本文设计了... 详细信息

在日益严峻的环保问题和节能减排的共同要求下,我国太阳能光伏产业正朝着高效优质化的方向发展。目前的光伏组件层压机的加热系统能耗高。电磁感应加热是一种节能、环保、高效、低耗的加热方式,在各个行业得到了广泛的应用。本文设计了一种光伏组件层压机电磁感应加热系统,并进行了试验研究,主要内容与结论如下:(1)层压机电磁感应加热系统方案设计。基于电磁感应加热理论,提出矩形线圈模型和椭圆形线圈模型两种感应线圈加热方案,设计层压机电磁感应加热系统,建立了电磁场和温度场有限元模型。(2)不同线圈布置方案的加热板磁热耦合分析。利用ANSYS软件在相同加热频率、电流强度、空间间隙激励条件下,进行了电磁场分析和瞬态热分析。研究发现,采用矩形线圈结构可以获得较均匀的磁场、温度场,从而达到更好的加热效果。(3)加热系统矩形线圈加热板加热特性分析。针对矩形线圈的加热板模型,分析了加热频率、电流强度和空间间隙等因素对加热板加热过程中表面温度分布的影响。采用正交试验法确定优化的加热频率、电流强度及空间间隙。利用ANSYS对优化后的加热板温度场进行模拟分析,并搭建基于电磁感应的层压机加热系统小型试验平台进行试验验证,结果表明,参数优化后加热板温度分布在150℃附近时,温差范围在150℃±2℃以内。(4)层压机电磁感应加热系统仿真分析与试验验证。建立基于电磁感应的层压机整机加热系统模型和温度监测平台,利用ANSYS对矩形线圈整机加热系统温度场进行仿真模拟,试验测试加热系统加热板的温度均匀性情况,并进行了评估。研究结果显示,在优化后的参数激励下,整体层压机加热系统的温度均匀性与温度分布云图基本一致,温差范围在150℃±2℃以内,符合层压机使用要求。

关键词：层压机加热板电磁感应加热试验验证温度均匀性

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基于改进遗传算法的串联机械臂轨迹规划

基于改进遗传算法的串联机械臂轨迹规划

作者：周博河北科技师范学院

学位级别：硕士

随着工业机器人的高效性、智能化和自动化特性在工业生产中得到广泛应用,其重要性日益凸显。如何确保机械臂末端执行器能高效且稳定地沿预定轨迹运行,仍是目前研究的焦点。本研究选取ABB-IRB2600六轴工业机械臂为研究对象,力求通过优化... 详细信息

随着工业机器人的高效性、智能化和自动化特性在工业生产中得到广泛应用,其重要性日益凸显。如何确保机械臂末端执行器能高效且稳定地沿预定轨迹运行,仍是目前研究的焦点。本研究选取ABB-IRB2600六轴工业机械臂为研究对象,力求通过优化策略来缩短机械臂的运行时间。为此,提出了一种改进的遗传算法。该算法被应用于机器人的关节空间轨迹规划中,以实现机械臂的时间最优轨迹规划。论文具体的完成内容如下:1)根据ABB-IRB2600机械臂的结构特性建立标准D-H坐标系,对机械臂进行正逆运动学求解。采用蒙特卡洛法,求解机械臂的工作空间。2)基于五类插值法,对机械臂在笛卡尔空间与关节空间进行轨迹规划,分析各类插值法的优缺点,最终选用3-5-3多项式插值法在关节空间进行轨迹规划。3)建立优化目标函数,从两方面对标准遗传算法进行改进:一引入正弦函数,使自适应变异概率与交叉概率可以随求解过程做非线性变化。二结合引力搜索方法,加强算法的局部寻优能力,提高算法的收敛效率。利用MATLAB生成改进后的机械臂各关节运动参数曲线,机械臂工作运行时间从12s降低到3.5s,证明改进算法的有效性。4)仿真与实机验证。联立MATLAB与Robotstudio,运行时间最优轨迹。实验结果表明,机械臂的运行时间和运动轨迹的仿真结果与实验结果一致,这充分验证了通过改进遗传算法获得的最优轨迹的有效性和实用性。

关键词：工业机器人机器人轨迹规划多项式插值改进遗传算法时间最优轨迹

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快速型黄羽肉鸡胴体外观选育关键指标的评估

快速型黄羽肉鸡胴体外观选育关键指标的评估

作者：曹峥河北科技师范学院

学位级别：硕士

我国黄羽肉鸡多以整鸡的形式消费,但近年来许多地区开始实施“禁活政策”,导致其正在从“活禽上市”向“屠宰冰鲜上市”转变。消费者习惯借助外观来判断活鸡的质量,当消费方式由“活鸡”转变为“冰鲜”时,消费者的关注点也发生了变化,... 详细信息

我国黄羽肉鸡多以整鸡的形式消费,但近年来许多地区开始实施“禁活政策”,导致其正在从“活禽上市”向“屠宰冰鲜上市”转变。消费者习惯借助外观来判断活鸡的质量,当消费方式由“活鸡”转变为“冰鲜”时,消费者的关注点也发生了变化,转变为关注胴体外观的优劣。目前还没有对整鸡胴体外观进行综合的评价指标。鸡肉质量标准中各等级间存在指标交叉,且难以量化,无法在育种实践中直接应用。为了提高快速型黄羽肉鸡胴体外观的选择效率,将影响胴体外观的多项关键指标拟合成可以量化的综合评价体系,是有效解决其胴体外观不佳的关键。本试验以广西金陵农牧集团有限公司培育的快速型黄羽肉鸡金陵花鸡为素材,评估影响快速型黄羽肉鸡胴体外观的关键指标,以找到优化的方法,以改善快速型黄羽肉鸡胴体外观不佳的问题。主要内容如下:试验一:通过对56日龄快速型黄羽肉鸡金陵花鸡E系胴体外观性状的测定发现体尺指标的变异系数均低于10%。由于该品种胴体外观性状未经过选育,指标黄度值、毛孔大小与密度、残存毛根数的变异系数较大。采用BLUP法对各项胴体外观指标进行遗传参数估计发现,体尺性状的各项指标均属于中高等遗传力;毛孔密度的遗传力范围在0.409～0.677之间;毛孔大小的遗传力范围在0.251～0.602之间;黄度值的遗传力较低,在0.085～0.277之间;残毛数量为0.412。体尺性状中的骨盆宽与其他体尺性状的相关性最高;泄殖腔黄度值与其他部位黄度值之间的相关系数最高;残毛指标与其他胴体外观性状及相应重量性状之间相关性不显著。在进行胴体外观指标的选取中,排除了受到屠宰工艺影响的毛孔指标以及可以通过营养水平所调控的肤色指标。试验二:通过对不同种类鸡群的胴体外观指标进行归纳、分类,制定出由胴体美观度、胴体饱满度、胴体完整度的屠宰型黄羽肉鸡胴体外观评价标准。通过初步制定的标准对4种品种进行相应的打分,比较了快速型黄羽肉鸡(金陵花鸡)、中速型黄羽肉鸡(麻黄鸡)、慢速型黄羽肉鸡(茶花鸡)、小白鸡之间的差异性。其中4个品种鸡的胴体完整度无显著差异(P>0.05),茶花鸡的胴体丰满度显著低于其他品种(P系数为0.68。在进行快速型黄羽肉鸡活体羽毛丰满度选育时,可以根据不同的生产需求,若在49日龄进行屠宰可在42日龄时挑选出分值为1～2级的群体、若在56日龄进行屠宰可在42日龄挑选出分值为1～3级的群体,来保障屠宰上市后的美观度。综上所述,在我国黄羽肉鸡冰鲜上市的大环境下,通过研究黄羽肉鸡的胴体外观,筛选出关键的指标并提出相应的评价标准,制定出针对于快速型黄羽肉鸡在育种研究中的解决措施,为育种企业提供了理论依据以及选育目标。

关键词：黄羽肉鸡胴体外观遗传参数残毛数量选育

四个冰草属牧草品种（系）在冀东北地区的适应性评价

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四个冰草属牧草品种（系）在冀东北地区的适应性评价

作者：汪泓河北科技师范学院

学位级别：硕士

冰草属（Agropyron Gaertn.）牧草具有广泛的生态适应性和良好的生产性能,且冰草属（***.）牧草对饲料生产、土壤保持和改良以及遗传研究具有重要意义。本研究通过在河北省三个不同地区播种,以蒙农1号蒙古冰草作为对照品种,以A8、AZ879... 详细信息

冰草属（Agropyron Gaertn.）牧草具有广泛的生态适应性和良好的生产性能,且冰草属（***.）牧草对饲料生产、土壤保持和改良以及遗传研究具有重要意义。本研究通过在河北省三个不同地区播种,以蒙农1号蒙古冰草作为对照品种,以A8、AZ879以及AZ1513等材料作为参试品种（系）对其生产性能、种子产量及其构成因素、营养品质等方面进行了综合评价,旨在筛选出适合播种的优质牧草材料,为种质资源创新、新品种选育、开发与利用提供科学依据。以下是主要的研究结果:1.对冰草品种（系）生产性能比较,2020年-2022年秦皇岛地区种植的冰草材料的平均鲜草产量在7954.44-13830.00 kg·hm,产量最高的材料是品系AZ1513;2022年-2023年承德地区种植的冰草材料的鲜草产量在3050.34-4790.44 kg·hm,平均鲜草产量最高的材料是品系AZ879;2022年-2023年张家口地区种植的冰草材料的鲜草产量在4374.05-8368.57 kg·hm,平均鲜草产量最高的材料是品系AZ879。通过对三个地区的草产量与蒙农一号蒙古冰草的草产量对比发现品系AZ1513材料的草产量均高于对照,所以品系AZ1513材料可以做为高产品系在该区域内种植。2.对冰草品种（系）种子产量及其构成因素比较,2020年-2022年秦皇岛地区种植的冰草材料的种子产量及其构成因素研究中发现,2020年和2021年种子产量最高的是品系AZ1513,分别为417.58 g·m和190.38 g·m;2022年种子产量最高的是品系AZ879,为832.62 g·m。2022年-2023年承德地区种植的冰草材料的种子产量及其构成因素研究中发现,2022年种子产量最高的是蒙农一号蒙古冰草,为339.12 g·m,2023年种子产量最高的是品系A8,为67.92 g·m。2022年-2023年张家口地区种植的冰草材料的种子产量及其构成因素研究中发现,2022年和2023年种子产量最高的均是蒙农一号蒙古冰草。3.对冰草品种（系）营养价值分析,2020年-2022年秦皇岛地区种植的冰草材料中,平均CP含量、EE含量和ASH含量最高的材料均是是品系AZ879;平均NDF含量最低的材料是品系A8,ADF平均含量最低的是品系AZ1513,其次是A8。2022年-2023年承德地区种植的冰草材料中,平均CP含量和平均ASH含量最高的是品系AZ879（CP含量为13.66%、ASH含量为7.3%）,EE平均含量最高的是品系A8,平均NDF含量和平均ADF含量最低的是品系AZ1513。2022年-2023年张家口地区种植的冰草材料中,平均CP含量最高的是品系A8（17.86%）,材料中平均EE含量和平均ASH含量,最高的是蒙农一号蒙古冰草（EE含量3.7%、ASH含量6.25%）;平均NDF含量最低的是品系A8（42.29%）;平均ADF含量最低的品系AZ1513（34.94%）。对三个地区的冰草材料氨基酸含量进行必需氨基酸指数计算发现三个地区种植冰草品系AZ879的EAAI含量均大于0.70,为可用蛋白源。4、参试的四个冰草材料均在河北三个地区具有良好的适应性,可以作为生态草推广利用。课题组培育的三个新品系AZ1513在参试的秦皇岛地区内的鲜草产量高于对照;A8在参试的张家口地区纤维含量最低对动物有较高的适口性;AZ879在参试的两个地区（承德和张家口）平均鲜草产量居第一位,粗蛋白和粗脂肪含量在参试的三个地区均高于对照品种,且通过灰色关联度综合分析该材料在三个地区的生产性能和营养品质得分最高,可作为高产优质牧草适宜进一步推广种植。

关键词：冰草属牧草生产性能种子产量营养品质冀东北地区

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并联机器人打磨轮毂毛刺研究

并联机器人打磨轮毂毛刺研究

作者：畅波磊河北科技师范学院

学位级别：硕士

随着制造业的快速发展,产品打磨的任务量急速增大,常规的人工打磨存在着人工成本高以及打磨效率低等问题,因此考虑用机器人来完成打磨这项任务,本文对并联机器人打磨轮毂毛刺进行研究,主要工作内容如下:首先,对五自由度并联机器人进行... 详细信息

随着制造业的快速发展,产品打磨的任务量急速增大,常规的人工打磨存在着人工成本高以及打磨效率低等问题,因此考虑用机器人来完成打磨这项任务,本文对并联机器人打磨轮毂毛刺进行研究,主要工作内容如下:首先,对五自由度并联机器人进行结构分析并建立了坐标系和推出位置反解,推导了支链驱动速度、支链摆动角速度与运动平台广义速度的传递矩阵,建立了机器人的独立变量与运动平台广义速度之间的映射模型,建立了机器人支链中的摆动杆、伸缩杆质心与运动平台广义速度之间的映射,推导了机器人的动力学模型,并进行了仿真分析。然后,对并联机器人打磨轮毂毛刺进行研究,设定模板轮廓(无毛刺轮廓)以及原始轮廓(有毛刺轮廓),通过图像采集、预处理、Sobel边缘检测以及轮廓筛选视觉处理方法对模板轮廓以及原始轮廓进行提取,根据提取到的模板轮廓以及原始轮廓计算待打磨区域,根据得到的待打磨区域进行打磨区间的划分,即将待打磨区域划分成若干个小打磨区域,再将每个小打磨区域划分为第一打磨区间和第二打磨区间,创建了根据打磨区间X方向的毛刺长度、Y方向的毛刺长度以及Z方向的磨削厚度特征预测机器人末端Y方向打磨力的基于遗传算法优化的BP(反向传播)神经网络模型,得到在不同打磨区间内机器人末端Y方向用不同打磨力,在单个打磨区间内进行Y方向的力和X、Z方向位置的基于阻抗算法的力位混合控制进行打磨。最后,搭建了实验平台,以打磨轮毂毛刺为例进行了实验验证,通过打磨并对打磨结果分析,打磨结果体现了根据不同区间用不同力进行力位混合控制打磨方法的实用性。

关键词：并联机器人视觉提取轮廓神经网络力位混合控制

地方品种闽西南黑兔的肉品质和抗逆性分析研究

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地方品种闽西南黑兔的肉品质和抗逆性分析研究

作者：张雅佳河北科技师范学院

学位级别：硕士

目前我国地方品种保护利用不足,数量锐减,依存外来品种的现象还很严重。闽西南黑兔是我国优良的地方品种资源,但目前关于其种质特性尚不完全明确。本研究以闽西南黑兔为研究对象,选择伊拉配套系作为对照,比较两种肉兔在屠宰性能、肉品... 详细信息

目前我国地方品种保护利用不足,数量锐减,依存外来品种的现象还很严重。闽西南黑兔是我国优良的地方品种资源,但目前关于其种质特性尚不完全明确。本研究以闽西南黑兔为研究对象,选择伊拉配套系作为对照,比较两种肉兔在屠宰性能、肉品质和抗逆性方面的表型差异,并进一步采用转录组和蛋白组学联合分析,筛选引起两种肉兔在抗逆性、肉色和风味差异的关键基因,解析闽西南黑兔的优异性状。主要结果如下:（1）115天屠宰日龄闽西南黑兔的平均日增重、半净膛和全净膛胴体重、半净膛和全净膛屠宰率、平均耗料量均显著低于伊拉肉兔（P=1时,闽西南黑兔转录水平比伊拉肉兔表达上调的基因为332个,下调基因为843个,总差异基因为1175个;当蛋白差异FC≥1.2或FC≤0.87,p≤0.05时,闽西南黑兔比伊拉肉兔上调的蛋白75个,下调的蛋白252个,差异蛋白总数为327个;基于上述参数条件,蛋白组和转录组共同差异表达的蛋白（基因）为32个。（3）转录组和蛋白组的GO、KEGG分析显示,谷胱甘肽代谢、过氧化物酶活性、补体和凝血级联和肾素-血管紧张素系统等同抗逆性相关的生物学过程被显著富集（P<0.05）,其中闽西南黑兔的SOD1蛋白表达显著升高（P<0.05）,推测闽西南黑兔的抗氧化能力高于伊拉肉兔;谷胱甘肽代谢、药物代谢-细胞色素P450参与调控肌肉肉色的过程被显著富集,其中闽西南黑兔的GSTM2、GSTM4蛋白（基因）水平显著升高（P<0.05）,推测闽西南黑兔的肌肉肉色要优于伊拉肉兔;嘌呤代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的降解、硫胺素代谢、谷胱甘肽代谢等生物学过程及PPAR信号通路参与调控肌肉风味的过程被显著富集（P<0.05）,闽西南黑兔的MYL10、ENO1差异蛋白（基因）表达显著升高（P<0.05）,而NME2、NME4蛋白显著降低（P<0.05）,推测为引起闽西南黑兔肌肉风味优于伊拉肉兔的关键蛋白。上述研究表明,闽西南黑兔的抗氧化力、肌肉中黑色素含量和部分风味物质指标要优于伊拉肉兔,谷胱甘肽代谢途经为重要的信号通路,同时调控闽西南黑兔的黑色素生成和抗氧化能力,上述研究从表型和全基因组水平两个层面挖掘了闽西南黑兔在抗逆性和肉品质方面的优异特性,为该品种的利用推广提供了理论指导。

关键词：闽西南黑兔肉兔地方品种肉品质抗逆性

番茄封顶花序节位基因精细定位与候选基因功能分析

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番茄封顶花序节位基因精细定位与候选基因功能分析

作者：师海林河北科技师范学院

学位级别：硕士

番茄（Solanum lycopersicum L.）是设施栽培的重要蔬菜作物之一,在生产及科学研究中占有重要地位。主茎花序数是制约自封顶番茄产量的重要因素,培育高节位花序自封顶品种对番茄高效栽培、增加产量具有重要意义,本实验通过两个封顶花序... 详细信息

番茄（Solanum lycopersicum L.）是设施栽培的重要蔬菜作物之一,在生产及科学研究中占有重要地位。主茎花序数是制约自封顶番茄产量的重要因素,培育高节位花序自封顶品种对番茄高效栽培、增加产量具有重要意义,本实验通过两个封顶花序节位有显著差异的番茄高代自交系AXF（低节位自封顶品系）和GXF（高节位自封顶品系）为试验材料,通过构建F分离群体,利用BSA-seq技术、分子标记、qRT-PCR分析、基因克隆和生物信息学分析研究,主要结果如下:1.构建亲本和F极端混池,利用BSA-seq技术进行高通量测序,共获得94.48 Gb Clean Data。在2号染色体47.56 Mb-47.59 Mb,大小约为25 497 bp的区间内检测出3个候选基因,分别为:TST18（GenBank ***＿004232452.4）、MLO4（GenBank ***＿019212390.2）和PSMD4（GenBank ***＿010318126.3）,根据通路注释、同源分析表明候选基因主要参与植物体内活性氧的降解清除运作机制、植株免疫反应和泛素调控细胞发育等。推测这三个候选基因可能对番茄封顶节位的形成有重要调控作用。2.进一步设计dCAPS、CAPS、InDel分子标记引物118对,进行连锁分析,结果表明2号染色体47.56 Mb-47.59 Mb区段47 567 568处存在dCAPS14变异位点,其T碱基位点突变为C碱基,并与候选基因PSMD4紧密连锁,推断该基因可能主要调控番茄的封顶花序节位形成。3.对PSMD4基因序列进行克隆和表达模式分析,发现该基因在GXF中出现两处突变并编码一个含412个氨基酸的蛋白质,位于细胞核中;蛋白二级结构显示,α螺旋结构占比46.26%、无规则卷曲39.12%、β转角折叠4.21%、延伸链10.40%;同源性比对发现该蛋白与番茄基因XP＿010316428.1同源关系最近。时空表达结果显示,PSMD4在AXF和GXF不同组织部位中均有差异性表达,且在GXF不同组织部位的表达量均显著高于AXF。在番茄GXF品系叶组织中有的表达量,茎中的表达量最低。

关键词：番茄封顶花序节位基因定位 BSA-seq dCAPS

基于三维点云和2D图像融合的机器人手眼标定方法研究

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基于三维点云和2D图像融合的机器人手眼标定方法研究

作者：齐金龙河北科技师范学院

学位级别：硕士

随着“中国制造2025”的提出,我国重点发展信息化和工业化的深度结合,具备视觉系统的工业机器人在多个领域中得到了广泛的应用。在视觉领域中,手眼标定的精度直接影响工业机器人执行抓取任务的准确性和稳定性。传统的手眼标定是基于2D... 详细信息

随着“中国制造2025”的提出,我国重点发展信息化和工业化的深度结合,具备视觉系统的工业机器人在多个领域中得到了广泛的应用。在视觉领域中,手眼标定的精度直接影响工业机器人执行抓取任务的准确性和稳定性。传统的手眼标定是基于2D图像数据,缺少深度信息无法准确捕捉物体几何形状和空间位置关系,限制了标定的精度和准确性。针对上述问题,本文对三维点云和2D图像融合的手眼标定进行研究。主要研究内容如下:首先,对相机提取到的数据进行分析,并选用合适的方法进行数据处理。针对点云数据中的噪声点进行分类去除。对大尺度噪声,提出了一种双边滤波与统计滤波相结合的方法,而小尺度噪声则采用了高斯滤波进行去噪处理。在采样方面,选择了几何采样方法对点云数据进行采样,并利用ISS算法提取了点云的特征。对于2D图像,使用了ORB算法进行特征提取,最终通过数据处理得到了清晰的轮廓特征点。其次,进行相机标定。提出一种基于三维点云和2D图像融合的标定方法,采用张正友标定法求得相机的内参,然后通过对应点的选取和PNP算法来计算相机的外参数,以完成二维坐标和三维坐标之间的对应映射关系的计算。然后,根据工业机器人应用的实际情况,选用Eye-in-Hand模型作为机器人手眼标定模型,利用传统两步法进行标定,建立相机图像坐标系与机器人末端执行器坐标系的对应关系。随后引入非线性LM算法进行优化,以实现更高精度的工业机器人手眼标定任务。最后,完成手眼标定实验平台的搭建,分别进行了基于2D图像方法和基于三维点云和2D图像融合方法的手眼标定实验。根据实验结果对比分析,本文提出的方法在优化前、后相较于传统方法在重投影误差、旋转误差和平移误差方面均有显著改进,呈现出更高的精度和准确性。

关键词：工业机器人三维点云相机标定手眼标定

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一种多指标综合最优的抗冲击轨迹规划方法

中国机械工程 2024年第2期35卷 305-316页

作者：荣誉陈刚豆天赐燕山大学车辆与能源学院秦皇岛066004 河北省特种运载装备重点实验室秦皇岛066004 河北科技师范学院机电工程学院秦皇岛066004

为提高机械臂作业效率以及抗冲击能力,提出了一种综合最优轨迹规划方法。首先通过建立3-5-3多项式曲线数学模型构造出端点运动参数可控的关节运动轨迹;然后考虑关节位置、速度、加速度等约束条件,通过加权系数法定义目标函数,使机械臂... 详细信息

为提高机械臂作业效率以及抗冲击能力,提出了一种综合最优轨迹规划方法。首先通过建立3-5-3多项式曲线数学模型构造出端点运动参数可控的关节运动轨迹;然后考虑关节位置、速度、加速度等约束条件,通过加权系数法定义目标函数,使机械臂的动作时间、冲击和灵巧度达到综合最优,在目标函数的设计中采用动态加权方法来处理关节速度与冲击之间的矛盾;最后,针对标准粒子群算法,利用拉丁超立方抽样函数均匀化种群,并提出随机惯性权重更新策略,得到改进粒子群算法,利用该算法对目标函数进行优化,得到综合最优运动轨迹。进行了仿真和样机实验,实验结果证明所提方法具有可行性。

关键词：工业机器人轨迹规划多目标优化粒子群算法