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棉花秸秆双支撑切割性能试验

农业工程学报 2015年第16期31卷 37-45页

作者：宋占华宋华鲁耿爱军李玉道闫银发李法德山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

针对现有往复式切割器切割收获棉花秸秆过程中存在切割质量差与切割刀片易损坏等问题,该文利用自制的棉花秸秆切割试验台和高速摄影系统,以棉秆单位直径最大切割力和单位面积切割功为目标值,对平均切割速度、切割倾角和切割速比等影响... 详细信息

针对现有往复式切割器切割收获棉花秸秆过程中存在切割质量差与切割刀片易损坏等问题,该文利用自制的棉花秸秆切割试验台和高速摄影系统,以棉秆单位直径最大切割力和单位面积切割功为目标值,对平均切割速度、切割倾角和切割速比等影响因素进行了棉秆往复式双支撑切割条件下的单因素试验、中心组合试验和验证试验。利用响应面法对中心组合试验数据进行了处理,建立了目标值与各影响因素之间的回归模型,优化了往复式双支撑切割器切割棉花秸秆时的工作参数。试验结果表明,平均切割速度和切割倾角对棉花秸秆单位直径最大切割力和单位面积切割功的影响显著（P〈0.01）,切割速比影响不显著（P〉0.05）,但切割速比对棉秆切割截面的质量具有重要影响;当切割速比为1.25和1.5时棉秆一次切断率为85%,比切割速比为1、1.75和2时高出10%~15%,割茬高度比切割速比为1、1.75和2时低10~30 mm;利用往复式双支撑切割器切割棉花秸秆时的工作参数的最佳组合是：平均切割速度为0.9 m/s、切割倾角为12.7°、切割速比在1.25~1.5之间,该条件下的棉秆切割性能目标值的平均实测值与预测值的误差均小于7%,表明棉花秸秆往复式双支撑切割器工作参数的优化结果可靠。该研究为高效、低耗的棉花秸秆切割收获机械装备及其切割器的研制和使用提供参考。

关键词：机械化农作物优化棉花秸秆切割性能响应面法切割器

固态发酵饲料自动发酵饲喂一体设备设计与试验

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农业机械学报 2018年第11期49卷 141-147页

作者：刘莫尘马郡祥韩守强李承李玉道李法德山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

针对固态发酵饲料在饲喂现场生产的需求和特点,设计了自动发酵饲喂一体设备。该设备由上料发酵系统、控制系统、饲喂系统构成:上料机构将饲料和菌液混合均匀送至发酵桶,发酵完成后自动下料至饲喂车;饲喂车能够准确定位到不同饲喂对象的... 详细信息

针对固态发酵饲料在饲喂现场生产的需求和特点,设计了自动发酵饲喂一体设备。该设备由上料发酵系统、控制系统、饲喂系统构成:上料机构将饲料和菌液混合均匀送至发酵桶,发酵完成后自动下料至饲喂车;饲喂车能够准确定位到不同饲喂对象的食槽并进行定量布料;操作者只需在人机交互界面设置上料体积、发酵时长、饲喂对象等参数,整个发酵饲喂过程无需人工干预。饲喂系统由48 V/100 A·h的蓄电池供电,充电一次可连续工作4 d。试验结果表明,发酵桶上料和饲喂车排料的料体积误差均不大于6%,饲喂车定位误差平均值11. 75 mm,发酵时间、饲喂对象等参数控制准确。设备运行稳定可靠,发酵和饲喂之间无缝对接,显著减小了劳动强度,满足发酵饲料现场固态发酵并饲喂的要求。

关键词：固态发酵饲料自动上料智能饲喂

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禽蛋自动捡拾系统结构设计及机械手运动规划

农业工程学报 2016年第8期32卷 48-55页

作者：苑进李扬刘雪美赵新学何林飞山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

针对目前国产自动集蛋设备自动化程度低,无法满足自动化禽蛋生产需要的问题,设计了包括禽蛋运输装置、震动矫正装置和捡拾执行装置的禽蛋自动捡拾系统,开发了禽蛋捡拾控制系统,实现了传送带上禽蛋的自动捡拾装盘功能;分析确定了捡拾机... 详细信息

针对目前国产自动集蛋设备自动化程度低,无法满足自动化禽蛋生产需要的问题,设计了包括禽蛋运输装置、震动矫正装置和捡拾执行装置的禽蛋自动捡拾系统,开发了禽蛋捡拾控制系统,实现了传送带上禽蛋的自动捡拾装盘功能;分析确定了捡拾机械手提升舵机输出力矩和吸盘吸气压力参数,优选了捡拾机械手的提升舵机和抽气泵,研究了机械手路径规划、追踪路线预估及取蛋-放蛋方案,加工了禽蛋自动捡拾系统样机,开展了样机捡蛋成功率、捡拾速率和取蛋-放蛋方案优化试验。试验结果表明:该装置操作简单、定位可靠,捡拾机械手捡蛋成功率达到98.3%,捡蛋入盘操作速率每次最快达2.4 s;禽蛋自动捡拾系统采用从传送带远离机械手一侧开始同向取蛋与蛋托左端靠近机械手一侧开始同向放蛋的组合,捡拾30枚鸡蛋平均所用时间最短为73.2 s。该研究为禽蛋自动化生产中的捡拾系统结构设计提供了参考。

关键词：机械化控制自动化禽蛋自动捡拾捡拾机械手路径规划取蛋-放蛋方案

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链条导轨式地膜回收机的设计与试验

农业工程学报 2015年第18期31卷 48-54页

作者：吕钊钦张磊张广玲刘树峰山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

针对马铃薯等作物收获后的残膜所造成的"白色污染"难题,改进现有残膜回收机存在的捡膜能力低、漏膜、膜土分离难、缠膜、卸膜不净等问题,提出了一种链条导轨式地膜回收方案。链条上相邻两排错位排列的捡膜齿与起膜铲合理配置,提高残膜... 详细信息

针对马铃薯等作物收获后的残膜所造成的"白色污染"难题,改进现有残膜回收机存在的捡膜能力低、漏膜、膜土分离难、缠膜、卸膜不净等问题,提出了一种链条导轨式地膜回收方案。链条上相邻两排错位排列的捡膜齿与起膜铲合理配置,提高残膜捡拾率;分列结构的地膜托板具有漏土功能,较好实现膜土分离;托板弹簧可实现捡膜齿与托板之间的间隙大小随捡膜输送量的多少而自动调整,有效防止输送过程中的丢膜和堵塞现象,保证残膜输送到集膜箱上方;捡膜齿在环形导轨之间向后上方滑动到卸膜端时逐渐后缩至退出环形导轨而实现膜齿分离,卸膜叶轮与卸膜导轨协调配合完成卸膜作业,有效解决卸膜过程中不易脱膜和缠膜的难题;起膜机构、捡膜机构和卸膜机构固联在固定架上,通过角度调节杆来对固定架的角度进行调节实现松土起膜铲入土角度的要求。设计制作了捡膜、卸膜、集膜于一体的链条导轨式地膜回收机。试验结果表明:机器能够一次完成松土起膜、残膜捡拾输送、卸膜和残膜收集作业,马铃薯收获后的残膜捡拾回收率在92%以上。该设计较好解决了马铃薯地膜机械化回收难题,并为其他作物地膜回收机械设计提供参考。

关键词：农业机械农作物土壤地膜回收链条导轨托板

农田二氧化碳浓度梯度原位同步测量系统优化设计与试验

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农业机械学报 2017年第6期48卷 138-144页

作者：李扬陈宝林赵新学张海淑王侃苑进山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

为准确测量农田近地层二氧化碳浓度梯度分布,降低人为测量所产生的干扰误差,设计了一种二氧化碳浓度梯度原位同步测量系统。该系统由机械采集模块和系统控制模块组成,机械采集模块负责采集气体,系统控制模块实现二氧化碳浓度的自动测量... 详细信息

为准确测量农田近地层二氧化碳浓度梯度分布,降低人为测量所产生的干扰误差,设计了一种二氧化碳浓度梯度原位同步测量系统。该系统由机械采集模块和系统控制模块组成,机械采集模块负责采集气体,系统控制模块实现二氧化碳浓度的自动测量,测量系统在农田中自动进行二氧化碳浓度梯度分布的测量,并采用无线传输技术将测量数据发送至服务器。阐述了测量系统的总体结构以及各模块设计方法,运用Fluent软件模拟了二氧化碳测量的抽气过程,分析优化了测量管路间隔与抽气速度、管道直径的关系,并进行了测量系统室内标定和现场二氧化碳浓度测量试验。试验结果表明,该系统能够较好地测量农田二氧化碳浓度梯度的分布,测量误差不大于4.17%,实现了农田信息的自动获取,对二氧化碳碳汇信息计算具有重要意义。

关键词：农田二氧化碳浓度梯度测量原位同步测量

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农作物秸秆切割试验台测控系统的研制与试验

农业工程学报 2013年第A1期29卷 10-17页

作者：张世福宋占华闫银发李玉道李法德山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

为了准确测量农作物秸秆在切割过程中的力学特性,研究各因素对秸秆切割性能的影响,在已有秸秆切割试验台的基础上,研制了一套基于LabVIEW虚拟仪器的秸秆切割特性测控系统。该系统主要有电动机控制系统、数据采集系统及上位机系统3部分组... 详细信息

为了准确测量农作物秸秆在切割过程中的力学特性,研究各因素对秸秆切割性能的影响,在已有秸秆切割试验台的基础上,研制了一套基于LabVIEW虚拟仪器的秸秆切割特性测控系统。该系统主要有电动机控制系统、数据采集系统及上位机系统3部分组成,实现了秸秆切割速度、喂入速度的连续可调,切割过程中的主轴扭矩、切割力、切割速度、喂入速度等信号可高速实时采集与显示,并具有数据保存和回放等功能。试验表明,该测控系统能够较好地实现切割速度与喂入速度在0～2m/s范围内的任意组合以及切割扭矩、切割力和转速在0～10kHz采集频率下的测量与分析,为切割刀具参数的优化和秸秆收割收获装备的开发提供了理论依据与技术支持。

关键词：农业机械秸秆切割测控系统

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双鸭嘴式大蒜正头装置调头机理分析与试验

农业机械学报 2018年第11期49卷 87-96页

作者：侯加林黄圣海牛子孺吴彦强李天华山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

针对当前大蒜机械化播种鳞芽正头率较低的问题,测定了苍山大蒜的物理属性参数及几何参数,采用离散元技术,建立双鸭嘴式大蒜正头机构播种动力学模型;仿真研究了蒜种在3种正头机构中的运动规律,分析了不同接种鸭嘴曲线形状、蒜种重心、插... 详细信息

针对当前大蒜机械化播种鳞芽正头率较低的问题,测定了苍山大蒜的物理属性参数及几何参数,采用离散元技术,建立双鸭嘴式大蒜正头机构播种动力学模型;仿真研究了蒜种在3种正头机构中的运动规律,分析了不同接种鸭嘴曲线形状、蒜种重心、插播转速及蒜种二次弹跳对正头率的影响规律,明确了蒜种正头机理。试制了室内播种试验台及大田样机,开展了播种试验,采用可视化方法提取了试验过程中蒜种运动动态图像,结果与仿真过程基本一致,试验正头率与仿真正头率的误差在5%以内,表明采用离散元法对播种过程中蒜种的运动规律进行分析是可行的;田间试验蒜种正头率最高可达95. 67%,提高了4. 67个百分点。

关键词：大蒜播种机正头装置双鸭嘴式机理分析离散元

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基于迁移学习的棉花叶部病虫害图像识别

农业工程学报 2020年第7期36卷 184-191页

作者：赵立新侯发东吕正超朱慧超丁筱玲山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

针对传统图像识别方法准确率低、手工提取特征等问题,该研究以棉花叶部病虫害图像为研究对象,利用迁移学习算法并辅以数据增强技术,实现棉花叶部病虫害图像准确分类。首先改进AlexNet模型,利用PlantVillage大数据集训练取得预训练模型,... 详细信息

针对传统图像识别方法准确率低、手工提取特征等问题,该研究以棉花叶部病虫害图像为研究对象,利用迁移学习算法并辅以数据增强技术,实现棉花叶部病虫害图像准确分类。首先改进AlexNet模型,利用PlantVillage大数据集训练取得预训练模型,在预训练模型上使用棉花病虫害数据微调参数,得到平均测试准确率为93.50%;然后使用数据增强技术扩充原始数据集,在预训练模型上再训练,得到最终平均测试准确率为97.16%。相同试验条件下,该研究方法较支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和BP(Back Propagation,BP)神经网络以及深度卷积模型(VGG-19和GoogLeNet Inception v2)分类效果更好。试验结果表明,通过迁移学习能把从源领域(PlantVillage数据集)学习到的知识迁移到目标领域(棉花病虫害数据集),数据增强技术能有效缓解过拟合。该研究为农作物病虫害识别技术的发展提供了参考。

关键词：卷积神经网络图像识别病害图像增强迁移学习棉花

基于改进YOLOv7模型的马铃薯种薯芽眼检测

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农业工程学报 2023年第20期39卷 148-158页

作者：张万枝张弘毅刘树峰曾祥穆桂脂张婷婷山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省农业装备智能化工程试验室泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

芽眼精准检测是实现马铃薯种薯智能化切块的前提,但由于种薯芽眼区域所占面积小、可提取特征少以及种薯表面背景复杂等问题极易导致芽眼检测精度不高。为实现种薯芽眼精准检测,该研究提出一种基于改进YOLOv7的马铃薯种薯芽眼检测模型。... 详细信息

芽眼精准检测是实现马铃薯种薯智能化切块的前提,但由于种薯芽眼区域所占面积小、可提取特征少以及种薯表面背景复杂等问题极易导致芽眼检测精度不高。为实现种薯芽眼精准检测,该研究提出一种基于改进YOLOv7的马铃薯种薯芽眼检测模型。首先在Backbone部分增加Contextual Transformer自注意力机制,通过赋予芽眼区域与背景区域不同权值大小,提升网络对芽眼的关注度并剔除冗余的背景信息;其次在Head部分利用InceptionNeXt模块替换原ELAN-H模块,减少因网络深度增加而造成芽眼高维特征信息的丢失,更好地进行多尺度融合提升芽眼的检测效果;最后更改边界框损失函数为NWD,降低损失值,加快网络模型的收敛速度。经试验,改进后的YOLOv7网络模型平均准确率均值达到95.40%,较原始模型提高4.2个百分点。与同类目标检测模型Faster-RCNN(ResNet50)、Faster-RCNN(VGG)、SSD、YOLOv3、YOLOv4、YOLOv5n、YOLOX相比,其检测精度分别高出34.09、26.32、27.25、22.88、35.92、17.23和15.70个百分点。在马铃薯种薯自动切块试验台上进行芽眼检测试验,对于表面光洁及表面附有泥土、破损的马铃薯种薯,改进后模型的漏检率分别为4%、11%,检测效果优于其他网络模型。研究结果可为后续马铃薯种薯智能化切块芽眼检测提供技术支持。

关键词：图像处理 YOLOv7 芽眼自注意力机制损失函数马铃薯种薯