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基于HOG+LBP特征的油茶果壳籽自动识别方法

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现代食品科技 2024年

作者：段宇飞孙记委董庚王焱清湖北工业大学农机工程研究设计院湖北省农机装备智能化工程技术研究中心

该文利用自行搭建的油茶果壳籽分选装置采集壳籽图像，提出一种HOG和LBP特征融合的方法应用于壳籽的自动识别，实现了油茶果壳籽快速分选。将采集图像进行预处理，分割出壳籽前景图像，提取壳籽的HOG形状特征和LBP纹理特征信息，为了提... 详细信息

该文利用自行搭建的油茶果壳籽分选装置采集壳籽图像，提出一种HOG和LBP特征融合的方法应用于壳籽的自动识别，实现了油茶果壳籽快速分选。将采集图像进行预处理，分割出壳籽前景图像，提取壳籽的HOG形状特征和LBP纹理特征信息，为了提升检测速率，分别采用主成分分析法（PCA）对HOG特征、LBP特征以及HOG+LBP特征进行降维，利用BP神经网络（BP）、朴素贝叶斯（NBM）、K近邻（KNN）和支持向量机（SVM）等4种机器学习算法训练壳籽分类模型，并通过测试集对比各分类模型性能。实验结果表明，HOG+LBP融合特征的支持向量机分类模型识别效果最好，其训练准确率为100%，平均测试准确率为96.00%，并且特征融合后的识别准确率均高于单一特征，说明该方法对于油茶果壳籽的自动识别有效。

关键词：机器视觉油茶果降维纹理特征

具有避障功能的农机自动作业全覆盖路径规划方法

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农机化研究 2024年

作者：罗荣浩干熊杨光友湖北工业大学农机工程研究设计院湖北省农机装备智能化工程技术研究中心

针对不同尺寸和类型障碍物条件下的农机车辆自动作业全覆盖路径规划问题,提出了静态全覆盖路径规划方法和路径优化方案。根据矩形田块信息、障碍物信息、农机最小转弯半径和机具宽度,自动选定作业方向、作业行距、地头转弯区域和转弯模... 详细信息

针对不同尺寸和类型障碍物条件下的农机车辆自动作业全覆盖路径规划问题,提出了静态全覆盖路径规划方法和路径优化方案。根据矩形田块信息、障碍物信息、农机最小转弯半径和机具宽度,自动选定作业方向、作业行距、地头转弯区域和转弯模式等参数;根据障碍物形状、高覆盖率高作业路径比的需求,对算法进行优化调整,以达到更好的作业效果。软件仿真测试结果表明:对有小矩形障碍物的田块,改进后的算法覆盖率提升了0.11%,重复率降低了0.71%;对大矩形障碍物的田块,两种分区路径的覆盖率分别为89.24%和98.08%,重复率分别为3.53%和2.84%。研究结果表明:算法提高了田块的利用率,降低了作业成本,能够有效避开大小障碍物,同时满足高覆盖率和低重复率的田间作业要求。

关键词：农机车辆路径规划算法自动作业避障

基于动态双硫键的本征自修复环氧绝缘材料性能研究

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电工技术学报 2024年第3期39卷 836-843页

作者：伍云健丁大霖林慧蔡福进张晓星湖北工业大学新能源及电网装备安全监测湖北省工程研究中心武汉430068 襄阳湖北工业大学产业研究院襄阳441022

传统环氧树脂的三维交联结构赋予了其良好的理化特性和绝缘性能,但也因此不可自我修复、难以回收再利用,一旦内部出现损伤,往往意味着绝缘性能劣化甚至完全丧失。为了使环氧绝缘材料具备自我修复能力,延长其使用寿命,该文制备了一种含... 详细信息

传统环氧树脂的三维交联结构赋予了其良好的理化特性和绝缘性能,但也因此不可自我修复、难以回收再利用,一旦内部出现损伤,往往意味着绝缘性能劣化甚至完全丧失。为了使环氧绝缘材料具备自我修复能力,延长其使用寿命,该文制备了一种含双硫键的环氧基体-4,4’-双(环氧丙氧基)二苯二硫醚,并分别通过环氧基体和固化剂引入自修复所需双硫键,获得自修复环氧绝缘材料。为了探究不同原料配比、不同双硫键含量对环氧树脂力学性能、电气性能及自修复性能的影响,采用红外光谱仪、动态热机械分析仪及宽频介电仪等手段对材料进行了表征与分析。结果表明,在环氧基体中引入双硫键对材料基本特性的影响比固化剂更大,适量引入双硫键可在保证环氧绝缘材料原始特性基本不变的情况下,使其具备一定的自修复能力。

关键词：环氧树脂动态双硫键介电性能自我修复

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油茶果壳籽实时分选系统设计与试验

农机化研究 2024年第10期46卷 79-86页

作者：段宇飞孙记委董庚卢周成霍俊王焱清湖北工业大学农机工程研究设计院武汉430068 湖北省农机装备智能化工程技术研究中心武汉430068

为了实现油茶果脱壳后果壳与茶籽的高效分选,进行了油茶果壳籽分选装置上料模块、视觉采集模块、执行模块和控制系统的设计。其中,整体装置采用一种阵列式凹槽传送机构,避免执行喷吹时产生对茶籽的带出干扰。利用有效的图像预处理方法... 详细信息

为了实现油茶果脱壳后果壳与茶籽的高效分选,进行了油茶果壳籽分选装置上料模块、视觉采集模块、执行模块和控制系统的设计。其中,整体装置采用一种阵列式凹槽传送机构,避免执行喷吹时产生对茶籽的带出干扰。利用有效的图像预处理方法获取壳籽目标,并提取目标图像的颜色及纹理信息共18个;考虑到分选的高效实时性,进一步对特征参数实施Spearman相关性分析,将特征减少至6个,建立随机森林分类模型,并与K最邻近分类算法(KNN)、支持向量机(SVM)及偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)模型进行对比,发现随机森林模型的分类效果最佳。试验中,分选系统识别准确率达到95.5%,平均检测时间为41.9ms,分选速率达20个/s,表明系统实现了油茶果的壳籽高效率实时分选。

关键词：油茶果自动分选机器视觉特征选择随机森林

基于FA-BP神经网络的生姜干燥含水率预测

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农机化研究 2024年第7期46卷 241-248页

作者：王雷胡书旭钟康生康宏彬肖波湖北工业大学农机工程研究设计院武汉430068 广东省现代农业装备研究所广州510630

为探索生姜的干燥特性,并实现生姜干燥的含水率预测,研究了不同干燥温度(50、55、60℃)、干燥风速(1.0、2.0、3.0m/s)、切片长度(30、35、40mm)对生姜干燥时间和干燥速率的影响。结合BP神经网络自适应能力、泛化能力、学习能力强和萤火... 详细信息

为探索生姜的干燥特性,并实现生姜干燥的含水率预测,研究了不同干燥温度(50、55、60℃)、干燥风速(1.0、2.0、3.0m/s)、切片长度(30、35、40mm)对生姜干燥时间和干燥速率的影响。结合BP神经网络自适应能力、泛化能力、学习能力强和萤火虫算法(FA)参数少、寻优能力强、收敛速度快等特点,将干燥温度、干燥风速、切片长度和干燥时间作为输入层,隐藏层个数为10,输出层为生姜的含水率,搭建一个拓扑结构为“4-10-1”的FA-BP神经网络模型。研究结果表明:干燥温度、干燥风速、切片长度都是影响生姜含水率的关键因素,增加干燥风速、提高干燥温度和减少切片长度能有效缩短生姜的干燥时间,提高干燥效率。选用萤火虫算法优化BP神经网络的权值和阈值,减少了神经网络的训练时间,提高了精准度,其含水率预测值与试验值之间的决定系数R2=0.999 02,均方根误差RMSE为0.002 99,含水率预测结果准确且迅速,能够为生姜干燥过程中的含水率在线预测提供科学依据。

关键词：生姜热泵干燥含水率预测萤火虫算法 BP神经网络

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船式拖拉机直线工作参数优选研究

农机化研究 2024年第4期46卷 242-252页

作者：张超黑晓涛瞿兆杰张道德湖北工业大学农机工程研究设计院武汉430068 湖北省农机装备智能化工程技术研究中心武汉430068

为提高船式拖拉机驱动性能,以单轮叶为研究对象,结合离散元法搭建了仿真模型与土槽试验平台,分析单轮叶与土壤的直线作业机理。验证仿真模型的有效性后,从单轮叶与土壤作业过程出发,对单轮叶直线作业过程受力进行了分析,发现单轮叶推进... 详细信息

为提高船式拖拉机驱动性能,以单轮叶为研究对象,结合离散元法搭建了仿真模型与土槽试验平台,分析单轮叶与土壤的直线作业机理。验证仿真模型的有效性后,从单轮叶与土壤作业过程出发,对单轮叶直线作业过程受力进行了分析,发现单轮叶推进力和支撑力均随着转过角度的增加呈现先增加后降低的趋势变化。以单轮叶推进力和扭矩作为评价指标,探究单轮叶工作参数对驱动性能的影响规律,通过多因素法得到最佳的工作参数组合。研究结果表明:最优工作参数组合为入土角度11°、入土深度147mm、前进速度1.6m/s,此时轮叶推进力为172.51N、扭矩为69.82N·m,优化后的单轮叶推进力提高了40.82N,扭矩下降了34.77N·m。土槽试验表明:优化后的单轮叶损耗功率降低明显,驱动性能得到了有效提高,结果为船式拖拉机工作参数选择提供了理论依据。

关键词：船式拖拉机驱动性能离散元法单轮叶

基于GNSS-RTK水田平地机的设计与试验

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农机化研究 2024年第7期46卷 131-135,140页

作者：廖龙祥陈学海杨光友湖北工业大学农机工程研究设计院武汉430068 湖北省农机装备智能化工程技术研究中心武汉430068

设计了一种基于GNSS-RTK的水田平地机,并根据水田平整作业要求,设计了水田平地机的机械结构、液压及控制系统。控制系统基于GNSS-RTK卫星定位技术,采用Cortex M3系列控制器及RT-Thread嵌入式实时操作系统完成了平地铲高程的高精度检测,... 详细信息

设计了一种基于GNSS-RTK的水田平地机,并根据水田平整作业要求,设计了水田平地机的机械结构、液压及控制系统。控制系统基于GNSS-RTK卫星定位技术,采用Cortex M3系列控制器及RT-Thread嵌入式实时操作系统完成了平地铲高程的高精度检测,实现了平地铲高度的自动调节。田间试验结果表明:平地机机构设计合理,控制系统运行稳定可靠,平整精度满足要求。研究结果对水田平地机的设计具有一定的参考价值。

关键词：平地机水田 GNSS-RTK RT-Thread

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油茶果园施肥一体机挖穴过程仿真与试验

农机化研究 2024年第10期46卷 161-167页

作者：卢周成王焱清郑拓湖北工业大学农机工程研究设计院武汉430068 湖北省农机装备智能化工程技术研究中心武汉430068

为开发出适合山地油茶果园挖穴施肥覆土的机具,且具有结构简洁、质量小、功耗小的特点,针对挖穴施肥的方式,采用离散元法建立了螺旋钻头挖穴过程的仿真模型;并结合三因素三水平正交试验和响应曲面分析方法,仿真分析了进给速度、钻头转... 详细信息

为开发出适合山地油茶果园挖穴施肥覆土的机具,且具有结构简洁、质量小、功耗小的特点,针对挖穴施肥的方式,采用离散元法建立了螺旋钻头挖穴过程的仿真模型;并结合三因素三水平正交试验和响应曲面分析方法,仿真分析了进给速度、钻头转速和钻头螺旋升角对挖穴作业功率消耗的影响规律。结果表明:试验因素对消耗功率的影响从小到大依次为钻头螺旋升角、进给速度、钻头速度,进给速度和钻头转速组合、钻头转速和钻头螺旋升角组合交互作用对消耗功率的影响显著。进行了参数优化,确定最优组合为:在进给速度0.03m/s条件下,钻头转速180r/min、钻头螺旋升角15°时最小功率消耗为1.134kW。田间试验表明:优化组效率效果明显优于对照组,优化后单个坑作业时间12.1s、百坑油耗1.08L。

关键词：油茶果挖穴施肥离散元仿真

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马铃薯的弹塑性力学特性试验及其损伤分析

农机化研究 2024年第8期46卷 174-178,185页

作者：申阳胡虎标许广泰陈琪周明刚张超湖北工业大学农机工程研究设计院武汉430068 湖北省农机装备智能化工程技术研究中心武汉430068

研究马铃薯的力学特性,可以指导马铃薯收获、加工、运输装备的设计,有效减少机械损伤。传统的研究均将马铃薯作为线弹性材料,没有发现生物屈服点。为此,切取鲜食马铃薯圆柱形试样,使用质构仪进行压缩试验,通过马铃薯的力-位移关系,发现... 详细信息

研究马铃薯的力学特性,可以指导马铃薯收获、加工、运输装备的设计,有效减少机械损伤。传统的研究均将马铃薯作为线弹性材料,没有发现生物屈服点。为此,切取鲜食马铃薯圆柱形试样,使用质构仪进行压缩试验,通过马铃薯的力-位移关系,发现了马铃薯的弹塑性规律;同时,计算出马铃薯破坏应力、弹性模量、切线模量和泊松比,并据此进行了损伤的有限元分析。研究结果表明:马铃薯存在生物屈服点;试样压缩力达到生物屈服点后,压缩位移与塑性变形量近似呈正比例线性关系;马铃薯在受到碰撞作用时,塑性变形主要发生在以马铃薯碰撞点为切点的内切球范围内,即马铃薯内部。研究结果符合弹塑性材料的力学特性,与现有的损伤试验结果吻合。

关键词：马铃薯力学特性压缩试验塑性变形有限元分析

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