检索结果-内蒙古大学图书馆

农业机械学报 2022年第9期53卷 131-141页

作者：刘磊刘理汉杜岳峰毛恩荣张延安杨帆中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

与大田玉米剥皮作业相比,种子玉米剥皮对苞叶剥净率、籽粒破碎率和落粒率具有较高的农艺要求。针对种子玉米缺乏高效低损的剥皮手段问题,采用TRIZ理论联合显式动力学仿真与高速摄像技术开展了种子玉米剥皮机构设计方法研究。首先,基于T... 详细信息

与大田玉米剥皮作业相比,种子玉米剥皮对苞叶剥净率、籽粒破碎率和落粒率具有较高的农艺要求。针对种子玉米缺乏高效低损的剥皮手段问题,采用TRIZ理论联合显式动力学仿真与高速摄像技术开展了种子玉米剥皮机构设计方法研究。首先,基于TRIZ理论解决了种子玉米剥皮机构关键结构设计问题,并完成了剥皮机构的详细设计;其次,利用LS-DYNA进行了剥皮系统-种子玉米果穗的显式动力学仿真,分析种子玉米果穗运动过程及受力情况,验证了剥皮机构设计的合理性;搭建了高速摄像试验台,通过对种子玉米剥皮过程高速摄像的逐帧分析,并与仿真结果相比,得出3种工况下速度最大误差分别为0.035、0.066、0.095 m/s,验证了剥皮辊分段设计的合理性;最后选择苞叶剥净率、籽粒破碎率及落粒率为性能指标开展了种子玉米剥皮试验,在3种工况下,试验结果满足种子玉米剥皮机构的性能指标要求。

关键词：种子玉米剥皮机构 TRIZ理论显式动力学仿真高速摄像试验

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基于气力分配的不同肥料分层深施装置设计与试验

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农业机械学报 2021年第10期52卷 61-73页

作者：杨庆璐李洪文何进卢彩云王英博王庆杰中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

根据东北黑土地玉米免少耕播种与施肥需求,提出一种普通复合肥与缓释肥分层施用的方法,并设计了一种分层深施肥装置,通过理论分析与参数计算确定了分层深施肥装置关键部件的结构和基本工作参数。分析确定了影响分层深施肥装置施肥作业... 详细信息

根据东北黑土地玉米免少耕播种与施肥需求,提出一种普通复合肥与缓释肥分层施用的方法,并设计了一种分层深施肥装置,通过理论分析与参数计算确定了分层深施肥装置关键部件的结构和基本工作参数。分析确定了影响分层深施肥装置施肥作业效果的主要因素,选取翼铲向后和向下倾斜角、作业速度为试验因素,以各层施肥量偏差稳定性系数为试验指标,利用计算流体动力学与离散元耦合仿真的方法,进行二次正交旋转组合仿真试验,建立了试验指标与影响因素的回归模型。通过对试验结果的拟合和优化分析,得到了翼铲向后和向下倾斜角分别为58.11°和52.84°、作业速度为3.38 km/h时,上、中、下3层施肥量偏差稳定性系数分别为8.50%、6.54%和9.10%,以优化得到的参数进行了装置加工和田间试验,试验结果与仿真试验优化结果相吻合,满足设计要求。

关键词：分层施肥玉米深施肥优化设计气力分配

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大功率拖拉机悬浮式前桥悬架插装式比例阀建模与设计

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农业机械学报 2020年第S01期51卷 542-549页

作者：顾进恒傅生辉刘长卿李臻朱忠祥毛恩荣中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

悬浮式前桥作为大功率轮式拖拉机的关键零部件,对衰减因路面扰动激励而产生的振动有着重要作用,而插装式比例阀为悬浮式前桥系统的振动控制过程提供了重要保障。本文设计了用于前桥悬架系统的插装式比例阀液压系统回路,并对工作机理进... 详细信息

悬浮式前桥作为大功率轮式拖拉机的关键零部件,对衰减因路面扰动激励而产生的振动有着重要作用,而插装式比例阀为悬浮式前桥系统的振动控制过程提供了重要保障。本文设计了用于前桥悬架系统的插装式比例阀液压系统回路,并对工作机理进行了分析,建立了非线性数学模型,明确了设计部件与悬架性能之间的内在关联,通过部件参数的设计优化,可实现多种模式的前桥悬架阻尼调节。为降低设计参数的不确定性及设计方案的重复性,采用田口设计方法,选择蓄能器状态、节流阀孔径等因素作为设计因子,以阶跃和正弦激励作为噪声因子,设计了6因子混合水平的田口实验方案,并对设计方案进行信噪比和均值的方差分析。结合AMEsim仿真模型对设计方案进行验证分析,得到基于悬架输出力、簧载质量振动加速度评价指标的最优配置设计,并对其设计方案进行动态特性分析。结果表明:当负载阶跃变化时,约2 s内,液压油缸两腔压力可调整至平衡位置;当路面阶跃激励时,插装式比例阀可快速响应,调整时间小于0.5 s,系统可达到稳定状态,满足大功率轮式拖拉机前桥悬架运输作业工况下的减振需求。

关键词：大功率轮式拖拉机前桥悬架系统插装式比例阀田口设计方法最优配置动态特性

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基于数字车间的联合收获机制造品质终检系统研究

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农业机械学报 2020年第12期51卷 166-174页

作者：倪昕东陈度王书茂邓志恒中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

针对联合收获机整机制造品质检测自动化水平不高、缺乏成套检测系统等问题,结合国家相关标准规范和企业实际需求,提出了2种整机制造品质检测方案,即多工位流水线式检测和多功能单元线式检测。通过数字化手段建立了2种整机制造品质检测... 详细信息

针对联合收获机整机制造品质检测自动化水平不高、缺乏成套检测系统等问题,结合国家相关标准规范和企业实际需求,提出了2种整机制造品质检测方案,即多工位流水线式检测和多功能单元线式检测。通过数字化手段建立了2种整机制造品质检测系统的虚拟仿真模型,包括联合收获机、车间、检测仪器设备、传感器和虚拟工人等,并在Visual Components环境中分别对2种检测系统进行了仿真,对2套检测方案的适用范围、人员作业强度、仪器使用效率等进行了分析。仿真结果表明,多功能单元线式检测系统更适合联合收获机整机制造品质的检测。在建模仿真的基础上,以联合收获机电气系统为检测对象,开发了基于虚拟仪器技术的检测系统,实现了对整机电器工况、起动性能等工作参数的快速检测,提高了检测效率。本研究通过构建数字车间仿真模型为检测工艺评估和系统开发提供了有效的评价方法,进而为制造品质检测优化提供了支撑。

关键词：联合收获机制造品质终检系统数字化车间虚拟仿真

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秸秆多级连续冷辊压成型参数优化与试验

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农业机械学报 2021年第10期52卷 196-202,290页

作者：丁宁李海涛闫安刘平义韩鲁佳魏文军中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

为得到秸秆多级辊压成型机压缩较低含水率玉米秸秆时的最优成型参数,探索成型参数对成型结果的影响规律,基于Design-Expert BBD(BoxBehnken Design)试验设计方法及原理,以玉米秸秆含水率、玉米秸秆破碎长度和成型机末级辊转速为试验因素... 详细信息

为得到秸秆多级辊压成型机压缩较低含水率玉米秸秆时的最优成型参数,探索成型参数对成型结果的影响规律,基于Design-Expert BBD(BoxBehnken Design)试验设计方法及原理,以玉米秸秆含水率、玉米秸秆破碎长度和成型机末级辊转速为试验因素,以成型块回弹率、密度和成型能耗为试验指标,采用三因素三水平响应面分析方法,分别建立了各因素与成型块回弹率、密度、成型能耗之间的数学模型,并分析了各因素显著交互作用对试验指标的影响规律。结果表明:成型机在压缩玉米秸秆时,各试验因素对成型块回弹率的贡献率从大到小依次为:末级辊转速、破碎长度、含水率;各试验因素对成型块密度的贡献率从大到小依次为:破碎长度、末级辊转速、含水率;各试验因素对成型能耗的贡献率从大到小依次为:末级辊转速、破碎长度、含水率。在末级辊转速为1.07 r/min,含水率为21.5%~25.0%,破碎长度为64~108 mm时,可获得成型块回弹率小于7.0%,成型块密度大于350 kg/m^(3),成型能耗小于16.0 kW·h/t;参数优化得到最优成型参数为:含水率24.26%、破碎长度73.25 mm、末级辊转速1.07 r/min,此时成型块回弹率为6.32%,成型块密度为375.6 kg/m^(3),成型能耗为15.89 kW·h/t。研究结果可为秸秆多级连续冷辊压成型提供理论依据和技术支撑。

关键词：玉米秸秆多级辊压成型机多级连续冷辊压成型参数优化

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基于FSLYOLO v8n的玉米籽粒收获质量在线检测方法研究

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农业机械学报 2024年第8期55卷 253-265页

作者：张蔚然杜岳峰栗晓宇刘磊王林泽吴志康中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

玉米籽粒破碎率和含杂率是评价玉米收获质量的关键指标。针对当前玉米籽粒直收机缺少适用于复杂田间作业环境的收获质量在线检测方法的问题,提出一种适用于小目标、多数量检测目标的玉米籽粒破碎率、含杂率轻量化检测方法。首先,根据图... 详细信息

玉米籽粒破碎率和含杂率是评价玉米收获质量的关键指标。针对当前玉米籽粒直收机缺少适用于复杂田间作业环境的收获质量在线检测方法的问题,提出一种适用于小目标、多数量检测目标的玉米籽粒破碎率、含杂率轻量化检测方法。首先,根据图像中完整籽粒、破碎籽粒、玉米芯和玉米叶个体数量与个体质量的关系建立数量-质量回归模型,提出了籽粒破碎率和含杂率评估方法。其次,针对籽粒及杂质大小相近,检测物数量多,检测物面积小的特点,提出一种改进的FSLYOLO v8n算法。算法通过FasterBlock模块和无参数注意力机制SimAM改进主干网络结构,并通过使用共享卷积结合Scale模块对检测头进行改进。此外,使用SlidLoss函数替代YOLO v8n的原类别分类损失函数。FSLYOLO v8n模型的mAP@50为97.46%、帧速率为186.4 f/s,与YOLO v8n相比提高6.35%和45 f/s,且网络参数量、浮点运算量分别压缩到YOLO v8n的66.50%、64.63%,模型内存占用量仅为4.0 MB,其性能优于目前常用的轻量化模型。台架试验结果表明,提出的检测方法能够精准检测玉米籽粒破碎和含杂情况,检测准确率高达95.33%和96.15%。将改进后的模型部署在Jetson TX2开发板上,配合检测装置安装到玉米联合收获机上开展田间试验,结果表明,模型能够精准区分籽粒和杂质,满足田间工作需求。

关键词：玉米籽粒直收破碎率含杂率在线检测 FSLYOLO v8n

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基于旋转曲面轮廓特征的农田地表点云配准研究

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农业机械学报 2020年第S01期51卷 325-332,377页

作者：董乃希迟瑞娟杜岳峰温昌凯张真中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

作业场景重建可为智能农机自主作业提供全局信息与局部细节,针对因农田表面缺乏高区分度的点、线、面高层结构造成的特征描述性差、点云配准精度不足的问题,提出一种基于旋转曲面轮廓特征的农田地表点云配准方法。首先,采用32线激光雷... 详细信息

作业场景重建可为智能农机自主作业提供全局信息与局部细节,针对因农田表面缺乏高区分度的点、线、面高层结构造成的特征描述性差、点云配准精度不足的问题,提出一种基于旋转曲面轮廓特征的农田地表点云配准方法。首先,采用32线激光雷达获取农田真实地表点云数据并完成去噪、降采样等预处理;然后,采用加权线性协方差矩阵的奇异值分解确定关键点唯一局部参考坐标系,并统计关键点与旋转曲面截面交点距离信息,生成地表点云的局部特征;最后,采用基于单特征初选与局部特征精匹配原则的多级特征匹配策略进行局部特征匹配,计算旋转矩阵与平移矩阵完成点云配准。试验结果表明,旋转曲面轮廓特征与其他特征相比,平均精度增加7.5个百分点,平均召回率增加24.09个百分点;多级特征匹配策略相对于最近邻搜索策略,平均精度增加12.68个百分点,平均召回率增加18.38个百分点;本文的点云配准方法的平均平移误差为23.59dr,平均旋转误差为3.72°,配准成功率为87.5%。因此,本文提出的基于旋转曲面轮廓特征的农田地表点云配准方法适用于真实农业地表无序点云的自动配准。

关键词：作业场景重建农田地表特征点云配准旋转曲面轮廓特征多级特征匹配策略

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秸秆条带捡拾粉碎深埋装置设计与试验

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农业机械学报 2021年第10期52卷 16-27页

作者：陈桂斌卢彩云何进王超王秀红王庆杰中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

针对东北黑土区保护性耕作秸秆还田条件下,地表秸秆量大导致免耕播种过程易雍堵、播种后地温提升慢等问题,提出了一种秸秆条带捡拾粉碎深埋方式,通过捡拾粉碎机构将地表部分秸秆捡拾粉碎,由罩壳处筛孔完成土秆筛分,集秆螺旋器进行秸秆... 详细信息

针对东北黑土区保护性耕作秸秆还田条件下,地表秸秆量大导致免耕播种过程易雍堵、播种后地温提升慢等问题,提出了一种秸秆条带捡拾粉碎深埋方式,通过捡拾粉碎机构将地表部分秸秆捡拾粉碎,由罩壳处筛孔完成土秆筛分,集秆螺旋器进行秸秆的定向集运,最后经运秸风机实现秸秆输送深埋。本文对粉碎刀结构、排列方式和转速等关键参数进行确定,对粉碎刀轴的秸秆漏捡区域面积展开分析,通过理论分析和离散元单因素仿真试验明确了集秆螺旋器转速与其所受扭矩和秸秆运动速度之间的关系,初步确定了螺旋器转速为900~1100 r/min,设计了开沟铲的结构参数,并利用离散元全因素仿真试验模拟了作业速度与开沟深度两因素间与表层土壤颗粒运动及开沟铲受力之间的关系,以作业速度、开沟深度和螺旋器转速为因素,秸秆深埋合格率为试验指标进行BoxBehnken试验。田间试验结果表明,当前进速度为3 km/h、开沟深度为290 mm、螺旋器转速为1000 r/min时,其秸秆掩埋合格率为64.2%,其预测值约为67.4%,误差小于5%,满足设计需求。研究成果为东北黑土地保护性耕作推广提供了新的方案和技术支撑。

关键词：条带耕作秸秆粉碎深埋装置离散元仿真

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水稻秸秆激荡滑切与撕裂两级切割粉碎装置设计与试验

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农业机械学报 2021年第11期52卷 28-40页

作者：王将王晓燕李洪文何进卢彩云刘迪中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

针对东北稻区秸秆还田作业中存在的粉碎效果差、秸秆腐解速率慢的问题,提出了适合该区域秸秆翻埋还田秸秆粉碎状态,为5~10 cm撕裂状态。结合预达到粉碎后秸秆形态及现有机具使用情况,设计了具有激荡滑切和撕裂两个阶段并与联合收获机装... 详细信息

针对东北稻区秸秆还田作业中存在的粉碎效果差、秸秆腐解速率慢的问题,提出了适合该区域秸秆翻埋还田秸秆粉碎状态,为5~10 cm撕裂状态。结合预达到粉碎后秸秆形态及现有机具使用情况,设计了具有激荡滑切和撕裂两个阶段并与联合收获机装配的秸秆粉碎装置,通过理论分析对粉碎过程关键参数进行了设计。单因素试验表明:秸秆含水率从69.77%减少到29.34%时,秸秆因受干物质含量和弯曲强度改变影响,秸秆粉碎长度合格率和破碎率分别下降6.44、9.55个百分点,抛撒幅宽有先增加后减少趋势;秸秆粉碎长度合格率和破碎率随收获速度增加有较大幅度降低,抛撒幅宽减少0.22 m;粉碎刀轴转速从2100 r/min提高至2850 r/min时,秸秆粉碎长度合格率和破碎率都有显著提高,抛撒幅宽也有较大幅度增加;两级定刀直线间隔变大,秸秆粉碎长度合格率和破碎率有小幅度增加,抛撒幅宽减小0.11 m。正交试验表明:秸秆粉碎长度合格率和破碎率受收获速度和粉碎刀轴转速影响规律基本一致,收获速度和粉碎刀轴转速对秸秆粉碎长度合格率和破碎率影响更显著(P<0.05);粉碎刀轴转速和两级定刀直线间隔对抛撒幅宽影响较显著(P<0.05)。设计的装置对东北稻区秸秆还田关键技术问题具有重要意义和应用价值。

关键词：联合收获机水稻秸秆粉碎装置激荡滑切撕裂东北稻区

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基于R2UNet和空洞卷积的羊后腿分割目标肌肉区识别

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农业机械学报 2020年第S02期51卷 507-514页

作者：刘楷东谢斌翟志强温昌凯侯松涛李君中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

针对前处理工序造成的羊肉智能精细分割目标肌肉区图像识别准确度低的问题,以羊后腿自动去骨分割工序为研究对象,提出一种基于R2UNet和紧凑空洞卷积的羊后腿分割目标肌肉区识别方法。对传统的UNet语义分割网络进行改进,以UNet为骨架网络... 详细信息

针对前处理工序造成的羊肉智能精细分割目标肌肉区图像识别准确度低的问题,以羊后腿自动去骨分割工序为研究对象,提出一种基于R2UNet和紧凑空洞卷积的羊后腿分割目标肌肉区识别方法。对传统的UNet语义分割网络进行改进,以UNet为骨架网络,采用残差循环卷积块替换原始UNet的特征编码模块和解码模块中的卷积块以避免UNet的梯度消失,在特征编码模块和特征解码模块之间增加一个紧凑的四分支空洞卷积模块对语义特征进行多尺度编码,实现缝匠肌图像分割模型的构建。一方面,针对缝匠肌这一核心目标肌肉区,采集羊后腿图像构建数据集训练与测试本文模型,以验证该方法的准确性与实时性;另一方面,通过旋量法标定夹爪坐标系、相机点云坐标系、机器人坐标系的齐次变换矩阵以计算分割路径,并采用主动柔顺的力/位混合控制方法操纵分割机器人进行目标切削运动,验证基于本文方法得到的目标图像开展目标肌肉分割的可行性。相关试验结果表明:当交并比为0.8588时,本文方法平均精确度为0.9820,优于R2UNet的(0.8324,0.9775);单样本检测时间平均为82 ms,说明本文方法可快速、准确分割出缝匠肌图像,满足机器人自主分割系统的实时性要求,优于UNet、R2UNet、AttUNet算法。最后,在本文方法得到的缝匠肌图像基础上开展机器人实机分割试验,机器人对5条羊后腿的平均切削时间为7.9 s,平均偏移距离为4.36 mm,最大偏移距离不大于5.9 mm,满足羊后腿去骨分割的精度要求。

关键词：羊后腿自主分割目标肌肉区识别语义分割空洞卷积残差神经网络

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