2015, 46(7):1-9. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.001
摘要:為解決蘋果機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)分級(jí)時(shí)果梗/花萼識(shí)別的難題,提出一種基于位置變化的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)光編碼方法,并用于蘋果果梗/花萼的在線檢測(cè)。通過(guò)分析投射在物體和參考平面上光斑的成像規(guī)律,提出將光斑的位置變化作為編碼基元;在二元域中,利用編碼基元生成M陣列,將其作為近紅外點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)光的編碼模式;通過(guò)分析匹配后的差值矩陣,識(shí)別果梗/花萼的位置。在線實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該方法可以有效地實(shí)現(xiàn)果梗/花萼的在線識(shí)別,在滿足實(shí)時(shí)性要求前提下,平均識(shí)別正確率可達(dá)到93.17%。
2015, 46(7):10-16. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.002
摘要:為解決自主移動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)器人在復(fù)雜工作環(huán)境進(jìn)行視覺(jué)導(dǎo)航的場(chǎng)景識(shí)別,根據(jù)what-where雙通道理論建立了場(chǎng)景感知模型以及場(chǎng)景表示模型,提出了一種基于概率框架的場(chǎng)景仿生識(shí)別方法。基于對(duì)比度假設(shè)和中心假設(shè)計(jì)算顯著圖并建立能量函數(shù)對(duì)該顯著圖進(jìn)行優(yōu)化;利用專家網(wǎng)絡(luò)分析視覺(jué)注意焦點(diǎn)的內(nèi)容作為what信息,以視覺(jué)注意焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移形成的掃視序列作為where信息;根據(jù)動(dòng)作識(shí)別規(guī)則,利用what信息和where信息建立可觀測(cè)的馬爾可夫鏈模型實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景識(shí)別。移動(dòng)機(jī)器人場(chǎng)景識(shí)別過(guò)程與人的識(shí)別過(guò)程相似,實(shí)驗(yàn)證明所提方法對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景識(shí)別性能良好,準(zhǔn)確率平均達(dá)87.3%。
陳 滿 , 施印炎 , 汪小旵 , 孫國(guó)祥 , 李 雪
2015, 46(7):17-22. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.003
摘要:為了實(shí)現(xiàn)小麥生長(zhǎng)過(guò)程中的實(shí)時(shí)變量追肥,研究了光譜數(shù)據(jù)處理策略及目標(biāo)追肥量的計(jì)算模型,開(kāi)發(fā)了基于近地光譜探測(cè)技術(shù)的實(shí)時(shí)變量追肥專家決策系統(tǒng),結(jié)合小麥冠層歸一化植被指數(shù)(NDVI)、追肥機(jī)實(shí)際行進(jìn)速度和肥料反饋量,雙通道獨(dú)立控制施肥機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速和開(kāi)度,從而實(shí)時(shí)調(diào)整追肥量,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)變量追肥。試驗(yàn)結(jié)果表明,專家決策系統(tǒng)的控制精度達(dá)到90%以上,可以滿足精準(zhǔn)追肥的要求;拔節(jié)期,變量追肥比定量均勻施肥增施氮肥28kg/hm2左右;變量施肥有利于改善小麥群體結(jié)構(gòu),降低產(chǎn)量差異性。
韓綠化 , 毛罕平 , 嚴(yán) 蕾 , 胡建平 , 黃文岳 , 董立立
2015, 46(7):23-30. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.004
摘要:設(shè)計(jì)了一種穴盤育苗移栽機(jī)兩指四針鉗夾式夾缽取苗末端執(zhí)行器。利用2根氣缸機(jī)械手指伸出4根夾取針插入苗缽,氣缸機(jī)械手指閉合夾取針捏緊苗缽來(lái)取苗,利用兩根氣缸機(jī)械手指撐開(kāi)放松夾持苗缽,4根夾取針回縮脫離苗缽來(lái)放苗。根據(jù)穴盤苗自動(dòng)取苗力學(xué)要求,進(jìn)行了基于穴盤苗物理力學(xué)特性的夾取力設(shè)計(jì)。試制末端執(zhí)行器,進(jìn)行夾缽取苗效能測(cè)試。在40mm/s提取速度下,各試驗(yàn)因素的夾缽脫盤力無(wú)顯著性差異。取苗效能的正交試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn),苗缽含水率水平高度顯著影響根土破壞,入缽角度、深度以及根系等試驗(yàn)因素沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性影響。當(dāng)夾取針入缽角為11°,入缽深度為32mm,苗數(shù)為4株,含水率為55%~60%時(shí),所設(shè)計(jì)的取苗末端執(zhí)行器對(duì)苗缽的夾取作用達(dá)到最小根土破壞程度。
馬 旭 , 鄺健霞 , 齊 龍 , 梁仲維 , 譚永炘 , 江立凱
2015, 46(7):31-37. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.005
摘要:為提高田間育秧播種機(jī)的播種合格率和播種穩(wěn)定均勻性,設(shè)計(jì)了一種適用于南方水稻田間育秧的精密播種機(jī)。在深入分析螺旋勺輪式播種器的播種原理,以及播種器行走控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,采用正交試驗(yàn)方法,研究了螺旋勺輪的凹槽深度、螺旋升角、播種器行走速度對(duì)播種合格率和空穴率的影響規(guī)律,得出雜交稻播種合格率和空穴率影響因素的最佳參數(shù)組合:凹槽深度h為3mm、螺旋升角α為81.73°、播種器行走速度v為0.35m/s。試驗(yàn)表明,采用閉環(huán)控制系統(tǒng)后的播種機(jī)播種雜交稻2~6粒/格合格率由87.14%提升到93.21%,常規(guī)稻3~8粒/格的播種合格率為92.14%,播種性能滿足常規(guī)稻和雜交稻精密播種育秧的技術(shù)要求。
俞高紅 , 廖振飄 , 徐樂(lè)輝 , 趙 朋 , 武傳宇
2015, 46(7):38-44. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.006
摘要:設(shè)計(jì)了一種能適應(yīng)大株距栽植的行星輪系蔬菜缽苗栽植機(jī)構(gòu),通過(guò)該機(jī)構(gòu)栽植嘴能將蔬菜缽苗植入土中。構(gòu)建了一種新型的非圓齒輪傳動(dòng)比函數(shù),建立了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,推導(dǎo)了栽植嘴尖點(diǎn)的(角)位移、(角)速度方程?;赩isual Basic開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助分析與優(yōu)化軟件,分析了非圓齒輪中心距a、角位移系數(shù)k1和k2、行星架初始安裝角φ0、栽植嘴初始安裝角α0、中間齒輪初始安裝角γ0以及栽植嘴頂端到行星輪中心的距離S等重要參數(shù)對(duì)栽植軌跡的影響,通過(guò)人機(jī)交互方式優(yōu)化出一組能夠滿足蔬菜缽苗栽植工作要求的機(jī)構(gòu)參數(shù)(a=53mm、k1=0.23、k2=0.03、φ0=-58°、α0=-144°、γ0=144°、S=175mm)。根據(jù)優(yōu)化所得參數(shù)建立栽植機(jī)構(gòu)的三維模型并進(jìn)行仿真分析,同時(shí)制作了栽植機(jī)構(gòu)的樣機(jī)進(jìn)行田間植苗試驗(yàn)。試驗(yàn)了栽植嘴在不同時(shí)刻開(kāi)啟和閉合對(duì)西蘭花缽苗栽植時(shí)直立度和成功率的影響,得出栽植嘴在其運(yùn)動(dòng)軌跡最低點(diǎn)上方10mm處張開(kāi)為最佳開(kāi)啟位置,缽苗直立度優(yōu)良率達(dá)85%,栽植效率可達(dá)100株/(min·行),栽植株距達(dá)到450mm,證明該機(jī)構(gòu)適用于蔬菜缽苗的大株距栽植。
葉秉良 , 吳國(guó)環(huán) , 俞高紅 , 李 麗
2015, 46(7):45-52. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.007
摘要:旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)移栽臂是移栽作業(yè)的執(zhí)行部件,控制取秧和推秧動(dòng)作,直接影響移栽機(jī)構(gòu)取秧和推秧的成功率。針對(duì)原水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)存在取秧時(shí)間長(zhǎng)、成功率偏低,無(wú)推秧裝置、推秧效果差等主要問(wèn)題,對(duì)其移栽臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),優(yōu)化凸輪機(jī)構(gòu),減小凸輪推程運(yùn)動(dòng)角,增加推秧裝置。建立機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī),研制機(jī)構(gòu)物理樣機(jī),開(kāi)展機(jī)構(gòu)虛擬運(yùn)動(dòng)仿真和高速攝像運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)。比較虛擬仿真和高速攝像試驗(yàn)移栽機(jī)構(gòu)夾取秧苗時(shí)間的縮短情況,結(jié)果基本一致,表明移栽臂的改進(jìn)設(shè)計(jì)是正確和合理的。開(kāi)展安裝不同凸輪機(jī)構(gòu)和有無(wú)推秧裝置的移栽機(jī)構(gòu)的取秧試驗(yàn),改進(jìn)后的機(jī)構(gòu)取秧成功率和推秧成功率分別為94.3%和98.6%,遠(yuǎn)高于改進(jìn)前的82.9%和88.6%,表明改進(jìn)后的機(jī)構(gòu)能夠更好地滿足水稻缽苗移栽工作要求,且具有很好的工作性能。
王金武 , 潘振偉 , 周文琪 , 王金峰 , 何劍南 , 郎春玲
2015, 46(7):53-58. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.008
摘要:變量施肥技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要組成部分,依據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求設(shè)計(jì)了與輪式拖拉機(jī)配套的SYJ-2型三點(diǎn)懸掛式液肥變量施肥機(jī)。以單片機(jī)作為核心處理器,以電磁比例調(diào)節(jié)閥為執(zhí)行部件,設(shè)計(jì)編寫了液肥變量控制系統(tǒng)以及與硬件配套的上位機(jī)軟件,用于采集數(shù)據(jù)與發(fā)送命令;關(guān)鍵部件內(nèi)腔式旋轉(zhuǎn)扎穴機(jī)構(gòu)采用5個(gè)全等橢圓齒輪傳動(dòng),液肥在內(nèi)腔流動(dòng),在減少外部連接軟管的同時(shí),防止了管路纏繞;液肥分配器的功能是適時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉,實(shí)現(xiàn)液肥的不連續(xù)射出,進(jìn)而完成穴施作業(yè);同時(shí)對(duì)內(nèi)腔式旋轉(zhuǎn)扎穴機(jī)構(gòu)和液肥分配器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。田間試驗(yàn)結(jié)果表明,施肥深度為地表12~15cm,施肥精度為99.1%,滿足液態(tài)變量施肥作業(yè)要求。
陳學(xué)深 , 馬 旭 , 武 濤 , 陳國(guó)銳 , 曾令超 , 李榮超
2015, 46(7):59-65. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.009
摘要:為了實(shí)現(xiàn)中藥材虎杖根系機(jī)械化脫土,設(shè)計(jì)了一種由擊打輥、翻拋輥和柵板等組成的脫土裝置。通過(guò)試驗(yàn)確定了輥指長(zhǎng)度為40mm,運(yùn)用速度矢量投影定理確定了翻拋輥指布置的螺旋升角范圍為60.5°~78.4°,應(yīng)用Matlab軟件采用描點(diǎn)擬合作圖法得到擊打輥與翻拋輥軸心的水平距離與物料尺寸呈冪函數(shù)關(guān)系,并確定了此距離范圍為180~275mm。性能試驗(yàn)表明,通過(guò)物料的隨機(jī)振動(dòng)、自身翻轉(zhuǎn)、交替擊打、逐層脫土等綜合作用,裝置的工作性能得到了明顯提高。當(dāng)擊打輥轉(zhuǎn)速為500r/min、翻拋輥轉(zhuǎn)速為240r/min、兩輥軸水平距離為230mm時(shí),脫凈率為91.2%,生產(chǎn)率為1.35t/h,滿足虎杖根系藥用生產(chǎn)要求。
2015, 46(7):66-71. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.010
摘要:為了克服傳統(tǒng)直線式土槽試驗(yàn)臺(tái)的缺點(diǎn),提出了旋轉(zhuǎn)式圓形土槽試驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案;為補(bǔ)償大尺寸圓形土槽加工、裝配誤差和方便后續(xù)配合農(nóng)業(yè)機(jī)械的模擬田間試驗(yàn),設(shè)計(jì)了輪胎摩擦驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)式圓形土槽試驗(yàn)臺(tái)的初始安裝位置機(jī)械式調(diào)整裝置,并計(jì)算了土槽不圓度補(bǔ)償能力;設(shè)計(jì)了土槽試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng),建立以PLC為主控、伺服電機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閉環(huán)系統(tǒng),使得該土槽具有平穩(wěn)的運(yùn)行速度;經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該試驗(yàn)臺(tái)能夠補(bǔ)償土槽的不圓度,可以在0~3.8r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn),最大速度波動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差為0.038r/min,從啟動(dòng)到進(jìn)入平穩(wěn)運(yùn)行所需最長(zhǎng)時(shí)間為9.8s;配合栽植機(jī)構(gòu)進(jìn)行移栽試驗(yàn),株距變異系數(shù)為4.46%,均勻性好,能夠滿足移栽農(nóng)藝要求。
2015, 46(7):72-78. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.011
摘要:為了提高卷盤式噴灌機(jī)桁架式噴灑車爬坡和抗傾覆能力,克服噴灑車試驗(yàn)周期長(zhǎng)、成本高、試驗(yàn)優(yōu)化能力受限制的缺點(diǎn),采用虛擬樣機(jī)軟件ADAMS建立JP75型噴灌機(jī)桁架式噴灑車的動(dòng)力學(xué)參數(shù)化仿真模型,對(duì)噴灑車的縱向、橫向抗傾覆性以及爬坡能力進(jìn)行了仿真。分析了不同坡度角工況下影響桁架式噴灑車爬坡和抗傾覆能力的幾種關(guān)鍵因素,采用二分法控制仿真坡度角的變化,對(duì)各因素的影響程度進(jìn)行了仿真試驗(yàn)研究,提高了仿真速度。通過(guò)對(duì)影響爬坡和傾覆性能較大的地面粘附系數(shù)、質(zhì)心高度、輪距等關(guān)鍵因素進(jìn)行優(yōu)化,使臨界爬坡角比現(xiàn)有噴灑車提高了21.48%。優(yōu)化后新機(jī)型的試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果表明,在同樣坡度工況下新機(jī)型傾覆次數(shù)明顯減少,能夠達(dá)到的最大爬坡角得到提高,仿真優(yōu)化取得明顯效果。
王 俊 , 董 祥 , 嚴(yán)荷榮 , 王錦江 , 張 鐵 , 曾亞輝
2015, 46(7):79-84. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.012
摘要:針對(duì)常規(guī)噴霧方式農(nóng)藥利用率低、流失嚴(yán)重的問(wèn)題,開(kāi)展風(fēng)幕式氣流輔助噴霧技術(shù)研究。通過(guò)3WQ-3000〖JP2〗型牽引式風(fēng)幕噴桿噴霧機(jī)在玉米小喇叭口期進(jìn)行的田間試驗(yàn),確定施藥作業(yè)中常用的4種型號(hào)(ST110-02、ST110-04、ST110-05、〖JP〗ST110-06)扇形霧噴頭在0.4MPa噴霧壓力下,進(jìn)行風(fēng)幕對(duì)農(nóng)藥利用率、霧滴覆蓋率和流失率的影響試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,霧滴在玉米冠層上部的沉積量較大、下部較??;風(fēng)幕能夠增強(qiáng)霧滴的穿透性,增加噴霧藥液的沉積量,使霧滴在植株各冠層的沉積分布更加均勻;風(fēng)幕輔助氣流對(duì)體積中徑小霧滴影響明顯,ST110-02噴頭在使用風(fēng)幕時(shí)比沒(méi)有使用風(fēng)幕農(nóng)藥利用率提高了83%;ST110-06號(hào)噴頭在有風(fēng)幕時(shí)農(nóng)藥利用率為41.93%,為各試驗(yàn)工況最高;使用風(fēng)幕時(shí)農(nóng)藥在地面流失率比無(wú)風(fēng)幕有所增加,ST110-02號(hào)噴頭在未使用風(fēng)幕時(shí)藥液在地面的流失率為13.05%,是各試驗(yàn)工況最小值;與三輪車載式噴桿噴霧機(jī)相比,風(fēng)幕式噴霧機(jī)施藥?kù)F滴覆蓋率和穿透性明顯升高,農(nóng)藥利用率平均提高了144.17%,霧滴在地面的流失率平均降低了14.46%。
2015, 46(7):85-90. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.013
摘要:采用自計(jì)雨量筒、視頻雨滴譜儀(2DVD)測(cè)得不同工作壓力下Nelson D3000型藍(lán)色噴盤、噴嘴直徑4.76mm噴頭的噴灑水量、噴灌水滴落地速度及粒徑等指標(biāo),研究了不同壓力下該噴頭的水量、能量分布及其擴(kuò)散規(guī)律,建立了不同工況下水量峰值、能量峰值與工作壓力及噴灌高度的回歸關(guān)系式。結(jié)果表明:增大噴頭工作壓力、升高噴頭安裝高度均有利于水量及能量的擴(kuò)散;噴頭的安裝高度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致較高的水量峰值和能量峰值,易產(chǎn)生地表徑流,0.5m高度水量峰值變化范圍為166.4~196.4mm/h,能量峰值變化范圍為0.607~0.821W/m2。噴頭水量峰值和能量峰值的計(jì)算式可為確定噴灌系統(tǒng)工作壓力和噴頭安裝高度提供參考依據(jù),避免因水量峰值和能量峰值過(guò)大而產(chǎn)生地表徑流。
李新成 , 孫茂真 , 李民贊 , 鄭立華 , 張 漫 , 王錫久
2015, 46(7):91-96. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.014
摘要:為了提高谷物聯(lián)合收獲機(jī)自動(dòng)測(cè)產(chǎn)系統(tǒng)的測(cè)產(chǎn)精度,在研究了谷物聯(lián)合收獲機(jī)田間工作狀態(tài)和升運(yùn)器速度變異的基礎(chǔ)上,通過(guò)分析谷物的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理及其對(duì)沖量傳感器作用的力學(xué)原理,建立了電壓/升運(yùn)器速度產(chǎn)量模型。為進(jìn)一步消除收獲機(jī)作業(yè)時(shí)的噪聲干擾,在測(cè)產(chǎn)原始數(shù)據(jù)預(yù)處理時(shí),先采用回歸差分法降低振動(dòng)噪聲,然后采用雙閾值濾波以及閾值取代法、前值取代法2種插值方法以消除差分電壓中的奇異值,結(jié)果顯示前值取代法效果較佳。此外,還提出了升運(yùn)器速度歸一化方法和沖量電壓標(biāo)準(zhǔn)化方法以消除量綱影響并簡(jiǎn)化計(jì)算。田間測(cè)產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明,提出的電壓/升運(yùn)器速度模型比傳統(tǒng)的質(zhì)量-電壓模型更能準(zhǔn)確表征谷物運(yùn)動(dòng)實(shí)際情況,測(cè)產(chǎn)精度高,驗(yàn)證均方根誤差為2.03%。
2015, 46(7):97-101. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.015
摘要:為解決玉米種子脫粒過(guò)程中籽粒損傷嚴(yán)重的問(wèn)題,根據(jù)雞喙優(yōu)良的切入籽粒間隙無(wú)損傷離散大片籽粒的能力,以及裸手差速低損傷脫粒的特性,設(shè)計(jì)了新型玉米種子仿生脫粒機(jī),主要包括離散輥、脫粒輥、差速輥等。并對(duì)仿生脫粒機(jī)與TY-4.5型玉米脫粒機(jī)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果顯示:對(duì)鄭單958玉米果穗,仿生脫粒機(jī)未脫凈率為0.30%,破損率為0.31%,且玉米芯完整無(wú)破損;TY-4.5型脫粒機(jī)未脫凈率為0.29%,破損率為0.90%,玉米芯破損嚴(yán)重。對(duì)先玉335玉米果穗,仿生脫粒機(jī)未脫凈率為0.05%,破損率為0.35%,玉米芯完整無(wú)破損;TY-4.5型脫粒機(jī)未脫凈率為0.09%,破損率為0.95%,玉米芯破損嚴(yán)重。在兩機(jī)未脫凈率相近情況下,玉米仿生脫粒機(jī)籽粒破損率較TY-4.5型脫粒機(jī)明顯偏低,玉米芯無(wú)破損,含雜少,可用于種子玉米果穗脫粒。
2015, 46(7):102-108. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.016
摘要:為提高應(yīng)用于丘陵山區(qū)作業(yè)的微型稻麥聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)質(zhì)量,設(shè)計(jì)了氣流式清選裝置。通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算確定了氣流式清選裝置主要工作部件(清選筒、吸風(fēng)管、吸風(fēng)機(jī))的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù),對(duì)清選筒進(jìn)行了三維實(shí)體模型氣流流場(chǎng)仿真分析。結(jié)果表明,清選裝置結(jié)構(gòu)、氣流風(fēng)速分布符合設(shè)計(jì)要求,清選分離效果好。經(jīng)水稻收獲田間對(duì)比試驗(yàn)表明:裝有氣流式清選裝置的微型聯(lián)合收獲機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)移方便等原機(jī)特點(diǎn);清選筒氣流流場(chǎng)的風(fēng)壓風(fēng)速分布滿足設(shè)計(jì)要求;與沒(méi)有清選裝置的微型聯(lián)合收獲機(jī)相比,總損失率從3.8%下降到2.34%,破碎率從1.5%下降到1.4%,含雜率從7.2%下降到1.2%,分別下降了38.42%、8.33%和83.33%,達(dá)到了國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 5117—2006的要求,其中含雜率下降尤為顯著。
于克強(qiáng) , 李利橋 , 何 勛 , 王德福 , 張全超 , 那明君
2015, 46(7):109-117. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.017
摘要:為了揭示設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)輪式全混合日糧混合機(jī)的混合機(jī)理,將其混合室在空間上平均劃分為4個(gè)區(qū),并結(jié)合高速攝像(1200幀/s,4G) 技術(shù)對(duì)其混合過(guò)程進(jìn)行深入細(xì)致的研究,得出了其混合過(guò)程主要是剪切混合、對(duì)流混合和擴(kuò)散混合交替進(jìn)行的過(guò)程,且在混合過(guò)程中伴有物料的滑移運(yùn)動(dòng)、瀑布運(yùn)動(dòng)和渦流運(yùn)動(dòng),并得出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、混合葉板角度、混合時(shí)間和充滿系數(shù)4個(gè)因素對(duì)混合質(zhì)量影響較大,依據(jù)變異系數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)上述因素進(jìn)行了試驗(yàn)研究,確定其參數(shù)取值范圍為:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速29~31r/min,混合葉板角度16°~26°,混合時(shí)間10~12min,充滿系數(shù)48%~53%,在此范圍內(nèi)變異系數(shù)小于10%。
2015, 46(7):118-121. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.018
摘要:為提高青貯飼料的打捆作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量,在現(xiàn)有青貯飼料打捆技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種用于青貯作業(yè),由喂料預(yù)壓機(jī)構(gòu)、對(duì)數(shù)螺線式二次壓捆機(jī)構(gòu)組成的對(duì)數(shù)螺線式圓草捆成捆裝置。對(duì)不同含水率的玉米秸稈進(jìn)行了不同壓力角的試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:取壓力角小于20°的對(duì)數(shù)螺線式喂料壓捆過(guò)程,解決了圓形內(nèi)腔的成捆室在喂入粗大、濕潤(rùn)、堅(jiān)硬物料時(shí)的堵塞問(wèn)題;對(duì)含水率為50%~70%的玉米秸稈,裝置壓力角α值取15°時(shí),喂入速度和壓捆速度匹配較好;裝置對(duì)高含水率的玉米秸稈具有較好的適應(yīng)性。
2015, 46(7):123-129. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.019
摘要:為解決山地丘陵地區(qū)苜蓿收獲難題,對(duì)集成了滑掌、浮動(dòng)彈簧、連桿臂和提升液壓缸的小型自走式割草機(jī)聯(lián)合仿形裝置進(jìn)行了理論分析。建立仿形裝置虛擬樣機(jī)模型,利用模型進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn),通過(guò)回歸分析和規(guī)劃求解對(duì)最優(yōu)參數(shù)組合進(jìn)行預(yù)測(cè),得出在山區(qū)地勢(shì)較惡劣的起伏路面上工作時(shí),仿形裝置最佳設(shè)計(jì)和工作參數(shù)為:滑掌長(zhǎng)度188mm,割臺(tái)傾角4.06°,拉力重力比0.85,前進(jìn)速度2m/s。利用優(yōu)化試制后的割草機(jī)進(jìn)行田間試驗(yàn),驗(yàn)證了仿真試驗(yàn)和回歸預(yù)測(cè)模型的有效性。與優(yōu)化前的樣機(jī)相比,在同等條件下,割茬高度降低了7%,工作速度提高了75%。
陳曉冰 , 張洪江 , 程金花 , 張福明 , 張 欣 , 阮芯竹
2015, 46(7):130-138. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.020
摘要:應(yīng)用數(shù)量生態(tài)學(xué)中的空間點(diǎn)格局分析方法(g(r)函數(shù)),經(jīng)Monte-Carlo隨機(jī)模擬檢驗(yàn),對(duì)三峽庫(kù)區(qū)紫色砂巖區(qū)農(nóng)地(垂直土層深度10~50cm)不同影響半徑土壤優(yōu)先路徑水平分布特征、以及與生物活動(dòng)的空間關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析。結(jié)果表明:同一影響半徑的優(yōu)先路徑隨土層深度的增加,數(shù)量逐漸減少,同一土層隨影響半徑的增加優(yōu)先路徑的數(shù)量逐漸減少;同一土層,較小影響半徑優(yōu)先路徑僅在小尺度(0~20mm)上呈聚集分布,但隨影響半徑和尺度的增加,聚集分布狀態(tài)逐漸明顯;不同影響半徑的優(yōu)先路徑隨土層深度的增加,也逐漸表現(xiàn)為聚集分布格局,較大影響半徑優(yōu)先路徑聚集分布狀態(tài)顯著大于較小影響半徑的優(yōu)先路徑;優(yōu)先路徑的分布與形成,不僅受到土壤自身膨脹、干縮等因素影響,而且與生物活動(dòng)的空間關(guān)聯(lián)性呈正相關(guān)關(guān)系,對(duì)大影響半徑(R≥1.0mm)的優(yōu)先路徑影響較大??臻g點(diǎn)格局分析法相比CT掃描、土壤水分穿透曲線等測(cè)定土壤優(yōu)先路徑的方法更簡(jiǎn)單易行,所得結(jié)果相一致。這種方法能從形態(tài)學(xué)角度來(lái)量化分析土壤優(yōu)先路徑的分布特征,更好地揭示其潛在形成過(guò)程。
胡國(guó)田 , 何東健 , Kenneth A Sudduth
2015, 46(7):139-145. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.021
摘要:利用可見(jiàn)-近紅外光譜(VNIR)檢測(cè)土壤磷(P)和鉀(K)含量存在精度不高的問(wèn)題。為消除土壤質(zhì)地、類型、顏色、顆粒大小、形狀、密度等對(duì)光譜精度的影響,利用VNIR檢測(cè)土壤P和K,采用直接正交信號(hào)校正(DOSC)光譜預(yù)處理降低干擾的方法,對(duì)美國(guó)密蘇里州8種類型土壤共1582個(gè)土壤樣品、在350~2500nm波段內(nèi)進(jìn)行VNIR光譜掃描,對(duì)光譜進(jìn)行吸光度、均值歸一化、5點(diǎn)均值濾波平滑處理后,分別用DOSC處理和未處理數(shù)據(jù)建立偏最小二乘回歸(PLSR)分析模型對(duì)P和K進(jìn)行預(yù)測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,DOSC處理后得到的模型預(yù)測(cè)精度顯著提高,其預(yù)測(cè)均方根誤差(RMSEP)降低21.50%(P)、26.93%(P(0,27))、24.64%(K)和27.67%(K(0,192)),預(yù)測(cè)決定系數(shù)(R2)提高85.76%(P)、108.31%(P(0,27))、59.38%(K)和87.01%(K(0,192)),相對(duì)分析誤差(RPD)提高27.37%(P)、36.90%(P(0,27))、32.75%(K)和38.29%(K(0,192))。用DOSC算法在多類型土壤的P和K的VNIR測(cè)定中,能消除由于土壤質(zhì)地、類型等引起的噪聲信息,提高模型預(yù)測(cè)精度,為多類型土壤P和K的VNIR測(cè)定提供了一種光譜預(yù)處理方法。
2015, 46(7):146-153. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.022
摘要:為揭示膜下滴灌棉田主根區(qū)土壤鹽分的時(shí)間變異特性,基于2013—2014年田間實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),采用變異系數(shù)、平均相對(duì)偏差和標(biāo)準(zhǔn)差等方法研究了不同土層土壤鹽分的時(shí)間穩(wěn)定性,并進(jìn)一步確定了可以反映各土層土壤平均含鹽量的代表性測(cè)點(diǎn)。結(jié)果表明,研究區(qū)域0~40cm土層土壤鹽分隨時(shí)間序列的變異性只有少數(shù)幾個(gè)測(cè)點(diǎn)屬于強(qiáng)變異,其余均屬于中等變異;在棉花主根層(40cm)內(nèi),土壤鹽分的時(shí)間穩(wěn)定性隨土層深度增加呈現(xiàn)先增強(qiáng)后略微減弱趨勢(shì),在30cm土層深度穩(wěn)定性最強(qiáng),平均相對(duì)偏差浮動(dòng)范圍最小、且其平均標(biāo)準(zhǔn)差最?。环从掣魍翆悠骄}量的代表測(cè)點(diǎn)分布較為集中,可選取代表地塊對(duì)區(qū)域土壤含鹽量進(jìn)行估算(決定系數(shù)R2為0.7912~0.9171)。棉田主根層土壤鹽分時(shí)間穩(wěn)定性研究有利于指導(dǎo)田間灌溉;選取少量且具有代表性的測(cè)點(diǎn)可為區(qū)域合理布設(shè)土壤鹽分監(jiān)測(cè)點(diǎn)提供理論依據(jù)。
付 強(qiáng) , 侯仁杰 , 王子龍 , 李天霄 , 王湘浩
2015, 46(7):154-161. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.023
摘要:為研究季節(jié)性凍土區(qū)在積雪覆蓋條件下,土壤溫度變化趨勢(shì)及氣象因素對(duì)土壤熱狀況的影響,以野外實(shí)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)(2013年11月8日—2014年4月28日)為基礎(chǔ),分析裸地、自然降雪、積雪壓實(shí)和積雪加厚覆蓋條件下5、10、20、40、60、100、140cm深度土壤溫度變化特征,采用灰色關(guān)聯(lián)度分析的方法篩選出影響土壤熱狀況的主要?dú)庀笠蛩?,進(jìn)而統(tǒng)計(jì)土壤溫度與氣象因素之間的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明:積雪的存在阻礙了環(huán)境與土壤之間的能量交換,引起土壤溫度和土壤凍融過(guò)程的差異;隨著積雪覆蓋深度的增加,土壤的凍融日期會(huì)出現(xiàn)延遲現(xiàn)象,土壤溫度相對(duì)穩(wěn)定在較高水平,并且地、氣之間溫差增大;凍融過(guò)程中土壤溫度變化的主要影響因素為環(huán)境溫度,積雪覆蓋使得氣象因素與土壤溫度的關(guān)聯(lián)度減弱。
2015, 46(7):162-170. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.024
摘要:細(xì)溝的形態(tài)特征研究可揭示坡面侵蝕發(fā)生機(jī)理,且細(xì)溝形態(tài)對(duì)坡面徑流和侵蝕有重要影響;而現(xiàn)有研究?jī)H用細(xì)溝密度和細(xì)溝寬深比等指標(biāo)來(lái)表征細(xì)溝形態(tài),不能全面準(zhǔn)確地反映細(xì)溝的形態(tài)特征。為此基于模擬降雨試驗(yàn),研究降雨強(qiáng)度和坡度對(duì)黃土坡面細(xì)溝侵蝕和細(xì)溝形態(tài)特征的綜合影響。試驗(yàn)處理包括3種黃土高原有代表性的侵蝕性降雨(50、75、100mm/h)和3個(gè)細(xì)溝侵蝕發(fā)生最常見(jiàn)的坡度(10°、15°、20°)。試驗(yàn)結(jié)果表明,坡面侵蝕速率和細(xì)溝侵蝕速率均隨著降雨強(qiáng)度和坡度的增加呈冪函數(shù)增加。試驗(yàn)條件下,細(xì)溝傾斜度介于16°~20°之間,隨著降雨強(qiáng)度的增加而增大,隨著坡度的增加而減小;細(xì)溝密度、細(xì)溝割裂度和細(xì)溝復(fù)雜度分別為0.74~1.95m/m2、0.08~0.17和1.09~1.38,三者皆隨降雨強(qiáng)度和坡度的增加而增大;細(xì)溝寬深比為1.93~2.35,隨著降雨強(qiáng)度和坡度的增加而減小。通過(guò)相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),細(xì)溝割裂度是評(píng)價(jià)細(xì)溝侵蝕和細(xì)溝形態(tài)的最優(yōu)指標(biāo);研究降雨強(qiáng)度對(duì)細(xì)溝形態(tài)的影響時(shí),建議優(yōu)先選用細(xì)溝割裂度、細(xì)溝復(fù)雜度和細(xì)溝傾斜度指標(biāo);分析坡度對(duì)細(xì)溝形態(tài)的影響時(shí),除選取細(xì)溝割裂度外,建議優(yōu)先選用細(xì)溝密度和細(xì)溝寬深比指標(biāo)。細(xì)溝橫斷面主要呈“V形”,隨著降雨強(qiáng)度和坡度的增加,徑流紊動(dòng)性增強(qiáng),細(xì)溝橫斷面變化趨于不規(guī)則,說(shuō)明細(xì)溝橫斷面變化可以反映徑流的變化特征,從而揭示細(xì)溝侵蝕發(fā)生機(jī)理。
魏新光 , 王鐵良 , 劉守陽(yáng) , 李 波 , 聶真義 , 汪有科
2015, 46(7):171-180. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.025
摘要:為了研究山地成年棗樹(shù)的蒸騰特征以及不同種植年限棗樹(shù)蒸騰耗水的差異性,運(yùn)用TDP液流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)山地棗樹(shù)的蒸騰進(jìn)行了連續(xù)3年的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn):棗樹(shù)蒸騰日內(nèi)變化呈單峰變化趨勢(shì),而且隨著生育期變化呈窄峰-寬峰-窄峰變化。水汽壓虧缺(VPD)和光合有效輻射量(PAR)對(duì)棗樹(shù)的蒸騰存在明顯的時(shí)滯現(xiàn)象和閾值特征,蒸騰對(duì)VPD和PAR響應(yīng)的上限閾值分別為3.5kPa和1000~1200μmol/(m2·s)。棗樹(shù)全生育期逐日蒸騰呈現(xiàn)明顯的單峰現(xiàn)象,夜間蒸騰約占全日蒸騰的5%~33%。2012—2014年不同樹(shù)齡棗樹(shù)蒸騰量由小到大依次為3a、5a、12a,不同樹(shù)齡棗樹(shù)蒸騰耗水之間存在極顯著的差異性(p>0.01),而且年際之間的蒸騰波動(dòng)變化規(guī)律不同。由于采取了樹(shù)體修剪調(diào)控措施,12a生成年棗樹(shù)年際之間蒸騰差異并不顯著(p>0.05),各年耗水量基本穩(wěn)定在293~334mm之間。由此可見(jiàn),通過(guò)控制樹(shù)體規(guī)模可以調(diào)控樹(shù)體的水分消耗。
宮興龍 , 付 強(qiáng) , 邢貞相 , 王 斌 , 李 衡 , 郭 佳
2015, 46(7):181-186. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.026
摘要:依據(jù)Freeze和Harlan的水文模型藍(lán)圖思想改進(jìn)TOPMODEL,在模型構(gòu)建過(guò)程中利用格子玻爾茲曼法(LBM)建立匯流過(guò)程的數(shù)值模型,采用達(dá)西公式數(shù)值模型求解飽和區(qū)土壤水運(yùn)動(dòng)方程,運(yùn)用LBM法五速模型求解非飽和區(qū)理查茲運(yùn)動(dòng)方程,進(jìn)而構(gòu)建基于柵格的分布式LBMGTOPMODEL。模型的產(chǎn)流方法融合了蓄滿產(chǎn)流理論和超滲產(chǎn)流理論,考慮了土壤水分剖面、土壤各向異性和地形坡度等對(duì)流域產(chǎn)流的影響;模型的匯流方法利用地貌水文學(xué)理論,尋求水文過(guò)程與流域地形地貌的相互作用及定量關(guān)系,此模型在匯流過(guò)程中將地貌因素與水動(dòng)力擴(kuò)散相結(jié)合以描述坡面水流運(yùn)動(dòng),解決了坡面水流的流量分配問(wèn)題。以中湯流域?yàn)閷?duì)象進(jìn)行水文模擬應(yīng)用研究,驗(yàn)證得到確定性系數(shù)在0.547~0.883之間,平均值為0.725,結(jié)果良好,說(shuō)明模型較為可靠。
李 偉 , 吳樹(shù)彪 , Hamidou Bah , 龐昌樂(lè) , 董仁杰
2015, 46(7):187-196. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.027
摘要:總結(jié)分析了沼氣工程相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀和技術(shù)需求,并對(duì)其未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。我國(guó)的原料收貯和預(yù)處理技術(shù)亟待升級(jí),仍需大量的科研投入以研發(fā)關(guān)鍵的核心技術(shù)裝備。實(shí)現(xiàn)沼氣工程運(yùn)行情況的有效監(jiān)測(cè)和及時(shí)預(yù)警,以及開(kāi)發(fā)合適的微量元素添加劑和功能微生物菌劑對(duì)推動(dòng)我國(guó)沼氣工程的高效穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。試驗(yàn)并研發(fā)新型膜材料和對(duì)常規(guī)材料的共混與改性處理是提高沼氣膜分離提純能力的主要手段。沼液的資源化利用技術(shù)是擺脫沼氣工程可持續(xù)發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵。結(jié)合沼氣工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求,充分論證技術(shù)瓶頸,合理配置科技資源,加大科技攻關(guān)投入,實(shí)現(xiàn)自主化技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化工程設(shè)計(jì)、工廠化裝備制造、模塊化安裝建設(shè)以及專業(yè)化安裝調(diào)試等標(biāo)準(zhǔn)化集成,同時(shí)創(chuàng)新沼氣工程技術(shù)的應(yīng)用模式能更好地推動(dòng)沼氣工程技術(shù)的發(fā)展。
2015, 46(7):197-202. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.028
摘要:從連續(xù)流產(chǎn)氫的目標(biāo)出發(fā),采用在高導(dǎo)光性載體表面刻制微槽的方法,構(gòu)造了具有高比表面積的微槽透光板式光生物制氫反應(yīng)器,完成了光合細(xì)菌的快速成膜并實(shí)現(xiàn)細(xì)胞固定化。用Box-Behnken的響應(yīng)曲面分析方法,對(duì)影響微槽透光板式光生物制氫反應(yīng)器連續(xù)流產(chǎn)氫性能的相關(guān)底物操作參數(shù)進(jìn)行了3因素3水平的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,對(duì)反應(yīng)器產(chǎn)氫速率的單因素影響顯著順序依次為水力停留時(shí)間、初始pH值和初始底物濃度。對(duì)反應(yīng)器產(chǎn)氫速率具有顯著交互作用的影響因素是初始底物濃度和初始pH值。當(dāng)初始底物濃度、水力停留時(shí)間和初始pH值分別為54.3mmol/L、21.5h和7.1時(shí),微槽透光板式光生物制氫反應(yīng)器的產(chǎn)氫速率達(dá)到最大值2242mmol/(L·h)。
石力安 , 郭 輝 , 彭彥昆 , 江發(fā)潮 , 林 琬
2015, 46(7):203-209. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.029
摘要:針對(duì)影響牛肉品質(zhì)的主要指標(biāo),開(kāi)發(fā)了基于可見(jiàn)/近紅外光譜技術(shù)的牛肉含水率品質(zhì)快速檢測(cè)系統(tǒng)。闡述了該系統(tǒng)的工作原理、工作過(guò)程、硬件組成及軟件系統(tǒng)功能。系統(tǒng)的核心是波段分別為400~960nm和900~2600nm的光譜儀,結(jié)合控制器、光纖等輔助裝置構(gòu)成了檢測(cè)系統(tǒng)的硬件部分?;赩C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了Windows環(huán)境下的光譜信息采集和處理的快速無(wú)損檢測(cè)軟件。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)牛肉光譜數(shù)據(jù)的采集、處理、樣品品質(zhì)的快速預(yù)測(cè)和結(jié)果顯示。該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室采集了57個(gè)牛肉背最長(zhǎng)肌的光譜,分別對(duì)可見(jiàn)、近紅外和全波段的光譜數(shù)據(jù)建模,分析顯示全波段預(yù)測(cè)模型能夠更好地預(yù)測(cè)牛肉的含水率,其校正相關(guān)系數(shù)RC和預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)RP分別為0.96和0.88。然后將預(yù)測(cè)模型固化于在線檢測(cè)硬件系統(tǒng)中,在牛肉分割線上采集84個(gè)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,檢測(cè)正確率為92.8%。含水率結(jié)果表明,該快速檢測(cè)裝置檢測(cè)含水率的精度較高,可靠性較好,可用于牛肉屠宰分割線對(duì)含水率品質(zhì)參數(shù)的快速無(wú)損檢測(cè)。
石吉勇 , 鄒小波 , 趙杰文 , 洪兆鵬 , 黃曉瑋 , 朱瑤迪
2015, 46(7):210-213. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.030
摘要:針對(duì)滲油醋膠囊具有與合格醋膠囊相似顏色,難以用肉眼或者計(jì)算機(jī)視覺(jué)進(jìn)行快速檢測(cè)的問(wèn)題,利用高光譜圖像信息對(duì)化學(xué)成分的敏感性,采用高光譜圖像技術(shù)捕捉滲油醋膠囊在430~960nm波段下的特征信息,結(jié)合線性判別分析(LDA)、K最近鄰判別法(KNN)建立滲油醋膠囊的判別模型。在K值為3、主成分因子數(shù)為2時(shí),KNN模型對(duì)應(yīng)的校正集識(shí)別率和預(yù)測(cè)集識(shí)別率分別達(dá)到100%。研究表明,高光譜圖像技術(shù)可以有效表征滲油醋膠囊表面外滲成分的光譜特征,實(shí)現(xiàn)對(duì)滲油醋膠囊的快速檢測(cè)。
2015, 46(7):214-219. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.031
摘要:提出了一種基于高光譜與電子鼻融合的水果機(jī)械損傷識(shí)別方法。分別采用高光譜儀與電子鼻對(duì)無(wú)損傷、輕度機(jī)械損傷和重度機(jī)械損傷的番石榴進(jìn)行采樣,提取特征信息后,運(yùn)用主成分分析(PCA)、線性判別分析(LDA)、歐氏距離分析(ED)和模糊C均值聚類(FCM)對(duì)高光譜儀、電子鼻以及高光譜與電子鼻融合3種識(shí)別方法的識(shí)別效果進(jìn)行了對(duì)比。PCA和LDA的分析結(jié)果表明,高光譜與電子鼻識(shí)別番石榴機(jī)械損傷是可行的,但單獨(dú)采用這兩種識(shí)別方法均無(wú)法對(duì)番石榴機(jī)械損傷程度進(jìn)行分級(jí)。采用高光譜與電子鼻融合方法,結(jié)合LDA分析可以較好地識(shí)別番石榴機(jī)械損傷程度,比單一識(shí)別方法具有更好的識(shí)別效果。此外,LDA比PCA對(duì)番石榴機(jī)械損傷識(shí)別效果更佳。根據(jù)PCA、LDA和ED分析結(jié)果可以推測(cè)多源信息融合的分類識(shí)別方法既可獲取更多的樣本信息,提高相同樣本之間的聚類性,又可較多地保持單一分類識(shí)別方法得到的不同樣本之間的最大距離。根據(jù)FCM分析結(jié)果,高光譜識(shí)別、電子鼻識(shí)別和高光譜與電子鼻融合識(shí)別3種方法對(duì)番石榴機(jī)械損傷識(shí)別的正確率分別為89.74%、82.05%和97.44%,驗(yàn)證了多源信息融合方法對(duì)提高水果機(jī)械損傷識(shí)別效果的可行性。
2015, 46(7):220-226. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.032
摘要:采用高光譜成像技術(shù)(450~1000nm)對(duì)壺瓶棗的5種自然損傷(縮果病、裂紋、蟲害、黑斑病、鳥(niǎo)啄傷)進(jìn)行識(shí)別研究。利用高光譜成像系統(tǒng)采集了5種自然損傷及完好棗一共663個(gè)壺瓶棗樣本的高光譜圖像,并提取相應(yīng)的感興趣區(qū)域(ROI),得到了樣本的光譜數(shù)據(jù)。應(yīng)用偏最小二乘回歸(PLSR)、連續(xù)投影算法(SPA)從全波段中分別提取了9條、10條特征波長(zhǎng),利用Kennard-Stone算法將各類樣本按照3∶1的比例隨機(jī)分成訓(xùn)練集(500個(gè))和測(cè)試集(163個(gè)),并對(duì)其建立最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)判別模型,結(jié)果表明使用SPA-LS-SVM建立的壺瓶棗自然損傷模型的整體判別正確識(shí)別率為93.2%。運(yùn)用主成分分析(PCA)對(duì)由SPA提取出的10條特征波長(zhǎng)(535、595、657、672、685、749、826、898、964、999nm)所對(duì)應(yīng)的單波段圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮,分別采用Sobel算子、區(qū)域生長(zhǎng)算法Regiongrow并結(jié)合主成分圖像識(shí)別出163個(gè)壺瓶棗樣本的邊緣與自然損傷特征區(qū)域,得出平均正確識(shí)別率達(dá)到90.8%。研究結(jié)果表明:采用高光譜成像技術(shù)可以對(duì)壺瓶棗的自然損傷進(jìn)行光譜判別和圖像識(shí)別。
郭志明 , 趙春江 , 黃文倩 , 彭彥昆 , 李江波 , 王慶艷
2015, 46(7):227-232. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.033
摘要:針對(duì)類球形水果表面曲率變化引起高光譜圖像光響應(yīng)強(qiáng)度差異較大,難以有效預(yù)測(cè)各部位的品質(zhì)信息的問(wèn)題,以富士蘋果為研究對(duì)象,對(duì)高光譜圖像進(jìn)行黑白標(biāo)定后,以糖度測(cè)試部位為感興趣區(qū)域提取平均光譜并建立糖度的定量預(yù)測(cè)模型,校正集相關(guān)系數(shù)Rc為0.9305,校正均方根誤差RMSEC為0.4331;高光譜圖像經(jīng)構(gòu)建掩模消除樣本背景噪聲后,提出了高光譜圖像光強(qiáng)度校正方法,比較校正前后的高光譜圖像能量分布圖可以發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)度得到有效補(bǔ)償,對(duì)校正后的高光譜圖像標(biāo)記空間信息并提取對(duì)應(yīng)光譜,用已建立的蘋果糖度模型計(jì)算各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的糖度值,繪制蘋果糖度的偽彩色分布圖。研究結(jié)果表明,高光譜圖像經(jīng)強(qiáng)度校正可以快速無(wú)損的預(yù)測(cè)蘋果的糖度及其分布。
2015, 46(7):233-237. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.034
摘要:針對(duì)樹(shù)體的光通透性影響果實(shí)糖分的積累,不同樹(shù)形的果實(shí)品質(zhì)存在差異的問(wèn)題,研究了樹(shù)形對(duì)適收期黃花梨糖度可見(jiàn)/近紅外光譜檢測(cè)模型的影響。采集了適收期前后6個(gè)批次、不同樹(shù)形(開(kāi)心形和棚架形)的黃花梨果實(shí)480個(gè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),兩類樹(shù)形果實(shí)糖度差異顯著(p<0.05),采用同一樹(shù)形黃花梨建立的模型預(yù)測(cè)均方根誤差(RMSEP)分別為0.69°Brix、0.64°Brix,相對(duì)分析誤差RPD分別為208、197;單一樹(shù)形全部樣品建立的模型對(duì)不〖JP2〗同樹(shù)形樣品的RMSEP分別為1.31°Brix、1.07°Brix,RPD分別為1.14、1.36;2類樹(shù)形聯(lián)合模型RMSEP為0.59°Brix,RPD為2.38。結(jié)果表明,樹(shù)形對(duì)適收期黃花梨糖度預(yù)測(cè)模型的精度和穩(wěn)健性均有較大影響,對(duì)進(jìn)一步研究近紅外光譜技術(shù)在田間水果采收期品質(zhì)及最佳采收期檢測(cè)的應(yīng)用有一定的參考價(jià)值。
代建武 , 肖紅偉 , 謝 龍 , 王 棟 , 李曉明 , 高振江
2015, 46(7):238-244. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.035
摘要:針對(duì)平板式氣體射流沖擊裝置存在的裝料量小、干燥不均勻、干燥結(jié)殼等問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種傾斜料盤式氣體射流沖擊干燥機(jī)。該干燥機(jī)由傾斜料盤車、干燥室、熱空氣循環(huán)利用系統(tǒng)、干燥加濕和控制系統(tǒng)等組成,干燥過(guò)程中可根據(jù)不同物料的干燥特性,對(duì)料盤托架傾角、料盤距噴嘴間距、噴嘴排列間距等結(jié)構(gòu)參數(shù)和干燥室內(nèi)氣流溫度、濕度、風(fēng)速等工藝參數(shù)在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。以哈密瓜片為試驗(yàn)物料進(jìn)行了性能試驗(yàn),滿裝載量相比傳統(tǒng)射流沖擊裝置提高了1.7倍,而干燥時(shí)間縮短了11.1%,干燥機(jī)的處理能力相對(duì)于后者提高了3.65倍,單位能耗降低了67.9%,且干燥均勻系數(shù)達(dá)0.97,干燥后的成品色澤褐變及收縮程度更小。所設(shè)計(jì)干燥機(jī)提高了氣體射流沖擊干燥裝置的裝載量,確保了干燥過(guò)程的均勻性,改善了干后品質(zhì)。
嚴(yán)平宇 , 李 棟 , 毛志懷 , 田 野 , 李鑫星
2015, 46(7):245-250. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.036
摘要:通過(guò)動(dòng)態(tài)機(jī)械分析儀(DMA)對(duì)水稻種子的熱力學(xué)和流變特性進(jìn)行了研究,并對(duì)種子的蠕變和應(yīng)力松弛特性進(jìn)行了數(shù)學(xué)模擬分析。研究表明,在DMA的加熱過(guò)程中,可以明顯檢測(cè)到水稻種子的熱轉(zhuǎn)變區(qū)域,并從加熱過(guò)程中樣品的長(zhǎng)度變化可得出隨著含水率從(11.3±0.23)%增加到(24.3±0.47)%,樣品玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從(71.37±2.76)℃降低到(31.84±2.51)℃。線性模型和Gordon-Taylor公式模型能很好地模擬水稻種子的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和含水率之間的關(guān)系,并且具有很高的決定系數(shù)(R2>0.98)。通過(guò)水稻種子的蠕變和應(yīng)力松弛特性分析表明,五元件開(kāi)爾文模型和三元件麥克斯韋模型可以很好地模擬樣品的蠕變和應(yīng)力松弛特性,樣品含水率和長(zhǎng)度共同顯著影響樣品的蠕變特性,而只有含水率顯著影響樣品的應(yīng)力松弛特性。
2015, 46(7):251-263. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.037
摘要:信息化技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐技術(shù)之一。為了展現(xiàn)、引導(dǎo)與促進(jìn)其在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)節(jié)的應(yīng)用水平,按照信息的屬性與尺度、養(yǎng)殖活動(dòng)的流程與建模應(yīng)用的層次,系統(tǒng)分析相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)信息獲取技術(shù)中知識(shí)挖掘、傳感網(wǎng)絡(luò)的辨識(shí)參數(shù)與其組織形式、遙感對(duì)區(qū)域水環(huán)境信息與養(yǎng)殖面積變化及其時(shí)空特征獲取與監(jiān)測(cè)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了整理;并對(duì)比分析了水質(zhì)預(yù)測(cè)與預(yù)警模型、水產(chǎn)病害診斷中知識(shí)表示模式與推理方法、水產(chǎn)行為的量化與分析方法、飼料配方及投飼決策模型的建立、質(zhì)量追溯中感知內(nèi)容與平臺(tái)的構(gòu)建以及養(yǎng)殖中的控制策略與方法。綜述結(jié)果表明,信息化技術(shù)正向水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)深層次擴(kuò)散,逐漸實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖信息的全面感知與決策支持;信息獲取技術(shù)由人工獲取向依靠感知網(wǎng)絡(luò)和遙感等數(shù)字化智能技術(shù)轉(zhuǎn)變;信息處理向?qū)<蚁到y(tǒng)、管理系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、追溯系統(tǒng)和精細(xì)化控制系統(tǒng)等依托人工智能、信息融合和建模處理的智能化信息系統(tǒng)發(fā)展;信息化應(yīng)用使養(yǎng)殖活動(dòng)更加強(qiáng)調(diào)和注重信息化思維和管理決策與其運(yùn)作效率、效益的相互適應(yīng)、促進(jìn)與優(yōu)化。
2015, 46(7):264-271. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.038
摘要:以陜西省關(guān)中平原為研究區(qū)域,應(yīng)用點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)、混合像素面積權(quán)重法和中值像素變異權(quán)重法將基于Landsat衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)反演的分辨率為30m的條件植被溫度指數(shù)(VTCI)干旱監(jiān)測(cè)結(jié)果上推至930m的干旱監(jiān)測(cè)結(jié)果,并與Aqua MODIS數(shù)據(jù)反演的分辨率為930m的VTCI干旱監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,以期為兩種空間尺度的干旱監(jiān)測(cè)結(jié)果的綜合應(yīng)用提供技術(shù)支持。以MODIS數(shù)據(jù)反演的VTCI為參考,應(yīng)用相關(guān)系數(shù)、均方根誤差、半變異函數(shù)的估計(jì)值和圖像紋理特征等對(duì)尺度上推的VTCI進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和混合像素面積權(quán)重法的尺度上推效果均較好,而中值像素變異權(quán)重法的尺度上推效果較差,說(shuō)明點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和混合像素面積權(quán)重法均適用于研究區(qū)域VTCI干旱監(jiān)測(cè)結(jié)果的尺度轉(zhuǎn)換,且點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程更為簡(jiǎn)單。典型樣點(diǎn)VTCI的尺度上推結(jié)果表明,空間異質(zhì)性越小,尺度上推的結(jié)果越好。
劉 哲 , 喬紅興 , 趙祖亮 , 李紹明 , 陳彥清 , 張曉東
2015, 46(7):272-279. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.039
摘要:黃淮海夏播玉米區(qū)是我國(guó)優(yōu)勢(shì)玉米種植區(qū)之一,近兩年均遭受花期高溫?zé)岷?,?yán)重影響了玉米產(chǎn)量和品質(zhì)。通過(guò)調(diào)整玉米播種時(shí)間,可使玉米花期錯(cuò)過(guò)高溫?zé)岷?yán)重時(shí)期,從而減輕或規(guī)避熱害風(fēng)險(xiǎn),但需獲知各地高溫?zé)岷Πl(fā)生強(qiáng)度和頻率的空間分布規(guī)律。因此,以該地區(qū)為研究區(qū)域,以日高溫時(shí)長(zhǎng)為玉米花期熱害指標(biāo),計(jì)算得到黃淮海地區(qū)玉米花期高溫?zé)岷?qiáng)度,分析2013年熱害的空間分布規(guī)律;利用63a氣象數(shù)據(jù)和日高溫時(shí)長(zhǎng)概率分布函數(shù)計(jì)算黃淮海各縣區(qū)玉米花期出現(xiàn)高溫?zé)岷︼L(fēng)險(xiǎn)的概率和空間分布規(guī)律。結(jié)果表明,2013年黃淮海地區(qū)夏播玉米散粉期高溫?zé)岷γ{迫較重的地區(qū)主要位于河南省平頂山市、信陽(yáng)市等地,高溫?zé)岷Τ潭葒?yán)重。如果這些熱害重災(zāi)區(qū)提前7d左右播種,將顯著減少玉米花期與高溫時(shí)期的耦合,降低因花期高溫?zé)岷υ斐傻漠a(chǎn)量損失?;谖锖驎r(shí)期、縣域環(huán)境這一更加精細(xì)的時(shí)空尺度研究玉米氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布規(guī)律,既可為氣象災(zāi)害研究提供新視角,又可用于指導(dǎo)重災(zāi)區(qū)通過(guò)調(diào)整播期規(guī)避風(fēng)險(xiǎn),具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
2015, 46(7):280-285. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.040
摘要:為深入了解廢氣再循環(huán)(EGR)對(duì)顆粒的作用機(jī)理,分析EGR中不同廢氣成分(N2、CO2)對(duì)顆粒微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律以及形成原因,采用透射電鏡以及圖像處理軟件(Digital Micrograph)對(duì)顆粒的微觀形貌以及基本碳粒子層面間距、微晶尺寸等結(jié)構(gòu)特征參數(shù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,與通入EGR廢氣相比,相同EGR率下,只通入CO2時(shí)的顆粒主要呈鏈狀結(jié)構(gòu),基本碳粒子的碳層排列無(wú)序性增加,外殼石墨晶體結(jié)構(gòu)含量有所降低,內(nèi)核與外殼的邊界變得模糊;基本碳粒子層面間距有所增大,微晶尺寸有所降低,彎曲度最大,分形維數(shù)最?。恢煌ㄈ隢2時(shí)的顆粒主要呈簇狀結(jié)構(gòu),堆積更加明顯,各基本碳粒子之間結(jié)合更加緊密,基本碳粒子內(nèi)核更為明顯,外殼的石墨晶體結(jié)構(gòu)有所增加;基本碳粒子層面間距有所減小,微晶尺寸有所增加,彎曲度最小,分形維數(shù)最大;說(shuō)明增加EGR廢氣成分中的CO2含量有利于提高顆粒自身的氧化能力,使微晶結(jié)構(gòu)的有序性減弱,石墨化程度降低,只通入N2時(shí)的顆粒結(jié)構(gòu)更為緊密,只通入CO2時(shí)的顆粒結(jié)構(gòu)較為疏松。
范寶偉 , 潘劍鋒 , 唐愛(ài)坤 , 潘振華 , 薛 宏
2015, 46(7):286-293. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.041
摘要:轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣相位的改變不僅改變了進(jìn)氣效率,而且對(duì)缸內(nèi)流場(chǎng)以及燃燒過(guò)程都產(chǎn)生很大的影響?;贔LUENT軟件,通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的三維動(dòng)網(wǎng)格模型,添加了合適的湍流模型、燃燒模型、CHEMKIN化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,建立了基于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的三維動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬模型,并通過(guò)已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證了模型的可靠性。在此基礎(chǔ)上,對(duì)不同進(jìn)氣相位的周邊進(jìn)氣天然氣轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。計(jì)算結(jié)果表明:在進(jìn)氣持續(xù)期不變的情況下,隨著進(jìn)氣開(kāi)啟角的提前,缸內(nèi)渦團(tuán)和旋流的強(qiáng)度、充量系數(shù)都不斷增加,點(diǎn)火位置處的流場(chǎng)湍流度不斷增加。火花塞點(diǎn)火后其附近的流場(chǎng)湍流度增加可以大幅度提高燃燒速率,但燃燒行程的整體燃燒速率不是一直隨著進(jìn)氣開(kāi)啟角的提前而增大。相同進(jìn)氣持續(xù)期下,進(jìn)氣開(kāi)啟角為407°時(shí),火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲螅變?nèi)示功圖最好,同時(shí)NO生成量也最大。
李大樹(shù) , 仇性啟 , 鄭志偉 , 崔運(yùn)靜 , 馬培勇
2015, 46(7):294-302. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.042
摘要:采用復(fù)合水平集和流體體積法并綜合考慮傳熱和接觸熱阻的作用,建立了液滴碰撞水平壁面數(shù)值模型,并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。通過(guò)分析計(jì)算結(jié)果,探索了壁面浸潤(rùn)性對(duì)液滴撞壁過(guò)程的影響,揭示了液滴撞壁流動(dòng)傳熱及飛濺機(jī)制,并建立了液滴飛濺臨界條件理論判據(jù)。數(shù)值結(jié)果表明:液滴鋪展系數(shù)的碰撞速度效應(yīng)明顯,碰撞速度越大,液滴的鋪展系數(shù)越大,但液滴達(dá)到最大鋪展系數(shù)所需無(wú)量綱時(shí)間與碰撞速度不相關(guān);碰撞速度越大,液滴撞壁收縮幅度越大,壁面浸潤(rùn)性對(duì)鋪展系數(shù)的影響越小。液體內(nèi)部壓力梯度是液滴鋪展邊緣產(chǎn)生射流和斷裂的主要原因;Rayleigh-Plateau不穩(wěn)定性和毛細(xì)波是射流頸部收縮和破碎飛濺的關(guān)鍵因素。
2015, 46(7):303-309. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.043
摘要:提出一種基于改進(jìn)A*算法的鉸接式地下鏟運(yùn)機(jī)導(dǎo)航路徑規(guī)劃方法。針對(duì)地下鏟運(yùn)機(jī)的鉸接結(jié)構(gòu),采用按鉸接角擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的方法,使擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)符合鏟運(yùn)機(jī)的軌跡特性;針對(duì)巷道狹窄,易于發(fā)生碰撞的問(wèn)題,在估價(jià)函數(shù)中引入了碰撞威脅代價(jià),避免鏟運(yùn)機(jī)與巷道壁發(fā)生碰撞。通過(guò)仿真試驗(yàn)分析比較了傳統(tǒng)A*算法和所提出的改進(jìn)A*算法的搜索性能,驗(yàn)證了改進(jìn)A*算法可提高搜索效率。通過(guò)多組試驗(yàn)參數(shù)比較表明,當(dāng)碰撞代價(jià)加權(quán)系數(shù)為0.2時(shí),可以得到在避免碰撞情況下的最短路徑。最后在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了無(wú)人鏟運(yùn)機(jī)的路徑規(guī)劃及軌跡跟蹤。跟蹤結(jié)果表明,采用所提出的算法規(guī)劃的導(dǎo)航路徑,符合鏟運(yùn)機(jī)的結(jié)構(gòu)特性,使跟蹤誤差保持在0.2m之內(nèi),同時(shí)也可使鏟運(yùn)機(jī)不與巷道發(fā)生碰撞,實(shí)現(xiàn)安全行駛,驗(yàn)證了所提方法的可行性和實(shí)用性。
廖 明 , 劉安心 , 沈惠平 , 杭魯濱 , 楊成松 , 楊廷力
2015, 46(7):310-317. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.044
摘要:并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)湫畔⒌姆?hào)描述方法對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析和機(jī)構(gòu)型綜合等研究具有重要意義?;诓⒙?lián)機(jī)構(gòu)的SOC組成原理,遵循機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域符號(hào)表達(dá)習(xí)慣,提出了具有代數(shù)運(yùn)算功能的并聯(lián)機(jī)構(gòu)符號(hào)描述系統(tǒng),將并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表示為一種符號(hào)多項(xiàng)式,其中每一項(xiàng)代表一條支路;分析了運(yùn)動(dòng)副方位關(guān)系的傳遞性,提出了方位關(guān)系組的概念,給出了運(yùn)動(dòng)副方位關(guān)系的符號(hào)描述方法。在此基礎(chǔ)上給出了POC集的符號(hào)推導(dǎo)方法,將支路的POC集表示為所含運(yùn)動(dòng)副POC集的加法運(yùn)算,將整個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的POC集表示為各支路POC集的乘法運(yùn)算。該符號(hào)描述系統(tǒng)在一定程度上具有符號(hào)語(yǔ)言的代數(shù)特征,便于進(jìn)行并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)洳蛔兞康淖詣?dòng)分析,為計(jì)算機(jī)輔助并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合提供了理論基礎(chǔ)和有效工具。
2015, 46(7):318-324. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.045
摘要:為滿足電控噴油器球閥開(kāi)閉的要求,設(shè)計(jì)了強(qiáng)偏置超磁致伸縮致動(dòng)器。闡述了強(qiáng)偏置超磁致伸縮致動(dòng)器的工作原理,基于其偏置特征分析了致動(dòng)器適用的正弦波信號(hào)。根據(jù)磁阻理論、J-A模型、二次疇轉(zhuǎn)模型和線性系統(tǒng)理論建立了強(qiáng)偏置致動(dòng)器的準(zhǔn)靜態(tài)位移模型,計(jì)算了此模型致動(dòng)器方波輸入時(shí)位移幅值和電流幅值的關(guān)系,正弦波輸入時(shí)位移-電流滯環(huán)曲線,幅值為3A的方波電流輸入時(shí)的致動(dòng)器位移輸出。設(shè)計(jì)了強(qiáng)偏置致動(dòng)器的試驗(yàn)系統(tǒng),通過(guò)同幅值反向的方波信號(hào)辨別輸入方向,并進(jìn)行了致動(dòng)器的方波和正弦波測(cè)試。結(jié)果表明:模型計(jì)算得到的方波位移幅值特性以及諧波位移-電流滯環(huán)與試驗(yàn)結(jié)果吻合,由此驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性;強(qiáng)偏置致動(dòng)器在3A方波電流輸入時(shí)位移超過(guò)30μm,響應(yīng)時(shí)間約為10μs,超調(diào)量為零,具有較好的驅(qū)動(dòng)性能。
2015, 46(7):325-332. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.046
摘要:半球缺的排列方式、數(shù)量及間距直接影響半球缺無(wú)閥泵的泵送性能。通過(guò)對(duì)泵理論流量的推導(dǎo),揭示了半球缺無(wú)閥泵具有泵送流體性能的機(jī)理;通過(guò)對(duì)縱向及橫向排列半球缺數(shù)量及間距的變化對(duì)流場(chǎng)及仿真流量影響的研究,發(fā)現(xiàn)半球缺排列方式、間距及數(shù)量的改變其實(shí)質(zhì)是改變了半球缺的反正向流阻差這一重要現(xiàn)象;探明了減小橫向間距、適當(dāng)增加縱向間距及適當(dāng)間距范圍內(nèi)增加半球缺的數(shù)量均能提高泵流量的重要規(guī)律;最后,通過(guò)泵流量試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)論的正確性:以安裝有4個(gè)縱向及橫向等間距10mm排列半球缺的泵進(jìn)行試驗(yàn),分別得到了48.29mL/min、50.29mL/min的試驗(yàn)流量,與仿真流量的偏差分別為34.6%、34.0%,進(jìn)一步驗(yàn)證了相同條件下增加橫向排列半球缺數(shù)量能獲得更好的泵送效果。
朱銀龍 , 張?chǎng)戊?/a> , 王化明 , 周宏平
2015, 46(7):333-338. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.047
摘要:介電型電活性聚合物(Dielectric electroactive polymer,DEAP)具有大應(yīng)變、高效率、高能量密度等優(yōu)點(diǎn),在仿生機(jī)器人領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景?;谏镪P(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)原理及圓柱形驅(qū)動(dòng)器特點(diǎn)設(shè)計(jì)了單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。根據(jù)彈性大變形理論建立驅(qū)動(dòng)器DEAP膜的機(jī)電耦合模型,通過(guò)微分方程組的迭代求解可獲得關(guān)節(jié)輸入電壓與輸出角度之間的非線性關(guān)系,但計(jì)算工作量大。將小腦模型關(guān)節(jié)控制器CMAC(Cerebellar model articulation controller)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PD控制器相結(jié)合實(shí)現(xiàn)輸出角度與輸入電壓之間的非線性映射,避免了復(fù)雜計(jì)算過(guò)程。階躍和正弦參考信號(hào)的跟蹤控制試驗(yàn)驗(yàn)證了CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的可行性。
吳小勇 , 謝志江 , 宋代平 , 劉 飛 , 羅久飛 , 毛冰滟
2015, 46(7):339-344. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.048
摘要:針對(duì)3-PPR并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正解問(wèn)題,運(yùn)用螺旋理論計(jì)算其自由度,并分析其運(yùn)動(dòng)特性,同時(shí)通過(guò)解析法構(gòu)建該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的完整運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。將并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正解問(wèn)題的求解轉(zhuǎn)化為對(duì)目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題的求解,并基于此建立該并聯(lián)機(jī)構(gòu)正解的目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化模型。通過(guò)對(duì)基本蟻群算法進(jìn)行有效的改進(jìn),構(gòu)建了可用于求解連續(xù)優(yōu)化問(wèn)題的改進(jìn)蟻群算法。運(yùn)用該算法求解3-PPR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解并進(jìn)行Matlab仿真分析,對(duì)比傳統(tǒng)數(shù)值方法和改進(jìn)蟻群算法,證實(shí)該算法具有良好的全局尋優(yōu)能力,并能避免初值和局部最優(yōu)值對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,可有效應(yīng)用于求解并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置正解問(wèn)題。
2015, 46(7):345-353. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.049
摘要:首次采用初始彎曲梁的偽剛體模型建立了柔順關(guān)節(jié)的雙1R偽剛體模型,應(yīng)用拉格朗日方程和虛擬切割法推導(dǎo)了柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程。對(duì)方程進(jìn)行了數(shù)值求解,結(jié)果顯示在理想結(jié)果的基礎(chǔ)上存在低幅高頻振動(dòng),而簡(jiǎn)化模型結(jié)果卻比較理想,這表明理論模型比簡(jiǎn)化模型更能反映柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人這種剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的特征;同時(shí)理論軌跡與ADAMS-ANSYS聯(lián)合仿真軌跡、實(shí)驗(yàn)軌跡進(jìn)行對(duì)比,最大相對(duì)誤差分別為2.41%和4.69%,驗(yàn)證了理論模型的正確性。
2015, 46(7):354-358. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.050
摘要:模型配準(zhǔn)廣泛應(yīng)用于零件加工定位及精度檢測(cè)。使用光學(xué)掃描技術(shù)獲得的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)疏密程度與曲面的曲率有關(guān),每個(gè)測(cè)量點(diǎn)所代表的測(cè)量面積不同,因此在模型配準(zhǔn)時(shí)每個(gè)測(cè)量點(diǎn)應(yīng)具有不同作用。另外,由于設(shè)計(jì)要求和制造工藝等的影響,零件表面各區(qū)域的精度存在差異,故配準(zhǔn)時(shí)要考慮這種區(qū)域精度差異以保證高精度區(qū)域的配準(zhǔn)效果。提出一種基于測(cè)量數(shù)據(jù)疏密和區(qū)域精度的加權(quán)模型配準(zhǔn)算法,通過(guò)復(fù)合權(quán)因子控制不同數(shù)據(jù)在配準(zhǔn)中的作用,得到更加符合工程實(shí)況的配準(zhǔn)結(jié)果。仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,對(duì)精度存在差異和曲率變化較大的曲面所提配準(zhǔn)算法比最近點(diǎn)迭代算法更加實(shí)用和有效。
王世光 , 李樹(shù)君 , 楊炳南 , 李子明 , 杜新武 , 金 鑫
2015, 46(7):359-364. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.051
摘要:為改善蜂窩板式換熱器機(jī)械強(qiáng)度,提高蜂窩板沖壓成型極限,對(duì)板片焊接極限粘結(jié)力和沖壓破裂極限強(qiáng)度的主要影響因素:焊點(diǎn)形狀、焊接功率、焊接速度、焊接點(diǎn)距和焊點(diǎn)分布形式進(jìn)行了優(yōu)化,利用數(shù)控激光焊接機(jī)、拉力試驗(yàn)臺(tái)和水壓泵等試驗(yàn)設(shè)備,進(jìn)行了單因素和多因素焊接薄板機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)。單因素試驗(yàn)結(jié)果表明:相同工況下,螺旋焊點(diǎn)的薄板極限機(jī)械強(qiáng)度最大,表現(xiàn)為隨焊接功率、焊接速度的增大,焊點(diǎn)極限機(jī)械強(qiáng)度先增加后減??;等邊三角形焊點(diǎn)分布薄板沖壓破裂的極限壓強(qiáng)較大,隨焊點(diǎn)距離增大迅速減小。正交試驗(yàn)表明:在螺旋焊點(diǎn)和等邊三角形焊點(diǎn)分布下,焊接點(diǎn)距為50mm、焊接功率為2.2kW、焊接速度為2.5m/min時(shí),薄板沖壓成型破裂極限最大,為8.6MPa。較現(xiàn)有焊接工藝的沖壓成型極限提升了7.5%。
2015, 46(7):365-370. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.052
摘要:為實(shí)現(xiàn)射線圖像復(fù)雜大背景下微小目標(biāo)檢測(cè),研究強(qiáng)噪聲、大灰度梯度下微小缺陷的分割方法。提出面向射線圖像的視覺(jué)顯著度模型,模擬人眼視覺(jué)注意機(jī)制,采用線掃描及自適應(yīng)中央-周邊差策略,以視覺(jué)顯著度為尺度,通過(guò)特征圖計(jì)算與融合、顯著圖獲取等算法,從射線圖像復(fù)雜背景中分割出注意區(qū)域;進(jìn)一步通過(guò)顯著度競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)記排序各注意區(qū)域,并根據(jù)顯著度閾值識(shí)別可疑缺陷區(qū)域,由此減少圖像數(shù)據(jù)處理量,排除射線圖像其他部分的干擾。提出以顯著圖上可疑區(qū)域的注意焦點(diǎn)為種子點(diǎn),基于各點(diǎn)顯著度的區(qū)域生長(zhǎng)分割方法,實(shí)現(xiàn)了可疑區(qū)域圖像中微小缺陷目標(biāo)的準(zhǔn)確提取。在復(fù)雜大背景X射線圖像的實(shí)驗(yàn)中,準(zhǔn)確提取出含有未知缺陷目標(biāo)的區(qū)域,對(duì)微小目標(biāo)的分割取得了較好效果,準(zhǔn)確率達(dá)到961%,比傳統(tǒng)方法高8%以上,證明了所提方法的有效性和適應(yīng)性。
2015, 46(7):372-378. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.053
摘要:結(jié)合經(jīng)典推土板設(shè)計(jì)理論和研究成果,對(duì)推土板觸土曲面結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)線形式和切削角的組合設(shè)計(jì),采用縮尺模型設(shè)計(jì)與制作了9個(gè)推土板模型。通過(guò)室內(nèi)土槽正交試驗(yàn)研究了觸土曲面準(zhǔn)線分別為圓弧、拋物線和仿生曲線,切削角分別為50°,55°和60°的9種推土板模型的阻力特性。結(jié)果表明準(zhǔn)線形式和切削角的交互作用,以及準(zhǔn)線形式對(duì)工作阻力具有顯著影響,顯著性水平都達(dá)到了0.25。與傳統(tǒng)的圓弧曲面推土板相比,拋物面可相對(duì)降低工作阻力4.6%,仿生曲面降低16.0%(垂直阻力分別降低4.8%和51.4%)。研究成果對(duì)推土板及相關(guān)寬齒土壤切削部件的高效節(jié)能設(shè)計(jì)具有較重要的參考價(jià)值。
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