摘要：针对柑橘果径、着色率和内部糖度3项关键品质指标,基于双锥滚子式果杯传输线设计了一套柑橘综合品质无损检测分级系统,该系统主要包括喂料部分、机器视觉检测模块、近红外光谱检测模块和分级执行部分.机器视觉检测模块采用单相机拍摄不断翻滚的柑橘视频来获取大量不同姿态的柑橘图像,并进行轮廓提取,以单个柑橘所有帧图像的最小外接圆直径的平均值计算果径,以每一帧图像得到的其二维黄色占比的平均值作为全表面着色率.在近红外光谱检测模块中设计了透射式光路,采集柑橘透射率光谱,并按在线检测时柑橘出现的两种高频姿态建立了混合姿态糖度检测模型,对比不同预处理方法下的建模结果,选取应用效果较优的多元散射校正(MSC)后建立的偏最小二乘法(PLS)模型.在线试验结果表明:果径检测的最大绝对误差为-1.42 mm,着色率检测的最大绝对误差为0.048,糖度检测结果的相关系数为0.817,均方根误差为0.658%.内外品质的联合检测分级按判别树决策方法确定了3种品质的联合分级方式,在分选速度为5个/s时,综合分级的平均准确率可达到91.16%,该检测分级系统整体结构简单,对于类球形水果具有较强的适用性,在产业化应用上有很大的潜力.

摘要：针对林地开沟条件恶劣、开沟困难的情形,设计一种开沟刀,对设计的开沟刀进行切削土壤研究与参数优化。利用LS-DYNA建立开沟刀—土壤切削有限元模型,得到开沟刀土壤切削过程等效应力、切削阻力以及切削能耗的变化规律。以平均切削阻力为指标,建立正交仿真试验,探究刀片厚度、刃倾角和刀片切削速度对平均切削阻力的影响。正交仿真试验结果表明:平均切削阻力最小时的最优参数组合为刀片厚度6 mm,刃倾角45°,刀片切削速度2 m/s;各因素影响平均切削阻力的顺序为刀片切削速度>刀片厚度>刃倾角。对优化后的开沟刀进行静力学分析,刀具的强度与刚度满足要求。林地试验开沟刀切削阻力平均值为232.6 N,试验值与仿真值误差为7.1%,表明开沟刀—土壤切削模型可用于开沟刀参数优化。

摘要：芦苇笋采收机工作过程中需调节采摘工作头与地面之间的距离,文中针对采收机工作头位置调节的问题,设计了一种举升俯仰机构液压系统。通过对整机作业过程进行描述,并对采收机举升俯仰机构的原理进行分析,绘制举升俯仰机构的液压系统原理图,并对关键部件进行理论计算,得出液压执行元件的相关参数与各关键液压元器件的型号和参数。随后在AMESim软件中对液压执行元件在不同工况下进行动态特性研究,并对作业过程进行仿真,得出举升俯仰机构液压缸的流量、速度和位移曲线,最后,对芦苇笋采收机举升俯仰机构的液压系统进行安装调试并在田间运行试验。在田间性能试验过程中,系统运行平稳,通过公式计算可得举升液压缸及俯仰液压缸上升速度偏差分别为11.5%,10%,下降速度偏差分别为9.2%,10.5%,与地面的距离偏差分别为5.7%,7.9%,从实际作业效果上看,系统完全满足芦苇笋采收机作业要求。

摘要：为实现在国产数控螺旋锥齿轮磨齿机床上加工带环形槽的航空圆弧端齿盘,对带环形槽的航空圆弧端齿盘的加工方法进行了研究。根据圆弧端齿盘的加工原理,建立了螺旋角不为零时砂轮半径、砂轮顶宽、刀尖圆角半径的计算方法。在此基础上,对带环形槽的航空圆弧端齿盘节径平面上的齿槽和齿牙面积进行等截面修正,建立了砂轮半径增量的计算方法。根据格里森圆弧端齿盘设计准则,建立了圆弧端齿盘磨齿加工参数优化模型,采用遗传算法对圆弧端齿盘加工参数进行了优化设计分析。在国产H650GA型数控螺旋锥齿轮磨齿机上进行了实际的磨齿加工,并对实验工件进行了齿形误差检测和实际的接触区检测,验证了带环形槽的航空圆弧端齿盘磨齿加工参数计算方法的正确性。

摘要：针对土木工程结构多分量时变模态参数识别困难问题,提出一种基于变分模态分解(Variational Modal Decomposition,VMD)、小波分析和等值线法相结合的瞬时频率识别新方法。首先,通过连续小波变换确定模态分量个数,利用VMD分解多分量信号得到各模态分量;然后,采用小波分析和等值线法识别每个模态分量的瞬时频率;最后,叠加展示各模态分量的时频曲线。为解决长时段信号小波能量衰变问题,提出一种等间距拆分时段、逐段分析的方法。采用多分量时变数值算例验证该方法的有效性和准确性。设计一个具有时变刚度拉索结构试验,对线性和正弦两种时变工况下索的振动位移响应数据进行分析,从而识别出拉索的时频变化曲线。结果表明,提出的方法可以准确有效地识别出多模态时变结构的瞬时频率,其拆时段分析手段在组合的可视化展示中有很好的时频效果,该方法具有较强的抗噪性和时频特征提取的稳定性。

摘要：降低锂电池生产与制造过程中的成本和能量消耗是现代锂电池工业的核心目标,为提高锂电池配件输送系统的工作精度与输送效率,设计了一套基于直驱技术的锂电池柔性输送系统。对该输送系统进行了总体方案与结构设计,并对关键零/部件进行了选型设计与分析;在工艺要求和结构设计的基础上,开发了一套基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的智能控制系统,以实现在控制界面中对整个输送过程进行实时监控和保护,同时可以对控制参数进行修改。现场运行结果表明,锂电池柔性输送系统运行稳定、输送效率高且操作方便,在连续运行情况下最大输送速度可达1.5 m/s,最大加速度可达25 m/s^(2),直线运动中的速度波动为±0.35 mm/s,重复定位精度为33.5μm,可为后续锂电池输送设备的研究提供理论参考。

摘要：为解决人工采集油茶花粉效率低的问题,设计了一款背负式采粉机。该机基于旋风清选原理将采集的油茶花粉与空气进行分离后,收集到箱中。构建旋风分离器三维结构-流场的数学模型,研究入口风速、入口尺寸等对花粉采集量、分离效果等的影响。利用Fluent软件对在5m/s、10m/s、15m/s、20m/s入口风速的因素下的入口界面速度云图,压强云图以及颗粒运动轨迹图。考虑能源消耗与分离效果的共同影响,在收集花粉时,将入口速度调节到15m/s时,能够达到较好的收集效果且节约能源。并制造出试验样机在田间试验证明了设计的花粉采集机的可行性。

摘要：为了实现油茶果的自动化采摘作业,以所设计的推摇式油茶果采摘机械臂为研究对象,首先对机械臂进行了正、逆运动学以及作业空间分析,接着在关节空间采用五次多项式插值法进行轨迹拟合规划,再在分析狼群协作捕猎的模式的基础上,设计了适合油茶果采摘机械臂自动化作业轨迹规划所需要的改进灰狼算法(IGW0)。在MATLAB环境下以工作时间为目标函数建立优化模型对所设计的改进灰狼算法轨迹优化仿真实验,并与传统灰狼算法和遗传算法进行对比分析,结果显示改进灰狼算法相比传统灰狼算法(GWO)和标准遗传算法(SGA)能够更好地适用于油茶果采摘机械臂的时间最优轨迹规划。

摘要：为解决果蔬干燥过程中能耗较大,污染严重,干制品品质较低等问题,综合利用太阳能、热泵、燃烧炉三种热源以及热风干燥与真空干燥两种干燥技术,提出并设计了多能互补的基于果蔬热风真空组合干燥设备。搭建设备试验平台,以胡萝卜为试验物料进行干燥试验,结果表明:含脱硫除尘处理的四种干燥模式,其脱硫率和除尘率均在90%以上,有效减少环境污染;以清洁能源为主的组合干燥模式产生的污染物浓度低于以燃烧炉为主的组合干燥模式;组合干制的胡萝卜营养成分保留较好,外观形态皱缩较小,具有与真空干燥相近的干制品质。

摘要：针对外骨骼机器人液压关节驱动系统具有非线性、不确定参数等特性,导致模型建立困难以及负重时具有不确定冲击扰动的问题,基于电液伺服系统特性,建立以弹性负载为外负载的数学模型。为减小负重时冲击扰动项对力控制的影响,引入径向基(RBF)神经网络对干扰项进行补偿,设计一种基于RBF神经网络的滑模力控制策略。通过系统特性进一步验证模型可行性,并进行仿真试验对比。结果表明:与PID控制相比,所设计的控制策略响应时间更短,跟踪误差缩小70.5%;变负载工况下,所设计的控制策略具有更好的跟随能力、更强的鲁棒性能,可以满足外骨骼机器人关节驱动的力控制要求。平台试验进一步验证了仿真结果的有效性与正确性。