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基于高速摄影的冬枣果实振动脱落规律分析

2018-08-15分类号:S225.93

【作者】傅隆生  刘智豪  冯亚利  谢洪起  彭俊  ELKAMIL Tola  YAQOOB Majeed  崔永杰  
【部门】西北农林科技大学机械与电子工程学院  农业部农业物联网重点实验室  西安交通大学机械工程学院  Precision Agriculture Research Chair  King Saud University  Faculty of Agricultural Engineering and Technology  University of Agriculture  Faisalabad  
【摘要】为研究冬枣振动采收过程中果实的运动规律和脱落轨迹,采用改装的电动往复锯连接自制振动采摘头对树枝进行高速振动,用高速相机记录不同振动频率(15、20、25 Hz)下冬枣果实的运动轨迹,对高速视频进行分析,计算在振动过程中的枣果脱落类型、脱落时间和运动轨迹,以及果实脱落时的速度、加速度和惯性力。结果表明:1)冬枣果实的主要脱落类型是旋倾型,15、20和25Hz时,旋倾型脱落的果实个数比例分别为81%、66%和78%,参考已有研究经验,冬枣机械收获宜选用连续式振动设备;2)随着振动频率的增大,果实的平均脱落时间减小,3个频率的果实脱落时间分别为1.71、0.54和0.43s,15Hz时果实脱落时间与20和25Hz时的果实脱落时间存在显著性差异,而20与25Hz时的果实脱落时间无显著性差异;3)果实的速度和加速度随着振动频率的增大而增大,但不同频率的果实平均脱落惯性力不存在显著性差异,3个频率下分别为0.48、0.43和0.49N。本研究结果可为机械收获装备的设计选型与研发提供理论依据。
【关键词】冬枣  振动收获  高速视频  分离力  脱落类型
【基金】陕西省重点研发计划一般项目-农业领域(2017NY-164);; 国家自然科学基金青年科学基金项目(31301242);; 中国博士后科学基金项目(2015M572602);; 西北农林科技大学国际科技合作种子基金项目(A213021505)
【所属期刊栏目】中国农业大学学报
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