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[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
杨俊 万鹏 黄毓毅 朱明 谭鹤群 吴文锦 丁安子
针对目前国内淡水鱼鱼头加工装备缺乏、鱼头加工机械化程度低等问题，以鲢（Hypophthalmichthys molitrix）为研究对象，设计了基于机器视觉的鲢鱼头加工装置。鲢鱼头加工装置由鱼体输送装置、鱼体图像采集装置、鱼体翻转部件、立式夹持输送带、鱼头切割部件、鱼头剖切部件和装置控制系统等部分组成。鱼体图像采集装置获取输送装置上的鱼体图像，计算鱼头切割路径；鲢鱼体经鱼体翻转部件进入立式夹持输送带，在立式夹持输送带作用下向前移动；当鱼体到达鱼头切割位置，立式夹持输送带调整鱼体位置后停止，鱼头切割部件按照鱼头切割路径对鱼体进行切割后复位，立式夹持输送带带动鱼头继续前进；切割后的鱼头经过鱼头剖切部件将鱼头对半剖切。样机性能试验结果显示，鲢鱼头切割后，鱼体吻端分别至上切割点和下切割点的实际水平距离与预测水平距离的线性拟合的决定系数分别为0.911和0.985，均方根误差分别为6.31、2.61 mm；鱼头切割路径检测时间为（0.055±0.009） s，鱼头加工时间为（13.28±0.35） s，鱼头的外观评分为0.88±0.02，满足鲢鱼头加工的生产要求。
[期刊] 华中农业大学学报(自然科学版)
[作者]
艾正茂 谭鹤群 万鹏
针对现有鱼体定向整理装置工作环境嘈杂，工作稳定性差的问题，本研究设计了一种基于机器视觉的鱼体定向整理装置。采用卷积神经网络Resnet-18对鱼体头尾朝向进行识别，采用图像处理的方法提取鱼体轮廓并进行网格划分，通过比较灰度值大小判断鱼体的腹背朝向。当检测到鱼体尾部朝前时，气缸推杆将其推出剔除，实现鱼体头尾定向；当鱼体头部朝前时，由图像处理判断鱼体的腹背朝向，然后气缸推杆将其推送至限位板边缘，使其腹部靠边，在惯性作用下落入W型滑槽装置完成鱼体腹背定向。利用分离装置将鱼体逐条分开，并以日本鲭（Scomber japonicus）为试验对象进行样机试验。试验结果表明，鱼体定向整理成功率为93.3%，算法平均识别时间为0.038 s，平均每条鱼的定向整理时间为3.725 s，理论上鱼体定向整理的效率可达到15～16尾/min，满足鱼体定向整理的生产要求。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
付豪 万鹏 施家伟 杨万能
为了实现玉米幼苗叶面积的快速、无损、实时、高效检测,设计并搭建了基于机器视觉的玉米幼苗叶面积检测装置。该检测装置由框架、光源装置、顶升旋转系统、图像采集及分析系统、检测装置控制系统等部分组成,通过各部分协作完成玉米幼苗顶视图像与侧视图像的实时采集及分析处理,计算玉米幼苗的叶面积。以玉米幼苗为试验对象对装置性能进行测试,试验结果显示:在装置满载情况下,当相机在X方向和Y方向的移动速度分别为830、32 mm/s时,顶视图模式和侧视图模式下检测装置的平均运行时间分别为190、355 s,检测总耗时为545 s,单株玉米幼苗的平均用时为34 s,相机的平均定位准确率分别为92%和90%,相机定位精度较高;玉米幼苗顶视图、主视图和左视图叶面积与实际叶面积的Pearson相关系数分别为0.901、0.767和0.786,装置检测的玉米幼苗叶面积与实际叶面积相关性强,装置可以满足批量检测玉米幼苗叶面积的需要。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
付丽 梁华林 冯若愚 秦瑞 李语桐
为了提高垃圾智能分拣的效率和准确度，该文设计了基于机器视觉的垃圾自动分拣装置。装置首先利用金属传感器识别金属类垃圾，然后采用YOLOv3算法对其余垃圾进行目标检测，并使用ResNet101卷积神经网络模型进行分类，训练得到的目标检测模型及图像分类模型部署在Intel i3 8145 UE平台。装置采用两个步进电机分别控制托盘和隔板，提高垃圾的投放效率。垃圾分类测试结果表明，该装置实现了垃圾的自动分类和投放，对4类垃圾的平均识别准确率为98.3%，平均投放时间为3.1 s，具有一定的推广应用价值。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
张帆 万鹏 宗力 谭鹤群
以白鲢（ＨｙｐｏｐＨｔＨａｌｍｉｃＨｔＨｙｓ ｍｏｌｉｔｒｉｘ）为试验对象进行鱼体鱼头切割力学特性试验。通过对白鲢鱼头的长、宽、厚等基础体征参数的统计分析，确定在白鲢去头加工定位时可以分别以鱼体头部吻端和鱼体背部边线为定位基准。对影响鱼体去头切割力的鱼体冷藏时间、切割刀具的滑切角度、鱼体放置方式、刀具厚度等关键因素进行试验研究。通过鱼体去头切割力的测定和去头切断面的感官评定分析，并进行试验优化，确定鱼体去头最佳切割方案：将鲜活鱼体冷藏６ Ｈ后，鱼体水平放置，采用厚度为２ ｍｍ的弧形刃的切割刀具进行淡水鱼去头加工时，鱼体鱼头切割力值最小为１８６．７ Ｎ，鱼头切断面最平整光滑，去头后鱼肉无明显缺损．．．
关键词：
白鲢 鱼头切割 力学特性 弧形刃 滑切
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
葛桂萍 徐永安 范聪聪 梁艳玲
基于双目视觉测量原理设计了一种三维测量装置。该装置采用投影仪将光栅条纹投射到被测量物体表面上,通过双CCD摄像机采集光栅条纹图像。提出了一种基于仿射几何交比不变原理的摄像机标定方法,解决了摄像机标定、用Gray编码提取光栅条纹边界、左右像点匹配、像坐标与物坐标换算等关键问题,该装置实际测量误差小于±0.05 mm。
关键词：
视觉测量 三维测量 光栅 格雷编码
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
胡正方 向阳 熊瑛 林洁雯 李亚军
针对目前作物千粒质量测定中数粒耗时长、精度低、自动化程度低、不适应多品种计数等问题,基于机器视觉技术,设计了一种集称重和数粒为一体的千粒质量测量仪。测量仪主要由机架、摄像头、载物盘、称重传感器、控制器等部件组成。工作时,通过称重传感器获取种子质量,同时通过摄像头采集种子图像并上传到上位机进行图像分析处理,获取种子数量,最后通过自动计算获取种子千粒质量并将结果显示到软件界面,以便及时获取测量结果。为了实现种子图像中粘连种子的分割,获取精准的种子数量,首先通过去边框处理提取种子区域,再采用中值滤波、最大类间方差法和形态学运算对种子区域进行预处理,采用基于距离变换的分水岭算法分割图像,通过统计连通区域的数量获得种子数量。对油菜、玉米、水稻和黄豆种子分别进行100组数粒、称重和千粒质量的测定,结果表明,作物种子数粒误差均不大于1粒;称重准确率分别为99.86%、99.92%、99.86%、99.96%;千粒质量测定的准确率分别为99.93%、99.63%、99.61%、99.97%;测量1次作物千粒质量仅耗时约2 s。
关键词：
机器视觉 千粒质量测量仪 分水岭算法
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
胡正方 向阳 熊瑛 林洁雯 李亚军
针对目前作物千粒质量测定中数粒耗时长、精度低、自动化程度低、不适应多品种计数等问题,基于机器视觉技术,设计了一种集称重和数粒为一体的千粒质量测量仪。测量仪主要由机架、摄像头、载物盘、称重传感器、控制器等部件组成。工作时,通过称重传感器获取种子质量,同时通过摄像头采集种子图像并上传到上位机进行图像分析处理,获取种子数量,最后通过自动计算获取种子千粒质量并将结果显示到软件界面,以便及时获取测量结果。为了实现种子图像中粘连种子的分割,获取精准的种子数量,首先通过去边框处理提取种子区域,再采用中值滤波、最大类间方差法和形态学运算对种子区域进行预处理,采用基于距离变换的分水岭算法分割图像,通过统计连通区域的数量获得种子数量。对油菜、玉米、水稻和黄豆种子分别进行100组数粒、称重和千粒质量的测定,结果表明,作物种子数粒误差均不大于1粒;称重准确率分别为99.86%、99.92%、99.86%、99.96%;千粒质量测定的准确率分别为99.93%、99.63%、99.61%、99.97%;测量1次作物千粒质量仅耗时约2 s。
关键词：
机器视觉 千粒质量测量仪 分水岭算法
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
殷孝雎 周莉 孙志强 郑闯 李波
为了使机械臂适应智能制造业高灵活度的要求和不断变化的场景需求，该文设计了一套人机结合的实验装置。该装置使用双摄像头采集图像，嵌入式核心模块处理人体手臂动作图像，提取标识点，确认坐标值并将其输入运动数学模型。基于模糊控制理论驱动4个小型直流伺服电机，实现4自由度的机械臂随动功能。该装置可作为机器人工程和智能制造工程等专业的实验教学设施，有助于帮助学生深入理解控制理论，并提高学生的动手能力。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
白璐 黄玉祥 高鹏洋 丁尚鹏 张恒榜 付作立 朱瑞祥
【目的】针对免耕条件下玉米播种施肥时,采用自然回土方式存在的种肥间距不稳定、种子覆土量不足等问题,采用主动覆土方法,设计一种基于双圆盘覆土的种肥分施装置。【方法】设计基于双圆盘覆土的种肥分施装置,利用EDEM对该装置的作业性能进行离散元仿真,研究圆盘直径、圆盘入土深度、圆盘张角、排种管前后间距及圆盘后方开口间距对种肥间距和种子覆土厚度的影响,并在此基础上选取圆盘直径(150,175,200,225,250 mm)、排种管前后间距(60,80,100,120,140 mm)及圆盘后方开口间距(110,135,160, 185,210 mm)为试验因素,利用3因素5水平二次正交回归试验,分析各关键因素对种子覆土厚度的影响。与不加覆土圆盘的装置进行田间对比试验,对基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果进行验证。【结果】利用Design-Expert软件得出了影响种子覆土厚度的主次因素:圆盘后方开口间距、排种管前后间距、圆盘直径;最优组合是圆盘直径201 mm,圆盘后方开口间距103 mm,排种管前后间距115 mm。田间试验表明,设计的装置种肥间距与种子覆土厚度与仿真优化结果的相对误差分别为7.63%和11.45%;设计的装置种肥间距和种子覆土厚度较不加覆土圆盘的装置分别增加了14.30%和19.30%,种肥间距与种子覆土厚度的变异系数分别为5.21%和7.26%。【结论】所设计的基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果满足种肥分施要求,为后续种肥分施技术与装置的研发提供了依据。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李海芸 林南靖 董楸煌 邱荣斌 叶大鹏
【目的】为了提高机械式毛边锯材清边机及人工检测手动进给的生产效率,降低加工成本,设计了基于视觉检测的毛边锯材智能加工装备的控制系统。【方法】通过分析毛边锯材智能加工装备的结构特点和控制要求,确定了基于工业以太网的总体控制框架,明确控制系统的研究方向。设计了基于工业以太网的通讯硬件平台,实现S7-200PLC的以太网通信设置。利用OPC通讯技术在计算机上搭建OPC服务器实现PLC与计算机数据通讯,从而实现整套控制系统的联网功能。在现场控制系统中利用三台S7-200PLC分别对上料、锯切、分拣设备进行独立式控制设计。在集中管理层中,主要实现系统的智能控制、数据存储和人机交互功能,系统中采用Lab VIEW作为毛边锯材上位机的集中控制平台的开发平台,通过Lab VIEW与OPC服务器的数据交互,间接实现Lab VIEW对S7-200PLC设备系统智能控制;利用Access数据库软件为Lab VIEW上位机建立毛边锯材数据库系统,以实现设备运行数据的科学管理。【结果】通过对毛边锯材智能加工装备控制系统试验平台的调试与试验表明:以太网通信稳定,Lab VIEW上位机控制系统的各项功能正常,能实现对PLC的控制,数据库系统能够实现对数据的记录和查询。【结论】基于工业以太网技术的毛边锯材智能加工装备控制系统,可实现毛边锯材装备自动化、信息化、智能化的生产。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
田沁 吴珂剑 谢雯雯 贾丹 熊善柏
采用4段加热法烹制鲢(Hypophthalmichthys molitrix)鱼头汤,研究加热电压、沸腾时间、保温温度及保温时间对鱼头汤营养成分及感官品质的影响,确定电炖锅烹制鱼头汤的最佳工艺参数,并比较不同烹饪模式对鱼头汤品质的影响。结果表明,加热电压、沸腾时间、保温温度和保温时间均对鱼头汤的营养成分和感官品质有显著影响。经正交试验得到的电炖锅熬制的鱼头汤最适宜烹制条件为:加热电压180V、沸腾时间20min、保温温度75℃、保温时间60min。采用该烹制工艺制作的鱼头汤的营养成分及感官评分显著高于电饭煲烹制的鱼头汤,电子舌及电子鼻检测表明两者滋味及气味相似。采用SPME-GC-MS分析发现...
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
尹益文 全腊珍 邹运梅 李健 何学迎 肖旭
为南方小面积田块棉秆切碎还田机设计了棉秆切碎还田装置。该装置由切割装置、扶秆装置、除茬装置组成，棉秆由扶秆装置喂入，从上至下依次被切断、除茬。将该装置挂接在土槽试验机上，对影响棉秆切割长度合格率、功耗和除茬率的主要因素，即机具前进速度、锯盘转速和导向槽口宽度进行了单因素试验和回归正交试验。结果表明：影响合格率与除茬率的因素大小依次为机具前进速度、锯盘转速、导向槽口宽度；影响功耗的因素大小依次是锯盘转速、机具前进速度、导向槽口宽度。利用规划求解进行参数优化，在棉杆长度合格率与除茬率分别不低于８５％和９０％的情况下，锯盘转速为８６０ ｒ／ｍｉｎ，机具前进速度为０．６５ ｍ／ｓ，导向槽口宽度为６０ ．．．
关键词：
棉秆切碎还田装置 合格率 功耗 除茬率
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
唐湘 谢方平 李旭 刘大为 王修善 毛利成
为提高油茶果脱壳率和降低茶籽破损率,采用撞击、搓擦原理,设计了一种油茶果脱壳装置。该装置由喂料斗、脱壳装置、动力传输部件、机架等构成,通过立式甩盘的撞击以及脱壳室内齿圈的搓擦进行脱壳,能适用含水率在65%以下的油茶鲜果脱壳。确立了影响脱壳的主要因素是甩盘转速和喂料量,并进行了脱壳试验。结果表明,随着甩盘转速的增大,脱壳率及破损率显著增加,而随着喂料量的增大,脱壳率先增加后降低,破损率变化相对较小。该脱壳装置适宜的工作参数为:甩盘转速为700 r/min左右;喂料量控制在500 kg/h左右,在此条件下,脱壳率能达到85.3%,破损率为6.5%左右。
关键词：
油茶果 脱壳装置 离心式撞击 搓擦
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
寻真福 孙松林 张武金 杨彪
设计了一个将蔬菜和烟草幼嫩脆弱型穴盘苗取出并投送至指定位置的机构,该机构包含定位输送装置与取投苗装置。在穴盘输送台上对生长至3~4片真叶的烟草穴盘苗进行取投苗试验,以伤苗率、取苗成功率、投苗成功率为评价指标,对取苗机构的电机转速、苗夹安装高度、机械手指的插入角度等进行了单因素试验与多因素正交试验。单因素试验结果表明,取苗机构的电机转速为120 r/min时,伤苗率为1.5%,取苗成功率为92.5%,投苗成功率为93.12%;苗夹的安装高度为90 mm时,伤苗率为1.32%,取苗成功率为91.2%,投苗成功率为94.45%;机械手指的插入角度为7°时,伤苗率为1.28%,取苗成功率为93.35%...
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