基于图像识别的可自动对行新型玉米割台研发

发布时间：2020-07-08 05:24

【摘要】：世界三大玉米黄金带位于美国、欧洲和中国,近年来,随着我国农村劳动力大量涌向城镇的趋势不断增加,农村常住人口锐减,因此农村劳动力受到严重制约,而传统的玉米收获需要大量的人力资源,同时玉米的生产成本也在不断增加。随着科技的不断推进,机械化收获渐渐展现出优势。与发达国家相比,目前我国玉米收获机的智能化水平仍然不高。收获是粮食生产的一个重要环节,如何提高玉米机械化收获的程度,如何在减少劳动力投入的同时保证玉米的收获效率,如何制造出更加智能化的农机产品,这些问题仍然需要不断探究。我国的玉米机械化收获最初以引进苏联技术为主,随着小麦收获机的问世和发展,我国开始对玉米机械化收获展开了研究,并研发出多种用于收获玉米的机械,设计出了许多适应我国国情的玉米收获机,其中如何改善玉米割台设计是研究的一大热点问题,割台结构的合理设计直接关系到玉米籽粒的收获效率。随着我国玉米种植区域的不断扩大,各种情况不断出现,玉米收割机要适应我国不同地区种植习惯的不同,如不同的行距、株距。本文中设计出可自动对行、行距可调的玉米收获机割台,大大增加了玉米收割机适应不同地区,不同环境的能力,从而解决目前玉米收获机存在的技术问题,较大幅度的提升我国玉米收获机的设计、制造水平,促进农机产品的技术创新。本文根据大型割台灵活性差的缺点,在传统自走式玉米联合收获机割台的设计基础上,研究了国内外先进的农机技术,对割台机构进行了全新的设计。根据大型割台不方便运输的特点,将割台设计成左右两侧均可折叠的形式。由于割台结构设计为行距可调型,因此如何将割台设计成折叠结构而又不影响割台行距的调节是本文在结构设计时需要解决的一个重要问题。本文设计的大型玉米割台基于图像处理技术进行行距的自动调节,在复杂的农田背景和自然光照的情形下分割出玉米秸秆,和传统玉米收获方式的不同,本设计在收获玉米前,割台能够较为精准的判别玉米杆之间的距离,并利用LabVIEW软件,根据相机标定的原理将图像距离转换为实际距离,玉米割台可根据此距离进行行距的调节。根据割台需要实现的功能,包括割台折叠、割台行距可调、摘穗辊的转动和绞龙的转动,选用液压来实现所有动作功能,设计了合理可靠的液压方案,并根据需求对液压元件进行了选型。最后确定了电气控制的硬件配置,并设计了电器控制方案。
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S225.51;TP391.41
【图文】：

图像特征提取,玉米植株

济南大学硕士学位论文象，基于 Open CV，以 Microsoft Visual Studio 2008 作为开发平台，运用图像识技术，综合分析玉米株形的结构特点，提出了一种新型的简便算法，可以顺利实米植株株形在单一背景下的提取，并开发了玉米株型骨架的提取软件[44]。刘同海研究为玉米株型特征的提取提供了十分有用的素材。2012 年，云南省农业科学院物研究所的梁淑敏用 MATLAB 对单一背景且自然光照下的玉米植株整体进行了取，综合运用了图像的二值化、图像的去噪以及各种算法进行试验，试验最终发 3*3 低通邻域平均模板可以有效的将玉米植株和其背景分离，利用 Laplacian 算子有效的进行玉米植株整体的边缘检测，可以得到非常理想的效果，如图 1.1 所示敏的研究为今后成功提取玉米植株的图像特征做了很好的参照[45]。

割台,整体结构

图 2.1 割台整体结构由于 9 行割台宽度较大，将割台设计为可折叠形式，割台全部展开的总宽度为4550mm，左右两边的折叠部分的宽度为 860mm，折叠功能通过两个液压缸的伸缩来实现，折叠结构设计简单巧妙，成本低，方便实用，并且可以在割台折叠过程中避免出现死点位置。使整个过程更加平稳，折叠后效果如图 2.3 所示。绞龙的转动由位于割台中间部分的马达通过链轮带动调节，绞龙由于折叠的需要也做了分段的结构设计，并设计了合理的对接结构，在两边的割台都处于折叠状态的时候，中间段的割台也可以进行收割工作。

割台,折叠结构

图 2.1 割台整体结构由于 9 行割台宽度较大，将割台设计为可折叠形式，割台全部展开的总宽度为0mm，左右两边的折叠部分的宽度为 860mm，折叠功能通过两个液压缸的伸缩折叠结构设计简单巧妙，成本低，方便实用，并且可以在割台折叠过程中避免位置。使整个过程更加平稳，折叠后效果如图 2.3 所示。绞龙的转动由位于割分的马达通过链轮带动调节，绞龙由于折叠的需要也做了分段的结构设计，并理的对接结构，在两边的割台都处于折叠状态的时候，中间段的割台也可以进作。

【参考文献】