用于振动采收的有果有叶果树振动模型构建

发布时间：2021-03-29 13:49

　　现有的果树振动有限元模型仅对果树的枝杆部分进行重建,忽略了果树的果实与树叶对果树固有频率的影响。该研究提出了一种将激光扫描技术与有限元法相结合,用空间6自由度梁单元构建果树空间振动模型。基于研究果实和树叶在树枝上的位置和质量分布规律,构建果树有果有叶、无果有叶、无果无叶振动模型。并对一棵小型实体银杏树分别处于有果有叶、无果有叶和无果无叶3种状态的频谱特性进行测试,并与构建的理论振动模型计算的各阶固有频率进行比对分析。结果表明,计算固有频率数量要多于实测所体现出来的固有频率数量,但实测固有频率均可在仿真频率中找到十分相近的值,且仿真模型的果树各枝振型幅值与实测的各枝加速度响应幅值相互的对应关系基本吻合;计算模型的最大相对误差为5.76%。该研究所述建模方法能够较准确有效地获取果树固有频率。 

【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

果树骨架模型示意图

本研究采用二维激光雷达扫描图2b所示的果树，获取果树骨架点云数据，点云采集系统（图3a）包括二维激光传感器（UTM-30LX）、2.5 m丝杠滑台（FLS40L100010C7）、步进电机及驱动器、STC51单片机、24 V直流电源和PC电脑。通过单片机控制滑台以3 mm/s带动激光扫描仪，将丝杠导轨放置在距果树中心5 m的圆周上，以120°夹角分3次对果树进行扫描，可全面获取果树枝杆的形态信息。此外，在距果树中心1 m范围内还需将3个直径不同的靶标球布置在3个不同高度的位置上，且要求放置各靶标球时对扫描不会产生遮挡果树或相互遮挡问题。图3 点云扫描装置及扫描方法

图2 固定于室内地钳上的银杏树3个位置点3次扫描果树树枝点云图可通过3个靶标球进行拼接，拼接后的原始点云通过半径法对果树原始点云进行去噪处理，对去噪后的点云采用基于点云主方向移动圆柱体的方法获取果树的骨架点，由于受拼接精度和激光扫描精度的影响，通过点云提取的果树骨架点截面半径会存在某些粗大误差，对误差较大的数据采用人工测量实际果树的方式进行修正，最终构建果树空间梁单元振动模型（图4）。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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[2]蓝莓采摘机采摘策略及轨迹规划研究[D]. 李志鹏.东北林业大学 2011

硕士论文
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本文编号：3107652