摇枝式油茶果采摘装置作业过程分析与试验
发布时间：2021-07-31 15:21
为了解决油茶果机械化采摘漏采率高、损伤率大和耗能过大的问题,针对摇枝式油茶果采摘装置,该文通过对油茶果振动脱落过程的分析,建立油茶果振动脱落模型并求解,得出影响油茶果脱落的主要因素为作用在枝条上的外力的振幅、频率、作用时间以和夹持位置,并通过预试验和正交试验得到摇枝式油茶果采摘装置的作业参数范围及漏采率最低情况下的作业参数组合。利用高速摄像对油茶果振动脱落过程进行记录,然后回放录像并分析,以油茶果脱落时间作为评价指标,得出采摘效率较高的振动频率、振幅范围为6～10 Hz和20～40 mm,根据平均落果时间范围确定采摘装置的振动作用时间约为4～12 s。根据油茶果在树上的主要分布范围（距离树冠表层260 mm左右）,设计四因素三水平正交油茶果采摘试验,得出漏采率最低的作业参数组合为振动夹持位置在距离树梢末端260 mm以内、振动频率10 Hz、振幅20 mm、振动时间8 s,此时油茶果的漏采率为10.87%,花苞损伤率为31.80%。机械夹持方式和铁质的夹持材料对花苞损伤较大,需进一步优化采摘装置作业参数,优化夹持方式和采用柔软的夹持材料,实现油茶果的机械采摘。
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
油茶果运动模型
周期性外力对枝条的振动作用模型
根据预试验，当激振器频率小于5 Hz时，若枝条振幅小于15 mm，油茶果很难脱落。当激振器频率大于12 Hz、枝条振幅大于50 mm时，枝条损伤过大。因此选择激振器频率为6、8和10 Hz，枝条振幅为20、30和40 mm进行试验。选择9棵长势良好、成熟适中的5 a树龄以上的湘林56号油茶树为试验对象。为避免干扰，每棵树上选取3根相距较远的枝条，每棵树上的3根枝条编号连续，第1棵树为1、2、3，第2棵树为4、5、6，以此类推，试验时，同一棵树上3根枝条的外力频率和振幅中有一项是一致的，以保证试验的准确性。除去油茶树周围杂草，修剪妨碍拍摄的枝条，将高速摄像放置平坦地点，调整相机高度、角度至合适的位置固定（如图3），根据现场情况调整调焦距、光圈，在手持控制端设置相机参数[18-19]，采用高帧率拍摄模式进行油茶果的脱落运动过程拍摄，选择合适的像素，保证手持控制端图像清晰以及全部油茶果的脱落运动过程都能被捕捉到。使用激振装置提供不同幅度、频率的外力作用在试验树枝上，使用高速摄像记录油茶果脱落过程。使用i-SPEED Control Pro软件对记录的图像进行回放、分析，得出不同振幅、频率的外力作用下油茶果振动脱落时间，试验前统计枝条上油茶果个数，试验结束后统计采摘的油茶果平均质量。
【参考文献】：
期刊论文
[1]悬挂振动式油茶果采摘执行机构设计与试验[J]. 高自成,赵凯杰,李立君,庞国友,王晓晨. 农业工程学报. 2019(21)
[2]液压驱动式油茶果采摘机设计与试验[J]. 饶洪辉,黄登昇,王玉龙,陈斌,刘木华. 农业机械学报. 2019(05)
[3]GC-TOF-MS定性和定量评估5种木本油料种籽油的脂肪酸（英文）[J]. 丁健,阮成江,韩平,Susan MOPPER,关莹. 食品科学. 2019(12)
[4]基于高速摄影的冬枣果实振动脱落规律分析[J]. 傅隆生,刘智豪,冯亚利,谢洪起,彭俊,ELKAMIL Tola,YAQOOB Majeed,崔永杰. 中国农业大学学报. 2018(08)
[5]电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器设计与试验[J]. 饶洪辉,张立勇,黄登昇,陈斌,刘木华. 农业机械学报. 2018(09)
[6]气象条件对油茶合理采摘期的影响研究[J]. 郭水连,章起明,李鹰,吴丽,龚乃弘. 中国农学通报. 2018(20)
[7]基于ANSYS Workbench的齿梳拨刀式油茶果采摘机拨果及花苞损伤仿真研究[J]. 饶洪辉,罗时挺,余佳佳,张立勇,刘木华. 浙江农业学报. 2017(12)
[8]振动式采摘机振动夹持位置的仿真研究[J]. 郑甲红,毛俊超,韩冰冰. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2014(01)
[9]齿梳式油茶果采摘机采摘执行机构的研制与试验[J]. 高自成,李立君,李昕,闵淑辉,易春峰. 农业工程学报. 2013(10)
[10]基于高速摄像技术的振动落果惯性力研究[J]. 蔡菲,王春耀,王学农,蒋维栋,李彦峰. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2013(04)
硕士论文
[1]油茶果采摘机关键部件设计与试验[D]. 谢承健.安徽农业大学 2019
[2]面向林果振动采收的电子果实设计与研究[D]. 林乐鹏.浙江理工大学 2017
[3]杏振动采收关键因素研究与试验分析[D]. 散鋆龙.新疆农业大学 2014
[4]基于高速摄像技术的振动落果研究[D]. 蔡菲.新疆大学 2013
本文编号：3313708
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
油茶果运动模型
周期性外力对枝条的振动作用模型
根据预试验，当激振器频率小于5 Hz时，若枝条振幅小于15 mm，油茶果很难脱落。当激振器频率大于12 Hz、枝条振幅大于50 mm时，枝条损伤过大。因此选择激振器频率为6、8和10 Hz，枝条振幅为20、30和40 mm进行试验。选择9棵长势良好、成熟适中的5 a树龄以上的湘林56号油茶树为试验对象。为避免干扰，每棵树上选取3根相距较远的枝条，每棵树上的3根枝条编号连续，第1棵树为1、2、3，第2棵树为4、5、6，以此类推，试验时，同一棵树上3根枝条的外力频率和振幅中有一项是一致的，以保证试验的准确性。除去油茶树周围杂草，修剪妨碍拍摄的枝条，将高速摄像放置平坦地点，调整相机高度、角度至合适的位置固定（如图3），根据现场情况调整调焦距、光圈，在手持控制端设置相机参数[18-19]，采用高帧率拍摄模式进行油茶果的脱落运动过程拍摄，选择合适的像素，保证手持控制端图像清晰以及全部油茶果的脱落运动过程都能被捕捉到。使用激振装置提供不同幅度、频率的外力作用在试验树枝上，使用高速摄像记录油茶果脱落过程。使用i-SPEED Control Pro软件对记录的图像进行回放、分析，得出不同振幅、频率的外力作用下油茶果振动脱落时间，试验前统计枝条上油茶果个数，试验结束后统计采摘的油茶果平均质量。
【参考文献】：
期刊论文
[1]悬挂振动式油茶果采摘执行机构设计与试验[J]. 高自成,赵凯杰,李立君,庞国友,王晓晨. 农业工程学报. 2019(21)
[2]液压驱动式油茶果采摘机设计与试验[J]. 饶洪辉,黄登昇,王玉龙,陈斌,刘木华. 农业机械学报. 2019(05)
[3]GC-TOF-MS定性和定量评估5种木本油料种籽油的脂肪酸（英文）[J]. 丁健,阮成江,韩平,Susan MOPPER,关莹. 食品科学. 2019(12)
[4]基于高速摄影的冬枣果实振动脱落规律分析[J]. 傅隆生,刘智豪,冯亚利,谢洪起,彭俊,ELKAMIL Tola,YAQOOB Majeed,崔永杰. 中国农业大学学报. 2018(08)
[5]电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器设计与试验[J]. 饶洪辉,张立勇,黄登昇,陈斌,刘木华. 农业机械学报. 2018(09)
[6]气象条件对油茶合理采摘期的影响研究[J]. 郭水连,章起明,李鹰,吴丽,龚乃弘. 中国农学通报. 2018(20)
[7]基于ANSYS Workbench的齿梳拨刀式油茶果采摘机拨果及花苞损伤仿真研究[J]. 饶洪辉,罗时挺,余佳佳,张立勇,刘木华. 浙江农业学报. 2017(12)
[8]振动式采摘机振动夹持位置的仿真研究[J]. 郑甲红,毛俊超,韩冰冰. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2014(01)
[9]齿梳式油茶果采摘机采摘执行机构的研制与试验[J]. 高自成,李立君,李昕,闵淑辉,易春峰. 农业工程学报. 2013(10)
[10]基于高速摄像技术的振动落果惯性力研究[J]. 蔡菲,王春耀,王学农,蒋维栋,李彦峰. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2013(04)
硕士论文
[1]油茶果采摘机关键部件设计与试验[D]. 谢承健.安徽农业大学 2019
[2]面向林果振动采收的电子果实设计与研究[D]. 林乐鹏.浙江理工大学 2017
[3]杏振动采收关键因素研究与试验分析[D]. 散鋆龙.新疆农业大学 2014
[4]基于高速摄像技术的振动落果研究[D]. 蔡菲.新疆大学 2013
本文编号：3313708
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