基于机器视觉的谷物联合收获机辅助导航技术研究
发布时间：2022-08-07 20:28
针对收获作业过程中驾驶员劳动强度大、劳动力成本高、收获质量不一致等问题,将自动导航技术应用到粮食收获作业中,可以有效提高作业精度,降低机手操作难度,减轻机手劳动强度,延长作业时间,优化收获路径,减少重复作业面积。本文在调研市场上现有农机导航产品、分析国内外导航装备与技术研究现状的基础上,构建了联合收获机电控液压转向测试系统,测试与分析了联合收获机电控液压转向特性,并进一步地应用机器视觉进行谷物联合收获机辅助导航方法研究,设计了水稻收获边界检测算法,提出了一种基于前视点的导航路径跟踪控制方法,开展了关于谷物联合收获机视觉辅助导航作业质量评价的水稻收获田间试验,主要研究总结如下:（1）开展了联合收获机转向特性研究。针对联合收获机自动导航中需要对电控液压转向特性进行测试与分析等问题,设计了转向轮转角测量装置,构建了电控液压转向测试系统,通过电液转向控制器实现了转向轮转角的实时控制与同步测量,分别对电控液压转向过程中的稳态转向速率、瞬态响应过程等线性与非线性特征开展了分析与测试,田间动态试验显示:电控液压转向所存在的非对称死区电压区间占控制电压范围的32%;转向轮稳态动作时的转向轮转向速率与转...
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 农机电控液压转向特性研究现状
1.2.2 农机辅助导航技术研究现状
1.2.3 基于机器视觉的农机导航技术研究现状
1.3 研究目标与研究内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 技术路线
第二章 联合收获机电控液压转向特性测试与分析
2.1 电控液压转向系统改装
2.2 转向角测量装置设计与试验
2.2.1 后轮转向结构分析
2.2.2 转向角测量装置组成
2.2.3 转向角测量装置标定
2.3 电控液压转向测试系统设计
2.3.1 测试系统组成
2.3.2 测试软件系统功能及转向中位标定
2.4 电控液压转向特性测试
2.4.1 路面静态试验
2.4.2 田间动态试验
2.4.2.1 控制电压与转向轮转向速率的关系测定
2.4.2.2 瞬态响应过程
2.5 本章小结
第三章 谷物联合收获机视觉导航方法研究
3.1 联合收获机视觉导航基本方法
3.1.1 视觉导航方案
3.1.2 相对位置坐标变换
3.1.3 理论检测精度
3.2 水稻收获边界检测算法设计
3.2.1 试验平台
3.2.2 收获边界检测算法
3.2.3 目标路径检测效果与检测正确率
3.3 导航控制方法设计
3.3.1 导航基准线的标定
3.3.2 基于前视点的联合收获机导航偏差构建
3.3.3 视觉导航控制策略及系统工作流程设计
3.4 本章小结
第四章 联合收获机视觉辅助导航试验
4.1 联合收获机视觉辅助导航系统
4.1.1 视觉辅助导航系统组成
4.1.2 辅助导航试验平台
4.2 辅助导航作业方法构建
4.2.1 导航作业方法
4.2.2 田间作业环境参数测量
4.3 田间试验
4.3.1 试验步骤
4.3.2 作业质量评价指标
4.3.3 田间试验效果
4.4 试验过程分析
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 创新点
5.3 工作展望
参考文献
致谢
附录1 :注释说明
附录2 :攻读硕士学位期间所发表论文及申报专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]轮式联合收获机电控液压转向特性测试与分析[J]. 彭靖叶,夏中州,李作栋,王绪坪,何志博,丁幼春. 华中农业大学学报. 2019(06)
[2]基于触觉感知的水稻行弯度测量装置设计与试验[J]. 陈学深,黄柱健,马旭,齐龙,方贵进. 农业机械学报. 2020(02)
[3]水田田埂边界支持向量机检测方法[J]. 蔡道清,李彦明,覃程锦,刘成良. 农业机械学报. 2019(06)
[4]基于定向摄像头的大拱棚运输车视觉导航研究[J]. 李天华,吴增昊,廉宪坤,侯加林,施国英,王奇. 农业机械学报. 2018(S1)
[5]农业拖拉机关键技术发展现状与展望[J]. 谢斌,武仲斌,毛恩荣. 农业机械学报. 2018(08)
[6]农机自动导航控制决策方法与软件系统[J]. 魏爽,季宇寒,曹如月,李世超,张漫,李寒. 农业机械学报. 2017(S1)
[7]矮化密植枣园收获作业视觉导航路径提取[J]. 彭顺正,坎杂,李景彬. 农业工程学报. 2017(09)
[8]基于多学科技术融合的智能农机控制平台研究综述[J]. 董胜,袁朝辉,谷超,杨芳. 农业工程学报. 2017(08)
[9]基于领航-跟随结构的联合收获机群协同导航控制方法[J]. 白晓平,王卓,胡静涛,高雷,熊锋. 农业机械学报. 2017(07)
[10]拖拉机自动导航摩擦轮式转向驱动系统设计与试验[J]. 张闻宇,丁幼春,王磊,万星宇,雷小龙,廖庆喜. 农业机械学报. 2017(06)
博士论文
[1]拖拉机自动导航系统自适应控制方法研究[D]. 贾全.中国农业机械化科学研究院 2018
硕士论文
[1]拖拉机线控液压转向系统的转向控制策略研究[D]. 常江雪.南京农业大学 2012
[2]拖拉机自动导航系统CAN总线的设计与实现[D]. 刘阳.石河子大学 2012
本文编号：3670992
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 农机电控液压转向特性研究现状
1.2.2 农机辅助导航技术研究现状
1.2.3 基于机器视觉的农机导航技术研究现状
1.3 研究目标与研究内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 技术路线
第二章 联合收获机电控液压转向特性测试与分析
2.1 电控液压转向系统改装
2.2 转向角测量装置设计与试验
2.2.1 后轮转向结构分析
2.2.2 转向角测量装置组成
2.2.3 转向角测量装置标定
2.3 电控液压转向测试系统设计
2.3.1 测试系统组成
2.3.2 测试软件系统功能及转向中位标定
2.4 电控液压转向特性测试
2.4.1 路面静态试验
2.4.2 田间动态试验
2.4.2.1 控制电压与转向轮转向速率的关系测定
2.4.2.2 瞬态响应过程
2.5 本章小结
第三章 谷物联合收获机视觉导航方法研究
3.1 联合收获机视觉导航基本方法
3.1.1 视觉导航方案
3.1.2 相对位置坐标变换
3.1.3 理论检测精度
3.2 水稻收获边界检测算法设计
3.2.1 试验平台
3.2.2 收获边界检测算法
3.2.3 目标路径检测效果与检测正确率
3.3 导航控制方法设计
3.3.1 导航基准线的标定
3.3.2 基于前视点的联合收获机导航偏差构建
3.3.3 视觉导航控制策略及系统工作流程设计
3.4 本章小结
第四章 联合收获机视觉辅助导航试验
4.1 联合收获机视觉辅助导航系统
4.1.1 视觉辅助导航系统组成
4.1.2 辅助导航试验平台
4.2 辅助导航作业方法构建
4.2.1 导航作业方法
4.2.2 田间作业环境参数测量
4.3 田间试验
4.3.1 试验步骤
4.3.2 作业质量评价指标
4.3.3 田间试验效果
4.4 试验过程分析
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 创新点
5.3 工作展望
参考文献
致谢
附录1 :注释说明
附录2 :攻读硕士学位期间所发表论文及申报专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]轮式联合收获机电控液压转向特性测试与分析[J]. 彭靖叶,夏中州,李作栋,王绪坪,何志博,丁幼春. 华中农业大学学报. 2019(06)
[2]基于触觉感知的水稻行弯度测量装置设计与试验[J]. 陈学深,黄柱健,马旭,齐龙,方贵进. 农业机械学报. 2020(02)
[3]水田田埂边界支持向量机检测方法[J]. 蔡道清,李彦明,覃程锦,刘成良. 农业机械学报. 2019(06)
[4]基于定向摄像头的大拱棚运输车视觉导航研究[J]. 李天华,吴增昊,廉宪坤,侯加林,施国英,王奇. 农业机械学报. 2018(S1)
[5]农业拖拉机关键技术发展现状与展望[J]. 谢斌,武仲斌,毛恩荣. 农业机械学报. 2018(08)
[6]农机自动导航控制决策方法与软件系统[J]. 魏爽,季宇寒,曹如月,李世超,张漫,李寒. 农业机械学报. 2017(S1)
[7]矮化密植枣园收获作业视觉导航路径提取[J]. 彭顺正,坎杂,李景彬. 农业工程学报. 2017(09)
[8]基于多学科技术融合的智能农机控制平台研究综述[J]. 董胜,袁朝辉,谷超,杨芳. 农业工程学报. 2017(08)
[9]基于领航-跟随结构的联合收获机群协同导航控制方法[J]. 白晓平,王卓,胡静涛,高雷,熊锋. 农业机械学报. 2017(07)
[10]拖拉机自动导航摩擦轮式转向驱动系统设计与试验[J]. 张闻宇,丁幼春,王磊,万星宇,雷小龙,廖庆喜. 农业机械学报. 2017(06)
博士论文
[1]拖拉机自动导航系统自适应控制方法研究[D]. 贾全.中国农业机械化科学研究院 2018
硕士论文
[1]拖拉机线控液压转向系统的转向控制策略研究[D]. 常江雪.南京农业大学 2012
[2]拖拉机自动导航系统CAN总线的设计与实现[D]. 刘阳.石河子大学 2012
本文编号：3670992
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3670992.html
