基于高速摄影的板栗果实振动脱落特性分析

摘要

中国是世界板栗第一生产大国,但板栗的采收主要以人工采收为主,劳动强度大、效率低,机械振动采收的方式可有效提高板栗的采收效率。为研究板栗振动过程中的运动规律以及脱落特性,自制了果实振动脱落特性试验装置对板栗果实进行振动试验,利用高速摄影仪记录了果实振动全过程,并通过PCC软件对图像进行了跟踪、捕捉和分析。结果表明:板栗果实脱落分离方式复杂多样,主要有果柄与果枝分离脱落,以及板栗从栗苞中分离脱落的方式;板栗果实在不同激振参数组合下形成的水平与垂直响应位移差异较大,对应的响应运动轨迹也较多;水平激振模式下振幅5 mm、频率22 Hz,与振幅10 mm、频率6~10 Hz,以及垂直振动模式下振幅15 mm、频率6 Hz,这些组合激振形式均能将成熟度Ⅰ和Ⅱ的果实实现选择性采收,且激振时间设置为5~8 s较合适。此研究为理解板栗振动采收机理提供了一定的理论指导。