基于图像处理的小麦精密排种器实验研究

摘要

小麦精密播种技术是一种先进的栽培技术，它能够适应我国农业生产向生态农业、质量效益型农业发展的需要，是播种机械化的发展方向之一。要想增加小麦产量，实行精密播种是最有效的途径之一。对于任何一种播种机来说，核心就是排种器，它是决定播种机工作质量和工作性能优劣的重要因素。播种机能否满足农业技术的要求或满足程度如何，在很大程度上主要取决于排种器的工作状况。围绕山东省科技厅《小麦精排机器人关键技术的开发与应用研究》项目的要求，本文基于图像处理技术对小麦精密排种器进行了试验研究，通过试验所得数据为精播机器人提供所需参数依据。本文的研究内容如下：
　　 (1)根据设计的排种器，依据流体力学原理，建立动力学模型，利用三维建模软件和流体动力学仿真软件FLUENT，对不同结构参数的气室流场进行了三维仿真分析，得出能满足吸种要求的最优气室深度结构和吸孔的最优直径范围。
　　 (2)本文设计开发了小麦精密播种试验台，运用自动化控制技术，实现试验台的排种器电机、传送带电机和风机的无极变速，并使得试验台稳定运转。
　　 (3)利用图像处理软件，对采集到的图像进行去噪、阈值化、边缘检测等步骤，测量小麦粒距，计算排种器的性能。
　　 (4)针对得到的试验结果进行二次回归分析；对于方差分析中不显著的项进行剔除，再进行二次方差分析，以保证回归方程的可靠性和显著性。最后对回归模型进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的来源与研究意义

1.2 精密排种器研究现状

1.2.1 国外精密排种器研究现状

1.2.2 国内精密排种器发展现状

1.3 排种器试验台研究现状

1.4 论文研究的主要内容

第2章 小麦精密排种器的流场分析及仿真

2.1 排种盘运动区域的划分

2.2 气吸式小麦精密排种器种子动力学分析

2.2.1 排种盘吸孔处的流场分析

2.2.2 充种前种子动力学模型的建立

2.2.3 充种区种子被吸附时的力学模型

2.2.4 携种区种子的力学模型

2.2.5 投种时种子的受力分析

2.3 小麦精密排种器气室流场的仿真分析

2.3.1 流体动力学仿真软件FLUENT概述

2.3.2 流体性质的确定

2.3.3 不同气室结构的流场仿真分析

2.3.4 矩形不等断面气室流场的三维仿真分析

2.3.5 不同吸种孔径的气室流场对比分析

第3章 精播试验台总体结构设计

3.1 试验台总体结构

3.1.1 主要技术指标：

3.1.2 电机及控制设备：

3.2 试验台排种性能检测系统及控制系统

3.3 图像处理设备

3.3.1 图像设备硬件

3.3.2 图像设备软件

第4章 排种器试验方案设计

4.1 回归设计

4.2 试验因素范围确定

4.2.1 吸孔孔径

4.2.2 气室真空度

4.2.3 排种盘转速

4.3 图像检测

4.3.1 图像处理原理

4.3.2 图像去噪

4.3.3 边缘锐化

4.3.4 边缘检测

4.3.5 阈值分割

4.3.6 边缘提取

4.3.7 种子粒距的测量

第5章 试验结果分析

5.1 二次回归正交旋转设计参数

5.1.1 因子水平编码

5.1.2 回归正交旋转组合设计及结果

5.2 回归方差分析与拟合度检验

5.2.1 回归方程的显著性检验

5.2.2 拟合度检验

5.2.3 二次方差分析

5.3 回归模型分析

5.3.1 主效应分析

5.3.2 单因素效应分析

5.3.3 各因素最优组合

5.3.4 误差分析

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢