采摘机械手对扰动荔枝的视觉定位 被引量：82

1

作者 熊俊涛 邹湘军 +2 位作者 陈丽娟 蔡伟亮 彭红星 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第14期36-41,共6页

为了解决采摘机器人在自然环境中对扰动状态荔枝的视觉精确定位问题,该文分析机械手采摘过程中荔枝产生扰动的因素,设计制造了模拟荔枝振动的试验平台,该试验平台通过改变方向、振频、振幅等振动条件来模拟采摘过程中的扰动环境;结合振... 为了解决采摘机器人在自然环境中对扰动状态荔枝的视觉精确定位问题,该文分析机械手采摘过程中荔枝产生扰动的因素,设计制造了模拟荔枝振动的试验平台,该试验平台通过改变方向、振频、振幅等振动条件来模拟采摘过程中的扰动环境;结合振动平台运动参数,提出了双目立体视觉系统采集扰动状态的荔枝图像方法,在HSI颜色空间中对预处理后荔枝图像利用模糊C均值聚类法(FCM,fuzzyC-means)分割荔枝果实和果梗,然后利用Hough变换算法进行直线拟合确定有效的果梗采摘区域和采摘点,对多帧图像中采摘点坐标取平均值,然后进行三维重建确定空间采摘点坐标。荔枝扰动状态的视觉定位试验结果表明,空间定位深度值误差小于6cm,荔枝采摘机械手能实现有效采摘,该研究为机械手实际作业提供指导。 展开更多

关键词 机器 视觉 图像识别 采摘机械手 扰动模拟 空间定位

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荔枝的力学特性测试及其有限元分析 被引量：54

2

作者 陈燕 蔡伟亮 +3 位作者 邹湘军 向和平 刘天湖 徐凤英 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期358-363,F0003,共7页

为减小荔枝在收获、储运过程中的机械损伤,对荔枝的宏观和微观力学特性进行了研究。试验测定得到荔枝各部分的弹性模量;通过压缩试验,测得荔枝整果垂直受压的力学参数大于水平,垂直与水平受压的破裂力、弹性模量和破裂相对变形分别为101... 为减小荔枝在收获、储运过程中的机械损伤,对荔枝的宏观和微观力学特性进行了研究。试验测定得到荔枝各部分的弹性模量;通过压缩试验,测得荔枝整果垂直受压的力学参数大于水平,垂直与水平受压的破裂力、弹性模量和破裂相对变形分别为101.69N和81.25N、0.37MPa和0.27MPa、30.33%和28.86%,并观察得到荔枝受压的裂壳特征。运用有限元法建立荔枝压缩力学模型,比较荔枝垂直和水平受压的试验值和仿真值,二者比较一致,其相关系数均达到0.999以上;研究荔枝在压载作用下的应力分布规律,分析其垂直与水平受压的抗挤压能力和裂壳特征,验证仿真数值解的可行性。试验结果表明:荔枝的抗挤压能力具有各向异性,相同压力下,垂直方向所能承受的压力和变形均大于水平方向;受压时在果壳拉应力作用下发生破裂,裂纹沿外力方向延伸,且出现的截面与压缩方向一致;采用所建立的荔枝有限元模型可以分析研究荔枝的微观力学性质。研究结果可为荔枝作业装备的设计以及预测和减少其机械损伤提供依据和帮助。 展开更多

关键词 力学特性 有限元方法 弹性模量 荔枝 裂壳

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荔枝鲜果挤压力学特性 被引量：46

3

作者 陈燕 蔡伟亮 +1 位作者 邹湘军 向和平 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期360-364,共5页

为减小荔枝在收获、储运过程中的机械损伤,给荔枝作业装备设计提供依据,试验测定了荔枝鲜果的几何特征,对其果实进行了不同加载条件的挤压试验,并对其果壳进行了拉伸试验。试验得到妃子笑、桂味2种荔枝鲜果在5种加载速率和2种压缩方向... 为减小荔枝在收获、储运过程中的机械损伤,给荔枝作业装备设计提供依据,试验测定了荔枝鲜果的几何特征,对其果实进行了不同加载条件的挤压试验,并对其果壳进行了拉伸试验。试验得到妃子笑、桂味2种荔枝鲜果在5种加载速率和2种压缩方向下的破裂力分别为76.46～112.90N和38.67～53.83N、破裂相对变形分别为27.93%～32.57%和18.87%～21.27%、弹性模量分别为2.52～4.69×105Pa和4.26～5.93×105Pa。试验表明,荔枝果实的抗挤压能力具有各向异性,其纵向大于横向;妃子笑的各向异性比桂味显著,且抗挤压能力大于桂味;试验范围内加载速率对果实的抗挤压能力影响不显著。荔枝果实可简化为果核呈长椭球体、厚度均匀薄壳球体,利用其简化结构及果壳强度各向异性对其挤压力学特性和裂壳特征的力学原理进行了分析。研究结果可为荔枝收获、加工和运输等提供理论依据。 展开更多

关键词 挤压 力学特性 果壳 品种 荔枝鲜果

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荔枝采摘机械手机构设计及运动学仿真 被引量：43

4

作者 陈燕 邹湘军 +1 位作者 徐东风 蔡伟亮 《机械设计》 CSCD 北大核心 2010年第5期31-34,共4页

为促进荔枝采摘机械化,基于荔枝的生物学特性与栽培方式,对荔枝采摘机械手进行了机构设计,确定了其结构形式和自由度数目;采用D-H坐标系建立了荔枝采摘机械手运动学模型,通过反变换法和分析机械手机构及末端连杆的位姿特性求得运动学方... 为促进荔枝采摘机械化,基于荔枝的生物学特性与栽培方式,对荔枝采摘机械手进行了机构设计,确定了其结构形式和自由度数目;采用D-H坐标系建立了荔枝采摘机械手运动学模型,通过反变换法和分析机械手机构及末端连杆的位姿特性求得运动学方程的逆解,为机械手运动控制提供了理论基础;运用Matlab软件对其进行了运动学仿真,验证了机械手连杆参数设计和轨迹规划的合理性,为荔枝采摘机械手的进一步研制提供了理论基础。 展开更多

关键词 荔枝 采摘机械手 机构设计 运动学 仿真

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基于CAE与正交试验的多指标注塑成型工艺参数优化 被引量：25

5

作者 陈燕 蔡伟亮 蔡一蓝 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期36-38,共3页

以一次性叉塑料件为例,运用CAE软件Moldflow采用正交试验方法进行仿真模拟多指标试验。研究了注射温度、模具温度、注塑压力和注射时间等不同成型工艺参数对各项试验指标的影响,通过对试验结果运用多指标综合加权评分法分析,在试验范围... 以一次性叉塑料件为例,运用CAE软件Moldflow采用正交试验方法进行仿真模拟多指标试验。研究了注射温度、模具温度、注塑压力和注射时间等不同成型工艺参数对各项试验指标的影响,通过对试验结果运用多指标综合加权评分法分析,在试验范围内获得最佳成型工艺参数组合。 展开更多

关键词 注射成型 多指标 工艺参数优化 CAE 正交试验

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面向机器人采摘的荔枝果梗力学特性 被引量：25

6

作者 陈燕 蔡伟亮 +3 位作者 向和平 邹湘军 谈建豪 林桂潮 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第21期53-58,共6页

为了给荔枝采摘机器人夹持与切割器的设计和控制提供依据,对荔枝果梗分别进行了切割性能和夹持性能的影响因素试验以及弯曲试验。试验结果表明:峰值切割力和切割强度随着切割速度增加而减小,随着切割角度的减少而减少,凹刃和凸刃的峰值... 为了给荔枝采摘机器人夹持与切割器的设计和控制提供依据,对荔枝果梗分别进行了切割性能和夹持性能的影响因素试验以及弯曲试验。试验结果表明:峰值切割力和切割强度随着切割速度增加而减小,随着切割角度的减少而减少,凹刃和凸刃的峰值切割力和切割强度都比平刃小;除果梗直径因素外对峰值切割力和切割强度影响显著的因素均依次为切割角度、刃口形式和切割速度;切割角度每减少1,峰值切割力和切割强度分别减少4.45N和0.16MPa;相比平刃的峰值切割力和切割强度,凸刃分别减少166.90N和2.11MPa,而凹刃分别减少167.39N和4.21MPa。随着夹持力增加,荔枝果梗与夹持物间摩擦力增加,夹持物为橡胶时,摩擦力最大,夹持力对摩擦力的影响大于夹持材料;试验范围内,最大摩擦力为44.54N。荔枝果梗具有较强的抵抗变形的能力,平均弹性模量为867.15MPa;试验范围内,最大弯曲力的平均值为118.95N,抗弯强度的平均值为56.03MPa。该研究为荔枝采摘机器人的夹持与切割机构的优化设计和控制提供了理论依据。 展开更多

关键词 机器人 力学特性 试验 荔枝果梗 夹持特性

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荔枝采摘器优化设计与仿真 被引量：9

7

作者 陈燕 蔡伟亮 +2 位作者 向和平 谈建豪 邹湘军 《农机化研究》 北大核心 2013年第8期84-87,共4页

为改善荔枝的采摘条件,提高其采摘效率,通过分析荔枝的栽培生长特性,设计了一种简易且不伤果的荔枝串果采摘器具;建立了采摘器剪切运动和剪切力模型,利用Matlab进行了结构参数优化;应用Adams和AN-SYS构建了采摘器虚拟样机及有限元模型,... 为改善荔枝的采摘条件,提高其采摘效率,通过分析荔枝的栽培生长特性,设计了一种简易且不伤果的荔枝串果采摘器具;建立了采摘器剪切运动和剪切力模型,利用Matlab进行了结构参数优化;应用Adams和AN-SYS构建了采摘器虚拟样机及有限元模型,进行了运动仿真分析和强度分析,验证了采摘器整体设计和结构参数的合理性。采摘试验表明,采摘器样机可快速采摘且柔性接果。 展开更多

关键词 荔枝 采摘器 优化设计 仿真分析

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虚拟环境下采摘机械手行为仿真 被引量：6

8

作者 陈燕 邹湘军 +1 位作者 徐东风 蔡伟亮 《机械设计》 CSCD 北大核心 2010年第11期28-31,共4页

为优化荔枝采摘机械手设计,针对复杂环境下采摘机械手行为的复杂性和不确定性,采用VC++和EONSDK开发了采摘机械手行为仿真系统。分析给出了仿真系统体系结构,从采摘机械手建模和模型优化及层次结构装配、运动学模型建立、采摘环境构建... 为优化荔枝采摘机械手设计,针对复杂环境下采摘机械手行为的复杂性和不确定性,采用VC++和EONSDK开发了采摘机械手行为仿真系统。分析给出了仿真系统体系结构,从采摘机械手建模和模型优化及层次结构装配、运动学模型建立、采摘环境构建、三维模型数据转换和人机交互等方面研究系统的实现过程。最后,在仿真平台上通过事件驱动与路由机制实现了虚拟环境下采摘机械手运动、采摘等行为仿真。 展开更多

关键词 虚拟环境 采摘机械手 行为仿真

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荔枝整果压缩力学特性试验 被引量：5

9

作者 陈燕 蔡伟亮 +1 位作者 邹湘军 徐凤英 《安徽农业科学》 CAS 北大核心 2010年第29期16196-16197,16199,共3页

为减少机械损伤,水果采摘机械的设计与控制需充分考虑水果整体力学特性。对荔枝整果进行压缩试验,分析研究荔枝在压缩载荷下的变形规律和重复加载时其刚度的变化,根据Hertz接触理论求得整体荔枝压缩时弹性模量与变形量的关系曲线,通过... 为减少机械损伤,水果采摘机械的设计与控制需充分考虑水果整体力学特性。对荔枝整果进行压缩试验,分析研究荔枝在压缩载荷下的变形规律和重复加载时其刚度的变化,根据Hertz接触理论求得整体荔枝压缩时弹性模量与变形量的关系曲线,通过对试验曲线的拟合求得荔枝刚度与变形的二次关系式。试验范围内得到的荔枝果壳破裂力为30～40N,其受载时趋于稳定的刚度值为6.3954×103N/m。该研究为采摘机械的设计、减少采摘损伤控制最小的载荷提供了参考依据。 展开更多

关键词 荔枝 力学特性 压缩试验

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机械制造工艺学课程多元化教学与实践 被引量：5

10

作者 陈燕 徐东风 +1 位作者 向和平 蔡伟亮 《中国现代教育装备》 2011年第13期68-70,共3页

根据机械制造专业的特点,借鉴CDIO工程教育理念,构建机械制造工艺学课程多元化教学体系。通过开展以学科为背景、以课程为依托的多元化教学模式的研究,实现将理论教学、实验教学、课程设计、课程实习、创新设计等多种教学方法有机融合... 根据机械制造专业的特点,借鉴CDIO工程教育理念,构建机械制造工艺学课程多元化教学体系。通过开展以学科为背景、以课程为依托的多元化教学模式的研究,实现将理论教学、实验教学、课程设计、课程实习、创新设计等多种教学方法有机融合、多元互动,培养适合现代化企业需求的高素质应用型工程人才。 展开更多

关键词 机械制造工艺学 CDIO 多元化教学

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试验数据在线采集处理系统的开发 被引量：1

11

作者 陈燕 徐东风 蔡伟亮 《农机化研究》 北大核心 2010年第7期53-55,共3页

为了探讨水果机械损伤与其干燥的关联变化影响,开发了微波干燥试验数据在线采集处理系统。系统由传感器、仪表、计算机和软件系统组成。软件系统采用VB与Matlab混合编程,并利用DLL动态链接库方法实现在VB中调用Matlab。该系统可以实时... 为了探讨水果机械损伤与其干燥的关联变化影响,开发了微波干燥试验数据在线采集处理系统。系统由传感器、仪表、计算机和软件系统组成。软件系统采用VB与Matlab混合编程,并利用DLL动态链接库方法实现在VB中调用Matlab。该系统可以实时采集干燥室内的温度、物料的质量,并可对采集的数据实时处理、生成图形曲线,以实现干燥过程的动态监测。 展开更多

关键词 数据采集处理 VB MATLAB DLL

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机械损伤对荔枝生理与果皮形态的影响 被引量：6

12

作者 陈燕 蔡伟亮 +1 位作者 向和平 邹湘军 《农机化研究》 北大核心 2013年第2期138-141,共4页

为探讨荔枝机械损伤机理,对损伤后荔枝的生理和果皮形态进行了研究。采用压缩试验对荔枝进行不同条件的模拟挤压,测定机械损伤荔枝的呼吸强度和失重率,用扫描电镜观察其果皮形态变化。试验结果表明:机械损伤后,荔枝的呼吸强度和失重率增... 为探讨荔枝机械损伤机理,对损伤后荔枝的生理和果皮形态进行了研究。采用压缩试验对荔枝进行不同条件的模拟挤压,测定机械损伤荔枝的呼吸强度和失重率,用扫描电镜观察其果皮形态变化。试验结果表明:机械损伤后,荔枝的呼吸强度和失重率增加,挤压力越大,荔枝损伤程度越大,呼吸强度和失重率增加越迅速;相同挤压力下,荔枝横向受压后的呼吸强度和失重率大于纵向受压,且随着挤压力增大,差异性越明显。机械损伤荔枝果皮破裂始于外果皮,终于内果皮,其破裂位置可发生在龟裂片的纹沟或中央突起处;裂口附近的果皮细胞被拉长,挤压力越大,果皮裂口越大。该研究可为减小和控制荔枝的机械损伤提供帮助。 展开更多

关键词 荔枝 机械损伤 呼吸强度 失重 果皮形态

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CSNS带宽限制中子斩波器系统的设计方法 被引量：5

13

作者 蔡伟亮 王平 +2 位作者 张清 耿艳胜 张文翔 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期24-30,共7页

带宽限制中子斩波器是中国散裂中子源上飞行时间中子散射谱仪不可缺少的关键设备之一,谱仪获得的中子能谱波段范围由带宽斩波器决定,其主要原理是通过转盘的机械式阻挡来对中子束流进行斩波,选择到达样品的中子波长范围,从而起到降低背... 带宽限制中子斩波器是中国散裂中子源上飞行时间中子散射谱仪不可缺少的关键设备之一,谱仪获得的中子能谱波段范围由带宽斩波器决定,其主要原理是通过转盘的机械式阻挡来对中子束流进行斩波,选择到达样品的中子波长范围,从而起到降低背底、提高信噪比的作用。本文介绍了带宽限制中子斩波器的基本原理及其设计要求,重点阐述了带宽限制中子斩波器系统的设计方法,提出了斩波器系统配置布局的基本原则,并给出了带宽斩波器各物理参数的计算公式。带宽斩波器的配置数量应满足谱仪背底要求,去除背底的斩波器应放置在束线前端并使谱仪所需波段的中子无损失通过,带宽选取的斩波器则尽可能放置在束线后端。另外,满足同相位、同转速、同开口角和转动方向相反等条件的双盘斩波器可以在一定程度上提高中子通量。本文的工作可为中国散裂中子源二十台中子散射谱仪斩波器系统的物理设计提供指导和参考。 展开更多

关键词 中子斩波器 带宽斩波器系统 带宽限制 转盘

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CSNS中子斩波器研制和应用 被引量：2

14

作者 王平 蔡伟亮 +9 位作者 张清 耿艳胜 张文翔 王芳卫 郭娟 王闪闪 张鸿 杨博 周良 蔡泽迎 《世界科技研究与发展》 CSCD 2022年第3期412-420,共9页

中国散裂中子源(CSNS)作为我国中子散射研究的大科学平台,是我国“十二五”期间重点建设的国家大科学装置,包括20台各具特色的飞行时间型中子散射谱仪。中子斩波器是从时间尺度上对束流调控的中子光学器件,属于中子散射谱仪不可缺少的... 中国散裂中子源(CSNS)作为我国中子散射研究的大科学平台,是我国“十二五”期间重点建设的国家大科学装置,包括20台各具特色的飞行时间型中子散射谱仪。中子斩波器是从时间尺度上对束流调控的中子光学器件,属于中子散射谱仪不可缺少的关键设备,主要起到选择所需波段范围中子、提高信噪比的作用。CSNS对中子斩波器需求量大(约73台),有定期运行维护的需求。为突破关键设备依赖进口、受制于人的局面,确保大科学工程建设成功,CSNS于2007年开始组建中子斩波器研制团队,攻克了中子斩波器各项关键技术。带宽限制斩波器、T0斩波器和费米斩波器先后研制成功,实现了国产化,具有自主知识产权,并已大批量应用于散裂中子源一期工程(9台),散裂中子源合作谱仪项目(27台),即将应用于散裂中子源二期工程(约37台),为CSNS的顺利建成提供了重要保障,不仅在中国散裂中子源工程中得到了广泛的应用,还可以拓展推广应用于同步辐射光源(X射线斩波器)工程、高速旋转机械设备等领域。 展开更多

关键词 散裂中子源 中子谱仪 中子斩波器 束流调控 同步控制

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CSNS带宽限制中子斩波器系统性能研究 被引量：3

15

作者 王闪闪 蔡伟亮 +3 位作者 王平 张鸿 左太森 王松林 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期23-29,共7页

带宽限制中子斩波器是飞行时间型中子散射谱仪上的重要设备之一,其性能的优劣影响着谱仪的测试效率。依靠周期性转动的转盘,带宽限制中子斩波器可用于中子波长范围的选择和脉冲周期重叠背底的滤除,提高信噪比。基于安装在中国散裂中子源... 带宽限制中子斩波器是飞行时间型中子散射谱仪上的重要设备之一,其性能的优劣影响着谱仪的测试效率。依靠周期性转动的转盘,带宽限制中子斩波器可用于中子波长范围的选择和脉冲周期重叠背底的滤除,提高信噪比。基于安装在中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)通用粉末衍射仪上的带宽限制中子斩波器系统,结合理论计算、McStas软件模拟及中子束流实验方法,对带宽限制中子斩波器的性能进行了系统的研究。结果表明:带宽限制中子斩波器实际选择的波长带宽约为0.478 nm,与目标带宽0.48 nm的相对误差在0.5%以内,具有显著滤除长波背底的效果;验证了安装在CSNS散射谱仪上的带宽限制中子斩波器的性能满足工程需求,也可为即将建设的中子散射谱仪上带宽限制中子斩波器的设计与改进提供参考。 展开更多

关键词 带宽限制中子斩波器 转盘 McStas 中子束流实验

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CSNS费米斩波器样机中子狭缝包设计 被引量：1

16

作者 郭娟 蔡伟亮 +2 位作者 耿艳胜 王平 张鸿 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期9-16,共8页

费米斩波器是中子非弹性散射谱仪上对中子束流进行单色化的关键设备,其性能影响谱仪的分辨率和计数率。费米斩波器的核心部件是由中子吸收材料和透明材料层叠而成的中子狭缝包,通过狭缝包的高速旋转选出多个单一波长的脉冲中子。中国散... 费米斩波器是中子非弹性散射谱仪上对中子束流进行单色化的关键设备,其性能影响谱仪的分辨率和计数率。费米斩波器的核心部件是由中子吸收材料和透明材料层叠而成的中子狭缝包,通过狭缝包的高速旋转选出多个单一波长的脉冲中子。中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)正在研制费米斩波器样机,基于样机研制要求设计了三种典型的狭缝包,通过使用McStas软件,模拟验证了设计方案的可行性。模拟结果表明:1)在0.02~0.50 nm的波长范围调整三种狭缝包的转速能够实现2%~10%的分辨率,中子衰减率和狭缝包透射率均能满足要求;2)三种狭缝包在600 Hz工作频率下的最佳入射波长各为0.165 nm、0.040 nm、0.023 nm,分别用于不同的工作波长范围;3)在分辨率较好的长波段,狭缝包可降速使用以提高中子通过率。该研究为CSNS费米斩波器的样机研制提供了物理参数,为下一步的样机狭缝包性能测试,以及非弹性散射谱仪费米斩波器中子狭缝包的设计提供了参考依据。 展开更多

关键词 费米斩波器 中子狭缝包 单色中子 分辨率 中子通过率

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