【摘要】：地膜覆蓋培育方法是提高農(nóng)作物產(chǎn)質(zhì)的重要技術(shù)手段,而地膜難以在自然條件下降解,隨著地膜殘留量的逐年增加,農(nóng)田污染及“白色污染”等問題日益嚴峻。煙草作為我國的重要經(jīng)濟作物,地膜覆蓋培育在其種植中的應(yīng)用較為廣泛。在煙苗初期進行地膜覆蓋,可以有效保證煙苗的發(fā)育溫度,同時其保溫保墑作用能夠顯著促進煙苗生長。而到煙株生長中后期,溫度升高,地膜對煙株生長起抑制作用,同時苗期地膜強度相對較好,地膜便于回收,所以需要在苗期對其進行揭膜工作。但由于揭膜過程中的板結(jié)土壤會嚴重限制揭膜機的工作,因此本論文對揭膜機的板結(jié)土壤清理裝置進行了設(shè)計研究,為解決丘陵地區(qū)土壤板結(jié)時地膜回收難題,促進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和農(nóng)業(yè)機械化進程上具有重要意義。論文所設(shè)計的清土識膜裝置包括以直流推桿電機和刨土鏟為主的機械部分,以及以攝像頭與控制器為主的圖像處理部分。裝置整體工作方式先由控制器發(fā)出指令,使刨土鏟在推桿電機的帶動下進行刨土作業(yè),同時由攝像頭對每次刨土后圖像進行采集,判斷其是否出現(xiàn)地膜。若無地膜,繼續(xù)工作,若出現(xiàn),則停止工作,如此循環(huán),從而達到清理板結(jié)土壤的目的,以便揭膜。主要研究內(nèi)容有:(1)對煙田苗期揭膜機的總體方案進行設(shè)計,對整機的各個工作部分機械結(jié)構(gòu)框架進行三維建模與虛擬裝配,在避免機械干涉的前提下盡可能的使結(jié)構(gòu)緊湊,滿足丘陵山區(qū)的作業(yè)環(huán)境。(2)對清土識膜裝置進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,研究該裝置在清理地膜板結(jié)覆土時的受力情況以及分離機理,分析裝置在清土時受到的復(fù)合阻力,并進行了相關(guān)試驗,試驗得到刨土鏟的切土力與刨土力的最大值分別為73.97N和57.94N,再結(jié)合試驗數(shù)據(jù)選取合適的直流推桿電機。(3)對地膜圖像的處理算法進行研究,首先對采集攝像頭進行了標定工作,分析攝像頭的成像機理,比較目前攝像頭標定算法的優(yōu)缺點,選定了張正友標定法對攝像頭進行標定工作,以黑白棋盤格為參照物,提取角點作為特征,獲取其內(nèi)外參數(shù),去除畸變影響,并對比了不同標定距離下的結(jié)果;而后對田間膜土圖像進行采集與圖像分割,在不同的顏色空間中對Otsu算法與K-means算法進行對比分析,得出最適合本文的分割方式,再對分割后的圖像進行形態(tài)學濾波開閉運算和連通域去噪Seed-Filling算法,最后對目標區(qū)域進行邊界追蹤分離提取,采集圖像中地膜的面積和周長等幾何信息來判斷地膜是否存在。識別算法的特征值范圍為面積4500~20000mm~2,面積占比4%~22%,周長250~950mm,三個條件同時滿足即認定為膜土圖像。(4)對清土識膜裝置的控制策略進行研究,同時完成相應(yīng)模塊化電路,結(jié)合攝像頭,通過控制器對整體工作進行銜接,完成清土識膜工作。對清土識膜裝置進行相關(guān)試驗,設(shè)計兩組試驗分別對刨土鏟工作精度和裝置的整體工作進行檢測,驗證其是否達到設(shè)計要求。試驗結(jié)果表明,裝置的刨土鏟切土位置的控制精度保持較為良好,位移誤差不超過1mm;裝置整體工作的地膜平均識別率大于95%,傷膜率低于3%,同時其平均覆土清除率也超過80%,試驗效果較好,滿足設(shè)計要求。
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S223.5
【圖文】：

西南大學碩士學位論文主要的煙草生產(chǎn)基地，種植面積約占全國種植面積的 60%[6]。.1.2 煙草的生長發(fā)育概述煙草的生長發(fā)育過程，從播種到收獲可以分為苗床期和大田期兩個栽培環(huán)節(jié)，煙草的生長發(fā)育以及對環(huán)境條件的不同要求又可分為八個生育期。煙草從播種到移栽進大田前的這段時間被稱作苗床期。根據(jù)不同環(huán)境特征、苗方法和管理方式的影響，苗床期長度不同，但健康苗的標準要求苗齡一般在0~70 天之間[9]。又根據(jù)煙苗的生長動態(tài)和階段性形態(tài)特征，基本可分為出苗期、字期、貓耳期和成苗期這 4 個生長發(fā)育時期，如圖 1-1 所示。

（c） （d）圖 1-2 大田期各階段圖示（a）還苗期（b）伸根期（c）旺長期（d）成熟期Fig. 1-2 Diagram of the field stage(a) period of seedling (b) period of root elongation (c) period of prosperous (d) period of maturation還苗期是指煙苗從移栽到成活這段時間，需要 7 天左右，移栽時的根系受到損傷，需要 3~5 天才能恢復(fù)生長，當煙苗沒有枯萎并長出新的嫩葉時，即為還苗。伸根期是指煙草幼苗從成活生長到團棵這段時間，大約需要 25~30 天，在此階段中，促進根系生長，同時需要對其清除雜草，施肥和培土。旺長期是指煙苗從團棵到現(xiàn)蕾這段時間，這一時期是營養(yǎng)生長和生殖生長相輔相成的階段，莖基部不定根數(shù)量大量增加，莖生長迅速，新葉不斷出現(xiàn)，葉面積迅速擴大，光合產(chǎn)物積累量增加，是決定煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵時期。成熟期是指煙苗從現(xiàn)蕾到葉子收獲結(jié)束的時間，在此期間，由于花蕾的生長不利于煙葉的生長和增加，有必要抑制其生長，并進行打頂和抑芽。1.1.3 苗期揭膜對煙草的品質(zhì)影響

【參考文獻】

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1 李永育;張秀衢;張一帆;林彩萍;鐘順

本文編號：2731861