【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(wèn)題日益嚴(yán)峻。煙草作為我國(guó)的重要經(jīng)濟(jì)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(jìn)行地膜覆蓋,可以有效保證煙苗的發(fā)育溫度,同時(shí)其保溫保墑作用能夠顯著促進(jìn)煙苗生長(zhǎng)。而到煙株生長(zhǎng)中后期,溫度升高,地膜對(duì)煙株生長(zhǎng)起抑制作用,同時(shí)苗期地膜強(qiáng)度相對(duì)較好,地膜便于回收,所以需要在苗期對(duì)其進(jìn)行揭膜工作。但由于揭膜過(guò)程中的板結(jié)土壤會(huì)嚴(yán)重限制揭膜機(jī)的工作,因此本論文對(duì)揭膜機(jī)的板結(jié)土壤清理裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究,為解決丘陵地區(qū)土壤板結(jié)時(shí)地膜回收難題,促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程上具有重要意義。論文所設(shè)計(jì)的清土識(shí)膜裝置包括以直流推桿電機(jī)和刨土鏟為主的機(jī)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(jī)的帶動(dòng)下進(jìn)行刨土作業(yè),同時(shí)由攝像頭對(duì)每次刨土后圖像進(jìn)行采集,判斷其是否出現(xiàn)地膜。若無(wú)地膜,繼續(xù)工作,若出現(xiàn),則停止工作,如此循環(huán),從而達(dá)到清理板結(jié)土壤的目的,以便揭膜。主要研究?jī)?nèi)容有:(1)對(duì)煙田苗期揭膜機(jī)的總體方案進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)整機(jī)的各個(gè)工作部分機(jī)械結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行三維建模與虛擬裝配,在避免機(jī)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(duì)清土識(shí)膜裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),研究該裝置在清理地膜板結(jié)覆土?xí)r的受力情況以及分離機(jī)理,分析裝置在清土?xí)r受到的復(fù)合阻力,并進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn),試驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)選取合適的直流推桿電機(jī)。(3)對(duì)地膜圖像的處理算法進(jìn)行研究,首先對(duì)采集攝像頭進(jìn)行了標(biāo)定工作,分析攝像頭的成像機(jī)理,比較目前攝像頭標(biāo)定算法的優(yōu)缺點(diǎn),選定了張正友標(biāo)定法對(duì)攝像頭進(jìn)行標(biāo)定工作,以黑白棋盤(pán)格為參照物,提取角點(diǎn)作為特征,獲取其內(nèi)外參數(shù),去除畸變影響,并對(duì)比了不同標(biāo)定距離下的結(jié)果;而后對(duì)田間膜土圖像進(jìn)行采集與圖像分割,在不同的顏色空間中對(duì)Otsu算法與K-means算法進(jìn)行對(duì)比分析,得出最適合本文的分割方式,再對(duì)分割后的圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)濾波開(kāi)閉運(yùn)算和連通域去噪Seed-Filling算法,最后對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邊界追蹤分離提取,采集圖像中地膜的面積和周長(zhǎng)等幾何信息來(lái)判斷地膜是否存在。識(shí)別算法的特征值范圍為面積4500~20000mm~2,面積占比4%~22%,周長(zhǎng)250~950mm,三個(gè)條件同時(shí)滿足即認(rèn)定為膜土圖像。(4)對(duì)清土識(shí)膜裝置的控制策略進(jìn)行研究,同時(shí)完成相應(yīng)模塊化電路,結(jié)合攝像頭,通過(guò)控制器對(duì)整體工作進(jìn)行銜接,完成清土識(shí)膜工作。對(duì)清土識(shí)膜裝置進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn),設(shè)計(jì)兩組試驗(yàn)分別對(duì)刨土鏟工作精度和裝置的整體工作進(jìn)行檢測(cè),驗(yàn)證其是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)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(guò)1mm;裝置整體工作的地膜平均識(shí)別率大于95%,傷膜率低于3%,同時(shí)其平均覆土清除率也超過(guò)80%,試驗(yàn)效果較好,滿足設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S223.5
【圖文】：

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文主要的煙草生產(chǎn)基地，種植面積約占全國(guó)種植面積的 60%[6]。.1.2 煙草的生長(zhǎng)發(fā)育概述煙草的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，從播種到收獲可以分為苗床期和大田期兩個(gè)栽培環(huán)節(jié)，煙草的生長(zhǎng)發(fā)育以及對(duì)環(huán)境條件的不同要求又可分為八個(gè)生育期。煙草從播種到移栽進(jìn)大田前的這段時(shí)間被稱(chēng)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(zhǎng)度不同，但健康苗的標(biāo)準(zhǔn)要求苗齡一般在0~70 天之間[9]。又根據(jù)煙苗的生長(zhǎng)動(dòng)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(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)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(zhǎng)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(shí)間，需要 7 天左右，移栽時(shí)的根系受到損傷，需要 3~5 天才能恢復(fù)生長(zhǎng)，當(dāng)煙苗沒(méi)有枯萎并長(zhǎng)出新的嫩葉時(shí)，即為還苗。伸根期是指煙草幼苗從成活生長(zhǎng)到團(tuán)棵這段時(shí)間，大約需要 25~30 天，在此階段中，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，同時(shí)需要對(duì)其清除雜草，施肥和培土。旺長(zhǎng)期是指煙苗從團(tuán)棵到現(xiàn)蕾這段時(shí)間，這一時(shí)期是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)相輔相成的階段，莖基部不定根數(shù)量大量增加，莖生長(zhǎng)迅速，新葉不斷出現(xiàn)，葉面積迅速擴(kuò)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(shí)期。成熟期是指煙苗從現(xiàn)蕾到葉子收獲結(jié)束的時(shí)間，在此期間，由于花蕾的生長(zhǎng)不利于煙葉的生長(zhǎng)和增加，有必要抑制其生長(zhǎng)，并進(jìn)行打頂和抑芽。1.1.3 苗期揭膜對(duì)煙草的品質(zhì)影響

【參考文獻(xiàn)】

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1 李永育;張秀衢;張一帆;林彩萍;鐘順

本文編號(hào)：2731861