現(xiàn)有的果樹振動有限元模型僅對果樹的枝桿部分進行重建,忽略了果樹的果實與樹葉對果樹固有頻率的影響。該研究提出了一種將激光掃描技術(shù)與有限元法相結(jié)合,用空間6自由度梁單元構(gòu)建果樹空間振動模型。基于研究果實和樹葉在樹枝上的位置和質(zhì)量分布規(guī)律,構(gòu)建果樹有果有葉、無果有葉、無果無葉振動模型。并對一棵小型實體銀杏樹分別處于有果有葉、無果有葉和無果無葉3種狀態(tài)的頻譜特性進行測試,并與構(gòu)建的理論振動模型計算的各階固有頻率進行比對分析。結(jié)果表明,計算固有頻率數(shù)量要多于實測所體現(xiàn)出來的固有頻率數(shù)量,但實測固有頻率均可在仿真頻率中找到十分相近的值,且仿真模型的果樹各枝振型幅值與實測的各枝加速度響應(yīng)幅值相互的對應(yīng)關(guān)系基本吻合;計算模型的最大相對誤差為5.76%。該研究所述建模方法能夠較準(zhǔn)確有效地獲取果樹固有頻率。 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2020,36(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

果樹骨架模型示意圖

本研究采用二維激光雷達掃描圖2b所示的果樹，獲取果樹骨架點云數(shù)據(jù)，點云采集系統(tǒng)（圖3a）包括二維激光傳感器（UTM-30LX）、2.5 m絲杠滑臺（FLS40L100010C7）、步進電機及驅(qū)動器、STC51單片機、24 V直流電源和PC電腦。通過單片機控制滑臺以3 mm/s帶動激光掃描儀，將絲杠導(dǎo)軌放置在距果樹中心5 m的圓周上，以120°夾角分3次對果樹進行掃描，可全面獲取果樹枝桿的形態(tài)信息。此外，在距果樹中心1 m范圍內(nèi)還需將3個直徑不同的靶標(biāo)球布置在3個不同高度的位置上，且要求放置各靶標(biāo)球時對掃描不會產(chǎn)生遮擋果樹或相互遮擋問題。圖3 點云掃描裝置及掃描方法

圖2 固定于室內(nèi)地鉗上的銀杏樹3個位置點3次掃描果樹樹枝點云圖可通過3個靶標(biāo)球進行拼接，拼接后的原始點云通過半徑法對果樹原始點云進行去噪處理，對去噪后的點云采用基于點云主方向移動圓柱體的方法獲取果樹的骨架點，由于受拼接精度和激光掃描精度的影響，通過點云提取的果樹骨架點截面半徑會存在某些粗大誤差，對誤差較大的數(shù)據(jù)采用人工測量實際果樹的方式進行修正，最終構(gòu)建果樹空間梁單元振動模型（圖4）。

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3107652