试析基于高速摄像技术的芦竹收割机切割试验系统的研究

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1、华中农业大学硕士学位论文基于高速摄像技术的芦竹收割机切割试验系统的研究姓名：王静申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：廖庆喜20060401摘要摘要目前我国对于矮细作物如水稻、小麦、牧草等的切割技术研究已趋于成熟和完善，对高粗茎秆如甘蔗、青饲料等的切割技术也进行了广泛的研究，并取得了一定的理论和应用成果，但对于如芦竹和芦苇等高、粗、硬茎秆作物的切割技术研究相对滞后，其中对芦竹切割技术的理论研究几乎为空白。由于芦竹是一种优质的造纸原料，且对盐碱滩涂土壤有良好的环保作用，具有较好的经济、生态和社会效益，在我国浙江、安徽、福建、四川、云南、广东、河北、陕西、山东、广西等

2、省种植面积达1000万亩以上。然而，目前芦竹的收割仍主要采用传统的手工方式收割，劳动环境艰苦，收割效率低且成本高，按期保质保量收割芦竹是芦竹种植场丰产丰收，实现种植场农民增收和保证其作为工业原料来源的关键。随着农村劳动力的转移，实现芦竹的机械化收割已成为芦竹种植产业化的当务之急，而实现芦竹机械化收割的关键是收割机切割器的研究。因此本课题设计研究了一种基于高速摄像技术的芦竹收割机切割试验系统，用于针对芦竹等高、粗、硬茎秆作物进行切割试验研究，旨在为进行高、粗、硬茎秆作物的切割器的理论研究和优化设计提供有效的方法和手段。本课题在比较分析现有切割器性能特征的基础上，试验分析了芦竹

3、的物料特性；研究了用于高、粗、硬茎秆作物切割的回转链式锯齿形切割器；设计了包括回转链式芦竹切割器、芦竹夹持输送装置和高速摄像图像采集与处理系统的芦竹收割机切割试验系统；对芦竹进行了切割试验，并通过高速摄像图像采集系统在线记录了切割过程；运用自行设计开发的高速摄像分析及其序列图像处理软件，试验分析了影响芦竹切割质量和切割效率的因素。试验研究得到以下结论：(1)机组前进速度与切割速度的匹配、链条的张紧度、割茬的高低、护刃器的开合度及相邻动切割刀片的间距以及刀片结构参数的匹配是影响芦竹切割质量和切割效率的主要因素；(2)切割器对芦竹的动态切割过程包括接触、切入和切断三个显著不同的

4、阶段，各阶段存在不同的切割特征；(3)得出了切割过程中被切断作物茎秆的运动轨迹曲线。本课题研究能为芦竹收割机切割器的优化设计与研究提供理论支承和技术指导，并对其它高粗茎秆作物切割器的研究具有重要的理论参考价值，对促进高粗茎秆作物的机械化收获，推动芦竹等高粗硬茎秆作物的产业化发展具有重要的现实意义。关键词：芦竹收割机；高速摄像；切割器；试验系统ResearchontheCutterTestSystemBasedonHigh·SpeedPhotographyTechnologyforArundoDonaxlHarvesterAbstractAtpresent，theresear

5、chesoncuttingtechnologyforlow。thincropssuchasrice，wheatandpasturagetendtobematureandperfectinChina，andalsoextensiveprobingofcuttingtechnologyofeconomiccropssuchassugarcaneandsucculencehasbeencarriedoutandsomeprogresshasbeenachieved．Buttheresearchesoncuttingtechnologyoftall．thickercropssuch

6、asArundoDonaxl．andbulrushhasbeenfallenbehind，especiallythetheoreticalresearchforthecuttingofArundoDonaxlisalmostblank．Asakindofgoodmaterialforpapermanufacturingandsalinasoil，Arundodonaxlplantinghasgoodbeingenvironmentalfriendlyespeciallyforeconomic，environmentalandsocialbenefits，soitisplan

7、tedinlarge．scaleinmanyprovincessuchaszhejiang，Anhui，Fujian，Sichuan，Yunnan，Guangdong，Hebei，Shanxi，Shandong，Guangxi，andtheplantingacreageISmorethan10，000，000acres．Presently,themainharvestingofArundodonaxlistraditionalmanualways，theworkingconditionsarebad，theharv