杏果实振动采收速度规律的研究

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1、2015年6月农机化研究第6期杏果实振动采收速度规律的研究11121吕梦璐，王春耀，蔡菲，王学农，瞿维(1．新疆大学机械工程学院，乌鲁木齐830047;2．新疆农业科学院农业机械化研究所，乌鲁木齐830091)摘要:研究了杏果实在振动采收过程的运动规律、果实振动脱落时的速度变化规律。运用果树振动装置进行了杏果实振动采收试验，借助高速摄像仪对振动采收过程进行了跟踪拍摄，通过Phantom软件对图像进行捕捉、跟踪、分析和计算。结果发现:杏果实完全脱落前6～10ms时刻，由于惯性力的作用使得果柄沿径向出现裂痕，表现出脱落的迹象;杏果实与枝干的相对瞬时速度出现峰值，果柄横截

2、面出现裂纹，发生断裂。应用高速摄像技术对振动落果时的速度进行研究，可以较好地反映落果的运动规律，直观地了解整个落果过程。关键词:振动式果品采收机;振动脱落;速度;高速摄像仪中图分类号:S225．93文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)06－0169－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.041［4］关联。王长勤等通过对不同频率的能量传递分析0引言发现，在振动频率为18Hz时候果实采收效率最高。新疆地区杏果的成熟期在6～7月份，由于种植在这些研究中，还很少有人研究在振动过程中果实的面积大、产量高、采收周期短、人力资源短

3、缺，很容易运动规律。错过最佳的采收时机。截至目前为止，杏果的采收还1材料与方法完全依靠人工采收。人工采收作业时每公顷需要几百个工时，占整个生产过程中用工量的50%左右，劳1．1试验仪器［1］动强度大、采收周期长、采收成本高。随着农业的高速摄像仪及配用的Phantom软件、激振器、天现代化发展，果实的机械化采收具有广阔市场前景，平、尺子、标号笔;高速摄仪型号为V9．1，分辨率可也一直是国内外研究工作的重点。调，最高可达1600×1200，最大分辨率下的帧频国外对振动式果品收获机的研究主要分为自行达1000pps(每秒图像数)，低分辨率下的帧频达式和便携式，且以大型自行

4、式为主。20世纪60年代，160000pps;激振器用于给树枝施加激振力，型号为Whitney和Patterson研究分析了气力式柑橘收获机的PT79008，最高转速8000r/min，功率1400W，试验中作业性能，并在田间做了大量的机械化采收试验，给激振参数设定为恒值。实际气力式收获机提供了一定的理论基础。在连续1．2试验条件式振动器的研究中，Sumner和Churchill研究了3种树1)杏果品种:新疆小白杏;枝振动器的工作原理及其性能表现，为振动器的选择2)杏树:树龄大小为6～8年，株距行距为3m×提供了理论依据。国内虽说在农业机械化研究的起4m，杏树果枝以

5、粗短枝条为主;步较晚，但还是取得了一些成就。蔡菲［2］等通过高速3)振动方式:以悬臂C型夹头夹持侧枝进行连续摄像对果实采收过程的研究发现，果实脱落的瞬间是振动方式;速度差最大的时候，并且使果实脱落的力主要是由弯4)激振器型号:06s530－B，功率2100W;扭产生的。陈度［3］等主要研究了树木形态学对能量5)高速摄像仪型号:VisionＲesearch公司生产的V9．1，本次试验过程中帧频达1000Hz;传递的影响，发现能量的传递与树木的形态有很大的6)拍摄位置:拍摄过程中拍摄角度与主振动面垂收稿日期:2014－06－26直，拍摄距离为3～5m，拍摄高度为1．8m

6、。基金项目:国家自然科学基金项目(51465054)1．3实验过程作者简介:吕梦璐(1990－)，女，沈阳人，硕士研究生，(E－1)选择成熟度较合适、生物形态较规则、侧枝在mail)lvmenglu@126．com。振动过程中无障碍及杏果果柄与侧枝的连接方式相通讯作者:王春耀(1956－)，男，四川万源人，教授，硕士生导师，(E－mail)wangchun_yao@126．com。似的杏果树侧枝为试验对象，剪掉周围的果叶，以免·169·2015年6月农机化研究第6期在振动过程中导致高速摄像拍摄、捕捉及成为盲区。2)对杏果实进行分组编号，同时标记捕捉点，以便在Phan

7、tom控制软件中进行后续跟踪和捕捉分析处理。3)在侧枝上安置激振器，当枝干受到激振力作用时，杏果实也被迫振动。枝干的振动方式可视为无限多自由度悬臂梁的振动，杏果实的振动方式为自由振［11－15］动与强迫简谐振动的组合。4)在杏果树下平铺布袋或者安置倒立伞的捡拾装置。5)对掉落的杏果实进行含糖量和硬度的测试。本文借助于高速摄像仪对振动采收全过程进行跟踪拍摄，在同振源、同作用时间的前提下，对杏果实所处的不同位置、不同树干分枝和各瞬时的速度进行研究，探讨振动采收过程中速度和加速度变化规律，分析脱落的轨迹、运动的方向和脱落造成的原因，为振动机械化采收提供必要的理论依据。