基于高速摄像技术的振动落果研究

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果实的机械化收获,目前有两种方式:其一为振动式,其二为接触式。振动式主要用于坚果类或以深加工为目的的果实收获,如果脯,果干、罐头等。接触式(机械手)主要用于对果品表面要求较高的鲜果类果实收获,如西红柿、葡萄等。振动式果品收获方式有:气力式、连续式、撞击式。连续式是目前应用较广的一类振动式收获方式。连续式振动收获是以一定频率的激振力作用于果枝上,使果枝受到强迫力的作用而往复运动,由于果实具有一定的质量,当果实与所在枝干有相对运动时,果实惯性力大于果柄与所在枝干的结合力时,果实被甩出,完成与所在枝干的分离。采用连续式振动收获时,落果率与激振参数的设定有直接的关系。在采收过程中适当的激振参数能确保果实的采净率高,同时对来年产量影响小的目的。振动落果机理的基础研究能为优化激振参数的设定提供理论依据,同时也是振动式果品收获机其他性能指标的理论参考。本文以新疆轮台县的小白杏和英吉沙县赛买提杏为试验研究对象;以连续式振动为振动方式;以悬臂C型夹头为夹持侧枝方式;以高速摄像技术作为研究方法;以Phantom控制软件为影像处理工具,分析研究了:(1)杏果实在振动脱落过程中的运动规律。(2)不同频率、不同振幅对振动落果的影响。(3)杏果实与所在枝干的相对运动变化规律。(4)杏果实脱落瞬间的加速度、惯性力。结论为:(1)枝干的振动周期要超前于杏果实的振动周期;脱落瞬间杏果实沿运动曲线的切线方向甩出。(2)高频低幅适用于粗短枝,低频高幅适用于细长枝。(3)杏果实与所在枝干的相对瞬时速度达到最大时,果柄径向出现裂纹。(4)质量在10g到19g的杏果实,振动落果所需的最小惯性力为2.145N到6.279N。
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