現(xiàn)有的果樹(shù)振動(dòng)有限元模型僅對(duì)果樹(shù)的枝桿部分進(jìn)行重建,忽略了果樹(shù)的果實(shí)與樹(shù)葉對(duì)果樹(shù)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?jiǎn)卧獦?gòu)建果樹(shù)空間振動(dòng)模型。基于研究果實(shí)和樹(shù)葉在樹(shù)枝上的位置和質(zhì)量分布規(guī)律,構(gòu)建果樹(shù)有果有葉、無(wú)果有葉、無(wú)果無(wú)葉振動(dòng)模型。并對(duì)一棵小型實(shí)體銀杏樹(shù)分別處于有果有葉、無(wú)果有葉和無(wú)果無(wú)葉3種狀態(tài)的頻譜特性進(jìn)行測(cè)試,并與構(gòu)建的理論振動(dòng)模型計(jì)算的各階固有頻率進(jìn)行比對(duì)分析。結(jié)果表明,計(jì)算固有頻率數(shù)量要多于實(shí)測(cè)所體現(xiàn)出來(lái)的固有頻率數(shù)量,但實(shí)測(cè)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(shù)各枝振型幅值與實(shí)測(cè)的各枝加速度響應(yīng)幅值相互的對(duì)應(yīng)關(guān)系基本吻合;計(jì)算模型的最大相對(duì)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(shù)固有頻率。 

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

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【部分圖文】：

果樹(shù)骨架模型示意圖

本研究采用二維激光雷達(dá)掃描圖2b所示的果樹(shù)，獲取果樹(shù)骨架點(diǎn)云數(shù)據(jù)，點(diǎn)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(tái)（FLS40L100010C7）、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、STC51單片機(jī)、24 V直流電源和PC電腦。通過(guò)單片機(jī)控制滑臺(tái)以3 mm/s帶動(dòng)激光掃描儀，將絲杠導(dǎo)軌放置在距果樹(shù)中心5 m的圓周上，以120°夾角分3次對(duì)果樹(shù)進(jìn)行掃描，可全面獲取果樹(shù)枝桿的形態(tài)信息。此外，在距果樹(shù)中心1 m范圍內(nèi)還需將3個(gè)直徑不同的靶標(biāo)球布置在3個(gè)不同高度的位置上，且要求放置各靶標(biāo)球時(shí)對(duì)掃描不會(huì)產(chǎn)生遮擋果樹(shù)或相互遮擋問(wèn)題。圖3 點(diǎn)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(shù)3個(gè)位置點(diǎn)3次掃描果樹(shù)樹(shù)枝點(diǎn)云圖可通過(guò)3個(gè)靶標(biāo)球進(jìn)行拼接，拼接后的原始點(diǎn)云通過(guò)半徑法對(duì)果樹(shù)原始點(diǎn)云進(jìn)行去噪處理，對(duì)去噪后的點(diǎn)云采用基于點(diǎn)云主方向移動(dòng)圓柱體的方法獲取果樹(shù)的骨架點(diǎn)，由于受拼接精度和激光掃描精度的影響，通過(guò)點(diǎn)云提取的果樹(shù)骨架點(diǎn)截面半徑會(huì)存在某些粗大誤差，對(duì)誤差較大的數(shù)據(jù)采用人工測(cè)量實(shí)際果樹(shù)的方式進(jìn)行修正，最終構(gòu)建果樹(shù)空間梁?jiǎn)卧駝?dòng)模型（圖4）。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3107652