農(nóng)業(yè)機械中高速攝像技術(shù)的應(yīng)用

　　摘要:高速攝像技術(shù)在現(xiàn)代社會中的應(yīng)用范圍逐漸擴大，其能夠?qū)⒏咚龠\動變化過程中的空間信息和時間緊密聯(lián)系在一起，從而對圖像進行記錄。在數(shù)十年的發(fā)展過程中，高速攝像技術(shù)已經(jīng)從單純的軍事應(yīng)用方面擴展到民用生產(chǎn)的各個方面，在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用空間，并且取得了較高的技術(shù)成就。

　　關(guān)鍵詞:高速攝像技術(shù);農(nóng)業(yè)機械;應(yīng)用

　　1高速攝像技術(shù)的概念及其工作原理

　　1.1高速攝像技術(shù)的概念

　　高速攝像技術(shù)是通過相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備，將處于高速運動變動過程中的物體所產(chǎn)生的空間和時間信息密切的結(jié)合在一起，從而將瞬息萬變、高速運轉(zhuǎn)的過程連續(xù)記錄下來，之后再采用對應(yīng)的圖像分析設(shè)備對采集的內(nèi)容進行定量計算。當(dāng)采用正常速度對記錄目標進行播放時，就能夠?qū)⒉杉降淖兓^程清晰、緩慢的呈現(xiàn)在人們面前。

　　1.2高速攝像的工作原理

　　處于高速運動中的目標自身會發(fā)光，或者在自然光及人工輔助照明方式的照射下，會產(chǎn)生反射光的現(xiàn)象。這些光的一部分會在透過高速成像系統(tǒng)的成像物鏡后落在光電成像器件的像感面上，對應(yīng)的光電器件在驅(qū)動電路的控制下，會對像感面上的目標像及時予以相應(yīng)，也就是根據(jù)像感面上目標光能量分布在對應(yīng)的像素點上產(chǎn)生一致性的電荷包，從而完成圖像的光電轉(zhuǎn)換過程。這些帶有圖像信息的電荷包會被迅速存儲到寄存器中，然后把信號傳輸至電腦中，在電腦對圖像進行顯示和判讀的情況下，進而完成整個高速攝像和初步應(yīng)用的過程。由于高速攝像具有拍攝精度高、相應(yīng)速度快、對工作環(huán)境要求低、存儲信息量大等多方面的優(yōu)點，在農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)和工作領(lǐng)域中，具有廣泛的應(yīng)用空間。

　　2在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的研究與應(yīng)用

　　2.1高速攝像技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀

　　通過對相關(guān)的文獻進行查詢，基于高速攝像技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的研究起始于2003年左右，最初的研究內(nèi)容多是從精密排種器的應(yīng)用中開始，經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，逐漸延伸到充種、輪播和脫粒等不同農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。就目前的研究范圍而言，其具體的研究范圍已經(jīng)精確到各種不同的農(nóng)作物的農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域。從這些文獻的研究水平而言，70%以上的研究是屬于高水平的研究，并且在實際應(yīng)用過程中得以廣泛的推廣。但是就整體上而言，這些研究內(nèi)容范圍還比較狹窄，對農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)的研究還不夠深入，尤其是近些年高速攝像技術(shù)不斷提升的情況下，相關(guān)研究人員沒能夠?qū)⑦@些熱點技術(shù)及時與農(nóng)業(yè)機械研究的內(nèi)容深入結(jié)合在一起，不能不說是這一研究領(lǐng)域中的缺憾之一。

　　2.2高速攝像技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的應(yīng)用

　　雷小龍博士［1］通過將高速攝像技術(shù)與相關(guān)理論結(jié)合在一起，深入分析了集排器氣流場和種子在集排器中的運動特性、遷移軌跡等工作原理，從而設(shè)計出1種具有高利用率、能夠滿足油菜和小麥兩用的氣送式集排器。通過科學(xué)設(shè)計，不僅能夠極大的提高機械化播種的效率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益，還能夠極大的提升我國農(nóng)業(yè)機械化的生產(chǎn)水平，為農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展做出貢獻。朱忠祥［2］等通過將虛擬仿真技術(shù)與高速攝像技術(shù)結(jié)合在一起，精確分析出玉米果穗在剝皮機構(gòu)中的運動，在證明其仿真數(shù)據(jù)能夠與高速攝像試驗結(jié)果保持較高程度一致的情況下，為剝皮機的設(shè)計和生產(chǎn)提供了較為準確的理論依據(jù)。此外在相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用研究中，不同學(xué)者還針對玉米脫粒機、玉米秸稈皮穰分離裝置、辣椒的機械化收獲機械、春葡萄挖藤機、牧草的撿拾機械等做出了深入的研究。在這些研究內(nèi)容中不僅為現(xiàn)在已經(jīng)投入運行的機械設(shè)備在性能方面進行了提升，而且對新型設(shè)備的研發(fā)提供了較高水平的理論支持。

　　3高速攝像技術(shù)應(yīng)用中存在的問題和解決對策

　　3.1在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域應(yīng)用中的范圍不夠廣泛

　　我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類型多種多樣，南方和北方地區(qū)、東部和西部地區(qū)的農(nóng)業(yè)類型之間存在較大的差異，這些作物的成長季節(jié)和生長特點等方面具有諸多不同，對于機械應(yīng)用的類型也有不同要求，但是目前農(nóng)業(yè)機械科技化的研究過程中，應(yīng)用高速攝像技術(shù)的方面大多是集中在玉米、小麥和水稻3種種植范圍最為廣泛的作物種類上，對于經(jīng)濟作物的機械化設(shè)備研究則有很大局限性。由于經(jīng)濟作物更加重視單產(chǎn)的效率，所以加強高速攝像在這類農(nóng)業(yè)機械的研究和生產(chǎn)中的應(yīng)用，是未來的發(fā)展方向之一，只有強化這方面的技術(shù)研究，才能將農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴展。

　　3.2在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域應(yīng)用中的研究不夠深入

　　目前已經(jīng)開展的高速攝像技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的試驗，大多是基于試驗臺進行研究，與實際要求之間還存在較大的差距，產(chǎn)生這方面問題的原因主要有2個方面:農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)本身是屬于第一產(chǎn)業(yè)，其所創(chuàng)造的單產(chǎn)價值有限，進行相關(guān)設(shè)備研發(fā)的經(jīng)濟效益和投入之間不成正比，造成國家相關(guān)部門和經(jīng)營企業(yè)對這方面的研究投入力度不夠，甚至還存在較為嚴重的人才流失現(xiàn)象;我國的高速攝像技術(shù)相對還比較落后，在實際應(yīng)用過程中無法達到設(shè)計目標的需求，在進行相關(guān)研究時，研究者不能將最新的技術(shù)成果與相關(guān)的理論研究結(jié)合在一起，將研究內(nèi)容繼續(xù)深入。要解決這方面的問題，需要各相關(guān)部門加大對農(nóng)業(yè)機械科學(xué)化水平的認識，不斷提升資金投入力度，從根本上解決高速攝像等相關(guān)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域應(yīng)用的限制。

　　4結(jié)束語

　　高速攝像技術(shù)本身的飛速發(fā)展，使其在社會生產(chǎn)生活的各個方面都取得了廣泛的應(yīng)用，但是就目前而言，其在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的應(yīng)用還無法達到實際應(yīng)用的需求，在未來的發(fā)展過程中，各相關(guān)部門必須不斷加大在這方面的投入程度，提升高速攝像技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的研究水平，通過高速攝影技術(shù)的應(yīng)用，不斷完善農(nóng)業(yè)機械的研究體系，研究出更加適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，能夠真正提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的農(nóng)業(yè)機械。

　　參考文獻

　?。?］雷小龍．油麥兼用型氣送式集排器設(shè)計及其工作機理［D］．武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017．

　?。?］朱忠祥，岳小微，杜岳峰，宋正河，毛恩榮，王波．玉米果穗剝皮的運動仿真與高速攝像試驗［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015，31(06):42－48．

　　［3］孔照興．簡析農(nóng)業(yè)機械自動化、信息化和智能化的路徑選擇［J］．南方農(nóng)機，2019，50(11):57－58．

　　作者：鄔培生 章小勤 孫榮

《農(nóng)業(yè)機械中高速攝像技術(shù)的應(yīng)用》

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