一种基于惯性振动装置的最优采收频率测试方法及系统

本申请属于农业机械，具体涉及一种基于惯性振动装置的最优采收频率测试方法及系统。

背景技术：

1、林果产业是现代农林业的重要组成部分，也是实现生态效益与经济效益并重的产业。随着我国经济的发展和农林产业结构的不断调整，林果种植面积逐年增加，但我国林果采收作业基本上都是人工采摘，其劳动力投入占总成本的35％-45％，劳动力成本的不断上升以及从事农林产业人员的缺乏已经成为制约我国林果产业进一步发展的瓶颈。机械振动采收是降低采收成本的一种可行的解决方案。惯性式振动采收机是应用最广泛的振动采收装备之一，通过输出惯性力将振动传递给果树，实现果实的脱落。采收时振动频率的选择直接影响了果树的振动效果。对于确定最佳的采收频率，传统的方法是对果树进行模态测试，得到其固有频率后将其作为采收频率。但这种方式测试环境要求高、操作繁琐，并且在实际的惯性振动式采收中，并非所有的固有频率都能够引起果树的共振响应。因此，为了在惯性式振动采收时以更少的激振能量达到最佳采收效果，需要对惯性力作用下果树的最优振动频率进行研究。

技术实现思路

1、本申请提供一种基于惯性振动装置的最优采收频率测试方法及系统，以解决传统的测试方法对测试环境要求高、操作繁琐技术问题。

2、为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：一种基于惯性振动装置的最优采收频率测试方法，包括以下步骤：

3、基于果树生长状况，获取测试点的位置；

4、基于果树对应的常用激振频率，确定频率区间；

5、基于果树的振动响应测试，进行振动响应数据的采集和分析；

6、基于输出作用力与转速成二次曲线关系，设定单位力引起的加速度响应指标；

7、基于各个测试点在不同激振频率下的加速度响应曲线，确定果树在惯性式振动采收时的最优振动频率。

8、进一步，测试点位于果树的主干以及关键侧枝上。

9、进一步，频率区间的影响因素包括果树的品种，树龄特性以及采收装备的振动频率范围。

10、进一步，基于输出作用力与转速成二次曲线关系，设定单位力引起的加速度响应指标的方法，包括：

11、基于单位激振力引起的合加速度振幅，对加速度信号进行归一化处理。

12、进一步，基于公式(1)，设定加速度响应指标；其中，公式(1)为：

13、

14、其中:pij为第j阶激振频率下单位激振力引起i测试点的合加速度振幅；为第j阶激振频率i测试点的合加速度振幅，fj为激振力，fj为激振频率，m为惯性式振动装置中偏心块的质量，r为偏心块的等效偏心距。

15、本申请采用的另一个技术方案是：一种基于惯性振动装置的最优采收频率测试系统，包括：

16、惯性振动装置，设置于果树的主干上，其中，惯性振动装置用于对果树进行振动响应测试；

17、传感器，设置于在测试点，其中，传感器用于采集测试点的加速信号；

18、信号采集组件，与传感器以及惯性振动装置通信连接，其中，信号采集组件用于采集传感器的测试信息和惯性振动装置的输出信息并转换成数字信息；

19、控制终端，与信号采集组件通信连接，其中，控制终端接收数字信息并进行数据分析。

20、进一步，控制终端基于测试点的加速信号，拟合得到测试点对应的加速度响应曲线。

21、本申请的有益效果是：本申请通过使用惯性振动装置和加速度传感器，定义单位力引起的加速度响应指标，并对加速度信号进行归一化处理，能够更准确地评估果树在不同激振频率下的振动效果，操作流程简单直观，可在实际采收场景中进行。同时本申请通过比较果树各测试点在不同激振频率下的加速度响应曲线，能够更准确地确定果树在惯性式振动采收时的最优振动频率。

技术特征：

1.一种基于惯性振动装置的最优采收频率测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试点位于所述果树的主干以及关键侧枝上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频率区间的影响因素包括所述果树的品种，树龄特性以及采收装备的振动频率范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于输出作用力与转速成二次曲线关系，设定单位力引起的加速度响应指标的方法，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于公式(1)，设定所述加速度响应指标；其中，所述公式(1)为：

6.一种基于惯性振动装置的最优采收频率测试系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制终端基于所述测试点的加速信号，拟合得到所述测试点对应的所述加速度响应曲线。

技术总结
本申请公开了一种基于惯性振动装置的最优采收频率测试方法及系统，包括以下步骤：基于果树生长状况，获取测试点的位置；基于果树对应的常用激振频率，确定频率区间；基于果树的振动响应测试，进行振动响应数据的采集和分析；基于输出作用力与转速成二次曲线关系，设定单位力引起的加速度响应指标；基于各个测试点在不同激振频率下的加速度响应曲线，确定果树在惯性式振动采收时的最优振动频率。本申请通过定义单位力引起的加速度响应指标，并对加速度信号进行归一化处理，能够更准确地评估果树在不同激振频率下的振动效果，操作流程简单直观，可在实际采收场景中进行。

技术研发人员：周杰,许林云,张福豹,陈娟,张城,章悦,钱永明
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15