一种小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法技术

本发明专利技术公开一种小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法，包括：步骤一、选取待建模品种的多个小麦籽粒，分别测量每个小麦籽粒的三轴尺寸；步骤二、根据所述三轴尺寸的特征，确定小麦籽粒的通用模型；以及根据所述三轴尺寸确定所述通用模型的参数；其中，所述通用模型为：其中，a

【技术实现步骤摘要】
一种小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法


[0001]本专利技术涉及小麦籽粒建模分析领域，尤其涉及一种小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法。

技术介绍

[0002]小麦作为世界上主要的粮食作物，其在国内大部分地区广泛机械化种植，在其播种、收获、分级、仓储等作业过程中，始终存在着颗粒与颗粒、颗粒与机械部件的相互作用。为研究小麦籽粒颗粒与机械部件之间的相互作用、优化机械部件的结构与工作参数，准确建立小麦种子颗粒模型是十分必要的。小麦种子颗粒建模方法主要有组合球法、多面体法和超椭球法等。组合球建模方法是指利用多个球体充填来实现对小麦种子的建模，但是对于小麦种子如何填充球，填充球的尺寸、数量及位置均需深入研究。
[0003]中国专利申请，申请号“2022100831936”专利名称“一种小麦籽粒颗粒通用建模方法”公开了一种双椭球模型作为小麦籽粒通用模型的小麦籽粒建模方法，其能够建立高精度的小麦籽粒通用模型。但是这种双椭球的建模方法比较复杂，组合球的数量较多，计算量庞大，仿真建模的速度较慢。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法，其能够获得高精度的小麦籽粒通用模型，并且组合球的数量较少，计算量少，能够有效提高仿真建模的速度。
[0005]本专利技术提供的技术方案为：
[0006]一种小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、选取待建模品种的多个小麦籽粒，分别测量每个小麦籽粒的三轴尺寸；
[0008]步骤二、根据所述三轴尺寸的特征，确定小麦籽粒的通用模型；以及根据所述三轴尺寸确定所述通用模型的参数；
[0009]其中，所述通用模型为：
[0010][0011]其中，a
i
和为所述通用模型的参数；
[0012]步骤三、在空间坐标系中建立所述通用模型，并在所述通用模型中进行球填充，得到组合球模型；
[0013]以及按照小麦籽粒的三轴尺寸分布区间，生成对应尺寸的所述小麦籽粒的组合球模型，得到小麦籽粒颗粒模型群体。
[0014]优选的是，在所述步骤二中，所述通用模型的参数为：
[0015]a
i
＝0.5L；
[0016]其中，L为小麦籽粒的长度，W为小麦籽粒的宽度，T为小麦籽粒的厚度。
[0017]优选的是，在空间坐标系中，以坐标原点为所述通用模型的中心，建立所述通用模型；在所述通用模型中以OZY平面为对称面进行球填充，得到所述组合球模型。
[0018]优选的是，所述组合球模型中球的数量为N＝2n+1；
[0019]其中，n为球心在X轴的正半轴上球的数量；n为整数，并且n≥2。
[0020]优选的是，所述组合球模型中的每个球都内切于所述通用模型。
[0021]优选的是，所述组合球模型的建模方法，包括如下步骤：
[0022]步骤1、根据所述组合球模型中球的数量N，确定在X轴的第n个球的球心坐标(x
n
,0,0)，以及第n个球的半径R
n
；
[0023]其中，第n个球为X轴的正半轴上球心横坐标最大的球；
[0024]步骤2、根据临近的球之间的关系，依次求得X轴的正半轴上每个球的球心坐标和半径，直到球的球心坐标为(0，0，0)；并且根据对称关系得到X轴的负半轴上每个球的球心坐标和半径；
[0025]以及根据每个球的球心坐标和半径在所述通用模型中进行球填充，得到所述组合球模型。
[0026]优选的是，在所述步骤1中，
[0027]优选的是，在所述步骤2中，通过如下关系式依次求得X轴的正半轴上每个球的球心坐标和半径；
[0028][0029]其中，x
k
和x
k
‑1分别表示X轴的正半轴上的第k和第k
‑
1个球的球心横坐标；y
k
和y
k
‑1分别表示OXY平面上通用模型上横坐标x
k
和x
k
‑1对应的纵坐标；R
k
表示X轴的正半轴上的第k球的半径，d
k
表示X轴的正半轴上的第k和第k
‑
1个球的球心之间的距离。
[0030]优选的是，所述组合球模型中球的数量为5、9、13、17或21。
[0031]本专利技术的有益效果是：
[0032]1、本专利技术提供的小麦籽粒建模方法，是对多个主栽小麦品种进行形状分析，因此，本专利技术的小麦籽粒建模方法，具有广泛的适用性和较强的通用性。
[0033]2、本专利技术提供的小麦籽粒建模方法，利用椭球颗粒模型作为通用模型来描述小麦籽粒，较其他模型而言，其通用程度高，建模过程简单方便，效率高。
[0034]3、本专利技术利用组合球建立小麦籽粒模型，建立了椭球颗粒模型与真实小麦籽粒三轴尺寸间的关系，使用者只需测量对应的小麦品种的三轴尺寸，选择组合球模型填充球数目，即可得到对应的颗粒模型，操作简单快捷。
[0035]4、利用椭球组合球模型可用少量的填充球来描述小麦籽粒模型，减少了仿真计算
量。
[0036]5、本专利技术提供的小麦籽粒建模方法，对于其他类似形状的农作物籽粒同样具有一定的适用性以及指导意义，例如：大麦、水稻、燕麦、青稞等。
附图说明
[0037]图1为本专利技术所述的椭球组合球模型的示意图。
[0038]图2为本专利技术所述的矮抗58椭球组合模型自流筛分仿真结果与试验结果对比图。
[0039]图3为本专利技术所述的中麦175椭球组合模型自流筛分仿真结果与试验结果对比图。
[0040]图4为本专利技术所述的绵麦51椭球组合模型自流筛分仿真结果与试验结果对比图。
[0041]图5为本专利技术所述的郑麦9023椭球组合模型自流筛分仿真结果与试验结果对比图。
[0042]图6为本专利技术所述的矮抗58椭球组合模型静态堆积角仿真结果与试验结果对比图。
[0043]图7为本专利技术所述的中麦175椭球组合模型静态堆积角仿真结果与试验结果对比图。
[0044]图8为本专利技术所述的绵麦51椭球组合模型静态堆积角仿真结果与试验结果对比图。
[0045]图9为本专利技术所述的郑麦9023椭球组合模型静态堆积角仿真结果与试验结果对比图。
[0046]图10为本专利技术所述的建模方法与双椭球模型建模方法的仿真时间对比图。
具体实施方式
[0047]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0048]如图1所示，本专利技术提供的小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法，包括：
[0049]一、选取待建模品种的多个小麦籽粒，分别测量每个小麦籽粒的三轴尺寸，并统计小麦籽粒三轴尺寸区间分布。所述三轴尺寸是指小麦尺寸的长度、宽度和厚度。其中，定义小麦种子的腹沟至背脊方向为厚度T，小麦种子腹沟两侧之间的距离为种子宽度W，沿小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、选取待建模品种的多个小麦籽粒，分别测量每个小麦籽粒的三轴尺寸；步骤二、根据所述三轴尺寸的特征，确定小麦籽粒的通用模型；以及根据所述三轴尺寸确定所述通用模型的参数；其中，所述通用模型为：其中，a
i
和为所述通用模型的参数；步骤三、在空间坐标系中建立所述通用模型，并在所述通用模型中进行球填充，得到组合球模型；以及按照小麦籽粒的三轴尺寸分布区间，生成对应尺寸的所述小麦籽粒的组合球模型，得到小麦籽粒颗粒模型群体。2.根据权利要求1所述的小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述通用模型的参数为：a
i
＝0.5L；其中，L为小麦籽粒的长度，W为小麦籽粒的宽度，T为小麦籽粒的厚度。3.根据权利要求1或2所述的小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法，其特征在于，在空间坐标系中，以坐标原点为所述通用模型的中心，建立所述通用模型；在所述通用模型中以OZY平面为对称面进行球填充，得到所述组合球模型。4.根据权利要求3所述的小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法，其特征在于，所述组合球模型中球的数量为N＝2n+1；其中，n为球心在X轴的正半轴上球的数量；n为整数，并且n≥2。5.根据权利要求4所述的小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法，其特征在于，所述组合球模型中的每个球都内切于所述通用模型。6.根据权利要求5所述的小麦籽粒单椭球颗粒通用建模方法，其特征在于，所述组合球模型的建模方法，包括如下步骤：步骤1、根据所述组合球模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凯，于建群，于亚军，梁留锁，王扬，闫东旭，周龙，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：