一种用于改善振动采收设备性能的油橄榄仿真果实制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于改善振动采收设备性能的油橄榄仿真果实，其特征在于，包括外壳及设置在所述外壳内的主控制器（4）和姿态传感器（5），所述姿态传感器（5）通过I2C串行通信与所述主控制器（4）相连，所述主控制器（4）设置有与外部PC端通信连接的接口；所述外壳呈椭球形，所述外壳一端设置有果柄接口（3），两侧设置有泡沫填充孔（6）；所述外壳采用分体式结构,包括上壳体（1）和下壳体（2）。本实用新型专利技术结构较简单，成本低，模拟效果好，对做好油橄榄振动采收设备的设计和优化、降低采收的伤果率，提高油橄榄采摘率具有重要的意义。油橄榄采摘率具有重要的意义。油橄榄采摘率具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种用于改善振动采收设备性能的油橄榄仿真果实


[0001]本技术属于农业机械
，具体涉及一种用于改善振动采收设备使用性能的油橄榄仿真果实。

技术介绍

[0002]油橄榄果具有很高的经济效益。油橄榄果的采摘方式有两种：人工采摘和机械采摘。人工采摘是果实生产中最耗时、最费力的环节，具有劳动强度大、费用高等缺点。随着科学技术的发展，农业机械化程度不断提高，人工采摘逐渐被机械采摘所代替。目前，用于油橄榄果采摘的机械设备有振动采收设备，但该采收设备对果实造成的损害仍然非常严重。为改善现有油橄榄收获设备采收时的使用性能，降低采收的伤果率，提高油橄榄采摘率，必须对油橄榄采收过程中果实的运动情况进行准确评估以确定导致损害的主要因素。
[0003]使用振动采收设备采收果实时，振动收获过程可以分为两个阶段：分离、收集。分离过程会发生果实跟果实之间、果实跟树木之间的撞击，果实很容易受到物理损伤；收集阶段里，收集设备跟果实碰撞是果实损伤的主要因素。目前，评价果实采收效果的主要手段是对果实进行采后损伤检测。但是，由于检测繁重，无法确定导致损害的主要因素及所发生的阶段。虽然目前一些果树系统的理论模型对于理解在具体参数条件下造成的果实损伤有一定帮助，但它们并没有包含所有条件。

技术实现思路

[0004]为了解决上述存在的技术问题，本技术设计了一种用于改善振动采收设备性能的油橄榄仿真果实。
[0005]为了解决上述存在的技术问题，本技术采用了以下方案：
[0006]一种用于改善振动采收设备性能的油橄榄仿真果实，包括外壳及设置在所述外壳内的主控制器（4）和姿态传感器（5），所述姿态传感器（5）与所述主控制器（4）连接，所述主控制器（4）设置有与外部PC端通信连接的接口；所述外壳一端设置有果柄接口（3），两侧设置有泡沫填充孔（6）。
[0007]进一步，所述外壳呈椭球形。
[0008]进一步，所述外壳采用分体式结构,所述外壳包括上壳体（1）和下壳体（2）。
[0009]进一步，所述姿态传感器（5）采用MPU6050芯片，所述MPU6050芯片内置有加速度计、陀螺仪和温度传感器。
[0010]进一步，所述姿态传感器（5）通过I2C串行通信与所述主控制器（4）相连。
[0011]进一步，所述MPU6050芯片的ADD接地，控制I2C从机地址为0X68，SDA、SCL引脚分别接所述主控制器（4）上的I2C_SDA、I2C_SCL引脚，且所述SDA,SCL引脚上接入4.7K上拉电阻将电平拉高，所述MPU6050芯片的REGOUT引脚接100nf校准滤波电容，CPOUT引脚接2.2nf电荷泵电容。
[0012]进一步，所述主控制器（4）采用STM32L431微处理器，包括复位电路、供电电路。
[0013]进一步，所述复位电路包括4.7K的电阻R3、100nf的电容C6及复位引脚NRST，所述电阻R3设置在VDD与复位引脚NRST之间，所述电容C6设置在GND与复位引脚NRST之间；当电路通电的瞬间，可以给所述主控制器（4）的复位引脚NRST提供一个短暂的电平信号，使所述主控制器（4）程序复位。
[0014]进一步，所述供电电路包括电源、型号为HT7525
‑
7的芯片U3，所述电源采用型号为WTC5V50F68Z
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0516H的超级电容器，BOOT0引脚接地，使所述主控制器（4）从用户闪存存储器中启动电路支持SWD和UART接口，用于程序的烧录工作以及程序的调试。
[0015]进一步，所述主控制器（4）和姿态传感器（5）设置在椭圆形的PCB板上，所述PCB板留有程序下载调试接口SWD及UART接口。
[0016]进一步，油橄榄仿真果实的重量为6.08g。
[0017]工作时， 第一步，检测姿态传感器（5）的准确性：将所述姿态传感器（5）的MPU6050芯片固定于圆摆末端，使其随圆摆做匀速圆周运动，圆摆由电机驱动；分别对MPU6050芯片输出的roll角度数据和pitch角度数据进行卡尔曼滤波姿态解算，并将解算得到的数据与相应的根据圆摆计算出的理论数据进行对比，从而验证MPU6050芯片的测量精度，验证合格后将MPU6050芯片安装到油橄榄仿真果实的壳体内；
[0018]第二步，进行实地振动
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脱落实验：将泡沫块通过泡沫填充孔（6）填充到油橄榄仿真果实内，模拟实心环境并且固定油橄榄仿真果实内的电路板；使用双面胶将油橄榄仿真果实果柄接口（3）轻轻粘在枝条上，摇晃临近枝条以模拟油橄榄枝条晃动，使油橄榄仿真果实发生振动，并因振动从枝条上脱落；
[0019]同时，主控制器（4）与所述姿态传感器（5）通信，采集所述姿态传感器（5）在受迫振动过程中的姿态信息和脱落过程中的加速度信息；所述主控制器（4）将采集到的信息按照数组形式保存到其RAM之中；
[0020]第三步，数据处理：所述主控制器（4）通过USB与PC端相连，将采集到的信息的原始数据保存为TXT文本文档；PC端对保存为TXT文本文档的原始数据进行处理，分别利用加速度计原始数据姿态解算和陀螺仪原始数据姿态解算，最终利用卡尔曼滤波对两次姿态解算的结果进行数据融合，得出油橄榄仿真果实的姿态信息；
[0021]第四步，优化设计：根据第三步得到的油橄榄仿真果实的姿态信息，优化设计振动采收设备。
[0022]振动采收设备的优化参数包括激振机构的激励参数，夹持器的形状、尺寸参数等。
[0023]该用于改善振动采收设备性能的油橄榄仿真果实具有以下有益效果：
[0024]（1）本技术利用电子仿真果实来对果实采收过程进行模拟，测量果实在各个过程中的数据，这对于做好油橄榄振动采收设备的设计和优化、降低采收的伤果率，提高油橄榄采摘率具有重要的意义。
[0025]（2）本技术通过姿态传感器与主控制器的串行通信，可以满足仿真果实对超低功耗和功耗管理的要求，同时具备一定的存储容量，可以有效延长仿真果实的使用时长，保证原始数据采集和传输任务的顺利进行。
[0026]（3）本技术为了使油橄榄仿真果实与电路板相配合，设计了小型化的电路板，实验效果更好。
[0027]（4）本技术中，将油橄榄果实简化为椭球形，顶端留有直径的圆孔用于仿真果
柄连接，两侧留有圆孔用于填充泡沫，模拟实心环境并且固定电路板，适合模拟实际果实振动脱落。
[0028]（5）本技术结构较简单，成本低，易于推广。
附图说明
[0029]图1：本技术实施方式中油橄榄仿真果实的结构示意图；
[0030]图2：本技术实施方式中圆摆的结构示意图。
[0031]附图标记说明：
[0032]1—上壳体；2—下壳体；3—果柄接口；4—主控制器；5—姿态传感器；6—泡沫填充孔；7—圆摆；8—电机。
实施方式
[0033]下面结合附图，对本技术做进一步说明：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于改善振动采收设备性能的油橄榄仿真果实，其特征在于，包括外壳及设置在所述外壳内的主控制器（4）和姿态传感器（5），所述姿态传感器（5）通过I2C串行通信与所述主控制器（4）相连，所述主控制器（4）设置有与外部PC端通信连接的接口；所述外壳呈椭球形，所述外壳一端设置有果柄接口（3），两侧设置有泡沫填充孔（6）；所述外壳采用分体式结构,包括上壳体（1）和下壳体（2）。2.根据权利要求1所述的用于改善振动采收设备性能的油橄榄仿真果实，其特征在于，所述姿态传感器（5）采用MPU6050芯片，所述MPU6050芯片内置有加速度计、陀螺仪和温度传感器。3.根据权利要求2所述的用于改善振动采收设备性能的油橄榄仿真果实，其特征在于，所述MPU6050芯片的ADD接地，控制I2C从机地址为0X68，SDA、SCL引脚分别接所述主控制器（4）上的I2C_SDA、I2C_SCL引脚，且所述SDA,SCL引脚上接入4.7K上拉电阻将电平拉高，所述MPU6050芯片的REGOUT引脚接100nf校准滤波电容，CPOUT引脚接2.2nf电荷泵电容。4.根据权利要求1所述的用于改善振动...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛迪，彭守璋，牧昊天，张絮，牛子杰，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：新型
国别省市：