基于無人機(jī)激光雷達(dá)的開溝質(zhì)量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

肖 文，李和清，馬立新，劉德營*

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，江蘇 南京 210031；2.江蘇省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站，江蘇 南京 210017）

【研究意義】農(nóng)田開溝作業(yè)在農(nóng)事活動(dòng)中扮演著重要角色，溝渠能夠有效調(diào)節(jié)農(nóng)田內(nèi)水、肥料和熱量的循環(huán)，從而改善土壤環(huán)境，提升農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。此外，開溝操作有助于土壤疏松，促進(jìn)作物根系的生長和發(fā)育，提高水分利用效率，并促進(jìn)肥料的吸收，增強(qiáng)農(nóng)作物的抗性[1-4]。開溝機(jī)成為提高開溝效率不可或缺的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，開溝機(jī)的開溝質(zhì)量直接影響農(nóng)作物的收獲和品質(zhì)。因此，對開溝機(jī)作業(yè)性能進(jìn)行評估和鑒定十分必要。【前人研究進(jìn)展】近年來，國內(nèi)外學(xué)者大多對開溝機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了相關(guān)研究。文獻(xiàn)[5]利用太陽能發(fā)明了開溝起壟一體機(jī)，文獻(xiàn)[6]針對無人駕駛的自動(dòng)起壟開溝的耕作機(jī)，文獻(xiàn)[7]通過轉(zhuǎn)矩和能量特性優(yōu)化了開溝機(jī)的葉片，文獻(xiàn)[8]對仿生圓盤開溝器DEM 和土倉的研究，以及一種立體視覺導(dǎo)向線檢測系統(tǒng)被應(yīng)用于壟溝種植領(lǐng)域，檢測自主拖拉機(jī)在溝道中自動(dòng)導(dǎo)航的偏離度，精確定位拖拉機(jī)在田間的位置[9]等。對于開溝質(zhì)量監(jiān)測的研究，文獻(xiàn)[10]選擇有限元分析法對開溝機(jī)刀具進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，根據(jù)優(yōu)化模型對刀盤材料進(jìn)行優(yōu)化，以提高開溝質(zhì)量，文獻(xiàn)[11]以圓盤開溝機(jī)刀盤為研究對象，采用DEM-FEA 的方法對刀盤的力學(xué)特性進(jìn)行仿真分析，防止刀盤因受力變形，從而影響開溝質(zhì)量，文獻(xiàn)[12]總結(jié)了國外海底犁式開溝機(jī)技術(shù)進(jìn)展，對“V”型開溝犁和矩形開溝犁兩種海底犁式開溝機(jī)的開溝尺寸、形狀以及開溝深度和穩(wěn)定性進(jìn)行重點(diǎn)研究。……