在過(guò)去，大家都知道XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)由于擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于土木工程、機(jī)械、材料力學(xué)、電子封裝、生物醫(yī)學(xué)、制造焊接等許多科學(xué)及工程領(lǐng)域。

然而大家不知道的是，XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也在發(fā)光發(fā)熱，助力數(shù)字農(nóng)業(yè)在科研領(lǐng)域的探索和進(jìn)步，接下來(lái)，一起來(lái)看看它如何在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域散發(fā)光彩的吧！

DIC數(shù)字散斑技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域新應(yīng)用

DIC數(shù)字散斑技術(shù)用于玉米抗壓特性分析，研究應(yīng)力裂紋規(guī)律，分析玉米種粒受壓變形位移場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)和裂紋萌生演化，有助于保證玉米種粒的發(fā)芽率，提升玉米的品質(zhì)和產(chǎn)量。

果實(shí)采收機(jī)理的探索，是保證采收機(jī)是否成功的關(guān)鍵所在，優(yōu)化參數(shù)是保證連續(xù)式采收機(jī)采收性能指標(biāo)的基礎(chǔ)。另外，果品采收的設(shè)計(jì)要求是高效率、高質(zhì)量、低損傷，為滿足這些性能指標(biāo)，須確定振動(dòng)采收裝置的最佳振動(dòng)參數(shù)。

與僅測(cè)量離散點(diǎn)的傳統(tǒng)傳感器不同，新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)使用灰度值特征提供整體的三維坐標(biāo)點(diǎn)云，并隨時(shí)間推移跟蹤全視場(chǎng)三維位移及應(yīng)變，捕捉和評(píng)估三維空間里的運(yùn)動(dòng)和變形，為分析玉米種粒受壓裂紋演化、果實(shí)采收效率參數(shù)分析提供重要參考。

玉米種粒抗壓特性測(cè)試

測(cè)試需求

在玉米種植和脫粒過(guò)程中，經(jīng)常因?yàn)榱鸭y現(xiàn)象或受外力影響而產(chǎn)生種子損傷，這種損傷主要表現(xiàn)在玉米種子裂紋的生成，影響玉米的品質(zhì)和產(chǎn)量。

采用不同含水率、不同品種、不同型號(hào)的玉米種粒施加壓力，對(duì)玉米種粒的抗壓特性和裂紋產(chǎn)生規(guī)律進(jìn)行研究，通過(guò)獲得玉米種粒在施壓受力部位的損傷機(jī)理，從而改進(jìn)玉米脫粒工藝，減少玉米破碎率，以提高玉米種子的存活率和生長(zhǎng)率。

解決方案

本次測(cè)試對(duì)象為新鮮玉米種粒，擬采用新拓三維DIC非接觸式全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，獲取玉米種粒受外力擠壓過(guò)程中位移場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)。

考慮到被測(cè)玉米種粒較小，采用新拓三維XTDIC-Micro顯微應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，搭配高放大倍數(shù)顯微鏡，對(duì)被測(cè)玉米種粒放大倍率；用鑷子夾住種粒兩端，施加一定的擠壓力，拍攝擠壓過(guò)程中種子粒表面的變形。 

項(xiàng)目成果

XTDIC軟件可實(shí)現(xiàn)對(duì)微小式樣的觀測(cè)、分析、計(jì)算，快速分析出玉米種粒試樣表面位移場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)。

玉米種粒被擠壓時(shí)位移場(chǎng)：

玉米種粒被擠壓造成表面出現(xiàn)褶皺最大主應(yīng)變場(chǎng)：

選取任意一點(diǎn)可繪制出該點(diǎn)隨時(shí)間的位移曲線、應(yīng)變曲線：

果樹(shù)振動(dòng)采收影響機(jī)理測(cè)試

測(cè)試需求

研究果樹(shù)振動(dòng)采收影響因素，能夠?yàn)檎駝?dòng)式果品采收機(jī)的研制提供理論基礎(chǔ)。以海棠果樹(shù)為被測(cè)對(duì)象，采用連續(xù)振動(dòng)方式對(duì)果樹(shù)進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，借助XTDIC-STROBE三維動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)和高速相機(jī)，對(duì)振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行收集及分析研究。

（1）建立果樹(shù)振動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，確定影響振動(dòng)采收的影響因素。

（2）研究不同振動(dòng)頻率、振幅、激振位置對(duì)振動(dòng)采收的影響。

（3）通過(guò)高速相機(jī)記錄振動(dòng)試驗(yàn)果實(shí)脫落全過(guò)程，研究海棠果實(shí)在振動(dòng)脫離果株過(guò)程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

（4）計(jì)算果實(shí)脫落瞬間的速度、加速度、脫落慣性力。

解決方案

傳統(tǒng)試驗(yàn)方法，一般采用靜態(tài)測(cè)量，無(wú)法對(duì)振動(dòng)落果的全過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)和記錄。接觸高速相機(jī)采集振動(dòng)采收過(guò)程影響特性，觀察果實(shí)在振動(dòng)過(guò)程中受到拉、彎、扭等綜合影響作用，從而脫離果株。

并且通過(guò)XTDIC-STROBE三維動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)實(shí)地果實(shí)脫落時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行精確的計(jì)算，驗(yàn)證室內(nèi)試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，為振動(dòng)采收裝置的設(shè)計(jì)和采收方案提供數(shù)據(jù)參考。

實(shí)地被測(cè)果實(shí)樣本

項(xiàng)目成果

試驗(yàn)過(guò)程中，激振器輸出連續(xù)激振力，枝干在激振力作用下做強(qiáng)迫振動(dòng)，果實(shí)被迫做自由振動(dòng)與強(qiáng)迫簡(jiǎn)諧振動(dòng)的組合運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)果實(shí)的慣性力大于國(guó)柄結(jié)合力時(shí)，果實(shí)實(shí)現(xiàn)脫落。

采用XTDIC-STROBE三維動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)軟件，對(duì)高速相機(jī)的圖像樣本追蹤點(diǎn)X、Y方向的位移及位移模的計(jì)算，獲取海棠果運(yùn)動(dòng)位移的具體數(shù)值，得到海棠果振動(dòng)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，最終計(jì)算出海棠果果實(shí)脫落瞬間最大速度、加速度、脫落慣性力。

兩組海棠果被測(cè)果實(shí)特征標(biāo)定與測(cè)量：

兩組海棠果振動(dòng)下位移測(cè)量結(jié)果：

兩組海棠果X方向位移曲線    兩組海棠果Y方向位移曲線

采用DIC軟件計(jì)算，能夠直觀被測(cè)區(qū)域在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的三維形貌、三維坐標(biāo)及三維位移，并且位移數(shù)據(jù)可記錄可追溯，因此速度、加速度數(shù)據(jù)可通過(guò)采集時(shí)間間隔進(jìn)行結(jié)算。

求得海棠果樣本的合成速度、合成加速度：

作為國(guó)產(chǎn)自研DIC技術(shù)的引領(lǐng)者，新拓三維關(guān)注DIC數(shù)字散斑測(cè)量?jī)x器產(chǎn)業(yè)自主可控之需求，不斷攻堅(jiān)克難，不斷探索創(chuàng)新，持續(xù)打磨產(chǎn)品，深耕用戶(hù)需求，開(kāi)拓全新領(lǐng)域，并期待與各行業(yè)用戶(hù)攜手，探索DIC技術(shù)更多未知應(yīng)用領(lǐng)域。