modelling of soil displacement resulting from sweep during tillage operation using image processing

The study of soil particles displacement through the passage of a tillage blade can lead to an appropriate geometrical design of soil-engaging tools, which can reduce the energy consumption required for tillage. in this study, soil displacement by a conventional sweep was measured and modelled. the sweep had a cutting width equal to 150 mm, and it was tested in an indoor soil bin containing a loam soil with 5.5% moisture content (dry basis) at a working depth of 50 mm and a travel speed of 0.133 m s^-1. five pins with different colors were placed at the soil surface with a certain order in front of the sweep to model the interaction of soil and the soil-engaging part of the sweep. the pins movements were tracked for 10 seconds from the moment they were in touch with the sweep using a cctv camera installed above the sweep. experimental results showed a general trend of the highest displacements around the center of the path of sweep, reducing at further distance away from the center. the measured lateral displacement ranged from -167 to +71 mm due to the displacements of the pins. furthermore, a polynomial equation was fitted to the path of each pin. the extremum of these equations indicated the highest soil displacement in the paths. the method presented in this study can be used in designing problems where agricultural engineers can study the effects of sweeps with different geometries on the trend of soil translocations during the tillage.

مدل‌سازی جابجائی خاک بر اثر خاکورزی پنجه‌غازی به کمک پردازش تصویر

مطالعه جابجایی ذرات خاک به هنگام عبور یک تیغه خاکورزی می‌تواند منجر به طراحی هندسی مناسب ابزار خا‌کورز شده و بنابراین، انرژی مورد نیاز برای خاکورزی را کاهش دهد. در این تحقیق، جابجایی خاک بر اثر حرکت یک تیغه پنجه‌غازی متداول اندازه‌گیری و مدل‌سازی شده است. تیغه پنجه‌غازی دارای عرض برشی برابر با 150 میلی‌متر بود و عملیات خاکورزی آن در شرایط آزمایشگاهی و در خاک لومی با رطوبت 5.5٪ (بر پایه خشک) در عمق کاری 50 میلی‌متر و سرعت پیشروی ۱۳۳/۰ متر بر ثانیه مورد مطالعه قرار گرفت. پنج نشانه با رنگ‌های مختلف در سطح خاک با یک نظم خاص در مسیر پیشروی تیغه پنجه‌غازی قرار داده شد تا بتوان برهم‌کنش خاکادوات را مدل کرد. مسیر حرکت نشانه‌ها به مدت 10 ثانیه از لحظه برخورد با تیغه به کمک یک دوربین CCTV نصب شده در بالای تیغه ردیابی شدند. نتایج تجربی نشان داد که بیشترین جابجایی‌ها در اطراف مرکز مسیر تیغه بود و با دورتر شدن از مرکز تیغه کاهش می‌یافت. جابه‌جایی جانبی اندازه‌گیری شده بین 167 تا 71+ میلی‌متر بود. همچنین، یک معادله چندجمله‌ای به مسیر حرکت هر یک از نشانه‌ها برازش شد. نقطه اکسترمم این معادلات نشان‌دهنده بیشترین میزان جابجایی خاک در مسیر حرکت نشانه‌ها بود. روش ارائه شده در این تحقیق می‌تواند در مسائل طراحی ادوات خاکورزی به منظور مطالعه اثر تیغه‌های پنجه‌غازی با هندسه‌های مختلف بر روی جابه‌جائی خاک در طی عملیات خاکورزی مورد استفاده قرار گیرد.