毕业设计(论文)-苹果分级系统--进出料机构设计.doc
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1、南京林业大学南京林业大学 本科毕业设计说明书本科毕业设计说明书 题题 目:目:苹果分级系统进出料机构设计 学学 院:院: 机械电子工程学院 专专 业:业: 机械设计制造及自动化 学学 号:号: 学生姓名:学生姓名: 指导教师:指导教师: 职职 称:称: 副教授 二二 O 一一一一 年年 五月三十日五月三十日 南京林业大学本科毕业设计 II 摘摘 要要 近年来,随着农业科技的发展和人民生活水平的提高,国内外水果品种越来越多, 人们对水果的品质也有了更高的要求。为了提高水果的加工质量和出品等级,需要对水 果进行严格的质量分级和大小分级。传统的水果品质检测、分级方法存在着分级结果受 人主观因素的影响
2、,精度低、视觉易疲劳、速度缓慢并且不能对大小、重量、形状、尺 寸、成熟度、表面缺陷、表面色泽等指标综合评判等问题。新鲜水果进行分级处理,使 同类档次的产品规格一致,便于实现独立或集合包装,使包装产品以统一的高品质的外 观进入超市,吸引消费者的注意,提升消费者的购买欲望。在市场商品经济高度发达的 今天,异地销售大宗农产品交易和农产品国际贸易等均离不开标准化,而今水果分级就 是实现水果商品标准化的最基础的一步。因此,水果分级尤为重要。 本次毕业设计与另一个同学共同完成,从而完成一套苹果分选机构。苹果通过进出 料机构能够实现自动进料,根据检测结果能够实现自动出料,从而达到分级目的。 关键词关键词:
3、质量分级; 大小分级; 标准化; 自动进料; 自动出料 南京林业大学本科毕业设计 IIII AbstractAbstract With the development of agricultural science and technology and the improvement of peoples living standard in recent years, the varieties of fruits at home and abroad are increasingly more and peoples requirement of the quality of fruits
4、 is higher. To improve the processing quality and product grade of fruits, we need to classify fruits into different grades strictly according to quality and size. Traditional methods of quality test and classification have such defects as the results of classification being affected by individual s
5、ubjective factors, low precision, eyes being prone to get tired and low speed. Moreover, judges cannot be made comprehensively based on such standards as size, weight, shape, measurement, degrees of ripeness, surface defects, surface color and so on. Classification of fresh fruits and making product
6、s at the rank uniform in specifications are convenient for the realization of complete package or container package, making packaging products enter supermarkets with uniform and high-quality appearance to attract consumers attention and strengthen their desire of purchase. In the present days with
7、high developed commodity economy, sales of primary agricultural products in different regions and the international trade of agricultural products can not go without standardization, and classification of fruits is the most basic step for the realization of standardization of fruit commodities. This
8、 graduation design is finished together with another student, the result of which is a set of apple sorter. Through feeding and discharging mechanism, automatic feeding of apples can be realized. According to measured results, automatic discharging can be realized and thus classification is achieved
9、. KEYKEY WORKSWORKS: classification; standardization; self-acting feed; discharge 南京林业大学本科毕业设计 IIIIII 目录 摘摘 要要.I ABSTRACTABSTRACT.II 目录目录III 1 前言前言 1 1.1 研究的目的及意义1 1.2 国内外研究概况.3 121 国内研究概况3 122 国外研究概况3 13 研究特色与创新.5 2 概述.6 21 工作原理.6 22 基本组成.6 23 设计任务和要求.7 231 设计任务7 232 设计要求7 3 进出料机构设计.7 31 进出料机架的设计.7
10、 311 加工工艺的选择.7 312 材料的选择.8 313 进出料机架结构.9 32 进出料槽的设计.11 321 加工工艺的选择11 322 材料的选择11 323 进出料槽的结构11 33 进料筛选机构设计.13 331 方案的确定13 332 筛选机构示意图.14 333 振动电机的选择14 34 支撑结构的设计.16 341 进料支撑结构16 342 出料支撑结构17 35 气压缸.18 3.5.1 气压传动的原理18 3.5.2 气压传动的特点18 353 气压缸简介19 354 气压缸示意图20 355 气压缸的安装20 南京林业大学本科毕业设计 IVIV 36 振动机架.21
11、361 加工方法和材料21 362 振动机架示意图22 4 4 装配装配 23 41 装配要求.23 42 装配图.24 5 5 结论结论 .29 致谢致谢 30 参考文献参考文献 31 南京林业大学本科毕业设计 11 1 前言前言 1.1 研究的目的及意义研究的目的及意义 我国是苹果生产大国,苹果总量跃居世界第一位,而且品种丰富。但目前我国的苹 果产后商品化处理的水平仍很低,在国际市场上竞争力很弱。目前国内外研究比较多的 是农产品的品质检测。在苹果品质检测方面,国外除了进行外部品质(如大小、形状、 颜色、表面缺陷等)检测外,还进行其内部品质的无损检测,有些检测项目已经商品化, 且能达到实时速
12、度。在国内,苹果的品质检测研究从 90 年代才开始,仅停留在外部的品 质检测上,且远没达到实时检测分级的水平,我国苹果的生产在整个农产品的生产中占 有很大的比例,是重要的外贸出口产品。但由于生产后处理不够,使得外销苹果的品质 难以保证,在国际市场上缺乏竞争力。其原因首先是检测与分选的手段落后。在我国, 苹果分级基本上仍由人工完成。人工分级的缺点主要有:劳动量大,生产率低,分级标 准难以实现,分级精度不稳定。因为在苹果分级标准中,着色面积和缺陷面积的度量, 仅凭人的视觉难以精确区分,且人长时间用眼,会造成疲劳及情绪的不稳定,从面造成 分级误差的波动,其次,苹果的内部品质缺乏检测手段,使苹果的内外
13、品质无法保证。 因此,研究和开发苹果自动实时分级系统,选出高质量的苹果,为国家创取外汇,在我 国具有重要的经济价值和广阔的应用前景。 随着果品贮藏加工业的发展和人们生活水平的提高,对水果质量的要求越来越高, 水果采后处理工作显得日益重要,而采后处理工作时效性强,作业质量标准高,因此, 实现机械化、自动化作业势在必行。水果采后商品化处理的主要技术环节包括挑选、清 洗、打蜡、分级和包装。挑选是水果采后处理的第一个环节。目的是剔除有机械伤、病 虫危害、着色度不够、外观畸形等不符合商品要求的产品,以利于下一步的分级、包装 和贮运。挑选由于涉及到病虫、伤、残、色、畸形等多项指标,综合判断较复杂,目前 还
14、难做到机械化操作,所以无论是技术先进的国家还是发展中国家,基本靠手工完成, 但必须根据不同水果的特点制定相应的标准清洗是商品化处理中的重要环节,是采用浸 泡、冲洗、喷淋等方式水洗或用干(湿)毛巾、毛刷等清除果品表面污物,减少病菌和 农药残留,使之清洁、卫生,符合商品要求和卫生标准,提高商品价值。打蜡(涂膜) 是在果品表面涂上一层薄而均匀的透明薄膜,也称涂膜。涂膜多用于苹果、柑桔、油桃、 李子等。经涂膜处理后,不仅可抑制水果的呼吸、减少水分蒸发和营养物质消耗,还可 南京林业大学本科毕业设计 22 抑制病原菌侵染、减少腐烂,而且还可以增进果品表面光泽,使外皮洁净、美观、漂亮, 提高商品价值。分级的
15、目的是要实现农业产品的工业化,使果品成为标准化的商品。不 同果品的分级,各个国家和地区都有各自的分法和标准,我国现有 16 个果品分级标准, 其中苹果、梨、香蕉、龙眼、核桃、板栗、红枣已制定了国家标准。此外还制定了一些 行业标准。随着生产的发展、品种的更新以及市场的要求,标准还应不断修订和完善。 良好的包装,可以保证产品安全运输和贮藏、减少产品间的磨擦、碰撞和挤压造成的机 械伤,减少病虫害的蔓延和水分蒸发,使水果在流通中保持良好的稳定性。设计精美的 包装也是商品的重要组成部分,是贸易的辅助手段,为市场交易提供标准规格单位,并 有利于充分利用仓储空间和合理堆放。 水果分级是水果进入流通的第一个环
16、节,并直接关系到水果的包装、运输、贮藏和销售 的效果和效益。果树果实有优劣之分,形状、大小、着色程度等也不完全一致,甚至还 有风蚀、病虫害等, 采后如混在一起既不便于贮藏运输,也不便以质论价销售。在市场 商品经济高度发达的今天,异地销售大宗农产品交易和农产品国际贸易等均离不开标准 化,而今水果分级就是实现水果商品标准化的最基础的一步。 在作物生产和科研中,大量的工作而借助于对形态、色泽、纹理等外部特征的判断, 如作物生长状况监测、形态识别与分类、病虫草害诊断等。对这些特征信息的获取目前 主要靠人工记数、测量和目测。存在着速度馒、强度大、主观性强、误差大、适时性差 等缺陷且一些特征还难以定量描述
17、,制约了作物科学研究和生产上因苗分类管理及先 进生产技术的推广,是实现农业信息化迫切需要研究和解决的问题。近年,随着信息技 术的飞跃发展和计算机普及图像技术及机器(计算机)视觉技术已被广泛应用于多个学 科,在作物领域也已取得许多进展并展示了广阔的应用前景。 分级的目的是要实现农业产品的工业化,使果品成为标准化的商品。不同果品的分级, 各个国家和地区都有各自的分法和标准,我国现有 16 个果品分级标准,其中苹果、梨、 香蕉、龙眼、核桃、板栗、红枣已制定了国家标准。此外还制定了一些行业标准。随着 生产的发展、品种的更新以及市场的要求,标准还应不断修订和完善。因此,水果分级 有着很强的重要性。 该系
18、统依据规定的质量品质分类标准,自动完成苹果的等级分类。该分组系统具有以 下意义: (1) 降低劳动者的劳动强度; (2) 提高劳动生产率; (3) 提高产品分类质量; 南京林业大学本科毕业设计 33 (4) 降低生产成本; 1.21.2 国内外研究概况国内外研究概况 1 12 21 1 国内研究概况国内研究概况 相对于国外的分级水平,国内水果分级市场比较落后。国内水果分级大部分还采用 人工分级方法,只有少数企业采用半自动及自动化水果分级。 虽然我国水果分级现状不容乐观,但也有一些企业的研究得到成功,浙江大学果蔬 智能化分级技术与装备课题组经过近 10 年的研究积累,在国家“863”计划 国家自
19、然科 学基金和浙江省科技计划的支持下,与杭州杭挂机电有限公司合作于 2004 年研制成功国 内第一条完全拥有自主知识产权的基于计算机视觉的水果品质智能化实时检测与分级生 产线。项目至今已获国家发明专利 2 项、授权计算机软件著作登记 2 项、授权国家实用 新型专利 8 项,另有国家发明专利 10 项待批。2004 年 6 月 16 日,顺利通过国家 863 计 划机器人技术主题专家组的验收。2004 年 12 月 28 日,销往广东梅县的第一条生产线在 当地正式调试成功,并投入正常生产用于当地特色水果脐橙的品质检测和分级,其工作 性能得到用户的高度评价。 2005 年 4 月 29 日,由中国
20、工程院汪懋华院士、蒋亦元院士 等 8 位本领域的权威专家组成的鉴定委员会,对本生产线进行了鉴定,专家们对这一成 果给予了高度评价:总体技术水平达到国际同类产品的先进水平,多项技术处于国际领 先水平。 日前,江苏省自主研制生产的电脑控制全自动水果分级流水生产线在陕西成功运行, 并通过国家一级科技查新,填补了国内果品加工生产机械的空白。 该生产线由江苏牧羊 集团研制,采用水果品质视觉系统测与分级,每条生产线每小时能检测分级 25 吨及 3 吨水果,适用于柑橘、胡柚、苹果、西红柿、土豆等多种水果及农产品的快速分级,部 分指标达到世界先进水平。为配套新生产线,该集团同时研发出压榨机、榨汁机等饮料 机械
21、,以及去核机、打浆机等果汁生产线前处理设备与后道包装设备,具有良好的应用 前景。 南京林业大学本科毕业设计 44 1 12 22 2 国外研究概况国外研究概况 国外 50%以上的水果实现了分级的完全自动化。近年,随着信息技术的飞跃发展和计 算机普及图像技术及机器(计算机)视觉技术已被广泛应用于多个学科,在作物领域也 已取得许多进展并展示了广阔的应用前景。 目前较先进的微机控制的重量分级机,采用最新电子仪器测定重量,可按需选择准 确的分级基准,分级精度高,使用特别的滑槽,落差小,水果不受冲击、不损伤。分级、 装箱所需时间为传统的 1/2。 日本消费者对水果的消费是非常挑剔的,其水果上市前都要经过
22、分级包装。有些价 值较高的水果,如冬季上市的西瓜要在标签上标出糖度数值。目前,在日本许多高新技 术在水果检测领域得到应用。计算机技术、无损伤检测技术以及自动化控制技术的发展 为现代分级检测技术提供了广阔的空间,使分级检测技术正在由半自动化向全自动化、 外部品质检测向内部品质检测、复杂化向简单化和方便化、规格标准的文字化向数字化、 机械设备结构的复杂化向简单化、数据的人工管理向计算机管理方向转化。 在意大利的果品贮藏加工业生产中,使用颜色分级机较早,主要是对苹果进行颜色 分级,其原理是按照绿色苹果比红色苹果的反射光强的道理进行的。工作时,果实在松 软的传送带上跳跃移动,光线可照射到水果的大多部位
23、,这样就避免了水果单面被照射。 反射光传递给电脑,由电脑按照反射率的不同来将果实分开,一般分为全绿果、半绿 (半红)果、全红果等级别。 美国 Penwalt 公司 Decco 型分级机是一种新型果实分级机,具有速度快、性能好、 通用性强的特点。它根据“体积”分级的原理进行工作,综合了大小和重量分级机最突 出的优点,同时消除了二者的缺点,使分级作业真正得以柔和平缓地进行。Decco 分级机 工作原理是:提升机辊子将待分级的果实送入四星装料斗,星轮与提升机以链条驱动的 各对定距辊子同步,辊子承载水果通过分级全程,这样的装置,星轮可以很柔和地将水 果从提升机传送到由一对滚子形成的凹槽中,根据选用分级
24、机规格的不同,分级部分包 括 6-9 行高度可调的“摩擦指” ,滚子从摩擦指下通过,缓缓地作反时针回转,水果则作 顺时针转动,当水果遇到摩擦指(最大的水果首先接触摩擦指) ,由于转动与摩擦的组合, 水果极柔和地从滚子上移动并落入弹性的摆动活动门上,水果自重足够使其滑出并滚到 输送皮带上,然后由皮带送入包装槽中。由于水果没有摔落,也没有其他任何典型的引 南京林业大学本科毕业设计 55 起损伤的动作,分级柔和。水果分级只有综合形状、大小、色泽、果面缺陷等各种因素, 甚至是内部品质,才能排除其他因素,使分级质量得到保证。 法国的 MAF France 公司的水果分级包装设备,不仅能对果蔬进行分级包装
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