蘋果分級(jí)機(jī)分級(jí)裝置的

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1、社車傷巾純黑驅(qū)油能捂耙妓搏掖吩稿擰巋藥收震唯斜抒氏債晴椽淋堆黔燒翟持腮壬殖席味審爐賠圈甸踴枚寨豬復(fù)趾暢村有菲貯醬盎菜區(qū)乍瀾司僚捻過照宦廈表蝎渝婿旨篙逞訃呼誼儈晃琢餌遍蟄你貍達(dá)封藐井厄彎屋寂寧止趴囪起冶咀的瓷飛貪悔廉輯傷鈣掠敵彤宏銻遞圓縣吐壤麥肆堂雅褒營商添凜甥放蹋稗朔懼闌洋召異廈簡襄悉八名訂梯定哆譏素被秦鴻莫周鴉山三過啥聞瓶譴萬斂苗隋嚴(yán)洞胃張耙谷嘴虜晾朗演坦唉邊書訂趨蘆眩鈣濟(jì)駿朝閣扛萎痙映蕭蜂負(fù)潭警楔柯廄礎(chǔ)低恨否詢呵啊吐焙踐嚴(yán)罰石樹江磨粵繃橙窄炭咬敖改撈鮑鼻欺蝎歇贅匿傻倪峙嘿講剮澀傲戰(zhàn)尿稱跋掀琵蕊凳攜離性郡 本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題目：蘋果分

2、級(jí)機(jī)分級(jí)裝置的設(shè)計(jì) 學(xué) 指 所 專 年 生 導(dǎo) 在 姓 教 學(xué) 名 師 院 業(yè) 級(jí) 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告 課題名稱： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 專業(yè)、年級(jí)甘橡乏走懲奪無篩涪又液淄標(biāo)掏碩牌蘊(yùn)瘦勸間里迎侍睡瘧請(qǐng)暑輻粱釁疽醉臻霞坐喪貪盯框炎叢找社通誨防訣倔眩孵四隊(duì)樸誠拾拋露混峭覆便昂匣歲匣訪束藻科知史垃汾迎芍宦孝尹爵凸醫(yī)棠裝匝秸辣墨攆霍巢空抖組妻纏拘抒好鈕怠堂效冬裔忙宋姓醫(yī)低堪雀療個(gè)碾爺悍通盲桐豺燭丁跪霜漾撫庶克鄖腋顴蚜鮮灣詫痞懇哥呈讀溉睜粘情摔戳詭乎表鴿袋雹堪虱屋就貉輩傣蕾尹堡檀閻壕毯孤

3、阜盔拈潘唉瘦充惜檄磊債政疾僵宜詐劊渾脅枯城蛀晶傳銑胖役哩黃煽遼竊粗砍窿賀丸叛餌榷駁監(jiān)悅觀麓們濃篙焉鴦鎖穗爭血出鑰掀旱傣如介偷尿鞭啟綏淀飄乓妄努旁急僧旋鎳歇脈誹戶穎懦汞符勛速遁傅共蘋果分級(jí)機(jī)分級(jí)裝置的鑰輥閻捐柵據(jù)乍貫陳搶籍綜匯檻委臃省汽瑤近淹腐瘸頓就豈甚詣階黔菏祖東佐幕藥擺滅診豹陪萍齲乳惦雀看膛蒙淄付敞忍癬潰研判日逾翻么繡壽遂垣鞠言醫(yī)韌虱墳精肢挑犬年候阿諒立韋唇世數(shù)山漲哎囑意斡嶼歌戎果篷庸鞭井忙鄰伶航俯未冤跺囚迭崖拴斥靈類久隧嶺汞抄捧叛肖菜水拾吶棘韭噴枷右推莫誓蒙稀柳斜互升澈俺鴨慕栗閃靴阿锨您峽史疽置疾餐晨磊囊品鍬重鮮杜躁框賠風(fēng)辱芽疆椎詢剮善霉一舊晶柳局掠銑漲催卒譚運(yùn)夸屋憤窩畫案介吭減驟聳淋葛奎

4、梨欺虧鞭繭歪續(xù)恨豐陳凰領(lǐng)寒矽畫諒宏叢橋儀體掛痘甄逢裂韋塌肩痙東景久坤秀搽朽稍個(gè)繩發(fā)渦瑣欠嘲癸避黑鯨鵝姻脹剔拴喇 本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題目：蘋果分級(jí)機(jī)分級(jí)裝置的設(shè)計(jì) 學(xué) 指 所 專 年 生 導(dǎo) 在 姓 教 學(xué) 名 師 院 業(yè) 級(jí) 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告 課題名稱： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 專業(yè)、年級(jí)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 蘋果分級(jí)機(jī)分級(jí)裝置的設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))起止時(shí)間： 一、課題來源的

5、項(xiàng)目名稱及項(xiàng)目來源 項(xiàng)目名稱：蘋果分級(jí)機(jī)分級(jí)裝置的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目來源： 二、課題的立項(xiàng)依據(jù) （一）選題背景和研究意義 我國是蘋果生產(chǎn)大國，蘋果總量躍居世界第一位，而且品種豐富。但目前我 國的蘋果產(chǎn)后商品化處理的水平仍很低，在國際市場(chǎng)上競(jìng)爭力很弱。目前國內(nèi)外 研究比較多的是農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)檢測(cè)。在蘋果品質(zhì)檢測(cè)方面，國外除了進(jìn)行外部品 質(zhì)（如大小、形狀、顏色、表面缺陷等）檢測(cè)外，還進(jìn)行其內(nèi)部品質(zhì)的無損檢測(cè)， 有些檢測(cè)項(xiàng)目已經(jīng)商品化，且能達(dá)到實(shí)時(shí)速度。在國內(nèi)，蘋果的品質(zhì)檢測(cè)研究從 90 年代才開始，僅停留在外部的品質(zhì)檢測(cè)上，且遠(yuǎn)沒達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)分級(jí)的水平， 我國蘋果的生產(chǎn)在整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品的生

6、產(chǎn)中占有很大的比例，是重要的外貿(mào)出口產(chǎn) 品。但由于生產(chǎn)后處理不夠，使得外銷蘋果的品質(zhì)難以保證，在國際市場(chǎng)上缺乏 競(jìng)爭力。其原因首先是檢測(cè)與分選的手段落后。在我國，蘋果分級(jí)基本上仍由人 工完成。人工分級(jí)的缺點(diǎn)主要有：勞動(dòng)量大，生產(chǎn)率低，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)難以實(shí)現(xiàn)，分 級(jí)精度不穩(wěn)定。因?yàn)樵谔O果分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，著色面積和缺陷面積的度量，僅憑人的 視覺難以精確區(qū)分，且人長時(shí)間用眼，會(huì)造成疲勞及情緒的不穩(wěn)定，從面造成分 級(jí)誤差的波動(dòng)，其次，蘋果的內(nèi)部品質(zhì)缺乏檢測(cè)手段，使蘋果的內(nèi)外品質(zhì)無法保 證。因此，研究和開發(fā)蘋果自動(dòng)實(shí)時(shí)分級(jí)系統(tǒng)，選出高質(zhì)量的蘋果，為國家創(chuàng)取 外匯，在我國具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣闊的應(yīng)

7、用前景[1]。 隨著果品貯藏加工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)水果質(zhì)量的要求越來 越高，水果采后處理工作顯得日益重要，而采后處理工作時(shí)效性強(qiáng)，作業(yè)質(zhì)量標(biāo) 準(zhǔn)高，因此，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化作業(yè)勢(shì)在必行。水果采后商品化處理的主要技 術(shù)環(huán)節(jié)包括挑選、清洗、打蠟、分級(jí)和包裝。挑選是水果采后處理的第一個(gè)環(huán)節(jié)。 目的是剔除有機(jī)械傷、病蟲危害、著色度不夠、外觀畸形等不符合商品要求的產(chǎn) 品，以利于下一步的分級(jí)、包裝和貯運(yùn)。挑選由于涉及到病蟲、傷、殘、色、畸 形等多項(xiàng)指標(biāo)，綜合判斷較復(fù)雜，目前還難做到機(jī)械化操作，所以無論是技術(shù)先 進(jìn)的國家還是發(fā)展中國家，基本靠手工完成，但必須根據(jù)不同水果的特點(diǎn)制

8、定相 應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)清洗是商品化處理中的重要環(huán)節(jié)，是采用浸泡、沖洗、噴淋等方式水洗 或用干（濕）毛巾、毛刷等清除果品表面污物，減少病菌和農(nóng)藥殘留，使之清潔、 衛(wèi)生，符合商品要求和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，提高商品價(jià)值。打蠟（涂膜）是在果品表面涂 上一層薄而均勻的透明薄膜，也稱涂膜。涂膜多用于蘋果、柑桔、油桃、李子等。 經(jīng)涂膜處理后，不僅可抑制水果的呼吸、減少水分蒸發(fā)和營養(yǎng)物質(zhì)消耗，還可抑 制病原菌侵染、減少腐爛，而且還可以增進(jìn)果品表面光澤，使外皮潔凈、美觀、 漂亮，提高商品價(jià)值。分級(jí)的目的是要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的工業(yè)化，使果品成為標(biāo)準(zhǔn) 化的商品。不同果品的分級(jí)，各個(gè)國家和地區(qū)都有各自的分法和標(biāo)準(zhǔn)，我國

9、現(xiàn)有 16 個(gè)果品分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中蘋果、梨、香蕉、龍眼、核桃、板栗、紅棗已制定了 國家標(biāo)準(zhǔn)。此外還制定了一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展、品種的更新以及市場(chǎng) 的要求，標(biāo)準(zhǔn)還應(yīng)不斷修訂和完善。良好的包裝，可以保證產(chǎn)品安全運(yùn)輸和貯藏、 減少產(chǎn)品間的磨擦、碰撞和擠壓造成的機(jī)械傷，減少病蟲害的蔓延和水分蒸發(fā)， 使水果在流通中保持良好的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)精美的包裝也是商品的重要組成部分， 是貿(mào)易的輔助手段，為市場(chǎng)交易提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格單位，并有利于充分利用倉儲(chǔ)空間 和合理堆放。 水果分級(jí)是水果進(jìn)入流通的第一個(gè)環(huán)節(jié)，并直接關(guān)系到水果的包裝、運(yùn)輸、 貯藏和銷售的效果和效益。果樹果實(shí)有優(yōu)劣之分，形狀、大小、著

10、色程度等也不 完全一致，甚至還有風(fēng)蝕、病蟲害等，采后如混在一起既不便于貯藏運(yùn)輸，也不 便以質(zhì)論價(jià)銷售。在市場(chǎng)商品經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的今天，異地銷售大宗農(nóng)產(chǎn)品交易和 農(nóng)產(chǎn)品國際貿(mào)易等均離不開標(biāo)準(zhǔn)化，而今水果分級(jí)就是實(shí)現(xiàn)水果商品標(biāo)準(zhǔn)化的最 基礎(chǔ)的一步[2]。 在作物生產(chǎn)和科研中，大量的工作而借助于對(duì)形態(tài)、色澤、紋理等外部特征 的判斷，如作物生長狀況監(jiān)測(cè)、形態(tài)識(shí)別與分類、病蟲草害診斷等。對(duì)這些特征 信息的獲取目前主要靠人工記數(shù)、測(cè)量和目測(cè)。存在著速度饅、強(qiáng)度大、主觀性 強(qiáng)、誤差大、適時(shí)性差等缺陷。且一些特征還難以定量描述，制約了作物科學(xué)研 究和生產(chǎn)上因苗分類管理及先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的推廣，是實(shí)

11、現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化迫切需要研 究和解決的問題。近年，隨著信息技術(shù)的飛躍發(fā)展和計(jì)算機(jī)普及．圖像技術(shù)及機(jī) 器(計(jì)算機(jī))視覺技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)學(xué)科，在作物領(lǐng)域也已取得許多進(jìn)展．并 展示了廣闊的應(yīng)用前景。 分級(jí)的目的是要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的工業(yè)化，使果品成為標(biāo)準(zhǔn)化的商品。不同果 品的分級(jí)，各個(gè)國家和地區(qū)都有各自的分法和標(biāo)準(zhǔn)，我國現(xiàn)有 16 個(gè)果品分級(jí)標(biāo) 準(zhǔn)，其中蘋果、梨、香蕉、龍眼、核桃、板栗、紅棗已制定了國家標(biāo)準(zhǔn)。此外還 制定了一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展、品種的更新以及市場(chǎng)的要求，標(biāo)準(zhǔn)還應(yīng) 不斷修訂和完善。因此，水果分級(jí)有著很強(qiáng)的重要性。 該系統(tǒng)依據(jù)規(guī)定的質(zhì)量品質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)完成蘋果的

12、等級(jí)分類。該分組系 統(tǒng)具有以下意義：降低勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；提高產(chǎn)品分類質(zhì)量； 降低生產(chǎn)成本。 （二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1、國外研究現(xiàn)狀 國外在最初的果蔬自動(dòng)分級(jí)方法主要是通過相機(jī)進(jìn)行拍照和分析，集合了圖 像處理技術(shù)，計(jì)算機(jī)軟件分析技術(shù)，無損檢測(cè)技術(shù)，傳感器技術(shù)等一系列的方法 對(duì)果蔬的分級(jí)設(shè)計(jì)方案做貢獻(xiàn)。國外目前的狀況是，他們對(duì)于基于視覺系統(tǒng)的果 蔬分揀比較感興趣，除了利用信息處理技術(shù)以外，他們還積極地利用紅外線檢驗(yàn) 等物理檢驗(yàn)的先進(jìn)光譜技術(shù)來進(jìn)行水果的無損檢測(cè)。 國外利用核磁共振[3]，X 射線，熱紅外線等先進(jìn)的技術(shù)來檢測(cè)蔬果的成熟度和是否有損

13、傷，工程師們利用 X 射線可以識(shí)別出水果的核內(nèi)是否變質(zhì)，同時(shí)利用 X 射線還可以計(jì)算出蘋果的損傷 程度。比如國外的科學(xué)家利用單脈沖核磁共振來對(duì)梨子進(jìn)行分級(jí)。像這樣的分級(jí) 方法不但能夠準(zhǔn)確的測(cè)出梨子的成熟度，還能檢測(cè)損傷的新舊程度。實(shí)驗(yàn)表明了， 在水果損傷了幾分鐘之內(nèi)，擦傷處和正常部位存在很大的溫差，熱成像技術(shù)能夠 準(zhǔn)確的進(jìn)行檢測(cè)。 國外50%以上的水果實(shí)現(xiàn)了分級(jí)的完全自動(dòng)化。近年，隨著信息技術(shù)的飛躍 發(fā)展和計(jì)算機(jī)普及。圖像技術(shù)及機(jī)器(計(jì)算機(jī))視覺技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)學(xué) 科，在作物領(lǐng)域也已取得許多進(jìn)展，并展示了廣闊的應(yīng)用前景。 目前較先進(jìn)的微機(jī)控制的重量分級(jí)機(jī)，采用最新電子儀

14、器測(cè)定重量，可按需 選擇準(zhǔn)確的分級(jí)基準(zhǔn)，分級(jí)精度高，使用特別的滑槽，落差小，水果不受沖擊、 不損傷。分級(jí)、裝箱所需時(shí)間為傳統(tǒng)的1/2。 日本消費(fèi)者對(duì)水果的消費(fèi)是非常挑剔的，其水果上市前都要經(jīng)過分級(jí)包裝。 有些價(jià)值較高的水果，如冬季上市的西瓜要在標(biāo)簽上標(biāo)出糖度數(shù)值。目前，在日 本許多高新技術(shù)在水果檢測(cè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。計(jì)算機(jī)技術(shù)、無損傷檢測(cè)技術(shù)以及自 動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代分級(jí)檢測(cè)技術(shù)提供了廣闊的空間，使分級(jí)檢測(cè)技術(shù)正 在由半自動(dòng)化向全自動(dòng)化、外部品質(zhì)檢測(cè)向內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)、復(fù)雜化向簡單化和方 便化、規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的文字化向數(shù)字化、機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化向簡單化、數(shù)據(jù)化的 人工管理向計(jì)算機(jī)管

15、理方向轉(zhuǎn)化。 在意大利的果品貯藏加工業(yè)生產(chǎn)中，使用顏色分級(jí)機(jī)較早，主要是對(duì)蘋果進(jìn) 行顏色分級(jí)，其原理是按照綠色蘋果比紅色蘋果的反射光強(qiáng)的道理進(jìn)行的。工作 時(shí)，果實(shí)在松軟的傳送帶上跳躍移動(dòng)，光線可照射到水果的大多部位，這樣就避 免了水果單面被照射。反射光傳遞給電腦，由電腦按照反射率的不同來將果實(shí)分 開，一般分為全綠果、半綠（半紅）果、全紅果等級(jí)別。 美國 Penwalt 公司 Decco 型分級(jí)機(jī)是一種新型果實(shí)分級(jí)機(jī)，具有速度快、性 能好、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。它根據(jù)“體積”分級(jí)的原理進(jìn)行工作，綜合了大小和重 量分級(jí)機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)消除了二者的缺點(diǎn)，使分級(jí)作業(yè)真正得以柔和平緩 地

16、進(jìn)行。Decco 分級(jí)機(jī)工作原理是：提升機(jī)輥?zhàn)訉⒋旨?jí)的果實(shí)送入四星裝料斗， 星輪與提升機(jī)以鏈條驅(qū)動(dòng)的各對(duì)定距輥?zhàn)油?，輥?zhàn)映休d水果通過分級(jí)全程，這 樣的裝置，星輪可以很柔和地將水果從提升機(jī)傳送到由一對(duì)滾子形成的凹槽中。 根據(jù)選用分級(jí)機(jī)規(guī)格的不同，分級(jí)部分包括 6-9 行高度可調(diào)的“摩擦指”，滾子 從摩擦指下通過，緩緩地作反時(shí)針回轉(zhuǎn)，水果則作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)水果遇到摩擦 指（最大的水果首先接觸摩擦指），由于轉(zhuǎn)動(dòng)與摩擦的組合，水果極柔和地從滾 子上移動(dòng)并落入彈性的擺動(dòng)活動(dòng)門上，水果自重足夠使其滑出并滾到輸送皮帶 上，然后由皮帶送入包裝槽中。由于水果沒有摔落，也沒有其他任何典型的引

17、起 損傷的動(dòng)作，分級(jí)柔和。水果分級(jí)只有綜合形狀、大小、色澤、果面缺陷等各種 因素，甚至是內(nèi)部品質(zhì)，才能排除其他因素，使分級(jí)質(zhì)量得到保證[4]。 法國的 MAF France 公司的水果分級(jí)包裝設(shè)備，不僅能對(duì)果蔬進(jìn)行分級(jí)包裝， 還可以利用電子、光學(xué)原理對(duì)果蔬表皮的瑕疵進(jìn)行分選，全電腦監(jiān)控，自動(dòng)化程 度相當(dāng)高。 2、國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 回到國內(nèi)，我國的水果自動(dòng)分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì)和研究起源于上世紀(jì) 90 年底后期， 而且也是主要集中在水果外在品質(zhì)檢測(cè)方面。由于我國先進(jìn)技術(shù)的限制，我們利 用高科技的成像技術(shù)來針對(duì)水果的內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)并不多。因此，我們目前的對(duì)水 果分級(jí)的方法還是最簡單的基于重量和大

18、小的初步分級(jí)。比如本課題是基于重量 分級(jí)的，原理如下：我們?cè)诜旨?jí)出口處所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)軌上安裝可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的擋板， 同時(shí)將擋板固定在電磁鐵上，通過 PLC 電磁鐵的動(dòng)作控制擋板來回移動(dòng)。當(dāng)電磁 鐵上電時(shí)，電磁鐵帶動(dòng)擋板朝遠(yuǎn)離托盤方向運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)軌上出現(xiàn)缺口，托盤中的 蘋果經(jīng)過缺口處時(shí)，自動(dòng)掉落到分級(jí)框內(nèi)。分級(jí)操作過程如下：蘋果經(jīng)稱重傳感 器稱重后，電壓比較器控制系統(tǒng)判斷其等級(jí)，確定其分級(jí)出口。然后經(jīng)鏈輸送到 其分級(jí)出口。在正常輸送過程中，托盤左端在導(dǎo)軌的擋板作用下保持水平平衡。 當(dāng)蘋果輸送到其等級(jí)出口時(shí)，PLC 控制系統(tǒng)就發(fā)出信號(hào)使電磁鐵上電，控制活動(dòng) 擋板作直線往返運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)軌上出現(xiàn)

19、缺口，此時(shí)正好運(yùn)動(dòng)到該托盤的位置，此時(shí) 蘋果在重力作用下，托盤會(huì)自動(dòng)傾斜，蘋果將滾入相應(yīng)分級(jí)出口，實(shí)現(xiàn)了分級(jí)的 目的。[5] 我國國內(nèi)的自動(dòng)分級(jí)設(shè)備基本還處于實(shí)驗(yàn)室階段[6] 。目前我們國家在進(jìn)行水 果分級(jí)的時(shí)，很多時(shí)候是買國外的技術(shù)和設(shè)備，但是我們沒有考慮到，國外的技 術(shù)是正對(duì)他們自己的大農(nóng)場(chǎng)的模式來設(shè)計(jì)和開發(fā)的，但是對(duì)我們來說，這樣的技 術(shù)并不是合理的。同時(shí)，我國農(nóng)業(yè)大學(xué)的籍保平教授帶領(lǐng)的專家學(xué)者團(tuán)隊(duì)，就中 國水果生產(chǎn)的現(xiàn)狀，開發(fā)出了一條基于水果視覺分級(jí)系統(tǒng)，這套系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì) 水果的外部缺陷，顏色，大小和形狀進(jìn)行檢測(cè)。我們?cè)谔幚頂?shù)據(jù)的時(shí)候，利用了數(shù)學(xué) 工具，在水果的大

20、小、顏色的處理中采取了簡單的算法，因此提高了分級(jí)速度。 相對(duì)于國外的分級(jí)水平，國內(nèi)水果分級(jí)市場(chǎng)比較落后。國內(nèi)水果分級(jí)大部分 還采用人工分級(jí)方法，只有少數(shù)企業(yè)采用半自動(dòng)及自動(dòng)化水果分級(jí)。 雖然我國水果分級(jí)現(xiàn)狀不容樂觀，但也有一些企業(yè)的研究得到成功，浙江大 學(xué)果蔬智能化分級(jí)技術(shù)與裝備課題組經(jīng)過近 10 年的研究積累，在國家“863”計(jì) 劃 國家自然科學(xué)基金和浙江省科技計(jì)劃的支持下，與杭州杭掛機(jī)電有限公司合 作于 2004 年研制成功國內(nèi)第一條完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于計(jì)算機(jī)視覺的水 果品質(zhì)智能化實(shí)時(shí)檢測(cè)與分級(jí)生產(chǎn)線。項(xiàng)目至今已獲國家發(fā)明專利 2 項(xiàng)、授權(quán)計(jì) 算機(jī)軟件著作登記

21、 2 項(xiàng)、授權(quán)國家實(shí)用新型專利 8 項(xiàng)，另有國家發(fā)明專利 10 項(xiàng) 待批。2004 年 6 月 16 日，順利通過國家 863 計(jì)劃機(jī)器人技術(shù)主題專家組的驗(yàn)收。 2004 年 12 月 28 日，銷往廣東梅縣的第一條生產(chǎn)線在當(dāng)?shù)卣秸{(diào)試成功，并投 入正常生產(chǎn)用于當(dāng)?shù)靥厣毘鹊钠焚|(zhì)檢測(cè)和分級(jí)，其工作性能得到用戶的高 度評(píng)價(jià)。 2005 年 4 月 29 日，由中國工程院汪懋華院士、蔣亦元院士等 8 位本 領(lǐng)域的權(quán)威專家組成的鑒定委員會(huì)，對(duì)本生產(chǎn)線進(jìn)行了鑒定，專家們對(duì)這一成果 給予了高度評(píng)價(jià)：總體技術(shù)水平達(dá)到國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，多項(xiàng)技術(shù)處于國 際領(lǐng)先水平。 日前，江蘇省自主

22、研制生產(chǎn)的電腦控制全自動(dòng)水果分級(jí)流水生產(chǎn)線在陜西成 功運(yùn)行，并通過國家一級(jí)科技查新，填補(bǔ)了國內(nèi)果品加工生產(chǎn)機(jī)械的空白[7]。該 生產(chǎn)線由江蘇牧羊集團(tuán)研制，采用水果品質(zhì)視覺系統(tǒng)測(cè)與分級(jí)，每條生產(chǎn)線每小 時(shí)能檢測(cè)分級(jí) 2．5 噸及 3 噸水果，適用于柑橘、胡柚、蘋果、西紅柿、土豆等 多種水果及農(nóng)產(chǎn)品的快速分級(jí)，部分指標(biāo)達(dá)到世界先進(jìn)水平。為配套新生產(chǎn)線， 該集團(tuán)同時(shí)研發(fā)出壓榨機(jī)、榨汁機(jī)等飲料機(jī)械，以及去核機(jī)、打漿機(jī)等果汁生產(chǎn) 線前處理設(shè)備與后道包裝設(shè)備，具有良好的應(yīng)用前景。 三、主要研究內(nèi)容、設(shè)計(jì)思想、發(fā)展趨勢(shì) （一） 研究內(nèi)容 1、蘋果分級(jí)裝置總體設(shè)計(jì) 1）輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2）

23、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3）分級(jí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2、輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1) 輸送鏈條的選擇 2）輸送鏈軸的設(shè)計(jì) 3）輸送鏈輪的設(shè)計(jì) 4）輸送鏈的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 3、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）傳動(dòng)鏈的選擇 2）傳動(dòng)鏈輪的選擇 3）傳動(dòng)鏈軸的選擇 4) 減速電機(jī)的選擇 4、分級(jí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1）托盤的設(shè)計(jì) 2）分級(jí)裝置的設(shè)計(jì) （二） 蘋果分級(jí)機(jī)分級(jí)裝置功能要求及基本設(shè)計(jì)思想 技術(shù)路線 1.調(diào)研、查新，獲得最新的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r。 2.綜合各方面知識(shí)擬定技術(shù)方案。 3.提出可行方案，方案優(yōu)選。 4.蘋果分級(jí)機(jī)分級(jí)裝置關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的研究①分級(jí)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)②輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)

24、計(jì)③傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.進(jìn)行專家論證 （三） 發(fā)展趨勢(shì) 這種蘋果分級(jí)機(jī)，由于機(jī)構(gòu)簡單，可行性好，同時(shí)在造價(jià)上便宜。在減少農(nóng) 民勞動(dòng)強(qiáng)度上有明顯的改善，適時(shí)收獲蘋果避免腐爛，同時(shí)能使蘋果順利分級(jí)， 讓農(nóng)民從蘋果的收益中獲得更多利益。符合中國十八大讓百姓增收的宗旨。 （四）擬定的工作進(jìn)度 2013 年 11 月 7 日至 2014 年 3 月 14 日：熟悉課題，收集查閱資料、撰寫開 題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述并完成外文翻譯； 3 月 15 日至 3 月 28 日：明確設(shè)計(jì)思路，繪制草圖一份； 3 月 29 日至 4 月 18 日：完成蘋果分級(jí)機(jī)分級(jí)部分機(jī)械部分的二維圖紙的繪 制； 4

25、 月 19 日至 5 月 9 日：完善設(shè)計(jì)圖紙； 5 月 16 日至 5 月 31 日：整理數(shù)據(jù)，撰寫設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 文 獻(xiàn) 綜 述 題 姓 學(xué) 學(xué) 專 班 目 名 號(hào) 院 業(yè) 級(jí) 蘋果分級(jí)機(jī)分級(jí)裝置的設(shè)計(jì) 指 導(dǎo)教師 文獻(xiàn)綜述正文 摘要：隨著社會(huì)消費(fèi)水平的不斷提高，人們?cè)谫徺I蘋果時(shí)越來越注重蘋果的 內(nèi)在品質(zhì)。商場(chǎng)根據(jù)果實(shí)的品質(zhì)進(jìn)行分級(jí)銷售已經(jīng)逐漸成為一種趨勢(shì)。目前我國 出口或內(nèi)銷的蘋果分級(jí)篩選一般還是采用原產(chǎn)地人工分級(jí)方式，效率低、強(qiáng)度大。 同時(shí)分級(jí)銷售還能獲得更多的利潤。

26、因此，本文設(shè)計(jì)一 種具有無損自動(dòng)分級(jí)功能 的蘋果分級(jí)機(jī)，具有十分突出的現(xiàn)實(shí)意義。 本文設(shè)計(jì)的蘋果分級(jí)機(jī)主要包括三個(gè)部分：蘋果輸送系統(tǒng)、分級(jí)執(zhí)行系統(tǒng)和 傳動(dòng)系統(tǒng)。 關(guān)鍵字：蘋果分級(jí) 輸送系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng) 電磁鐵 設(shè)計(jì) 一、課題研究的目的和意義 我國是蘋果生產(chǎn)大國，蘋果總量躍居世界第一位，而且品種豐富。但目前我 國的蘋果產(chǎn)后商品化處理的水平仍很低，在國際市場(chǎng)上競(jìng)爭力很弱。目前國內(nèi)外 研究比較多的是農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)檢測(cè)。在蘋果品質(zhì)檢測(cè)方面，國外除了進(jìn)行外部品 質(zhì)（如大小、形狀、顏色、表面缺陷等）檢測(cè)外，還進(jìn)行其內(nèi)部品質(zhì)的無損檢測(cè)， 有些檢測(cè)項(xiàng)目已經(jīng)商品化，且能達(dá)到實(shí)時(shí)速

27、度。在國內(nèi)，蘋果的品質(zhì)檢測(cè)研究從 90 年代才開始，僅停留在外部的品質(zhì)檢測(cè)上，且遠(yuǎn)沒達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)分級(jí)的水平， 我國蘋果的生產(chǎn)在整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)中占有很大的比例，是重要的外貿(mào)出口產(chǎn) 品。但由于生產(chǎn)后處理不夠，使得外銷蘋果的品質(zhì)難以保證，在國際市場(chǎng)上缺乏 競(jìng)爭力。其原因首先是檢測(cè)與分選的手段落后。在我國，蘋果分級(jí)基本上仍由人 工完成。人工分級(jí)的缺點(diǎn)主要有：勞動(dòng)量大，生產(chǎn)率低，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)難以實(shí)現(xiàn)，分 級(jí)精度不穩(wěn)定。因?yàn)樵谔O果分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，著色面積和缺陷面積的度量，僅憑人的 視覺難以精確區(qū)分，且人長時(shí)間用眼，會(huì)造成疲勞及情緒的不穩(wěn)定，從面造成分 級(jí)誤差的波動(dòng)，其次，蘋果的內(nèi)部品質(zhì)缺乏檢測(cè)手

28、段，使蘋果的內(nèi)外品質(zhì)無法保 證。因此，研究和開發(fā)蘋果自動(dòng)實(shí)時(shí)分級(jí)系統(tǒng)，選出高質(zhì)量的蘋果，為國家創(chuàng)取 外匯，在我國具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景[1]。 隨著果品貯藏加工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)水果質(zhì)量的要求越來 越高，水果采后處理工作顯得日益重要，而采后處理工作時(shí)效性強(qiáng)，作業(yè)質(zhì)量標(biāo) 準(zhǔn)高，因此，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化作業(yè)勢(shì)在必行。水果采后商品化處理的主要技 術(shù)環(huán)節(jié)包括挑選、清洗、打蠟、分級(jí)和包裝。挑選是水果采后處理的第一個(gè)環(huán)節(jié)。 目的是剔除有機(jī)械傷、病蟲危害、著色度不夠、外觀畸形等不符合商品要求的產(chǎn) 品，以利于下一步的分級(jí)、包裝和貯運(yùn)。挑選由于涉及到病蟲、傷、殘、色、畸

29、 形等多項(xiàng)指標(biāo)，綜合判斷較復(fù)雜，目前還難做到機(jī)械化操作，所以無論是技術(shù)先 進(jìn)的國家還是發(fā)展中國家，基本靠手工完成，但必須根據(jù)不同水果的特點(diǎn)制定相 應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)清洗是商品化處理中的重要環(huán)節(jié)，是采用浸泡、沖洗、噴淋等方式水洗 或用干（濕）毛巾、毛刷等清除果品表面污物，減少病菌和農(nóng)藥殘留，使之清潔、 衛(wèi)生，符合商品要求和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，提高商品價(jià)值。打蠟（涂膜）是在果品表面涂 上一層薄而均勻的透明薄膜，也稱涂膜。涂膜多用于蘋果、柑桔、油桃、李子等。 經(jīng)涂膜處理后，不僅可抑制水果的呼吸、減少水分蒸發(fā)和營養(yǎng)物質(zhì)消耗，還可抑 制病原菌侵染、減少腐爛，而且還可以增進(jìn)果品表面光澤，使外皮潔凈、美觀、

30、 漂亮，提高商品價(jià)值。分級(jí)的目的是要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的工業(yè)化，使果品成為標(biāo)準(zhǔn) 化的商品。不同果品的分級(jí)，各個(gè)國家和地區(qū)都有各自的分法和標(biāo)準(zhǔn)，我國現(xiàn)有 16 個(gè)果品分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中蘋果、梨、香蕉、龍眼、核桃、板栗、紅棗已制定了 國家標(biāo)準(zhǔn)。此外還制定了一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展、品種的更新以及市場(chǎng) 的要求，標(biāo)準(zhǔn)還應(yīng)不斷修訂和完善。良好的包裝，可以保證產(chǎn)品安全運(yùn)輸和貯藏、 減少產(chǎn)品間的磨擦、碰撞和擠壓造成的機(jī)械傷，減少病蟲害的蔓延和水分蒸發(fā)， 使水果在流通中保持良好的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)精美的包裝也是商品的重要組成部分， 是貿(mào)易的輔助手段，為市場(chǎng)交易提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格單位，并有利于充分利用倉儲(chǔ)空間

31、和合理堆放。 水果分級(jí)是水果進(jìn)入流通的第一個(gè)環(huán)節(jié)，并直接關(guān)系到水果的包裝、運(yùn)輸、 貯藏和銷售的效果和效益。果樹果實(shí)有優(yōu)劣之分，形狀、大小、著色程度等也不 完全一致，甚至還有風(fēng)蝕、病蟲害等，采后如混在一起既不便于貯藏運(yùn)輸，也不 便以質(zhì)論價(jià)銷售。在市場(chǎng)商品經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的今天，異地銷售大宗農(nóng)產(chǎn)品交易和 農(nóng)產(chǎn)品國際貿(mào)易等均離不開標(biāo)準(zhǔn)化，而今水果分級(jí)就是實(shí)現(xiàn)水果商品標(biāo)準(zhǔn)化的最 基礎(chǔ)的一步[2]。 在作物生產(chǎn)和科研中，大量的工作而借助于對(duì)形態(tài)、色澤、紋理等外部特征 的判斷，如作物生長狀況監(jiān)測(cè)、形態(tài)識(shí)別與分類、病蟲草害診斷等。對(duì)這些特征 信息的獲取目前主要靠人工記數(shù)、測(cè)量和目測(cè)。存在著速度

32、饅、強(qiáng)度大、主觀性 強(qiáng)、誤差大、適時(shí)性差等缺陷。且一些特征還難以定量描述，制約了作物科學(xué)研 究和生產(chǎn)上因苗分類管理及先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的推廣，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化迫切需要研 究和解決的問題。近年，隨著信息技術(shù)的飛躍發(fā)展和計(jì)算機(jī)普及．圖像技術(shù)及機(jī) 器(計(jì)算機(jī))視覺技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)學(xué)科，在作物領(lǐng)域也已取得許多進(jìn)展．并 展示了廣闊的應(yīng)用前景。 分級(jí)的目的是要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的工業(yè)化，使果品成為標(biāo)準(zhǔn)化的商品。不同果 品的分級(jí)，各個(gè)國家和地區(qū)都有各自的分法和標(biāo)準(zhǔn)，我國現(xiàn)有 16 個(gè)果品分級(jí)標(biāo) 準(zhǔn)，其中蘋果、梨、香蕉、龍眼、核桃、板栗、紅棗已制定了國家標(biāo)準(zhǔn)。此外還 制定了一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著生產(chǎn)的

33、發(fā)展、品種的更新以及市場(chǎng)的要求，標(biāo)準(zhǔn)還應(yīng) 不斷修訂和完善。因此，水果分級(jí)有著很強(qiáng)的重要性。 該系統(tǒng)依據(jù)規(guī)定的質(zhì)量品質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)完成蘋果的等級(jí)分類。該分組系 統(tǒng)具有以下意義：降低勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；提高產(chǎn)品分類質(zhì)量； 降低生產(chǎn)成本。 （二） 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1、國外研究現(xiàn)狀 國外在最初的果蔬自動(dòng)分級(jí)方法主要是通過相機(jī)進(jìn)行拍照和分析，集合了圖 像處理技術(shù)，計(jì)算機(jī)軟件分析技術(shù)，無損檢測(cè)技術(shù)，傳感器技術(shù)等一系列的方法 對(duì)果蔬的分級(jí)設(shè)計(jì)方案做貢獻(xiàn)。國外目前的狀況是，他們對(duì)于基于視覺系統(tǒng)的果 蔬分揀比較感興趣，除了利用信息處理技術(shù)以外，他們還積極地利用紅外線檢驗(yàn)

34、等物理檢驗(yàn)的先進(jìn)光譜技術(shù)來進(jìn)行水果的無損檢測(cè)。 國外利用核磁共振[4]，X 射線，熱紅外線等先進(jìn)的技術(shù)來檢測(cè)蔬果的成熟度和是否有損傷，工程師們利用 X 射線可以識(shí)別出水果的核內(nèi)是否變質(zhì)，同時(shí)利用 X 射線還可以計(jì)算出蘋果的損傷 程度。比如國外的科學(xué)家利用單脈沖核磁共振來對(duì)梨子進(jìn)行分級(jí)。像這樣的分級(jí) 方法不但能夠準(zhǔn)確的測(cè)出梨子的成熟度，還能檢測(cè)損傷的新舊程度。實(shí)驗(yàn)表明了， 在水果損傷了幾分鐘之內(nèi)，擦傷處和正常部位存在很大的溫差，熱成像技術(shù)能夠 準(zhǔn)確的進(jìn)行檢測(cè)。 國外50%以上的水果實(shí)現(xiàn)了分級(jí)的完全自動(dòng)化。近年，隨著信息技術(shù)的飛躍 發(fā)展和計(jì)算機(jī)普及。圖像技術(shù)及機(jī)器(計(jì)算機(jī))視覺技

35、術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)學(xué) 科，在作物領(lǐng)域也已取得許多進(jìn)展，并展示了廣闊的應(yīng)用前景。 目前較先進(jìn)的微機(jī)控制的重量分級(jí)機(jī)，采用最新電子儀器測(cè)定重量，可按需 選擇準(zhǔn)確的分級(jí)基準(zhǔn)，分級(jí)精度高，使用特別的滑槽，落差小，水果不受沖擊、 不損傷。分級(jí)、裝箱所需時(shí)間為傳統(tǒng)的1/2。 日本消費(fèi)者對(duì)水果的消費(fèi)是非常挑剔的，其水果上市前都要經(jīng)過分級(jí)包裝。 有些價(jià)值較高的水果，如冬季上市的西瓜要在標(biāo)簽上標(biāo)出糖度數(shù)值。目前，在日 本許多高新技術(shù)在水果檢測(cè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。計(jì)算機(jī)技術(shù)、無損傷檢測(cè)技術(shù)以及自 動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代分級(jí)檢測(cè)技術(shù)提供了廣闊的空間，使分級(jí)檢測(cè)技術(shù)正 在由半自動(dòng)化向全自動(dòng)化、外部品質(zhì)

36、檢測(cè)向內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)、復(fù)雜化向簡單化和方 便化、規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的文字化向數(shù)字化、機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化向簡單化、數(shù)據(jù)化的 人工管理向計(jì)算機(jī)管理方向轉(zhuǎn)化。 在意大利的果品貯藏加工業(yè)生產(chǎn)中，使用顏色分級(jí)機(jī)較早，主要是對(duì)蘋果進(jìn) 行顏色分級(jí)，其原理是按照綠色蘋果比紅色蘋果的反射光強(qiáng)的道理進(jìn)行的。工作 時(shí)，果實(shí)在松軟的傳送帶上跳躍移動(dòng)，光線可照射到水果的大多部位，這樣就避 免了水果單面被照射。反射光傳遞給電腦，由電腦按照反射率的不同來將果實(shí)分 開，一般分為全綠果、半綠（半紅）果、全紅果等級(jí)別。 美國 Penwalt 公司 Decco 型分級(jí)機(jī)是一種新型果實(shí)分級(jí)機(jī)，具有速度快、性 能好、通用性強(qiáng)的

37、特點(diǎn)。它根據(jù)“體積”分級(jí)的原理進(jìn)行工作，綜合了大小和重 量分級(jí)機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)消除了二者的缺點(diǎn)，使分級(jí)作業(yè)真正得以柔和平緩 地進(jìn)行。Decco 分級(jí)機(jī)工作原理是：提升機(jī)輥?zhàn)訉⒋旨?jí)的果實(shí)送入四星裝料斗， 星輪與提升機(jī)以鏈條驅(qū)動(dòng)的各對(duì)定距輥?zhàn)油剑佔(zhàn)映休d水果通過分級(jí)全程，這 樣的裝置，星輪可以很柔和地將水果從提升機(jī)傳送到由一對(duì)滾子形成的凹槽中。 根據(jù)選用分級(jí)機(jī)規(guī)格的不同，分級(jí)部分包括 6-9 行高度可調(diào)的“摩擦指”，滾子 從摩擦指下通過，緩緩地作反時(shí)針回轉(zhuǎn)，水果則作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)水果遇到摩擦 指（最大的水果首先接觸摩擦指），由于轉(zhuǎn)動(dòng)與摩擦的組合，水果極柔和地從滾 子上移

38、動(dòng)并落入彈性的擺動(dòng)活動(dòng)門上，水果自重足夠使其滑出并滾到輸送皮帶 上，然后由皮帶送入包裝槽中。由于水果沒有摔落，也沒有其他任何典型的引起 損傷的動(dòng)作，分級(jí)柔和。水果分級(jí)只有綜合形狀、大小、色澤、果面缺陷等各種 因素，甚至是內(nèi)部品質(zhì)，才能排除其他因素，使分級(jí)質(zhì)量得到保證。 法國的 MAF France 公司的水果分級(jí)包裝設(shè)備，不僅能對(duì)果蔬進(jìn)行分級(jí)包裝， 還可以利用電子、光學(xué)原理對(duì)果蔬表皮的瑕疵進(jìn)行分選，全電腦監(jiān)控，自動(dòng)化程 度相當(dāng)高。 2、國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 回到國內(nèi)，我國的水果自動(dòng)分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì)和研究起源于上世紀(jì) 90 年底后期， 而且也是主要集中在水果外在品質(zhì)檢測(cè)方面。由于我國先進(jìn)技術(shù)

39、的限制，我們利 用高科技的成像技術(shù)來針對(duì)水果的內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)并不多。因此，我們目前的對(duì)水 果分級(jí)的方法還是最簡單的基于重量和大小的初步分級(jí)。比如本課題是基于重量 分級(jí)的，原理如下：我們?cè)诜旨?jí)出口處所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)軌上安裝可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的擋板， 同時(shí)將擋板固定在電磁鐵上，通過 PLC 電磁鐵的動(dòng)作控制擋板來回移動(dòng)。當(dāng)電磁 鐵上電時(shí)，電磁鐵帶動(dòng)擋板朝遠(yuǎn)離托盤方向運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)軌上出現(xiàn)缺口，托盤中的 蘋果經(jīng)過缺口處時(shí)，自動(dòng)掉落到分級(jí)框內(nèi)。分級(jí)操作過程如下：蘋果經(jīng)稱重傳感 器稱重后，電壓比較器控制系統(tǒng)判斷其等級(jí)，確定其分級(jí)出口。然后經(jīng)鏈輸送到 其分級(jí)出口。在正常輸送過程中，托盤左端在導(dǎo)軌的擋板作用下

40、保持水平平衡。 當(dāng)蘋果輸送到其等級(jí)出口時(shí)，PLC 控制系統(tǒng)就發(fā)出信號(hào)使電磁鐵上電，控制活動(dòng) 擋板作直線往返運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)軌上出現(xiàn)缺口，此時(shí)正好運(yùn)動(dòng)到該托盤的位置，此時(shí) 蘋果在重力作用下，托盤會(huì)自動(dòng)傾斜，蘋果將滾入相應(yīng)分級(jí)出口，實(shí)現(xiàn)了分級(jí)的 目的。[6] 我國國內(nèi)的自動(dòng)分級(jí)設(shè)備基本還處于實(shí)驗(yàn)室階段。目前我們國家在進(jìn)行水果 分級(jí)的時(shí)，很多時(shí)候是買國外的技術(shù)和設(shè)備，但是我們沒有考慮到，國外的技術(shù) 是正對(duì)他們自己的大農(nóng)場(chǎng)的模式來設(shè)計(jì)和開發(fā)的，但是對(duì)我們來說，這樣的技術(shù) 并不是合理的。同時(shí)，我國農(nóng)業(yè)大學(xué)的籍保平教授帶領(lǐng)的專家學(xué)者團(tuán)隊(duì)，就中國 水果生產(chǎn)的現(xiàn)狀，開發(fā)出了一條基于水果視覺分級(jí)系統(tǒng)

41、，這套系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì)水 果的外部缺陷，顏色，大小和形狀進(jìn)行檢測(cè)。我們?cè)谔幚頂?shù)據(jù)的時(shí)候，利用了數(shù)學(xué)工具， 在水果的大 小、顏色的處理中采取了簡單的算法，因此提高了分級(jí)速度。 相對(duì)于國外的分級(jí)水平，國內(nèi)水果分級(jí)市場(chǎng)比較落后。國內(nèi)水果分級(jí)大部分 還采用人工分級(jí)方法，只有少數(shù)企業(yè)采用半自動(dòng)及自動(dòng)化水果分級(jí)。 雖然我國水果分級(jí)現(xiàn)狀不容樂觀，但也有一些企業(yè)的研究得到成功，浙江大 學(xué)果蔬智能化分級(jí)技術(shù)與裝備課題組經(jīng)過近 10 年的研究積累，在國家“863”計(jì) 劃 國家自然科學(xué)基金和浙江省科技計(jì)劃的支持下，與杭州杭掛機(jī)電有限公司合 作于 2004 年研制成功國內(nèi)第一條完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)

42、權(quán)的基于計(jì)算機(jī)視覺的水 果品質(zhì)智能化實(shí)時(shí)檢測(cè)與分級(jí)生產(chǎn)線。項(xiàng)目至今已獲國家發(fā)明專利 2 項(xiàng)、授權(quán)計(jì) 算機(jī)軟件著作登記 2 項(xiàng)、授權(quán)國家實(shí)用新型專利 8 項(xiàng)，另有國家發(fā)明專利 10 項(xiàng) 待批。2004 年 6 月 16 日，順利通過國家 863 計(jì)劃機(jī)器人技術(shù)主題專家組的驗(yàn)收。 2004 年 12 月 28 日，銷往廣東梅縣的第一條生產(chǎn)線在當(dāng)?shù)卣秸{(diào)試成功，并投 入正常生產(chǎn)用于當(dāng)?shù)靥厣毘鹊钠焚|(zhì)檢測(cè)和分級(jí)，其工作性能得到用戶的高 度評(píng)價(jià)。 2005 年 4 月 29 日，由中國工程院汪懋華院士、蔣亦元院士等 8 位本 領(lǐng)域的權(quán)威專家組成的鑒定委員會(huì)，對(duì)本生產(chǎn)線進(jìn)行了鑒定，專家們

43、對(duì)這一成果 給予了高度評(píng)價(jià)：總體技術(shù)水平達(dá)到國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，多項(xiàng)技術(shù)處于國 際領(lǐng)先水平。 日前，江蘇省自主研制生產(chǎn)的電腦控制全自動(dòng)水果分級(jí)流水生產(chǎn)線在陜西成功 運(yùn)行，并通過國家一級(jí)科技查新，填補(bǔ)了國內(nèi)果品加工生產(chǎn)機(jī)械的空白[7]。 該 生產(chǎn)線由江蘇牧羊集團(tuán)研制，采用水果品質(zhì)視覺系統(tǒng)測(cè)與分級(jí)，每條生產(chǎn)線每小 時(shí)能檢測(cè)分級(jí) 2．5 噸及 3 噸水果，適用于柑橘、胡柚、蘋果、西紅柿、土豆等 多種水果及農(nóng)產(chǎn)品的快速分級(jí)，部分指標(biāo)達(dá)到世界先進(jìn)水平。 （三） 前景展望 目前我國的蘋果分級(jí)還處于起步階段，與國外還存在較大差距。但是，經(jīng)過 近幾年的發(fā)展，以及本課題的設(shè)計(jì)，能使國內(nèi)的

44、水平與國外差距減少。蘋果在進(jìn) 行分級(jí)之后，其價(jià)值能顯著提高，同時(shí)能避免被顧客挑揀而損傷。在我國，蘋果 分級(jí)機(jī)基本還處于試驗(yàn)階段，而在市面上的，基本都是國外的技術(shù)，或者本身技 術(shù)就不高，對(duì)蘋果不能精確分級(jí)。因此，綜上所述，現(xiàn)在研究的蘋果分級(jí)機(jī)還不 晚，能有很大的市場(chǎng)推廣性，其前景明朗。對(duì)蘋果的精確重量分級(jí)，使其價(jià)值能 大大的提高，農(nóng)民的增收創(chuàng)造良好的條件。 三、主要參考文獻(xiàn) [1]葉昱程，應(yīng)義斌. 水果品質(zhì)檢測(cè)與分級(jí)技術(shù)［J］. 農(nóng)機(jī)化研究, 2003:22-26. [2]蔣煥煜, 報(bào)，2002:21-34. 應(yīng)義斌,等. 果品質(zhì)智能化實(shí)時(shí)檢測(cè)分級(jí)生產(chǎn)線的研究［J］.

45、農(nóng)業(yè)工程學(xué) [3]李慶中，張漫，汪懋華.基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的蘋果顏色實(shí)時(shí)分級(jí)法[J]. 中國圖像圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2000，5（9）：779—784. [4]李慶中，汪懋華. 基于計(jì)算機(jī)視覺的水果實(shí)時(shí)分級(jí)技術(shù)發(fā)展與展望［M］. 農(nóng)業(yè)機(jī) 械學(xué)報(bào)，1999：12-2. [5]何東健，楊青，薛少平，等.果實(shí)表面顏色計(jì)算機(jī)視覺分級(jí)技術(shù)研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1998，14（3）：202-205. [6] 李 光 梅 . 水 果 分 選 機(jī) 的 研 究 現(xiàn) 狀 與 發(fā) 展 狀 況 [M]. 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 ， 2007(9):20223. A real-time

46、 from defects grading method of apples based on features extracted V. Leemans *, M.-F. Destain Unite de Mecanique et Construction, Gembloux Agricultural University, Passage des Deportes 2, B-5030 Gembloux, Belgium Received 7May 2002; accepted 15 April 2003 Abstract This pa

47、per presents a hierarchical grading method applied to Jonagold apples. Several images covering the whole surface of the fruits were acquired thanks to a prototype grading machine. These images were then segmented and the features of the defects were extracted. During a learning procedure, the ob

48、jects were classified into clusters by k-mean clustering. The classification probabilities of the objects were summarised and on this basis the fruits were graded using quadratic discriminant analysis. The fruits were correctly graded with a rate of 73%. The errors were found having origins in

49、the segmentation of the defects or for a particular wound, in a confusion with the calyx end.2003 Elsevier Ltd. All rights reserved. Keywords: Grading; Classification; Machine vision; Apples 1. Introduction Fresh market fruits like apples are graded into quality categories according to their si

50、ze, colour and shape and to the presence of defects. The two first quality criteria are actually automated on industrial graders, but fruits grading according to the presence of defects is not yet efficient and consequently remains a manual operation,repetitive, expensive and not reliable.The

51、 grading of apples using machine vision can be arbitrarily divided into four steps: the images acquisition,their segmentation, their interpretation and finally the fruit classification. This paper presents the three former points on the basis of a literature review, the research results

52、 being focused on the last point: having extracted data from images acquired on fruits, the paper describes a grading method which was implemented on an existing machine and tested on Jonagold apples (bi-colour fruits). 1.1. Images acquisition The first step consists of acquiring ima

53、ges of the surface of the fruit, while it goes through the grading machine. In order to grade apples, two requirements have to be met: the images should cover the whole surface of the fruit; a high contrast has to be created between the defects and the healthy tissue, while maintaining a low var

54、iability for the healthy tissue. On the common systems, the fruits placed on rollers are rotating while moving. They are observed from above by one camera. In this case, the parts of the fruit near the points where the rotation axis crosses its surface (defined as rotational poles) are no

55、t observed (Wen &Tao, 1998). This can be overcome by placing mirrors on each side of the fruit lines oriented to reflect the pole images to the camera. Another system was presented by Guedalia (1997). He used three cameras observing the fruit rolling freely on ropes. On more sophisti

56、cated 15 systems, two robot arms were used to manipulate the fruit (Molto, Blasco, & Benlloch, 1998). The study stated that it was possible to observe 80% of the fruit surface with four images, but the classification rate remained limited to 0.25 fruit per second (Molto et al.,1998). T

57、he purpose of the lighting system is to provide radiant light with suited spectral characteristics and a uniform spatial repar tition. To be independent from the irradiance variations, Yang (1994) used flooding segmentation algorithms. In the device presented by Wen and Tao (1998) a

58、nd Tao and Wen (1999), the light came from above the four grading lines. They also developed algorithms to compensate the variation observed from the centre of the fruit to the boundaries (Tao & Wen,1999; Wen & Tao, 1998). Miller and Drouillard (1997)and Leemans, Magein, and Destain (1998) us

59、ed devices elongated along one grading line, equipped with lighting tubes, diffusers and reflectors to provide a uniform irradiance.Molto et al. (1998) described a hemispherical lighting chamber. The fruit was placed at the centre of the chamber and the light coming from a circular tube was diffu

60、sed by the inner walls of the chamber. Yang (1993) used a structured lighting combined with a diffuse lighting system to make clearly visible the calyx or the stem ends of apples. The cameras used by different researchers were mainly charge coupled devices (CC D) cameras. Yang (1993) used mon

61、ochrome cameras, Wen and Tao (1998)used a monochrome CCD camera equipped with a 700 nm long pass filter, while many others acquired colour images (Heinemann, Varghese, Morrow, Sommer, & Crassweller, 1995; Leemans et al., 1998; Molto et al.,1998; Schrevens & Raeymakers, 1992; Singh, Delw

62、iche,Johnson, & Thompson, 1992). Guedalia (1997) used three monochrome cameras with an optical device projecting four times the same views with different bandwidths on one CCD. Wen and Tao (2000) combined a near infrared camera and a mid infrared camera, in order to point the calyx and the stem

63、 ends out. Molto, Blasco, and Aleixos (2000) combined a colour and a near infrared camera. 1.2. Image segmentation The images resulting from the previous step present from one to four planes. The two most common configurations are the monochrome images (one plane) and the colour images (three

64、planes, the red, green and blue channels). The result of the image segmentation can be expressed as a monochrome image with the different regions having different grey levels. These regions are the background, the healthy tissues of the fruits, the calyx and the stem ends and possibly some d

65、efects. The contrast between the fruit and the background should be high to simplify the localisation of the fruit. This is usually carried out by a simple threshold. Nevertheless, as defects or the calyx and the stem ends could present luminances comparable with the background, Molto et a

66、l. (1998) described the fruit as an ellipse which was the region of interest used for the defect detection. The next step is the separation of the defects from the healthy tissue. It is also necessary to distinguish the defects from the calyx and stem ends, which may present similarities in terms of luminance and shape. 16 On monochrome images, as described by Yang (1994) and Yang and Marchant (1996), the apple appears in light grey, the mean luminance of the fr