一种小型水果自动分级机机械部分的设计-小金橘金桔分选机【11张CAD图纸、说明书文档齐全】
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塔里木大学 毕业论文(设计)开题报告课题名称 一种小型水果自动分级机机械部分的设计学生姓名 康 鹏 程 学 号 8031209104 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 农机13-1 指导教师 肖 爱 玲 起止时间 2012.10.15-2013.5.27 机械电气化工程学院教务办制填 表 说 明一、学生撰写开题报告应包含的内容:1、本课题来源及研究的目的和意义;2、本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状及分析;3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析;4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路;5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法;6、完成本课题的工作方案及进度计划;7、主要参考文献(不少于7篇)。二、本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在接到“毕业论文(设计)任务书”的两周内独立撰写完成,并交指导教师审阅。三、开题报告要求手写体,字数在3000字以上,由学生在本报告册内填写,页面不够可自行添加A4纸张。四、每个毕业论文(设计)课题须提交开题报告一式三份,一份学生本人留存,一份指导教师存阅,一份学生所在学院存档,备检备查。一 本题来源及研究的目的和意义1.1 课题的来源:自选题1.2 课题研究的目的和意义水果中富含多种维生素和矿物质,而且适于生食的特点又避免了烹调过程对维生素等营养物质的破坏作用,使这些营养素保持较高的利用率。水果亦含有丰富的膳食纤维素,能促进肠道蠕动,有利于粪便排出;并能加速某些有毒物质的代谢过程,减轻毒物对人体的损害作用。基于水果的营养特点,营养学家已把水果作为食物结构中的一个重要组成部分,并指出了为维持人体健康,每人每年需要食用80kg左右水果的指标。随着社会生活水平的提高,对健康意识的增强。人们不仅对水果的需求量越来越大而且对水果品质的要求也越来越高,水果的分选变得越来越重要;不仅如此随着农业劳动者文化水平的提高,他们将农业经营管理的理论实践于农业生产中。不再用原始的粗狂式经营方法,而是懂得将水果进行分级处理。不同等级的价格不同,从而获得更大的利润,实现利益最大化。可见水果分级不仅是广大消费者的要求,更是农业劳动生产者自主性的生产劳动。而水果有着分选工作时效性强、标准高的特点。如果靠人工实现分选工作,将增加生产劳动者的劳动负担。而且人工劳动不仅效率低且成本较高。因此实现机械化、自动化作业势在必行。中国果品流通协会常务副会长傅秀泉曾说道:目前发达国家人均水果年消费量为83.3公斤,发展中国家为55.4公斤,而我国人均年消费水果量仅为45.6公斤,较发达国家低45%,较发展中国家也低18%。按现在的总人口计算,我国人均消费水果要达到全世界人均年消费61.4公斤的水平,需要增加2000多万吨的供给量。预计今后一个时期,我国居民水果消费将会有较快增长,并成为带动水果产业发展的动力。水果加工机械的发展将为水果产业的发展打下坚实的基础。二、国内外水果分选分级设备的发展特点与趋势2.1国外发展现状国外早期的水果自动分级方法主要通过CCD相机,采用无损检测、计算机分析处理等手段对水果逐一进行分析判别后得出综合结论。利用机器视觉技术实现农产品内部品质无损检测是目前国际上正在研究的热点课题。除了使用高效的信息处理技术,水果的质量无损检测手段包括近红外线、红外线检验等光学检验方法和高光谱、多光谱技术等。其发展趋势有以下几点:1、由于水果一般都比较娇嫩,容易擦伤或碰伤,采用传统的机械式分选分级机具难免会出现损伤,从而造成“降级”损失。随着科技水平的不断提高,各学科互相渗透日益普遍,光学、电子技术广泛应用到分选分级设备中。运用光、电技术,不仅效率高,检验精度也高,还可以测定果实的成熟度、含糖量、有否病虫害、空心等,对这些项目,传统机械式是无能为力的。运用光、电技术,还可以去掉很多繁杂的结构,机具紧凑、灵巧,可靠性高,甚至造价还低。2、为适应生产要求,机具的处理能力日渐提高自动化水平也不断提高,所需操作人员越来越少,因而成本不断下降。设备广泛实现了仪表化和数显化。3、注意改善劳动条件,在可能条件下,为操作者提供比较舒适的工作环境。4、逐步由单项检验发展为多项复合检验,联机群检成一线,可以对形状、成熟度、内部质量等方面按要求同时依次连续进行,这样可避免由于被检项目较多、多次装机几经周折而损伤果实,从而进一步提高了商品竞争能力。5、大力发展多品种通用分选机,可用于几种果实的分选。实现一机多用,只需更换部分部件及分选标准的指令,就可进行另一种水果或果菜的分选。机具可充分利用,节约了机具设备的投资、存放场地和保养费用。6、新技术为市场需要服务,但要善于了解消费者的心理。目前,探测果实是否空心或内在质量时,广泛采用测透光率的方法,也有应用X射来测量。7、分选分级只是收获后包装前的一个环节而已,目前不少厂家已将分选、清洗、初加工、包装等几道工序连成一线(不包括待贮藏的),视生产的需要及果品的实际情况统一考虑,而不必将分选分级另外划为一个独立部分。2.1国内发展现状由于国内对水果品质检测及自动分级研究时间不长,有一些成功的研究,但远谈不上大规模推广应用。还存在许多需要继续解决的问题。如国内研究的对象大多在静态的状态下进行,另外以前对水果研究主要的是单渠道单指标的分级,对水果的多个品质指标进行检测时,处理速度较慢。对水果品质进行快速、全量检测,多渠道同时并行,国内学者需要继续研究与攻克的难题之一。同时,理论和实际还有很大的距离。目前我国水果所用的分级设备还仅限于机械分级法,即利用重量和大小分级设备进行分级;机器自动分级设备主要依靠于进口,应用并不广泛。三、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析3.1、水果分级的方法1、以水果的外部特征为分选标准一般来说,水果的外部特征比较容易测量,基于水果的外部特征的分选设备种类繁多、技术成熟、经济实用。(l)按质量分选。根据水果的质量进行分选的分选机,是最早开发的机种,现在被广泛地应用于苹果、梨等水果的分选作业。目前主要是机械式质量分选机,有固定衡量秤和运动衡量秤两种形式。(2)按尺寸大小分选。按水果的体积大小进行分选的分选机,最常见的是筛孔滚动筒式、圆孔胶带式以及辊式。(3)按色泽分选。按色泽分选的原理是不同颜色对不同波长的光的反射强度不同。(4)按硬度分选。按硬度分选的方法应用比较少,是一种力学成熟度的分析方法。(5)应用计算机视觉技术的分选。由摄像机采集水果的图像,由计算机对水果的颜色、大小、形状和表面损伤情况等信息进行很精确的分析。 本课题采用按尺寸大小分选,课题的关键是保证水果不破损的前提下完成水果分级。采用栅格的间距大小分选出水果的大小,可以加快分选效率。采用缓冲装置是水果下落的速度减小,从而保证水果不会摔坏损伤。四、本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路4.1、本课题需要研究的难点问题解决的思路。4.1.1主要出现的问题1、从查阅的资料来看,所查到的现有的水果分级机械主要集中于大水果,如苹果、橘子等较为规则且不易破损的,小型水果主要是红枣、荔枝等表皮较为坚硬的。而对于草莓、杏子、李子这类小而且较易破损的分级机械较少。2、现有的水果分级装置在分离时利用水果重力通过分级的机械部分。对于表皮较脆、较软的水果,碰撞力将使水果产生伤害,不能保证水果的质量。3、现有的水果分级设备还存在运转时震动较大,震动产生的力也会损伤水果。4.1.2、需要解决的难题设计提出一种全新的研究方案,主要解决问题的思路:本设计的主要矛盾是:对于表皮脆而软的水果比表皮坚硬的水果分离起来比较困难,因为要考虑水果的损伤。本题是小型水果,小型水果主要有红枣、杏子、草莓、李子、桂圆等。满足杏子、草莓、李子这些易破损水果的分级要求,即可完成设计要求。主要难题有:1、对水果通过分级机械部分的方式进行改进或添加缓冲装置,减小碰撞力。2、对动力传动的方式加以改进或通过其他方式减小机器自身的震动,从而避免在运转过程中机械振动对水果造成的伤害。3、完成水果通过分级的机械部分前的传输方式,使得水果以正确的姿态进入分级部分。4、实现水果分级的效能,完成机械传动部分的设计。五、 完成本课题需要的工作条件及解决的办法1、完成本课题所必须做的工作有利用学校图书馆及互联网查阅大量资料。2、了解各类小型水果的基本性质。水果分级机械的结构、原理等。3、了解各种类型的水果分级机械特点。4、关键问题可请求老师指导或通过同学讨论,选择适合水果分级机械的类型。5、对拟定的水果分级机械的分级部分进行设计、计算,利用Solidworks等绘图软件绘制出分级机械部分的零件图,装配图,反复对设计内容进行检验、校核。六、 完成本课题的工作方案及进度计划工作方案:1、设计并绘制出水果分级机械分级部分主要机体,确定机体的大概尺寸。2、了解并调查水果的不同等级要求的果实大小。确定分级栅格的尺寸。3、完成曲柄滑块机构的设计,选择适当的放置形式。确定各部件的尺寸。4、绘制出水果分级机械分级部分栅格分布,曲柄滑块机构的布置位置。5、设计出传动机构和变速箱。对其进行计算,选出适当的传动比。6、绘制出传动机构的分布空间。7、组装装配图并生成三维立体模型,观察效果并加以改进。8、反复休整与调试,达到最佳效果。拟定工作进度(以周为单位):第1周第2周 通过查找文献资料,了解小型水果的品种及特性。水果自动分级机械发展的国内外现状。第3周第5周 设计小型水果自动分级机机械部分的总体方案。第6周第9周 针对小型水果设计出自动分级机械部分:水果分级机构、动力传输机构、水果输送机构进行具体设计。第10周第12周 撰写设计说明书,对部分问题修改、调整。第13周第14周 整理资料准备答辩。七、 主要参考文献【1】白 菲,孟超英 水果自动分级技术的现状与发展 食品科学 J 2005, Vol. 26, 增 刊 145页【2】吴德光 国外水果分级技术云南农业大学学报 J1992年6月 第7卷 第2期 110-114页【3】张志恒,胡文兰 我国居民水果消费的现状、前景及其对策 中国果品研究 J 1996 No.4【4】1张复宏. 中国水果的出口结构分析及对策 农业科技管理, J 2009,(8).【5】张方明, 应义斌。 水果分级机器人关键技术的研究和发展 J. 机器人技术与应用,2004,(1):34-37.【6】Miller B K, et al. Peach defect detection with machine visionJ.TransactionoftheASAE 1991,34(6):2588-2597.【7】李庆中, 汪懋华. 基于分形特征的水果缺陷快速识别方法 J. 中国图像图形学学报 2000,5(2):144-148.【8】李庆中, 张漫, 汪懋华. 基于遗传神经网络的苹果颜色实时分级方法 J. 中国图像图形学学报 2000,5(9):779-784.【9】籍保平,吴文才. 计算机视觉苹果分级系统 J .农业机械学报 2000,31(6):118-121.【10】何东健,杨青, 薛少平,等. 果实表面颜色计算机视觉分级技术研究J. 农业工程学报,1998,14(3):202-205.学生签名 康 鹏 程 2012年10月5日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日
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