多通道次品虾自动剔除系统构建及关键控制参数优化

目的:实现南美白对虾外观品质检测中次品虾的高效自动剔除。方法:构建了对虾品质无损检测与剔除装置,通过构造形态学特征提取算法实现正、次品虾分级检测,通过设计由双侧向中间喷射方式实现次品虾精准剔除;通过对虾体内部组织受力分析,计算确定出气量与对虾移动距离之间的关系,并优化设计了出气量、对虾移动距离以及速度3个参数之间的关系。结果:随着试验批次增加,识别率也稳步递增。当试验批次进行到第4次时,系统整体的剔除率可达到95%以上。结论:参数优化后,多通道次品虾自动剔除系统可实现次品虾快速自动剔除。     

仿照对虾形体特征定向装置原理的可行性分析

以南美白对虾为研究对象,对对虾的头尾定向与背腹定向的原理进行理论分析,并设计了对虾头尾与背腹定向试验台。通过试验研究了对虾的摩擦特性,结果表明:对虾在顺着腹部节方向时的摩擦角小于逆着腹部节时的摩擦角;对虾头胸部的摩擦角最小,对虾尾部部分的摩擦角最大;给水润滑情况下的摩擦角小于无水润滑时的摩擦角。利用PROE三维软件,设计了对虾头尾与背腹定向装置,并加工出简易背腹定向的实验平台。对虾背腹定向原理与试验的成功,为对虾定向进一步研究提供一定的指导意义。     

螺旋挤压式对虾去头装置设计研究

设计了一种螺旋挤压式对虾去头装置,该装置根据对虾的生理特性和体型特征,利用对虾头部和虾体连接处薄弱的特性,依靠2个平行螺旋辊形成的螺旋槽夹持对虾头部并进行挤压使得对虾在头部与虾体分离,从而实现对虾的去头工作。对按照厚度分级后体长为120~150mm的新鲜南美白对虾进行了试验研究,试验结果表明:螺旋挤压式对虾去头效果良好,去头率达到95%,得肉率达到68%,工作效率提高1倍多,为今后对虾去头装置的研制提供了参考依据。     

基于FEM的鲶鱼去头加工装置运动参数优化试验

目的:提高中国淡水鱼加工业前处理过程的机械化与自动化水平。方法:利用数值分析软件ANSYS/LS-DYNA构建鲶鱼去头切割仿真模型,采用有限单元法(FEM)对鲶鱼去头过程进行仿真分析及运动参数优化,以最小切割功耗为优化目标调整刀片转速及输送速度两项运动参数,并通过样机试验验证仿真结果的准确性。结果:当刀片转速为850 r/min、输送速度为14 cm/s时鱼头切割断面平整且光滑,断面感官较好,去头加工效率也能得以保证。结论:建立的圆盘刀切割鱼头仿真模型虽可以对运动过程进行一定的描述,但精度有待提升。     

双辊式对虾分级设备的试验与研究

分析对虾各项物理参数之间的关系,建立体厚和质量间的回归方程。对比国内外不同形式的分级设备,探讨双辊式对虾分级设备的可行性及优越性,设计并试制以对虾体厚为依据的分级试验机,通过试验分析分级过程中调整试验机的各项参数对分级效果的影响。对试验装置的分级效率与分级精度进行正交试验与数据分析,确定了较优的参数组合,当分级辊直径为120mm,分级辊转速为70r/min,分级辊倾角为25°时,试验机的分级效率与分级精度均较高。     

基于机器视觉的磨粉机轧距监测系统研究

目的:实现磨粉机磨辊轧距的实时监测。方法:采用CCD工业相机采集轧距图片,利用阈值分割、形态学方法对采集的灰度图像进行预处理操作,再利用边缘检测算法并结合MATLAB软件和数学运算剔除边缘无关点,最终计算出磨粉机的轧距。通过比较塞尺测量轧距值与系统监测值,验证系统的可行性和准确性。结果:稳定状态下该在线监测系统的数据波动幅度为0.001~0.002 mm,增速状态下波动幅度较大,为0.001~0.005 mm。结论:该系统可实时测量磨辊轧距。     

YB517盒外透明纸包装机烟包侧封整形装置设计与试验

目的:解决YB517盒外透明纸包装机烟包侧封面透明纸皱褶、不平整等质量问题。方法:设计了一种烟包侧封整形装置。采用YB517盒外透明纸包装机输出转盘接烟板驱动轴作为动力源,通过设计往复运动机构、加热器组件、烟包定位组件以及优化推包座等部件,实现烟包侧封的加热整形;并运用Solidworks软件对整形装置的位移、速度、加速度进行仿真分析。接入“YB517拉带热封器”的温度检测控制系统接口,在IPC控制面板上实现温度参数的显示和调节。采用上机试验取样抽检的方法对改造前后盒装透明纸折皱情况进行对比分析。结果:该侧封整形装置运动无干涉,速度、加速度曲线平缓,无明显冲击,运行稳定。YB517盒外透明纸包装机安装侧封整形装置后,盒装透明纸折皱比例由改造前的11.58%降低到2.50%,下降78.40%。结论:该侧封整形装置能够减少皱褶,保证产品质量。     

基于机器视觉的鲍鱼风味片残次品在线检测方法

目的:解决鲍鱼风味片在生产过程中出现的边缘残损、内部气孔以及皮料厚度不均匀等外观缺陷自动化检测问题。方法:提出了一种基于机器视觉的在线检测方法。利用机械梳理装置将鲍鱼风味片整理成单层阵列排布;采集图像后,选择图像分割、灰度值拉伸、轮廓边缘提取等方法进行图像处理;利用外轮廓圆形度特征完成边缘残损检测,通过测量皮料厚度完成皮厚异常检测,通过计算气孔面积,完成气孔检测。结果:该在线检测方法对边缘完整度缺陷的检出率为100%,皮厚度异常缺陷检出率为100%,气孔缺陷的检出率为98.65%。结论:该方法具有较好的应用性,能够实现鲍鱼风味片残次品的在线检测。     

基于虚拟堆积试验的食用玫瑰花瓣离散元参数标定

目的:标定食用玫瑰花瓣离散元仿真参数。方法:采用离散元方法建立柔性食用玫瑰花瓣离散元模型,通过物理堆积试验与虚拟堆积试验相结合,依次采用Placket-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验确定对堆积角影响显著的因素以及参数值,并对显著性参数进行寻优求解。结果:参数优化后影响堆积角显著性因素的取值为:花瓣—花瓣碰撞恢复系数为0.05,花瓣—花瓣滚动摩擦系数为0.051,花瓣—不锈钢碰撞恢复系数为0.046。结论:基于虚拟堆积试验实现了食用玫瑰花瓣离散元仿真参数标定。     

基于协调注意力的花生荚果品质分级

目的:解决花生荚果品质分级过程中模型参数占用内存大、识别精度低、识别速度慢的问题。方法:提出一种基于深度学习和图像处理的花生荚果品质分级方法,在SqueezeNet模型的基础上,通过引入的协调注意力模块(Coordinate Attention)将得到的特征图分别编码成一对方向感知和位置敏感的注意图,加强获取特征图中感兴趣区域信息的能力;采用梯度集中(Gradient Centralization)的策略改进优化算法;优化最末的fire层及卷积层的参数。提出优化模型CG-SqueezeNet,并应用于花生荚果品质分级。结果:与经典模型试验对比,CG-SqueezeNet模型在实际花生荚果图像数据库上的检测准确率为97.83%,参数内存仅为2.52 MB。结论:该方法适合部署在移动终端等嵌入式资源受限设备上,有助于实现对花生荚果品质的实时准确识别。     

小龙虾头尾定向装置设计及试验

目的:解决小龙虾机械化处理头尾定向难的问题.方法:利用小龙虾头尾形态差异,提出一种小龙虾头尾定向方法,分析小龙虾形态参数以及头尾定向机理,设计并试制小龙虾头尾定向简易试验装置;以定向成功率(头朝下捕获率、尾朝下通过率)为评价指标,探究捕捉网角度、定向槽宽度、网孔大小等参数对小龙虾头尾定向的影响规律.结果:随着捕捉网角度...     

鲶鱼自适应去头加工机设计与实现

目的:提升鲶鱼前加工去头机械化与自动化水平。方法:通过对鲶鱼形体参数及摩擦特性进行研究,获取鱼体相关参数。基于机器视觉技术对流水线鱼体进行识别,将鱼头盖骨末端定义为鱼头切割轨迹线,设计自适应调整装置对鱼体位置进行调整,使用圆盘切割刀进行去头作业,并设计人机交互界面。结果:图像采集系统切割轨迹线判别成功率达到90%,自适应调整系统的平均误差为0.21 cm。结论:该系统可靠,按预设加工效率计算每小时可加工鲶鱼约600条。     

扇贝清洗分级一体装置的设计

本文通过分析扇贝加工各个阶段工作,结合国内外扇贝加工机械的发展现状,设计出集扇贝清洗和分级工作于一体的加工装置。该装置根据扇贝贝壳结构特点和生理特性设计出双排毛刷辊清洗方式,根据扇贝的外形尺寸特点设计出对辊式扇贝分级方式,并将清洗与分级工作通过食品输送带连接,实现清洗分级一次性完成。清洗毛刷辊两排运动速度不同,上排毛刷辊转速为200 r/min,下排布置在两侧毛刷辊转速为120 r/min,下排布置在中间毛刷辊转速为360 r/min,并通过与高速气流配合工作,加强了清洗效果。清洗后的扇贝经过食品输送带的传送进入到分级部分,采用螺旋对辊进行分级,分级辊转速为67 r/min,分级辊可改变直径、倾角可调节,提高分级的准确性、可靠性。扇贝清洗分级一体装置的设计减少扇贝加工中劳动量的投入,节约扇贝加工时间,保证扇贝鲜活程度,为扇贝加工行业提供可靠的加工机具。     

ZJ17卷烟机上胶装置

目的:降低ZJ17卷烟机废品率,缩短调整时间,提高生产效率。方法:研制胶辊相位对位装置,采用传感器精确测量胶线位置,将测量信号实时传输到工控机,应用轴编码器信号判断胶线偏移量,驱动伺服电机自动调整胶辊相位,实现对胶线位置的实时控制。结果:设计的胶辊相位对位装置安装方便,便于维护,设备初次调试时间明显缩短,调试浪费烟支由改造前的3万支以上降低到1 000支以内。结论:胶辊相位对位装置的应用提高了生产效率,降本增效显著。     

烟草柜式喂料机的改进

柜式喂料机在使用过程中存在的出料结团、喂料流量骤降、堵料、尾料过长等问题,主要由拨辊及侧面弧板挤压、布料不均及缺少尾料输送装置导致。为此对柜式喂料机进行了改进:优化了喂料机拨辊与底带速比配置,改造了侧面弧形板,更换了光电管的选型并启用了柜中检测器,增大了进料振槽落料斜口角度,重新设计了导流板,实施了尾料拨辊反转等。改进后的应用效果表明,出料结团、流量骤降及堵料频次分别降低了92.5%,88.9%及94.1%,平均尾料时间减少了18.1 min,烟堆高度分布均匀,出料顺利,避免了烘丝流量瞬时骤降而引起含水率标准偏差超标的问题,提高了产品工艺质量。     

储柜出料系统的优化设计

为解决储柜料头和料尾阶段出料流量低、时间长造成回潮机片烟出口含水率波动等问题,对储柜出料系统进行了改进.增加了作用于料头阶段的料头检测及控制装置,利用控制算法动态调整出料流量;设计了作用于料尾阶段的拨料辊自动平移系统,并结合底带运行速度优化出料运行模式,避免拨料辊阻碍物料,加快物料排出.以秦皇岛烟草机械有限责任公司生产...     

输送辊上禽蛋轴向运动和翻转运动综合试验台的研制

为了阐明禽蛋大小头自动定向中轴向运动和翻转运动的机理以及优化处理装置的结构参数和输送运动参数,研制了输送辊上禽蛋轴向运动和翻转运动综合试验台。试验台的支撑辊子直径和材质及表面状况、支撑辊子转速和移动速度、支撑辊子中心距、导向杆弯曲角度和与辊子间的距离等结构和输送运动参数可调,利用高清晰数码相机摄录禽蛋的轴向运动和翻转运动的影像,通过截屏获取禽蛋运动的图像,运用图像处理软件解析禽蛋运动参数和姿态参数。用洋鸡蛋30枚对所研制的试验台进行了验证性试验,结果表明洋鸡蛋的轴向运动水平偏转角和轴向运动位移及翻转运动翻转角的运动规律与在禽蛋大小头定向排列装置上测试结果一致。经长时间运行,试验台运行稳定、操作方便和测试可靠,为输送辊上禽蛋定向运动机理的解析和卵形农产品定向研究提供了试验条件。     

Effects of chlorine on cells of Vibrio cholerae

Since the sixth pandemic outbreak of cholera, chlorine had been used as the first line of defense. The objective of this investigation was to determine the bactericidal concentration of chlorine against Vibrio cholerae in artificially-contaminated samples of shrimps and water. Cells of V. cholerae were exposed to varying concentrations (5–10 ppm) of chlorine in solution for 5 min. Artificially-contaminated shrimp (Xiphoenaeus kroyer) samples were also dipped for 5 min in chlorine solutions (10 ppm). The results strongly indicate that 8 ppm chlorine was effective in killing viable cells from pure cultures. Isolates of this organism were recovered from carapace, head and tail parts of the crustaceans.V. cholerae strains re-isolated from carapace/head samples seemed to be more resistant than those from tail meat when exposed to 10 ppm chlorine solution for 5 min.     

鲜食玉米加工工艺及自动化设备设计

目的：解决鲜食玉米切割时准确率较低，随机误差较大，容易损伤籽粒问题。方法：设计了一种新型工艺的甜糯玉米加工生产线，该生产线利用机器视觉技术对玉米姿态进行判断，通过换向设备完成玉米姿态调整，设计适应性定位机构分别对玉米头尾进行切割，再依据切割后果穗苞叶附着力差异特点进行留层加工，经相机品质筛选后装箱，并利用样机进行加工试验。结果：该生产线加工效率达1 500穗/h；留层合格率为90.2％；籽粒破损率为1.81％。结论：该鲜食玉米加工生产线实现了玉米的上料、排序、切割、剥皮等工序自动化，实现苞叶合理留层，对比传统设备更加保护玉米籽粒。     

Challenges and solutions of optical-based nondestructive quality inspection for robotic fruit and vegetable grading systems: A technical review

BackgroundOptical techniques, including computer vision, spectral imaging, near-infrared technology and other emerging imaging and spectroscopy techniques, have been rapidly developing and widely applied in fruit and vegetable grading systems for nondestructive quality inspecting and grading over the past decades. However, automatic detection of quality and grading is still difficult due to some still existing challenges, which are the key of blocking their commercialization in robotic fruit and vegetable grading systems. The challenges include the following aspects: the influence of physical and biological variability, whole surface detection, discrimination between defects and stems/calyxes, unobvious defect detection, robustness of the features and algorithms, as well as rapid optical detection system development. These challenges can reduce the fruit or vegetable quality inspection accuracy, thus greatly reducing automatic level of the quality inspecting and grading machines.Scope and approachAs agricultural engineers with about eight years of technical experience in fruit grading systems, we believe the ultimate goal of each scientific research should seek its task in serving the engineering. So, we have made many attempts to solve the challenges and increase the automation of the grading machines.Key findings and conclusionsThe review gives a detailed summary about the challenges and solutions of optical-based nondestructive quality inspection for fruit or vegetable grading systems from the perspective of engineering. Particular attention has been paid to the techniques that can improve the automation degree of the grading robot in this review. The advantages and disadvantages of the solutions are compared and discussed. Additionally, the remaining engineering challenges and future trends are also discussed.