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? ? 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 ? ? ? ? ? ? 學(xué)生姓名 胡旺 學(xué)??? 號 200940614109 年級專業(yè)及班級 2009級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化(1)班 指導(dǎo)教師及職稱 高英武 教授 學(xué)??? 院 工學(xué)院 ? ? ? ? ? ? ? 20??? 年???? 月???? 日 ? 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 蘋果大小分級機(jī)構(gòu)設(shè)計 文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等，不少于1000字） 選題研究意義： 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，在國際市場上競爭力很弱。目前國內(nèi)外研究比較多的是農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)檢測。在蘋果品質(zhì)檢測方面，國外除了進(jìn)行外部品質(zhì)（如大小、形狀、顏色、表面缺陷等）檢測外，還進(jìn)行其內(nèi)部品質(zhì)的無損檢測，有些檢測項(xiàng)目已經(jīng)商品化，且能達(dá)到實(shí)時速度。在國內(nèi)，蘋果的品質(zhì)檢測研究從90年代才開始，僅停留在外部的品質(zhì)檢測上，且遠(yuǎn)沒達(dá)到實(shí)時檢測分級的水平，我國蘋果的生產(chǎn)在整個農(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，在國際市場上缺乏競爭力。其原因首先是檢測與分選的手段落后。在我國，蘋果分級基本上仍由人工完成。人工分級的缺點(diǎn)主要有：勞動量大，生產(chǎn)率低，分級標(biāo)準(zhǔn)難以實(shí)現(xiàn)，分級精度不穩(wěn)定。因?yàn)樵谔O果分級標(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，且人長時間用眼，會造成疲勞及情緒的不穩(wěn)定，從面造成分級誤差的波動，其次，蘋果的內(nèi)部品質(zhì)缺乏檢測手段，使蘋果的內(nèi)外品質(zhì)無法保證。因此，研究和開發(fā)蘋果自動實(shí)時分級系統(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)價值和廣闊的應(yīng)用前景。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： ??? 國內(nèi)研究概況: 對于國外的分級水平，國內(nèi)水果分級市場比較落后。國內(nèi)水果分級大部分還采用人工分級方法，只有少數(shù)企業(yè)采用半自動及自動化水果分級。 雖然我國水果分級現(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”計劃?國家自然科學(xué)基金和浙江省科技計劃的支持下，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產(chǎn)權(quán)的基于計算機(jī)視覺的水果品質(zhì)智能化實(shí)時檢測與分級生產(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)檢測和分級，其工作性能得到用戶的高度評價。 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，對本生產(chǎn)線進(jìn)行了鑒定，專家們對這一成果給予了高度評價：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)的電腦控制全自動水果分級流水生產(chǎn)線在陜西成功運(yùn)行，并通過國家一級科技查新，填補(bǔ)了國內(nèi)果品加工生產(chǎn)機(jī)械的空白。 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)測與分級，每條生產(chǎn)線每小時能檢測分級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，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。 ??? 國外研究概況: 國外50%以上的水果實(shí)現(xiàn)了分級的完全自動化。近年，隨著信息技術(shù)的飛躍發(fā)展和計算機(jī)普及．圖像技術(shù)及機(jī)器(計算機(jī))視覺技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多個學(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)控制的重量分級機(jī)，采用最新電子儀器測定重量，可按需選擇準(zhǔn)確的分級基準(zhǔn)，分級精度高，使用特別的滑槽，落差小，水果不受沖擊、不損傷。分級、裝箱所需時間為傳統(tǒng)的1/2。 日本消費(fèi)者對水果的消費(fèi)是非常挑剔的，其水果上市前都要經(jīng)過分級包裝。有些價值較高的水果，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)在水果檢測領(lǐng)域得到應(yīng)用。計算機(jī)技術(shù)、無損傷檢測技術(shù)以及自動化控制技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代分級檢測技術(shù)提供了廣闊的空間，使分級檢測技術(shù)正在由半自動化向全自動化、外部品質(zhì)檢測向內(nèi)部品質(zhì)檢測、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)的人工管理向計算機(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，使用顏色分級機(jī)較早，主要是對蘋果進(jìn)行顏色分級，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，果實(shí)在松軟的傳送帶上跳躍移動，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、全紅果等級別。 美國Penwalt公司Decco型分級機(jī)是一種新型果實(shí)分級機(jī)，具有速度快、性能好、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。它根據(jù)“體積”分級的原理進(jìn)行工作，綜合了大小和重量分級機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)，同時消除了二者的缺點(diǎn)，使分級作業(yè)真正得以柔和平緩地進(jìn)行。Decco分級機(jī)工作原理是：提升機(jī)輥?zhàn)訉⒋旨壍墓麑?shí)送入四星裝料斗，星輪與提升機(jī)以鏈條驅(qū)動的各對定距輥?zhàn)油剑佔(zhàn)映休d水果通過分級全程，這樣的裝置，星輪可以很柔和地將水果從提升機(jī)傳送到由一對滾子形成的凹槽中，根據(jù)選用分級機(jī)規(guī)格的不同，分級部分包括6-9行高度可調(diào)的“摩擦指”，滾子從摩擦指下通過，緩緩地作反時針回轉(zhuǎn)，水果則作順時針轉(zhuǎn)動，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)動與摩擦的組合，水果極柔和地從滾子上移動并落入彈性的擺動活動門上，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作，分級柔和。水果分級只有綜合形狀、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，使分級質(zhì)量得到保證。 法國的MAF France公司的水果分級包裝設(shè)備，不僅能對果蔬進(jìn)行分級包裝，還可以利用電子、光學(xué)原理對果蔬表皮的瑕疵進(jìn)行分選，全電腦監(jiān)控，自動化程度相當(dāng)高。在意大利的果品貯藏加工業(yè)生產(chǎn)中，使用顏色分級機(jī)較早，主要是對蘋果進(jìn)行顏色分級，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，果實(shí)在松軟的傳送帶上跳躍移動，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、全紅果等級別。 主要參考文獻(xiàn)與外文資料: [1] 葉昱程，應(yīng)義斌. 水果品質(zhì)檢測與分級技術(shù)［J］. 農(nóng)機(jī)化研究, 2003 [2] 蔣煥煜, 應(yīng)義斌,等. 果品質(zhì)智能化實(shí)時檢測分級生產(chǎn)線的研究. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2002 [3] 張方明，應(yīng)義斌.水果分級機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的研究和發(fā)展. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2004 [4] 李慶中，汪懋華. 基于計算機(jī)視覺的水果實(shí)時分級技術(shù)發(fā)展與展望. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，1999 [5] 劉福順，湯明．無損檢測基礎(chǔ)［M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．2002 [6] 中國機(jī)械工程學(xué)會無損檢測分會.射線檢測.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004 [7] 宋爾濤.包裝自動控制原理及過程自動化.北京：印刷工業(yè)出版社.1999 [8] 孫鳳蘭.包裝機(jī)械概論.北京：印刷工業(yè)出版社.1998 [9] 許曉腸.專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計.重慶：重慶大學(xué)出版社.2003 [10] 中國紡織大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué). 機(jī)床設(shè)計圖冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1979 [11] 韓東海，劉新鑫，涂潤林．果品無損檢測技術(shù)在蘋果生產(chǎn)和分級中的應(yīng)用.世界農(nóng)業(yè)，2003 [12] 中華人民共和國商業(yè)部教材領(lǐng)導(dǎo)小組．輸送機(jī)械與輔助設(shè)備．北京：中國財政經(jīng)濟(jì)出版社．1991 [13] 黃繼昌，徐巧魚.實(shí)用機(jī)械機(jī)構(gòu)圖冊.北京：人民郵電出版社.1996 [14] 陳鐵鳴.新編機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計圖冊.北京：高等教育出版社.2003 [15] 張之議.機(jī)械華運(yùn)輸設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1997 [16] 鄭志峰.鏈傳動.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1992 [17] 鄭志峰.鏈傳動設(shè)計與應(yīng)用手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1992 [18] 朱龍根.簡明機(jī)械零件設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1997 [19] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制圖.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2004 [20] 馬希青、蘇夢香、趙月羅編.機(jī)械制圖.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2004 [21] 全國電氣元件編制和圖形符號標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會秘書處.技術(shù)制圖與機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定匯編.北京：中國電力出版社.2003 [22] 黃越平，徐進(jìn)進(jìn).自動化機(jī)構(gòu)設(shè)計構(gòu)思實(shí)用圖例.北京：中國鐵道出版社.1993 [23]（德）FAG.Kugelfischer AG著.滾動軸承安裝設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004 [24] J. A. Throop, D. J. Aneshansley, B. L. Upchurch, B. Anger. Apple Orientation on Two Conveyors: Performance and Predictability Based on Fruit Shape Characteristics. Transactions of the ASAE, 2001 American Society of Agricultural Engineers, Vol. 44(1): 99–109 [25] J. A. Throop, D. J. Aneshansley, W. C. Anger, D. L. Peterson. Conveyor Design for Apple Orientation, An ASAE Meeting Presentation, Paper Number: 036123 [26] J. A. Throop, D. J. Aneshansley, W. C. Anger, D. L. Peterson. Quality Evaluation of Apples Based on Surface Defects – An Inspection Station Design. An ASAE Meeting Presentation, Paper Number: 036161 ? ? 注：此表如不夠填寫，可另加頁。 研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等） 研究目的： （1）?????? 降低勞動者的勞動強(qiáng)度； （2）?????? 提高勞動生產(chǎn)率； （3）?????? 提高產(chǎn)品分類質(zhì)量； （4）?????? 降低生產(chǎn)成本； ? 研究內(nèi)容和方案：對蘋果分級原理及基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與說明，對蘋果分級機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。 工作原理：蘋果通過進(jìn)料機(jī)構(gòu)逐個滾至輸送裝置的PVC塑料模塊上，由鏈條實(shí)現(xiàn)傳動。在前進(jìn)過程中，PVC塑料模塊中間的小輪與機(jī)架上焊接的托條摩擦，小輪隨之向前滾動，且此小輪上部露出平面1.3mm，正好與蘋果接觸，使蘋果在摩擦力的作用下翻轉(zhuǎn)。當(dāng)蘋果的花萼/莖旋轉(zhuǎn)到小輪處時，小輪與蘋果停止接觸，此時小輪空轉(zhuǎn)，蘋果軸線處于垂直位置，蘋果完成定位。蘋果在接下來的前進(jìn)過程中，PVC塑料板的底部有一個帶有小輪的軸，通過與機(jī)架上擋板的摩擦作用，二者共同作用相當(dāng)與一個凸輪，實(shí)現(xiàn)蘋果的傾斜45度。同時，PVC塑料板底部兩邊有兩根相同的軸，軸上的小輪也與此擋板接觸，帶動其頂端的兩個棍子轉(zhuǎn)動，從而使傾斜的蘋果繞軸旋轉(zhuǎn)。這時蘋果正好移動到攝像機(jī)前，這樣便能保證攝像機(jī)拍照時能拍到蘋果的各個表面。由計算機(jī)對圖象進(jìn)行處理，將信號發(fā)送給出料機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)五個等級的分級，并且能夠自動從對應(yīng)的等級口出料。 本機(jī)主要由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)等組成。其結(jié)構(gòu)如圖所示： 預(yù)期結(jié)果:在完成了各項(xiàng)設(shè)計后,能實(shí)現(xiàn)高速作業(yè),降低勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效益。 條件保障: 1，本設(shè)計的大部分工作將在本學(xué)校完成.??????? 2，有扎實(shí)的理論知識和學(xué)校專家的指導(dǎo).??????? 3，學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和相關(guān)圖書資料. ? ? 進(jìn)程計劃（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等） ?2012、10、20 選題 ?2012、10、30 下達(dá)任務(wù)書 ?2012、11、4 查找資料，開題 ?2012、12、1 設(shè)計計算,畫圖 ?2013、3、20 中期考核 ?2013、4、20 完善，交設(shè)計初稿 ?2013、5、10 完善，交設(shè)計二稿 ?2013、5、20 修改，答辯，交終稿 ? ? 論證小組意見 ? ? ? ? ????????????????????????????? 組長簽名： ??????????????????????????????????????????????? 20??? 年?? 月?? 日 專業(yè)委員會意見 ? ? ??????????????????????????????專業(yè)委員會主任簽名： ???????????????? ??????????????????????????????20?? 年?? 月?? 日 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫。 2.此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。