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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(jì)）開題報(bào)告 ? ? ? ? ? ? 學(xué)生姓名 胡旺 學(xué)??? 號(hào) 200940614109 年級(jí)專業(yè)及班級(jí) 2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)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(jì)）題目 蘋果大小分級(jí)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國(guó)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(guó)是蘋果生產(chǎn)大國(guó)，蘋果總量躍居世界第一位，而且品種豐富。但目前我國(guó)的蘋果產(chǎn)后商品化處理的水平仍很低，在國(guó)際市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力很弱。目前國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)際市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。其原因首先是檢測(cè)與分選的手段落后。在我國(guó)，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(zhǎng)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(guó)家創(chuàng)取外匯，在我國(guó)具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀： ??? 國(guó)內(nèi)研究概況: 對(duì)于國(guó)外的分級(jí)水平，國(guó)內(nèi)水果分級(jí)市場(chǎng)比較落后。國(guó)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(guó)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(guó)家“863”計(jì)劃?國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)家實(shí)用新型專利8項(xiàng)，另有國(guó)家發(fā)明專利10項(xiàng)待批。2004年6月16日，順利通過國(guó)家863計(jì)劃?rùn)C(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(guó)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(guó)際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，多項(xiàng)技術(shù)處于國(guó)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(guó)家一級(jí)科技查新，填補(bǔ)了國(guó)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(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。 ??? 國(guó)外研究概況: 國(guó)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(jiǎn)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(jiǎn)單化、數(shù)據(jù)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(guó)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(guó)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。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。 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(cè)與分級(jí)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(shí)檢測(cè)分級(jí)生產(chǎn)線的研究. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2002 [3] 張方明，應(yīng)義斌.水果分級(jí)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(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. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，1999 [5] 劉福順，湯明．無損檢測(cè)基礎(chǔ)［M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．2002 [6] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)無損檢測(cè)分會(huì).射線檢測(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004 [7] 宋爾濤.包裝自動(dòng)控制原理及過程自動(dòng)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(jì).重慶：重慶大學(xué)出版社.2003 [10] 中國(guó)紡織大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué). 機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1979 [11] 韓東海，劉新鑫，涂潤(rùn)林．果品無損檢測(cè)技術(shù)在蘋果生產(chǎn)和分級(jí)中的應(yīng)用.世界農(nóng)業(yè)，2003 [12] 中華人民共和國(guó)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(guó)財(cái)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(cè).北京：人民郵電出版社.1996 [14] 陳鐵鳴.新編機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè).北京：高等教育出版社.2003 [15] 張之議.機(jī)械華運(yùn)輸設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1997 [16] 鄭志峰.鏈傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1992 [17] 鄭志峰.鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1992 [18] 朱龍根.簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1997 [19] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制圖.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2004 [20] 馬希青、蘇夢(mèng)香、趙月羅編.機(jī)械制圖.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.2004 [21] 全國(guó)電氣元件編制和圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)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(guó)電力出版社.2003 [22] 黃越平，徐進(jìn)進(jìn).自動(dòng)化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)思實(shí)用圖例.北京：中國(guó)鐵道出版社.1993 [23]（德）FAG.Kugelfischer AG著.滾動(dòng)軸承安裝設(shè)計(jì).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(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度； （2）?????? 提高勞動(dòng)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?jī)?nèi)容和方案：對(duì)蘋果分級(jí)原理及基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與說明，對(duì)蘋果分級(jí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 工作原理：蘋果通過進(jìn)料機(jī)構(gòu)逐個(gè)滾至輸送裝置的PVC塑料模塊上，由鏈條實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。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(dòng)，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(shí)，小輪與蘋果停止接觸，此時(shí)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(gè)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(gè)凸輪，實(shí)現(xiàn)蘋果的傾斜45度。同時(shí)，PVC塑料板底部?jī)蛇呌袃筛嗤妮S，軸上的小輪也與此擋板接觸，帶動(dòng)其頂端的兩個(gè)棍子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使傾斜的蘋果繞軸旋轉(zhuǎn)。這時(shí)蘋果正好移動(dòng)到攝像機(jī)前，這樣便能保證攝像機(jī)拍照時(shí)能拍到蘋果的各個(gè)表面。由計(jì)算機(jī)對(duì)圖象進(jìn)行處理，將信號(hào)發(fā)送給出料機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)五個(gè)等級(jí)的分級(jí)，并且能夠自動(dòng)從對(duì)應(yīng)的等級(jí)口出料。 本機(jī)主要由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、檢測(cè)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(jì)后,能實(shí)現(xiàn)高速作業(yè),降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效益。 條件保障: 1，本設(shè)計(jì)的大部分工作將在本學(xué)校完成.??????? 2，有扎實(shí)的理論知識(shí)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(jì)劃（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)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(jì)計(jì)算,畫圖 ?2013、3、20 中期考核 ?2013、4、20 完善，交設(shè)計(jì)初稿 ?2013、5、10 完善，交設(shè)計(jì)二稿 ?2013、5、20 修改，答辯，交終稿 ? ? 論證小組意見 ? ? ? ? ????????????????????????????? 組長(zhǎng)簽名： ??????????????????????????????????????????????? 20??? 年?? 月?? 日 專業(yè)委員會(huì)意見 ? ? ??????????????????????????????專業(yè)委員會(huì)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。