双孢蘑菇工厂化生产关键配套装置设计与试验

针对双孢蘑菇工厂化生产过程中有关二次发酵培养料装盘-码盘,托盘在育菇床架收布及双孢蘑菇采摘3个关键作业环节,分别设计了与各环节相配套的培养料连续装盘-码盘装置、培养料托盘机械化收布装置及与机械式育菇床架配合使用的移动式采菇滑车等作业装置,结合双孢蘑菇栽培技术要求确定了该配套装置各关键部件设计参数,并进行了作业性能测试。装置性能试验结果表明:设计的相关作业环节配套装置运行可靠、稳定,培养料压实厚度保持在269.8~281.5 mm,紧实度均值达到491.4 kg/m3,压实均匀性保持在97.38%~99.62%之间,压实效果满足双孢蘑菇后续工厂化生产需求;涉及3个工段的装置基本运行生产时间不超过5 min,提高了双孢蘑菇工厂化生产效率;设计装置产量效应显著,配套装置栽培双孢蘑菇的小区产量均值可达17.61 kg/m2,较传统人工栽培提高了5.79 kg/m2。研究结果将为双孢蘑菇工厂化生产配套装置的设计研发提供参考。     

适宜热烫条件保持双孢蘑菇片品质和颜色

为保持双孢蘑菇片的品质和颜色,采用85、90、95和100℃的热水分别对双孢蘑菇片进行不同时间的热烫处理,以未经热烫的双孢蘑菇片为对照,测定其干片抗坏血酸和总酚含量、抗氧化活性及其颜色的变化。结果表明:热烫后双孢蘑菇片的抗坏血酸和总酚含量分别损失66.67%~93.33%和12.33%~59.49%,抗氧化活性减弱16.86%~42.75%;与未热烫样品相比,热烫可使双孢蘑菇片亮度L值下降11.23%~30.63%,而色度变化不大,但总色差从10.12±0.55增到22.86±0.21。综合考虑热烫温度和时间对双孢蘑菇片抗坏血酸、总酚、抗氧化活性和颜色的影响,确定双孢蘑菇片的较佳热烫条件为85~95℃温度下处理1~2 min,在此条件下能较好的保持双孢蘑菇片的营养品质和颜色。     

玉米秸秆栽培双孢蘑菇覆土模式的研究

运用正交试验设计Fuzzy分析法,研究了玉米秸秆栽培双孢蘑菇中不同覆土时间、覆土材料、覆土厚度对生物学效率的影响,以寻求双孢蘑菇栽培的最佳覆土模式,为提高双孢蘑菇栽培的经济效益提供依据。结果表明,3个因素中覆土材料对生物学效率影响最大,其次为覆土厚度,再次为覆土时间。最理想的覆土模式为播种后16天覆3cm或2.5cm厚林下褐土最为有利。以此模式栽培双孢蘑菇,生物学效率可达到50%以上,产量可达10kg/m2以上。     

褐色双孢蘑菇原生质体制备、再生条件的研究

为了提高褐色双孢蘑菇原生质体产量和再生率,本研究以褐色双孢蘑菇棕秀一号为材料,利用Design-Expert 8.0.6软件进行二次回归分析对褐色双孢蘑菇制备原生质体的条件进行优化。结果表明,原生质体最佳制备条件为溶壁酶1.35%、蜗牛酶7.01%、酶解温度30.4℃、褐色双孢蘑菇菌丝体菌龄8.36 d、酶解时间3.00 h,在此条件下原生质体产量高达4.39×10~7个·mL^-1;当溶壁酶含量为1.32%、蜗牛酶含量为6.96%、褐色双孢蘑菇菌丝体菌龄9.00 d、酶解时间2.97 h、酶解温度31.0℃时,原生质体的再生率最高(15.1%)。利用紫外诱变和化学诱变技术对褐色双孢蘑菇原生质体进行生长特性诱变,筛选获得了18株生长速率提高的突变菌株。本研究为褐色双孢蘑菇在遗传转化、基因组重排、基因编辑技术等后续分子遗传学研究提供了理论基础。     

双孢蘑菇护色保鲜技术研究

以双孢蘑菇为试验材料,研究不同的褐变抑制剂对双孢蘑菇保鲜效果的影响，通过正交试验筛选出双孢蘑菇MA贮藏中有利于色泽保持的最适褐变抑制剂配比。研究结果表明，对双孢蘑菇贮藏保鲜效果较好的褐变抑制剂及其浓度为：0.1%的无水亚硫酸钠溶液、0.06%～0.10%的抗坏血酸溶液、0.8～2.6 mmol/L的半胱氨酸溶液；保鲜液最佳配比为2 mmol/L半胱氨酸、0.05%抗坏血酸、0.15%无水亚硫酸钠、浸泡时间8 min。     

高氧气调贮藏下双孢蘑菇品质和抗性物质变化

为探索高氧处理对双孢蘑菇保鲜的效果,该试验研究了体积分数为40%、60%、80% 和100% O2及空气气流连续处理对双孢蘑菇在2℃、12 d 贮藏期间主要品质指标和抗性物质变化的影响。结果表明,高氧处理对可溶性固形物含量无显著影响。60%～100%高氧处理可显著抑制双孢蘑菇硬度的下降、菇肉和菇皮的褐变以及细胞膜透性的增加,60%～100%高氧处理的双孢蘑菇脯氨酸含量低于对照处理,差异显著（p＜0.05）;可溶性蛋白质含量高于对照,差异不显著。总体来看, 高氧处理有效保持了双孢蘑菇的品质。     

牛肉大理石花纹图像特征信息提取及自动分级方法

为了解决牛肉大理石花纹在人工分级中准确率和效率低的问题,该文基于计算机视觉和图像处理技术提出一种实用的牛肉大理石花纹自动评估和分级方法。通过图像解析,利用所提出的分级算法实现牛肉大理石花纹的快速提取,并计算反映大理石花纹丰富程度的10个特征参数。使用特征参数建立主成分回归模型,对牛肉大理石花纹等级进行预测,预测相关系数Rv=0.88,预测标准差SEP=0.56。校正时模型总体的回判正确率为97.0%,验证时总体的判别正确率为91.2%。在此基础上,开发了大理石花纹自动分级软件系统和硬件装置,并且在该试验室前期研制的样机上进行了试验,验证了算法的运算速度和准确率。结果表明,所提出的分级方法的检测速度和精度均能够满足企业中对牛肉大理石花纹分级的要求。     

基于虚拟仪器和神经网络的禽蛋检测系统设计

文针对现有禽蛋无损检测方法系统集成度不高,操作界面易用性差,测量误差大、试验效率低等不足,研制了基于Lab Windows/CVI的多传感器融合的禽蛋无损检测虚拟仪器品质分级系统。该系统以Lab Windows/CVI软件为设计操作平台,以MATLAB神经网络的分析算法为分析模块核心,充分结合计算机视觉检测和声学检测方法的优点,在无损检测的信息采集和处理层面实现了多传感器融合。系统通过系统静态分级测试,系统动态分级测试和系统连续动态测试等3种测试,测试结果表明该系统界面易用性好,在快速运行（27个样品/min）的情况下具有较好的准确度 (系统连续动态测试准确率大于90%),和漏检率（最高速情况下小于3%）。     

半喂入四行花生联合收获机自动限深系统研制

为提高4HLB-4型半喂入四行高效花生联合收获机智能化水平和作业顺畅性、降低收获时果实漏挖率和破损率,综合运用电子传感器技术、液压传动技术和微处理器控制技术设计了一套自动限深系统。该系统由限深仿形机构、挖掘深度调整机构、液压执行系统、单片机控制系统和控制软件组成。田间收获试验表明,自动限深系统工作稳定可靠,4HLB-4型半喂入四行花生联合收获机采用该装置后平均漏挖率为1.08%,平均破损率为0.94%,平均挖掘深度为123 mm。通过与人工限深收获试验结果对比发现平均漏挖率降低了2.13个百分点,平均破损率降低了1.4个百分点,平均挖掘深度偏差降低了11 mm,而且挖掘深度偏差更加稳定。该研究可为其他土下果实收获机械自动限深系统的研制提供参考。     

紫外照射提高双孢蘑菇子实体维生素D_2含量的研究

为研究紫外照射对双孢蘑菇中维生素D2含量的影响,试验采用不同紫外照射距离和照射时间两个试验因素,对2个双孢蘑菇(Agaricus bisporus Imbach)菌株Ag10和Ag11-1的子实体进行不同处理,发现紫外照射对双孢蘑菇不同菌株子实体中麦角甾醇和维生素D2含量均有影响。结果表明,在30~50 cm的照射距离范围内紫外照射15 min(1.125~0.945 J·cm-2)时,随着照射距离的缩短,子实体麦角甾醇含量持续下降,而维生素D2含量持续提高;在30 cm照射距离下照射10~20 min(0.75~1.5J·cm-2),随照射时间的延长麦角甾醇含量持续下降、维生素D2含量持续增加。在本试验设定的紫外波长(260 nm)条件下,30 cm的照射距离处理20 min(1.5 J·cm-2)对提高双孢蘑菇子实体维生素D2含量的效果最佳。为进一步优化照射条件提供了依据。     

基于机器视觉的鲐鱼鱼体定向排列输送装置设计与试验

针对传统鱼体头尾及腹背定向输送由人工操作完成,劳动强度大、生产效率低等问题,该研究探索了利用机器视觉技术结合输送装置实现鱼体头尾及腹背定向排列输送的方法。该研究以鲐鱼(Scomber japonicus)为研究对象,在对鱼体形态特征及物理特性检测的基础上,设计了鱼体提升装置、鱼体分离输送装置、鱼体头尾及腹背定向输送装置、鱼体返回输送装置、定向控制系统等部件组成鲐鱼鱼体定向排列输送装置;构建YOLOv5s目标检测模型对鲐鱼的头尾朝向和腹背朝向进行识别,并根据识别结果控制鱼体定向排列输送完成鲐鱼的头尾和腹背定向作业,检测模型在测试集上的精确率为99.76%,召回率为99.59%,平均检测精度值为99.5%;试制了鱼体定向排列输送装置样机,以单条鱼体提升成功率为评价指标,对不同输送速度下鱼体提升装置的输送效果进行试验;同时以鱼体的头尾定向成功率和腹背定向成功率作为评价指标,以鱼体提升装置输送速度、鱼体分离输送装置输送速度、鱼体头尾及腹背定向输送装置输送速度为试验因素,对鱼体定向排列输送装置的定向输送效果进行试验。试验结果表明：鱼体提升装置在不同输送速度下,都能有效实现鱼体单条分离并向上提升,且不存在鱼体重叠向上输送的情况;当鱼体提升装置输送速度为0.05 m/s、鱼体分离输送装置输送速度为0.45 m/s、鱼体头尾及腹背定向输送装置输送速度为0.60 m/s时,鲐鱼鱼体的头尾定向成功率平均为97.2%,腹背定向成功率平均为95.6%,鱼体定向输送速度可达15条/min。研究结果可为其他淡水鱼鱼体定向排列输送装置的研制提供参考。     

基于电磁式同步执行机构的鲜枣分级机设计与试验

为了提高鲜枣机器视觉分级机的分级精度和速度,该文研究设计基于电磁式同步执行机构的鲜枣机器视觉分级机,整机由辊轮输送链、拨板链条、电磁铁、同步传动链轮、STM32F407图像处理器和STM32F103控制动作执行的协处理器等组成。执行机构单元拨板与辊轮输送同步,采用灵敏度高的电磁铁吸附硅钢开关扣板执行动作。图像处理流程为图像颜色分量、Sobel算子滤波、大津法二值化、椭圆拟合提取颜色和大小特征值。样机试验结果:拨板链同步位差为0.413 mm,单元拨板击撞力为2.57 N,红枣表皮瞬间承受最大力为12.69 N;每帧图像处理时间为50 ms,执行机构动作时间为40 ms,辊轮输送速度为320 mm/s,红枣分级速度达20个/s,实现鲜枣5个大小等级和1个绿色等级的分级,分级准确率为93.7%,无损率为100%,最大产能达1 400 kg/h。设计的基于电磁式同步执行机构的鲜枣机器视觉分级机实现了鲜枣的高准确率、高速度、无损分级要求,为机器视觉红枣快速分级设备的发展提供重要的技术支撑和理论参考。     

芒果双面成熟度在线检测分级系统

芒果属于后熟水果,芒果成熟度分级可为芒果后熟、加工、包装、运输等工作提供便利条件。针对芒果形状不规则,难以对整个外观进行检测的问题,该文提出了一种基于迁移学习的芒果双面成熟度在线检测分级系统。通过上、下层输送带将芒果运输到图像采集区域,分别获取正、反面图像;2层输送带之间利用柔性翻面机构实现芒果无损翻面,通过压缩试验及ANSYS软件建模分析芒果承受挤压力范围。合并正、反2张图像并进行预处理,将数据以8:1.5:1.5的比例拆分为训练集、验证集、测试集,并用迁移学习方法在卷积神经网络模型进行芒果成熟度分级。使用卷积神经网络模型对芒果成熟度分级平均准确率达到96.72%,系统测定单个样品的平均耗时为0.16s,研究结果为芒果成熟度在线分级提供参考。     

全自动蒜种盒提取投放装置设计与试验

针对目前大蒜播种机械自动化程度低、蒜种鳞芽朝上率低的现状,基于种盒式大蒜播种方式,设计了一种全自动蒜种盒提取投放装置。该装置主要包括机架、地轮、地轮轴、测速编码器、光电传感器、控制箱、输送装置和提取投放装置,能够实现蒜种盒自动给进、准确抓取、平稳输送、精确投放等功能。设计了机械臂和机械手结构,通过理论分析建立了各关键部件参数数学模型,确定了机械臂和机械手工作参数,探明了机组行进速度对各舵机工作参数的影响规律,明确了影响蒜种盒投放间隙的因素。为了测试蒜种盒投放效果影响进行了试验,结果表明当机组行进速度为0.90 km/h,中心舵机、辅助舵机、控距舵机转速分别为26.04、26.04、13.89 r/min时蒜种盒投放后衔接间隙平均值为5.6 mm,投放效果较优,满足大蒜播种要求。该文研究结果可为实现大蒜播种自动化提供参考。     

4CL-1型自走式大葱联合收获机的研制

针对大葱收获劳动力短缺和有效收获机具匮乏的问题,该文结合国内大葱种植的农艺要求和种植模式,设计了一种自走式大葱联合收获机。该机由行走系统、传动系统、组合挖掘装置、链杆清送装置、除土装置、夹送装置、扭铺装置等组成,可一次性完成大葱的挖掘、清土、升运、铺放等作业。整机传动系统分为机械传动部分和液压传动部分。机械传动部分实现收获机行走系统及挖掘收获系统的动力协调,液压传动实现挖掘收获系统的位置调整、夹送装置的转速控制、扭铺装置的转速控制;旋松刀组与V型挖掘铲组成的挖掘装置,实现对土壤的分层松碎及挖掘;杆式输送链完成大葱输送及其黏附土壤的初次清理及抬升,清土辊完成大葱根部残余土壤的二次清除;柔性夹持输送带与清土装置配合,完成大葱的有效喂入及柔性夹持;扭送机构及铺放机构实现大葱由竖直向水平方向的改变,并完成大葱的有序铺放。田间试验结果表明,试验条件下的收净率为99.50%,损伤率为1.40%,损失率为0.70%,生产效率为0.049 hm2/h,约为人工收获的12倍。该机工作性能稳定可靠、作业效果好,可为大葱收获技术及装备的研发提供参考。     

玉米根茬抖动升运机构的建模与优化

收获玉米根茬过程中,采用碾压方式脱去裹夹于根系中央的泥土颇为有效,然而将根茬输送至碾辊处的过程中,经常出现下滑、堆叠等不良状况,严重影响了物料的有效升运与碾压脱土,因此根茬的有序升运与整列是实现碾压脱土的前提与关键。该文采用理论与试验相结合的方法对该机构进行优化:首先建立玉米根茬在抖动链条上的动力学模型,并确定根茬稳定升运及跳动的临界条件;然后在理论研究的基础上,借助升运试验平台及高速摄像系统,对根茬的升运及跳动过程实施记录和分析,最后确定了抖动升运机构的最优参数组合,升运链的倾角为23°,驱动轮转速为120r/min,抖动轮顶起高度为22mm。系统在最优参数下的试验结果表明:根茬能够随着抖动链条有序上移,并在链条斜面上小幅跳动,能够有效缓解根茬的堆叠、拥堵状态。     

Modeling and optimizing dither mechanism for conveying corn stubble

收获玉米根茬过程中,采用碾压方式脱去裹夹于根系中央的泥土颇为有效,然而将根茬输送至碾辊处的过程中,经常出现下滑、堆叠等不良状况,严重影响了物料的有效升运与碾压脱土,因此根茬的有序升运与整列是实现碾压脱土的前提与关键。该文采用理论与试验相结合的方法对该机构进行优化：首先建立玉米根茬在抖动链条上的动力学模型,并确定根茬稳定升运及跳动的临界条件;然后在理论研究的基础上,借助升运试验平台及高速摄像系统,对根茬的升运及跳动过程实施记录和分析,最后确定了抖动升运机构的最优参数组合,升运链的倾角为23°,驱动轮转速为120 r/min,抖动轮顶起高度为22 mm。系统在最优参数下的试验结果表明：根茬能够随着抖动链条有序上移,并在链条斜面上小幅跳动,能够有效缓解根茬的堆叠、拥堵状态。     

4UZL-1型甘薯联合收获机薯块交接输送机构设计

为了解决4UZL-1型甘薯联合收获机作业过程中损失率大、伤薯率高等问题,该研究在分析4UZL-1型甘薯联合收获机整机结构的基础上开展薯块交接输送机构设计。以薯块交接输送过程中伤薯率和损失率为主要评价指标,在单因素试验基础上运用Box-Benhnken试验方法,以挖掘输送机构角度、刮板链输送角度、挖掘输送机构速度、刮板链输送速度为试验因素,对4UZL-1型甘薯联合收获机薯块交接输送机构工作参数进行四因素三水平试验研究,建立了评价指标对各因素的多元回归模型,分析了各因素对作业质量的影响,并得到了最优结构和作业参数。试验结果表明：各因素对损失率从大到小的影响顺序为刮板链输送角度、挖掘输送机构速度、刮板链输送速度、挖掘输送机构角度;各因素对伤薯率从大到小的影响顺序为挖掘输送机构速度、挖掘输送机构角度、刮板链输送速度、刮板链输送角度;当机器前进速度为1 m/s,挖掘输送机构角度为20°、刮板链输送角度为68°、挖掘输送机构速度为1.2 m/s、刮板链输送速度0.67 m/s时,薯块损失率为1.12%、损伤率为0.94%,与预测值相比,误差分别为3.4%和1.1%。研究结果可为甘薯联合收获机的结构完善和作业参数优化提供参考。     

气调贮藏对双孢蘑菇细胞超微结构的影响

为了揭示气调贮藏抑制双孢蘑菇褐变的作用机理,采用透射电镜法对气调贮藏条件下双孢蘑菇细胞超微结构的变化进行观察,分析了双孢蘑菇细胞超微结构完整性与组织褐变度之间的关系,结果表明:双孢蘑菇贮藏过程中组织细胞的完整性与褐变度密切相关,适宜的气调环境能够显著抑制双孢蘑菇贮藏过程组织细胞的降解,从而延缓组织褐变。