连续式淡水鱼弹簧刷去鳞机参数优化与试验

为了提高连续式淡水鱼弹簧刷去鳞机的去鳞效果,该文以鲢鱼为试验对象,通过自制去鳞机研究了去鳞机去鳞辊上的弹簧缠绕方式及整机运行参数对去鳞效果的影响,通过正交试验确定了各参数之间的最优组合,即去鳞辊上缠绕的不锈钢弹簧采用1.2mm×16mm、弹簧缠绕圈数2.5圈、弹簧头尾固定间距40mm,去鳞辊转速1390r/min、压辊转速100r/min、输送辊转速800r/min,此时鲢鱼去鳞率均值为68.7%。该研究可为连续式淡水鱼弹簧刷去鳞机的改进提供参考。     

淡水鱼鱼鳞生物结合力与去鳞特性的试验研究

为研究影响淡水鱼去鳞难易程度的因素,以鲤鱼、草鱼、鲫鱼、鳊鱼4种淡水鱼为试验对象,利用TMS-PRO质构仪对鱼鳞与鱼体的生物结合力进行了测量,研究了鱼鳞所处部位、加载速率、死亡时间对鱼鳞生物结合力的影响。同时,测量了淡水鱼单位面积内的鱼鳞数目,淡水鱼的滑动摩擦角,进行了去鳞试验。在此基础上分析并验证了单位面积鱼鳞生物结合力对去鳞的影响,表明淡水鱼单位面积鱼鳞生物结合力越大,去鳞越难,为去鱼鳞设备的研制提供参考。     

鲜活黄鳝剖切装置设计与试验

针对目前鳝鳅类淡水鱼类人工剖切劳动强度大、工作效率低、安全性差等问题,该研究以黄鳝（Monopterus albus）为试验对象,基于黄鳝生活习性及鱼体特征,在黄鳝鱼体夹持受力特性分析的基础上,开展了黄鳝鱼体头尾及腹背定向和鱼体夹送剖切方法研究,设计并研制了鲜活黄鳝剖切装置。剖切装置由倾斜料斗、进鱼通道、夹持对辊、剖切刀盘等组成,其中进鱼通道长180 mm,入口处直径28 mm;夹持辊边缘为上宽下窄的锯齿状结构;剖切刀盘直径114 mm。以夹持辊直径、夹持辊初始间隙、夹持辊转速、刀盘露出高度为影响因素,以剖切可接受性评分为评价指标开展相关试验,通过单因素试验探究了各因素对黄鳝剖切效果的影响。试验结果显示,当夹持辊直径为180 mm时夹送效果较好;夹持辊初始间隙为8 mm时鱼体腹部剖面感官评分最高;夹持辊直径一定时,高转速下的夹送效果明显优于低转速;随着刀盘露出支撑面高度的增加,黄鳝腹部剖切效果的感官评分逐渐增加。正交试验结果表明：夹持辊转速为180 r/min、刀盘露出支撑面高度为22 mm、夹持辊初始间隙为8 mm时,黄鳝腹部剖切效果的感官评分最高;通用性试验结果表明：该装置能够较好...     

干红花收获机立式辊刷采摘装置设计与试验

针对旱地干红花人工采收时不易捏取导致采摘效率低、掉落率高等问题,该研究结合红花的物理特性和种植模式,设计了立式辊刷干红花收获机采摘装置。根据机具结构对刷丝排布方案进行理论分析,确定刷丝排布方案为螺旋式,螺旋升角为30°,旋向为右旋。对辊刷采摘干红花进行力学分析,得出使花丝脱离果球的关键作用力为法向力F_N。采用Hertz弹性接触理论对F_N进行分析,并建立刷丝-果球接触力学模型,揭示干红花的采摘原理,明确影响采摘质量的主要因素为刷丝材质、丝径、长度和辊刷转速,进一步对立式辊刷结构与运动参数进行分析,得出采摘装置优化参数组合为：辊刷长度300 mm,辊刷直径100 mm,辊刷转速360 r/min,刷丝材质为聚酰胺610(PA-610),刷丝长度30 mm,刷丝丝径0.3 mm。通过植株通过率试验确定立式辊刷与栅条架的间隙为12 mm。田间采摘试验表明,该装置的红花采摘率和伤果率分别为87.04%和4.19%,机具采摘效率为人工采摘效率的7.71～10.92倍。研究结果可为辊刷式干红花收获机的设计与优化提供参考。     

淡水鱼腹背定向装置设计及试验

针对目前淡水鱼前处理设备主要采用人工进行定向喂料,劳动强度大、效率低,同时鱼体定向整理设备缺乏等问题,该研究以鱼体腹部横截面近似为楔形的典型大宗淡水鱼鲫鱼为研究对象,在鱼体腹背受力挤压力学特性研究的基础上,提出了一种淡水鱼鱼体腹背定向方法,同时分析了鱼体腹背定向机理,设计并试制了淡水鱼鱼体腹背定向试验装置。选取鲫鱼为试验对象,以定向成功率和定向时间为试验指标,对淡水鱼鱼体腹背定向试验装置的主要参数进行了优化。通过单因素试验探究了辊形、对辊间隙、鱼体输送速度、对辊转速等装置主要参数对鱼体腹背定向的影响规律。在单因素试验结果的基础上,进行了正交试验,试验结果表明:各因素间的最优水平组合为:对辊间隙50 mm,对辊转速50 r/min,鱼体输送速度0.6 m/s时,在此最优水平组合下,定向成功率为100%,定向时间为0.55 s,试验装置工作运行参数最佳。该文的研究结果可为淡水鱼鱼体定向设备的研发提供理论依据和技术参考。     

黑鱼整皮剥离系统切割刀具工作参数优化与试验

为降低黑鱼整皮剥取过程中鱼皮损伤,提高鱼皮完整度,该研究以“杭鳢1号”黑鱼为试验对象,对刀具工作参数进行优化。以切割刀片的齿形构造、旋转方向、刀片直径、刀片厚度、刀片转速为主要因素,在自行搭建的黑鱼整皮剥离装置上进行单因素试验与正交试验,研究各因素对切割质量、切口损伤程度及鱼皮损伤的影响。单因素试验结果表明：采用无齿圆形刀片、反向切割、刀片直径为60～100 mm、厚度为1.2～1.8mm之间、转速为2 500～3 500 r/min时切割效果较好,切口整齐平滑,切割过程对切口损伤小,切口质量感官评分及切割指数分值较高。正交试验结果表明,影响切口感官评分因素依次为：切割刀片直径、刀片厚度、刀片转速;影响切口切割指数因素依次为：刀片直径、刀片转速、刀片厚度;刀片直径80 mm、刀片厚度1.2 mm、刀片转速3 000 r/min时,切口感官评分及切割指数分值最高。对优化试验结果进行验证试验,切口光滑平整,无明显损伤,切口感官评分达到9.30分,切割指数可达9.15,符合黑鱼剥皮的工艺要求。该研究可为鱼类整皮自动化剥离系统研制提供参考。     

荸荠收获机弹簧辊式泥果分离装置研制

针对荸荠收获泥果分离难、果实损伤率高的问题,根据旱地环境下荸荠采收作业需求,该研究提出一种由正反旋弹簧并排布置的荸荠收获机弹簧辊式泥果分离装置。通过对荸荠与弹簧辊的相对运动过程动力学分析,确定了影响荸荠收获泥果分离的关键因素为弹簧外径、螺距、相邻弹簧间距、高度差及弹簧转速、线径、作业速度。利用EDEM软件建立泥果混合物离散元模型,对弹簧辊结构参数与工作参数进行单因素试验,分析各因素对泥果分离效果的影响。以荸荠筛分率和土壤筛分率为指标进行二次回归正交试验,得到弹簧辊最佳参数组合为外径100 mm、螺距30 mm、间距9 mm、转速420 r/min,该参数组合下荸荠筛分率为80.00%,土壤筛分率为80.69%。进行仿真验证试验,对比试验结果与模型预测值,荸荠筛分率平均相对误差为2.09%,土壤筛分率平均相对误差为2.42%。以明果率、伤果率、破皮率、挖净率为指标开展模拟采挖试验,分析不同线径弹簧辊的泥果分离能力,确定12 mm线径弹簧兼具较好的振动筛分性能和较低的损伤率。通过实际收获试验测得作业速度0.21 m/s,作业效率0.19 m² /s,碎土率75.61%,明果率82.42%,伤果率14.73%,破皮率7.01%。研究结果可为荸荠收获机研制和优化改进提供参考。     

竹筴鱼去脏加工用剖切刀具的优化试验

为了降低去脏过程中鱼肉损伤,增加内脏去除率,以生产加工用具有典型形态特征参数的竹筴鱼(Trachurus japonicus)为试验对象,以剖切刀盘外径、刀盘齿形构造、刀盘旋向、刀盘厚度、刀盘转速等为主要因素,利用自制的小杂鱼去脏试验平台研究了其对竹筴鱼去脏效果的影响。结果表明采用无齿圆盘刀剖切竹筴鱼效果最佳,剖面光滑而平整,去脏后鱼体得率及可接受性评分值较高;相同转速条件下,刀盘逆向剖切其去脏效果优于顺向剖切,刀盘高转速剖切明显优于低转速剖切;刀盘外径为190.0 mm时对竹筴鱼去脏效果最佳,可接受性评分可达到9.68;当剖切刀盘厚度小于3.0 mm时,对竹筴鱼去脏后得率的影响差异不显著,随着剖切刀盘厚度的增加,竹筴鱼剖切去脏过程中鱼体质量损失逐渐增加。正交试验表明:刀盘外径190.0 mm、刀盘厚度3.0 mm、刀盘转速1 100.0 r/min时,可达到可接受性评分和鱼体得率的最大值,能满足去脏加工的工艺要求。该研究可为小型鱼类去脏机剖切机构的研制提供依据。     

梳刷振动式枸杞收获装置设计与运行参数优化

针对目前中国枸杞人工采收效率低、成本高的问题,该文采用梳刷振动相结合的采收方式,设计了梳刷振动式枸杞收获装置,并进行了试验。首先基于ADAMS软件建立了枸杞果实、枝条模型与梳刷振动机构模型。枸杞果实、果柄间连接力采用广义力连接,通过设置传感器来监测果柄断裂条件,实现了枸杞果实、果柄在外力作用下的分离过程控制。通过仿真分析,确定了收获装置的梳刷转速、圆盘转速(振动频率)和振动幅度3个因素为影响采收效果的主要因素。然后以梳刷转速、圆盘转速(振动频率)和振动幅度为因素,以采收效率、成熟枸杞采收率、青果脱落率以及成熟枸杞破损率为评价指标,进行了田间试验,试验结果表明:在梳刷转速80 r/min、圆盘转速100 r/min、振动幅度80 mm的因素水平组合下采收效率为13.12 kg/h,成熟枸杞采收率为87.46%,青果脱落率为13.81%,成熟枸杞破损率为2.82%,采收效果最佳,相比于其他单一原理的采收机构,本装置既达到了较高采收效率与成熟枸杞采收率,也保证了相对较低的青果脱落率与成熟枸杞破损率。该文可为枸杞机械化采收机械的设计提供理论依据与数据支撑。     

蝼蛄爪趾特性仿生钢丝辊刷除椰衣装置设计及参数优化

针对手工剥除椰子纤维外衣中存在的加工效率低、易造成人员受伤等问题,设计了一种基于蝼蛄爪趾特性的仿生钢丝辊刷除椰衣装置。该装置主要由钢丝辊刷、椰子夹紧机构和进给机构组成,其工作时依靠钢丝断面刃口勾刷椰衣纤维,结合钢丝的弹韧性实现除衣后不损坏椰壳。利用除椰衣装置开展参数优化试验,并运用Design Expert软件进行试验方案设计和结果数据分析。试验结果表明,辊刷转动速度对除椰衣厚度影响最大,刷毛栽植间距影响次之,刷毛直径影响最小;在辊刷转动速度一定时,随着刷毛栽植间距的增加,除椰衣厚度呈先增大再减小的变化趋势,但当辊刷转动速度增大时,除椰衣厚度的变化量不明显;当刷毛栽植间距一定时,随着辊刷转动速度的增大,椰衣去除的厚度会逐渐上升,刷毛直径的大小对除椰衣厚度的影响较为显著(P0.05)。试验数据回归分析结果表明,除衣装置的最优组合参数为辊刷转动速度是970rad/min,刷毛直径是6mm,刷毛栽植间距是10mm,预测在最优参数组合下的除衣厚度为31.24 mm,通过重复试验证明最优组合参数可以到达规定的除衣厚度,且不损伤内部椰壳,满足椰子深加工需要。     

基于蜂群优化多核支持向量机的淡水鱼种类识别

为了准确地进行淡水鱼种类自动识别,利用计算机视觉技术,提出了一种基于Krawtchouk矩、灰度共生矩阵、蜂群优化多核最小二乘支持向量机（least squares support vector machine,LS-SVM）的识别方法。首先获取淡水鱼样本的灰度图像,计算淡水鱼鱼体的长宽比、鱼头鱼尾的Krawtchouk矩不变量形状特征,求得鱼身的灰度共生矩阵纹理特征,将上述形状与纹理特征组合成高维特征向量,并输入到多核LS-SVM,通过人工蜂群（artificial bee colony,ABC）算法对多核LS-SVM中的待定参数进行寻优,ABC算法中的适应度函数为测试样本的识别精度;最后输出识别精度达到最高时的最优参数。利用该方法对鳊鱼、鳙鱼、鲫鱼、草鱼、青鱼5种淡水鱼进行了分类识别,对鳊鱼、鳙鱼、鲫鱼、草鱼4种鱼识别时,各类鱼的识别精度均达到95.83%以上,对鳊鱼、鳙鱼、鲫鱼、青鱼4种鱼识别时,各类鱼的识别精度均达到91.67%以上,对鳊鱼、鳙鱼、鲫鱼、草鱼和青鱼 5种鱼识别时,各类鱼的识别精度均达到83.33%以上;与近年来提出的淡水鱼识别方法、BP（back propagation）神经网络方法、单核LS-SVM方法相比,该方法的识别精度更高,从而可快速准确地识别淡水鱼的种类,提高水产养殖的自动化水平。     

淡水鱼水平往复振动头尾定向输送方法

淡水鱼的头尾定向输送是进行鱼体自动化加工的基础.该研究针对淡水鱼头尾定向主要依靠人工进行、劳动强度大、机械化程度低等问题,以典型大宗淡水鱼为研究对象,基于水平往复振动原理开展淡水鱼头尾定向输送方法分析,并进行相关试验.首先探讨了鱼体在不同表面结构输送带上的摩擦特性,分析了实现鱼体头尾定向的可行性;然后基于水平往复振动原...     

基于鱼体特征点检测的淡水鱼种类识别

针对传统机器视觉技术对淡水鱼种类进行检测时特征提取过程复杂的问题,该研究提出了基于特征点检测的淡水鱼种类识别方法。以鳊、鳙、草鱼、鲢、鲤5种大宗淡水鱼为对象,构建了淡水鱼特征点检测数据集;以AlexNet模型为基础,通过减小卷积核尺寸、去除局部响应归一化、引入批量归一化、更换损失函数,构建了改进AlexNet模型用于特征点检测;并以特征点为依据提取特征值、构造特征向量,使用Fisher判别分析方法实现了淡水鱼的种类识别。试验结果表明：改进AlexNet模型在测试集上的归一化平均误差的均值为0.0099,阈值δ为0.02和0.03时的失败率F_0.02、F_0.03分别为2.50%和0.83%,具有较好的精准度和误差分布情况;基于该模型和Fisher判别分析的淡水鱼种类识别方法对5种淡水鱼的识别准确率为98.0%,单幅图像的平均识别时间为0.368 s,保证了时效性。由此可知,提出的改进AlexNet模型能实现淡水鱼的特征点检测并具有较高的精度,可为淡水鱼种类识别、尺寸检测、鱼体分割等提供条件,该方法可为淡水鱼自动化分类装置的研发奠定基础。     

基于机器视觉技术的淡水鱼品种识别

为了后续加工便利,需要对打捞上来的淡水鱼进行分类,而且分类是淡水鱼加工前处理的重要工序之一。为了实现淡水鱼的自动分类,该研究通过收集常见的4种淡水鱼240条为试验样本,分别为鲢鱼、鲫鱼、鳊鱼和鲤鱼。通过运用机器视觉技术采集各种淡水鱼的图像,并运用数字图像处理技术对图像进行处理,提取其各个颜色分量及长短轴之比等特征值,最后运用该特征值建立有关淡水鱼的品种识别模型。研究表明,通过该识别模型可以完全实现对鲢鱼、鲫鱼、鳊鱼和鲤鱼这4种淡水鱼的品种的识别,准确率达到96.67%。机器视觉技术可以快速准确对常见的淡水鱼进行品种识别,具有较强的实际应用价值。