禽蛋聚氯乙烯弹性薄壁包装盒的设计与力学特性试验

为了降低禽蛋运输破损率,优化禽蛋包装结构,该文分析了中国禽蛋运输包装与分级现状,应用力学理论设计新型聚氯乙烯(PVC,polyvinyl chloride),弹性薄壁禽蛋包装盒,利用质构仪测试比较当前流通蛋盒和新设计蛋盒空载和满载时的力学特性,分析包装在运输中禽蛋破损率随装载数量、载荷、位移和加载时间等影响因素的变化规律,检验包装盒对禽蛋的保护性能,测试包装盒的保护效果,然后对产品进行成本分析。结果表明:1)设计盒侧壁结构,当前流通PVC包装盒承受载荷为80~100 N,新型PVC包装盒承受载荷分别为90~130 N,新结构抗压能力增强;2)装载鸡蛋数量越多,整体抗载能力增强,满盒时抗载能力最大;3)与当前流通中同类型PVC包装盒比较,使用新PVC结构包装盒,禽蛋运输破损率降低了0.72%。该文通过包装盒的理论分析、试验验证,获得较佳禽蛋包装盒结构形式,通过成本比较,表明禽蛋新包装可以降低禽蛋破损率,减少成本。研究结果为禽蛋缓冲包装探索,无损运输包装设计机理打下理论基础,为蛋品包装提供了设计方法和试验途径。     

提高鸭蛋清洁度的层叠式笼养蛋鸭笼底网的优化设计

为解决层叠式蛋鸭笼养设备在笼养鸭过程中出现鸭蛋表面脏污严重的问题,该文优化设计了蛋鸭笼底网外形尺寸参数。该文建立鸭蛋滚落运动仿真模型,利用二分法确定笼底网坡度合理范围。基于笼底网坡度合理范围,综合考虑笼底网间距、笼底网直径、笼底网质量及最大位移变形,建立笼底网优化数学模型。以有限元软件ANSYS为计算平台,采用三因素四水平相应曲面分析法,并基于最大位移变形响应面对蛋鸭笼底网尺寸参数进行寻优,寻优结果中笼底篦漏孔最大的一组解为最优解。优化结果较优化前,笼底网坡度增大至8.5°,笼底篦漏孔增大29.2%,笼底网最大位移变形量下降18.1%;为进一步检验优化结果可行性,该文利用优化后笼底网进行蛋鸭笼养试验。试验结果显示,蛋鸭笼底网优化后显著提高了鸭蛋清洁度,对毛羽品相、产蛋率及鸭蛋破损率无显著影响。该研究可为禽类笼养设备笼网的研制提供参考。     

基于YOLOv5s的筐装禽蛋上料机器人视觉定位方法

针对国内禽蛋制品加工过程中,散装蛋水中上料时筐装蛋搬运自动化程度低的问题,设计一种自动上料机器人的视觉定位方案。该方案采用YOLOv5s和图像处理相结合的方法,在复杂环境中对散装禽蛋筐进行定位识别。建立最佳分割阈值T与图像平均灰度值M之间的关系模型,使用动态阈值分割法对图像中的堆垛整体进行分割,通过堆垛最小外接矩形的长宽比区分2种筐装禽蛋堆垛类型,堆垛类型识别准确率为100%。使用YOLOv5s对堆垛顶层的单个蛋筐进行定位识别,模型识别精确率为98.48%,检测单幅图片用时为0.005 4 s。根据YOLOv5s输出的定位结果对图片进行裁剪,通过图像分割将蛋筐边框分割出来并用Canny算子检测其边缘信息,计算所有蛋筐旋转角度,平均角度误差为0.41°。结合蛋筐高度得出筐装禽蛋堆垛中所有蛋筐的位姿信息。结果表明,基于YOLOv5s和图像处理的筐装禽蛋定位方法可以准确识别出筐装禽蛋堆垛中所有蛋筐的位姿信息,该系统具有较好的鲁棒性和可行性。     

我国农业机械CAD的发展思路

介绍了CAD技术的发展特点；阐述了我国CAD技术的发展现状和CAD技术在农业机械中的应用；指出了我国农业机械CAD中存在的问题；阐明了我国农业机械CAD的发展思路。     

基于小波变换和BP神经网络的蛋壳破损检

提出了一种基于多层小波变换和纹理分析的蛋壳破损检测方法。该方法对获取的鸡蛋透射图像G分量在不同水平上进行小波分解,计算和分析各水平高频细节子图像的纹理特征参数,实验确定最有效的8个特征参数作为BP网络输入,建立结构为8—20—2的BP神经网络蛋壳破损分类模型。实验表明,该方法对无破损蛋、线状破损蛋、网状破损蛋和点状破损蛋的判别正确率分别为95%、90%、95%、80%,平均识别率为     

禽蛋检测与分级智能机器人系统的软件实现

禽蛋检测与分级智能机器人系统SIRDGE(systern of intelligent robot detecting and grading eggs)包括场景图像的采集和摄像机的标定,图像处理和特征值的提取,机器人运动控制和轨迹规划,真空吸盘的单片机控制,敲击声音的处理与破损检测,彩色图像处理与内部品质检测等子系统.笔者对各子系统软件的算法进行了研究,采用VC 编程实现了其软件功能,对SIRDGE进行调试结果表明,SIRDGE性能稳定,运行正常.     

鸡蛋透射光图像形态特征与其新鲜度的相关关系

该文结合鸡蛋内容物自身结构特点,研究鸡蛋图像形态特征与新鲜度的相关关系,快速无损检测新鲜度.用机器视觉装置获取鸡蛋图像,通过实验检测对应鸡蛋新鲜度(哈夫单位).采取有效图像处理,使蛋黄和气室特征显现.选取蛋黄与整蛋面积比值、气室高度与整蛋长轴长度比值作为形态特征参数,建立两特征值与新鲜度的关系模型,经检验通过两特征模型判别鸡蛋新鲜度的正确率分别为91%、93%.研究结果表明,鸡蛋图像蛋黄面积比、气室高度比随着新鲜度的降低而逐渐增大.     

高效打蛋破壳刀片渗硼与渗钒处理后微观组织与性能变化

刀片卷刃和刀片磨损是破壳刀片的两大失效形式,这将决定着破壳器的使用效率。其中延长破壳刀使用寿命的有效解决方式便是提高材料硬度并保持其韧性。为此,该研究采用渗硼和TD渗钒2种工艺对2Cr13不锈钢破壳刀进行处理,以提高刀片的耐磨性,并对处理后的组织结构、机械性能以及摩擦性能进行研究。采用扫描电镜（Scanning Electron Microscope, SEM）和X射线能谱分析（Energy Dispersive Spectrum, EDS）从截面到涂层的厚度、组织和化学成分进行分析,利用X射线衍射仪（X-ray Diffraction, XRD）从表面对材料的晶体结构进行分析。结果表明,在2Cr13不锈钢破壳刀表面成功实现渗B与渗V处理,并有较好的附着性。处理后涂层厚度分别为14.8与5.2 μm,渗钒涂层较薄是由于大原子半径使得扩散迟缓,其中渗B涂层原子百分含量为30%,而渗V涂层含量为12.3%。根据XRD,渗B涂层主要由FeB、Fe2B、Fe3B组成,而渗V层主要由VCx组成,这些硼化物和碳化物是通过扩散与内部原子反应生成的。采用0.49 N载荷对涂层和基体硬度进行测量发现渗B层和渗V层的硬度分别为1 554和1 037 HV,因此硼化物和碳化物的高硬度使得硬度相对未处理前提升了2～3倍,其中VCx导致渗V层硬度相对较低。为进一步探究机械性能,采用纳米压痕试验对刀片纳米硬度、弹性恢复系数（We）和能量耗散系数（Kd）进行测量,结果发现纳米硬度和显微硬度值接近,渗B层的弹性恢复能力较渗V层强,但是渗V层表现出更好的塑性变形能力。摩擦试验表明渗V层摩擦系数为0.5,相对渗B层的0.68更低,但是在非冲击载荷下渗B层因为硬度高将具有更好的耐磨性。综合厚度和机械性能考虑,渗V层良好的塑性变形能力将在抗刀头卷刃上更有优势,而渗B层因为较高硬度则在稳定负载下具有更好的耐磨性。     

鸡蛋彩盒装箱生产线设计与试验

为了满足消费者需求,鸡蛋被包装成规格众多的礼品彩盒,这给彩盒装箱自动化带来了巨大困难,由于彩盒大小多变,每箱装入数量不同,加上鸡蛋的易碎物理特性,目前,国内禽蛋加工企业均采用人工装箱。该研究为实现对鸡蛋机械自动装箱,研发出基于直角坐标机械手的彩盒装箱搬运机构,通过机械臂轨迹规划算法,计算出直角坐标机械手各单元的运动轨迹,设计了鸡蛋彩盒柔性装箱生产线,并实现产业化。为了保证装箱过程中机械手夹持彩盒稳定可靠,同时,避免生产线共振导致盒内鸡蛋的破损,该研究首先对彩盒基本物性及所需包装防护性能进行跌落试验、压力试验、扫频试验和随机振动试验,确定鸡蛋彩盒包装的防护性能参数,包括临界跌落高度、无破损夹持力、共振频率、无破损鸡蛋运输系统激励。由彩盒跌落试验得出盒内鸡蛋破损临界跌落高度为290 mm;压力试验确定彩盒夹持力小于870 N时,盒内鸡蛋无破损;扫频试验确定彩盒包装件共振频率范围为10～15 Hz;随机振动试验确定系统的激励需小于等于0.52 g2/Hz。在彩盒物性参数测定值约束下,采用Siemens PLC S7-200 Smart作为中央控制器,MCGS触摸屏界面,配合可以根据彩盒大小、规格和入箱彩盒数量要求而快速拆装更换的夹板和导入架,实现了鸡蛋彩盒柔性、高效、低破损装箱。该生产线设计的直角坐标机械手X、Z轴的最大有效行程分别为750、380 mm;X 轴移动线速度0～199 mm/s可调,Z 轴移动线速度0～149 mm/s可调;Y轴夹爪板运动轨迹最大行程200 mm,最大线速度50 mm/s。整机额定功率1.5 kW。生产线在企业包装流水线上运行11个月,机械装置及控制系统软硬件稳定可靠。对生产线进行了为期10 d的现场测试,结果显示：包装线完成每箱6盒、每箱4盒的装箱效率分别为96.2和120.4箱/h,是人工装箱效率的4～6倍,同时还可节省3～6名辅助工,测试全过程蛋品破损率为0。研究结果可为禽蛋彩盒包装自动化生产线的设计与应用提供参考。     

发达国家禽蛋加工设备关键技术对我国研究方向的启示

我们分析进口蛋品加工装备的关键技术是为了学习国外先进经验,掌握好相关核心技术,更好地使用进口设备,提高国产蛋品加工装备水平,开发具有自主知识产权的现代化禽蛋加工装备。