紅薯分級(jí)分選機(jī)的設(shè)計(jì)含6張CAD圖

紅薯分級(jí)分選機(jī)的設(shè)計(jì)含6張CAD圖,紅薯,分級(jí),分選,設(shè)計(jì),cad 開題論證審批表 學(xué)生姓名 ? 學(xué)號(hào) ? 年級(jí)專業(yè)及班級(jí) ? 指導(dǎo)教師及職稱 ? 開題時(shí)間 年 ???月 ????日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 紅薯分級(jí)分選機(jī)的設(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） 一、?紅薯概述及紅薯分選機(jī)的研究意義 ? 紅薯（學(xué)名：Ipomoea batatas），又名番薯、甘薯、山芋、地瓜、紅苕、線苕、白薯、金薯、甜薯、朱薯、枕薯等。常見的多年生雙子葉植物，草本，其蔓細(xì)長(zhǎng)，莖匍匐地面。塊根，無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，皮色發(fā)白或發(fā)紅，肉大多為黃白色，但也有紫色，除供食用外，還可以制糖和釀酒、制酒精。 世界紅薯 97.9%的面積集中在發(fā)展中國(guó)家。日本、美國(guó)、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)栽培面積一直呈下降趨勢(shì)。目前栽培面積僅相當(dāng)于60年代的5%。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)世界上共有111個(gè)國(guó)家栽培紅薯.中國(guó)是世界最大的紅薯生產(chǎn)國(guó).中國(guó)薯類生產(chǎn)相對(duì)比較集中，以2003年為例，9個(gè)省份的產(chǎn)量就占全國(guó)的74%。 ??紅薯含有豐富的淀粉、膳食纖維、胡蘿卜素、維生素A、B、C、E以及鉀、鐵、銅、硒、鈣等10余種微量元素和亞油酸等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，被營(yíng)養(yǎng)學(xué)家們稱為營(yíng)養(yǎng)最均衡的保健食品。食物纖維，對(duì)于現(xiàn)代人來說顯得尤為寶貴。醫(yī)學(xué)研究證實(shí)，缺乏具有通便作用的食物纖維，可誘發(fā)各種生活習(xí)慣病和大腸癌。紅薯經(jīng)過蒸煮后，部分淀粉發(fā)生變化，與生食相比可增加40%左右的食物纖維。多種不溶于水纖維的增加，可有效刺激腸道，促進(jìn)排便。 紅薯廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、造紙等10多個(gè)行業(yè)，利用紅薯可以制成數(shù)百種工業(yè)產(chǎn)品和數(shù)百種食品。在鮮紅薯加工中，用于淀粉加工的比例最大，淀粉可以進(jìn)一步加工成粉條、粉絲、粉皮等粉制品。另外用紅薯淀粉還可以制成變性淀粉、檸檬酸、酒精等，在醫(yī)藥上可以用來生產(chǎn)醫(yī)藥用的包裝塑料、藥片填劑和青霉素及核苷類物質(zhì)。 紅薯每加工一次就可以增值一次。加工成普通淀粉可以增值0.75倍，精制淀粉可以增值1倍，加工成粉條可以增值1.5－2倍，加工薯脯可增值3倍（但量有限）。另外加工后的薯渣可以造糖、酒精，綜合利用后可以增值5-6倍，如果加工成方便粉絲、或精制粉絲、保健淀粉出售，可以增值10-15倍不等。還有紅薯的莖尖、葉柄等制成蔬菜進(jìn)行綜合加工效益更高。 總之，紅薯是不耐存放的作物，只有深加工才可以增值。 正因?yàn)榧t薯巨大的使用價(jià)值和良好的市場(chǎng)前景，所以它對(duì)促進(jìn)我國(guó)相關(guān)食品行業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，食品深加工已經(jīng)越來越被世界重視，特別是便餐和方便食品的誕生，促使保鮮脫水蔬菜工業(yè)迅速發(fā)展起來，這更要求原料的深加工伴隨著發(fā)展。其中紅薯原料的深加工就是受到人們高度重視且發(fā)展較快的產(chǎn)業(yè)之一。 我國(guó)是世界最大的紅薯生產(chǎn)國(guó)。但在我國(guó)絕大部分紅薯被直接用作飼料和食用，紅薯的附加價(jià)值并沒有得到很好的挖掘。由于每年僅有百分之幾用于深加工，致使鮮薯過剩，增加了越冬保鮮難度，也降低了它的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。究其原因主要是缺少加工設(shè)備，特別是分選機(jī)械。而從國(guó)外引進(jìn)設(shè)備價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本高，致使國(guó)內(nèi)該產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。因此研究設(shè)計(jì)出一套成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用以及分選效率高的紅薯分選機(jī)是紅薯深加工承上啟下的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)紅薯深加工流程有著重要的影響。 ? 二、紅薯分選機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 近年來，隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和人民水平的提高， 國(guó)內(nèi)外紅薯品種越來越多，人們對(duì)紅薯的品質(zhì)也有了更高的要求。為了提高紅薯的加工質(zhì)量和出品等級(jí)，需要對(duì)紅薯進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量分級(jí)和大小分級(jí)。目前，我國(guó)具備先進(jìn)紅薯分選設(shè)備的企業(yè)很少，有大型生線的企業(yè)也僅僅是對(duì)質(zhì)量和大小進(jìn)行分選，裝備比較落后。因此，市場(chǎng)上銷售的紅薯大多數(shù)依靠機(jī)械配合人工的方式實(shí)現(xiàn)分級(jí)。人工分級(jí)的主要缺點(diǎn)是：勞動(dòng)量大、生產(chǎn)率低而且分選精度不穩(wěn)定；紅薯分選難以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確和無損化。截止到目前為止，國(guó)內(nèi)外已有不少學(xué)者及科研人員在此領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。根據(jù)紅薯檢測(cè)指標(biāo)的不同，紅薯分選機(jī)大致可分為大小分選機(jī)、重量分選機(jī)、外觀品質(zhì)分選機(jī)和內(nèi)部品質(zhì)分選機(jī)。 ? 2.1 大小分選機(jī)的研究現(xiàn)狀 ? 大小分選機(jī)是按照紅薯大小進(jìn)行分選，在紅薯分選機(jī)中應(yīng)用最為廣泛。目前可用于紅薯分選的方法有篩子分選法、回轉(zhuǎn)帶分選法、輥軸分選法、滾筒式分選法等 。其中，前3種方法由于各自存在不同的缺點(diǎn)而未能推廣使用。滾筒式分選法其分選裝置主要由喂料機(jī)構(gòu)、V型槽導(dǎo)薯板、分選滾筒、接薯盤及傳動(dòng)系統(tǒng)組成。工作時(shí)，紅薯由傾斜輸送器提升后，先經(jīng)手選裝置由人工剔除傷殘果，然后通過輸送帶送人薯箱，打開料門，輸送至導(dǎo)薯槽板。在此，紅薯自然分行滾動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)紅薯堆積和阻礙現(xiàn)象。分選滾筒開有孔徑逐級(jí)增大的圓孔，紅薯從V型導(dǎo)薯槽板流至滾筒外邊進(jìn)行自動(dòng)校徑的分選。小于分選孔的紅薯先從第一滾筒分選孔落人接薯盤，大于分選孔的則經(jīng)V型導(dǎo)紅薯槽繼續(xù)向前滾動(dòng)，直至遇到相應(yīng)分選孔落下，于是在不同的接薯盤可得到不同等級(jí)的紅薯。此分選裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)紅薯?yè)p傷小，成本較低，分選精度和效率較高，適用于球形和近似球形物料的分選，在國(guó)外應(yīng)用較廣。為了減少紅薯碰撞，提高好薯率，有的大小分選機(jī)是利用浮力、振動(dòng)和網(wǎng)格相配合的辦法進(jìn)行分選，但有關(guān)此方面的報(bào)道較少。 由以上可知，紅薯大小機(jī)械式分選法中，滾筒式分選法是最優(yōu)的一種。另外，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)的發(fā)展，采用光電傳感器或CCD攝像機(jī)對(duì)紅薯的大小進(jìn)行測(cè)量判別已成為此類分選機(jī)的機(jī)對(duì)紅薯的大小進(jìn)行測(cè)量判別已成為此類分選機(jī)的研究熱點(diǎn)。因?yàn)樗鼈兪菍?duì)紅薯的大小進(jìn)行不損傷的非接觸性計(jì)量，適用于任何種類的紅薯。馮斌、汪懋華 研究了一種基于計(jì)算機(jī)視覺的紅薯大小檢測(cè)方法，試驗(yàn)表明該方法檢測(cè)速度快、正確率高、適用范圍寬，能夠滿足紅薯自動(dòng)檢測(cè)要求。 ? 2.2 重量分選機(jī) ? 按重量進(jìn)行分選的分選機(jī)械早期是利用杠桿原理進(jìn)行分選的。目前，機(jī)械式重量分選機(jī)主要有固定衡量秤體、運(yùn)動(dòng)輸送盤式和固定限位裝置、運(yùn)動(dòng)衡量秤體式兩種機(jī)型 。機(jī)械式重量分選對(duì)紅薯的損傷較小，而且具有較廣的通用性，但是由于各種誤差及摩擦影響等分選精度不是很高。近年來，隨著計(jì)算機(jī)和稱重傳感技術(shù)的迅速發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相互滲透， 電子稱重技術(shù)及應(yīng)用有了新的發(fā)展?；诖?， 國(guó)內(nèi)外已開始研制電子稱重式分選機(jī)。電子稱重式分選機(jī) 一般采用壓力傳感器稱量紅薯，微機(jī)系統(tǒng)對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行采樣、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、運(yùn)算和處理，并控制機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行分選。王新亭等 在現(xiàn)有電子稱重式紅薯分選臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)其測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行了重新研制，將原有的Pc機(jī)控制替代為單片機(jī)控制。由于系統(tǒng)采用微機(jī)控制，可按需選擇準(zhǔn)確的分選基準(zhǔn)，具有更高精度和更高的控制靈活度，在實(shí)際中具有更廣的應(yīng)用前景。以色列ESHET EILON公司、 美國(guó)AUTOLINE公司生產(chǎn)的電子稱重式分選機(jī)，在分選檢測(cè)技術(shù)上已經(jīng)很成熟，工作效率高，并具有較高的分選精度。但是由于該設(shè)備操作較為復(fù)雜，而且設(shè)備成本較高，難以在我國(guó)推廣使用。我國(guó)對(duì)該類型紅薯分選機(jī)的研制尚處于起步階段，需要科研人員充分利用國(guó)外已經(jīng)取得的研究成果，研制適合于我國(guó)實(shí)際情況的電子稱重式分選機(jī)。 ? 2.3 外觀品質(zhì)分選機(jī) ? 外觀品質(zhì)分選機(jī)是按紅薯的大小、表面缺陷、色澤、形狀、成熟度等進(jìn)行分選的分選機(jī)。其分選方法包括：光電式色澤分選法和計(jì)算機(jī)圖像處理分選法。色澤分選法是根據(jù)顏色不同反射光的波長(zhǎng)就不同的原理對(duì)紅薯顏色進(jìn)行區(qū)分。而計(jì)算機(jī)圖像處理分選法是利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)一次性完成果梗完整性、果形、紅薯尺寸、果面損傷、成熟度等檢測(cè)，可以測(cè)得紅薯大小、果面損傷面積等具體數(shù)值， 并根據(jù)其數(shù)值大小進(jìn)行分類 。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)紅薯外部品質(zhì)檢測(cè)方面進(jìn)行了大量的研究，并取得了重大進(jìn)展。在缺陷檢測(cè)方面，Tao Y等研制出的基于計(jì)算機(jī)視覺的蘋果缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，達(dá)到了快速和全面檢測(cè)的效果。Leemans V 等研究了一個(gè)基于缺陷特征的紅薯實(shí)時(shí)分級(jí)方法。該方法的準(zhǔn)確率可達(dá)73％，其中錯(cuò)誤發(fā)生的一部分情況是良性的，而另一部分則由于缺陷是曬傷或撞傷，或者缺陷太靠近果梗和花萼很難被檢測(cè)到。在顏色檢測(cè) ?方面， 目前普遍采用色度直方圖計(jì)算各色度的累計(jì)值作為分級(jí)特征，且識(shí)別的方法仍然是統(tǒng)計(jì)模式方法居多。Kazuhiro 采用二級(jí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)蘋果進(jìn)行顏色分級(jí)，通過將蘋果果面沿花萼／梗方向分區(qū)并分別進(jìn)行處理，解決了因蘋果果面曲率不同而引起的反射梯度不同的問題。在國(guó)內(nèi)，為實(shí)現(xiàn)蘋果顏色的在線檢測(cè)，李慶中等 設(shè)計(jì)了蘋果顏色自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)，基本上實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)分級(jí)的要求。在果形檢測(cè)方面， 目前描述蘋果形狀的方法有多種，包括編碼法、統(tǒng)計(jì)法、幾何結(jié)構(gòu)法和光譜法等。邊界編碼法雖然能夠準(zhǔn)確地描述蘋果的形狀，但數(shù)據(jù)量大而且壓縮困難。 ? 2.4 內(nèi)部品質(zhì)分選機(jī) ? 內(nèi)部品質(zhì)包括紅薯的糖度、硬度、酸度和內(nèi)部缺陷等指標(biāo)，通常紅薯內(nèi)部品質(zhì)主要依靠破壞性檢驗(yàn)方法。目前用于紅薯硬度的檢測(cè)方法主要有變形法和聲學(xué)法。但由于變形法只能測(cè)量紅薯的局部硬度，聲學(xué)法易受噪音和機(jī)械振動(dòng)的影響等而限制了其應(yīng)用。而近紅外法和核磁共振法可用于紅薯糖度、硬度的檢測(cè)。近紅外光譜技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)方面發(fā)展較快，具有檢測(cè)速度快、可同時(shí)檢測(cè)多種內(nèi)部成分等優(yōu)點(diǎn)。其基本原理是當(dāng)用近紅外光照射紅薯時(shí)，不同的紅薯內(nèi)部成分對(duì)于不同波長(zhǎng)的光學(xué)吸收和散射程度不同，而內(nèi)部光譜也會(huì)隨著紅薯內(nèi)部成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同而發(fā)生變化。利用這一特性，即可根據(jù)近紅外光譜特征分析紅薯中的主要成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù) 。何東健等 。 利用近紅外分光法檢測(cè)紅薯內(nèi)部品質(zhì)，結(jié)果表明：近紅外分光法不但能檢測(cè)紅薯糖度、酸度， 而且能檢測(cè)內(nèi)部缺陷，完全滿足在線檢測(cè)紅薯內(nèi)部品質(zhì)的要求。劉燕德等應(yīng)用近紅外漫反射光譜分析技術(shù)設(shè)計(jì)了一種近紅外光譜紅薯內(nèi)部品質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠快速地用于紅薯內(nèi)部品質(zhì)的無損檢測(cè)和分級(jí)。核磁共振技術(shù)作為一項(xiàng)新的檢測(cè)技術(shù)在紅薯內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)方面也有著較大的發(fā)展?jié)摿?。Kim等 設(shè)計(jì)了1臺(tái)NMR在線分級(jí)設(shè)備并進(jìn)行了測(cè)試， 發(fā)現(xiàn)鱷梨在帶50mm／S的狀態(tài)下，所得油水的共振峰值比值與成熟度的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0．970。Chaughule等使用自由感應(yīng)衰減(FID)譜的方法對(duì)人參果中的可溶性碳水化合物進(jìn)行了測(cè)定。Zion等 提出一種基于MRI進(jìn)行計(jì)算機(jī)檢測(cè)的快速方法，并對(duì)不同品種的蘋果進(jìn)行損傷檢測(cè)，取得了較好的試驗(yàn)結(jié)果。另外，用超聲波檢測(cè)西瓜的內(nèi)部空心已比較成熟。其它缺陷的檢測(cè)目前有：x射線分析法、計(jì)算機(jī)視覺檢測(cè)方法、介電特性檢測(cè)方法、電子鼻技術(shù)等。利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)進(jìn)行無損檢測(cè)也是近幾年研究的一個(gè)熱門課題，到目前該技術(shù)已比較成熟，應(yīng)用也日趨廣泛。隨著嗅覺傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，電子鼻技術(shù)也得到了廣泛的研究與應(yīng)用。Lakshmi 等通過對(duì)變化的電子鼻傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行了多元分析，把蘋果按成熟度分成未成熟、成熟和過成熟3種等級(jí)。通過判別式分析法， 電子鼻技術(shù)的正確分級(jí)率達(dá)83％。 ? 三、主要參考文獻(xiàn) ? 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