機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)秀開(kāi)題報(bào)告-范例

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1、 機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)秀開(kāi)題報(bào)告 課題名稱(chēng):翻轉(zhuǎn)式哈密瓜分級(jí)裝置設(shè)計(jì) 一、本課題研究現(xiàn)狀、研究目及意義 1 研究現(xiàn)狀: 目前,國(guó)內(nèi)對(duì)水果分級(jí)裝備的研究起步較晚,商品化的水果品質(zhì)檢測(cè)分級(jí)設(shè)備比較少;但是,隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展,有越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始對(duì)蘋(píng)果、柑橘、黃桃等水果的品質(zhì)特征進(jìn)行研究,并研制了部分水果檢測(cè)分級(jí)裝備。由于國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)的不成熟,現(xiàn)有的檢測(cè)分級(jí)裝置檢測(cè)研究對(duì)象多為蘋(píng)果、芒果、獼猴桃、柑橘等小型水果,而目前針對(duì)哈密瓜的分級(jí)研究基本上處在理論層面,還沒(méi)有應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中,仍需要進(jìn)行繼續(xù)深入的研究。目前,哈密瓜的市場(chǎng)需求量在逐年增加,因此迫切需要一種針對(duì)哈密瓜大小分級(jí)的設(shè)備及技術(shù)解決

2、當(dāng)前的問(wèn)題。 2 研究目的與意義: 哈密瓜是--地區(qū)的名優(yōu)特產(chǎn),素有“瓜中之王”的美稱(chēng),含糖量高,奇香襲人,不僅香甜可口,而且營(yíng)養(yǎng)成分十分豐富,被譽(yù)為“水果皇后”.然而,目前哈密瓜采摘后的檢測(cè)方式主要采用人工分揀方法,效率低下,隨意性大,往往帶有人的主觀因素,造成分選不規(guī)范,分選精度低;同時(shí)分揀時(shí)間長(zhǎng),水果腐爛變質(zhì)及客戶等待時(shí)間較長(zhǎng)等問(wèn)題突出,造成資源和時(shí)間的雙重浪費(fèi),致使經(jīng)濟(jì)效益下降,最終影響了哈密瓜在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。因此,對(duì)哈密瓜進(jìn)行自動(dòng)化分級(jí)顯得尤為重要。 本研究針對(duì)目前--哈密瓜主要依靠人工在田間地頭進(jìn)行分級(jí)的現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)了一種翻轉(zhuǎn)式哈密瓜分級(jí)裝置。 二、本課題研究?jī)?nèi)容 1 總

3、體設(shè)計(jì) 1.1 總體結(jié)構(gòu) 本裝置包括機(jī)架、進(jìn)料口、卸料口、傳送系統(tǒng)、承載水果裝置、控制系統(tǒng)和分級(jí)執(zhí)行裝置。傳送系統(tǒng)包含電動(dòng)機(jī)、同步皮帶、主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪和鏈條輸送帶;控制系統(tǒng)包含對(duì)射式激光傳感器、傳感器支撐架、三菱 PLC 和 PLC 支撐架;分級(jí)執(zhí)行裝置包含分級(jí)執(zhí)行裝置支撐架、支撐軸、調(diào)速電機(jī)、凸輪和棘輪。 1.2 工作原理 工作時(shí),電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送系統(tǒng)工作,傳送系統(tǒng)帶動(dòng)承載水果裝置工作,哈密瓜由進(jìn)料口進(jìn)入承載水果裝置。當(dāng)承載水果裝置通過(guò)對(duì)射式激光傳感器區(qū)域時(shí),哈密瓜觸發(fā)對(duì)射式激光傳感器,按照所觸發(fā)的對(duì)射式激光傳感器的對(duì)數(shù)將哈密瓜分為大、中、小3 個(gè)等級(jí);對(duì)射式激光傳感器將信號(hào)傳給三

4、菱 PLC,通過(guò)預(yù)先設(shè)置好的程序使三菱 PLC 控制相應(yīng)的調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),調(diào)速電機(jī)控制凸輪轉(zhuǎn)動(dòng);凸輪通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)使相應(yīng)的水果托盤(pán)翻轉(zhuǎn),進(jìn)而使哈密瓜進(jìn)入相應(yīng)的卸料口,實(shí)現(xiàn)哈密瓜的分級(jí);拉伸彈簧拉動(dòng)水果托盤(pán)回到初始位置,凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至初始位置后通過(guò)與棘輪作用停止轉(zhuǎn)動(dòng),等待下一次轉(zhuǎn)動(dòng)。 2 哈密瓜承載裝置設(shè)計(jì) 2.1 材料與方法 本次試驗(yàn)材料選 用品 種 為“金 皇 后 (欣 源 蜜6號(hào))”的成熟哈密瓜樣本,樣本個(gè)數(shù)為 100個(gè),產(chǎn)地為--兵團(tuán)農(nóng)六師103 團(tuán)哈密瓜種植基地。根據(jù)當(dāng)?shù)毓限r(nóng)的經(jīng)驗(yàn)和哈密瓜的全生育期(85 ~ 110天左右),在哈密瓜成熟期對(duì)此種哈密瓜進(jìn)行兩批次采收,每次均采收 50 個(gè)

5、,且采收時(shí)間間隔不能超過(guò) 3天,共得到 100 組有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 2.2 水果托盤(pán)曲線確定 通過(guò)對(duì)哈密瓜球度的計(jì)算,可以看出“金皇后(欣源蜜 6 號(hào))”品種哈密瓜形狀規(guī)則,接近于球形,因此需要設(shè)計(jì)一種類(lèi)球形的水果托盤(pán)。選取哈密瓜理論平均縱徑做為橢圓的長(zhǎng)軸 r1,哈密瓜理論平均橫徑做為橢圓的短軸 r2,并選定用于設(shè)計(jì)水果托盤(pán)的曲線。 2.3承載水果裝置設(shè)計(jì) 承載水果裝置由轉(zhuǎn)動(dòng)軸、減震彈簧、水果托盤(pán)支撐座、水果托盤(pán)緩沖墊、裝置支撐座、拉伸彈簧和水果托盤(pán)組成。其中,裝置支撐座與鏈條長(zhǎng)銷(xiāo)軸相聯(lián),減震彈簧固定在水果托盤(pán)支撐座和裝置支撐座之間;水果托盤(pán)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與水果托盤(pán)支撐座聯(lián)接,其緩沖墊固定在

6、水果托盤(pán)支撐座上,拉伸彈簧用于聯(lián)接水果托盤(pán)和水果托盤(pán)支撐座。承載水果裝置是哈密瓜分級(jí)裝置中的關(guān)鍵部件,該裝置中水果托盤(pán)的主要作用是實(shí)現(xiàn)哈密瓜承載傳送和翻轉(zhuǎn);減震彈簧和水果托盤(pán)緩沖墊主要作用是當(dāng)哈密瓜由進(jìn)料口傳送至水果托盤(pán)時(shí)實(shí)現(xiàn)減震和緩沖,避免哈密瓜出現(xiàn)損傷;拉伸彈簧的主要作用是當(dāng)水果托盤(pán)翻轉(zhuǎn)后將水果托盤(pán)拉回原位置。 3 分級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 分級(jí)執(zhí)行裝置設(shè)計(jì) 分級(jí)執(zhí)行裝置由凸輪、棘輪、支撐軸和調(diào)速電機(jī)組成。其中,支撐軸固定在分級(jí)執(zhí)行裝置支撐架上,棘輪固定在支撐軸上,凸輪繞支撐軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)固定在分級(jí)執(zhí)行裝置支撐架上的調(diào)速電機(jī) 帶動(dòng)凸輪繞支撐軸轉(zhuǎn)動(dòng),凸輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)與水果托盤(pán)作用,驅(qū)動(dòng)

7、水果托盤(pán)翻轉(zhuǎn),進(jìn)而使哈密瓜翻轉(zhuǎn)并實(shí)現(xiàn)哈密瓜的分級(jí);凸輪每次工作后都回到初始位置,通過(guò)與棘輪的作用實(shí)現(xiàn)凸輪靜止。 3.2分級(jí)控制系統(tǒng)工作原理 分級(jí)控制系統(tǒng)由多對(duì)對(duì)射式光電傳感器、三菱PLC 和調(diào)速電機(jī)組成。首先,通過(guò)試驗(yàn)獲取哈密瓜相關(guān)數(shù)據(jù)建立哈密瓜質(zhì)量 - 縱徑數(shù)學(xué)模型,根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型確定對(duì)射式光電傳感器的安裝位置,并確定哈密瓜經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)觸發(fā)傳感器個(gè)數(shù)與哈密瓜質(zhì) 量的關(guān)系;然后,PLC 通過(guò)獲取傳感器被觸發(fā)個(gè)數(shù)的信息間接獲取哈密瓜的等級(jí)信息,并根據(jù)間接獲取的哈密瓜等級(jí)信息控制相應(yīng)的調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng);調(diào)速電機(jī)控制凸輪旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)水果托盤(pán)翻轉(zhuǎn),最后完成哈密瓜的分級(jí)。 三、實(shí)施方案: 1

8、哈密瓜表面清理及編號(hào)。對(duì)所采收的哈密瓜使用干毛巾進(jìn)行表面清洗,用小刀切除果梗,并對(duì)哈密瓜進(jìn)行編號(hào),將編號(hào)為1 ~ 100 的記號(hào)紙貼在哈密瓜果梗處。 2 哈密瓜外形尺寸測(cè)量。對(duì)已經(jīng)編號(hào)的哈密瓜樣本,使用高度劃線游標(biāo)卡尺測(cè)量哈密瓜樣本縱向長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度 a、橫向短軸的兩個(gè)長(zhǎng)度 b 和 c.其中,短軸的兩個(gè)長(zhǎng)度 b、c 測(cè)量方式是短軸處相互垂直的兩個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量,通過(guò)公式(1) 求出哈密瓜的球度 .在測(cè)量哈密瓜縱徑時(shí)需要人工將哈密瓜豎立,由于豎立過(guò)程人工參與,可能存在一定的偏差,故此處均采取多次測(cè)量取平均值的方法。每個(gè)哈密瓜樣本的尺寸數(shù)據(jù)測(cè)量 3次并詳細(xì)記錄每次所測(cè)量的數(shù)據(jù),將每個(gè)哈密瓜樣本的 3組

9、試驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均值作為哈密瓜的尺寸數(shù)據(jù),并最終以 100 個(gè)哈密瓜的平均橫縱經(jīng)值做為哈密瓜的理論橫縱經(jīng)值。 四、進(jìn)度安排: 第1-4周 實(shí)習(xí)調(diào)研、收集資料; 第5周 完成開(kāi)題報(bào)告; 第6-7周 完成總體方案設(shè)計(jì); 第8-11周 完成機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算; 第12-15周 繪制裝配機(jī)總裝配圖、零件圖;并繪制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖、控制系統(tǒng)原理圖; 第16周 整理文檔圖紙完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū); 第17周 校對(duì)所有設(shè)計(jì)內(nèi)容參加畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯 五、已查閱主要參考文獻(xiàn) 朱培逸,王引佳,高玨,等。 基于 PLC 和組態(tài)王的水果品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì). 農(nóng)機(jī)化研究,- 106. 【

10、2】 張俊雄,荀一,李偉,等。 基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的柑橘自動(dòng)化分級(jí). 江蘇大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,- 103. 安愛(ài)琴,余澤通,王宏強(qiáng)。 基于機(jī)器視覺(jué)的蘋(píng)果大小自動(dòng)分級(jí)方法. 農(nóng)機(jī)化研究,- 166. 劉燕德,吳明明,孫旭東,等。 黃桃表面缺陷和可溶性固形物光譜同時(shí)在線檢測(cè). 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),-. 王運(yùn)祥,馬本學(xué),賈艷婷,等。 采用夾持果梗方法的水果檢測(cè)分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì). 食品與機(jī)械,- 110. 葛紀(jì)帥,趙春江,黃文倩,等。 基于智能稱(chēng)重的水果分級(jí)生產(chǎn)線設(shè)計(jì). 農(nóng)機(jī)化研究,- 130. 吳曉強(qiáng),黃云戰(zhàn),趙永杰。 基于運(yùn)動(dòng)控制器的蘋(píng)果質(zhì)量分級(jí)系統(tǒng). 食品與機(jī)械,- 116. 李晶,張東興,劉寶。 蘋(píng)果分級(jí)機(jī)輸送與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì). 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),- 161,.

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