成熟脐橙受夹损伤有限元分析及无损检测

发布时间：2023-03-04 14:56

　　江西南部广大地区土质优良,红壤土地十分适合种植脐橙,其出产的赣南脐橙,个大味甜,汁水丰盈,外表呈橙红色,光洁美观,是江西的名优水果产品,但江西南部多丘陵山地,地势海拔较高,脐橙种植于坡地上采摘困难,采摘主要依靠人工,但人工采摘耗时长,夜间和天气不好时采摘困难,果实易因采摘不当而变质,影响脐橙的售卖,且地形原因易造成脐橙采摘发生危险,出现安全事故,因此脐橙的采摘工作迫切需要实现机械化、智能化。为此,本文针对机械手采摘脐橙时抓取力对脐橙的损伤问题开展了研究工作,首先进行脐橙力学特性分析,然后将获得的脐橙弹性模量等力学参数数值作为初始条件进行脐橙受力有限元仿真分析,最后将有限元仿真获得的脐橙受力损伤结果进行近红外光谱无损检测,获得脐橙受力与其损伤之间的定性和定量关系,为将来脐橙采摘机器人研发时其抓取力的确定提供基础数据和模型。主要研究内容及结果如下:(1)以赣南脐橙的果肉和果皮为研究对象,使用质构仪对脐橙果肉的X、Y、Z方向进行三种不同距离压缩,测出并求得三次压缩受力平均值作为真实值;对脐橙果皮采用拉伸实验方式,测出果皮边缘破裂时的拉力、绝对拉伸长度及崩断瞬时的拉力,将果肉和果皮的测量值作为...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
主要英文缩写说明
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景、目的及意义
        1.2.1 研究背景及目的
        1.2.2 研究意义
    1.3 果实采摘智能机器人国内外研究现状
        1.3.1 国外研究进展
        1.3.2 国内研究进展
    1.4 研究内容及技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
    1.5 本章小结
第二章 脐橙力学特性分析
    2.1 试验材料与仪器
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 试验仪器
    2.2 试验方法
        2.2.1 整果及果肉压缩
        2.2.2 果皮拉伸
    2.3 试验结果与分析
        2.3.1 整果力学特性
        2.3.2 果肉力学特性
        2.3.3 果皮力学特性
    2.4 果皮与果肉的力学特性计算
        2.4.1 弹性模量
        2.4.2 破坏应力
        2.4.3 泊松比
    2.5 本章小结
第三章 成熟脐橙受夹损伤的有限元分析
    3.1 ANSYSWorkbench有限元软件简介
    3.2 有限元分析模型的构建
        3.2.1 初始仿真条件
        3.2.2 几何模型的建立
        3.2.3 定义材料属性
        3.2.4 网格划分
        3.2.5 接触对的建立
        3.2.6 约束与载荷的施加
    3.3 仿真结果分析
    3.4 结论
    3.5 本章小结
第四章 脐橙机械损伤的近红外检测装置及方法
    4.1 受损脐橙近红外在线检测装置
    4.2 损伤脐橙在线检测软件
    4.3 数据处理分析方法
        4.3.1 数据预处理方法
        4.3.2 建模方法
        4.3.3 模型评价
    4.4 本章小结
第五章 近红外光谱无损识别脐橙受夹损伤程度的模型构建
    5.1 脐橙样品的准备与实验方法
        5.1.1 脐橙样品的备置
        5.1.2 损伤脐橙的光谱采集
        5.1.3 脐橙损伤时的抓夹力测定及缺陷判定
        5.1.4 脐橙损伤与正常脐橙的光谱特征分析
    5.2 不同损伤程度脐橙光谱的预处理
        5.2.1 正常果与损伤果的SPA(连续投影)降维
        5.2.2 受损脐橙和正常脐橙的LSSVM判别模型
        5.2.3 损伤脐橙与正常脐橙的ELM(极限向量机)模型
    5.3 脐橙损伤程度定量模型的建立
        5.3.1 脐橙损伤程度的PLS模型
        5.3.2 外部验证及其准确性评价
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
个人简历 在读期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3754488