ВВЕДЕНИЕ 4
1 Обзор литературы 6
1.1 Методы определения качества фруктов 6
1.1.1 Спектроскопия 6
1.1.2 Измерение диэлектрической проницаемости 7
1.1.3 Компьютерное зрение 8
1.1.4 Ультразвук 8
1.1.5 Rician k-factor 9
1.1.6 Биоспекл 10
1.1.7 Измерение сопротивления 10
1.1.8 Измерение CSI 11
1.1.9 Измерение доплеровской частоты 11
1.2 Обработка данных полученных из рассмотренных методов 12
2 Программа экспериментальных исследований 15
3 Экспериментальные исследования 16
3.1 Определение этапа гниения / высыхания 18
3.2 Определение сорта яблока 22
3.3 Определение размера яблока 29
3.4 Программа для определения сорта и размера яблока 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 37
ПРИЛОЖЕНИЕ А 42
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 45
ПРИЛОЖЕНИЕ В 47
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
“В последние годы в мире наблюдается значительное увеличение количества и разнообразия сельскохозяйственной продукции. Таким образом, растущий спрос на высококачественные фрукты и овощи требует быстрого развития технологий послеуборочной обработки. Качественная оценка сельскохозяйственной продукции была предметом интереса для исследователей в течение многих лет. Тем не менее, нет четкого определения качества сельскохозяйственной продукции; различные исследователи определяют качество по-разному. Однако, для определения качества обычно используются определенные основные факторы: размер, форма, цвет, вкус, текстура и отсутствие дефектов и посторонних веществ. Поскольку многие показатели качества сельскохозяйственной продукции связаны с физическими свойствами продукции, могут быть разработаны неразрушающие методы оценки качества, основанные на физических свойствах.
В настоящее время методы характеризации делятся на две группы: разрушающие и неразрушающие. К неразрушающим методам относятся исследования при помощи ультразвука, рентгена, оптики, ближнего ИК-диапазона и электромагнитного излучения. Ручная сортировка также может быть классифицирована как неразрушающая, хотя она не только дорогая и трудоемкая, но также очень субъективная и противоречивая. Кроме того, визуальный осмотр не сможет выявить какие-либо отклонения от нормы внутри продуктов. В связи с более низкой добавленной стоимостью, присутствующей в сельскохозяйственном секторе по сравнению с большинством других отраслей, интерес к разработке передовых технологий и оборудования для неразрушающего контроля качества только возрастает в последние десятилетия. К сожалению, в настоящее время практически отсутствуют комплексные исследования, систематизирующие методы неразрушающего контроля качества плодов. Мы считаем, что на данном этапе развития радиоэлектроники ее достижения могут и должны быть использованы в этой, несомненно, важной задаче” [1].
Цель данной работы - исследовать неразрушающие методы определения качественных характеристик различных фруктов и овощей и разработать методику, позволяющую определять как минимум две качественных характеристики: размер и сорт плода.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
- провести обзор литературы в данной сфере;
- разработать методику определения качественных характеристик фрукта или овоща и описать ее;
- используя данную методику исследовать плод.
Исходными данными для работы являются:
- обязательно иметь возможность определять сорт (не менее пяти) и размер (не менее трех);
- иметь допустимое время определения на образец не более 0,5 с.
В качестве метрологического обеспечения выступает векторный анализатор цепей для измерения модуля и фазы коэффициента отражения и передачи, и собственное разработанное программное обеспечение.
В результате проделанной работы были рассмотрены неразрушающие методы оценки качества сельскохозяйственной продукции и описана программа последующих экспериментальных исследований. Выявлено, что у существующих методов имеются, например, проблемы безопасности при рентгенографии или эксплуатационные ограничения при ультразвуковом исследовании.
В работе произведено исследование характеристик яблока методом измерения параметров при помощи баночной антенны и векторного рефлектометра. Показано, что изменение качества плода влияет на импедансные характеристики антенны, в ближней зоне которой он находится. Определение стадии гниения / высыхания не удалось разработать, так как для этого нужно измерять целевое яблоко несколько раз, что в будущем не позволит использовать данную методику для сортировки. Была написана программа в среде разработки Ma.tl.ab,позволяющая предположить сорт с большой точностью и размер измеряемого яблока на основе ранее собранных данных. Программа работает корректно, точность определения сорта составляет более 90 %, в программе заложено восемь сортов яблок и по три варианта размера на каждый сорт. Поставленные задачи были решены полностью.
Данная методика определения при должной доработке может использоваться на конвейере в целях сортировки яблок. Данное применение позволит уменьшить затраты человеческого труда на сортировку, увеличить ее точность и скорость.
На основе данной работы были написаны статьи [1] и [42].
