獼猴桃果實分級系統設計

摘 要：為了降低獼猴桃果實分級成本，提高果實分級效果，設計了一種根據獼猴桃果實的重量進行分級的系統，該系統由控制器、稱重傳感器、觸摸屏、語音輸出等四部分組成，系統可按照果實重量分級，分級設備成本較低，經過測試，分級精度較高，可以滿足普通農戶的果實分級要求。

關鍵詞：獼猴桃；果實；分級

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A

獼猴桃因為其維生素C含量很高，所以被稱為“水果之王”，深受大家的喜愛。我國獼猴桃種植區域較為廣泛，南方北方都有種植，2017年我國獼猴桃產量達到237萬噸。獼猴桃果實采摘后，需要對果實進行分級。國內外對分級方法有很多相關研究，可以見到的參考文獻中提到的分級方法很多：可以按照果實重量分級、按照形狀分級、按照果實表面缺陷分級、按照果實重量和形狀分級、重量和表面缺陷分級等。按照果實重量和表面缺陷來對果實分級，分級效果較好，分級效率高，但是分級設備價格昂貴，普通農戶負擔不起昂貴的使用成本；按照果實形狀分級，其分級設備是“分級板”成本最低，但是分級精度低，分級效果不理想；按照果實重量分級，分級設備成本較低，分級精度較高，可以滿足普通農戶的果實分級要求。本設計提出一個可以滿足低成本分級需求的果實分級系統。

1 應用背景

獼猴桃品種較多，有海沃德、秦美、啞特、紅陽、臍紅等10余個品種，獼猴桃果實的分級標準按照果實不同也有所不同，果實按照獼猴桃果實分級標準分為三級（以海沃德為例）：一級果（單果重大于100g小于120g）、二級果（單果重大于90g小于100g）、、三級果（單果重大于80g小于90g或者大于120g）。該獼猴桃果實分級系統的使用者為普通農戶，在對獼猴桃果實分級時，農戶首先可以在系統中選擇待分級的獼猴桃果實品種，然后將采摘后的獼猴桃果實逐個放在分級系統的稱重平臺上稱重，稱重的同時觀察獼猴桃果實的外觀和果實的形狀，在系統的顯示屏上會顯示出稱重之后的果實重量信息、已經分級果實數量信息、語音播報分級結果（如二級果 98g）。農戶可以快速準確的獲得分級結果，有助于提高農戶的果實分級效率。

所以果實分級系統的設計原則是要滿足使用方便、分級迅速、準確率較高、分級效率較高、成本較低等要求。

2 設計方案

獼猴桃果實分級系統從低成本、易于使用的角度出發，選擇按照果實重量分級的方法設計分級控制系統。該系統由四部分組成：系統控制器、稱重傳感器、觸摸屏、語音輸出部分，系統結構如圖1所示，觸摸屏既可以輸出分級信息又可以選擇待分級的果實品種，分級結果依靠語音輸出部分播放出來。

果實分級控制系統選擇性價比較高的三菱FX3U PLC作為系統控制器，稱重傳感器使用電阻應變式壓力傳感器N430，該傳感器的量程為1Kg，精度可以達到0.1g，對于獼猴桃果實的稱重足夠使用。觸摸屏使用MCGS昆侖通態HMI，在HMI上可以由用戶選擇對不同的獼猴桃果實品種按照重量進行分級。如圖2所示，可以選擇待分級的獼猴桃品種，顯示分級結果。

3 實驗結果

選擇了不同品種的獼猴桃共計140枚，將獼猴桃逐一放在稱重傳感器上進行分級測試，并與人工分級結果進行對比，果實分級控制系統的分級結果令人滿意，分級準確率達到100%，可以實現理想的分級。

4 結論

本設計使用PLC和稱重傳感器、觸摸屏等設備設計了一種根據獼猴桃果實的重量進行分級的系統，該系統由控制器、稱重傳感器、觸摸屏、語音輸出等四部分組成，系統可按照果實重量分級，分級設備成本較低，經過測試，分級精度較高，分級結果令人滿意，達到了預期效果。

參考文獻：

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基金項目：2016年陜西省教育廳科研項目“基于機器視覺和重量檢測的獼猴桃分選技術研究”（16JK1872）；2016年楊凌職業技術學院校內自然科學研究基金“基于機器視覺的獼猴桃分級技術研究”（A2016031）

作者簡介：紀娜（1979），女，碩士，副教授，研究方向為軟件技術、控制理論。