Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Sadeghi,Abbas Hemmat,Seyed Ahmad Mireei
مرتضی صادقی (استاد راهنما) عباس همت (استاد مشاور) سیداحمد میره ای (استاد راهنما)
 
STUDENT
Alireza Heidari
علیرضا حیدری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Design and Development of an Online Date Fruit Firmness Measuring System Based on Nondestructive Impact Force
Date ( Phoenix dactylifera ) is an ancient fruit containing great source of minerals and nutritive materials. Date palm is also one of the most important trees in desert. Iran has the largest fields of planting and ranks second grade in terms of producing date. This product plays an important role in foreign exchange income. Grading of date fruit is currently done manually which causes mechanical damage to the fruit during the operation. Therefore, developing an automatic grading system in order to increase the quality of the product and reduce the labor cost is of great importance. In this research an electro-mechanical system was developed for online measuring firmness of date fruit based on nondestructive impact force. The samples of Mazzafati variety were prepared form Jiroft (Kerman provience) at four different maturity stages (Kimri, Khalal, Rutab andTamr). The nondestructive tests were performed on two sides of the samples at three different speeds (1, 1.5 and 2 m s -1 ). Since the firmness of date fruit is related to the maturity stage, this property was considered as the grading index. Each fruit was divided into two equal parts and the core was removed. Destructive tests were also performed on both sides separately based on Magness-Taylor (MT) test using a universal tension compression device with a probe of 4 mm diameter. The maximum force of penetration was considered as the firmness index. Three different analysis methods were used to obtain a functional relationship between the firmness as the dependent variable and the recorded signal as the independent variable. In the first method, three characteristics of the signal’s first half-wave were defined including peak force (F p ), its duration (P d ), and the area under its diagram (I g ). The non-linear multivariate regression approach was performed on MT firmness against these properties. The results showed no accepatable results. The partial least squares (PLS) regression was then applied to the total impact signal data which resulted in a better firmness prediction. The calibration coefficients were also revealed that only up to a specific duration of the total signal data (200 ms) were effecitive on firmness prediction. In other words, the data after this period could be considered as noise. Consequently, a new linear multivariate regression approach considering the above mentioned characteristics (F p , P d and I g ) for the first 20 half-waves of the signal was applied for predicting firmness. The results showed an appropriate improvement in prediction confirming the applied assumption. According to the similar results for both sides separately and considering all data together, it can be concluded that firmness prediction was not dependent to the oreientation of fruit during the impact, hence the developed approach can be used for practical grading purposes. Overall, regarding enginireeing considerations related to grading system and the fact that the lower speed causes less damage to the fruit the speed of 1.45 m s -1 is recommended for developing the commercial system. Key words: Date palm, Firmness, Impact, Nondestructive test, Partial least squares, Rheological properties
خرما یکی از قدیمی‌ترین درختان شناخته شده برای انسان است. این درخت علاوه بر اینکه منبعی غنی از مواد غذایی مورد نیاز است، از این منظر که یکی از مهم‌ترین محصولات کشاورزی در مناطق خشک و بیابانی است دارای اهمیت است. کشور ایران از لحاظ سطح کشت وسیع‌ترین و از لحاظ مقدار تولید دومین رتبه را در بین کشورهای جهان دارا می‌باشد. بنابراین، این محصول یکی از منابع مهم درآمد ارزی برای اقتصاد کشور است. درجه بندی این محصول در حال حاضر در کشور به صورت دستی انجام می‌شود. در حین انجام عملیات درجه ‌بندی صدماتی به محصول وارد می‌شود که از کیفیت و بازار پسندی آن مخصوصاً برای صادرات می‌کاهد. بدین منظور طراحی و ساخت سامانه غیر مخرب ارزیابی کیفی خرما می‌تواند از جنبه افزایش درآمد از طریق افزایش کیفیت محصول ارائه شده به بازار و همین طور از طریق صرفه جویی در هزینه‌های کارگری باعث رونق اقتصاد کشاورزی در این مناطق شود. در این تحقیق یک سامانه برخط به منظور اندازه‌گیری سفتی خرما مبتنی بر روش غیر مخرب ضربه، متشکل از دو بخش مکانیکی و الکترونیکی طراحی و ساخته شد. هدف نهایی تعامل این دو سامانه ضبط سیگنال خروجی از بارسنج در آزمون غیر مخرب بر روی رایانه بود. نمونه‌های خرمای رقم مضافتی در 4 مرحله متفاوت رسیدگی (کیمری، خارک، رطب و خرما) تهیه و در کوتاه‌ترین زمان ممکن در دو سوی متفاوت و در 3 سرعت (1، 5/1 و 2 متر بر ثانیه) تحت آزمون غیر مخرب ضربه قرار گرفتند. از آن‌جا که سفتی خرما در مراحل رسیدگی بسیار به مرحله مورد نظر وابسته است، این ویژگی به عنوان ملاکی برای تعیین رسیدگی محصول در نظر گرفته شد. برای اندازه‌گیری سفتی در روش شاهد، نمونه به دو نیمه تقسیم و هر نیمه به صورت جداگانه طبق استاندارد آزمون مگنس- تیلور تحت آزمایش مخرب نفوذ با قطر سطح تماس 4 میلی متر با استفاده از دستگاه جامع آزمون کشش-فشار قرار گرفت. بیشینه نیروی لازم برای نفوذ به میوه به عنوان شاخص سفتی نمونه در نظر گرفته شد. به منظور مدل‌سازی سفتی خرما با استفاده از سیگنال ضربه از سه روش مختلف استفاده شد. ابتدا 3 مؤلفه از نیم موج اول سیگنال (بیشینه مقدار، مدت و سطح زیر نمودار) تعریف و برازش غیر خطی بر روی آن‌ها انجام شد. نتایج حاکی از این بود که رابطه پیش‌بینی کننده توانایی قابل قبولی برای تخمین سفتی مشاهدات جدید ندارد. سپس از روش حداقل مربعات جزئی با استفاده از کل سیگنال ضربه استفاده شد که نتایج بهتری را برای پیش‌بینی سفتی در بر داشت. همچنین ضرایب کالیبراسیون نشان داد که داده‌های موجود در کل سیگنال تا زمان مشخصی (حدود 200 میلی ثانیه) در تعیین سفتی مؤثرند. با استفاده از این نتایج و فاکتورهای تعریف شده در مرحله قبل رگرسیون چند متغیره خطی بر روی مؤلفه‌های 20 نیم موج اول سیگنال انجام شد. بهبود نتایج مدل‌سازی بیانگر صحت فرضیات قبل بود. همچنین با توجه به نتایج مشابه برازش مدل‌های مختلف برای هر دو پهلو و کل داده‌ها، می‌توان نتیجه گیری کرد که نتایج مدل‌سازی مستقل از محل برخورد بوده و روش توسعه یافته قابلیت کاربرد برای درجه‌بندی محصول را دارد. در پایان با در نظر گرفتن ملاحظات مهندسی مربوط به سیستم جداسازی و اینکه سرعت پایین‌تر خطر آسیب رساندن به محصول را کمتر می‌کند، توصیه می‌شود که از سرعت 5/1 متر بر ثانیه در توسعه صنعتی سیستم استفاده گردد. واژگان کلیدی: آزمون غیر مخرب، حداقل مربعات جزئی، خرما، خواص رئولوژی، سفتی، ضربه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی