蜂王浆自动取浆系统研究

作     者：周桂獒 

作者单位：中国计量大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙坚;陈楠

授予年度：2020年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：蜂王浆取浆 铰链四连杆 机器视觉 傅里叶描述子法 

摘      要：蜂王浆是兼备营养功能和药理作用的天然保健品。我国是蜂王浆生产和销售大国,年产量占世界总产量的90%以上。长期以来,蜂王浆的生产都是依靠人工移虫取浆获得,劳动强度大,生产效率低下。本文针对上述问题,对蜂王浆机械化生产方法及相关内容进行研究,设计蜂王浆自动取浆系统,对关键性刮浆机构进行几何建模仿真与杆长轨迹参数优化,研究了基于机器视觉图像处理的最佳取浆时间确定方法。具体研究内容包括:1、完成了蜂王浆自动取浆系统的整体设计。针对蜂王浆生产的四个工序,对系统台基条割蜡机构、捡虫机构、蜂王浆刮浆机构、移虫机构及滚筒分别进行设计。对系统控制器、气缸、传感器进行选型。完成系统控制流程与程序设计,通过对系统装置与控制系统搭建后的调试实验,系统连续运行情况下完成单条台基条取浆时间为35s左右,相对于人工取浆效率提高了约8.5倍。2、对刮浆轨迹与连杆式刮浆机构杆长参数优化方法进行研究。分析了手工刮浆的理想轨迹,对异型铰链四连杆刮浆机构进行几何建模。对机构进行运动仿真,根据刮浆周期内期望轨迹点于实际轨迹点坐标均方差最小建立优化目标函数,实现给定刮浆轨迹,求取连杆式刮浆机构的杆长设计参数。相关参数优化实验验证了优化方法的合理性。3、完成了蜂王幼虫图像处理及最佳取浆时间确定研究。对幼虫图像采集的相机、镜头及光源进行选型,对采集的图像进行预处理后,基于连通域方法对图像中目标幼虫进行信息标记与统计。针对有干扰情况下的幼虫误识别问题,对基于多边形近似的傅里叶描述子法的幼虫形状描述进行研究,采用欧式距离表示图像形状差异。基于幼虫图像处理进行了幼虫大小与王浆产量关系实验,确定了实验蜂王浆取浆周期内最佳取浆时间为移虫后69 70小时。