猕猴桃果实分级系统设计

摘 要：为了降低猕猴桃果实分级成本，提高果实分级效果，设计了一种根据猕猴桃果实的重量进行分级的系统，该系统由控制器、称重传感器、触摸屏、语音输出等四部分组成，系统可按照果实重量分级，分级设备成本较低，经过测试，分级精度较高，可以满足普通农户的果实分级要求。

关键词：猕猴桃；果实；分级

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A

猕猴桃因为其维生素C含量很高，所以被称为“水果之王”，深受大家的喜爱。我国猕猴桃种植区域较为广泛，南方北方都有种植，2017年我国猕猴桃产量达到237万吨。猕猴桃果实采摘后，需要对果实进行分级。国内外对分级方法有很多相关研究，可以见到的参考文献中提到的分级方法很多：可以按照果实重量分级、按照形状分级、按照果实表面缺陷分级、按照果实重量和形状分级、重量和表面缺陷分级等。按照果实重量和表面缺陷来对果实分级，分级效果较好，分级效率高，但是分级设备价格昂贵，普通农户负担不起昂贵的使用成本；按照果实形状分级，其分级设备是“分级板”成本最低，但是分级精度低，分级效果不理想；按照果实重量分级，分级设备成本较低，分级精度较高，可以满足普通农户的果实分级要求。本设计提出一个可以满足低成本分级需求的果实分级系统。

1 应用背景

猕猴桃品种较多，有海沃德、秦美、哑特、红阳、脐红等10余个品种，猕猴桃果实的分级标准按照果实不同也有所不同，果实按照猕猴桃果实分级标准分为三级（以海沃德为例）：一级果（单果重大于100g小于120g）、二级果（单果重大于90g小于100g）、、三级果（单果重大于80g小于90g或者大于120g）。该猕猴桃果实分级系统的使用者为普通农户，在对猕猴桃果实分级时，农户首先可以在系统中选择待分级的猕猴桃果实品种，然后将采摘后的猕猴桃果实逐个放在分级系统的称重平台上称重，称重的同时观察猕猴桃果实的外观和果实的形状，在系统的显示屏上会显示出称重之后的果实重量信息、已经分级果实数量信息、语音播报分级结果（如二级果 98g）。农户可以快速准确的获得分级结果，有助于提高农户的果实分级效率。

所以果实分级系统的设计原则是要满足使用方便、分级迅速、准确率较高、分级效率较高、成本较低等要求。

2 设计方案

猕猴桃果实分级系统从低成本、易于使用的角度出发，选择按照果实重量分级的方法设计分级控制系统。该系统由四部分组成：系统控制器、称重传感器、触摸屏、语音输出部分，系统结构如图1所示，触摸屏既可以输出分级信息又可以选择待分级的果实品种，分级结果依靠语音输出部分播放出来。

果实分级控制系统选择性价比较高的三菱FX3U PLC作为系统控制器，称重传感器使用电阻应变式压力传感器N430，该传感器的量程为1Kg，精度可以达到0.1g，对于猕猴桃果实的称重足够使用。触摸屏使用MCGS昆仑通态HMI，在HMI上可以由用户选择对不同的猕猴桃果实品种按照重量进行分级。如图2所示，可以选择待分级的猕猴桃品种，显示分级结果。

3 实验结果

选择了不同品种的猕猴桃共计140枚，将猕猴桃逐一放在称重传感器上进行分级测试，并与人工分级结果进行对比，果实分级控制系统的分级结果令人满意，分级准确率达到100%，可以实现理想的分级。

4 结论

本设计使用PLC和称重传感器、触摸屏等设备设计了一种根据猕猴桃果实的重量进行分级的系统，该系统由控制器、称重传感器、触摸屏、语音输出等四部分组成，系统可按照果实重量分级，分级设备成本较低，经过测试，分级精度较高，分级结果令人满意，达到了预期效果。

参考文献：

[1]齐康康.输送带式猕猴桃分级平台的设计[D].杨凌：西北农林科技大学，2015.

[2]毛鹏军.我国农产品分级的现状、问题及对策[J].农業机械，2006，10（5）：110111.

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[5]逯久鑫，张燕.基于PLC的芒果采摘机控制系统研究[J].农机化研究，2012，14（8）：181183.

基金项目：2016年陕西省教育厅科研项目“基于机器视觉和重量检测的猕猴桃分选技术研究”（16JK1872）；2016年杨凌职业技术学院校内自然科学研究基金“基于机器视觉的猕猴桃分级技术研究”（A2016031）

作者简介：纪娜（1979），女，硕士，副教授，研究方向为软件技术、控制理论。