臺灣博碩士論文加值系統

傳統鳳梨品質分級方法僅藉農民的經驗為判別依據，準確度會因作業者的不同產生很大的誤差，且所耗人工成本很高。本研究目的是設計與製造一套鳳梨內部品質自動檢測與重量分級的機械系統，並運用LabVIEW軟體設計一套可即時判別鳳梨內部品質(肉聲果、鼓聲果)與重量之監控程式，將擷取到的資料建檔在資料庫中。本系統由檢測機台、連結機台、分級機台與人機介面所組成。系統分為兩個功能，一種為檢測機台內含有檢測內部品質與重量，另一種為分級機台內含有檢測重量。敲擊訊號是由加速規透過資料擷取卡傳入電腦，重量訊號是由荷重元透過模組與資料擷取卡傳入電腦，由時域與頻域訊號分析求出主峰頻率，以判別鳳梨內部品質與重量。
頻域訊號的處理是於程式中設定主峰頻率邊界值為170~450Hz，可改善環境自然雜訊干擾問題。由實驗分析結果，以鳳梨第一主峰頻率(f)、重量(m)之fm為判別組合，以390(Hz-kg)為判別肉聲果、鼓聲果的標準，以上為肉聲果，以下為鼓聲果，判別內部品質與重量正確率為75.83%。另一動態重量檢測判別之正確率為93%，重量分級速度每分鐘檢測70顆。

Traditional grading methods to judge the internal quality of pineapple by farmers’ experience which accuracy is unstable due to the different farmer and the labor cost is higher. The purpose of this study is to design and develop a mechatronic system which can automatically inspect inner quality of pineapple and grade pineapple’s weight. This study used LabVIEW software to design a monitor program which can acquire the strike signal and weight data to evaluate inner quality (solid pulp sound pineapples and drum sound pineapples). This system is composed of inspecting machine, connecting machine, grading machine, and human-machine interface control panel. This system has two functions: 1) inspecting part can inspect inner quality of pineapple; 2) grading part can grade different weight of pineapple. The impact signal transmitted to a computer by an accelerometer through a data acquisition card. Then the inner quality of pineapple is evaluated through main peak frequency which is analyzed from time domain and frequency domain.
The range of main peak frequency was set from 170 to 450 Hz on the frequency domain in the program to improve the influence of environmental noise. From the experimental analysis, the main peak frequency (f) and weight (m) of pineapples were assembled as evaluating combination (fm). Then 390 (Hz-kg) was the threshold value to judge the solid pulp sound pineapples and drum sound pineapples. Solid pulp sound pineapples were judged above the threshold value and drum sound pineapples were judged under the threshold value. The judgment accuracy of this machine was 75.83%. The accuracy of the dynamic weighting was 93%. The speed of weight grading was 70 pineapples per minute.

誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 ix
表目錄 xiv
符號說明 xv
第一章 前言 1
1.1 研究動機 4
1.2 研究目的 6
第二章 文獻探討 7
2.1 非破壞檢測內部品質之技術 7
2.2 重量選別 13
2.2.1 機械式重量選別 13
2.2.2 電子式重量選別 14
第三章 理論分析 16
3.1 荷重元 16
3.1.1 應力與應變 16
3.1.2 應變量測基本原理 18
3.1.3 惠斯登電橋 21
3.1.4 共振式荷重元與電阻應變式荷重元比較 22
3.1.5 荷重元重要特性 25
3.2 加速規 28
3.2.1 振動分析與感測元件 28
3.2.2 加速規的力學原理及構造 32
3.3 訊號分析 35
3.3.1 時域訊號 35
3.3.2 快速傅立葉轉換 35
第四章 鳳梨內部品質與重量檢測軟體開發 38
4.1 程式開發工具之選定 38
4.2 人機介面 40
4.2.1 檢測鳳梨內部品質與重量人機介面 40
4.2.2 檢測鳳梨重量人機介面 45
4.3 訊號處理 47
4.3.1 時域訊號之處理 48
4.3.2 頻域訊號之處理 48
4.4 自行利用LabVIEW撰寫檢測程式與前人Matlab訊號分析比較 50
第五章 鳳梨內部品質與重量線上檢測機械系統開發 52
5.1 檢測機台 53
5.2 連結機台 57
5.3 分級機台 59
5.4 電控系統 62
5.4.1 PLC可程式控制器 63
5.4.2 分級機台之電控箱 65
5.5 整體系統 66
第六章 實驗材料、設備與方法 71
6.1 實驗材料 72
6.2 設備、儀器之簡介 73
6.2.1 資料擷取卡 73
6.2.2 加速規及訊號放大器 76
6.2.3 荷重元及顯示器 78
6.3 實驗設備及軟體總表 80
6.4 實驗流程 81
6.4.1 內部品質與重量分級實驗流程 81
6.4.2 重量分級實驗流程 82
6.5 重量量測 83
第七章 結果與討論 84
7.1 決定訊號處理方法 84
7.2 實驗結果與分析 85
7.2.1主峰頻率 重量(fm)判斷值之決定 86
7.2.2主峰頻率平方 重量(f2m)判斷值之決定 87
7.2.3主峰頻率 重量平方(fm2)判斷值之決定 88
7.2.4 主峰頻率 重量(fm)與鳳梨品質關係 89
7.2.5 主峰頻率平方 重量(f2m)與鳳梨品質關係 93
7.2.6 主峰頻率 重量平方(fm2)與鳳梨品質關係 97
7.2.7 動態重量檢測試驗 101
7.2.8 結果歸納 102
7.2.9 驗證試驗 103
第八章 結論與建議 104
8.1 結論 104
8.1.1 檢測軟體 104
8.1.2 線上檢測系統 104
8.1.3 系統性能分析 105
8.2 建議 106
8.2.1 檢測軟體 106
8.2.2 線上檢測系統 106
參考文獻 107
附錄一 整體系統尺寸圖 112
附錄二 系統控制程式 113

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