臺灣博碩士論文加值系統

本研究利用 PIA 影像分析計測系統，檢測蓮子之幾何物性，顯示橢圓粒及圓粒種芯室寬度各為 5.38 mm 及 5.13 mm，蓮芯直徑各為 3.96 mm 及 4.53 mm，已脫膜蓮子最大短軸之真圓度各為93.8％及92.1％。蓮子之合點膜凸脊角度為115.04°及116.3°；合點膜凸脊高度為2.228mm及1.892mm。以Ø13mm圓柱體歸零校正中心(假設蓮子直徑為Ø13mm)，應用平頭式、凹孔式及尖頭式三種去芯針及兩種蓮子放置位置，進行初期之去芯試驗知，已脫膜蓮子去芯前應分為10～12mm、12～14mm、14～16mm三等級，去芯蓮子應放置在第二位置及應用凹孔式去芯針之去芯率為較佳。
半自動蓮子去芯機係由60° V 形枕與其檔板機構、蓮子推桿機構、穿刺去芯機構、可程式控制器(PLC)與電路元件、三組電磁閥及支撐各機構與元件之機體總成所組成。主要技術在應用60°V形枕角度及其檔板上錐形淺孔結構，促使欲去芯蓮子長軸中心線，自動與去芯針中心線重疊，即易達到完全去芯之功能。以Ø 3.0、Ø 3.2、Ø 3.4、Ø 3.6 mm凹孔式去芯針直徑，10、30、50、80 cm/s去芯針速度及配合90°、110°、130°、150°錐形孔角度等作為試驗參數，進行蓮子去芯試驗，經統計分析後顯示，橢圓粒種之去芯針直徑及錐形淺孔角度，有顯著差異，以去芯針直徑Ø 3.6 mm、去芯速度10 cm/s 及錐形孔角度130°之條件下，去芯率為98.67%；而圓粒種之去芯針直徑及速度具有顯著差異，以去芯針直徑Ø 3.6 mm、去芯速度10 cm/s 及錐形孔角度150°之條件下，去芯率為99％。
目前本機已可進行產學合作商品機型之改良，進而推廣給蓮子農民使用，降低生產成本，提升收益，促進蓮子產業永續經營與觀光之發展。

This research utilizes PIA image to analyze the counting and examining system. Detect the geometric physical characteristics of the lotus seeds and to show that each one of the ellipse and round the width of plumule room is 5.38 mm and 5.13 mm, the plumule diameter of lotus is each 3.96 mm and 4.53 mm. It is 93.8% and 92.1% that taking off roundness will be the biggest minor axis of membrane lotus seeds respectively. Shutting apical membrane protruding spine angles of the lotus seeds is 115.04° and 116.3°. The producing spine height of apical membrane should be 2.228mm and 1.892mm. Based on Ø13mm cylinder to be corrected for removing plumule of Lotus seeds (Assuming the lotus seeds diameter Ø13mm), Using Taper type、Concave-hole type and Needle type of three needle of removing plumule and two kinds of put the position to proceed for removing plumule test, then we will find out the removing plumule which is taking off the membrane lotus should be divided into 10 - 12mm, 12 - 14mm, 14 - 16mm three grade in the initial stage process of proceeding. It means that the removing plumule lotus seeds should be put in second position and we the removing rate relatively excellent efficiency will be shown for the needle of Concave-hole type.
Semi-automatic machine of lotus seeds removing plumule is composed of a group of 60 ° V-shaped base and bezel removing pedestal、a group of Push rod mechanism、a group of puncture mechanism、a group of PLC and electric element、three groups of 5/2 solenoid valve and other parts of the assembled. The main techniques are to apply V-shaped base and lotus seeds characteristics of the short axis of the circular shape to let the long axis of the center line of the lotus seeds be with overlapping removing centerline automatically. Therefore, Conducting removing needle to remove operations will be able to remove the plumule of lotus seeds successfully. After that, using Ø3.0, Ø3.2, Ø3.4, Ø3.6mm and 7, 10, 30, 50, 80 cm/s for concave-hole diameter to remove plumule of lotus seeds needle and to remove plumule of lotus seeds needle speed. Then Matching 90°, 110°, 130°, 150° toper hole angle to conduct removing plumule of lotus seeds for experiment parameter. According to the statistical analysis, it shows that ellipse kinds removing rate is 98.67％, Ø3.6 mm diameter、10 cm/s speed assort removing plumule of lotus seeds needle to 130° taper hole angle conditions will show the differences of needle diameter of removing plumule and toper shallow hole angle for ellipse kinds；It also shows that the round kinds removing rate is 99 ％, Ø3.6 mm diameter、10 cm/s speed assort removing plumule of lotus seeds needle to 150° taper hole angle conditions will show the differences of needle diameter and speed of removing plumule for round kinds. This machine has been improved to be profitable for the commodities and be worthy to be popularized at present. It means that if promoting the machine and used by lotus seeds peasant in the future will reduce the production costs, raising people incomes and it also can develop the industry of the lotus seeds and local tourism forever.

摘 要 I
Abstract III
致謝 V
目錄 VI
表目錄 X
圖目錄 XI
第一章 前言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 4
1.3 研究目的 4
第二章 文獻探討 5
2.1 傳統蓮子收穫後處理作業 5
2.2 蓮子物理特性 6
2.3 蓮子收穫後處理作業機械 7
2.3.1 蓮蓬脫粒機 8
2.3.2 蓮子分級機 10
2.3.3 蓮子脫殼機 12
2.3.4 蓮子脫膜機 17
2.3.5 蓮子去芯機 20
2.3.6 綜合式蓮子機械 23
第三章 材料、設備與方法 30
3.1 試驗材料 30
3.2 影像分析系統與校正 31
3.3 試驗設備 32
3.3.1 初期去芯試驗機構 32
3.3.2 半自動去芯機構 33
3.3.3 蓮子去芯中心線之校正 35
3.3.4 PLC控制器 36
3.4 試驗方法 39
3.4.1 手工去芯率檢視 39
3.4.2 蓮子幾何物性量測 39
3.4.3 剖面蓮子之定義與量測 39
3.4.4 初期蓮子去芯試驗 41
3.4.5 半自動蓮子去芯試驗 42
3.4.5.1 不同去芯針直徑、速度對去芯率 42
3.4.5.2 不同去芯針直徑、速度及錐形孔角度對去芯率 42
3.4.6 統計分析 43
第四章 結果與討論 44
4.1 傳統市售手工去芯率 44
4.2 蓮子幾何物性 45
4.2.1 物性量測與統計 45
4.2.2 剖面蓮子參數與統計 48
4.2.3 合點膜凸脊角度及高度之量測結果 49
4.3 蓮子放置位置及去芯針型式試驗 51
4.4 半自動去芯機試驗 53
4.4.1 不同去芯針直徑及速度對去芯率之影響 53
4.4.2 去芯針直徑及速度對去芯率之分析與探討 55
4.4.3 不同去芯針直徑、速度及錐形孔角度對去芯率之影響 58
4.4.4去芯針直徑、速度及錐形孔角度對去芯率之分析與探討 65
第五章 結論與建議 69
5.1 結論 69
5.2建議 70
參考文獻 71
附錄一 75
附錄二 76
表目錄
表4-1 蓮子幾何物性 46
表4-2 蓮子剖面相關參數 49
表4-3 蓮子合點膜凸脊角度及高度之量測結果 50
表4-4 初期蓮子位置試驗結果(橢圓粒種) 52
表4-5 初期蓮子位置試驗結果(圓粒種) 52
表4-6 初期橢圓粒種多元迴歸及變方分析 57
表4-7 初期圓粒種多元迴歸及變方分析 57
表4-8 橢圓粒種多元迴歸及變方分析 67
表4-9 圓粒種多元迴歸及變方分析 67

圖目錄
圖2-1傳統手工蓮子脫粒 5
圖2-2傳統手工用具 5
圖2-3蓮子加工機之蓮子取出及切殼機構 (陳明元，2003) 8
圖2-4簡易式手壓式蓮蓬脫粒機 (黃文祿等人，2012) 10
圖2-5蓮子分級桿篩示意圖 (DING等人，2008) 10
圖2-6柵欄式分級機構 (萬偉紅等人，2014) 11
圖2-7螺桿式分級機構 (萬偉紅等人，2014) 12
圖2-8蓮子脫殼機構示意圖 (鄭傳祥，2003) 13
圖2-9蓮子脫殼裝置 (陳義信，2003) 14
圖2-10(左圖)為切割方式(右圖)為擠壓蓮子過程 (吳傳宇等，2009) 14
圖2-11蓮子自動剝殼設備 (余群等人，2010) 15
圖2-12切割示意圖 (黃興元等人，2012) 16
圖2-13蓮子剝殼去膜一體機 (宋榮，2012) 16
圖2-14滾筒式蓮子脫膜機構 (黃文祿及盛中德，2005) 18
圖2-15自動脫殼脫膜定位機構 (徐諧慶等，2014) 19
圖2-16蓮子去芯裝置(余銘仁及林慶福，2005) 20
圖2-17轉盤式蓮子去芯機 (易啟偉等人，2010) 21
圖2-18雙滾輪滾動定心原理 (馬秋成等人，2014) 22
圖2-19全自動蓮子加工包裝機 (陳明元，1998) 23
圖2-20改良陳明元(1999)全自動蓮子加工機 (陳明元，1999) 24
圖2-21蓮子加工系統 (陳明元，2000) 25
圖2-22蓮子加工機之蓮子脫膜機構 (陳明元，2004) 26
圖2-23蓮子加工機之蓮子去芯機構 (陳明元，2004) 27
圖2-24蓮子去芯脫殼機 (Wang and Chen ，2006) 28
圖3-1蓮蓬(橢圓粒種) 30
圖3-2帶殼蓮子 30
圖3-3 PIA軟體介面 31
圖3-4去芯試驗機構示意圖 32
圖3-5去芯針型式 33
圖3-6半自動蓮子去芯機俯視圖 34
圖3-7半自動蓮子去芯動作示意圖 34
圖3-8蓮子收集桶 35
圖3-9蓮子去芯中心線之歸零校正 36
圖3-10 FX3U可程式控制器 37
圖3-11半自動蓮子去芯機配線圖 37
圖3-12半自動蓮子去芯機作動流程 38
圖3-13剖面蓮子示意圖 40
圖3-14合點膜凸脊角度及高度量測 40
圖3-15蓮子放置位置 41
圖4-1傳統市售手工去芯率 44
圖4-2已脫殼及脫膜蓮子分怖與頻度圖(橢圓粒種) 47
圖4-3已脫殼及脫膜蓮子分怖與頻度圖(圓粒種) 47
圖4-4不同去芯針直徑及速度之去芯率(橢圓粒種) 54
圖4-5不同去芯針直徑及速度之去芯率(圓粒種) 54
圖4-6去芯率之殘差常態機率圖(橢圓粒種) 56
圖4-7去芯率之殘差常態機率圖(圓粒種) 56
圖4-8橢圓粒種等高線圖 59
圖4-9圓粒種等高線圖 59
圖4-10 Ø3.0mm橢圓粒種3D曲面圖 61
圖4-11 Ø 3.2mm橢圓粒種3D曲面圖 61
圖4-12 Ø 3.4mm橢圓粒種3D曲面圖 62
圖4-13 Ø 3.6mm橢圓粒種3D曲面圖 62
圖4-14 Ø 3.0mm圓粒種3D曲面圖 63
圖4-15 Ø 3.2mm圓粒種3D曲面圖 63
圖4-16 Ø 3.4mm圓粒種3D曲面圖 64
圖4-17 Ø 3.6mm圓粒種3D曲面圖 64
圖4-18去芯率常態機率圖(橢圓粒種) 68
圖4-19去芯率常態機率圖(圓粒種) 68

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