اندازه گیری برخط وزن کیوی با روش ضربه

امروزه درجه بندی محصولات کشاورزی بر اساس شاخص های کیفی از اهمیت زیادی برخودار می باشد. از جمله محصولاتی که در ایران حائز اهمیت بوده و تولید نسبتاً خوبی را به خود اختصاص داده است، کیوی می باشد. یکی از مشکلات اصلی در صادرات این میوه عدم بسته بندی و توان درجه بندی کمی و کیفی آن می باشد. یکی از شاخص های مهم در درجه بندی محصولات کشاورزی، شاخص وزن آن می باشد. با تخمین سریع وزن یک محصول در خطوط درجه-بندی، علاوه بر کمک به بسته بندی محصول در بسته هایی با وزن مشخص می توان ارزیابی از اندازه و حجم و حتی میزان رسیدگی محصول داشت. در سال های اخیر نیز در کشورهای مختلف سعی بر آن شده که وزن محصولات خود را به صورت جداگانه و تا حد امکان در حین حرکت روی تسمه های نقاله در کسری از ثانیه اندازه گیری کنند. در این تحقیق به ارزیابی سامانه غیر مخرب نوارنقاله-بارسنج برای جمع آوری و تحلیل سیگنال ضربه در تعیین وزن میوه کیوی پرداخته شد. بازه مناسبی از نمونه ها در وزن های بین 40 تا 125 گرم به تعداد کافی (232 نمونه) انتخاب شد. سپس بعد از توزین توسط ترازویی با دقت یک هزارم گرم، بلا فاصله توسط سامانه مذکور مورد آزمایش قرار گرفتند. آزمایشات در سه سرعت (1، 5/1 و 2 متر بر ثانیه) انجام شدند. برای پردازش سیگنال بدست آمده و تحلیل داده ها از سه روش رگرسیون خطی چندگانه، حداقل مربعات جزیی و ترکیب روش تحلیل مولفه های اصلی- شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد. از روش تحلیل رگرسیون خطی چندگانه برای تحلیل توانایی مولفه های استخراج شده از سیگنال ضریه در پیک اول و همچنین در 40 پیک اول سیگنال ضربه بررسی شد. مولفه های استخراج شده شامل بیشینه نیرو در پیک اول، مدت زمان پیک اول و سطح زیر نمودار ضربه (تکانه یا ایمپالس) بودند. در حالی که از روش حداقل مربعات جزیی برای تخمین وزن با استفاده از تمامی نقاط موجود در سیگنال ضربه و همچنین پیک اول ضربه استفاده شدند. از روش ترکیب تحلیل مولفه های اصلی- شبکه عصبی مصنوعی نیز برای تحلیل کل سیگنال ضربه برای تخمین وزن استفاده گردید. نتایج حاصل از تحلیل پیک اول حاکی از ضعف پیشگویی در تعیین وزن بود در حالی که در تحلیل 40 پیک از سیگنال نتایج قابل قبولی حاصل شد به نحوی که در بهترین نتایج مدلسازی بدست آمده از مقادیر تکانه در سرعت 2 متر بر ثانیه مقدار r2 برابر 860/0 و sdr 857/2 بدست آمد. نتایج بدست آمده از حداقل مربعات جزیی نشان داد که با استفاده از کل سیگنال ضربه نتایجی بهتر از پیک اول بدست می آید که در بهترین حالت در سرعت 5/1، مقدار r2 برابر 936/0 و sdr برابر 865/3 بدست آمد. همچنین در تحلیل داده های کل سیگنال ضربه با روش ترکیبی مولفه های اصلی و شبکه های عصبی مصنوعی نیز نتایج همتراز با روش حداقل مربعات جزیی در کل سیگنال بدست آمد به نحوی که در بهترین حالت (سرعت 1 متر بر ثانیه)، r2 برابر 915/0 و sdr برابر 451/3 بدست آمد. بطور کلی، مدل های حداقل مربعات جزیی کل سیگنال و ترکیبی مولفه های اصلی و شبکه های عصبی مصنوعی منجر به بهترین نتایج و به ترتیب مدل های رگرسیون چندمتغیره با مقادیر تکانه چهل پیک اول، حداقل مربعات جزیی پیک اول و رگروسیون چندمتغیره با مشخصه های پیک اول ضربه منجر به بهترین نتایج برای تخمین وزن شدند. واژگان کلیدی: حداقل مربعات جزیی، شبکه های عصبی مصنوعی، کیوی، ضربه، وزن