بر اساس آمار فائو، ایران در سال های اخیر با میانگین تولید دو میلیون تن سیب در سال، از مهم ترین تولید کنندگان این محصول در جهان به شمار می رود. طبق آمار همین سازمان صادرات این محصول توسط کشورمان در سال های اخیر روندی افزایشی داشته است. حفظ این روند و به تبع آن کسب درآمد بیشتر نیازمند استفاده از تجهیزات مکانیکی در مراحل برداشت، حمل و نقل، جابجایی، درجه بندی و بسته بندی این محصول می باشد. در حالی که این مراحل همچنان در کشورمان به صورت دستی انجام می شود. از طرفی سیب میوه ای بسیار آسیب پذیر بوده و حفظ کیفیت آن در تمامی مراحل ذکر شده امری ضروری است. این موضوع محققان را بر آن می دارد تا با مطالعات بیشتر پیرامون آسیب های مکانیکی وارد بر سیب در طی مراحل برداشت و پس از برداشت، ملاحظاتی را برای طراحی این سیستم ها و کاهش آسیب ها ارائه دهند. کوفتگی مهم ترین نوع آسیب در سیب ها می باشد. دلیل بیشتر این نوع آسیب نیز نیروهای دینامیکی حاصل از ضربه می باشد. بنابراین مطالعه و بررسی رفتار این میوه در برابر ضربه کاملاً توجیه پذیر است. در این پژوهش ابتدا دستگاه آزمون ضربه ای از نوع سقوط آزاد ساخته شد. آزمایش های ضربه با استفاده از دستگاه ساخته شده به دو روش انجام شد. در روش اول سیب ها پس اندازه گیری جرمشان، از ارتفاع های مختلف بر روی یک صفحه ی آلومینیومی مجهز به لودسل رها گردید و منحنی نیرو-زمان حاصل از ضربه استخراج شد. در روش دوم سیب های نیم شده بر روی یک صفحه ی صلب فولادی ثابت شده و جرم هایی از جنس آلومینیوم با انحناهای مختلف از ارتفاعات گوناگون بر روی آن رها شدند. آزمایش ها به هر دو روش برای دو رقم سیب جوناگلد و فوجی، هر کدام در سه تاریخ برداشت انجام شد. برای تمامی سیب های مورد آزمایش سفتی گوشت سیب در نزدیکی محل ضربه به وسیله ی آزمون نفوذ، با استفاده از دستگاه جامع کشش-فشار استخراج شد. شعاع انحنای سطح سیب در محل ضربه نیز قبل از انجام آزمون ضربه به وسیله ی دستگاه انحنا سنج اندازه گیری شد. حجم و سطح کوفتگی ایجاد شده در سیب ها، پس از گذشت 24 ساعت از انجام آزمون های ضربه به وسیله ی ایجاد مقطع در محل کوفتگی و اندازه گیری ابعاد آن ها، محاسبه گردید. برای بررسی اثر رقم و تاریخ برداشت بر کوفتگی، نتایج آزمایش های انجام شده به روش اول به صورت آزمون فاکتوریل 3×2 (2 رقم و 3 تاریخ برداشت) در قالب طرح کاملاً تصادفی، مورد تحلیل قرار گرفتند. تجزیه واریانس و مقایسه میانگین ها برای حجم و سطح کوفتگی نشان داد که اثر رقم و تاریخ برداشت و اثر متقابل آن ها بر حجم و سطح کوفتگی در سطح احتمال خطای 5 درصد معنی دار است. نتایج نشان داد که سیب جوناگلد در مقایسه با سیب فوجی حساسیت بیشتری به صدمات حاصل از ضربه دارد. همچنین میانگین حجم و سطح کوفتگی با تأخیر در برداشت، به طور کلی روندی افزایشی را نشان داد. در ادامه با استفاده از داده های روش اول آزمایش ها آستانه ی کوفتگی برای ایجاد سطح کوفتگی کمتر از 100 میلی متر مربع، برای دو رقم سیب جوناگلد و فوجی در سه تاریخ برداشت آن ها بدست آمد. بدین ترتیب ارتفاع مجاز سقوط برای برداشت اول تا سوم سیب جوناگلد به ترتیب 6/9، 3/4 و 7/2 سانتی متر و برای سیب فوجی0/6، 1/5 و 5/8 سانتی متر بدست آمد. همچنین انرژی اولیه ی مجاز ضربه در برداشت اول تا سوم به ترتیب برای سیب جوناگلد 1/100، 9/46 و 1/23 میلی ژول و برای سیب فوجی 5/61، 1/49 و 2/70 میلی ژول بود. در نهایت با استفاده از داده های هر دو روش آزمایش چندین مدل رگرسیونی خطی چندمتغیره برای پیش بینی حجم و سطح کوفتگی سیب های جوناگلد و فوجی در برخورد با صفحات تخت و کروی آلومینیومی استخراج گردید. همچنین اعتبار سنجی انجام شده برای مدل های استخراج شده نشان از اعتبار نسبتاً خوب آن ها داشت.

در این تحقیق یک سامانه برخط به منظور اندازه گیری سفتی خرما مبتنی بر روش غیر مخرب ضربه، متشکل از دو بخش مکانیکی و الکترونیکی طراحی و ساخته شد. هدف نهایی تعامل این دو سامانه ضبط سیگنال خروجی از بارسنج در آزمون غیر مخرب بر روی رایانه بود. نمونه های خرمای رقم مضافتی در 4 مرحله متفاوت رسیدگی (کیمری، خارک، رطب و خرما) تهیه و در کوتاه ترین زمان ممکن در دو سوی متفاوت و در 3 سرعت (1، 5/1 و 2 متر بر ثانیه) تحت آزمون غیر مخرب ضربه قرار گرفتند. از آن جا که سفتی خرما در مراحل رسیدگی بسیار به مرحله مورد نظر وابسته است، این ویژگی به عنوان ملاکی برای تعیین رسیدگی محصول در نظر گرفته شد. برای اندازه گیری سفتی در روش شاهد، نمونه به دو نیمه تقسیم و هر نیمه به صورت جداگانه طبق استاندارد آزمون مگنس- تیلور تحت آزمایش مخرب نفوذ با قطر سطح تماس 4 میلی متر با استفاده از دستگاه جامع آزمون کشش-فشار قرار گرفت. بیشینه نیروی لازم برای نفوذ به میوه به عنوان شاخص سفتی نمونه در نظر گرفته شد. به منظور مدل سازی سفتی خرما با استفاده از سیگنال ضربه از سه روش مختلف استفاده شد. ابتدا 3 مولفه از نیم موج اول سیگنال (بیشینه مقدار، مدت و سطح زیر نمودار) تعریف و برازش غیر خطی بر روی آن ها انجام شد. نتایج حاکی از این بود که رابطه پیش بینی کننده توانایی قابل قبولی برای تخمین سفتی مشاهدات جدید ندارد. سپس از روش حداقل مربعات جزئی با استفاده از کل سیگنال ضربه استفاده شد که نتایج بهتری را برای پیش بینی سفتی در بر داشت. همچنین ضرایب کالیبراسیون نشان داد که داده های موجود در کل سیگنال تا زمان مشخصی (حدود 200 میلی ثانیه) در تعیین سفتی موثرند. با استفاده از این نتایج و فاکتورهای تعریف شده در مرحله قبل رگرسیون چند متغیره خطی بر روی مولفه های 20 نیم موج اول سیگنال انجام شد. بهبود نتایج مدل سازی بیانگر صحت فرضیات قبل بود. همچنین با توجه به نتایج مشابه برازش مدل های مختلف برای هر دو پهلو و کل داده ها، می توان نتیجه گیری کرد که نتایج مدل سازی مستقل از محل برخورد بوده و روش توسعه یافته قابلیت کاربرد برای درجه بندی محصول را دارد. در پایان با در نظر گرفتن ملاحظات مهندسی مربوط به سیستم جداسازی و اینکه سرعت پایین تر خطر آسیب رساندن به محصول را کمتر می کند، توصیه می شود که از سرعت 5/1 متر بر ثانیه در توسعه صنعتی سیستم استفاده گردد.