فهرست مطالب

پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی - سال سوم شماره 2 (پاییز و زمستان 1393)

مجله پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی
سال سوم شماره 2 (پاییز و زمستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/11/24
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سامان ظهرابی علی بیگلو، سید صادق سید لو، ابراهیم صفری، یاسمن همپانژاد صفحات 1-9
    گندم از محصولات کشاورزی مهم و استراتژیک در جهان و ایران است. گندم سرشار از پروتئین بوده و دارای ارزش غذایی و اقتصادی بالایی است؛ بنابراین تعیین سالم بودن آن از نظر آلودگی به عوامل قارچی، مهم است. هدف این پژوهش امکان سنجی تشخیص گندم های سالم از ناسالم آلوده به قارچ های فوزاریوم و پنی سیلیوم با استفاده از سیستم تک رنگ ساز و تصویر برداری در محدوده مرئی و نامرئی است. بدین منظور دو رقم گندم الوند و سرداری که سطح کشت بیشتری در کشور دارند، انتخاب شد و سه سیستم جامع زیر استفاده شد. مبنای سیستم اول به کارگیری آشکارساز و تصویربرداری مرئی و غیرمرئی در محدوده نور لیزر 630-680 نانومتر بود. در سیستم دوم، چیدمان تک رنگ ساز استفاده شد و در سیستم سوم از تصویربرداری و آنالیز تصویر در محدوده ی مرئی و غیرمرئی بهره گرفته شد. برای تصویربرداری از دوربین های تخصصی CCD مرئی، مرئی-مادون قرمز و مادون قرمز منفرد استفاده شد. تصویربرداری با دوربین های مذکور در محیط های نوری ماوراءبنفش، مرئی و مادون قرمز انجام شد. 18 مشخصه رنگی RGB، LAB، HSV، HSI، YIQ و YcbCr از تصاویر نمونه های گندم درنظر گرفته شد و به عنوان ورودی شبکه عصبی استفاده شد. گندم ها به 6 دسته گندم سرداری و الوند سالم، سرداری و الوند آلوده به فوزاریوم و گندم سرداری و الوند آلوده به پنی سیلیوم دسته بندی شدن که بهترین نتیجه برای دوربین CCD مرئی در محدوده ماوراء بنفش برابر 47/3 درصد به دست آمد. نتایج نشان دادند که برای تشخیص گندم های آلوده، استفاده از دوربین های مذکور بدون استفاده از فیلترها و تک رنگ سازهای تخصصی، مناسب نیست.
    کلیدواژگان: مادون قرمز، گندم، تشخیص، شبکه عصبی، قارچ ها
  • ترحم مصری گندشمین، پژمان عالی قلعه، سعید عالی قلعه صفحات 11-18
    سیستم های مدیریت اطلاعات مزرعه با فراهم کردن اطلاعات دقیق مکانی از مزرعه در هر زمان به صورت غیرمخرب و بی درنگ، امکان گرفتن تصمیم مناسب را فراهم می کنند. امروزه لیزر در گستره وسیعی از صنایع از جمله تجهیزات نشانه گیری و ابزار دقیق کاربرد دارد. این پژوهش با هدف شناسایی و اندازه گیری ارتفاع گیاهان زراعی به صورت غیرمخرب به کمک تکنولوژی لیزر طراحی، اجرا و ارزیابی شد. بعد از طراحی و ساخت، سامانه لیزری در 2 مرحله آزمایشگاهی و مزرعه ای بررسی شد. مرحله اول اندازه گیری روی گیاه برنج در محیط آزمایشگاهی انجام شد که تحلیل داده های جمع آوری شده بعد از کالیبراسیون، با روش رگرسیون خطی (ضریب تبیین 95%) و مقایسه میانگین انجام شد که بیانگر دقت کافی سیستم در تعیین ارتفاع محصول است. در مرحله دوم از سامانه لیزری برای اندازه گیری ارتفاع گیاه گندم در مزرعه استفاده شد که با توجه به نتایج به دست آمده بین داده های ارتفاع اندازه گیری شده با متر و داده های سیستم، از نظر آماری اختلاف معنی داری مشاهده نشد. با توجه به نتایج به دست آمده، سامانه حسگر لیزر به عنوان روشی مناسب و با دقت بالا برای انواع عملیات شناسایی مکانی محصول و تعیین ارتفاع محصولات مختلف در کشاورزی دقیق توصیه می شود.
    کلیدواژگان: ارتفاع محصول، آزمون غیرمخرب، حسگر لیزر، کشاورزی دقیق
  • زهرا عبدالله زارع، سامان آبدانان مهدی زاده صفحات 19-28
    بررسی یکنواختی فاصله بین بذور یکی از معیارهای مهم در ارزیابی عملکرد کارنده است، به طوری که این معیار مهم تحت تاثیر میزان مکش کارنده متناسب با اندازه و وزن بذر، خصوصیات فیزیکی بذر، سرعت پیشروی، کیفیت بذر، و البته سرعت سقوط بذر قرار می گیرد. بنابراین در این پژوهش اثرات سرعت پیشروی واقعی در دو سطح (محدوده 3 تا 5 / 4 و 6 تا 5 / 8 کیلومتر در ساعت) و مکش در سه سطح (30-، 40-، 50- و 60- میلی بار) برای دو بذر ذرت و کرچک با هدف تعیین سرعت سقوط بذر با استفاده از روابط سقوط آزاد (روش اول) و تعیین سرعت با استفاده از تغییرات مکان بذر در فریم های متوالی با کمک پردازش تصویر (روش دوم) بررسی شد برای این دو روش به ترتیب شتابی برابر با 47 / 9 متر بر مجذور ثانیه و 75 / 15 متر بر مجذور ثانیه به دست آمد. برای اثبات درستی مقادیر به دست آمده، مکان بذر در طول زمان های یکسان برای هر دو روش با استفاده از رابطه مکان- زمان محاسبه و با مقادیر به دست آمده از پردازش تصویر مقایسه شد که به ترتیب با ضریب تبیین 89 /0 و 99 / 0 و ریشه میانگین مربعات خطا 2-10×09 / 3 و 2-10×22 / 1 برای روش دوم نتیجه بهتری را نشان داد.
    کلیدواژگان: دینامیک سقوط بذر، یکنواختی فاصله بین بذور، _ کارنده نیوماتیکی، پردازش تصویر
  • حمیده رئیسی وانانی، علی ملکی، شاهین بشارتی صفحات 29-39
    در سال های اخیر در صنعت حمل و نقل توجه فزاینده ای به عوامل انسانی به دلیل اهمیت آن بر سلامت و ایمنی رانندگان شده است. با توجه به اینکه تراکتورها اهمیت وی‍ژه ای در عملیات کشاورزی دارند، توجه به ارگونومی آن ها باید مورد توجه قرار گیرد. بر همین اساس تشکچه ای ارگونومی مخصوص کاربران ایرانی طراحی شد تا بتواند ارتعاش های منتقل شده به بدن کاربر تراکتور را کاهش داده و سبب اصلاح وضعیت راحتی کاربر شود، مدل طراحی شده از جنس هوا با تشکچه صندلی موجود مقایسه شد. هر دو مدل تشکچه در محدوده فرکانس 3 تا66 هرتز برای سه گروه کاربر با جرم های 55، 70و 85 کیلوگرم با روش اجزای محدود تجزیه و تحلیل شدند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد برای نشستگاه صندلی در محدوده مورد آزمایش، مدل طراحی شده از جنس هوا، شتاب های خروجی در محدوده راحتی کاربر را فراهم می کند، در صورتی که نتایج حاصل از شتاب های خروجی برای تکیه گاه، آسایش و راحتی بیشتری را برای صندلی موجود نشان می دهد. بنابراین با ترکیب تکیه گاه صندلی موجود و نشستگاه مدل طراحی شده می توان آسایش و راحتی بیشتری را برای رانندگان تراکتورهای ایرانی فراهم کرد.
    کلیدواژگان: صندلی، _ تراکتور، اجزای محدود، ارگونومی، تشکچه
  • محمود محمودی، اشکفتکی، رحیم ابراهیمی، عبدالله قاسمی، پیربلوطی، علیرضا خاکسار، مصطفی رهنما، فلاورجانی صفحات 41-50
    در این پژوهش با استفاده از روابط ریاضی و نرم افزار آباکوس به طراحی و تحلیل یک هاضم هم زن دار از نوع توربینی با تیغه های کاملا منحنی براساس میزان گاز تولیدی برای یک روستای 250 خانواری با جمعیت تقریبی 1000 نفر پرداخته شد. قطر هم زن، قطر مخزن تخمیر و طول شفت به ترتیب 38 / 1، 3، 385 /2 متر، چگالی فولاد استفاده شده در ساخت هم زن kg/m38000، چگالی مایع kg/m3 1000 و سرعت دورانی آن rev/s 0/25 انتخاب شدند. توان موتور محاسبه شده برای چرخاندن هم زن با درنظر گرفتن ضریب اطمینان 5 / 1 برابر 39 /0 کیلووات و گشتاور موتور Nm 250 به دست آمد. پره های هم زن از دو بخش تیغه مستطیل شکل و بازوی T شکل درنظر گرفته شد و ابعاد محاسبه شده برای آن ها براساس نیروی معادل وارد بر تیغه (78 نیوتن) و ممان وارده (Nm 46) به ترتیب به صورت 320×276×4 و 18×90× (320+20) میلی متر به دست آمد. لنگر خمشی معادل روی شفت به وسیله قاعده ون مایزز Nm3 /1414 به دست آمد و قطر شفت محرک هم زن 60 میلی متر محاسبه شد. طرح سه بعدی از هم زن آب نرم افزار کتیا ترسیم و در آباکوس تحلیل نیرویی شد. نتایج نرم افزار نشان داد که با وجود اینکه تنش در بازو نسبت به سایر بخش های هم زن بیشتر است اما از مقدار تنش بحرانی انتخاب شده برای قطعات هم زن کمتر است و با چنین ابعاد و سیالی هم زن به هیچ وجه دچار مشکل نخواهد شد.
    کلیدواژگان: هاضم هم زن دار، ابعاد هم زن، نیرو، نرم افزار آباکوس، طراحی، تحلیل استاتیکی
  • سجاد رستمی، بهرام حسین زاده سامانی صفحات 51-59
    کاشت لوبیا به دو صورت سنتی و نیمه مکانیزه انجام می شود. اطلاعات مورد نیاز این پژوهش مانند نحوه انجام مراحل کاشت، داشت و برداشت و سایر جزئیات مانند مدت زمان صرف شده برای عملیات کشاورزی و میزان سوخت مصرفی در هر مرحله از کار برای هر یک از دو روش کشت سنتی و کشت نیمه مکانیزه لوبیا از طریق 30 پرسشنامه از زارعین لوبیا کار استان چهارمحال و بختیاری به صورت نمونه های تصادفی جمع آوری شد. نهاده های انرژی در این بررسی شامل کل انرژی فیزیکی، شیمیایی و انرژی بذر درنظر گرفته شد. نتایج نشان داد کل انرژی نهاده ها در روش متداول 16 / 66556 و در روش مکانیزه 30 / 89181 مگاژول در هر هکتار هستند. نهاده کود شیمیایی پرمصرف ترین نهاده در هر دو روش کشت محاسبه شده و پس از آن نهاده های الکتریسته و سوخت مصرفی در روش کشت متداول و نهاده های سوخت مصرفی و سموم شیمیایی در روش کشت نیمه مکانیزه به ترتیب پر مصرف ترین نهاده ها در هر یک از روش ها محاسبه شدند. بازده انرژی برای روش متداول 66 / 0 و برای روش نیمه مکانیزه 41 / 0 به دست آمد.
    کلیدواژگان: لوبیا، کشت سنتی، کشت نیمه مکانیزه، نهاده های انرژی
|
  • Pages 1-9
    Wheat is one of the most important and strategica crops in Iran and the world. It is rich in protein and has a high economic value. Therefore, it is very important to determine the safety of wheat. The objective of this study was to identify wheat kernels infected by fungi, such as Penicillium Expansum and Fusarium Graminearum using setup of monochromator and imaging in visible and non-visible range. Alvand and Sardari wheat cultivars that allocated more cultivation area in the country were chosen for this purpose and three following comprehensive systems were used. The basis of the first system was employing detector and imaging visibly and non-visibly in the range of 630-680 nm of laser light. Setup of monochromator and image analysis in the visible and non-visible ranges were used in second and third system, respectively. For this purpose, CCD visible camera, visible-infrared and infrared cameras used for imaging of healthy and unhealthy wheat samples in ultraviolet, visible and infrared lights. In this system, eighteen features in RGB, LAB, HSV, HSI, YCbCr, and YIQ color spaces were extracted and used as neural network inputs. Wheat samples are classified into six classes of healthy Sardari, healthy Alvand, Sardari infected with Fusarium, Sardari infected with Penicillium, Alvand infected with Fusarium and Alvand infected with Penicillium.
    Keywords: Near Infrared, Fungi, Detection, Neural network, Wheat
  • Pages 11-18
    Farm information management systems provide proper decisions by collecting precise locative data of the farm in a non-destructive and immediate form at any time. Nowadays, laser is used in a wide range of industries such as target equipment’s and exact instruments. The research was designed and performed and evaluated to identify and measure crop plants height in a non-destructive form using the laser technology. After designing and building, the laser system was tested in two field and laboratorial stages. The first stage of measurement was performed on the rice in a laboratorial environment which the collected data were analyzed by linear regression method (repression coefficient %95) and average comparison after calibration that represented sufficient care of the system in identifying the product height. In the second stage, it was used the laser system to measure the wheat height on the farm which according to the obtained results, it wasnt observed significant statistical difference between the height data measured in meter and the system data. According to the obtained results, the laser sensor system is recommended as a suitable and with high precision method for kinds of product locative identification operations and identifying the height of various products in precise agriculture.
    Keywords: Precision Agriculture, Plant's height, Non, destructive tests, Laser sensor
  • Pages 19-28
    Seed spacing uniformity is an important criterion in evaluating seeder performance; so that, it is affected by the vacuum pressure value of the pneumatic seeder, proportional to seed weight and size, the physical properties of the seeds, the forward speed, quality of seed, and seed fall speed. Therefore, in this study, the effects of two levels of actual forward speed and three levels of vacuum pressure for maize and castor seeds were evaluated to determine seed falling speed using free fall equations (first method) and seed displacement during consecutive frames by image processing (second method) The acceleration values obtained for two mentioned methods were equal to 9.47 m.s-2 and 15.75 m.s-2, respectively. To confirm accuracy of the values obtained, locations of seeds were calculated using the equation of -time-position for the both methods and it was compared to the obtained values of image processing. According to the correlation coefficient of 0.89 and 0.99, and root mean square error of 3/09×10-2 and 1/22×10-2, for the first and second method, respectively, the second method shows better results than the first method.
    Keywords: Seed fall dynamic, Image processing, Seed spacing uniformity, Pneumatic planter
  • Pages 29-39
    In recent years, the attention to human factors engineering has been increased in industrial transportation due to its importance to the health and safety of drivers. Since tractors are very important machines in agricultural operations, therefore the ergonomics of these machines should be taken into consideration. Accordingly an ergonomics seat cushion for Iranians operators was designed to reduce vibrations transmitted to tractors operator's body in order to improve driver comfort level. The designed air seat cushion model was compared with existing seat cushion. Both seat cushion models were analyzed using the finite element method in the frequency range of 3 to 66 Hz for three drivers with masses of 55, 70 and 85 kg. The results of this study showed that designed air seat mattress reduced accelerations output in range if driver comfort level, while the results of seat backrest acceleration outputs, show more comfort levels in existing seats backrest model. Therefore, by combining the existing seat back rest and designed air seat mattress make a better seat design and can provide more comfort and convenience level for Iranian tractor drivers.
    Keywords: Ergonomic, Tractor, Finite element, Seat cushion
  • Pages 41-50
    In this research a stirred digester with curved full blade turbine was designed and analyzed using mathematical equations and ABACUS software according to needed biogas / methane for a village with 1000 persons. The results of designing showed that mixer diameter, digester diameter and shaft length were 1.38, 3, and 2.385 m, respectively, steel density existing in mixer structure was 8000 kg/m3, liquid density was 1000 kg/m3 and rotational speed was 0.25 rev/s. The engine power and torque was 0.39 kw and 250 Nm, respectively with confidence coefficient of 1.5. Its vanes included blade and T shape arm, which corresponding dimensions were 4×276×320 and 20+320) ×90×18 mm, respectively. Equivalent force from liquid on the blade was 78 N and its moment was 46 N-m. Equivalent bending moment on shaft calculated using Van Maize law was 1414.3 Nm. The shaft diameter calculated by true and error method was 60 mm. A 3 dimensional design of mixer was drawn by CATIA software according to calculated parameters in this research and it was analyzing by ABACUS software. The software results showed that however the stress in T shape arms was higher than the other parts of mixer, but it was lower than critical selected stress for mixer. Furthermore the stress in the other parts of mixer was very low. Therefore the mixer with these parameters can truly work in digester with no problem.
    Keywords: Static analysis, Mixer dimension, Designing, Stirred digester, ABACUS software, force
  • Pages 51-59
    Bean is cultivated in conventional and semi mechanized methods. Information about this research such as fuel consumption and agricultural operation time spent for planting and harvesting steps in conventional and semi mechanized cultivation system were collected by face to face and questionnaire methods as well as samples (30) were collected by randomized selection. The results showed that the amount of total input energy for conventional and mechanized methods were equal to 66556. 16 and 89181. 30 MJ/ha، respectively. Chemical fertilizer was the most commonly used input in both of cultivation systems followed by electrical and fuel consumption in conventional system and fuel consumption and chemical pesticides in semi mechanized system. The energy efficiency was equal to 0. 66 and 0. 41 for the conventional and semi mechanized methods، respectively.
    Keywords: Energy inputs, Bean, Conventional cultivation, Semi mechanized cultivation