فهرست مطالب

مجله پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی
سال دوازدهم شماره 1 (بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/04/11
  • تعداد عناوین: 10
|
  • فرزاد مهدیه بروجنی، رحیم ابراهیمی*، بهرام حسین زاده سامانی، عبدالرحمان محمد خانی صفحات 1-11
    استفاده از گیاهان دارویی به دلیل عوارض جانبی کم تر نسبت به داروهای شیمیایی و ترکیبی، این روزها مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مهم ترین مراحل فرآوری پس از برداشت در حوزه گیاهان دارویی، عصاره گیری می باشد. اولین گام در تهیه عصاره عملیات خشک کردن است. از این رو انتخاب بهترین روش و اعمال مناسب ترین شرایط برای خشک کردن یک محصول حایز اهمیت است. بنابراین هدف از این پژوهش بهره مندی از شیوه نوین خشک کن ترکیبی هوای گرم- میکروویو، در فرآیند خشک کردن ریشه شیرین بیان و اثر آن بر محتوای گلیسیریزیک اسید عصاره است. طرح آزمایشات با استفاده از روش سطح پاسخ صورت گرفت و با کمک روش کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا (HPLC) میزان گلیسیریزیک اسید برآورد شده است. نتایج حاکی از آن است با افزایش توان از 180تا 360 وات میزان گلیسیریزیک اسید افزایش یافته است و به مقدار 03/14 میلی گرم بر گرم وزن خشک رسیده است. همچنین در دمای 40 درجه سلسیوس میزان گلیسیریزیک اسید برابر با 81/12 میلی گرم بر گرم وزن خشک است و در دمای 50 درجه سلسیوس این مقدار برابر با 03/14 میلی گرم بر گرم وزن خشک است، سپس در دمای 60 درجه سلسیوس به میزان 68/14 میلی گرم بر گرم وزن خشک می رسد. به عبارتی با افزایش شدت توان میکروویو و افزایش دما میزان ماده موثره ریشه شیرین بیان، افزایش یافته است، اما پس از عبور از یک حد آستانه، افزایش این دو متغیر باعث کاهش میزان گلیسیریزیک اسید شده است. نتایج بررسی و مدلسازی سینتیک خشک شدن ریشه شیرین بیان نشان داد که رابطه پیج، با میزان ضریب تعیین 99/0 و مقدار مربع کای 025/0، بهترین تطابق با داده های تجربی مربوط به روند خشک شدن را دارد. در این پژوهش میزان گلیسیریزیک اسید در دمای خشک شدن 60درجه سلسیوس در آون به بیشینه مقدار خود معادل با 54/15رسیده است.
    کلیدواژگان: خشک کن، عصاره ریشه شیرین بیان، گلیسیریزیک اسید، گیاهان دارویی، میکروویو
  • سجاد کیانی* صفحات 13-26
    در این پژوهش طراحی، استخراج دانش فنی و ساخت یک مجموعه پلتفرم کامل برای تراکتور با توان های 40 تا 60 اسب بخار با وزن بیشینه 2450 کیلوگرم و همچنین تحلیل استاتیکی سازه محافظ واژگونی (ROPS) آن انجام شد. پلتفرم شامل شاسی اصلی، شاسی ستون فرمان، گلگیرهای راست و چپ، ROPS و سایر متعلقات اتصالی می باشد. شاسی اصلی به گونه ای طراحی شده که در برگیرنده کلیه اهرم ها و پدال های کنترلی، صندلی راننده، داشبورد و سیستم فرمان باشد. سازه ROPS به منظور محافظت از راننده در زمان واژگونی تراکتور از جنس فولاد آلیاژی ST44 (پروفیل با ابعاد 8×6 سانتی متر و ضخامت 4 میلی متر) توسط نرم افزار CATIA طراحی و بر روی شاسی اصلی نصب گردید. بارگذاری استاتیکی و مقاومت مکانیکی آن مطابق با استانداردISO 5700 بررسی شد. نتایج نشان داد بیشینه تنش استاتیکی بدست آمده در آزمون تخریبی در سازه ROPS در مقایسه با استحکام کششی فولاد ST44 (استحکام نهایی MPa580 و مدول کشسانی MPa 210000) برای تراکتورهای یوروپارس مدل RK404-A (مدل شالیزاری/باغی) و RK604-A (مدل باغی/زراعی) در محدوده ایمن بوده است و از نظر مقاومت مکانیکی استحکام لازم را دارا می باشد. همچنین بیشینه انحراف ROPS در بارگذاری ها، محدوده ایمن راننده را نقض نکرد. در نهایت دانش فنی قطعات طراحی شده استخراج، نمونه های پلتفرم تولید و بر روی دو مدل ترکتور نصب و ارزیابی شد. نتایج نشان داد که مجموعه پلتفرم طراحی و تولید شده از نظر ابعادی، محل نصب پدال ها و سیستم های کنترلی و همچنین نمای ظاهری مناسب برای استفاده در تولید تراکتورهای مذکور می باشد. وزن کل مجموعه پلتفرم 209 کیلوگرم بدست آمد.
    کلیدواژگان: ایمنی راننده، بارگذاری استاتیکی، پلتفرم، تراکتور، واژگونی
  • امید دوستی ایرانی، محمودرضا گلزاریان*، محمدحسین آق خانی صفحات 27-40

    برداشت دستی محصول فلفل دلمه ای به عنوان یکی از محصولات گلخانه ای زمان بر و هزینه های کارگری بالایی به دنبال دارد. به منظور برداشت رباتیک این محصول سامانه های بینایی ماشینی دوبعدی مختلفی توسعه یافته است. به دلیل محیط پیچیده گلخانه، تراکم بالای شاخه و برگ، وجود آفات و بیماری ها و آفتاب سوختگی، شرایط نوری غیر یکنواخت و متغیر و بلوغ غیر همزمان محصول منجر به غیریکنواختی در رنگ می شود. بنابراین علاوه بر فلفل دلمه ای سبز برداشت فلفل های دلمه ای رنگی نیز با چالش هایی همراه باست. لذا هدف از انجام این پژوهش تشخیص فلفل دلمه ای در مدل ابر نقاط مبتنی بر توصیفگر هیستوگرام ویژگی های سریع نقطه (FPFH) و یادگیری ماشین است. جهت ثبت تصاویر عمق از حسگر Kinect V2 استفاده شد. پس از ایجاد مدل سه بعدی از ویژگی های هندسی(FPFH) جهت طبقه بندی و از کانال رنگی H جهت ایجاد نظارت در 9 مدل طبقه بند استفاده شد. برای این منظور از 15 مدل سه بعدی از فلفل های رنگی استفاده شد. با توجه به معیار های F1-Score، سطح زیر منحنی و صحت الگوریتم، مدل طبقه بند KNN به عنوان بهترین مدل انتخاب شد. به منظور ارزیابی الگوریتم KNN بر روی 15 مدل سه بعدی از فلفل قرمز، فلفل نارنجی و زرد اجرا و در نهایت مورد بازبینی انسانی قرار گرفت. نتایج نشان داد مقدار معیار F1-Score به جز یک مورد در همه موارد بالاتر از 7/0، سطح زیر منحنی راک نیز در همه موارد بالاتر از 8/0 و صحت الگوریتم طبقه بندی در همه موارد بالاتر از 9/0 به دست آمد. علاوه بر این نتایج ارزیابی انسانی نیز نشان داد که حداقل دقت تشخیص برابر 42/71 درصد و در بعضی موارد نیز دقت 100 درصد حاصل شده است.

    کلیدواژگان: ویژگی هیستوگرام سریع نقطه، ابر نقاط، برداشت رباتیک، یادگیری ماشین، حسگر کینکت
  • مهدی خانی*، رضا اسفنجاری کناری، سید حسین پیمان صفحات 41-56

    هدف اصلی مطالعه حاضر تجزیه و تحلیل اقتصادی استفاده از ماشین نشاکار در مزارع برنج می‏باشد. برای این منظور کارآیی فنی و نسبت شکاف تکنولوژیکی کشاورزانی که با روش سنتی عملیات نشاکاری را انجام داده اند با کشاورزانی که از روش های مدرن برای نشاکاری استفاده نموده اند مورد مقایسه قرار گرفت. برای محاسبه کارایی فنی از روش ناپارامتریک تصادفی فراگیر داده ها (StoNED) استفاده شد. داده های مورد نیاز با استفاده از روش نمونه گیری خوشه ای متناسب با حجم جامعه و با تکمیل پرسشنامه از 531 کشاورز بدست آمد. نتایج مربوط به برآورد کارآیی فنی نسبت به تابع مرزی نشان داد که با استفاده از میزان نهاده فعلی و سطح تکنولوژی موجود، امکان افزایش تولید وجود دارد. این امر نقطه امیدبخشی برای سیاست گذاران بخش کشاورزی است. زیرا می توان با استفاده از شیوه های انتقال الگوها و تکنیکهای صحیح استفاده از نهاده ها به صورت درون گروهی، بر میزان تولید برنج افزود. نتایج مربوط به کارایی فنی نسبت به تابع فرامرزی نشان داد که شالی کاران در سیستم کاشت مدرن عملکرد تکنیکی بهتری داشته اند. افزون بر این نتایج مربوط به نسبت شکاف تکنولوژیکی نشان داد که در تمام مزارع مورد بررسی، کشاورزانی که از روش های مدرن برای نشای برنج استفاده نموده اند از نسبت شکاف تکنولوژیکی بالاتری نیز برخوردار بوده اند. با توجه به نتایج، کشاورزان می توانند با خرید ماشین های مدرن به صورت تعاونی، تولید محصول خود را افزایش دهند. دولت نیز می تواند با مکانسیم های تشویقی مانند تسهیلات کم بهره به کشاورزان و یا تعاونی ها جهت خرید ماشین های مدرن، گامی در جهت افزایش تولید و حرکت به سمت خودکفایی بردارد.

    کلیدواژگان: سیستم های مدرن کاشت، نشاکار، روش ناپارامتریک تصادفی فراگیر داده ها، نسبت شکاف تکنولوژی، تابع فرامرزی
  • علی رنجبر کریم آبادی، سید حسین کارپرورفرد*، هادی عظیمی نژادیان، حسین رحمانیان کوشککی صفحات 57-68

    در تحقیق حاضر به منظور ارتقا کیفیت کاشت ردیف کار ذرت، اقدام به ساخت و ارزیابی مزرعه ای موزع غلتکی شیار دار جدید شد. پس از ساخت و نصب قطعات موزع، ردیف کار در مزرعه مورد آزمون قرار گرفت. ردیف کار مورد نظر مجهز به دو واحد کارنده بود که یک واحد آن مجهز به موزع نیوماتیک به عنوان واحد شاهد و واحد دیگر مجهز به موزع غلتکی شیاردار جدید بود. آزمایش ها در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با تیمارهای سرعت پیش روی در سه سطح 3، 4 و 5 کیلومتر بر ساعت، زاویه شیار موزع در سه سطح زاویه 23، 25 و 27 درجه و در 3 تکرار انجام شد. صفت های محاسبه شده در این تحقیق شامل شاخص نکاشت، شاخص چندکاشتی، شاخص دقت، شاخص کیفیت تغذیه و ضریب تغییرات بودند که برای هر دو واحد کارنده اندازه گیری و مقایسه شدند. نتایج نشان داد موزع غلتکی شیار دار به خوبی توانسته شاخص نکاشت را بهبود ببخشد به طوری که هنگام استفاده از این موزع در مقایسه با موزع پنوماتیکی، شاخص نکاشت 28/26 درصد کاهش داشت. با این حال اختلاف بین مقادیر اندازه گیری شده برای سایر صفت ها در سطح احتمال 5 درصد برای دو موزع آزمایش شده معنی دار نبود. در نهایت مقدار بهینه زاویه شیار موزع غلتکی جدید با استفاده از روش رگرسیون چند متغیره برابر 25 درجه تعیین شد. همچنین در این مطالعه مدلی با ضریب تبیین 94/0 نیز برای پیش بینی دبی خروجی موزع بر اساس زاویه شیارهای موزع و سرعت زاویه ای محور تغذیه موزع ارایه شد. خطای پیش بینی مدل در محدوده 12± درصد و جذر میانگین مربعات خطای مدل 140 میلی متر مکعب بر دقیقه به دست آمد.

    کلیدواژگان: ردیف کار ذرت، موزع غلتکی شیاردار، موزع پنوماتیکی، شاخص نکاشت
  • بهروز گودرزی، نواب کاظمی*، بهرام رشیدی، محمدامین آسودار صفحات 69-82

    کشاورزی دقیق از بهترین راهکارهای اجرای عملیات مکانیزه برای حفظ منابع طبیعی و اقتصادی است. رسیدن به این مهم با بکارگیری انواع حسگرها، تکنولوژی های متنوع هیدرولیکی، الکترونیکی و مکانیکی در ماشین‏های کشاورزی کنترل و برنامه‏ریزی برای اعمال نرخ متغییر VRA به ویژه با رفع مشکل تامین برق مورد نیاز مهیا خواهد شد، ازطرفی گسترش بکارگیری انرژی برق به دلیل انتقال آسان‏تر، هزینه پایین، بازدهی بالا و قابلیت برنامه ریزی هوشمند در صنایع مختلف به‏ویژه خودروسازی، طی چند دهه‏ی اخیر نشان از ضرورت ورود آن به تراکتورها و ماشین‏های کشاورزی دارد، اما نوع و میزان توان الکتریکی موجود در تراکتورها عامل محدود کننده اصلی است. در این پژوهش با مروری بر روش های تامین برق ادوات کشاورزی، یک روش جدید برای تامین ارتعاش یک زیرشکن ارتعاش برقی آزمایش گردید. که اساس آن طراحی یک اینورتر DC با ورودی برق از باتری تراکتور است که، مدولاسیون عرض پالس و یک پتانسیومتر وظیفه اعمال دور مناسب برای الکتروموتورها و بسامد ارتعاش متغییر را بر عهده داشته و بسامدهای سامانه ارتعاش زیرشکنی (بسامد صفر: F1 بسامد +18: F2، -18: F3، +36: F4 و -36: F5) با توان مورد نیاز تا 1 کیلووات فراهم شد. نتایج شاخصهای خاکورزی زیرشکن ارتعاش دورانی با انرژی برق نشان داد تاثیر سطوح بسامد ارتعاش بر نیروی مقاومت کششی وکاهش قطر کلوخه در سطح 5% معنی‏دار شده است لذا برقی سازی ادوات کشاورزی می تواند موجب بهبود عملکرد آنها شده و تامین توان با طراحی اینورتر علاوه بر سادگی و کاهش هزینه ها، ویژگی تامین توان مستقل از دور موتور تراکتور بسیار مهم و کارآمد برای اعمال کشاورزی دقیق است.

    کلیدواژگان: توان الکتریکی، زیرشکن ارتعاشی، مدولاسیون پالس، کشاورزی دقیق
  • سید نادر مرتضوی، سید سعید محتسبی*، محمود سلطانی فیروز، مهدی دهقان بنادکی، سید مرتضی محتسبی صفحات 83-94

    فحل یابی دقیق یکی از مهم ترین چالش ها برای موفقیت در صنعت دامپروری است. در حال حاضر در اکثر مناطق دنیا فحل یابی به روش مشاهده ای انجام می شود که از بهره وری پایینی برخوردار و باعث ضرر و زیان زیادی به این صنعت شده است. در بین روش هایی که به صورت خودکار استفاده می شوند، می توان بینی الکترونیکی را به خاطر مزایایی همچون سرعت بالا، هزینه عملیاتی پایین و هزینه ساخت کم، برای تشخیص فحلی دام از بوی شیر آن به کار برد. در این پژوهش از یک سامانه بینی الکترونیکی متشکل از 7 حسگر نیمه هادی اکسید فلزی (MOS) برای تشخیص و پیش بینی زمان رخداد فحلی استفاده شد. از شیر 34 راس گاو غیر آبستن به مدت 30 روز در ایستگاه تحقیقاتی دامپروری گروه علوم دامی دانشگاه تهران نمونه گیری شد و نمونه ها همان روز مورد آزمایش قرار گرفتند. در دوره آزمایش 26 راس از آن ها نشانه های فحلی را از خود بروز دادند و لذا برای تحلیل مورد بررسی قرار گرفتند. این سامانه به همراه روش های تشخیص الگو همچون تحلیل مولفه های اصلی (PCA)، تحلیل تفکیک خطی (LDA) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) توسعه داده شد. ابتدا بردار ویژگی ها از سیگنال پاسخ حسگرها استخراج و پس از مرتب سازی و طبقه بندی به عنوان ورودی روش های تشخیص الگو به کار گرفته شدند. دقت طبقه بندی چهار مرحله در چرخه فحلی گاو توسط روش های تحلیل تفکیک خطی 33/86% و شبکه عصبی مصنوعی 80/91% به دست آمد. نتایج به خوبی نشان داد سامانه بینی الکترونیکی روشی کارآمد و سریع برای طبقه بندی و جداسازی مراحل مختلف چرخه فحلی به ویژه مرحله ایستا فحلی است.

    کلیدواژگان: فحل یابی، ماشین بویایی، آرایه حسگرهای گازی، شبکه عصبی مصنوعی
  • اشکان جلیلیان، محمدرضا جهانسوز، حسن قاسمی مبتکر*، مصطفی اویسی، حسین مقدم صفحات 95-110

    صنعت کشاورزی حدود 10 تا 12 درصد گازهای گلخانه ای جهان را تولید می کند. بررسی سهم نهاده های مصرفی در سیستم های کشت و محصولات زراعی می تواند در بهینه سازی آن ها و کاهش آلایندگی های زیست محیطی موثر باشد. این مطالعه با هدف ارزیابی شاخص های زیست محیطی تولید بامیه در واحد هکتار با روش ReCiPe 2016 در سیستم های کشت خالص، مخلوط با خیار و جنگل زراعی با درخت خرما در استان خوزستان مورد مطالعه قرار گرفت. این پژوهش در سال زارعی 1400-1398 مورد بررسی قرار گرفت. مرز سامانه مورد مطالعه از کاشت تا برداشت محصول بامیه در سیستم های کشت آن می باشد. اطلاعات جمع آوری شده شامل تمامی نهاده های مصرف شده از قبیل کود، سم، ادوات کشاورزی، نیروی انسانی و سوخت مصرفی بود. روش مورد بررسی شاخص های زیست محیطی ReCiPe 2016 می باشد. این روش شامل شاخص های نهایی خسارت به سلامت انسان، اکوسیستم و منابع و همچنین شاخص های میانی همچون گرمایش جهانی و تخریب لایه ازون می باشد. نتایج نشان داد کشت مخلوط بامیه و خیار به دلیل مصرف نهاده های شیمیایی و پلاستیک مصرفی بالاتر نسبت به کشت خالص (15/17 درصد) و جنگل زارعی (10/79 درصد) اثرات مخرب زیست محیطی بالاتری دارد. کود نیتروژن، فسفات و سوخت مصرفی به همراه پلاستیک از اثرگذارترین نهاده ها در شاخص های زیست محیطی می باشد. شاخص کارایی زیست محیطی نیز نشان داد جنگل زارعی بامیه و خرما نسبت به کشت خالص و مخلوط برتری معنی داری دارد. از این رو با توجه به عملکرد بالاتر کشت مخلوط در واحد سطح نسبت به کشت خالص، توصیه می شود نهاده های پرمصرف آن بهینه شود، همچنین در مناطقی از استان خوزستان که امکان جنگل زارعی بامیه وجود دارد، این نوع کشت با توجه به آلایندگی محیطی کمتر آن توصیه می شود

    کلیدواژگان: ارزیابی چرخه زندگی، تخریب لایه ازون، سلامت انسان، صیفی جات، گرمایش جهانی
  • محمدجواد اسلامی، بهرام حسین زاده سامانی*، سجاد رستمی، رحیم ابراهیمی، علی رضا شیرنشان صفحات 111-126

    بیودیزل بعنوان یک سوخت شیمیایی اصلاح شده و سازگار با محیط زیست، تجدید پذیر، غیر سمی و ایمن شناخته میشود که عمدتا به عنوان سوخت در موتورهای احتراق تراکمی استفاده می شود. این مطالعه با هدف امکان سنجی تولید بیودیزل از روغن پسماند آشپزخانه با استفاده از سیستم فراصوت و در نهایت ارزیابی سوخت تولیدی با استفاده از یک موتور دیزل ژنراتور انجام شده است. در این مطالعه، تاثیرپارامترهای نسبت مولی الکل به روغن، درصد وزنی کاتالیزور و زمان واکنش بر بازده تولید متیل استر بررسی شد. آنالیز داده ها با روش سطح پاسخ انجام شد و شرایط بهینه بدست آمده : نسبت مولی 30/8، درصد وزنی کاتالیزور 32/5 و زمان واکنش 23/33 دقیقه به دست آمد. همچنین نتایج بدست آمده از ارزیابی سوخت تولیدی در یک موتور دیزل ژنراتور نشان داد که با افزایش میزان بیودیزل در سوخت ورودی به موتور، انتشار CO به میزان 026/0% و سطح دود خروجی از موتور به میزان 22% کاهش و NOx به میزان 513 پی پی ام افزایش می یابد. همچنین افزایش بیودیزل باعث افزایش توان ویژه ترمزی به میزان 5/46 کیلو وات و مصرف ویژه سوخت ترمزی به میزان 91 گرم بر کیلو وات ساعت می شود و از طرفی، منجر به کاهش گشتاور ترمزی به میزان 87 نیوتن متر شد.

    کلیدواژگان: ترانس استریفیکاسیون، بیودیزل، موتور دیزل، آلایندگی، دود خروجی
  • مجید لشگری*، رضا محمدی گل، علی ملکی صفحات 127-138
    تخم‏ مرغ ماده ‏ای پرمصرف است که به دلیل فسادپذیری بالا می‏ تواند سلامت افراد زیادی را به مخاطره اندازد. بنابراین تشخیص تازگی آن برای صنایع غذایی دارای اهمیت بالایی است. روش‏ های غیرمخرب متعددی به منظور سنجش کیفیت درونی تخم‏ مرغ پیشنهاد شده که در این پژوهش از سامانه آکوستیک برای تشخیص تازگی تخم‏ مرغ استفاده شد. نمونه‏ ها در دمای محیط به مدت 16 روز نگهداری شدند. از یک سطح شیبدار با زاویه 10 درجه به طول 45 سانتی‏ متر که در قسمت میانی آن پله‏ ای به ارتفاع چهار میلی‏متر تعبیه شده بود در سامانه مذکور استفاده شد. صدای حاصل از غلتش نمونه ‏ها و ضربه ایجاد شده در اثر عبور از پله به وسیله میکروفون ضبط ‏شد. سپس بعد فرکتال سیگنال‏ های صدا با استفاده از دو روش هیگوچی و کاتز محاسبه شد. آزمون مخرب نیز با در نظر گرفتن معیار واحد هاو انجام شد و تخم‏ مرغ ‏ها از نظر تازگی به دو گروه AA و A+B تقسیم شدند. نتایج سه روش طبقه ‏بندی شبکه‏ عصبی مصنوعی (ANN)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و آنالیز تشخیصی (DA) نشان داد که روش SVM در مقایسه با دو روش دیگر از کارآیی بهتری برخوردار است. میانگین دقت طبقه ‏بندی داده‏ های آزمایش در روش SVM برای بعد فرکتال کاتز و طول پنجره 25 میلی‏ ثانیه برابر 07/78 درصد به دست آمد.
    کلیدواژگان: ماشین بردار پشتیبان، آکوستیک، کاتز، طبقه‏ بندی
|
  • Rahim Ebrahimi * Pages 1-11
    The use of medicinal plants has been considered these days due to fewer side effects thanchemical and combined drugs. Extraction is one of the most important stages of post-harvestprocessing in medicinal plants. The first step in preparing the extract is the drying operation.Therefore, choosing the best method and applying the most suitable conditions for drying aproduct is important. Therefore, this study aims to use a new method of combined hotmicrowave air dryer in drying licorice root and its effect on the glycyrrhizic acid content ofthe extract. The experiments were designed using the response surface method, and theamount of glycyrrhizic acid was estimated using high-performance liquid chromatography(HPLC). The results show that with increasing power from 180 to 360 watts, glycyrrhizic acidhas increased and reached 14.03 mg/g dry weight. Also, at 40 °C, the amount of glycyrrhizicacid equals 12.81 mg/g dry weight; at 50 °C, this amount equals 14.03 mg/g dry weight; thenat 60 °C it equals 68. It reaches 14 mg/g dry weight. In other words, the amount of licoriceroot active ingredient has increased with increasing microwave power intensity and increasingtemperature. However, after exceeding a threshold, increasing these two variables has reducedthe amount of glycyrrhizic acid. The study and modelling of licorice root drying kineticsshowed that the relation of Page's model, with a coefficient of determination of 0.99 and asquare value of 0.025, has the best agreement with the experimental data related to the dryingprocess. In this study, the amount of glycyrrhizic acid at the oven's drying temperature of 60degrees Celsius has reached its maximum value equal to 15.54 mg/g.
  • Sajad Kiani * Pages 13-26
    In this research, the design, static analysis, and manufacturing of a platform for tractors with a power range of 40 to 60 hp and max weight of 2450 kg was performed. This platform includes the main chassis, steering column chassis, right and left fenders, rollover protection structure (ROPS), and other connecting parts. The main chassis was designed to include all the levers and control pedals, the driver's seat, the dashboard, and the steering system. The ROPS is mounted on the main chassis and is used to protect the driver in the event of a tractor overturning. The platform was designed with ST37 alloy steel for the chassis set and ST44 for ROPS using CATIA software, tested in accordance with ISO 5700 standard for static loading and mechanical strength. Maximum static stress obtained in ROPS compared to the final strength of ST44 steel (580 MPa, and with dimensions of 6×8 mm and thickness of 4 mm) for tractors RK404-A (Paddy/Garden model) and RK604-A (Garden/Farm model) was in the safe range and has sufficient strength. Also, ROPS in the maximum deflection during loadings did not enter the safe area of the driver. Technical knowledge of designed parts (2d and 3d drawings) was extracted and the parts were manufactured, assembled, and evaluated. The final results showed that the designed and manufactured platform with specific dimensions, material, and weight (209 kg) in terms of dimensions, mechanical strength, the place for installing pedals and control systems, and appearance is suitable to use in the production of tractors with a maximum weight of 2450 kg.
    Keywords: Driver Safety, Overturning, Platform, Static Loading, Tractor
  • Omid Doosti-Irani, MahmoodReza Golzarian *, MohammadHossein Aghkhani Pages 27-40

    Manual harvesting bell peppers as a greenhouse product is time-consuming and has high labor costs. Various two-dimensional machine vision systems have been developed for the robotic harvest of this product. Due to the complex environment of the greenhouse, high density of branches and leaves, the presence of pests and diseases and sunburn, non-uniform and variable light conditions, and asynchronous maturation of the crop lead to non-uniformity in color. Therefore, harvesting colored sweet peppers are also associated with challenges in addition to green sweet peppers. The aim of this study is to recognize sweet peppers in the point cloud model based on the Fast Point Features Histogram (FPFH) descriptor, and machine learning. Kinect V2 sensor was used to record depth images. After creating a 3-D model, geometric features (FPFH) were used for classification, and H color channel was used to create supervision in 9 classification models on 15 3-D color peppers models supervised. According to the F1-Score criteria, the area under the roc curve, and the accuracy of the algorithm, the K-nearest neighbor classifier model was selected as the best model. To evaluate the KNN algorithm, 15 3D models of red, orange and yellow pepper were performed and finally, they were counted manually. The results showed that the value of F1-Score was higher than 0.7 in all cases, except for one case, the area under the roc curve was higher than 0.8 in all cases and the accuracy of the classification algorithm was higher than 0.9 in all cases. In addition, the human evaluation results showed that the minimum recognition accuracy is 71.42%, and the maximum is 100%.

    Keywords: Fast point features histogram, Points cloud, Robotic harvesting, Machine learning, Kinect sensor
  • Mahdi Khani *, Reza Esfanjari, Seyyed Hossein Payman Pages 41-56

    The main objective of this study is the economic analysis of using transplanting machines in rice fields. For this purpose, the technical efficiency and the technological gap ratio of farmers who have performed transplanting operation with the traditional method were compared with farmers who have used modern methods for transplanting. The stochastic nonparametric envelopment of data (StoNED) was used to calculate the technical efficiency. The required data were obtained from 531 farmers by using cluster sampling method proportional to the size of the population and by completing a questionnaire. The results of estimating the technical efficiency of the frontier function showed that it is possible to increase production by using the current amount of input and the available level of technology. This is a point of hope for agricultural policymakers. Because by intragroup transferring the correct patterns and techniques of using inputs, rice production can be increased. The results of technical efficiency based on metafrontier function showed that paddy farmers who used the modern planting system had better technical performance. The results of technical efficiency based on the metafrontier function showed that the paddy farmers who used the modern planting system had better technical performance. In addition, the results of the technological gap ratio showed that in all the surveyed farms, farmers who used modern methods for rice transplanting also had a higher technological gap ratio. According to the results, farmers can increase their production by buying modern machinery cooperatively. The government can also take steps to increase production and move towards self-sufficiency through incentive mechanisms such as low-interest facilities for farmers or cooperatives to purchase modern machinery.

    Keywords: Modern planting systems, Transplanter, Schastic nonparametric envelopment of data (StoNED), Technological gap ratio, Metafrontier function
  • Pages 57-68

    In the present study, in order to improve the planting quality of the corn planter, a new multi-slot rotor metering device was manufactured and evaluated in the field. The corn planter was tested in the farm after fabricating and assembling the metering device parts. The planter was contained two planting units, one of which was equipped with a pneumatic metering device as a control unit and the other unit was equipped with a new multi-slot rotor metering device. Experiments were performed as a randomized complete block design and experimental treatments were three levels of forward speed (3, 4 and 5 km h-1) and three levels of slot’s mouth angle of this metering device (23°, 25° and 27°) each with three replications. The traits measured in this study were miss-planting index, multi-planting index, precision index, index of feed quality and coefficient of variation which were measured and compared for both planting units. The results showed that the multi-slot rotor metering device could improve the miss-planting index, so that using a multi-slot rotor metering device in comparison with the pneumatic metering device reduced the miss-planting index by 26.28%. However, the difference between the measured values for other traits was not significant at the 5% probability level for the two metering device. Finally, the optimal value of the mouth angle of the new multi-slot rotor metering device was determined using the response surface methodology as 25°. In this study, a model with determination coefficient of 0.94 was also presented to predict the solids volumetric flow rate of metering device based on slot’s mouth angle and the angular velocity of metering device feed shaft. The model prediction error was in the range of ±12% and the root mean square error of model was obtained as 140 mm3 min-1.

    Keywords: Corn planter, Multi-slot rotor metering device, Miss-planting index
  • Behrooz Guodarzi, Navab Kazemi *, Bahram Rashidi, MohammadAmin Asoodar Pages 69-82

    The precision agriculture is one of the best ways to carry out mechanized operations to conserve natural and economic resources. By achieving to this important issue, utilizing a variety of sensors, various hydraulic, electronic and mechanical technologies in agricultural machinery. Control and planning to apply the variable rate application (VRA) 1, especially by solving the problem of required power supply will be provided, on the other hand, the expansion of supplying electricity energy due to easier transmission, high efficiency and intelligent planning capabilities in various industries, especially automotive industry, during a few recent decades show the necessity of its entrance to tractors and agricultural machineries, but the type and amount of electrical power avaliable in tractors is the main limiting factor. In this research, with an overview of the methods of supplying electricity to agricultural tools agricultural equipment, a new method was tested to supply the vibration of an electric vibrating subsoiler. which is based on the design of a DC inverter is with a power input from the tractor battery, which according to it, a pulse width modulation and a potentiometer are responsible for applying the appropriate speed for electromotor and variable vibration frequency, and the subsoiler vibration system frequencies (zero frequency: F1 frequency +18: F2, -18: F3, +36: F4 and -36: F5) was provided with required power up to 1 kW. The results of tillage indicators of a rotary vibrating subsoiler with electricity energy showed that the effect of vibration frequency levels on the draft force and the reduction of the clod mean weight diameter has significant at the level of 5%, so electrifying the agricultural equipment can improve their performance and power supply with inverter design in addition to simplicity and cost reduction, the power supply feature independent of tractor engine speed is very important and efficient for precision agriculture.

    Keywords: Electrical power, Vibrating subsoiler, Pulse modulation, Precision agriculture
  • Seyed Nader Mortazavi, Seyed Saeid Mohtasebi *, Mahmoud Soltani, Mahdi Deghan, Seyed Morteza Mohtasebi Pages 83-94

    Efficient detection of estrus is a permanent challenge for successful reproductive performance in dairy cattle. At present, in most parts of the world, estrus detection is done with observational basis, which has low productivity and causes great losses to this industry. Among the methods used to automatically detect estrus the electronic nose can be used to detect estrus from milk based on its odor due to advantages such as high speed, low operating cost and low manufacturing cost. In this study, an electronic nose system consisting of 7 metal oxide semiconductor (MOS) sensors was used to detect and predict the time of estrus. In this study, milk of 34 cows was sampled for 30 days in the Livestock of the University of Tehran in Karaj-Mohammadshahr and was tested on the same day, 26 of them showed signs of estrus and thus were examined for analysis. The system was analyzed along with pattern recognition methods such as Principal component analysis (PCA), Linear discriminant analysis (LDA), and Artificial neural network (ANN). At first, the feature vector was extracted from the response signal of the sensors and after sorting and classification, it was used as the input of pattern recognition methods. The results of pattern recognition methods were obtained as (94%) for principal component analysis, (86.33%) for Linear discriminant analysis, and (91.80%) for artificial neural network. The results showed well that the electronic nose system is a very efficient and fast way to classify and separate the different stages of the estrous cycle, particularly estrus stage.

    Keywords: Estrus detection tool, machine olfaction, Gas sensor arrays, ANN
  • Ashkan Jalilian, MohamadReza Jahansuz, Mosataf Oveisi, Hosain Moghadam Pages 95-110

    The agricultural industry produces about 10-12% of the world's greenhouse gases. studying the energy use in agriculture systems can be effective in optimizing energy consumption and reducing environmental pollution. This study was performed to evaluate the environmental indicators of okra production by the ReCiPe 2016 method in Monoculture, intercropping with cucumber and date palm agroforestry systems in Khuzestan province. This research was carried out in the cropping seasons 2020-2021. The system boundary of the research is from planting to harvesting okra in its cultivation systems. Collected information included all inputs used such as fertilizers, pesticides, Agricultural machinery, human labor, and fuel consumption. The studied method is ReCiPe 2016 environmental indicators. This method includes the end point of damage to human health, ecosystems, and resources, as well as midpoint indicators such as global warming and ozone depletion. The results showed that intercropping of okra and cucumber has higher environmental destructive effects due to the use of higher chemical and plastic inputs than monoculture and agroforestry (17.15 and 79.10 respectively). Nitrogen fertilizer, phosphate, and fuel consumption along with plastic are the most effective inputs in environmental indicators. Eco-efficiency index also showed that okra and date agroforestry have a significant advantage over monoculture and intercropping. Therefore, considering the higher performance of intercropping system compared to monoculture, it is recommended to optimize its high-use inputs. Also in areas of Khuzestan province where there is a possibility of agroforestry, this type of cultivation is recommended due to its lower environmental pollution.

    Keywords: Global warming, Human health, Life cycle assessment, Ozone depletion, Vegetables
  • MohamadJavad Eslami, Sajad Rostami, Rahim Ebrahimi, Alireza Shirneshan Pages 111-126

    Biodiesel is known as a chemically modified and environmentally friendly, renewable, non-toxic, biodegradable and safe fuel that is mainly used in compression combustion engines. The aim of this study is the feasibility of producing biodiesel from waste kitchen oil using the ultrasonic system and finally evaluating the produced fuel. In this study, the effect of molar ratio of alcohol to oil, weight percentage of catalyst and reaction time on methyl ester production efficiency was investigated. Optimum conditions using response surface method for biodiesel production included molar ratio of 8.30, catalyst percentage of 5.32 and reaction time of 33.23 minutes. Also, the results obtained from the evaluation of biodiesel fuel produced in a diesel generator engine ,showed that by increasing the amount of biodiesel in the fuel input to the engine, CO emissions have decreased by 0.026%, and the level of engine exhaust smoke has decreased by 22%, and NOx has increased to 513 ppm. The increase in the percentage of biodiesel also increased the specific braking power by 46.5 kW and led to an increase of 91 g/kWh in the specific consumption of brake fuel and on the other hand, it led to a decrease of 87 Nm in braking torque.

    Keywords: transesterification, Biodiesel, diesel engine, emissions, exhaust smoke
  • Reza Mohammadigol, Ali Maleki Pages 127-138
    Eggs are a widely consumed material that can endanger people's health due to their high perishability. Therefore, detecting its freshness is very important for the food industry. Several nondestructive methods have been proposed to measure the internal quality of eggs, and in this research, an acoustic system was used to detect egg freshness. The samples were kept at room temperature for 16 days. A 45 cm long inclined surface with a 4 mm high step in the middle was used in the mentioned system. The sound resulting from the rolling of the samples and the impact caused by passing the step were recorded by a microphone. Then, the fractal dimension of sound signals was calculated using Higuchi and Katz methods. A destructive test was also done considering the Haugh unit and the eggs were divided into two groups AA and A+B in terms of freshness. The results of the three classification methods of artificial neural network (ANN), support vector machine (SVM) and linear diagnostic analysis (LDA) showed that the SVM method has better efficiency compared to the other two methods. The average classification accuracy of test data in the SVM method for Katz fractal dimension and window length of 25 milliseconds was obtained as 78.07%.
    Keywords: Support Vector Machine, Acoustic, Katz, Classification