فهرست مطالب

مجله پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی
سال دوازدهم شماره 3 (پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/23
  • تعداد عناوین: 10
|
  • واحد ابراهیمی، پیمان سلامی*، هادی صمیمی اخجیهانی صفحات 1-10
    بیشتر دستگاه های کاشت که امروزه در ایران استفاده می شوند یا از دقت کاشت کافی برخوردار نیستند و یا به خاطر داشتن سامانه های پیچیده، احتیاج به سرمایه گذاری اولیه زیادی برای کشاورزان دارند. این ادوات با قیمت بالا ارایه شده و برای مزارع کوچک که عملکرد پایینی دارند، مناسب نیستند. در ایران روش کاشت نخود بیشتر به صورت دستی انجام می شود که مستلزم صرف وقت و هزینه زیادی است. بدیهی است بهره مندی از کارنده هایی نظیر ردیف کار باعث صرفه جویی در هزینه ها و کاهش مدت زمان کاشت خواهد شد. در این پژوهش، یک سامانه موزع خودکار ردیف کار ماشین کاشت نخود ساخته شده و مورد ارزیابی قرار گرفت و سامانه ای برای کارنده در نظر گرفته شد که به صورت خودکار جهت کاشت یکنواخت بذر نخود با تکیه بر جریان یکنواخت بذر نخود عمل کشت را انجام دهد. به این منظور برای بررسی یکنواختی و دقت در کاشت نخود از شاخص-های نکاشت، چند کاشت، کیفیت تغذیه و دقت در فاصله کاشت استفاده شد. متغیرهای سرعت حرکت تراکتور در سه سطح 3، 5 و 7 کیلومتر بر ساعت و فاصله بین بذرها در سه سطح 5، 10 و 15 سانتی متر مورد برای ارزیابی سامانه مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد تاثیر متغیر سرعت بر روی تمامی شاخص ها در سطح یک درصد معنی دار بود. همچنین تاثیر متغیر فاصله بین بذرها نیز بر روی شاخص های چند کاشت، کیفیت تغذیه و دقت در فاصله کاشت نیز در سطح یک درصد معنی دار بود، لیکن اثر معنی داری بر روی شاخص نکاشت نداشت. در هیچ کدام از شاخص ها، متغیرهای سرعت و فاصله بین بذرها اثر متقابل نداشتند. برای بررسی رابطه بین متغیرهای ثابت سرعت و فاصله بین بذرها با متغیرهای عملکردی موزع از رگرسیون چند جمله ای تکاملی استفاده شد. این مدل رگرسیونی توانست با ضریب تبیین بالایی رابطه بین متغیرها را برازش کند.
    کلیدواژگان: فاصله کاشت، چند کاشت، کیفیت تغذیه، رگرسیون چند جمله ای تکاملی، موزع خودکار، نخود
  • ناهید عقیلی ناطق*، محمدجعفر دالوند صفحات 11-21

    خشک کردن یکی از موثرترین روش ها برای افزایش ماندگاری محصولات غذایی است. افزایش راندمان و کاهش مصرف انرژی در خشک کردن ضروری است. صرفه جویی در زمان و انرژی بهترین مزایای روش خشک کردن مایکروویو است. بنابراین هدف از این تحقیق بررسی تاثیر توان مایکروویو (P)، جرم محصول (M) و زمان (T) بر انرژی جذب شده، اتلاف انرژی و همچنین پیش بینی بازده در حین خشک شدن برگه های سیب در مایکروویو بود. در این تحقیق توان های مایکروویو 100، 300 و 600 وات، جرم سیب 20، 40، 60، 80 و 100 گرم و زمان 60، 90، 120، 150 و 180 ثانیه در نظر گرفته شدند. در این مقاله، از سه روش مختلف هوش مصنوعی برای مدلسازی انرژی جذب شده و اتلاف انرژی سیب همراه با پیش بینی بازده مایکروویو در طول فرآیند خشک کردن استفاده گردید. این روش ها عبارتند از: شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی (ANFIS) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) همراه با الگوریتم کرم شب تاب (FFA). نتایج نشان داد که مقدار انرژی جذب شده توسط سیب در طول خشک کردن در مایکروویو به شدت به مقدار جرم بستگی دارد. بیشترین و کمترین بازده مایکروویو به ترتیب در توان 600 وات و جرم 100 گرم و کمترین بازده در زمان 180 ثانیه و توان 100مشاهده گردید. همچنین، انرژی جذب شده در 600 وات تقریبا چهار برابر بیشتر از آن در 100 وات بود. سیستم عصبی-فازی و ماشین بردار پشتیبان نتایج خوبی نسبت به شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی انرژی جذب شده، اتلاف انرژی و بازده مایکروویو نشان دادند.

    کلیدواژگان: مایکروویو، بهره وری، شبکه های عصبی مصنوعی، سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی، ماشین های بردار پشتیبان
  • فرزاد محمدی، حسین موسی زاده*، علی جعفری صفحات 23-35
    اندازه گیری دقیق، قابل اعتماد، بلادرنگ، بدون تاثیر از مواد عبوری، پیوسته و غیرانسدادی نرخ جریان جرمی مواد فله ای در خطوط انتقال یک چالش فنی بوده است، که برای دستیابی به استفاده کارآمد از انرژی، مواد اولیه و کاهش ضایعات به طور فزاینده ای قابل توجه است. در این پژوهش یک دستگاه دبی سنج مواد دانه ای مبتنی بر نیروی مرکزگرا طراحی ساخته و ارزیابی شد. در ابتدا به منظور بررسی عبور آسان مواد دانه ای بدون انسداد مسیر عبور در دستگاه و همچنین تعیین سرعت ریزش مواد روی صفحه اندازه گیری برای سه نرخ ریزش مختلف گندم 62/15، 90/32 و 75/66 کیلوگرم بر ثانیه، تحلیل روش المان گسسته صورت گرفت. باتوجه به نتایج این بخش، برای سه نرخ ریزش مختلف، سرعت مواد روی صفحه اندازه گیری 18/0 ± 55/2 متر برثانیه به دست آمد. در مرحله نخست ارزیابی واقعی دستگاه، واسنجی بارسنج با استفاده از وزنه های استاندارد از 100 تا 1800 نیوتن با مراحل 100 نیوتن و برای اعتبارسنجی از 5 تا 500 نیوتن با مراحل 5 نیوتن صورت گرفت. در نهایت واسنجی بارسنج با ضریب تبیین بالای 99% با میانگین مربعات خطای 88/3 نیوتن تایید شد. سپس ارزیابی دستگاه برای مقادیر معین گندم در هفت مقدار مختلف از 5 تا 35 کیلوگرم با گام های 5 کیلوگرمی با نرخ ریزش تصادفی صورت گرفت. نتایج حاصل نشان داد که دستگاه با دقت بسیار بالایی (ضریب تبیین بالای 99% و درصد میانگین خطای مطلق 55/0%) قادر به اندازه گیری بلادرنگ نرخ ریزش مواد دانه ای است.
    کلیدواژگان: تحلیل المان گسسته، مواد دانه ای، نرخ جریان جرمی جامدات، نیروی مرکزگرا
  • مهدی منصوری، اکبر عرب حسینی*، محمدحسین کیانمهر، سید رضا حسن بیگی صفحات 37-44

    ماشین برداشت گیاهان برگی با هدف بهبود بازده، کاهش آسیب محصول، کاهش نیروی انسانی و کاهش آلودگی استفاده می شود. در این تحقیق سیستم برش دستگاه برداشت گیاهان برگی طراحی و ساخته شد و روی سه گیاه شاهی، اسفناج و ریحان آزمایش صورت گرفت. این دستگاه شامل یک تیغه اره نواری است که روی دو پولی قرار می گیرد. پولی ها توسط یک نیروی محرکه به چرخش در می آیند. برای اتصال پولی محرک به موتور از کوپلینگ و برای جلوگیری از انحراف زاویه ای محور از دو یاتاقان ساچمه ای UCP206 استفاده شد. اتصال پولی متحرک به قاب نیز توسط یک محور و یک یاتاقان صورت گرفت که وظیفه تنظیم کشش تیغه اره را بر عهده دارد. کشش تیغه توسط پیچ و مهره تنظیم می شود. این مجموعه روی یک قاب فلزی U شکل معکوس قرار دارند و این قاب به شاسی کلی دستگاه متصل است. چرخ های حامل توسط مکانیزم تنظیم ارتفاع به شاسی اصلی متصل شده اند. برای تعیین عملکرد دستگاه، آزمایشات در سه سطح سرعت خطی تیغه 7/3، 5 و 3/6 متر بر ثانیه و سه سطح سرعت پیشروی 1، 5/1 و 2 کیلومتر بر ساعت انجام شد. طراحی آزمایشات توسط نرم افزار Minitab 2018 انجام شد و با روش آماری آزمایش مرکب مرکزی برای هر یک از سه گیاه، 13 آزمایش طرح شد. با توجه به نتایج بدست آمده، سرعت بهینه خطی تیغه 3/6 متر بر ثانیه و بهترین بازه برای سرعت پیش روی، 5/1 و 2 کیلومتر بر ساعت -بدست آمد. هم چنین از نظر کیفیت سطوح برش، ساقه های بریده شده توسط این دستگاه بدون لهیدگی بودند و کم ترین آسیب را به گیاه وارد کرده است.

    کلیدواژگان: اره نواری، ماشین برداشت، برش پیوسته، گیاهان برگی
  • سید ایمان ساعدی* صفحات 45-53
    شناسایی مراحل رشد میوه پیش از برداشت عامل مهمی در بهبود کمیت و کیفیت میوه است. داشتن چنین اطلاعاتی به باغ دار کمک می کند که تیمار مناسب هر مرحله از رشد را اعمال نماید و باتوجه به شرایط متغیر آب و هوایی، به درک مناسبی از زمان برداشت میوه دست پیدا کند. با این هدف، در پژوهش حاضر از تصاویر رنگی برای شناسایی هفته های منتهی به زمان برداشت میوه سیب گلدن پاییزه استفاده شد. با استفاده از فناوری یادگیری عمیق و شبکه های عصبی پیچشی، مدل EfficientNetB1 برای طبقه بندی عکس های گرفته شده در هفته های مختلف رشدی میوه سیب استفاده شد. داده ها به صورت تصادفی به سه دسته آموزش (60%)، اعتبارسنجی (20%) و آزمون (20%) تقسیم شدند. همچنین، دو فرایند پیش پردازش یعنی نرمال سازی داده ها و نیز داده افزایی برای حصول نتایج بهتر منظور گردید و در مرحله توسعه مدل از بهینه ساز Nadam و تابع هزینه categorical_crossentropy استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل توسعه داده شده قابلیت خوبی در طبقه بندی تصاویر ورودی خواهدداشت. مقدار ضریب همبستگی (R) برای داده های آموزش، اعتبارسنجی و آزمون به ترتیب 86/0، 88/0 و 87/0 به دست آمد. همچنین، توانایی مدل در طبقه بندی با استفاده از پارامترهای precision، recall و f1-score برای هر طبقه ارایه گردید که برطبق آن برخی از طبقه ها با دقت 100% از سایر طبقه ها متمایز شدند. با توجه به قابلیت های یادگیری عمیق در طبقه بندی عکس ها در شرایط کاملا طبیعی، این قبیل مدل ها می توانند در توسعه ربات های برداشت و یا سامانه های عکس برداری هوایی و غیره استفاده شوند و اهداف مختلفی در کشاورزی دقیق، و به طور خاص، باغبانی دقیق را برآورده سازند.
    کلیدواژگان: باغبانی دقیق، یادگیری عمیق، شبکه EfficientNetB1، طبقه بندی، زمان برداشت، تصاویر رنگی، سیب
  • مرجان عبدالله زاده دلزی، رضا امیری چایجان* صفحات 55-62
    تولید پودر از پالپ میوه ها روش مناسبی برای جلوگیری از ضایع شدن خواص مفید موجود در گوشت باقیمانده از پوست، آب و هسته ی میوه ها است. خواص فیزیکو شیمیایی پودر نقش مهمی در زمان نگه داری، مشتری پسندی و طعم و مزه ی آن دارد. این فرآیند با استفاده از خشک کن خلاییبه روش کنترل آتمسفر انجام شد و از نظر مدت زمان خشک شدن و شاخص قهوه ای شدن بررسی شد. خشک کن در مقیاسآزمایشگاهی برای پنج سطح دمایی45، 55، 65، 75 و 85 درجه سلسیوس و در پنج سطح فشار خلاء 40، 50، 60، 70 و 80 کیلوپاسکال برای ضخامت 5/6 میلی متر تنظیم شد.تجزیه و تحلیل آماری داده های به دست آمده و بهینه سازی فرآیند خشک کردن خلایی با استفاده از روش سطح پاسخ انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش دمای محفظه یخشک کن از 45 تا 85 درجه سلسیوس،زمان خشک شدن 3/78 درصد کاهش یافت.کمترین میزان شاخص قهوه ای شدنتحت شرایط دمای محفظه ی خشک کن 45 درجه سلسیوس و فشار خلاء60 کیلو پاسکال برای خشک کن خلایی به روش کنترل آتمسفربرابر با 26/100 به دست آمد. نقطه بهینه ی پودر تولیدشده از ورقه های خشک شده ی پالپ سیب توسط سیستم خلایی به روش کنترل آتمسفر در دمای محفظه خشک کن 1/75 درجه سلسیوس و فشار خلاء 96/63 کیلوپاسکال پیشنهاد شد. تحت این شرایط مقدار بهینه ی متغیرهای پاسخ شامل زمان خشک شدن و قهوه ای شدن به ترتیب برابر 205 دقیقه و 02/136 به دست آمدند.
    کلیدواژگان: پالپ سیب، خشک کن خلائی، روش سطح پاسخ، کنترل آتمسفر
  • محسن حیدری سلطان آبادی*، عبدالله ایمان مهر، بهزاد الهامی صفحات 63-74

    استفاده از روش های سنتی کوددهی درختان، علاوه بر تحمیل هزینه های گزاف به باغداران، فاقد مزایای موجود در روش های مکانیزه است. در تحقیق حاضر از روش های تصمیم گیری چند معیاره (چند شاخصه) شامل تحلیل سلسله مراتبی قطعی و فازی و فرایند تحلیل شبکه برای امتیازدهی و انتخاب روش مناسب کوددهی درختان سیب بر اساس نظرات باغداران و کارشناسان خبره باغبانی استفاده شد. در دو روش اول، معیارهای هزینه انجام عملیات کوددهی، عملکرد محصول، درصد آسیب های وارد شده به درختان، سهولت ورود ماشین به فضای بین درختان، ظرفیت زراعی (با و بدون ماشین)، راحتی و ایمنی کار کوددهی، خدمات پس از فروش، دسترسی به ماشین مورد نیاز، قیمت فروش محصول، کیفیت محصول تولیدی و قیمت اولیه ماشین کوددهی و در روش تحلیل شبکه، معیارهای هزینه انجام عملیات، عملکرد محصول، قیمت فروش محصول و کیفیت محصول تولیدی مورد استفاده قرار گرفت. گزینه های مورد بررسی شامل روش کوددهی سنتی، کوددهی با ترنچر باغی، کوددهی با مته موتوری، کوددهی با گودال کن ثابت تراکتوری و کوددهی با گودال کن افست تراکتوری بود. طبق نتایج در دو روش سلسله مراتبی قطعی و فازی به ترتیب روش های کوددهی با گودال کن افست تراکتوری، کوددهی با گودال کن ثابت تراکتوری، کوددهی سنتی، کوددهی با مته موتوری و کوددهی با ترنچر باغی از نظر کارشناسان و تولیدکنندگان سیب در اولویت استفاده قرار گرفتند. در فرایند تحلیل شبکه نیز انتخاب اول و دوم به ترتیب شامل چالکود با گودال کن افست و ثابت و انتخاب های بعدی کوددهی با ترنچر، مته موتوری و روش سنتی معرفی گردید. این نتایج نشان می دهد که به کارگیری تراکتورهای باغی (با قدرت ورود و حرکت در فضای باغ) در کنار تجهیز آنها به گودال کن های تراکتوری به خصوص نوع کناربند یا افست، نقش مهمی در افزایش کمیت و کیفیت سیب تولیدی و کاهش هزینه های عملیات کوددهی درختان دارد

    کلیدواژگان: مکانیزاسیون، کوددهی درختان، تحلیل سلسله مراتبی، فرایند تحلیل شبکه
  • سپیده زورپیکر، اسماعیل میرزایی قلعه*، حامد کرمی، زینب رمدانی، آلفاس دن ویلسون صفحات 75-83
    گیاهان دارویی به طور گسترده در بسیاری از زمینه ها در سراسر جهان مورد استفاده قرار میگیرد. گیاهان دارویی بخش جدایی ناپذیر از زندگی روزمره می باشند و افزایش تقاضا برای این گیاهان منجر به تقلب و کاهش کیفیت در محصول نهایی می شود. بنابراین احراز هویت برای مصرف کنندگان از اهمیت حیاتی برخوردار است. نعناع به دلیل خواص دارویی و اسانس آن که در صنایع غذایی، دارویی، آرایشی و بهداشتی استفاده می شود با ارزش است. در این پژوهش، استفاده از بینی الکترونیکی برای تشخیص اثر سن رشد گیاه نعناع بر رایحه منتشر شده از برگ های آن مورد بررسی قرار گرفت. سرشاخه های گیاه نعناع با سن های مختلف یک الی پنج ساله از فاصله 4 تا 5 سانتی متری از سطح زمین برداشته شد. برای انجام آزمایشات مرتبط با بویایی از بینی الکترونیکی مجهز به 8 حسگر اکسید فلزی استفاده شد. برای تجزیه و تحلیل داده ها، از تحلیل های PCA، LDA و QDA استفاده شد. نتایج PCA نشان داد که 95% از کل واریانس داده ها توسط PC1 و 4% با PC2 توضیح داده شده است و دو مولفه اصلی بیان شده، 99٪ از واریانس کل داده های نرمال شده را تشکیل می دهند. همچنین روش QDA در تعیین سن گیاه نعناعT دقت 100 درصد را داشت. بینی الکترونیکی نشان داده است که ابزاری سریع و موثر برای تشخیص پارامترهای کیفی گیاهان و محصولات کشاورزی است.
    کلیدواژگان: بینی الکترونیک، رایحه، سن، ماشین بویایی، نعناع
  • رشید غلامی*، حکمت ربانی، نگین سهرابی صفحات 85-92
    تهیه و تدارک محصولات غذایی آماده و نیمه آماده برای مصرف کنندگان به دلیل محدودیت زمانی در دنیای امروز حایز اهمیت است. به همین منظور و به جهت ایجاد چنین بستری، در ابتدا اطلاع از خصوصیات محصولات کشاورزی لازم و ضروری است. دانستن اطلاعاتی راجع به خواص و رفتار مکانیکی محصولات کشاورزی به منظور طراحی تجهیزات مکانیزه و خودکار کشاورزی مرتبط با مراحل برداشت و همچنین تجهیزات فرآیند پس از برداشت ضروری است. خواصی که در برش مواد سلولی موثرند عبارتند از: فشردگی، کشش، خمش و برش. این خصوصیات به گونه، واریته، مقدار رسیدگی، محتوای رطوبتی و ساختار سلولی وابسته هستند. در این تحقیق با استفاده از تیوری برش و روابط موجود در این زمینه، مدول چگالی جرمی، ضریب مقاومت در برابر له شدن و ضریب کار برش مفید برای دانه باقلا به منظور خرد کردن آن به دست آمده است. از طرح کامل تصادفی با آزمایش عاملی برای بررسی اثر زاویه برش و سرعت برش بر روی این صفات استفاده شد. نتایج نشان دادند که تاثیر زاویه برش بر مقادیر مدول چگالی جرمی و ضریب مقاومت در برابر له شدن در سطح 1% معنی دار بوده و با افزایش زاویه برش ضریب مقاومت در برابر له شدن کاهش و ضریب کار مفید افزایش می یابد. همچنین مشخص شد که افزایش سرعت سبب کاهش مقاومت در برابر له شدن و افزایش ضریب کار مفید گردیده در حالی که تغییرات مدول چگالی جرمی از روند منظمی پیروی نکرده بود.
    کلیدواژگان: باقلا، خواص مکانیکی، چگالی جرمی، مقاومت در برابر له شدن، ضریب کار مفید
  • پویا رضوانی اصل، سلیمان حسین پور* صفحات 93-100
    گوشت گاو با دارا بودن انواع آمینواسیدهای ضروری انسان، به عنوان یکی از اصلی ترین منابع تامین کننده پروتیین جوامع بشری است. حفظ سلامت جامعه، تامین مواد غذایی سالم و باکیفیت را بیش از هرزمانی ضروری تر کرده است. از مهم ترین و کاربردی ترین روش های ارزیابی کیفیت گوشت گاو بررسی ویژگی های ظاهری و فیزیکی آن است. در این پژوهش باهدف ارزیابی کیفیت گوشت گاو ازنظر سفتی و تردی بر اساس ویژگی های تصویر به طراحی و اجرای مدلی بر پایه شبکه های عصبی کانولوشنی مبتنی بر سه ساختار موبایل نت، اینسپشن و 16VGG پرداخته شده است. در این پژوهش از تصاویر دیجیتال که به وسیله گوشی همراه هوشمند شرکت ال جی مدل (LG G4 H815) در شرایط کنترل نشده و مستقل از محیط و نور که مقدار مقاومت برشی هر نمونه گوشت به روش وارنر-براتزلر اندازه گیری شده بود، برای آموزش و ارزیابی شبکه عصبی کانولوشنی استفاده شده است . در پایان مدل های طراحی شده توانستند با دقت قابل قبولی به دسته بندی نمونه های اولیه بر اساس ویژگی های استخراج شده بپردازند. برای ارزیابی الگوریتم طبقه بندی از ماتریس اغتشاش استفاده شد و شاخص های آماری ازجمله دقت، صحت، حساسیت و اختصاصی بودن از نتایج ماتریس اغتشاش مورد بررسی قرار گرفتند . بهترین مدل طبقه بند، مدل مبتنی بر ساختار موبایل نت بود که این مدل توانست با دقت %92/6 تصاویر را طبقه بندی کند.
    کلیدواژگان: بینایی ماشین، وارنر- براتزلر، شبکه عصبی کانولوشنی، موبایل نت، اینسپشن، VGG
|
  • Vahed Ebrahimi, Payman Salami *, Hadi Samimi Akhijahani Pages 1-10
    Nowadays, most of the planting machines that are used in Iran, do not have enough planting accuracy or because of having complex systems, require a lot of initial investment for farmers. These tools are offered at a high price and are not suitable for small farms that have low performance. In Iran, the method of planting chickpeas is mostly done manually, which requires spending a lot of time and money. Thus using such row crop planters will save costs and reduce the duration of planting. In this research, an automatic distribution system of a row crop chickpea planting machine was constructed and evaluated, and a new system was considered for the planter which automatically plant chickpea by relying on the uniform flow of seeds. For this purpose, the indicators including no planting, multiple planting, quality of nutrition and precision in planting distance were considered to investigate the uniformity and accuracy of chickpea planting. Tractor speed at three levels of 3, 5 and 7 km/hr and the distance between seeds at three levels of 5, 10 and 15 cm were used to evaluate the performance of the system. The results showed that the effect of speed on all indicators was significant at the level of 1%. Also, the effect of the distance between seeds on the indicators of multi-planting, nutrition quality and accuracy in planting distance was also significant at the level of 1%, however it had no significant effect on the no-planting index. In none of the indices, the mentioned variables had no mutual effect. Evolutionary polynomial regression was used to investigate the relationship between constant variables of speed and distance between seeds with distributed functional variables. This regression model was able to fit the relationship between variables with a high regression coefficient. According to the measured indices, the uniformity and precision in planting chickpeas with this automatic distributor was desirable.
    Keywords: planting distance, Multiple index, Quality of feed index, Evolutionary Polynomial Regression, Automatic distributor, Chickpea
  • Nahid Aghili Nategh *, Mohammad Jafar Dalvand Pages 11-21

    Drying is one of the most effective methods to increase the shelf life of food products. Increasing efficiency and reducing energy consumption in drying is essential. Saving time and energy are the best advantages of the microwave drying method. So this work aims to investigates the influences of microwave power (P), mass of product (M) and time (T) on the absorbed energy and energy loss and also predict the efficiency during microwave dehydration of apple leaves. We perform the investigation at P=100, 300 and 600 W, M=20, 40, 60, 80 and 100 g; and T=60, 90, 120, 150 and 180 s. In this paper, three different machine learning methods are used to simulate the absorbed energy and energy loss of apple along with prediction of the microwave efficiency during dehydration process. These methods are: artificial neural networks (ANNs), adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS) and support vector machines (SVM) coupled with firefly algorithm (FFA) Our results indicates that the amount of absorbed energy by apple during microwave dehydration strongly depends on on the amount of the mass. The highest and lowest efficiency of the microwave was observed in the power of 600 W and mass of 100 g, and the lowest efficiency was observed in the time of 180 s and power of 100W. Also, absorbed energy at 600W was found to be almost four times higher than that at 100 W. ANFIS and SVM-FFA showed good results than ANN for predicting absorbed energy, energy loss and microwave efficiency.

    Keywords: microwave, efficiency, SVM, firefly algorithm, ANN, ANFIS
  • Farzad Mohammadi, Hossein Mousazadeh *, Ali Jafari Pages 23-35
    An accurate, reliable, online, no-effect passing materials, continuous and non-invasive measurement of solids’ mass flow rate in conveying pipelines has been a technically challenging area, which becomes increasingly significant to achieve efficient utilization of energy raw materials and to reduce waste. In this study, a grain flow rate meter based on the centripetal force was designed, constructed, and evaluated. Initially, Discrete Element Method (DEM) analysis was performed to evaluate the easy passage of granular materials without obstructing the passage of materials in the device, as well as to determine the velocity of material passage on the measuring pan for three different rates of wheat 15.62, 32.90 and 66.75 kg/s. According to the results for three different fall rates, the velocity of the material on the measuring plate was 2.55±0.018 m/s. In the first stage of the evaluation, load cell calibration was done using standard weights from 100 to 1800 N with steps of 100 N and for validation from 5 to 500 N with steps of 5 N. Finally, the load cell calibration was confirmed with a coefficient of determination above 99% with RMSE=3.88 N. Then, the apparatus was evaluated for specific amounts of wheat in seven different amounts from 5 to 35 kg with 5 kg steps with a random shedding rate. The results showed that the device is able to measure the rate of granular material shedding with very high accuracy (determination coefficient above 99% and mean absolute percentage error 0.55%).
    Keywords: Discrete element method analysis, Granular material, Solid mass flow rate, Centripetal force
  • Mahdi Mansouri, Akbar Arabhosseini *, Mohammad Hosseini Kianmehr, Seyed Reza Hasanbeigi Pages 37-44

    Leafy vegetable harvesting machines are made with the aim of improving the efficiency of harvesting, reducing the damage to the plant, reducing the need for manpower and also reducing contamination. In current research, a cutting system for leafy vegetable harvesting machine was designed and constructed. The system was tested on watercress, spinach and basil. The machine consists of a band saw blade that is placed on two pulleys. The pulleys are rotated by an electric motor powered by three-phase electricity. Driving pulley was connected to the motor by a shaft and a coupling. Two ball bearing were used to prevent angular deflection of the shaft. The driven pulley is also attached to the U-shaped frame by a shaft and ball bearing. The bearing connected to the movable pulley is responsible for adjusting the required tension of the saw blade. A screw and two nuts were used to provide the blade tension by screwing. The assembly is mounted on an inverted U-shaped metal frame, which is attached to the main chassis of the machine. The wheels are connected to the main chassis by a height adjustment mechanism. The constructed system was tested at blade linear velocities of 3.7T 5 and 6.3 m/s and forward speed levels of 1, 1.5 and 2 km/h. Experiments were designed by Minitab 2018 software and 13 experiments were designed for each of the three plants using the central composite design method. According to the results obtained in this study, the optimal blade linear velocity was 6.3 m/s and the forward speed in the range of 1.7 to 2 km/h. Also, the stems were cut by this machine without crushing and caused the least damage to the plants.

    Keywords: Band saw, Continuous cutting, Harvesting machine, Leafy plants
  • Seyed Iman Saedi * Pages 45-53
    Identifying the growth stages of fruits in orchards is an important factor in improving the quantity and quality of the final product. Having such information helps the growers to apply the appropriate treatment for each growth stage and also to get a proper understanding of the fruit harvesting time, which may change due to changing weather conditions. Therefore, in the present study, color images of golden apples were used to estimate the weeks remaining to the harvest time. The EfficientNetB1 model was used to classify images taken from different weeks of apple fruit development using deep learning technology and convolutional neural networks. The data were divided into three categories: training (60%), validation (20%), and test (20%). Also, two pre-processing processes, i.e. data normalization and data augmentation, were used to obtain better results. Finally, Nadam optimizer and categorical_crossentropy cost function were considered in creating the model. The results showed that the developed model would have a good ability to classify input images. The value of the correlation coefficient (R) for training, validation, and test data was 0.86, 0.88, and 0.87 respectively. Also, the ability of the model to classify different classes was presented using precision, recall, and f1-score parameters for each class, according to which some classes achieved 100% accuracy. Consequently, the obtained results can be used as a platform for the development of harvesting robots, mobile apps, as well as aerial imagery systems using drones, etc. to fulfill various purposes in precision agriculture, and in particular, precision horticulture.
    Keywords: Precision horticulture, Deep Learning, EfficientNetB1 network, Classification, Harvest time, Color images, Apple
  • Marjan Abdollahzadeh Delazi Pages 55-62
    Producing powder from fruit pulp is a good way to prevent the loss of useful properties in the remaining meat from the skin, juice and core of fruits. The physicochemical properties of the powder play an important role in its storage time, customer friendliness and taste.This process was carried out using a vacuum dryer using the atmosphere control method and was checked in terms of drying time and browning index. The dryer is set on a laboratory scale for five temperature levels of 45, 55, 65, 75 and 85 °C and five vacuum pressure levels of 40, 50, 60, 70 and 80 kPa for a thickness of 6.5 mm.The statistical analysis of the obtained data and the optimization of the vacuum drying process were performed using the response surface method. The results showed that by increasing the temperature of the drying chamber, the drying rate of apple pulp sheets increased and the drying time decreased by 78.3%. The temperature values of the drying chamber were significant to the color indices of apple pulp powder. The lowest amount of browning index under the conditions of the temperature of the dryer chamber of 45 degrees Celsius and the vacuum pressure of 60 kPa for the vacuum dryer using the atmosphere control method was 100.26. The optimum point of the powder produced from the dried apple pulp sheets was proposed by the vacuum system using the atmosphere control method at the temperature of the drying chamber at 74.83 °Cand the vacuum pressure at 55.9 kPa. Under these conditions, the optimal value of the response variables, including drying time and browning time, were obtained in equal order.
    Keywords: Apple pulp, Control atmosphere, response surface methodology, Vacuum drier
  • Mohsen Heidarisoltanabadi *, Abdollah Imanmehr‬, Behzad Elhami Pages 63-74

    The appropriate tree fertilization with essential nutrients is considered as one of the major factors in enhancing the quality and quantity of horticultural crops. Applying traditional tree fertilizing methods imposes high costs on the growers and has lower efficiency compared to mechanized methods. It shows the importance of applying and improving the mechanization of fertilizing operation in the horticultural sector. In the present study, multi-criteria decision-making (MCDM) methods including deterministic analytical hierarchy process (AHP) and fuzzy analytical hierarchy process (FAHP) and analytic network process (ANP) were used to score and select the appropriate fertilizing method for apple trees based on the growers and expert’s perspective. The criteria including fertilizing operation cost, crop yield, the percentage of tree damages, easiness of entering and moving fertilizing equipment in tree rows, field capacity (with or without machinery), the comfort and safety of fertilizing operation, after-sales service, access to the required machinery and implements, crop selling price, and crop quality were used in the above mentioned methods. The fertilizing methods considered in the present study were traditional fertilizing (Shovel), fertilizing with orchard Trencher, fertilizing drilling motor, fixed centerline tractor digger, and off-set digger. Based on the results obtained from AHP and FAHP, the priority of fertilizing methods was determined as tractor off-set digger, fixed centerline digger, drilling motor, and orchard Trencher, respectively. Based on the ANP method, off-set and fixed centerline diggers had the highest priority, which were followed by Trencher, drilling motor, and traditional method. Results showed that applying the orchard tractors equipped with tractor digger, especially off-set type, can play an important role in enhancing the quantity and quality of produced apple, as well as reducing the costs of fertilizing operation.

    Keywords: AHP, ANP, Fertilizing trees, Mechanization
  • Sepideh Zorpeykar, Esmaeil Mirzaee- Ghaleh *, Hamed Karami, Zeynab Ramedani, Alphus Dan Wilson Pages 75-83
    Medicinal plants are widely used in many fields around the world. Medicinal plants are an integral part of daily life and the increase in demand for these plants leads to fraud and reduced quality in the final product. Therefore, authentication is vitally important for consumers. Mint is valuable because of its medicinal properties and its essential oil, which is used in the food, pharmaceutical, cosmetic and health industries. In this research, the use of electronic nose to detect the age of mint plant by the odor emitted from its leaves was investigated. The main branches of mint plant with different ages of one to five years were taken from the distance of 4 to 5 cm from the ground. An electronic nose equipped with 8 metal oxide sensors was used to carry out experiments. To analyze the data, PCA, LDA and QDA analyzes were used. PCA results showed that 95% of the total variance of the data was explained by PC1 and 4% by PC2, and the two principal components expressed accounted for 99% of the variance of the normalized data. Also, the QDA method was 100% accurate in determining the age of the mint plant. The electronic nose has shown that it is a fast and effective tool to detect the quality parameters of plants and agricultural products.
    Keywords: Age, aroma, Electronic nose, machine olfaction, Mint
  • Rashid Gholami *, Hekmat Rabbani, Negin Sohrabi Pages 85-92
    Preparation and supply of ready and semi-ready food products for consumers is important due to time constraints in today's world. For this purpose and in order to create such a platform, it is necessary and essential to know the characteristics of agricultural products. The knowing information about the properties and mechanical behavior of agricultural products is necessary in order to design mechanized and automatic agricultural equipment. The properties that are effective in cutting cellular materials are: compression, stretching, bending and cutting. These characteristics depend on the species, variety, ripening, moisture content and cell structure. In this research, mass density modulus, crushing resistance coefficient and efficient cutting coefficient of faba bean have been obtained, by using cutting theory and existing relationships. A completely randomized design with factorial testing was used to investigate the effect of cutting angle and cutting speed on these traits. The results showed that the effect of the cutting angle on the values of the mass density modulus and the crushing resistance coefficient is significant at the level of 1%, and with the increase of the cutting angle, the values of the crushing resistance coefficient decreased and efficient cutting coefficient increased. It was also found that the increase in cutting speed caused a decrease in crushing resistance and an increase in efficient cutting coefficient, while the changes in the mass density modulus did not follow a regular trend.
    Keywords: Beans, Mechanical properties, mass density, crushing resistance, work coefficient
  • Pouya Rezvani Asl, Soleiman Hosseinpour * Pages 93-100
    Red meat, having all kinds of essential amino acids needed by humans and as one of the main sources of protein for human societies, has long been of great importance in the human diet, this special place has made the need to provide healthy and high-quality materials more urgent than ever. One of the most important and practical techniques for evaluating meat quality is studying its appearance and physical characteristics. This research designed and implemented a model based on convolutional neural networks based on three structures: Mobile Net, InceptionV3, and VGG16. In this research, the shear resistance value of each meat sample was measured by the Warner-Bratzler method, and input data for training and evaluation of the convolutional neural networks were digital images taken by the LG model smartphone (LG G4 H815) in uncontrolled conditions and independent of the environment and light. In the end, the designed models were able to classify the prototypes based on the extracted features with acceptable accuracy. The performance of the designed models was evaluated with statistical indicators of accuracy, precision, sensitivity, and specificity, and the best classification model was the model designed based on the structure of the Mobile Net, which was able to classify image data with an accuracy of 92.61%.
    Keywords: Machine vision, Warner-Bratzler, Convolution neural network, Mobile Net, Inception-V3, VGG16