فهرست مطالب

پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی - سال یازدهم شماره 3 (پاییز 1401)

مجله پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی
سال یازدهم شماره 3 (پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/08/14
  • تعداد عناوین: 10
|
  • افسانه سلیمانی، محمدحسین عباسپور فرد*، عباس روحانی صفحات 1-14

    حرکت تراکتور در شیب های عرضی یا جانبی سبب واژگونی و خسارت وارده به آن و در اکثر موارد سبب مرگ راننده می شود که بیش از 50 % تصادفات آن مربوط به واژگونی می باشد. به طورکلی واژگونی تراکتور می تواند به دو صورت واژگونی جانبی و به سمت عقب باشد که ناشی از عوامل مختلفی است، یکی از این عوامل قرار گرفتن تراکتور روی شیب های عرضی می باشد. هنگامی که این شیب بیش از حد باشد و یا ناهمواری های روی آن شدید باشد، باعث واژگونی تراکتور می گردد. در این مقاله به طراحی یک سیستم کنترلر ترکیبی دو لایه پرداخته شده است که لایه ی اول یک کنترلر فازی و لایه ی دوم کنترلر از نوع تناسبی انتگرالی مشتقی (PID) است. توسط این دو کنترلر نیروی لازم برای پایداری و تعادل تراکتور در شیب های عرضی تعیین شده است و در محیط سیمولینک نرم افزار متلب عملکرد این دو کنترلر مورد بررسی قرار گرفت. درواقع کنترلر دوم (PID) به منظور کاهش خطا و بالا بردن سرعت عکس العمل سیستم به کار برده شد. به عبارتی استفاده ترکیبی از این دو کنترلر که یک سیستم کنترل ترکیبی را به وجود می آورند، به نحو موثرتری می تواند تعادل تراکتور را در راستای شیب عرضی حفظ کند و از واژگونی آن جلوگیری نماید. اطلاعات به دست آمده از این کنترلر ها که به صورت تعیین نیروی لازم جهت پایداری تراکتور است، به یک عملگر هیدرولیکی داده می شود تا این نیرو توسط آن به بدنه تراکتور در هنگام شرایط واژگونی در شیب های عرضی وارد شود.

    کلیدواژگان: واژگونی جانبی، کنترلر فازی، شیب عرضی، کنترلر PID
  • رضا شهبازی، فیض الله شهبازی* صفحات 15-26

    ذرت یکی از مهمترین محصولات کشاورزی است که نقش مهمی در تغذیه انسان دارد. دانه ذرت به دلیل داشتن اندازه و جرم بالا، حساسیت زیادی در برابر صدمات مکانیکی دارد. هدف از این تحقیق ارزیابی تاثیر استفاده از جعبه ضربه گیر و پلکان سقوط بسته در کاهش صدمات مکانیکی دانه های ذرت در اثر سقوط آزاد است. دانه های ذرت از رقم KSC705 در سه روش مختلف سقوط (سقوط آزاد (بدون مانع)، استفاده از جعبه ضربه، گیر و استفاده از پلکان سقوط بسته)، در سطوح مختلف رطوبت (10، 15، 20، 25 و 30 درصد) و در سه ارتفاع سقوط (2، 4 و 6 متر) مورد آزمایش قرار گرفتند و میزان صدمات آنها به صورت درصد شکستگی دانه ها اندازه گیری و مقایسه شد. نتایج به دست آمده نشان داد که استفاده از جعبه ضربه گیر و پلکان سقوط بسته به صورت معنی داری باعث کاهش میزان صدمات دانه های ذرت شده می شود. کمترین و بیشترین مقدار شکستگی دانه ها برابر 97/3 درصد و 85/8 درصد بود که به ترتیب در استفاده از سیستم پلکان سقوط بسته و سقوط آزاد (بدون مانع) مشاهده شد. مقدار متوسط شکستگی دانه ها 38/6 درصد بود که در استفاده از جعبه ضربه گیر مشاهده شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که هر سه فاکتور، روش سقوط، ارتفاع سقوط و رطوبت دانه و اثرات متقابل آنها تاثیر معنی داری را در سطح یک درصد (P<0.01) بر درصد شکستگی دانه های ذرت داشتند.

    کلیدواژگان: دانه ذر، صدمات مکانیکی، سقوط آزاد، رطوبت دانه، جعبه ضربه گیر، پلکان سقوط بسته
  • هوشنگ محبوب ینگجه، عارف مردانی کرانی*، مازیار فیض الله زاده صفحات 27-36

    چرخ شنی ها در مقایسه با چرخ ها دارای مزایایی هستند که بخشی، در ارتباط با عملکرد کششی ماشین و بخش دیگر مربوط به کاهش تراکم و تغییر شکل در خاک های زراعی است. در این پژوهش به مقایسه تجربی چرخ و چرخ شنی ازنظر تراکم و تغییر شکل عمودی خاک طی عبور مکرر هرکدام، در شرایط مشابه پرداخته شده است. این بررسی با استفاده از دو آزمونگر چرخ و چرخ شنی در محیط یک انباره خاک با خاکی از نوع لومی-رسی صورت گرفت. مقدار تنش عمودی در عمق های 8، 16 و 24 سانتی متری خاک طی تکرار عبور آزمونگر در پنج سطح 1، 3، 7، 15 و 20 عبور با استفاده از یک سامانه تنش سنج، اندازه گیری و ثبت گردید. همچنین مقدار نشست عمودی خاک طی عبور و تکرار عبور چرخ و چرخ شنی اندازه گیری شد. بیشترین مزیت چرخ شنی نسبت به چرخ ازنظر ایجاد تراکم در خاک در عمق های کمتر از 10 سانتی متر روی داده و مقدار تنش در خاک، تنها در حدود 40 درصد چرخ بوده است. در عمق های بیشتر، عملکرد چرخ و چرخ شنی ازنظر ایجاد تنش در خاک تقریبا مشابه یکدیگر بوده است به طوری که در عمق بیشتر از 24 سانتی متر، بیشتر از 90 درصد، تنش زیر چرخ و چرخ شنی مشابه یکدیگر بوده است. ازنظر تغییر شکل عمودی خاک، تفاوت چشم گیری بین عملکرد چرخ و چرخ شنی دیده شد به گونه ای که مقدار نشست خاک در اثر عبور چرخ شنی در تمامی سطوح تعداد عبور، از 45 درصد نشست خاک ناشی از عبور چرخ تجاوز نکرد.

    کلیدواژگان: چرخ شنی، چرخ، تراکم خاک، انباره خاک، ترامکانیک
  • محمدرضا مستوفی سرکاری*، ابولفضل عباسی صفحات 37-44

    در کشور ما کشاورزان بعد از برداشت ذرت دانه ای معمولا با مشکل بقایای آن روبرو می باشند. این بقایا به صورت سوزاندن، چرا دادن و خارج کردن از مزرعه تا حدودی کنترل می شوند. همچنین وجود بقایای به جامانده بعد از عملیات خاک ورزی، مشکلات عدیده ای (مصرف زیاد بذر) را برای کاشت محصول بعدی (معمولا گندم) با ماشین خطی کار به دنبال دارد. بنابراین پژوهش حاضر باهدف انتخاب ماشین مناسب برداشت مکانیزه بقایا و تعیین ارزش غذایی آن ها برای تغذیه دام انجام گرفت. پارامترهای عملکردی ماشین ها، مقدار و عملکرد بقایای برداشت شده در واحد سطح اندازه گیری شد. پارامترهای ارزیابی شده در آزمایشگاه شامل؛ میزان ماده خشک و ترکیب شیمیایی آن ها، پروتیین خام، خاکستر، فیبر نامحلول در شوینده اسیدی (ADF)، دیواره سلولی (NDF)، لیگنین، قابلیت هضم انجام شد. نمونه ها تجزیه فیزیکی شده و میزان رطوبت آن ها (ساقه، برگ و گل آذین) اندازه گیری شد. نتایج تجزیه مرکب دو سال نشان داد ماشین های ساقه کن و موور به ترتیب 2/6994 و 2/6426 کیلوگرم بر هکتار، بیشترین میزان برداشت کلی بقایا را به خود اختصاص داده و ازنظر معنی داری مرتبه اول شد. ماشین ساقه خردکن (4/2362 کیلوگرم بر هکتار) در مرتبه بعدی قرار داشت. بالاترین ظرفیت مزرعه ای برای ماشین ساقه کن (86/0 هکتار بر ساعت) بوده و ماشین-های موور و ساقه خردکن به ترتیب 54/0و43/0 هکتار بر ساعت در مراتب بعدی بودند. نتایج تجزیه مرکب برای عملکرد میزان پروتیین خام و انرژی قابل متابولیسم بقایای برداشت شده توسط ماشین های ساقه کن، موور و ساقه خردکن با احتساب 99 درصد اطمینان معنی دار بوده و به ترتیب 5/359، 4/311 و 4/141 کیلوگرم بر هکتار و 7/18996، 7/16841 و 6/9569 مگا کالری بر هکتار (بر اساس ماده خشک) بود. همچنین عملکرد مواد مغذی بقایای ذرت دانه ای در برگ بیشتر از ساقه و ساقه بیشتر از گل آذین حاصل شد. بنابراین، ماشین ساقه کن عملکرد بهتری نسبت به سایر ماشین های برداشت بقایا دارا بود.

    کلیدواژگان: ارزش غذائی، بقایای محصول، ساقه کن، جمع آوری، موور دوار
  • مهتا رفیعی، حسن قاسمی مبتکر* صفحات 45-58
    در این مطالعه به منظور رتبه بندی عوامل موثر بر ایجاد ضایعات در چرخه تولید مرکبات در سه استان شمالی گیلان، مازندران و گلستان، ابتدا با استفاده از پیشینه پژوهش و مشورت با کارشناسان چهار مرحله داشت، برداشت، پس از برداشت و بازار به عنوان معیارهای اصلی و 17 عامل اثرگذار به عنوان زیرمعیارها شناسایی شدند. پرسشنامه ها به صورت مقایسات زوجی طراحی و با مصاحبه حضوری با کارشناسان این حوزه تکمیل شدند. تجزیه وتحلیل داده ها به کمک روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) صورت گرفت. نتایج نشان داده که در بین معیارهای اصلی تاثیرگذارترین مرحله در ایجاد ضایعات مرکبات مرحله داشت با وزن 542/0 می باشد. پس از آن به ترتیب مرحله پس از برداشت با وزن 284/0، مرحله برداشت با وزن 129/0 و مرحله بازار با وزن 045/0 در رتبه های بعدی اهمیت از دیدگاه خبرگان قرار دارند. در مقایسه و رتبه بندی زیرمعیارها، شاخص عدم مبارزه به موقع و صحیح با آفات و بیماری ها با وزن 296/0 بااهمیت ترین عامل در تلفات مرکبات شناسایی شد. پس از آن به ترتیب شاخص های نامناسب بودن انبارها و سردخانه ها (155/0) در رتبه دوم، عدم کنترل سرمازدگی (144/0) در رتبه سوم، عدم کنترل مناسب بیماری های پس از برداشت (073/0) در رتبه چهارم و برداشت در زمان نامناسب (070/0) در رتبه پنجم اهمیت قرار گرفتند
    کلیدواژگان: تحلیل سلسله مراتبی، تلفات مرکبات، رتبه بندی عوامل موثر، ضایعات محصولات باغی
  • رمضان هادی پور رکنی، عزت الله عسکری اصلی ارده*، سجاد سبزی صفحات 59-68

    امروزه اجرای کشاورزی دقیق با هدف مدیریت و کنترل آفات می تواند در استفاده بهینه سموم، کاهش اثرات نامطلوب زیست محیطی و تضمین سلامتی بشر موثر باشد، لیکن مدیریت تک تک درختان در سطح وسیع چالش بزرگی به شمار می آید. بنابراین، به کارگیری یک سامانه بینایی ماشین برای پایش و شناسایی آفات درختان در مرحله داشت ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش، یک پهپاد مجهز به دوربین برای شناسایی آفات در نقاط مختلف باغ مرکبات مورد استفاده قرار گرفت. برای انتخاب بهینه سرعت خطی پهپاد، سه سرعت در محدوده 10، 20 و 30 سانتی متر بر ثانیه در نظر گرفته شد. ویدیوهای ثبت شده پس از فریم بندی و تغییر ابعاد به سه مدل از پیش آموزش دیده شده یادگیری عمیق AlexNet، VGG-16 و GoogleNet ارایه شد. برای انتخاب الگوریتم مناسب، سه الگوریتم بهینه ساز متفاوت یعنی SGDm، RMSProp و Adam در فرآیند آموزش شبکه مورد استفاده قرار گرفت. نتایج ارزیابی نشان داد که مدل GoogleNet به کمک الگوریتم SGDm از نظر دقت تشخیص، بهترین عملکرد را داشته است. بیشترین دقت تشخیص آفت به مقدار 43/96% در سرعت 10 سانتی متر بر ثانیه به دست آمد، به طوری که با افزایش محدوده سرعت به 30 سانتی متر بر ثانیه، میزان دقت تشخیص به مقدار 13% کاهش یافت. نتایج این تحقیق نشان می دهد که استفاده از ترکیب پهپاد و روش های هوش مصنوعی می تواند به متخصصان و کشاورزان در مدیریت و کنترل آفات باغ مرکبات کمک نماید.

    کلیدواژگان: بینایی ماشین، تشخیص آفات، مرکبات، یادگیری عمیق، یادگیری انتقالی
  • حسن صفی یاری، سید مهدی نصیری، عبدالعباس جعفری، محمود ناصری، مرضیه موسوی نسب صفحات 69-76

    فیله ماهی محصولی بسیار حساس به فساد است و بررسی کیفیت و بهداشت آن قبل از مصرف ضروری است. بسیاری از روش‌های تعیین کیفیت و تازگی ماهی برپایه آزمون‌های مخرب و زمان‌بر است. در این پژوهش توانایی تلفیق روش‌های غیرمخرب امواج فراصوت، سنجش مقاومت الکتریکی و رنگ‌سنجی برای پایش تازگی فیله ماهی قزل‌آلا در دمای یخچال مورد ارزیابی قرار گرفت. نمونه‌هایی از فیله‌ ماهی تهیه و به مدت 12 روز در دمای یخچال نگهداری شد و طی این مدت آزمون‌های فیزیکی شامل میرایی امواج فراصوت، مقاومت الکتریکی و رنگ سنجی برای تعیین مولفه‌های رنگی در دو فضای رنگی RGB و La*b*، و آزمون حسی فیله‌ها (رنگ، عطر، طعم و بافت) انجام شد. آزمون شیمیایی برای تعیین میزان خاکستر، پروتیین و چربی فیله‌ها در این مدت نیز صورت گرفت. داده‌های استخراج شده از آزمون‌های فیزیکی مختلف در دو مدل شبکه عصبی و درخت تصمیم برای تعیین تازگی ماهی مورد استفاده قرار گرفتند و نتایج مدل‌ها برای انتخاب بهترین مدل برای دسته‌بندی مقایسه شد. شبکه‌های عصبی متفاوت تک لایه مخفی با تعداد نرون‌های 1 تا 10 و درخت تصمیم با پنج الگوریتم (LMT، J48، REP، random forest، random tree) ارزیابی شدند. داده‌های آزمون‌های فیزیکی به عنوان ورودی و روزهای نگهداری به عنوان خروجی برای هریک از مدل‌ها در نظر گرفته شد. بر اساس نتایج به دست آمده بیشترین دقت طبقه‌بندی (100%) و کمترین مقدار میانگین خطا (02/0) در شبکه عصبی با تعداد 6 نرون در لایه مخفی و مقادیر متناظر 100 درصد و حدود صفر مربوط به عملکرد درخت تصمیم با الگوریتم J48 بود. نتایج حاصل از ماتریس اغتشاش نیز دقت این این دو روش طبقه‌بندی را مورد تایید قرار داد. در مجموع تلفیق سه روش فیزیکی با الگوریتم درخت تصمیم بهترین عملکرد را برای دسته‌بندی فیله‌ها بر اساس تازگی (بر اساس روز ماندگی) بدست داد.

    کلیدواژگان: امواج فراصوت، رنگ سنجی، روش غیر مخرب، درخت تصمیم، شبکه عصبی، ماهی قزل آلا، مقاومت الکتریکی
  • مهرآفاق خلیلی، علی ملکی*، شاهین بشارتی، سعید ریزی صفحات 81-90
    امروزه، غالبا برداشت محصولات باغی در کشورهای پیشرفته به صورت مکانیزه صورت می گیرد لذا برای طراحی دستگاه هایی مانند شیکر که برای برداشت استفاده می شوند ، دانستن خواص چوب شاخه ها و تنه ی درختان می تواند کمترین آسیب را هنگام برداشت محصولات به همراه داشته باشد. بنابراین خواص مکانیکی چوب درختان بادام و گردو شامل مدول برشی، تنش تسلیم، تنش شکست، مدول چقرمگی و برجهندگی به منظور تشخیص تفاوت این مقادیر در بین چوب های سالم و ناسالم بررسی گردید. و اثر عواملی چون زمان نگهداری، رطوبت، قطر، سرعت برش و وضعیت چوب دو نوع مختلف از چوب درختان (بادام و گردو) بررسی و نتایج با یکدیگر مقایسه شدند. وضعیت چوب ها در دو نوع سالم که هیچ گونه کرم خوردگی نداشت و ناسالم که توسط کرم خراط دچار آسیب شده بود. نتایج تجزیه واریانس عامل های اصلی و برهم کنش آن ها در چوب بادام نشان داد که عوامل اصلی سرعت برش و سالم و ناسالم بودن و اثرات برهم کنش دو عامل سرعت برش و سال (زمان ماندگاری)، سرعت برش و سالم و ناسالم بودن، سرعت برش و رطوبت در سطح احتمال 5 درصد تاثیر معنی داری داشتند. در چوب گردو تاثیر عامل اصلی رطوبت و برهم کنش سالم و ناسالم بودن و رطوبت در سطح احتمال 5 درصد معنی دار بودند. با افزایش سرعت برش در چوب بادام مدول برشی به ترتیب از 28 به 32 و سپس به 39 مگاپاسگال، تنش در نقطه ی تسلیم از 26 به28 و سپس به 45 مگاپاسگال و تنش در نقطه ی شکست از 20 به 32 مگاپاسگال افزایش یافت، این افزایش در چوبی که دارای رطوبت بیشتر و انعطاف پذیر تر بود بیشتر از چوبی که دارای رطوبت کمتر بود دیده شد. همچنین این مقادیر در چوب گردوی با رطوبت بالاتر، کاهش بیشتری نسبت به چوب با رطوبت کمتر داشتند.
    کلیدواژگان: مدول برشی، چقرمگی، برجهندگی، قطر، سرعت برش، گردو، بادام
  • ماندانا محفلی، سعید مینائی، علی فدوی، شیرین دیانتی دیلمی صفحات 91-102

    تکنولوژی بذر مصنوعی یک فناوری در حال رشد در حوزه بیوتکنولوژی گیاهی است که پتانسیل قابل توجهی برای تکثیر و محافظت از گونه‌های نادر و در معرض خطری را دارد که ازدیاد آن‌ها به روش معمول مشکل است. در این مطالعه، از نرم‌افزار Image J برای پردازش تصویر دیجیتال کپسوله‌ها و تعیین درصد کرویت، حجم کپسوله‌ها و شاخص مرکزیت پروتوکورم در بذر مصنوعی استفاده شد. عملکرد شبکه‌های مصنوعی MLP و RBF و روش سطح پاسخ (RSM) برای پیش‌بینی و بهینه-سازی ویژگی‌های فیزیکی بذر مصنوعی ارکیده فالانوپسیس، بر اساس مجموع مربعات خطا (SSE) و ضریب همبستگی (R) برای هر متغیر خروجی مقایسه شد. غلظت‌های مختلف آلژینات سدیم (3، 4 و 5 درصد)، کلرید کلسیم (100، 125 و 150 میلی مولار) و ارتفاع سقوط قطره (1، 5/1 و 2 سانتی متر)، به عنوان متغیرهای ورودی و درصد کرویت، حجم کپسوله‌ها و شاخص مرکزیت پروتوکورم به عنوان متغیرهای خروجی‌ مدل در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که پردازش تصویر یک روش موثر برای تعیین ویژگی‌های فیزیکی بذر مصنوعی است. متغیرهای ورودی در سطح احتمال 5 درصد رابطه مثبت و معنی‌‌داری با هر سه متغیر خروجی داشتند. طبق نتایج به دست آمده شبکه عصبی MLP از نظر قابلیت‌های پیش‌بینی و مدل‌سازی آن در مقایسه با مدل‌های RBF و RSM برتری قابل توجهی نشان داد. شرایط بهینه برای پیش‌بینی درصد کرویت، حجم کپسوله‌ها و شاخص مرکزیت پروتوکورم، به ترتیب با بیشترین ضرایب همبستگی 79/0، 57/0و 67/0 و حداقل مجموع مربعات خطای 0014/0، 0031/0 و 0042/0 در ساختارهای MLP 3-14-1، MLP 3-10-1 و MLP 3-14-1 انتخاب شد. نتایج نشان داد که شبکه‌عصبی مصنوعیMLP ابزاری مناسب جهت پیش‌بینی و بهینه‌سازی ویژگی‌های فیزیکی بذر مصنوعی ارکیده فالانوپسیس است.

    کلیدواژگان: کپسوله سازی، پروتوکورم، نرم افزار Image J، RSM و ANN
  • محمد غریبی خراجی، محمدحسین کیانمهر، علی ماشاءالله کرمانی، اکبر عرب حسینی، بهزاد آزادگان صفحات 103-113

    یکی از راه های افزایش تولید و بهره وری محصولات کشاورزی، تغذیه ی مناسب گیاهان است که منجر به افزایش تولید در واحد سطح می گردد.کودهای شیمیایی و کمپوست به تنهایی نمی توانند احتیاج گیاهان را تامین کنند. بنابراین لازم است که این دو نوع کود به نسبت مشخصی با هم مخلوط شوند. مشکل عمده جهت اختلاط کود کمپوست و کودهای شیمیایی، کنترل نسبت اختلاط آن‌ها در مخلوط کردن می باشد. در این تحقیق دستگاه مخلوط کن پدالی دو محوره جهت اختلاط مناسب کود کمپوست و کود شیمیایی اوره طراحی و ساخته شده است. دستگاه ساخته شده شامل الکتروموتور با توان 1/5 کیلووات، شاسی، پدال و مکانیزم چرخ زنجیر می باشد. آزمایش‌های ارزیابی عملکرد در سه سطح سرعت دورانی محورها 20، 40 و 60 دور در دقیقه، سه سطح طول مسیر اختلاط 72، 108 و 144 سانتی متر، و دو سطح زاویه پدال های 45 و 60 درجه با محور دوار در سه تکرار تحت آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح بلوک کاملا تصادفی انجام گرفت. نتایج حاصل از تجزیه واریانس اثر عوامل مستقل بر روی نسبت اوره به کمپوست نشان داد که سرعت دورانی محورها، زاویه پدال ها و طول اختلاط در سطح 1و 5 درصد معنی‌دار بود. همچنین نتایج مقایسه میانگین اثر تیمارهای اعمال شده نشان داد زاویه پدال 45 درجه، سرعت دورانی 40 دور در دقیقه و طول اختلاط 108 سانتی متر بهترین عملکرد را داشت.

    کلیدواژگان: مخلوط کن، کود اوره، پدال، کود کمپوست، درجه اختلاط
|
  • MohammadHossein Abbaspour-Fard * Pages 1-14

    The movement of the tractor on the side or lateral slopes causes overturning and, consequently, its damage and, in most cases, may also the driver’s death. More than 50% of accidents are related to overturning. In general, tractor overturning can be in the form of lateral and backward overturning, caused by various factors, one of which is the Sharp and uneven side slopes. In this paper, two controllers are designed as a hybrid unit, the first controller is a fuzzy controller, and the second controller is a Proportional Integral Derivative controller (PID). Simultaneously employing these two controllers, the necessary force for the stability and balance of the tractor on side slopes is determined. The performance of the integrated controller was investigated using the Simulink MATLAB environment. Combining these two controllers creates a combinatory control system that can monitor the tractor’s balance on the go on the side slope to prevent overturning phenomena. The fuzzy controller determines the required force for the tractor’s stability, and the PID controller corrects the amount of this force by considering the existing errors. The information obtained from these controllers, which is in the form of determining the force required for the tractor’s stability, is transferred to a hydraulic actuator to apply this force to the tractor body during overturning conditions on side slopes.

    Keywords: Controller (PID), Fuzzy controller, Lateral overturning, Side slope
  • R. Shahbaz, F. Shahbazi * Pages 15-26

    Corn is one of the most important agricultural products that play an important role in human nutrition. Corn kernels are highly sensitive to mechanical damage due to their large size and mass. The main purpose of this study was to evaluate the effect of the cushion box and closed let-down ladder usage in minimizing mechanical damage to corn seed during free fall. Corn seeds from a single lot of cultivars KSC 705 were loaded into bins in three methods (free fall (no obstacle), with cushion box, and with closed let-down ladder) at five levels of grain moistures (10, 15, 20, 25, and 30%), and three fall heights (2, 4 and 6 m) and evaluated for percentage of seed breakage. The results showed that the seed fall methods significantly affected the amount of damage to the seeds. The minimum and maximum grain breakage were 3.97% and 8.85%, created with a closed let-down ladder and pipe without a system (free fall). The average seed breakage was 6.38% which was observed using a cushioned box. The analysis of variance showed that all three factors, drop method, drop height, and moisture content, and their interactions had significant effects (P <0.01) on the percentage breakage of corn seeds.

  • Pages 27-36

    Tracks have advantages over wheels, part of which is related to the traction performance of the machine, and the other part is associated with reducing soil compaction. In this study, an experimental comparison of wheel and track in terms of vertical soil stress and vertical deformation of the soil during multi-passes has been made. This study used two-wheel and track testers in a loam-clay soil bin environment. The amount of vertical stress in the soils at 8, 16, and 24 cm depths was measured and recorded using a stress measuring system during wheel (track) multi-passes at five levels 1, 3, 7, 15, and 20. Also, the amount of vertical rut depth was measured during the movement of wheel and track passes. The most significant advantage of the track over the wheel on soil compaction occurred at depths of less than 10 cm, and the amount of vertical stress in the soil was only about 40% of the wheel. At greater depths, the wheel and the track were almost the same creating stress, so that at a depth of more than 24 cm, more than 90%, the vertical stress under the wheel and the track were similar. The vertical deformation of the soil showed a significant difference between the wheel's performance and the track. The amount of soil rut depth due to the passage of the track at all levels of the pass number did not exceed 45% of rut depth due to wheel passage.

    Keywords: Pneumatic Wheels, Soil Compaction, Soil bin, Track, Terramechanics
  • MohammadReza Mostofi-Sarkari * Pages 37-44

    Farmers in our country, usually after harvesting corn, face residual problems. These residues are controlled by burning, grazing, and partially taking out of the farm. There are also remnants of residues after the conventional tillage method and common problems (most seeds usage) for the next crop (usually wheat). Therefore, research was performed to choose the proper method of mechanized residue harvesting and determine the nutritional value of residues to feed animal husbandry. To achieve the objectives, the research was performed with harvesting method treatment and the yield of harvested residues and their botanical yield. Then the following features were measured by harvested residue in the laboratory: dry matter, chemical ingredients (including Crud Protein, Ash, NDF, ADF, Lignin …), physical decay (the weight), digestibility, and moisture content in different parts of corn residues (stems, leaves, and stubble). Combined analysis of results showed stalk puller and mower were taken the first rank by harvesting 6994.2 & 6426.2 kg/ha residue, respectively, but stem shredder was placed on next rank with 2362.4 kg/ha. Most stalks were harvested using a stalk puller machine and ranked first; mower and stem shredder were in the following classes. Finally, the highest field capacity was for the stalk puller (0.86 ha/h), and mower and stem Shredders (0.54 & 0.43 ha/h) were in the following classes.  Combined analysis of qualitative results shows crude protein and metabolizable energy of harvested residues were high using stalk puller, mower, and stem shredder (359.5, 311.4 &141.4 kg/ha) and 18996.7, 16841.7 & 9569.6 Mcal/ha, respectively positioned in first-class. A combined analysis of nutritious substance performance results based on botanical division shows that yield of leaves higher than stems, and stems are higher than stubbles. Therefore, the stalk puller machine was chosen as the most suitable machine performance than the other residue harvesting machines with 99% significant confidence.

    Keywords: Crop residue, harvesting, Mower, Nutritional value, Stalk puller
  • Pages 45-58
    To rank the factors affecting waste in the citrus production cycle in three northern provinces include, Guilan, Mazandaran, and Golestan, first of all using the literature review and consulting with experts in four stages: cultivation, harvesting, post-harvest, and the market as the main criteria and 17 effective factors (4 sub-criteria in cultivation, four sub-criteria inharvesting, five sub-criteria in post-harvesting, four sub-criteria in market) as sub-criteria were identified. The questionnaires were designed as pairwise comparisons and by targeted sampling method completed by face-to-face interviews with 10 experts. Data were analyzed using Analytical Hierarchy Process (AHP). The results showed that among the main criteria, the most effective stage in the citrus losses was the stage of cultivation by weight of 0.542. After that, from the expert's point of view, the post-harvest stage by weight of 0.284, the harvest stage by weight of 0.129, and the market stage by 0.045 are in the next rank. In comparing and ranking the sub-criteria, the indicator of "Lack of timely and correct control of pests and diseases" by weight of 0.320 was identified as the most important factor in citrus losses. Afterward, the indicators of "lack of frost control" (0.156) in the second place, "Inappropriate stockrooms and cold storage" (0.134) in the third place, "Harvesting at the wrong time" (0.075) in the fourth place, and "Lack of suitable control of post-harvest diseases" (0.064) in the fifth-place, were ranked in importance respectively.
    Keywords: Analytical hierarchy process, Citrus losses, Ranking, Pests
  • Pages 59-68

    Today, the implementation of precision agriculture to manage and control citrus pests can effectively optimize pesticide use, reducing adverse environmental effects and ensuring human health. But managing individual trees on a large scale is a big challenge. Therefore, using a machine vision system seems necessary to monitor and identify pests in different partsof the trees at different times. In this study, an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) equipped with a camera was used to identify pests in other parts of the citrus orchard. For the optimal selection of the UAV linear speed, three speeds in the range of 10, 20, and 30 cm/s were considered. After framing and formatting, the recorded videos were trained in three pretrained models: AlexNet, VGG-16, and GoogleNet. Three optimization algorithms were used in the network training process: SGDm, RMSProp, and Adam. The evaluation results showed that the AlexNet model, with the help of SGDm algorithm, had the best performance in terms of detection accuracy. The highest pest detection accuracy was 96.43% at a velocity of 10 cm/s, so increasing the linear velocity to 30 cm/s reduced the detection accuracy by 13%. The results of this study show that using a combination of UAV technology and artificial intelligence methods can help professionals and farmers manage and control citrus orchard pests.

    Keywords: Citrus, Deep Learning, Machine vision, Pest detection, Transfer Learning
  • Pages 69-76

    Fish fillet is a corruption-sensitive product that requires several quality and hygiene reviews before consumption. Many methods of fish quality and freshness determined based on destructive and time-consuming tests require manpower and sample sizes. This study evaluated the ability of a non-destructive fusion method of ultrasound, electrical resistance measurement, and colorimetry to monitor the freshness of rainbow trout fillets at refrigerator temperature. For this purpose, the samples of fish fillets were prepared and stored in a refrigerator for 12 days, and physical tests such as ultrasound wave attenuation, electrical resistance, and colorimetry to determine the color component of the fillets in both color space of RGB and Lab, and sensory evaluation (color, taste, odor, and texture) were performed. Also, a chemical test was conducted to determine the fillets ash, protein, and fat during storage. Extracted data from physical tests were subjected to two classification models of neural network and decision tree for determining the best classification method according to the fillet freshness. Various single hidden layer neural networks with zero to ten neurons and decision trees with five algorithms of LMT, REP, J48, RANDOM FOREST, and RANDOM TREE were evaluated. In each model, physical test data were considered as input and storage days as output. Based on the results, the highest classification accuracy (100%) and the lowest mean error value (0.02) were obtained for the neural network with 6 neurons in the hidden layer, and correspondingly 100 percent and nearly zero for the decision tree with J48 algorithm The confusion table of both models also confirmed the classifiers' accuracy. The integrated non-destructive system presented in this study does not require sample preparation. It is accurate, relatively inexpensive, and can be used during the food and fishery process to determine their freshness.

    Keywords: Colorimetric, Decision Tree, Electrical resistance, Neural Network, Non-destructive, Rainbow Trout, Ultrasound
  • Ali Maleki * Pages 81-90
    Today, horticultural crops are often harvested mechanized in developed countries, so to design devices such as shakers used for harvesting, and we must have the necessary information about the wood of the branches and trunks of trees so that we can harvest with minimal damage. Therefore, the mechanical properties of almond and walnut wood, including shear modulus, yield stress, fracture stress, toughness, and germination modulus, were investigated to distinguish these values between healthy and unhealthy wood and the effects of factors such as storage time, moisture, diameter, cutting speed and condition of wood of two different wood products (almond and walnut) were investigated, and the results were compared. The condition of the wood was in two types, healthy, which did not have any worm corrosion, and unhealthy, which the Zeozera Pyrina damaged. The results of the analysis of variance of the main factors and their interaction in almond wood showed that the main factors of cutting speed and healthy and unhealthy and the interaction effects of two factors of cutting speed and year (shelf life), cutting speed and healthy and unhealthy, cutting speed and moisture. They had a significant effect on the 5% probability level. In walnut wood, the effect of the main factor of moisture and the interaction of healthy and unhealthy and humidity were significant at 5% probability. With increasing cutting speed in almond wood, the shear modulus increased from 28 to 32 and then to 39 MPa, respectively, the stress at the yield point increased from 26 to 28 and then to 45 MPa, and the stress at the breaking point increased from 20 to 32 MPa. It had more moisture and was more flexible. It was seen more than wood, which had less moisture. Also, these values in walnut wood with higher moisture decreased more than in wood with less moisture.
    Keywords: Almond, Diameter, Resilience, Shear speed, Shear module, Toughness, walnut
  • Pages 91-102

    Artificial seed production is a developing technology in plant biotechnology that provides considerable potential for conserving rare, endangered, and threatened species that are difficult to propagate through conventional propagation methods. In the present investigation, Image J software was used to process the digital image of the capsules and determine the volume, sphericity, and artificial seed centrality index. Response surface methodology (RSM) and artificial neural network (MLP and RBF) were utilized to model, predict and optimize the physical properties of the artificial seed of Phalaenopsis orchid. The training and validation data sets of the studied models were compared using regression coefficients (R) and sums of squared errors (SSE). Artificial seeds were obtained through encapsulation of Phalaenopsis orchid protocorm using various levels of sodium alginate concentration (3, 4, and 5%), calcium chloride concentration (100, 125, and 150%), and drop height (1, 1.5, and 2 cm) as input variables. Physical properties of artificial orchid seeds, including (capsule volume, sphericity index (SI), and concentric index (CI)) were considered as output variables. The results showed that image processing is an effective method for determining the physical properties of artificial seeds. According to the regression models, Results showed that interaction effects of the main factors are positively correlated with volume (p< 0.05). The effects of sodium alginate× calcium chloride concentration were significantly correlated with the CI index (P< 0.05). In addition, the sphericity value was positively correlated with sodium alginate concentration. In general, based on R2 and SSE values, the MLP model showed a much more accurate prediction than RSM and RBF models in terms of the values R2 and SSE. The optimum condition for volume, sphericity and CI index values was obtained using MLP 3-10-1 (R= 0.79, SSE= 0.0014), MLP 3-14-1 (R= 0.57, SSE= 0.0031) and MLP 3-14-1 (R=0.67, SSE= 0.0042), respectively. It is concluded that the ANN (MLP) is a desirable tool for the prediction and optimization of the physical properties of Phalaenopsis orchid synthetic seed.

    Keywords: ANN, Encapsulation, Image J, Protocorm, RSM
  • Pages 103-113

    One way to increase crop production and productivity is to properly feed crop plants, which results in increased production per unit area. Chemical fertilizers and compost alone cannot provide for plants' needs. Therefore, mixing these two types of fertilizers in a specific ratio is necessary. The main problem with mixing compost and chemical fertilizers is controlling their mix ratio. In this study, a twin-shaft paddle mixer was designed, fabricated, and evaluated to solve the problem of adequately mixing compost and fertilizer urea. The constructed device includes a 1.5 kW electromotor, chassis, paddle, and chain-sprocket mechanism. Experiments at three levels of the axis rotational speed of 20, 40, and 60 rpm and three levels of mixing path length of 72, 108, and 144 cm, and two levels of paddle angle of 45 and 60-degree with a rotating axis in three replications under factorial test based on completely randomized block design. The analysis of variance of a distance effect on the measured urea-compost ratio showed that the rotational speed of the axes, the paddles angle, and mixing length of 1 and 5 % level were significant. Also, the results of the comparison of mean effects of treatments showed that the paddle angle of 45 degrees, the rotational speed of 40 rpm, and the mixing length of 108 cm had the best performance.

    Keywords: Compost, Mixer, Mixing grade, Paddle, Urea