2019年, 第0卷, 第21期　
刊出日期：2019-11-18

  

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  纳米TiO2可降解包装材料对葡萄的保鲜效果研究

  蒋佳男, 李海登, 李喜宏, 张子楹

  . 2019, (21): 1-6. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.001

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  目的 针对果蔬保鲜时存在的失水、霉变和腐烂等现象，以聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（polyadipate/butylene terephthalate, PBAT）、聚乳酸（polylactic acid, PLA）为基材，添加纳米TiO2作为功能助剂，研发具有抑菌功能的PBAT/PLA纳米活性包装材料，并研究其对葡萄贮藏期的影响。方法 采用共混熔融吹塑工艺，通过调控基材配伍，实现包装对果蔬表面的抑菌作用，研制出纳米TiO2可降解包装膜，并以葡萄为实验材料，利用该保鲜膜对其进行自发气调贮藏，通过测定葡萄果实的好果率、质量损失率、可溶性固形物含量、总酸含量、过氧化氢酶活性和花青素含量等指标，研究保鲜膜对葡萄贮藏品质的影响。结果 实验结果表明，该保鲜膜的力学性能和透气透湿性能均良好，当纳米TiO2添加量（以质量分数计）为1%时对葡萄的保鲜效果最佳，贮藏28 d后葡萄好果率为81.8%，质量损失率为12.8%，过氧化氢酶活性为0.0438 U/(min•g)，花青素含量为0.87 mg/g。结论 纳米TiO2可降解包装膜可明显减少葡萄掉粒，抑制葡萄腐败，减缓霉变速度，保持较高的花青素含量，对葡萄具有较好的保鲜效果。
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  可食微胶囊涂层对鲜切紫玉淮山抗褐变效果研究

  殷诚, 黄崇杏, 王健, 黄浩河, 许扬帆

  . 2019, (21): 7-14. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.002

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  目的 研究绿色、环保、安全的鲜切果蔬保鲜方法，以延缓鲜切紫玉淮山的褐变进程。方法 以β-环糊精为壁材，牛至精油为芯材，蔗糖脂肪酸酯为乳化剂，利用分子包埋法制备β-环糊精-牛至精油微胶囊；以褐变度为评价指标，通过实验确定抗褐变效果最佳的柠檬酸和海藻酸钠浓度；通过将微胶囊、柠檬酸和海藻酸钠共混制备可食微胶囊涂层，探究可食β-环糊精-牛至精油微胶囊涂层对鲜切紫玉淮山的抗褐变效果。结果β-环糊精-牛至精油微胶囊的表面呈褶皱和堆叠状，且微胶囊形态饱满、大小均匀，粒径大约在40~50 μm之间；通过实验确定抗褐变效果最佳的柠檬酸和海藻酸钠的质量分数分别为0.8%和1.5%；通过扫描电子显微镜观察可知，可食涂层已成功附着在鲜切紫玉淮山表面，且可食涂层较为平整。结论 在24 h的贮藏期内，β-环糊精-牛至精油微胶囊涂层能明显减缓鲜切紫玉淮山的褐变进程。
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  沙棘活性成分及其对胃肠微生物影响的研究进展

  常应九, 高庆超, 曹效海, 王树林, 刘欣

  . 2019, (21): 15-22. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.003

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  目的 介绍沙棘主要的活性成分，及其对胃肠道微生物的影响的研究进展。方法 对沙棘中的主要活性成分以及胃肠道微生态系统进行阐述，分析近年来关于沙棘与人体胃肠道微生物之间关系的研究，并对其未来发展前景予以展望。结果 沙棘中富含多酚类化合物、维生素、脂类化合物、萜类、甾体类化合物、多糖类化合物、蛋白质、多肽、氨基酸类化合物等活性成分，它们对多种病原微生物具有良好的抑制作用，并具有改善肠道微生态系统的潜在价值。结论 从未来的发展趋势看，沙棘在改善胃肠道微生态系统紊乱和食品贮藏领域有深远的研究价值，必将拥有更加广阔的发展前景。
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  亚麻及其活性成分的开发应用研究进展

  王莹, 王雨晴, 卢彦岑, 车丹, 潘峻铭, 刘畅, 杨春瑜

  . 2019, (21): 23-29. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.004

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  目的 简要概述亚麻所含组分在绿色保健食品和工厂加工等方面的利用价值，以及最新的研究进展。方法 通过查阅国内外学者近年来对亚麻及其活性成分的各项研究报告，对亚麻及其主要有效成分的制取方法及功能作用进行整理总结。结果 亚麻及其活性成分在日常生活、膳食组成和食品添加剂中占有一定的比重，其研究价值和发展空间非常广阔。结论 通过对国内外亚麻及其活性成分的研究现状和进展可知，亚麻及其活性成分拥有很大的研究价值，并为今后的亚麻及其活性成分实验研究提供参考依据。
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  改进的Inceptionv3果蔬识别算法

  巨志勇, 马素萍

  . 2019, (21): 30-35. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.005

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  目的 为了提高果蔬农产品识别的准确性，使果蔬农产品分类实现自动化。方法 利用深度卷积神经网路强大的特征学习和特征表达能力，来自动学习果蔬种类特征，提出基于位置的柔性注意力算法，对Inceptionv3神经网络进行改进，并结合参数迁移学习方法建立果蔬识别模型；针对果蔬种类繁多，且国内外缺乏完善的果蔬图像数据库这一现状，构建果蔬图像数据集；在此数据集上将文中所提出的果蔬识别算法与其他果蔬识别算法进行对比。结果 试验结果表明，在学习率为0.1、迭代次数为5000时，文中提出算法的准确率高达97.89%。结论 相较于现有果蔬识别算法，所提出的果蔬识别算法的识别性能最优，鲁棒性最强。
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  多方法融合的柑橘自动剥皮设备创新设计

  汤亮, 李倩, 李宸宇, 刘冠军, 杨敏, 李飞扬

  . 2019, (21): 36-43. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.006

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  目的 设计一种能提高一次剥净率、降低果肉破损率的柑橘自动剥皮设备。方法 提出一种多方法融合创新设计模型，并将其应用于柑橘自动剥皮设备的创新设计中。首先，根据Kano模型得到柑橘自动剥皮设备的用户需求属性；然后，结合公理设计理论完成域间映射，得到设计矩阵；由独立公理判断出设计矩阵类型，得到设计矩阵是准耦合设计，运用TRIZ理论进行解耦设计，得到柑橘自动剥皮机的创新设计方案；最后，结合层次分析法和模糊综合评价法对设计方案进行评价。结果 利用该创新设计模型得到的柑橘自动剥皮机创新设计方案，在功能属性、安全属性和经济属性等3个方面都要优于现有的柑橘自动剥皮设备。结论 设计的柑橘自动剥皮设备满足设计要求，验证了该创新设计模型的可行性及合理性。
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  银纳米簇用于食品包装污染物的检测及其抗菌性能的应用

  银娜, 梁俊, 高志贤

  . 2019, (21): 44-50. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.007

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  目的 介绍荧光银纳米簇（AgNCs）的合成方法、荧光特性、抗菌活性，及其在食品包装中的应用。方法 总结国内外AgNCs在食品包装检测领域的应用，以及其作为新型抗菌材料体现出的强大抗菌效力，提出AgNCs的不足之处和可能的解决方法。结论 AgNCs由于其光漂白性低、荧光量子产率高、经济效益好，可作为荧光材料设计生物传感器用于检测食品包装内的污染物。此类生物传感器具有检测快速、灵敏与特异性识别的优点。同时AgNCs具有大的表面积与体积比，高的局部表面Ag浓度、高迁移率及低毒性等特点，使其抗菌性能优于传统的银纳米材料，由此，展望了新型抗菌检测双重功效AgNCs传感器的设计。
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  陶瓷食品接触材料釉层中铅和镉迁移研究进展

  董占华, 肖黎

  . 2019, (21): 51-60. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.008

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  目的 综述陶瓷食品接触材料中重金属的来源及危害，国内外标准法规，铅镉迁移的影响因素及机理研究进展等，为解决我国陶瓷食品接触材料中存在的安全问题、提高我国食品包装安全性的综合监督管理水平、推动我国包装产业和食品产业的稳定发展提供参考。 方法 运用列举、排比及归纳等方法对国内外的研究现状和研究成果进行分析总结。结果 在铅、镉溶出量相关法规方面，目前我国与欧美发达国家相比还存在差距；陶瓷釉层中重金属初始含量、釉料成分比例、烧制温度，食品的 pH 值、酒精度以及贮藏时间、贮藏温度等都会对重金属的迁移起到很大影响；国内外对陶瓷中重金属迁移机理相关的研究较少。结论 我国在陶瓷制品重金属检测方法和限量标准等方面虽与国际逐渐接轨，但仍存在差距，在陶瓷制品微观结构对迁移机理的影响方面还有较大的研究空间。
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  硅烷偶联剂改性的木粉/P34HB复合包装材料的制备

  朱李子, 马晓军

  . 2019, (21): 61-67. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.009

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  目的 研究硅烷偶联剂KH550含量对木粉/P34HB复合包装材料性能的影响。采用KH550改性木粉，提高与聚（3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯）（P34HB）的结合强度，改善复合材料的力学性能和界面相容性。方法 以KH550为改性剂，木粉和P34HB为原料，利用共混热压工艺制备改性木粉/P34HB复合材料；通过对复合材料的形貌进行观察，以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）和力学性能分析，研究KH550质量分数不同时对复合材料界面相容性、力学性能和热性能的影响。结果 添加KH550后，复合材料的的界面相容性得到改善；FTIR分析表明，KH550已经成功接枝到木粉中；适量的KH550提高了复合材料的热稳定性；复合材料的储能模量增加；复合材料的力学性能也有所提高。此外还得到了最佳的KH550添加量，即质量分数为0.5％。结论 KH550不仅使得木粉与P34HB的相容性得到改善，同时也增强了复合包装材料的力学性能和热性能。
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  甘油对壳聚糖-淀粉复合可食性膜力学性能的影响

  赵郁聪, 靳刘萍, 陈满儒, 李鸣, 丁勇

  . 2019, (21): 68-73. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.010

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  目的 以壳聚糖-淀粉复合膜为研究对象，加入不同质量分数的甘油作为增塑剂，研究甘油对复合膜性能产生的影响。方法 将壳聚糖溶液和玉米淀粉溶液以6∶4的体积比混合，再添加一定量甘油，流延成膜，利用万能试验机测定膜的力学性能，用扫描电镜观察膜的形貌特征，并对膜进行红外扫描和X-衍射分析。结果 甘油与淀粉壳聚糖具有良好的相容性，当甘油质量分数为35%~55%时，随着甘油含量的增加，膜的抗拉强度下降，断裂伸长率增加，抗拉强度最高可达33.57 MPa，断裂伸长率最高可达80.39%。结论 甘油作为一种增塑剂，能够改善膜的力学性能，为可食性膜的广泛应用提供了可能性。
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  SiO2/聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）薄膜研究

  马丽艳, 彭超琴, 付吉瑞, 朱坤朋, 马晓军

  . 2019, (21): 74-80. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.011

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  目的 研究纳米SiO2对可生物降解聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）（P34HB）包装膜结晶行为和力学性能的影响。方法 采用溶液浇铸法制备SiO2/P34HB纳米复合薄膜，利用红外光谱仪（FTIR）、扫描电镜（SEM）、正置热台显微镜（POM）、差示扫描量热仪（DSC）和万能力学试验机等研究纳米SiO2对P34HB结构、结晶性和力学性能等的影响。结果 纳米SiO2在P34HB中起到异相成核的作用，SiO2/P34HB复合膜的结晶速率和结晶度得到明显改善。相比P34HB包装膜，当纳米SiO2质量分数为2%时，SiO2/P34HB复合膜的弹性模量和拉伸强度分别提高了72.7%和60.9%。结论 获得了纳米SiO2改善可生物降解聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）包装膜结晶度和力学性能的最佳掺杂比例参数。
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  PLA/木质纤维复合材料的制备及性能

  陈明芬, 康勇刚, 张蕾, 付志强

  . 2019, (21): 81-86. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.012

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  目的 研究PLA/木质纤维复合材料的制备工艺过程，分析PLA纤维含量对复合材料力学性能的影响，确定最优配比，以获得一种可应用于包装中的新型环保复合材料。方法 将不同质量配比的PLA纤维及木质纤维按照造纸的工艺进行抄造，获得湿纸胚后再进行热压处理，获得需要的复合材料。对PLA纤维在复合材料中的分散性以及复合材料的力学性能进行表征与测试。结果 分散性试验表明，PLA纤维能够与木质纤维均匀混合；当PLA纤维的质量分数为10%时，复合材料的性能较好。力学测试表明，复合材料的拉伸强度最大可达到42.79 MPa，耐折次数可达到1015次。结论 PLA/木质纤维复合材料可采用造纸的方法进行制备，且力学性能较好，能在包装领域内有较为广泛的应用，同时也为可降解纤维的研究应用提供了一种新思路。
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  水降解材料聚乙烯醇包装薄膜的生物安全性评价

  李丹, 缪朝玉, 汪东昇, 缪玉恩, 王昱, 陈世昌, 孟鲁建

  . 2019, (21): 87-93. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.013

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  目的对制备的水降解材料聚乙烯醇包装薄膜进行溶解度测试，并用薄膜降解溶液对小鼠进行急性毒性实验以评价其生物安全性。方法将水降解材料聚乙烯醇包装薄膜和水按照一定比例进行分装，通过范围分析和定量分析确定薄膜在水中的溶解度。根据溶解度对ICR小鼠设置9，3，1 g/kg的浓度梯度实验组，对C57小鼠设置薄膜可溶解浓度最大的9 g/kg灌胃实验组，随后根据GB 15193.3—2014进行小鼠急性毒性研究。结果水降解材料聚乙烯醇包装薄膜与水的溶解比例约为1 g︰110 g，溶解度约为9 g/kg。在14 d的急性毒性实验观察期内，小鼠均未出现急性毒性反应及死亡现象，且小鼠的体质量无明显变化。结论该水降解材料聚乙烯醇包装薄膜具有良好的生物安全性。
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  泡沫铝相对密度对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能性能的影响

  张新玉, 张伟, 尹一平, 任光明

  . 2019, (21): 94-98. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.014

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  目的 通过准静态压缩试验研究泡沫铝-聚氨酯复合材料（AF-PU）的压缩性能，并利用试验数据探究泡沫铝（AF）相对密度对整体材料吸能性能的影响规律。方法 首先使用相关仪器和材料制备AF-PU复合材料，其次用相关仪器对其进行准静态压缩试验。结果 AF-PU复合材料通过相关仪器进行准静态压缩试验，计算得到相对应的应力-应变曲线，同时通过计算得到相对应的吸能-应变曲线。当泡沫铝相对密度从5.6%增加到6.7%时，整体复合材料的屈服强度提升了22.18%。在压缩过程中，当复合材料的压缩应变为0.8时，整体复合材料的总吸能增加了70.08%。结论 AF-PU复合材料的吸能性能随着AF相对密度的增加而增强。
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  EPO材料缓冲性能的探究

  张涵茵, 王柳, 王玉龙

  . 2019, (21): 99-104. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.015

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  目的 通过试验对比EPE，EPS，EPO等3种材料缓冲性能的优劣。方法 对一定规格的3种材料试样进行静态压缩试验、动态压缩试验，并结合Ansys有限元仿真技术，进行数据处理分析。结果 在静态缓冲特性试验中，当材料所受应力大于3.5 kPa且小于180 kPa时，EPO与EPE及EPS的静态缓冲性能系数大小关系为EPEEPO>EPE；静应力大小介于10 kPa和14 kPa之间时，3种材料具有相似的缓冲效果。EPO材料动态缓冲特性处于EPE以及EPS之间，当静应力较大时，EPO呈现出与EPE更相近的性能，缓冲性能较EPS有所提升。结论 经测试比较，EPO材料具有较好的缓冲性能，某些环境下可以作为新缓冲包装材料使用，未来有较好的发展前景。
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  相对密度对球体开孔泡沫铝压缩及吸能性能的影响

  王晶, 齐明思, 张伟, 张纪平, 侯晓丽, 王志坚

  . 2019, (21): 105-110. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.016

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  目的 研究球体开孔泡沫铝的相对密度在准静态压缩过程中对球体开孔泡沫铝压缩性能和吸能性能的影响。方法 对准备的3种不同相对密度的泡沫铝试样进行准静态压缩试验。结果 利用相关软件绘制出不同相对密度球体开孔泡沫铝试样的实验曲线，由分析试验曲线可知，当泡沫铝的相对密度从0.35提升到0.392时，球体开孔泡沫铝的屈服强度虽增加了3.2 MPa，但吸能效率的最大值下降了近2.4%。 结论 随着泡沫铝相对密度的提高，其压缩性能越高、抗压强度越高。在同等应变下，高密度泡沫铝比低密度泡沫铝的吸能性能好。泡沫铝相对密度越大，吸能效率的最大值越小，理想吸能效率的最大值也越小。
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  核乏燃料运输容器减震器填充材料研究进展

  邢攸冬, 杨思一, 安钰坤, 赵而团, 张鹏飞, 李忠芳, ZHAI John

  . 2019, (21): 111-117. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.017

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  目的 综述以木材、聚氨酯泡沫、蜂窝铝作为核乏燃料运输容器减震器填充材料的性能。方法 通过对3种填充材料的减震器进行受载分析，然后对3种填充材料的力学性能进行验证。结果 将3种材料作为核乏燃料减震器填充材料具有可行性，还列出了3种材料的不足之处。结论 工业上对有着优秀能量吸收、限制过载、质轻且受环境变化影较小的核乏燃料运输容器减震器填充材料有着迫切需求。之后提出将2种材料（泡沫铝和双向瓦楞蜂窝铝）作为减震器的填充材料，并分析了2种材料的特点与吸能特性，证明了其作为减震器填充材料的合理性与可行性。
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  基于不同防护材料易碎品运输可靠性结构设计

  曾台英, 丁逸秋, 于水源

  . 2019, (21): 118-126. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.018

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  目的 研究易碎品在运输包装过程中不同防护材质缓冲包装结构的防护性能。方法 通过Ansys Workbench中的模态分析（Modal）和随机振动分析模块（Random Vibration），对模型进行模态和随机振动仿真分析，得到易碎品的各向应力、位移、总应力等，分析对比2种防护材质的仿真结果，选取最优的缓冲方案，并进行随机振动和跌落实验。结果 2种防护材质下缓冲结构都具有良好的防护性能，选择设计的EPE缓冲结构更具有经济环保性，且在随机振动和跌落试验中，包装件没有发生变形和损坏，内容物完好。结论 为易碎品低成本、高可靠性的结构设计提供了思路，也为产品性能的预测和运输方案的检测提供了一种分析手段。
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  云南白药胶囊药品的交互包装设计

  徐丽, 王昕怡, 朱南峰, 徐长妍, 梁晶, 李大纲

  . 2019, (21): 127-134. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.019

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  目的 为了提升云南白药胶囊产品有效信息的传达和使用安全性，为我国传统药品包装设计研究提供新的思路和方法。方法 采用问卷调查、眼动实验和行为实验，分析评价云南白药胶囊现有的包装设计，并对其进行针对性的改进。结果 眼动热点图表明，外包装的正反面信息不能得到有效传达；问卷调查分析表明，外包装的药品规格、用量、禁忌等信息关注频率与重视程度严重不对等；行为实验说明保险子不方便拿取。结论 得出了消费者购买可能性与眼动指标注视次数的回归方程式：Y=3.057+0.018X1，并将其应用于对云南白药胶囊的改进设计中，采用白色和绿色为主体色，对背面信息进行色彩的有效分区呈现，实现了信息的有效传达；内包装采用与外包装卡扣在一起的结构，防止儿童误食。
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  AR增强现实在包装盒设计中的应用

  熊伟斌, 杨勇, 赵恒亮

  . 2019, (21): 135-139. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.020

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  目的 制作基于Android平台的包装盒AR增强现实的应用程序。方法 使用Unity3D软件和Vuforia插件联合开发，将包装盒设计图片上传到Vuforia官网Target Manager的Database里面，从而调用Vuforia插件里的AR相机来识别该包装盒设计图片，识别后自动将由3DMAX软件制作的三维场景叠加到AR相机的镜头中，并实现与三维场景的各项人机交互功能，最后采用Unity3D软件配置好Android SDK开发环境，就能够生成基于Android平台的包装盒增强现实的App应用程序。 结果 App应用程序在手机端安装后，程序将调用手机的摄像头，当镜头拍摄到包装盒时，在包装盒上将自动叠加出虚拟的三维场景，并能够与三维模型进行交互操作，程序运行正常。 结论 利用AR增强现实技术制作完成的包装设计，集三维影像、声音、视频、人机交互于一体，使包装盒既具有传统的功能，还具有增强产品推广、提高消费体验、升华产品认识等功能。
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  中国包装产业大数据知识图谱应用系统的设计

  廖立君, 吴岳忠, 李长云

  . 2019, (21): 140-150. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.021

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  目的 针对目前包装产业存在的产业链长、数据大而散、包装领域知识不全面等问题，设计一个中国包装产业大数据知识图谱应用系统。方法 从行业高度定义涵盖包装领域全生态的分类体系，结合人工智能中知识图谱的最新技术，对政府信息、工商信息、行业信息、学术论文、全球包装专利等互联网上各类数据进行自动采集汇聚，抽取出知识信息，融合成一个涵盖资讯、政策、会议、标准、论文、专利、企业、产品、高校、机构和专家等十几类信息的包装知识图谱知识库。结果 系统主要功能包括数据采集、知识图谱和终端应用，实现了包装产业大数据的图谱探索、产业链图、数据报告和关联搜索。结论 该系统使用方便，可从多视图、多维度获取包装产业相关数据，提升行业的数字化和信息化水平，加速中国包装行业的智能化产业升级，促进包装产业逐步向智能、绿色、集约、创新方向发展。
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  考虑企业效益下的校园快递包装回收系统仿真研究

  刘庆国, 高妍南

  . 2019, (21): 151-158. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.022

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  目的 研究考虑企业效益下高校快递包装回收系统的系统优化问题，以改善高校校园因快递包装造成的环境污染。方法 针对大学校园快递包装的回收特点，应用第三方企业回收的包装回收模式，引入包装破损率对包装进行分类回收，考虑再生效益对回收系统的影响，利用系统动力学方法建立校园环境下的快递包装回收模型。进一步，从快递包装平均重量与校企合作水平出发，设计4个不同仿真方案，通过Vensim PLE仿真软件对模型进行验证，分析了影响快递包装回收效果的主要因素，并对主要影响因素进行了敏感性分析。结果 实例验证可知，仅减小快递包装的平均重量对于高校快递包装回收现状改善效果不明显。通过增大校企合作水平影响因子、简化快递包装、提升学生环保意识相结合，可使校园被废弃包装量、废弃包装填埋量降低，企业回收效益明显，校企合作更加紧密。结论 提高校企合作水平可以显著改善快递包装的回收效果，提升企业效益，同时减少包装平均重量可以有效控制校园废弃包装的累积速率与填埋量，对于发展绿色物流具有重要意义。
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  基于双向同步A*算法的AGV路径规划仿真研究

  秦珅, 曹冲振, 李赫, 鹿国庆, 王洪祥

  . 2019, (21): 159-166. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.023

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  目的 解决A*算法在搜寻过程中查询的节点非常多、耗时较多等问题。方法 通过对传统A*算法进行改进，得到改进双向同步A*算法，使算法从起点和终点同时搜索路径，并且对启发函数进行改进。为验证改进算法效果，以仓储AGV为例进行二维与三维仿真。结果 改进双向同步A*算法在不同的地图下，耗时分别减少了39.1%，34.3%，34.6%，搜索节点最多减少了140，路径长度基本一致。结论 改进双向同步A*算法较传统A*算法能够更加高效地规划出最优路径，兼顾路径最优和出行复杂度低，提高了检索效率，能够有效解决查询节点多、耗时多等问题。
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  基于遗传算法的码垛机器人路径规划应用

  郭玥, 李潇雯

  . 2019, (21): 167-172. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.024

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  目的 为了改进传统遗传算法在码垛机器人路径规划中可能出现的局部陷阱和过早收敛问题，以及机器人的能耗和路线平滑性问题，提出一种改进的遗传算法机器人路径规划方法。方法 针对传统遗传算法存在的问题，分别对种群初始化、适应度函数、选择算子、交叉算子、变异算子的算法和方式进行调整和改进，对优秀算法进行融合。针对基本遗传算法主要着重于路径最短，从而忽视了机器人的能耗及路径平滑性等问题，设计一种综合考虑距离和转弯次数控制的适应度函数，最后将改进的算法应用于码垛机器人的路径规划中。结果 仿真结果表明，相较于基本遗传算法，提出的算法搜索到的路径质量更高，不仅距离更短，同时转弯次数远远小于其他算法，路径更为平滑，验证了该算法的有效性。 结论 基于该算法的码垛机器人路径在兼顾距离最优的同时，路线更加平滑。由于减少了转向次数，机器人的能耗更低，同时仿真结果表明，该算法的实时性也较好。
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  三维紧致化存储系统中货架尺寸的优化研究

  邓旭东, 张马萍, 吴应强, 任亮

  . 2019, (21): 173-178. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.025

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  目的 当存储系统出入口位于货架底端中点位置并采取双命令周期存储模式时，对系统尺寸进行设计，以使仓储的空间得到最大化利用。方法 建立三维紧致化存储系统双命令周期行程时间数学模型，假设系统出入口位于货架底端的位置，分6种情形展开讨论，研究自动化仓储系统出入口位置的设计问题。结果 通过模型优化求解，确定选择类型5（使a*=1.1，b*=0.63），系统的长高宽比例为1.1∶0.71∶1.2时，堆垛机运行效率最高。结论 通过仿真得出，当三维紧致化存储系统中货架尺寸长高宽比例为1.1∶0.71∶1.2时，双命令周期下的系统期望行程时间最小，即三维紧致化存储系统在该比例下执行双命令存取操作，耗时最短。
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  3-CUR并联分拣机器人的运动学分析与仿真

  刘荣帅, 李清, 杜昱东, 丰玉玺, 张鹏, 赵立婷

  . 2019, (21): 179-186. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.026

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  目的 我国传统的食品生产行业，以人工分拣为主，自动化程度低，需耗费大量的劳动力，设计一种3-CUR并联机器人，用于食品生产的快速分拣。方法 运用螺旋理论分析了该机构的自由度数目和类型，并且用修正的Grubler-Kutzbach公式对该机构的自由度进行了验证。接着使用D-H运动链参数表示法和欧拉角表示法，求解该机构的位置反解，采用三维动态法和Matlab软件对该并联分拣机器人的工作空间进行了分析与仿真，最后利用ADAMS软件对该机器人的运动性能进行了仿真分析。结果 该机构可以实现一平(沿z轴的平动)两转(绕x轴y轴的转动) 的运动，工作空间大，可达范围广，没有出现奇异点，末端执行器各参数的运动曲线呈有规律的周期性变化，可满足分拣机器人所需的运动和工作范围。结论 该机构运动性能优越，稳定性好，具有良好的工作空间，可实现食品生产过程中的高速自动扫描和分拣，在包装自动化领域具有潜在的应用价值。
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  药品包装机人机工程系统与评价

  王都阳, 张建昌

  . 2019, (21): 187-192. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.027

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  目的 研究人机工程学在药品包装机中的应用，以满足包装设备在安全性、方便性、宜人性等方面的需求。方法 首先，在人机工程学的基础上，剖析药品包装机在结构设计以及运行方式等方面存在的人机问题，对药品包装机的外型、打印凸轮结构等进行深入研究分析；其次，采取模糊数学方法，针对上述药品包装机的人机工程设计，建立一套完整的评价系统。结果 通过对各阶权重以及专家法设定隶属度的确定，对药品包装机做出了系统全面的模糊评价，评价结果为0.762，满足了药品包装机的设计要求。结论 通过将人机工程学的基础与模糊数学的结合，可以对药品包装机及其他设备的设计进行很好的评价。
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  剪叉式升降平台设计与有限元分析

  曹菲, 赵友俊, 石军键

  . 2019, (21): 193-198. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.028

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  目的 针对市场上现有单级剪叉式升降平台的不足，提出一种可变幅面、可设定升降高度的剪叉式升降平台，设计其机械结构，并进行力学性能分析。方法 利用三维建模软件SolidWorks对升降平台进行三维实体建模；利用有限元分析软件Ansys Workbench建立有限元模型，对其静态承载性能进行仿真分析。结果 得到了该平台在特定载荷下，在升起且伸缩台板合上，升起且伸缩台板拉开，降下且伸缩台板合上，降下且伸缩台板拉开4种工作状态下的总体变形和等效应力情况。其中最大总体变形主要位于伸缩台板左边缘，上述4种工作状态下的最大总体变形分别为1.97，1.07，0.73，0.33 mm，都在允许范围内；最大等效应力出现在剪刀撑铰点附近，上述4种工作状态下的最大等效应力分别为47.51，40.10，185.34，170.02 MPa，均小于结构钢材料的屈服极限（235 MPa），强度满足要求。结论 所提出的可变幅面、可设定升降高度的剪叉式升降平台，拓展了传统升降平台的功能。
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  M袋自动挂面包装机关键装置设计与仿真

  徐雪萌, 陈留记, 王志山, 李文凯

  . 2019, (21): 199-204. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.029

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  目的 针对包装规格2~2.5 kg直线式M袋自动挂面包装效率低、落料及封口存在问题等，设计一种卧式-间歇-回转给袋式自动挂面包装机。方法 基于包装机生产效率分析，采用模块化、集成化的设计思想，设计包装机关键装置，以实现自动取袋、开袋、落料、整型、封口等功能。用SolidWorks软件对包装机的各个装置进行三维建模，并进行虚拟装配，检验设计的合理性。结果 设计的卧式-间歇-回转M袋自动挂面包装机可以实现包装规格为2~2.5 kg/袋挂面的自动化包装，其生产效率比直线式的包装机提高了20%，并有效避免了落料及封口时出现的故障。结论 所设计的新型自动挂面包装机结构合理，能够提高生产效率，给挂面自动化包装提供了一种可行的解决方案。
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  鲜切蔬菜包装过程袋膜纠偏控制系统设计

  吕俊霞, 焦欣欣

  . 2019, (21): 205-210. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.030

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  目的 为了减小鲜切蔬菜包装机袋膜跑偏对产品外观和质量造成的影响，方法 提出一种基于模糊控制的智能纠偏控制方案。在分析包装薄膜跑偏原因的基础上，论述纠偏系统的工作原理。采用机器视觉获取包装薄膜的实际位置，并计算跑偏量。结合模糊控制和灰色预测设计一种模糊控制器，包括包装膜位置灰色预测模型和模糊加权PID控制。最后进行试验研究。结果 试验结果表明，所述纠偏控制系统可将纠偏误差控制在±0.5 mm内，实际偏移量最大值仅为0.4 mm，平均误差只有0.19 mm。结论 该控制系统可以有效地提高系统纠偏精度，能较好地满足鲜切蔬菜包装工艺要求。
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  基于视觉标定的包装搬运机器人定位方法

  马晓燕, 张永胜

  . 2019, (21): 211-215. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.031

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  目的 为了提高包装搬运机器人的定位精度，提出一种基于机器视觉的末端执行器定位方法。 方法 基于OpenCV设计一种视觉标定算法，该算法包括摄像机标定和位姿标定，可实现待码放物体图像坐标和机械手坐标之间的变换。结合工控机和运动控制卡设计其控制系统，同时给出硬件设计和软件设计方法。最后进行实验研究，包括原点定位和重复定位。结果 实验结果表明，所述控制方法能够提高搬运机器人的定位精度，原点定位误差约为0.14 mm，重复定位误差约为0.6 mm。结论 该搬运机器人定位方法能够满足包装码垛要求。
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  包装托盘运输机械系统的模糊PID控制

  马和平

  . 2019, (21): 216-221. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.032

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  目的 利用模糊PID机械控制技术控制单自由度的包装托盘运输装置，提高工厂托盘运输的高效性与准确性。方法 根据模糊PID控制原理的高精确性，合理规划以齿轮齿条为主要机械传动方式的托盘运输系统，并与相关传统的控制系统进行对比分析。通过隶属度的不同输入值合理规划其搬运系统的运动路径，最后通过建立有效的测试点进行分析，构建了模型的评价机制。结果 通过理论模型和仿真演示，验证了该控制装置系统的高精度性，经仿真其精度误差范围为-1.8~2 mm。结论 通过使用模糊PID控制方案，有效地实现了高精度托盘机械搬运系统的整体控制，为相关机械设备的良好运行与算法优化提供了实践方案。
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  薄膜电池封装膜弯曲疲劳寿命检测仪的研制

  孙权, 鹿业波, 徐晓斌, 施正浩

  . 2019, (21): 222-227. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.033

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  目的 为了可靠地检测薄膜电池封装膜弯曲疲劳寿命，设计并制备一台封装膜弯曲疲劳寿命检测仪。方法 仪器主要由机械运动机构、运动控制系统、固定保护机构等组成，使用此仪器对薄膜电池封装膜进行试验，研究循环弯曲对其的影响；利用有限元仿真，分析薄膜电池弯曲时封装膜内部的应力变化情况。结果 随着弯曲角度的增大，封装膜所受的弯曲应力不断增大；在弯曲循环测试中，随着循环次数的增加，封装膜表面会产生疲劳裂纹，破坏了透明电极的胶合状态，影响了电池的光电性能；获得了封装膜在不同弯曲角度下的疲劳寿命曲线。结论 该检测仪操作方便，基于此仪器进行弯曲疲劳寿命检测可有效提高薄膜电池封装的可靠性。
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  基于Tchebichef矩和Logistic混沌加密的数字水印算法

  陈青, 王宁

  . 2019, (21): 228-234. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.034

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  目的 针对现有的基于图像矩的数字水印算法比较复杂、鲁棒性差，尤其在抵抗缩放和旋转等攻击方面性能较差的问题，提出一种基于Tchebichef矩的数字水印算法。方法 首先将载体图像进行非下采样Contourlet变换，得到与载体图像大小相同的低频子带，将低频子带分块后对各子块进行奇异值分解(SVD)，根据奇异值的特点选择最佳嵌入位置，并由左奇异值和右奇异值矩阵自适应地计算水印嵌入强度，将通过Logistic混沌加密后的水印嵌入选中子块的奇异值中。计算含水印图像的Tchebichef矩，用于旋转及缩放校正。结果 实验结果显示，文中算法的不可见性好，提取的水印NC值达到0.9386，能够有效抵抗旋转和缩放攻击。结论 该算法对任意角度的旋转攻击和缩放攻击具有很好的鲁棒性，能够达到保护数字产品的目的。
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  一种数码喷墨印花机的颜色特性化方法

  高敏, 李鹏飞, 苏泽斌, 杨金锴

  . 2019, (21): 235-241. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.035

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  目的 为了提升数码印花中彩色图像的复现精度，提出一种在子空间采用遗传算法优化BP神经网络的颜色特性化方法。方法 介绍遗传算法（GA）优化BP神经网络的基本原理，设计一种在L*a*b*颜色子空间建立的颜色特性化模型，并对1000个色样开展GA-BP神经网络模型训练实验，最终拟合出印花色样的L*a*b*色度值和输入的印花图像RGB驱动值之间的非线性关系。结果 该方法对125个测试色样的颜色特性化预测结果显示，超过90%的色样色差分布在2.0以内，光谱均方根误差（RMSE）分布在0.02以内。结论 该方法较未进行遗传算法优化BP神经网络，预测精度得到明显提升，能够达到较高的数码喷墨印花彩色图像复现精度。
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  基于特征融合与降维的印刷套准识别方法

  简川霞, 林子嘉, 杜美剑, 吴一凡, 谢俊生

  . 2019, (21): 242-249. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.036

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  目的 针对单一方面特征难以准确表达印刷标志套准状态的问题，研究印刷标志图像多维特征提取、融合和降维的印刷套准识别方法。方法 提取印刷标志图像的灰度共生矩阵、Tamura纹理特征、灰度差分统计特征和灰度梯度共生矩阵表达其纹理，并采用主成分分析法对融合后的多维特征进行降维处理，得到主特征。将印刷标志图像的主特征数据分成训练集和测试集。支持向量机模型通过对训练集的学习确定模型参数，然后在测试集上验证模型的性能。结果 文中建议方法在测试集上的识别准确率为99%，训练集对支持向量机模型的训练时间为1.9327 s，模型在测试集上的识别时间为0.0307 s，模型的总体时间（训练时间和识别时间之和）为1.9634 s。结论 文中建议方法优于采用单一方面特征的识别准确率；同时在不影响识别准确率的情况下，优于未PCA降维方法的模型训练时间、识别时间和总体时间。
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  环保烟标印刷品摩擦因数的测定及影响因素分析

  韩军, 梁栋, 李海山, 路萍

  . 2019, (21): 250-255. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.037

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  目的 分析在生产过程中烟标印刷品的动静摩擦因数影响因素，以提高生产效率。方法 分别在不同工艺条件和不同纸质基材下，随机抽取同批次不同生产车号的烟标印刷品，采用MXD-01摩擦因数仪进行主体印刷面动静摩擦因数的测定。结果 相同基材下，表面上水性光油的烟标试样静摩擦因数范围为0.375~0.405，动摩擦因数范围为0.230~0.245，表面上UV光油的烟标试样，静摩擦因数范围为0.350~0.375，动摩擦因数范围为0.185~0.220；相同工艺条件下，充分干燥的时间为2 h，烟标试样的静摩擦因数稳定在0.380~0.400，动摩擦因数稳定在0.215~0.230；相同检测条件下，白卡纸静摩擦因数范围为0.615~0.630，动摩擦因数范围为0.470~0.505，银卡纸静摩擦因数范围为0.560~0.595，动摩擦因数范围为0.430~0.465。结论 综合分析，干燥时间、光油干燥机理和纸张特性等因素均对烟标印刷品的摩擦因数产生影响。
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  军用物资托盘循环共用机制探讨

  陈文阁, 罗少锋, 李娅菲

  . 2019, (21): 256-260. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2019.21.038

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  目的 研究军用物资托盘循环共用机制，为军用物资托盘高效管理和循环使用提供理论指导。 方法 结合国家托盘循环共用系统建设发展实际，在对比分析军用物资管理特点的基础上，研究提出军用物资托盘循环共用的3种运行模式和5项管理机制。结果 建立了军用物资托盘循环共用机制，对提升军事物流保障效率、节约军用物资保障成本具有积极的现实意义。结论 构建军用物资托盘循环共用机制应在积极融入国家托盘循环共用体系的基础上，重点加强组织机构、业务流程、托盘标准、管理网点、软件系统等方面的管理机制建设。