2021年, 第0卷, 第1期　
刊出日期：2021-05-17

  

• 全选
  |

• Select
  食品保鲜膜的改性及其研究进展

  王雅妮, 丁洁, 徐赵萌, 杨华, 孙彤

  . 2021, (1): 1-7. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 讨论改善可食性保鲜膜、人工合成高分子聚合物薄膜以及可降解保鲜膜的理化性能和提高抗菌性能的改性方法，旨在为食品保鲜膜的改性提供方法指导。方法 采用添加无机微纳米材料、天然抗菌剂或将多种抗菌物质聚合等方法研究食品保鲜膜的理化性能及其抗菌性能。结果 添加无机微纳米材料改善食品保鲜膜的理化性能，提高其抗菌性能的研究思路和方法已较为成熟，其中采用原位合成纳米材料技术改性食品保鲜膜的效果较好，但食品保鲜膜的抗菌机理研究有待进一步深入。结论 微纳米及生物抗菌剂复合技术在食品保鲜膜改性中的应用具有良好的发展前景，可为安全长效的新型食品保鲜材料的开发提供理论支持。
• Select
  初始氧气体积分数对采后双孢蘑菇品质的影响

  唐建新, 秦苏怡, 任浩, 于官楚, 辛广, 孙炳新

  . 2021, (1): 8-17. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究初始氧气体积分数(5%，10%，21%，50%，75%)对采后双孢蘑菇品质的影响。方法 将采后的双孢蘑菇迅速用5 μL/L的1-甲基环丙烯熏蒸12 h，经不同初始氧气体积分数气调包装后，置于3 ℃的低温培养箱中贮藏，研究其在贮藏期间各项品质指标的变化情况(包括O2和CO2的体积分数、质量损失率、质构等特性，酸、甜、苦、咸和鲜等5种味觉指标，呈味核苷酸、色泽等)。结果 蘑菇的呼吸作用使包装内部O2和CO2体积分数变化剧烈，O2快速消耗，CO2逐渐上升;高氧处理组的蘑菇硬度均高于14 N，高出低氧处理组27.36%;各处理组的风味核苷酸含量相比其它种类核苷酸含量均处于中等水平，其中体积分数为50%的高氧组风味核苷酸的损失率最低为10.32%，其他4组的损失率则高达18.44%~26.47%;此外，高氧和低氧处理均能在一定程度上抑制酶促褐变，所有处理组的亮度值较贮藏前的下降率均低于6.78%，其中低氧处理对褐变的延缓效果更好，5%处理组的褐变指数在贮藏后期最低，褐变指数为28.82，比对照组低12.85%。结论 双孢蘑菇的呼吸强度与初始氧气体积分数呈线性相关，在贮藏期间的品质变化与初始氧气体积分数也密切相关。高氧气调更有利于维持双孢蘑菇的硬度、风味核苷酸和鲜味水平，综合而言，50%处理组效果较好;高氧和低氧处理均能对酶促褐变的多酚氧化酶有抑制作用，使蘑菇保持较好的亮度值，并延缓贮藏期间蘑菇的褐变，其中低氧处理抑制褐变效果优于高氧和对照处理组。
• Select
  自然冷源和机械制冷双向库对红薯贮藏的影响

  张蕊, 于晋泽, 李坤, 张娜, 刘斌, 董成虎, 纪海鹏

  . 2021, (1): 18-24. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 探究自然冷源和机械制冷双向自动切换库对红薯在贮藏期间中生理指标的影响，研讨贮藏的可行性。方法 以普通地窖库为对照组进行实验，测试库内温湿度变化以及红薯的含水量、硬度、淀粉含量、MDA含量和可溶性固形物含量等生理指标(含水量和含量均以质量分数计)的变化情况。结果 在贮藏100 d时，双向库内红薯的含水量为72.18%，硬度为677.263 N/cm²，可溶性固形物含量为15.32%，MDA含量为4.25 μmol/g ，淀粉含量为16.05%，均优于普通地窖库内红薯的指标。结论 自然冷源和机械制冷双向自动切换库与普通窖藏库相比，能较好地维持红薯在贮藏期间所需的温湿度，保持了红薯硬度、含水量、淀粉含量和可溶性固形物含量等，减少了红薯在贮藏期间的损耗，对红薯的贮藏起着显著作用。
• Select
  改性柑橘皮渣对牛血清白蛋白吸附行为的研究

  吴春, 马琳, 孙天一

  . 2021, (1): 25-31. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 采用柑橘皮渣制备改性吸附剂，使作为农业废弃物的柑橘皮渣成为环境友好型材料。方法 以柑橘皮渣、壳聚糖为材料，魔芋胶作为絮凝剂，span 80作为乳化剂，液体石蜡为分散剂制备柑橘皮渣改性吸附剂，将牛血清白蛋白作为模拟废水中的蛋白，研究柑橘皮渣改性吸附剂对牛血清白蛋白的吸附效果，探究吸附时间、温度、pH值对吸附效果的影响，通过建立吸附模型，对吸附过程进行分析。 结果 最佳吸附温度为40 ℃，最佳吸附时间为2 h，在牛血清白蛋白初始质量浓度为1 mg/mL时，最大吸附量为293.15 mg/g。结论 将作为农业废弃物的柑橘皮渣制备成改性吸附剂，可以提高农产品加工贮藏过程中废弃物的利用率。
• Select
  复合助溶剂对果汁中番茄红素溶出量的影响

  韩春然, 修伟业, 李广志, 黎晨晨, 遇世友, 刘晓飞

  . 2021, (1): 32-38. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 解决以水为载体的番茄红素饮料中番茄红素含量低的问题，以期增加番茄红素的溶出量。方法 以番茄汁的番茄红素溶出量为指标，通过单因素及响应面实验优化工艺条件。结果 当蔗糖酯添加量(均以质量分数计)为0.163%，单甘脂添加量为0.027%，火麻油添加量为0.71%时，番茄果汁中番茄红素的溶出量为(27.90±0.03)μg/mL，番茄红素溶出量为相同工艺条件下未添加助溶剂的2倍以上。 结论 复合助溶剂可以有效提升以水为载体的番茄果汁中番茄红素的溶出量。
• Select
  自发气调薄膜对荷兰豆保鲜的影响

  孟杰, 胡健, 孙滔, 云雪艳, 陈倩茹, 董同力嘎

  . 2021, (1): 39-45. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究PLLA/PLLA-PEG-PLLA(PLGL)自发气调共混薄膜对采后荷兰豆贮藏品质的影响，以期达到适宜的透气比，来延长荷兰豆的保鲜期。方法 以市场上的荷兰豆为实验材料，分别用PLLA/PLGL10，PLLA/PLGL20，PLLA/PLGL30，PLLA，PE这5种薄膜来包装荷兰豆，观测荷兰豆在(4±1)℃下贮藏24 d过程中气体、色差值、叶绿素含量、丙二醛含量、质量损失率的变化。结果 材料为PLLA/PLGL30的薄膜最适用于荷兰豆的保鲜包装，其具有良好的力学性能，断裂伸长率高达175.3%，并且有效提高了O2，CO2的气体选择透过性和透过比，使得CO2/O2选择透过比由2.9提高到6.1。在贮藏第24天时，袋内气体组成为O2体积分数2.8%、CO2体积分数5%，有效延缓了叶绿素含量和质量损失率的下降，减少了丙二醛的积累，延长了荷兰豆的贮藏期。结论 共混薄膜处理较单独的PLLA薄膜和市场PE薄膜更环保，对荷兰豆的保鲜效果更好。
• Select
  超声波优化相变蓄冷材料的研究进展

  甘伟, 章学来, 徐笑锋

  . 2021, (1): 46-54. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 为通过超声波方式解决过冷度高、蓄冷时间慢、稳定性差及成核慢等问题提供一些研究思路。方法 阐述3种常见的超声波装置(外置式、内置式、壁式)及其特性，介绍近年来国内外学者将超声波技术应用于相变蓄冷材料的研究进展，总结超声波对过冷度、二次结晶、成核速率、生长速率及稳定性等方面的影响。结果 超声波既能改善相变蓄冷材料的缺点又不影响其潜热，是相变蓄冷领域的一门新技术。结论 在实验研究基础上，推导建立超声波优化性能模型、寻找更加优化的超声方法、加强超声波的应用以及超声波技术对高温蓄冷材料的影响是今后研究的重点。
• Select
  分形理论应用于包装材料性能研究的进展

  段青山, 安洁洁, 黄崇杏, 刘杨, 李浩, 毛汉领

  . 2021, (1): 55-67. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 分形现象广泛存在于包装材料性能等方面，目前尚无系统性的描述，有必要总结分形理论应用于包装材料性能的研究进展，为采用分形方法研究包装材料性能提供参考。方法 从分形特征的提取、分形维数的计算方法等方面，综述应用于金属合金和陶瓷等无机材料、高分子聚合物和复合材料等的分形分析方法。通过包装材料的分形维数模型，分析包装材料的分形特征参数与其性能之间的关系。结果 利用分形分析方法，可以定性和定量表征大量不同种类包装材料的分形特征、微观结构和力学等性能。结论 利用分形理论研究包装材料性能的方法具有普遍性，包装材料性能与分形维数的关系将是分形理论在包装材料性能研究方面的重要发展趋势之一。
• Select
  纳米二氧化铈制备和应用研究进展

  张澜, 马永强, 遇世友, 孙溪遥, 方蕾

  . 2021, (1): 68-76. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 通过比较各类纳米二氧化铈制备方法的优缺点，总结纳米二氧化铈在食品生物化学检测、催化与燃料电池等领域的应用研究，以促进纳米CeO2的发展，并为其应用提供参考。方法 对比分析纳米二氧化铈的制备方法，包括水热合成法、沉淀法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、微乳液法和电化学沉积法。阐述纳米CeO2在催化(催化甲苯、CO和NOx、光催化)、食品生物化学检测(抗坏血酸、葡萄糖、黄嘌呤检测等)、燃料电池、食品包装等领域中的应用。结果 通常采用水热合成法制备纳米CeO2。纳米CeO2负载贵金属可制备生物检测催化剂及燃料电池阳极催化剂;纳米CeO2复合金属氧化物可用于制备抗紫外功能的食品包装。结论 纳米CeO2在食品生物化学检测、催化与燃料电池等领域有广阔的研究空间。
• Select
  壳聚糖接枝物与琼脂复合膜的制备及性能研究

  陈淑花, 岳丽春, 张晶, 许利丽, 詹世平, 王景昌, 张晓琳

  . 2021, (1): 77-82. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 以琼脂(Agar)和壳聚糖-氧化微晶纤维素接枝物(CS-g-MCC(O))为原料制备海绵状薄膜，探究薄膜在医用敷料领域的应用。方法 采用共混法将琼脂和壳聚糖-氧化微晶纤维素接枝物按不同体积比混合，然后使用冷冻干燥法制得薄膜，利用扫描电子显微镜对其多孔结构进行表征;对薄膜的溶胀率、溶失率、水蒸气透过率以及力学性能进行检测。结果 制备出的海绵敷料形貌结构规整，有明显的孔洞，利于伤口排出代谢产物;随着琼脂含量的增加，海绵敷料的溶失率先减小后增加，溶胀率、孔隙率、透湿量、拉伸强度和断裂伸长率先增加后减小。结论 海绵敷料各项性能都较为优异，有利于伤口渗出液的吸收和细胞生长，对伤口的愈合起到了重要作用，促进了其在医用敷料领域的应用。
• Select
  纳米ATO的制备及应用进展

  刘鎏, 谢鹏, 郭小瑶, 李浩, 段青山, 赵辉, 黄崇杏

  . 2021, (1): 83-89. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 总结纳米ATO的制备方法以及应用等最新研究进展。方法 分别从液相法、固相法、气相法等三大类对纳米ATO的制备方法优缺点进行阐述总结，并结合ATO的透光和隔热特点对其应用现状进行详细描述。结果 液相法所制备的纳米ATO纯度高、均匀性好，是目前制备纳米ATO最常用的方法，并在特种包装以及隔热薄膜和涂层等领域具有重要应用。结论 化学接枝和结构改性能改善纳米ATO粒子在聚合物材料中的分散，可以进一步改善和拓宽纳米ATO的应用范围，这也是未来纳米ATO研究的重要发展方向之一。
• Select
  中温淀粉酶改性玉米淀粉在纸板中的应用研究

  尹兴, 梁枫晴, 陈志强, 郝晓秀

  . 2021, (1): 90-95. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 以酶改性玉米淀粉为施胶剂，对箱纸板和瓦楞纸板进行表面施胶，研究其对纸板物理性能的影响。方法 使用中温淀粉酶改性玉米淀粉，测试其粘度变化;然后将酶改性淀粉施胶于箱纸板和瓦楞纸板表面，测试箱纸板的挺度、环压强度、耐破度、耐折度、抗张强度以及瓦楞纸板的边压强度和耐破度，探索酶改性玉米淀粉对箱纸板和瓦楞纸板表面施胶的最佳用量。结果 使用2.5 μL淀粉酶改性质量分数为10%的玉米淀粉后，将其施胶于箱纸板表面，此时箱纸板的物理性能最优。与空白样相比，箱纸板的横向挺度提高了380%，纵向挺度提高了464%，环压强度提高了53.2%，纵向抗张强度提高了10.6%，横向抗张强度提高了9.6%，箱纸板的耐破度变化不大，耐折度降低;经2 μL淀粉酶改性质量分数为10%的玉米淀粉后，将其施胶于瓦楞纸板表面，其边压强度提升最多;与空白样相比，边压强度提高了45.5%。结论 酶改性玉米淀粉的制作工艺简单，为制备高性能纸板提供了参考依据。
• Select
  食品接触用纸中高锰酸钾消耗量指标的适用性

  钱荣敬, 赵金尧, 文明, 刘红梅, 谭细生

  . 2021, (1): 96-101. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 分析高锰酸钾消耗量指标在食品接触用纸及纸制品中的适用性，为企业生产和行业监管提供客观依据。方法 纵观国内外食品接触材料及产品标准状况，结合食品接触用纸及纸制品中高锰酸钾消耗量检测存在的现实问题，分析食品接触用纸及纸制品中高锰酸钾消耗量的来源，展望未来科研工作和标准化工作的趋势。结果 我国标准对食品接触用纸及纸制品的高锰酸钾消耗量限定较为严苛;测试方法中浸泡液的取样量、加热温度的控制、加入草酸的时机会不同程度地影响测试结果;纸张中的木质素、半纤维素、淀粉等天然成分对高酸酸钾消耗量的贡献率较高。结论 根据GB 31604.2—2016可进一步规范操作步骤，如加热温度的控制、加入草酸的时机、取样量或稀释操作等，以减少实验误差、降低误判风险;应根据纸制品中各组分对高锰酸钾消耗量的贡献率，进一步评估高锰酸钾消耗量指标的适用性，以及与食品安全风险的关联性。
• Select
  防雾抗菌聚乙烯薄膜的制备及性能

  陈基玉, 魏丽娟, 杨福馨

  . 2021, (1): 102-108. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 制备一种具有抗菌和防雾效果的改性薄膜。方法 防雾添加剂选择聚甘油脂肪酸酯(PGFE)和实验室自制的母粒(YS)，抗菌剂选择丙酸钙(CP)和脱氢乙酸钠(以下称为DHA-S)，将抗菌剂、防雾剂及PE粒子混合造粒，然后在流延机上流延得到防雾抗菌聚乙烯(PE)活性包装薄膜，并通过正交实验优化薄膜的制备配方。结果 与纯PE薄膜相比(抗张强度为8.64 MPa;质量分数为88.46%;断裂伸长率纵向为551.72%，横向为589.86%)，添加YS(均以质量分数表示)(3%)，PGFE(3%)，DHA-S(1%)和CP(1%)的薄膜具有较好的防雾性、抗张强度(14.58 MPa)以及对试验菌较好的抗菌性能，但是薄膜透光率(82.68%)、断裂伸长率(纵向272.20%，横向140.20%)和阻隔性较差。结论 经过防雾剂和抗菌剂改性的聚乙烯薄膜，因其抗菌和防雾效果较好，以及其物理性能良好，可以作为食品包装材料使用。
• Select
  基于GC-MS法测定纸质包装中4种二苯甲酮类物质

  吴泽颖, 裴文艺, 毕中昱, 孟佳瑶, 陈明, 祝惠惠, 练鸿振

  . 2021, (1): 109-115. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)法进行纸质包装中4种二苯甲酮类物质的测定。方法 优化超声提取纸质包装材料中二苯甲酮类光引发剂的方法，提取液使用GC-MS进行分析，采用全扫描和离子扫描方式确认每个物质的定性和定量离子。验证该方法的检出限、定量限、线性范围、相对标准偏差和回收率后用于实际样品的分析。结果 得到优化后的超声提取条件，乙腈作为提取溶剂，超声提取2次，每次提取时间为20 min。4种二苯甲酮类物质的检出限为0.01~0.05 mg/L，定量限为0.02~0.10 mg/L，标准添加实验的结果显示，相对标准偏差为2.0%~2.6%，回收率为98%~105%。结论 该方法检出限和定量限均较低，精密度和准确度较高，适合于实际纸质包装样品中4种二苯甲酮类物质的分析。
• Select
  正多边形外接填充圆形蜂窝异面动态缓冲性能

  孙德强, 安兴, 谭一, 孙玉瑾, 郝静, 李彬

  . 2021, (1): 116-123. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 为了研究正多边形外接填充圆形蜂窝的缓冲性能，建立不同正多边形外接填充圆形蜂窝的冲击有限元模型，分析研究多边形填充对圆形蜂窝缓冲性能的影响。方法 利用Ansys/LS-DYNA建立正三、四、五、六边形外接填充圆形蜂窝的有限元分析模型，用六水平等级法评价分析各有限元模型在异面方向不同冲击速度下的力学性能、变形模式和能量吸收特性。结果 正多边形与圆形蜂窝产生了较强的耦合响应，使组合结构的接触载荷和总能量吸收值均大于两者单独冲击数值之和;正六边形外接填充圆形蜂窝结构的六水平等级评价均为A，优于其他组合类型，且在不同冲击速度下不同正多边形外接填充圆形蜂窝的评价结果大致相同;正六边形外接蜂窝结构在冲击载荷下存在3种变形模式，随冲击速度的变化而变化，蜂窝壁厚对其的影响较小。随着冲击速度和壁厚的增大，动态峰应力、密实化总能量吸收和比吸能均有一定程度的提升。结论 在耦合效应和动态冲击载荷的综合作用下，正六边形外接填充圆形蜂窝结构的动态力学性能较其他3种结构更为优异;随着蜂窝壁厚和冲击速度的增加，正多边形外接填充圆形蜂窝结构的承载能力和吸能能力都得到增强。
• Select
  基于同伦摄动法三次型非线性系统跌落冲击响应分析

  曾台英, 丁逸秋

  . 2021, (1): 124-128. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 以典型的三次型非线性系统为研究对象，研究非线性系统跌落冲击响应的近似解析。方法 研究包含复杂非线性项的保守缓冲包装系统，以三次型非线性系统为例，通过使用同伦摄动法求解运动方程，求得跌落冲击响应的一阶近似解，并使用能量法修正一阶近似解。基于最大加速度响应表达式，获取非线性系统破损边界曲面，进行系统损伤评价。结果 修正后的一阶近似解的最大位移响应、最大加速度响应与龙格库塔法的数值更接近。随着产品脆值的增大，破损边界曲线逐渐上移，系统就越安全。结论 同伦摄动法的应用可为后续的非线性跌落冲击分析提供简便性。
• Select
  卷钢专用平台箱的三维建模及有限元分析

  吴珊, 袁霞, 韩梅

  . 2021, (1): 129-135. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 针对国内外采用集装箱方式装载卷钢的现状及存在的问题，初步设计一种20 ft(1 ft=0.3048 m)卷钢专用平台箱(内部尺寸为5.9 m×2.35 m×2.393 m，门宽为2.342 m，门高为2.28 m)，并分析其力学性能。方法 利用SolidWorks软件建立平台箱的三维模型，通过对其在调车冲击工况下的载荷和约束进行分析，利用Ansys Workbench软件建立有限元模型，并进行平台箱强度有限元计算。结果 得到该平台箱在最不利工况下的等效应力和位移情况。其中，卷钢支架支撑面和角件内侧壁部位出现了应力集中现象，最大工作应力值为234.01 MPa，不超出结构钢材料的许用应力(246 MPa);最薄弱环节的最大变形量为1.0572 mm，在允许范围内。结论 仿真结果表明该平台箱满足结构强度要求。
• Select
  免胶带可自锁的瓦楞纸箱结构设计

  王宇航, 丁娟, 邵琪琛, 赵冬菁, 仲晨

  . 2021, (1): 136-142. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.019

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 针对现有快递包装普遍使用胶带封箱及生命周期短等问题，提出一种免胶带封箱可自锁且可多次使用的新型瓦楞纸箱设计方案。方法 首先确定包装材料;接着进行创新性包装结构设计，重点设计免胶带封箱及自锁结构的可靠性;在此基础上确定纸箱多次使用的工艺流程;最后利用验证试验及有限元仿真对纸箱进行性能分析。结果 自由跌落试验结果表明提案纸箱在多次使用过程中具有良好的封箱强度;跌落仿真结果表明提案纸箱可吸收约40%的外部冲击载荷，具有良好的缓冲性能;空箱抗压仿真可知提案纸箱的最大抗压强度为3236 N，较普通开槽箱抗压性能提升约42%。另外，提案纸箱较普通开槽箱可降低约60%的生产成本。结论 提案纸箱具有免胶带封箱、自锁防盗启、生命周期长、保护性能好、生产成本低等优点。
• Select
  液晶显示屏包装件跌落仿真分析及结构优化

  贾杏歌, 孙伟, 周俊丽, 魏鹏飞, 贾政, 荀建东

  . 2021, (1): 143-149. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.020

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 探究液晶显示屏包装件的跌落仿真分析方法，根据仿真分析和辅助结构设计进行优化改善。方法 根据液晶显示屏的包装形式，创建显示屏包装件的3D模型，运用Ansys LS-DYNA动力学模块对包装件进行z向面跌落仿真。通过材料所受等效应力识别存在失效风险的材料，并对材料结构进行优化改善。结果 通过跌落仿真分析，发现托盘挡墙位置承受了较大应力。其中最大等效应力为67.9 MPa，大于材料屈服强度;有效塑性应变为0.046，大于材料屈服点对应塑性应变，材料存在一定破损失效风险，需要对托盘结构进行优化来增加其支撑强度。结论 通过跌落仿真分析与跌落试验对比，验证了跌落仿真方法的可靠性，通过仿真分析找到托盘较优力学结构，通过试验验证了结构的合理性。
• Select
  考虑装载顺序约束的航空货物装箱问题研究

  张长勇, 翟一鸣, 张倩倩, 王艳芳

  . 2021, (1): 150-156. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.021

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 以航空货运背景下流水线上货物的装箱问题为研究对象，旨在最大化地利用集装箱装载空间。方法 在考虑货物装载顺序、质量、体积、不重叠、稳定性等一系列现实约束的条件下，建立集装箱堆码模型，设计一种拟人启发式与遗传相结合的组合启发式算法。首先通过设定规则并赋予权重，得到有序可放置点集合，采用拟人启发式算法构建货物装载策略，得到初始装箱方案;然后通过遗传算法中的交叉、变异操作对方案进行寻优，在可行方案中选出集装箱空间利用率最大的装箱方案;最后采用某机场物流公司的实际货物数据进行实验，并实现装载方案的可视化。结果 相较于混合模拟退火算法，组合启发式算法收敛性好，搜索速度快，能够在较短的时间内得到空间利用率较高的装载方案，货物垛形规划更为紧凑，稳定性更高。结论 所提算法对于不同种类的货物有着更好的适应性，能够实现强异构货物的合理布局，保证了货物装载过程中垛形的稳定性，可为航空货物装箱问题的工程应用提供参考。
• Select
  基于2-RPS/UPRS并联机构的自动分拣机运动分析

  马振东, 马春生, 米文博, 尹晓秦, 程芳

  . 2021, (1): 157-162. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.022

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 针对目前物流行业大都采用人工分拣，耗费了大量人力成本的问题，提出一种新型2-RPS/UPRS并联机构来解决这一问题。方法 首先进行机构的自由度分析和工作空间仿真，以验证2-RPS/UPRS并联机构是否具有较大的工作空间。基于螺旋理论进行空间并联机构自由度分析，在三维软件中建模，添加合适的驱动验证其自由度。通过闭环矢量法和运动支链参数D-H矩阵表示法求解机构动平台的位置逆解。最后在Matlab程序中进行工作空间的仿真分析。结果 2-RPS/UPRS并联机构末端执行器在空间中具有2个转动自由度，2个方向的移动自由度。工作空间形状规则，无奇异位型。结论 基于2-RPS/UPRS并联机构的分拣装置结构简单，可以在生产线上实现精准控制。该并联机构两转两移的运动特性能适应不同倾斜角斜面的分拣任务。
• Select
  数字孪生驱动的物联型混单包装线多工位联动优化

  李联辉, 毛春雷, 雷冰冰

  . 2021, (1): 163-170. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.023

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 解决生产扰动给混单包装线带来的交货期延误、成本额外增加等问题。方法 将传统的混单包装线物联网化，实现生产资源的实时感知，及时获取生产现场的真实信息;面向物联型混单包装线的生产环境，基于数字孪生体系构建起物理世界与数字世界的联系，通过物联网的实体感知和网络的信息传输形成孪生数据集，建立孪生数据驱动的混单包装线多工位联动优化的信息架构;依据包装任务的工序约束，建立起多个工位的动态关联，实现工位间生产信息的实时协调，进而通过算法实现工位任务队列的联动式智能优化。结果 通过在某摩托车外胎包装生产线上的应用，优化后工序任务队列的目标函数值相比最高值下降了36.1%，验证了文中提出的物联型混单包装线多工位联动优化方法的有效性和可行性。结论 文中提出的混单包装线物联网化能为智能制造的实时提供硬件支撑，基于数字孪生的多工位联动优化提供了智能化决策工具支持。
• Select
  基于3-PRC并联机构的锂电池包装机应用

  郝亮亮

  . 2021, (1): 171-177. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.024

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 针对现有锂电池包装机在包装过程中效率和精度低，极易造成锂电池堵塞、容易卡且包装密封性差等问题，提出基于3-PRC并联机构的包装机，并引入3D打印技术。方法 首先建立3-PRC并联机构的3D数学模型，求解运动学方程;其次利用Matlab仿真法和机构的行程约束条件，由控制变量法求得该机构的位置工作空间投影视图;然后利用串级PID控制法，建立包装机的动力学及控制模型，对控制算法进行仿真验证;最后建立包装机仿真模型，并在此基础上进行实物验证。结果 3-PRC并联机构的位置工作空间具有对称的规则形状，且横截面分布均匀。在包装机定点包装过程中，各方向欧拉角变化均控制在±3°以内，各向移动过程实际偏差在±1 mm内，并能自主完成圆周运动。结论 3-PRC并联机构可以满足锂电池包装机的位置工作空间要求，仿真和实物验证结果证明了包装机运动控制的合理性与有效性，有效解决了包装过程中运动精度差的问题，可以实现锂电池包装机的快速精准运行，为该机构在锂电池包装机的进一步优化设计和深度应用3D打印技术奠定了理论基础。
• Select
  基于机器视觉的制袋机圆角袋单切系统设计

  咸浩, 王景良, 邵小江, 朱龙彪, 陈丰明

  . 2021, (1): 178-185. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.025

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 针对制袋机在生产圆角袋时，常采用的双切方法存在的效率低、废料多、机械磨损快等问题，基于机器视觉设计圆角袋单切系统。方法 搭建视觉硬件平台，基于OpenCV视觉库，在Visual Studio开发环境中编写视觉软件。相机采用飞拍模式，通过第1牵引伺服编码器分频输出信号给PLC，PLC利用高速计数器通过I/O口对相机进行硬触发。用标定板对相机进行标定，得出像素当量值，经过滤波、二值化、边缘检测等处理后对圆角轮廓进行特征提取，制作模板。通过遍历图像，在模板圆角中心线上添加特征点，完成模板匹配时可直接得出当前图像圆角中心坐标，将圆角中心坐标与基准线坐标的差值作为纠偏值发给PLC，PLC控制移刀伺服实现单刀精准切除。结果 该方法可实现在拉料过程中，对圆角中心进行快速、准确定位，在当前制袋周期对当前袋子进行移刀裁切，实际裁切误差在±0.1 mm以内，满足目前最小圆角半径0.125圆角袋的制作要求。结论 采用飞拍模式的视觉系统图像处理速度快，可匹配高速制袋要求，有效解决传统生产圆角袋时出现的问题，满足工业生产的需求，实际应用价值较大。
• Select
  内啮合弧面凸轮机构的设计与分析

  闫茹, 曹巨江, 杨坤, 梁金生, 刘言松

  . 2021, (1): 186-192. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.026

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究内啮合弧面凸轮机构新的结构形式，推导其廓面方程，分析其工作性能，为其结构设计提供理论依据。方法 基于共轭曲面理论和微分几何原理，结合几何坐标变换理论推导内啮合弧面凸轮廓面方程和压力角的计算公式;运用Matlab得到压力角计算结果并进行分析;进行三维建模和ADAMS运动仿真。结果 得到了内啮合弧面凸轮廓面方程和压力角的影响因素，从动件运动规律对最大压力角影响显著，径距比越小，压力角越小。结论 弧面凸轮机构新形式的理论研究，拓展了弧面凸轮机构的应用领域，并为其结构设计提供了理论依据。
• Select
  纸护角剪切机的设计

  葛合社, 蔡锦达, 鲍亮

  . 2021, (1): 193-198. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.027

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究并设计一种可连续剪切的纸护角剪切机装置，以提高剪切效率。方法 通过研究纸护角生产方式及特点，对整机的机械结构和控制模块进行设计，并对原理和关键控制算法进行分析。机械部分包括刀架、底座、托盘、传动等部分。采用旋转式飞剪方式、偏心轮传动，并对切刀的速度跟踪进行数学分析。基于STM32芯片对电机进行控制，以及对各种信号进行处理，脉冲信号通过高速光耦隔离外部干扰。使用触摸屏进行人机交互，参数通过串口通信传输至控制器。结果 实现纸护角连续剪切的结构设计，提高了剪切速度，并获得了更广的纸护角长度加工范围，简洁的操作界面提高了易用性。结论 基于旋转式飞剪原理，设计了出纸护角连续剪切的结构，可对连续进给的纸护角进行精确的剪切。
• Select
  袜子自动腰封机构的设计与分析

  杨栋峰, 金守峰, 库朋涛, 张潇

  . 2021, (1): 199-205. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.028

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 针对人工完成袜子腰封过程效率低、质量不均等问题，设计一种袜子自动腰封机构。方法 基于袜子腰封的功能要求，采用模块化思想对袜子腰封机的关键装置进行设计，以实现卡纸取放、横竖折、黏贴等功能。利用SolidWorks建立各模块的三维模型，并进行虚拟装配。利用SolidWorks的motion插件对横折装置进行运动仿真分析，利用Matlab和SolidWorks的Simulation工具箱建立腰封机构关键零部件的力学模型并进行有限元分析。通过与人工腰封过程对比来对腰封机构运动性能进行分析。结果 各个装置设计合理，运动分析折纸时间间隔为0.1～0.6 s时，满足运动功能要求，袜子腰封机构的关键零部件满足力学要求，腰封机构性能满足袜企要求。结论 所设计的袜子自动腰封机构结构合理，且满足腰封功能要求，给袜子自动腰封包装提供了一种可行的解决方案。
• Select
  具有一移动两转动并联机构设计及运动学分析

  季晔, 张婧

  . 2021, (1): 206-213. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.029

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 针对食品行业包装工作量大，人工成本逐级提高且易出错的现状，设计一种能实现复杂运动的新型并联机构。方法 利用螺旋理论分析支链运动螺旋和约束螺旋，通过修正的Kutzbach−Grübler公式计算机构自由度。根据机构学和几何学关系，建立机构输入、输出参数关系方程;通过位置关系方程，得到机构输入、输出的速度和加速度关系方程。由于机构速度雅克比矩阵复杂，将判断矩阵是否满秩问题转化为多元函数求极值问题。根据机构约束条件，计算机构运动平台工作空间。建立机构位置正解的适应度评价函数，将改进的粒子群优化算法与迭代法相结合，求解机构位置正解。利用五次多项式对动平台中心点运动位姿进行轨迹规划，得到运动学输入参数的变化规律。结果 机构具有一移动两转动自由度。通过对上述问题数学模型的求解发现，机构不存在明显奇异位形，且工作空间连续，姿态角运动范围大。求得了机构高精度位置正解，驱动副运动学参数变化平稳，符合轨迹规划预期。结论 该新型并联机构满足食品抓取和装箱时所需的大工作空间要求，可以实现平稳运动，计算结果为机构动力学分析和实时控制奠定了理论基础。
• Select
  包装箱型号标记缺陷检测系统设计与实现

  尚玉廷

  . 2021, (1): 214-223. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.030

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 为了实现空调包装箱上型号标记缺陷的实时动态检测，基于图像处理技术设计包装箱型号标记缺陷检测系统。方法 基于AM5728控制器设计控制系统硬件平台，主要包括控制单元、图像采集与处理单元、成像单元等，并进行实际测试研究。采用几个关键方法，包括图像增强处理、形态学、缺陷检测、动态阈值分割算法等，并根据包装箱型号标记图像特征选择配准区域，同时给出一种动态阈值分割算法，利用各种算法实现缺陷检测。结果 采集了250个包装箱条码样本，采用文中方法获取到了监测数据，正确率高达97.2%，漏检率为0。结论 该方法具有较高的可靠性、通用性，可实现包装箱型号标记的缺陷快速检测，解决了空调包装箱上的型号标记实时动态缺陷检测的实际工程问题。
• Select
  用于不同规格瓷器包装的通用自动化系统设计

  袁春静, 刘桂涛, 王林平, 王震, 柳梦雪

  . 2021, (1): 224-229. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.031

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 根据瓷器怕摔易碎的特性，针对各种不同规格瓷器的包装工艺，设计一种通用的瓷器即时包装自动化系统。方法 为了适应不同规格的瓷器包装，该系统采用红外扫描的方式检测瓷器外形，设计3种全自动工作模式。采用笛卡尔坐标系原理，应用旋转平台和双自由度喷枪实现了瓷器的三维全方面包装。采用大功率舵机精确控制喷枪的喷发时刻和喷发强度，该系统还具有限位报警和发泡剂流量控制的功能，保证系统工作的稳定性，提高系统的实用性。结果 通过流量控制试验，解决了喷枪流量稳定性差和包装层衔接不均匀问题，实验结果表明，喷枪开关角度越大，喷发直径越大，发泡剂喷发效果越好。现场瓷器包装实验，验证了该系统的有效性。结论 该包装系统打破了现在包装机器只能包装固定外形瓷器的格局，实现了一机通用，实现了现场即时包装。该系统自动化程度高，包装质量好，包装效率高，成本低，提高了包装行业的经济效益。
• Select
  改进模糊层次分析法在绿色包装评价中的应用

  付自由, 兰建义, 王放

  . 2021, (1): 230-236. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.032

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 解决现有的包装产品不符合绿色理念，缺乏统一的规定和评价方法问题。方法 建立绿色包装评价体系，在FAHP(模糊层次分析法)的基础上，根据每层指标的特点来确定权重，其中5个一级指标采用层次分析法，13个二级指标考虑到主客观性，采用了专家权重系数和熵权法相结合的方法，最后结合包装产品绿色满意度调查问卷进行包装绿色度模糊综合评价，得出一个包装绿色度评价值。结果 以义乌市某包装厂为实例进行验证，发放了500份调查问卷，回收432份。经过运算，得出一个直观的绿色度评价值为80.714，评价等级达到优。结论 文中评价指标的建立科学合理，所用方法数据易获取，计算过程简便，结果准确直观，有一定的理论和现实意义。
• Select
  基于约束谱聚类的印刷套准状态识别

  简川霞, 贺鑫, 陈鑫, 舒治鹏, 贺凯帆

  . 2021, (1): 237-243. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.033

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 针对实际生产中获取印刷标志图像标签成本较高的问题，研究基于约束谱聚类的印刷套准状态识别方法。方法 基于少量有标签的样本，建立样本之间的must-link约束和cannot-link约束，并进行约束扩展。计算印刷标志图像样本点欧式空间相似度矩阵，并根据扩展后约束关系修正，构建样本点的特征向量空间。采用K-means方法对样本点特征向量空间进行2类聚类，即印刷套准图像和印刷套不准图像。结果 文中方法在实验数据集上的最高印刷套准识别准确率为98.11%。文中方法(约束对数为30)的识别准确率优于无监督的谱聚类方法、朴素贝叶斯方法和决策树方法，文中方法与SVM方法的识别准确率接近。文中方法获取印刷标志图像标签的成本低于SVM方法，且模型建立和识别的时间也少于SVM方法。结论 文中方法以较少的获取印刷标志图像标签成本达到了较高的印刷套准识别准确率。
• Select
  纸塑复合袋表面缺陷图像分割算法的设计与实现

  吴世燃, 严国平, 杨小俊

  . 2021, (1): 244-249. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.034

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 纸塑复合袋表面缺陷图像受到噪声、光照不均以及自身缺陷等因素的影响，在对图像缺陷区域进行分割时会造成过分割或欠分割。针对此现象提出一种将边缘检测和自适应区域生长法相结合的纸塑复合袋表面缺陷图像的分割算法。方法 首先利用Sobel算子和形态学运算对双边滤波后的缺陷图像进行第1次分割;然后对缺陷区域进行最小外接矩形标记并计算其形状特征，通过判定形状特征大小来决定是否继续分割;最后将符合继续分割的图像缺陷区域质心作为初始种子点，在原始图像上进行自适应区域生长，形成第2次分割结果，完成缺陷图像分割。结果 与其他算法相比，该算法对各类常见缺陷均能取得较好的分割效果，Dice系数均在0.93以上。结论 该算法分割精度较高，有较强的鲁棒性，可以满足工业上的生产需求。
• Select
  基于集成分类器的泡罩包装药品缺陷识别

  陈轶楠, 葛斌, 王俊, 陆婧, 李超

  . 2021, (1): 250-259. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.035

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 针对药品生产包装过程中常出现缺陷泡罩包装药品的问题，研究一种基于多特征构建与集成分类器的泡罩包装药品缺陷识别方法。方法 该方法通过集成2个不同的分类器算法分别对药品图像类别进行预测，并采用联合判定函数对2个预测输出值进行联合决策，得到最终分类结果。第1个分类器模型通过将图像转化到HSV颜色空间，分割出泡罩区域和药片区域，进行特征设计，并在提取多项特征参数后构建BP神经网络分类算法给定药品类别预测。第2个分类器模型应用多层卷积神经网络取代传统算法对图像特征进行提取，并输出药品图像类别的预测值。根据2个分类器的性能进行算法集成，构成最终集成分类器。结果 实验结果表明，该集成分类模型对数据集中泡罩包装药品图像进行分类识别测试，准确率达97%以上。结论 集成分类模型不仅提高了单一分类器的识别准确率，也具有更佳的稳定性。该方法取得了卓越的分类效果，具有较高应用性。
• Select
  某弹药包装用聚乙烯塑料改性研究与寿命评估

  刘宏彪, 鄢莹, 杜钟, 简飞

  . 2021, (1): 260-263. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.01.036

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 制备一种满足某弹药包装用防静电、耐老化的改性聚乙烯塑料。方法 首先，从弹药包装常用的聚乙烯塑料中优选一种耐老化性能较好的聚乙烯塑料，将其作为该弹药包装的主体材料。其次，借助塑料改性技术，开展聚乙烯塑料改性配方设计，对改性聚乙烯塑料的性能进行验证。最后，参照相关标准的试验方法，开展改性聚乙烯塑料的寿命评估。结果 研究的改性聚乙烯塑料内外表面的表面电阻率为0.1~10 GΩ∙m，贮存寿命约为11.43年。结论 研究的改性聚乙烯塑料满足某弹药包装用材料的使用要求。