团队简介:
智能装备与检测技术团队依托湖北省农产品加工智能化装备中试研究基地、湖北省水产加工装备工程技术中心和湖北省中小企业共性技术粮机设备及工艺研发推广中心等科研平台以及省级特色学科机械工程一级学科,坚持基础研究和应用研究并重,面向国家和湖北省的重大任务需求和农产品发展前沿,潜心于农产品加工装备智能化关键技术的研发及中试推广,基于机器视觉、机器人技术、生物识别等人工智能技术,根据粮油食品、农产品加工等特色产业,围绕大食品大营养大健康产业,整合集聚相关学科的优势人才,致力于研发具有自主知识产权、光机电一体化的现代农产品加工装备和自动化产线及食品安全与品质检测技术,以期提升我国农产品与食品加工装备制造业的自主创新能力,积极推进智能化新技术与装备的推广与应用。
主要研究方向:
(1)水产品加工装备研发
研究开发鱼、虾、蟹等水产品的自动化加工装备及产线,食品安全及品质相关检测技术及设备。研发连续、自动化水产品前处理加工的加工生产线,实现水产品的自动定位、装夹与传输,无损去鳞,完整去内脏、黑膜,无残留清洗等,达到水产品前处理的机械化、连续与自动化加工的目的。
研究基于模糊控制等智能控制的水产品定位与姿态调整技术。利用图像识别技术对水产品的轮廓、状态、部位进行智能识别及轮廓提取,确定加工位置,智能切除与加工相应部位,实现无损省料加工的目的。研究水产品的入库检测(或在线检测)、自动分检分类、体位调姿、去鳞、切头去尾、剖切、内脏清理,到干燥、封袋、装箱全程自动化、连续化加工等相关技术与智能化设备。
(2)家禽胴体掏膛与智能化分割
针对目前我国家禽屠宰以人工作业为主,作业效率低,存在卫生安全隐患,产品品质不稳定等问题,重点突破自动化家禽屠宰加工领域中的自动掏膛加工技术、基于计算机视觉的胴体膛口识别及内脏位置预测技术、禽胴体智能分割技术、禽分割产品在线快速分级、生产过程智能化控制等关键技术及装备,通过技术集成实现畜禽屠宰加工技术的自动化、智能化,全面提升我国家禽自动化屠宰加工技术及装备的创新能力和技术水平,提高生产效率,有力支撑家禽加工行业的健康发展。
研究的主要技术问题:① 利用机器视觉技术采集家禽胴体图像,研究禽体识别、精确定位、仿生掏膛等关键技术,集成研制家禽胴体膛口识别及内脏位置预测、基于指端触觉的手型及位姿调整的自动净膛装置。② 研究禽胴体部位在线精准切分技术,利用深度学习与力学分析理论对主要胴体部位,如鸡翅鸡腿等部位切割线进行精确划分,开展禽胴体部位精确分割试验。③ 采用图像分析和试验测试相结合的方法,应用同步传感器、图像处理和机器学习等技术,研制家禽切割部位的智能化分类系统,采用自动控制管理技术实时信息采集,控制信号精度。
(3)农畜产品智能检测技术
利用现代智能无损检测技术,包括光谱检测技术(紫外光谱、可见光谱、近红外光谱、拉曼光谱、高光谱)、机器视觉检测技术、声学特性及超声波检测技术、力学检测技术、电子鼻技术等多种技术,结合嵌入式系统、智能控制技术对农畜产品进行品质检测,研发农畜产品品质等快速无损检测技术及仪器,解决目前农畜产品质量与安全主要依靠传统的常规性生化检测、微生物检测、感官评估等检测存在的检测周期长、检测过程繁杂、且是破坏性检测等诸多弊端。
研究的主要技术问题:① 农畜产品品质检测方法研究。主要利用机器学习和深度学习等算法研究农畜产品外部感官品质(如颜色、形状、纹理等)和内部理化品质(如水产品的PH值、TVB-N、滴水损失、脂肪含量、蛋白质含量等)的光谱表征因子及图像特征参数,并结合偏最小二乘回归、支持向量机、人工神经网络等模型实现农畜产品品质等的无损检测方法;② 农畜产品品质快速检测仪器。主要利用嵌入式系统、智能控制技术及机电一体化技术,基于已建立的农畜产品品质无损预测模型开发相应检测软件,并研发配套的快速检测仪器。
(4)声学超材料设计及振动、噪声理论控制
声学/力学超材料既是基础研究的前沿热点,又在声振控制、声学功能器件设计等工程领域具有广泛的应用前景。对微结构单元及其排列进行精心设计,以获得常规声学材料所不具备的超常声学/力学性能的人工复合材料或结构。在该领域主要研究:① 声学超材料带隙机理及调控特性; ② 拓扑声学超材料研究; ③ 非线性声学超材料研究。
面向我国航空航天、大型工程机械、粮食机械等领域机械装备的减振降噪需求,系统深入地开展了振动与噪声控制新方法、新技术研究,主要研究:① 装备轻质薄层低频隔声超结构/超材料设计与应用;② 装备低频减振降噪超结构设计与应用;③ 动力装置振动及噪声控制技术;④ 智能装备振动与噪声半主动/主动控制技术。
团队成员:
(1)学院教师成员:
胡志刚(团队负责人/教授)、张家凡(教授)、张可维(副教授)、陈艳(副教授)、叶建平(副教授)、付丹丹(讲师)、蒋亚军(讲师)、马明(讲师)、李彬(讲师)。
(2)外院教师成员:
曾山(数计学院,教授)、刘良忠(食品学院,教授)等
(3)学生成员:
团队目前在校研究生成员40多人。
智能装备与检测技术团队与湖北省安陆市天星粮油机械设备有限公司、湖北永祥农机装备有限公司、湖北潜江江汉环保有限公司、湖北克拉弗特实业有限公司等有着紧密的科研项目合作关系,依托本团队的科研资源与基础条件,帮助企事业单位解决设计、制造、控制、检测等相关领域的技术难题,推进农产品深加工行业创新,推动农产品加工机械行业的智能化发展,有效降低企业的生产成本,改善工人的劳动环境和生产加工环境,避免人工操作带来的第二次污染,提升食品安全和品质检测技术方法,推动政府和企业建立相关行业技术标准。
主要科研项目:
1.湖北省科技创新重大专项:大宗淡水产品精深加工及质量控制装备研发;(2019ABA085,项目经费:400万)
2.武汉市科技攻关项目:基于太阳能自主供电的遮阳节能智能控制系统;(201210221066,项目经费:20万)
3.湖北省自然科学基金重点项目:低温冷榨植物油料在榨膛内的物理特性研究;(2010CBB02701,项目经费:10万)
4.湖北省自然科学基金青年项目:环肋圆柱壳内衬多孔材料-吸声装置协同降噪机理研究;(2021CBB002387,项目经费:16万)
5.科技部科技人员服务企业专项:日处理100吨冷热两用新型双螺杆榨油机中试及产业化;(2009GJD10019,项目经费:40万)
6.国家自然科学基金青年项目:基于机器视觉的家禽机器人掏膛关键技术基础研究,2020.1-2022.12
7.湖北省教育厅科研项目:超声波在线清洗技术在牛奶巴氏杀菌系统除垢中的应用研究,2016.3-2017.6
8.企业委托专项:面向物料图像特征信息的机器人分拣关键技术研究,2021.1-2022.12
9.湖北省教育厅科研计划青年项目:中低频下典型机械化粮库设备的降噪机理与声学性能调控研究,2020.01-2021.12.31
10.海洋防务技术创新中心创新基金子课题:聚氨酯非线性力学行为表征方法与减振降噪设计研究,2020.12-2022.12
11.新材料力学理论与应用湖北省重点实验室开放课题:复合材料泡沫夹层结构圆柱壳体内衬吸声材料协同降噪机制研究,2020.08-2021.07
12.民用航天专业技术预先研究项目子课题:典型回转壳体腔内降噪技术研究,2015.03-2017.03
13.广西汽车零部件与整车技术重点实验室开放基金:基于内高压成形技术的汽车三通管状结构件成形规律研究,2015.09-2018.09
代表性科研论文:
1.Yan Chen, Ke Feng, Jianjian Lu, Zhigang Hu. Machine vision on the positioning accuracy evaluation of poultry viscera in the automatic evisceration robot system,International Journal of Food Properties, 2021, 24(1): 933-943.(SCI)
2.Yan Chen, Hui Ai, Shuo Li. Analysis of correlation between carcass and viscera for chicken eviscerating based on machine vision technology.Journal of Food Process Engineering, 2021, 44(1): e13592.
3.Ma Ming, Hu Z., Zhang K., et al. A Metal Additive Manufacturing Methodology: Pneumatic Extruding Direct-Writing Deposition. Additive Manufacturing, 2021,46:102217.
4.Zhang, Jiafan*; Ouyang, Huajiang; Zhang, Kewei; Liu, Haimin; Stability test and dominant eigenvalues computation for second-order linear systems with multiple time-delays using receptance method, Mechanical Systems and Signal Processing, 2020, 137(3): 106180.
5.Yan Chen, Shucai Wang, Jie Bi. Study on visual positioning and evaluation of automatic evisceration system of chicken. Food and Bioproducts Processing, 2020, 124(11): 222-232.
6.付丹丹,王巧华,高升,马美湖. 不同品种鸡蛋贮期S-卵白蛋白含量分析及其可见/近红外光谱无 损检测模型研究. 分析化学, 2020,48(02):289-297.
7.Zhang, Jiafan*; Ye, Jianping; Ouyang, Huajiang; Yin, Xiang; An explicit formula of perturbating stiffness matrix for partial natural frequency assignment using static output feedback, Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control, 2019, 37(4):1045-1052.
8.Li B, Chen X, Yan S*, et al. Theoretical and Experimental Study on Effect of Melamine Foam Lining on Acoustic Characteristics of a Cylindrical Cavity[J]. Results in Physics, 2019, 13: 102204.
9.Li B, Li J, Yan S*, et al. Impacts of porous material fluid bulk properties on noise attenuation performance of cylinder shell structure based on finite element model[J]. Concurrency and Computation-Practice & Experience. 2019, 31(10): e4714.
10.Ma Ming, Wei X., Shu X., et al. Producing solder droplets using piezoelectric membrane-piston-based jetting technology. Journal of Materials Processing Technology, 2019, 263: 233-240.
11.Yajun Jiang, Yitao Liao, Qingxi Liao. Analysis and measure on vibration characteristics of fodder rapeseed harvester frame. International Agricultural Engineering Journal, 2019, 28(03), 64-74.
12.Dandan Fu, Qiaohua Wang, Meihu Ma, et al. Prediction and Visualization of S-ovalbumin Content in Egg Whites Using Hyperspectral Images. International Journal of Food Properties,
13.2019,22(1):1077-1086.
14.Dandan Fu, Qiaohua Wang, Meihu Ma, et al. Non-destructive Prediction Modeling of S-ovalbumin Content in Stored Eggs Based on Hyperspectral Fusion Information. Journal of Food Process Engineering,2019,42(3):1-10.
15.蒋亚军,廖宜涛,廖庆喜 .冬春鲜喂饲用油菜收获机滚刀式切碎装置设计与试验.农业机械学报,2019,50(02):102-111.
16.Ma Ming, Zhang H. An experimental study of pneumatic extruding direct writing deposition - based additive manufacturing. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2018,97 (1-4): 1-6.
17.Yan Chen, Shucai Wang. Poultry carcass visceral contour recognition method using image processing. The Journal of Applied Poultry Research, 2018, 27(3): 316-324.
18.Yan Chen, Lina Kong, Shucai Wang. Image recognition of automatic evisceration of Cherry Valley ducks and biological activities of protein extracts isolated from the duck meat. Journal of Food Process Engineering, 2018, 41(5):e12805.
19.胡志刚, 刘金波, 张永林,等. SYZX340型冷热两用双螺杆榨油机研制[J]. 中国油脂, 2017(42):149-152.
20.Zhang, Jiafan*; Yuan, Yongxin; Liu, Hao; An approach to partial quadratic eigenvalue assignment of damped vibration systems using static output feedback, International Journal of Structural Stability and Dynamics, 2017,18(1): 1850012.
21.Li B, Li J, Yan S*, et al. Experiment and Simulation Analysis on Noise Attenuation of Al/MF Cylindrical Shells[J]. Shock and Vibration, 2017, 2017: 6980501.
22.胡志刚, 侯传亮, 陈恳. HFGZ22型回转式负压灌装机的研制[J]. 包装工程, 2016, 037(013):112-116.
23.胡志刚, 张永林, 侯传亮,等. 薏仁米砂盘式脱壳机设计及其有限元分析[J]. 食品与机械, 2016, 032(008):75-78.
24.Ouyang, Huajiang; Zhang, Jiafan*; Passive modifications for partial assignment of natural frequencies of mass-spring systems, Mechanical Systems and Signal Processing, 2015,50-51:214-226.
25.Zhigang H , Jiafan Z , Hongjun Y , et al. A New Approach for Symmetry Preserving Partial Eigenstructure Assignment of Undamped Vibrating Systems[J]. Shock & Vibration, 2015, 2015:1-5.
26.Zhang, Jiafan; Ouyang, Huajiang*; Yang, Jun; Partial eigenstructure assignment for undamped vibration systems using acceleration and displacement feedback, Journal of Sound and Vibration, 2014, 333(1):1-12.
27.Hu Z G , Guo P W , Wang X L . The Architecture Research of the Building External Shading and Building Energy-Saving System Based on the Intelligent Control[J]. Advanced Materials Research, 2013, 724-725:1714-1718.
主要授权专利:
1. 发明专利:龙虾清洗机, 发明专利, CN 108174910 B, 2020年
2. 发明专利:淡水鱼前处理加工生产线,专利号:ZL201910698067.X
3. 发明专利:连续快速往复式鱼去黑膜装置,专利号:ZL201910692351.6
4. 发明专利:柔性多辊式去鱼鳞装置,专利号:ZL201910698070.1
5. 发明专利:龙虾清洗机,专利号:ZL201810269484.8
6. 发明专利:一种鱼类头尾与腹背定向输送装置,专利号:ZL202010068201.0
7. 发明专利:鱼体姿态调整设备,专利号:ZL201811463569.6
8. 发明专利:一种组合减振装置,专利号:CN108386475 B
8. 实用新型专利:一种多功能杀鱼机, 专利号:CN 207613084 U
9. 实用新型专利:单螺杆榨油机榨膛压力与温度的自动闭环控制系统, 专利号:ZL 2015 2042 1675.3
10. 实用新型专利:防盗卷帘窗, 专利号: CN 202970396 U
12. 实用新型专利:一种家禽机器人自动掏膛系统,专利号:ZL202021467124.8
13. 实用新型专利:一种基于机器视觉的淡水鱼鱼体在线去头尾及分拣系统,专利号:ZL202021465789.5
14. 实用新型专利:一种机器人维护保养用润滑剂搅拌混合设备,专利号:ZL201720263036.8
15. 实用新型专利:一种基于机器视觉的动物内脏抓取装置,专利号:ZL201721371999.6
16. 实用新型专利:一种牛奶巴氏杀菌系统加热装置,专利号:ZL201620595431.1
17. 软件著作权:鱼体图像采集及新鲜程度识别分析系统V1.0,登记号:2021SR0943963
18. 软件著作权:一种淡水鱼自动化加工装置操控系统V1.0,登记号:2021SR0947467
成果获奖:
1.2016年,湖北省科技进步二等奖
2.2015年,湖北省科技进步三等奖