近日，机械与电子工程学院宋月鹏教授团队设计研发一款用于甜樱桃自动分级机的全视图式分级杯，用于樱桃的输送、称量、旋转，该装置具有独特的结构和旋转方式，可为类似甜樱桃分选装置的研发提供参考，该成果在学术期刊 《农艺学》（Agronomy）在线发表。
甜樱桃是一种深受大众喜爱的水果，富含多种维生素和矿物质，尤其是含铁量极高。这种水果成熟于温暖的季节，由于皮肤薄、果肉柔软和多汁的性质，在采摘后容易变软、变褐、腐烂和变质，极大地制约了甜樱桃在不同地方的销售以及市场供应期。因此，设计合适的分级杯，作为分级机和水果之间相互作用的关键执行部件非常重要。除了用于平稳输送水果，分级杯还可为外部信息收集设备提供更多的水果质量信息。
论文通讯作者宋月鹏教授介绍，团队科研人员通过对甜樱桃和双辊支撑的受力分析发现，摩擦系数影响全视角式分级杯运行成功率。此外，杨氏模量的大小决定了双支撑辊在小载荷下变形的难易程度。选择具有合适杨氏模量尺寸的材料可以在实现稳定支撑和降低跌落率方面起到缓冲作用。因此，基于动力学分析软件，采用响应面实验设计方法研究了输送速度、摩擦系数和双辊支撑材料对甜樱桃输送和旋转成功率的影响。
据论文第一作者、博士研究生韩翔介绍，该研究 采 用 Design-Expert12.0.3软件绘制了全视角式分级杯成功率的响应面，可明确各种因素对其运行成功率的影响，并确定和检验各种变量之间的关系。研究将运行速度、杨氏模量和摩擦系数依次固定在中间水平，重点分析了其他两个因素的影响以及它们与全视角分级杯运行成功率的交互作用。
在前期研究的基础上，科研人员发现，运行速度、杨氏模量和摩擦系数对全视角式分级杯的运行成功率有一定的影响。为了最大限度降低分级杯的故障率，提高分选装置的运行性能，研发人员利用Design-Expert12.0.3使用软件的优化功能，对影响因素和性能指标的回归方程模型进行了最优求解，并精密计算出最优参数值：运行速度为48.388甜樱桃/分钟，杨氏模量为0.019，摩擦系数为15.0。在这些参数条件下，成功率为91.313%。
宋月鹏教授科研团队基于计算机数值虚拟仿真与试验相结合，研制出的适用于全视角式分级杯成本低廉，可用于输送和旋转不同大小和质量的甜樱桃。同时，研发人员探究了其稳定作业机制，可为类似甜樱桃分选装置的研发提供参考。该项工作由山东农业大学“双一流”科技创新团队专项及山东省现代农业产业技术体系创新团队专项———果品创新团队专项资金等课题资助完成。