Моделювання форми плодів та коренеплодів

Abstract

Овочі, фрукти, ягоди та насіння сільськогосподарських культур мають різноманітну форму та розміри. Під час розроблення машин та обладнання для збирання й перероблення урожаю агропродукції необхідно ураховувати ці характеристики плодоовочевої продукції для забезпечення високої ефективності технологічних процесів. Науковці використовують різні методи для опису форми овочів, фруктів, ягід та насіння. Зокрема, використовуються морфометричний аналіз, метод реконструкції зображень контурів, отриманих з фото цілого плода або його шматочків, а також використовуються рентгенівська комп’ютерна томографія, методи оброблення 3D-даних та технології візуалізації (тріангуляція, час польоту (TOF), інтерферометрія, електромагнітне випромінювання та ультразвукове зображення). Метою дослідження було отримання математичних моделей форм плодів та коренеплодів. Твірні форм томатів, моркви та столового буряка описували шляхом модифікації суперформули плоскої кривої супереліпса. Для побудови 3D-моделей плодів та коренеплодів використовували рівняння твірної форми, записане у параметричній формі. Побудову графіків твірних форм плодів та коренеплодів, а також їх 3D-моделей проводили у системі комп’ютерної алгебри Mathcad 14. Запропоновані математичні моделі можуть бути використані під час моделювання технологічних процесів, розроблення робочих органів машин, обладнання та роботів для збирання й перероблення урожаю сільськогосподарських культур, а також обчислення фізико-механічних показників агропродукції (об’єму, маси, густини тощо). Змінюючи параметри математичних моделей плодів та коренеплодів, можна урахувати особливості форми різних їх сортів. Перспективними є подальші дослідження у цьому напрямі з метою розроблення математичних моделей для опису форми насіння, плодів та коренеплодів різних сільськогосподарських культур.