Agricultural Sci. J. 43 : 3 (Suppl.) : 71-74 (2012) ว. วทย. กษ. 43 : 3 (พเศษ) : 71-74 (2555)

การพฒนาและการทดสอบเบ �องตนอปกรณเกบเก�ยวผลมงคด

Development and Preliminary Testing of Mangosteen Harvesting Equipment

ขจรรฐ ทองโย1 และ ศภกตต สายสนทร1 Khajornrut Thongyo1 and Supakit Sayasoonthorn1

Abstract This research was to develop and preliminary test the mangosteen harvesting equipment (MHE). The

principle of the equipment is similar to holding and twisting the fruit from the stem. The electronic color and force sensors were attached to the equipment in order to check the maturity stage of mangosteen (MT) and to protect the damage of MT during harvesting respectively. The methodology consisted of 1) testing of the electronic color and force sensors in laboratory with tennis ball and 2) preliminary testing of the MHE in the orchard. The results showed that 1) the MHE can be operated both manually which inspecting the maturity stage and harvesting by the operator or semi-automatic which inspecting maturity stage by electronic color sensor. When the inspected fruit was detected as the calibrated color, the equipment will hold and twist the fruit from the stem, The two installed electronic sensors can work together effectively and 2) the capacity of MHE was 180 and 210 fruits/hr. for semi-automatic and manual operating system respectively. The results showed that there was no damage on MT harvested by the equipment. However, there are some limiting factors that need further development. Keywords: harvesting, harvesting equipment, mangosteen

บทคดยอ งานวจยน เพ�อการพฒนาและการทดสอบเบ องตนอปกรณเกบเก�ยวผลมงคด หลกการทางานของอปกรณคลายกบ

การเกบโดยการจบ และบดใหผลมงคดหลดออกจากตน อปกรณเกบเก�ยวผลมงคดถกตดต งเซนเซอรวดส เพ�อตรวจสอบระยะสกแกของผลมงคด และเซนเซอรวดแรง เพ�อปองกนความความเสยหายของผลมงคดจากแรงบบของอปกรณระหวางการเกบเก�ยว วธการศกษาประกอบดวย 1) การทดสอบระบบเซนเซอรวดสและเซนเซอรวดแรงในหองปฏบตการ โดยใชลกเทนนสเปนตวอยางสาหรบการทดสอบ และ 2) การทดสอบอปกรณเบ องตนในสวนผลไม ผลการศกษา พบวา 1) อปกรณสามารถทางานไดท งสองระบบ ไดแก ระบบแมนนวล ซ�งตรวจสอบระยะสกแกและเกบเก�ยวโดยผปฏบตงาน และระบบก�งอตโนมต ซ�งตรวจสอบระยะสกแกโดยเซนเซอรวดส โดยกอนตรวจสอบจะตองมการสอบเทยบคาสกบระยะสกแกท�ตองการเกบเก�ยวกอน เม�อผลมงคดถกตรวจพบวาอยในระยะเกบเก�ยว อปกรณจะจบผลมงคดแลวบดใหผลหลดออกจากตน และเซนเซอรท งสองชนดทางานรวมกนไดเปนอยางด 2) ความสามารถของอปกรณเกบเก�ยวผลมงคด มคาเทากบ 180 และ 210 ผล ช�วโมง สาหรบ/ระบบก�งอตโนมต และระบบแมนนวล ตามลาดบ ผลการทดสอบพบวา ไมพบความเสยหายของผลมงคดในระหวางเกบเก�ยว อยางไรกตามยงคงตองมการพฒนาขอจากดบางประการตอไป คาสาคญ: การเกบเก�ยว มงคด อปกรณเกบเก�ยว

คานา มงคด (Garcinia mangostana Linn.) เปนหน�งในสนคาสงออกหลกของประเทศไทยท�สงไปยงตางประเทศ เชน จน

ไตหวน ญ�ป น และอ�นๆ ซ�งทาผลกาไรใหกบเกษตรกรเปนอยางมาก มงคดเปนผลไมท�มสมวงเขม หรอ มสออกแดงๆ เน อมสขาว นวล และมรสหวานอมเปร ยวเลกนอย (Jung et al., 2006)สของผลมงคดจะเปนตวท�บงบอกระยะสกแกของผลมงคดท�พรอมเกบเก�ยว การเกบเก�ยวผลมงคดมหลายระยะท�แตกตางกน (Paull and Ketsa, 2004 ) อยางไรกตามวธการเกบเก�ยวและอปกรณท�ใชในการเกบเก�ยวกเปนส�งสาคญเชนกน หากวธการเกบเก�ยวและอปกรณท�ใชไมเหมาะสม จะทาใหผลมงคดเกดความเสยหายท งคณภาพและปรมาณ และยงลดอายการเกบรกษาของมงคดอกดวย การขาดแคลนเทคโนโลย และการใช

1 ภาควชาเกษตรกลวธาน คณะเกษตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร 50 ถ.พหลโยธน ลาดยาว จตจกร กรงเทพ 10900 1 Department of Farm Mechanics, Faculty of Agriculture, Kasetsart University, 50 Phahon Yothin Rd, Ladyao, Chatuchak, Bangkok, 10900

การพฒนาและการทดสอบ ปท� 43 ฉบบท� 3 (พเศษ) กนยายน-ธนวาคม 2555 ว. วทยาศาสตรเกษตร 72

อปกรณไมเหมาะสม สงผลใหรายไดเกษตรกรลดลง ดงน นงานวจยน จงมวตถประสงคเพ�อการพฒนาและทดสอบเบ องตนอปกรณเกบเก�ยวผลมงคดท�ใชนวตกรรมและเทคโนโลยเขาชวยในการยกระดบคณภาพชวตในการทางานของเกษตรกรใหดข น

อปกรณและวธการ อปกรณเกบเก�ยวผลมงคด อปกรณเกบเก�ยวผลมงคด (Figure 1) ประกอบดวย 1) ดามจบท�สามารถปรบความยาวได ขนาด 3 ม. 2) ฐานยดของ

มอจบ 3) มอจบ ทาจากอลมเนยม สามารถจบ-ปลอยผลมงคดโดยการบบเขา-ออก และสามารถหมนเพ�อปลดใหผลหลดออกจากตน โดยหมนไดท ง 2 ทศทาง ท งทวน-ตามเขมนาฬกา 4) เซอรโวมอเตอร ขนาด 12 V.DC. จานวน 2 ตว ตวแรกทาหนาท�ในการควบคมใหมอจบ จบ-ปลอยผลมงคด และตวท�สองหนาท�ควบคมใหมอจบหมนทวน-ตามเขมนาฬกา 5) เซนเซอรใชแสงควบคม (Photo interrupter sensor) ใชในการควบคมองศาการหมนของชดมอจบ 6) เซนเซอรวดคาส (Color measurement sensor) ใชในการตรวจสอบความสกแกของผลไม 7) เซนเซอรวดแรง (Force Sensor) ใชควบคมแรงบบของมอจบไมใหสงผลตอความเสยหายของผลมงคดท�เกบเก�ยว รปรางเปนแผนแบน ณ ตาแหนงท�วดแรงมขนาดเสนผาศนยกลาง 1 ซม. จานวน 1 ตว ตดต งไวหลงแผนยางกนช าท�ดานในของมอจบ 8) จอยสต<ก ใชในการควบคมการทางานเซอรโวมอเตอร 9) ไมโครคอนโทรลเลอร ซ�งใชภาษา Visual C++ ในการเขยนโปรแกรม 10) แบตเตอร� ขนาด AA 1000 mAh-1.2 V จานวน 8 กอน และ 11) ถงตาขายไนลอน ใชรองรบผลมงคดท�ผานการเกบเก�ยวแลว น าหนกรวมของอปกรณ ประมาณ 3 กก. (ดามจบ 1 กก. และ มอจบ 2 กก.)

Figure 1 Mangosteen harvesting equipment

อปกรณสามารถทางานได 2 ระบบ คอ แมนนวล และก�งอตโนมต สาหรบการทางานระบบ แมนนวล เร�มจากเปดสวตชแมนนวล และเคล�อนอปกรณไปท�ผลมงคด ผปฏบตงานใชจอยสต<กควบคมมอจบให 1) จบผลมงคดแนน 2) หมนเพ�อปลดใหผลหลดออกจากก�ง 3) ปลอย เพ�อใหผลมงคดลงในตาขายไนลอน และ 4) บงคบใหมอจบหมนกลบไปยงตาแหนงเร�มตน พรอมสาหรบเกบเก�ยวผลตอไป

สาหรบการงานระบบก�งอตโนมต เร�มจากเปดสวตชระบบก�งอตโนมต และทาการสอบเทยบ (Calibrate) เซนเซอรวดคาสของผลไม (ทากอนใชงานเพยงคร งเดยว) จากน นผปฏบตงานนาอปกรณไปไวในตาแหนงท�จะเกบเก�ยวผลมงคดเพ�อใหเซนเซอรวดคาสตรวจสอบคาสของผลไม เม�อพบคาสถกตอง (ไดระยะสกแก) เซนเซอรวดคาสจะทางาน (ในกรณท�คาสไมตรงตามคาท�ต งไวเซนเซอรจะไมทางาน) และสงสญญาณใหมอจบทาการบบจบผลไม โดยมเซนเซอรวดแรง เปนตววดแรงบบ เม�อมอจบบบจบผลมงคดไดตามคาแรงบบท�ต งไว มอจบจะหยดบบทนท และหมนไปเปนมม 75° จากตาแหนงเร�มตน เพ�อทาการปลดใหผลมงคดหลดออกจากข ว จากน นมอจบกจะคลายออกใหผลมงคดหลนใสถงตาขายท�อยดานลาง จากน นมอจบจะหมนกลบคนสตาแหนงเดม เสรจส นการทางานในหน�งรอบ

2) Gripper set

3) Gripper

4) 12 V. Servo

5) Photo interrupter

6) Color sensor

7) Force

9)

11) Nylon net

1) Handle

8) Joystick

10) AA Battery 1000 mAh-1.2 V.

ว. วทยาศาสตรเกษตร ปท� 43 ฉบบท� 3 (พเศษ) กนยายน-ธนวาคม 2555 การพฒนาและการทดสอบ 73

การทดสอบอปกรณในหองปฏบตการ 1) การทดสอบการเคล�อนไหวเชงกลของอปกรณเพ�อตรวจสอบ 1) ขนาดเสนผาศนยกลางของผลไมท�มอจบสามารถ

จบได 2) ความคลาดเคล�อนขององศาการหมนของมอจบ และ 3) ระยะเวลาในการทางานตอหน�งรอบของการเกบเก�ยวผลไม 2) การทดสอบการทางานของเซนเซอรวดคาส เปนการวดระยะทางานของเซนเซอรวดคาสเม�อมวตถอยใกล ทดสอบ

3 ระยะไดแก 4, 3 และ 2 ซม. ทดลองในหองปฏบตการ โดยใชหลอดแบบ Day light ซ�งใหแสงใกลเคยงกบแสงธรรมชาต และใชลกเทนนสสเขยว ขนาดเสนผาศนยกลาง 6.35 ซม. ผกดวยเสนดายเปนวตถแทนผลไมในการทดสอบ ในระหวางการทดสอบตองระวงไมใหเกดเงาบรเวณท�ทดสอบ และตองใหเซนเซอรวดคาสบรเวณท�เปนสเขยวเทาน น

3) การทดสอบการทางานของเซนเซอรวดแรง ใช Force gauge ย�หอ Digicon FG–20KG สอบเทยบกบคาแรงท�ต งไว โดยกดลงท�เซนเซอรวดแรงในแนวท�ต งฉากกบเซนเซอร

4) การทดสอบความตานทานแรงดงข วผลมงคด ใชอปกรณทดสอบแรงดงย�หอ Instron Universal Machine (model 5569) ความเรวในการเคล�อนท�ของหวดง 12.5 มม. ตอวนาท ในการทดสอบความตานทานแรงดงข วผลมงคด จานวน 30 ผล ท�ระยะเกบเก�ยวของผลมงคดท�ระยะ 5

การทดสอบอปกรณเบ �องตนในสวนผลไม 1) การทดสอบการทางานของอปกรณเกบเก�ยวผลมงคดท งสองระบบ ไดแก แมนนวลและก�งอตโนมต โดยทดสอบท�

ระยะเกบเก�ยวผลมงคดท�ระยะ 5 ทดสอบระบบละ 30 ตวอยาง จานวน 3 ซ า ความสงของตนมงคดเฉล�ย 2.5 – 3.0 ม. จากน นเปรยบเทยบกาลงการผลต และความเสยหายท�เกดข นกบวธการเกบเก�ยวแบบด งเดม

2) การทดสอบความเสยหายของมงคดหลงเกบเก�ยวและทดสอบความแขงของเปลอก ใชมงคด 60 ผล สาหรบการทางานท งสองระบบ สงเกตความเสยหายของมงคดหลงเกบเก�ยวเกบ และผลมงคดท�ผานการเกบเก�ยวแลวถกเกบไวท�อณหภมหอง เปนเวลา 24 ชม. เพ�อตรวจสอบอาการเปลอกแขงอนเน�องมาจากการถกมอจบบบ โดยใชอปกรณตรวจสอบความแขงของผลไมแบบมอถอ (FHR-5, Nippon Optical Work Co., Ltd., Tokyo) (Teerachaichayut et al., 2011) กบหวกดแบบกรวย ขนาดเสนผานศนยกลาง 12 มม. และความลกท� 3.5 มม. โดยทดสอบ ณ ตาแหนงท�มอจบสมผสกบผลมงคด 2 ตาแหนง

ผล

การทดสอบในหองปฏบตการ ผลการทดสอบในหองปฏบตการ พบวา ขนาดผลไมท�มอจบสามารถจบได มคาระหวาง 3-8.6 ซม มอจบสามารถ.

หมนได180 องศา ท งทวนและตามเขมนาฬกา องศาการหมนท�ต งไว คอ 75 องศา มความคลาดเคล�อน 3 องศา ระยะการทางานของเซนเซอรสอยท� 2 ซม ท�ระดบความนาจะเปนเทากบ 1 แรงท�มอจบบบมคา 3.56 N และเวลาการทางานของการเกบเก�ยวตอ 1 รอบ มคาเทากบ 9 และ 6 วนาท สาหรบระบบแมนนวล และก�งอตโนมต ตามลาดบ ความตานทานแรงดงข วผลมงคด มคาเทากบ 2.14 N Table 1 Capacity rate of MHE comparing to convention method

System Average diameter of MT (mm) Average MT Tree high (m) Capacity (fruits/hr) Conventional

4.83 - 5.3 2.46 – 2.53 228±15

Manually operated 210±15 Semi-automatic 180±15

การทดสอบอปกรณเบ �องตนในสวนผลไม Table 1 เปรยบเทยบการทางานของอปกรณเกบเก�ยวผลมงคดกบวธเกบเก�ยวแบบด งเดม คาเฉล�ยเสนผานศนยกลาง

ของผลมงคดอยท� 4.83 – 5.3 มม. คาเฉล�ยความสงของตนมงคดอยท� 2.46 – 2.53 ม. อตราการเกบเก�ยวดวยวธเกบเก�ยวแบบด งเดมสามารถเกบมงคดได 228 ผลตอช�วโมง สวนอตราการเกบเก�ยวโดยใชอปกรณเกบเก�ยวท�พฒนาข น มคาเทากบ 210 และ 180 ผลตอช�วโมง สาหรบระบบแมนนวลและก�งอตโนมต ตามลาดบ โดยอปกรณไมสรางความเสยหายใหกบผลมงคด สาหรบผลของการทดสอบความแขงของเปลอกมงคด พบวา ความแขงของเปลอกมงคด มคาเทากบ 1.59, 1.62 และ 1.67 กก . สาหรบวธการเกบเก�ยวแบบด งเดม ระบบแมนนวล และระบบก�งอตโนมตตามลาดบ

การพฒนาและการทดสอบ ปท� 43 ฉบบท� 3 (พเศษ) กนยายน-ธนวาคม 2555 ว. วทยาศาสตรเกษตร 74

วจารณผล จากการพฒนาและการทดสอบเบ องตนของอปกรณเกบเก�ยวผลมงคด พบวา อปกรณสามารถทางานไดท งระบบ

แมนนวลและก�งอตโนมต โดยเซนเซอรอเลกทรอนกสท�ตดต งไวสามารถทางานรวมกนไดเปนอยางด อปกรณสามารถใชไดกบผลไมท�มลกษณะทรงกลมหลายชนดซ�งมเสนผาศนยกลางอยในระยะการทางานของมอจบ สาหรบองศาการหมนของมอจบ สามารถต งคาไดตามความตองการข นอยกบชนดของผลไม สวนคาความคลาดเคล�อนเกดจากความเรวของ Servo motorสามารถแกไขไดโดยการเพ�มอตราทดของเกยร สาหรบเซนเซอรวดคาส พบวา เม�อระยะหางจากเซนเซอรกบวตถนอยลงความแมนยาจะเพ�มข น ในทางกลบกนเม�อระยะหางเพ�มข นคาความแมนยาจะลดลง นอกจากน แลวสภาพแสงในระหวางเกบเก�ยวมผลตอการทางานของเซนเซอรดวย สาหรบเซนเซอรวดแรง พบวา ทางานไดตรงตามคาท�ต งไว อยางไรกตามรปราง ตาแหนงตดต ง และจานวนของเซนเซอร มผลตอความเสยหายของผลไมโดยตรง หากนาไปประยกตใชกบผลไมรปทรงอ�นๆ

อตราการเกบเก�ยวดวยระบบแมนนวล สามารถเกบเก�ยวไดมากกวาระบบก�งอตโนมต เน�องจาก ระบบแมนนวล ผใชสามารถหมนมอจบไดท งสองทศทางซ�งงายตอการปลดผลมงคดใหหลดออกจากตน ในขณะท�ระบบก�งอตโนมต ผใชตองรอเซนเซอรวดคาสทางาน และบางคร งข นอยกบสภาพของแสง และเงาของใบไมท�บงแสงแดด ทาใหเซนเซอรทางานไดชาลง นอกจากน แลวการเกบเก�ยวโดยวธแบบด งเดมมอตราการเกบเก�ยวสงกวาการใชอปกรณเกบเก�ยวท งสองระบบเน�องจากอปกรณเกบเก�ยวแบบด งเดมมน าหนกเบากวา ในขณะท�อปกรณท�พฒนาข นมน าหนกมาก ดงน นเม�อตองใชงานเปนเวลานาน จงเกดความเม�อยลาทาใหอตราการเกบเก�ยวลดลง

สาหรบการตรวจสอบคาความแขงของเปลอกมงคด พบวา วธการเกบเก�ยวแบบด งเดม ระบบแมนนวล และระบบก�งอตโนมต มคาความแขงท�เปลอกนอยกวา 2.0 กก. สอดคลองกบ (Teerachaichayut et al., 2011) ท�รายงานวา คาของเปลอกมงคดปกตอยท� 0.75-1.9 กก. และถาเปลอกแขงจะมคามากกวา 2 กก. หรอเทยบเทากบผลมงคดตกจากท�สง 20 ซม. หรอมากกวาจะทาใหเปลอกแขง (Tongdee and Suwanagul,1989) ดงน นแสดงใหเหนวาการนาเซนเซอรวดแรง และตาแหนงการตดเซนเซอรวดแรงมความเหมาะสม สามารถปองกนความเสยหายในระหวางการเกบเก�ยวผลมงคดได อยางไรกตามเซนเซอรวดแรงจะไมทางานในระบบแมนนวล ดงน นผใชควรมประสบการณในการใชอปกรณเกบเก�ยวน กอน และตองมความระมดระวงในระหวางใชงาน

สาหรบการทดสอบแรงดง คาความตานทานแรงดงสงสดของข วผลมงคดมคาเฉล�ย 2.14 N จงสามารถปลดข วผลมงคดออกจากก�งได โดยทศทางของการดงขนานไปกบแกนข วผลมงคด แตอปกรณน ใชแรงเฉอนในการเกบเก�ยวผลมงคดใหหลดออกจากตน อยางไรกตาม ดวยหลกการดงกลาวสามารถปลดใหผลมงคดหลดออกจากตนไดโดยงาย

สรป

อปกรณเกบเก�ยวผลมงคดท�พฒนาข น ใชเทคโนโลยเซนเซอรชวยในการตรวจสอบความสกแก และการปองกนความเสยหายของผลมงคดในระหวางเกบเก�ยว เซนเซอรทางานรวมกนไดเปนอยางด กาลงการผลตในการเกบเก�ยวผลมงคดเปนท�นาพอใจ อยางไรกตามยงคงตองมการพฒนาขอจากดบางประการตอไป

คาขอบคณ

ผ เขยนขอขอบคณสถาบนวจยและพฒนาแหงมหาวทยาลยเกษตรศาสตร ท�กรณาสนบสนนทนวจย และภาควชาวศวกรรมเกษตร คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน และ ภาควชาวศวกรรมเกษตร คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร ท�ใหความอนเคราะหเคร�องมอท�ใชในการทดสอบ

เอกสารอางอง Jung, H.A., B.N. Su, J.K. William, R.G. Mehta and D. Kinghorn. 2006, Antioxidant Xanthones from pericarp of Garcinia mangostana

(Mangosteen), Journal of Agricultural and Food Chemistry 54: 2077–2082.

Paull, R.E. and S. Ketsa. 2004. Mangosteen. In : K.C. Gross, C.Y.Wang and M.E. Salveit (Eds.). The Commercial Storage

of Fruits Vegetables and Florist and Nursery Stocks. USDA, ARS, Washington DC. 433 pp.

Teerachaichayut, S., A. Terdwongworakul, W. Thanapase and K. Kiji. 2011, Non-destructive prediction of hardening pericarp

disorder in intact mangosteen by near infrared transmittance spectroscopy, Journal of Food Engineerin: 206-211.

Tongdee, S.C. and A. Suwanagul. 1989, Postharvest mechanical damage in mangosteen. ASEAN Food Journal 4: 151–155.