板栗激光划口机研制与应用
板栗在我国种植广泛，板栗食品营养丰富、味道甘美。近年来，板栗种植业发展迅速，年产量不断提高，也成为我国的出口产品，在国际上享有较高的声誉，常年出口量在4万吨左右，其种植和加工业已经成为板栗种植区农民增收的重要途径。在板栗加工过程中，要经过划口、脱壳等工序再进行包装。板栗的外壳划口是板栗加工过程中一项重要的生产工序，也是板栗加工过程中的技术难点，目前大多采用人工划口方式，生产效率低，食品安全难以保证，并且我国人力成本逐年增高，原来使用人工加工的成本优势将不复存在；现有的板栗划口机大都是采用刀具划口，生产工艺繁琐，高速旋转的切割刀具经常伤及栗仁，损失较大。
因此，研制非接触式的板栗激光划口机械，克服了机械划口机械的弊端，利用激光束能量及部分燃烧产生的热能作用板栗表面，造成部分壳体燃烧而形成熔渣，并被辅助气体吹走，从而在板栗表面形成划口，随着光束与板栗的相对移动，即可在板栗表面形成切缝，从而完成板栗外壳激光划口过程。
1 机械式板栗划口机械生产缺点
1.1板栗的品种较多，外形不规则，大部分机械对板栗的大小、形状要求较高,一般需要先分级后才能进行划口,生产工艺繁琐；
1.2机械式板栗划口机械，一般通过螺旋输送机输送上料，常致使板栗在输送过程中因过度挤压而产生大量的破碎；
1.3机械式板栗划口机械结构中，只有当螺旋输送机和划口刀具之间的距离满足一定条件时才会有好的划口效果，因板栗大小形状的不同，高速旋转的切割刀具常伤及栗仁，从而造成加工损失。
2 板栗激光划口机械工作原理
激光发散角小,具有高单色性和相干性,理论上可以聚焦微米级甚至亚微米级,加上本身的高强度,焦点处的功率密度大、温度高，可以利用激光的上述特点将其应用于板栗划口, 即利用经过聚焦后的高功率、高密度激光束照射板栗,板栗外壳在被照射之处迅速烧蚀熔化, 从而在板栗外壳上形成一道激光切割后的“伤口”，以达到板栗划口的工作要求。
3 板栗激光划口机的研制
该机主要由给料器、板栗定位输送机构、传动系统、激光发生器和控制系统等组成。给料器实现板栗连续给料；板栗定位输送机构保证不同大小和形状的板栗能够始终处在定位板输送带沟槽的中央；电动机传动系统为板栗输送带提供动力并能够通过调节驱动电机转速来调节板栗的输送速度；激光发生器能够产生足够强度的激光作用于划口。
3.1V字型板栗定位及输送带
板栗定位及输送机械将形状不同的板栗在划口之前进行有序的排列和定位。通过对板栗形态特征的研究，设计了V字形板栗定位及输送带,它主要由若干个V字形板栗定位板及输送链条组成，每个板栗定位板安装在输送链条上，使板栗能够始终处在V字形定位板输送带沟槽的中央，为防止激光将V字形板栗定位板击穿或烧蚀熔化, 定位板采用金属材料制作。
3.2激光发生器
激光发生器是使光源中的粒子受到刺激而产生受激辐射跃迁，实现粒子数反转，然后通过受激辐射而产生光放大的装置。按照激光工作物质来划分，通常将激光器分为： 气体激光器、固体激光器、液体激光器、半导体激光器、化学激光器和自由电子激光器等。其中气体激光器是种类最多、应用最广泛的一类激光器。
3.3激光反射和聚焦透镜
反射镜是激光加工光路系统中的重要元件, 利用反射镜可以使激光按照预定的线路和方向进行反射。反射镜使用的金镜是由镀金膜制成的, 反射率较高, 新镜片反射率能达到98% 以上。
4 板栗激光划口机械的应用
通过控制激光加工过程中的激光功率、进给速率、离焦量等参数，可以对板栗进行任意位置、长度、宽度、深度的划口，激光加工过程为非接触加工，与传统机械加工方法相比具有没有接触能量损耗、无刀具磨损等传统加工方法无法比拟的优势。
参考文献：
[1]陈红.激光加工技术在板栗壳划口中的试验研究[J].粮油加工，2009（4）：142~143.
（作者简介：杨志杰，男，1972年出生，河北石家庄人，硕士学位，助理研究员，研究方向：精准农业机械、播种机械、收获机械的研究与开发。）
