AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe results showed that cutting performance was strongly influenced by both stem region and process parameters.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
Optical laser technologies have recently gained increasing attention as an alternative cutting method in agricultural applications. In this study, the cutting performance of poppy (Papaver somniferum L.) stems using an optical laser system was experimentally investigated under different cutting parameters. Experiments were conducted using a 40 W CNC optical laser at cutting speeds of 500-3000 mm min⁻¹, laser power levels of 32 and 40 W, and 1-3 laser passes. Poppy stems were evaluated based on three regions: lower, middle, and upper. Cutting performance was classified into four categories: successful cut (A), moderate cut (B), poor cut (C), and burn (Y). A total of 162 experiments were performed to assess the effects of cutting speed, laser power, number of passes, and stem region. The results showed that cutting performance was strongly influenced by both stem region and process parameters. Higher success rates were achieved in the upper stem region, while lower regions exhibited reduced performance due to higher mechanical resistance. Increasing laser power and number of passes improved cutting success, whereas higher cutting speeds reduced performance. However, excessive power and multiple passes increased surface burning. A multinomial logistic regression model was developed to evaluate the effects of parameters on cutting success. The model achieved approximately 85% accuracy on the test dataset and 72% cross-validation accuracy. The findings demonstrate that optical laser cutting is a promising approach for poppy stem cutting and may contribute to the development of laser-based harvesting technologies.
Özet
Optik lazer teknolojileri son yıllarda tarımsal uygulamalarda alternatif bir kesme yöntemi olarak giderek daha fazla dikkat çekmektedir. Bu çalışmada, optik lazer sistemi kullanılarak haşhaş (Papaver somniferum L.) saplarının kesim performansı farklı kesim parametreleri altında deneysel olarak incelenmiştir. Lazer kesim deneyleri, 40 W gücünde CNC optik lazer sistemi kullanılarak 500-3000 mm min⁻¹ ilerleme hızlarında, 32 ve 40 W lazer güç seviyelerinde ve 1-3 lazer geçişi uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Haşhaş sapları alt, orta ve üst olmak üzere üç farklı sap bölgesine göre değerlendirilmiştir. Kesim performansı başarılı kesim (A), orta kesim (B), düşük kesim (C) ve yanık (Y) olmak üzere dört kategori altında sınıflandırılmıştır. Toplam 162 kesim deneyi gerçekleştirilmiş ve kesim hızı, lazer gücü, geçiş sayısı ve sap bölgesinin kesim performansı üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Sonuçlar kesim başarısının hem sap bölgesinden hem de kesim parametrelerinden önemli ölçüde etkilendiğini göstermiştir. En yüksek kesim başarısı üst sap bölgesinde elde edilirken, alt sap bölgesinde daha yüksek mekanik direnç nedeniyle kesim performansının daha düşük olduğu belirlenmiştir. Lazer gücünün ve geçiş sayısının artırılması kesim performansını artırırken, yüksek kesim hızlarının kesim başarısını azalttığı görülmüştür. Bununla birlikte, yüksek lazer gücü ve fazla geçiş sayısının sap yüzeylerinde yanık oluşumunu artırdığı belirlenmiştir. Kesim parametrelerinin kesim başarısı üzerindeki etkisini değerlendirmek amacıyla çok kategorili lojistik regresyon modeli oluşturulmuştur. Model test veri kümesi üzerinde yaklaşık %85 tahmin doğruluğu göstermiş ve çapraz doğrulama sonucunda ortalama doğruluk oranı yaklaşık %72 olarak hesaplanmıştır. Elde edilen bulgular optik lazer kesiminin haşhaş saplarının kesilmesinde umut verici bir yöntem olduğunu ve lazer tabanlı tarımsal hasat teknolojilerinin geliştirilmesine katkı sağlayabileceğini göstermektedir.