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机器视觉“拯救”水果

作者:Catherine Overbury2011.03.28阅读 7104

        先进的集成机器视觉系统可以帮助识别哪些水果和蔬菜可以零售,哪些需要加工成罐头和果汁。根据估计,面向北美消费者的水果和蔬菜有超过30%在没有摆上食品店的货架之前就被丢弃了,原因是“样子不太完美”。比如说,苹果的个头太小,梨子的颜色不对,或者黄瓜的形状奇怪。这一类的果蔬即便是摆在超市里,绝大部分还是卖不出去,最终也逃不掉被丢进垃圾堆的命运。在这样一个全球食品短缺、食品价格火箭式上升的时代,无论是种植者、包装者、分销商、零售商或者是消费者www.cechina.cn,都希望减少这种浪费。
        MAF Roda Agrobotic是一家位于法国的跨国公司www.cechina.cn,为新鲜水果蔬菜的包装商提供评级、包装、清洗、装袋和装盘系统。MAF Roda帮助包装企业提高加工效率,同时确保产品的尺寸、形状、颜色正确,没有缺陷。

筛分机帮助一家位于西班牙巴伦西亚的包装厂商根据预置的质量和颜色准则,对橙子进行分级。该设备每年可以处理4000万公斤橙子。

        水果筛分
        从1962 年起,MAF Roda 就开始在法国西南部最大的水果种植区制造机械式分类机。1979 年控制工程网版权所有,国立达尔伯工程学院毕业生Philippe Blanc带领十名学生,开发出了第一台电子式自动分类系统,来取代机械式分类机。今天,MAF Roda在美洲、欧洲、非洲和亚洲主要的粮食生产区域拥有18家子公司和40家代理机构。这家家族企业现在已经传承到第三代,由Philippe Blanc 的五个儿子拥有和运营。2008 年控制工程网版权所有,MAF Roda的年销售收入是9073.2 万欧元,是全世界最大的果蔬处理设备制造商之一。
        MAF Roda 设计和制造不同类型的“筛分机”,传送带有1到10条平行通道、1 到64 个出口,可以加工从小番茄到西瓜等不同类型的水果。通道的数量决定设备的加工能力,每一条通道每秒可以处理10到15个水果,而出口的数量则决定机器可以筛分类别的数量。
        其中的一套MAF Roda Globalscan 系统是精密的全自动化系统,可以在筛分机中将水果分类。系统允许包装商根据预设的质量和颜色准则对水果准确评级,以满足市场需求。生产批次中达不到标准的水果会立刻移出,降低加工和包装成本。

视觉系统包括专利型双传感器CMOS高解析度照相机(每条通道上拥有一台彩色和一台红外线照相机)、采集板和LED照明;每一个水果会拍摄20张彩色照片和20张红外线照片,涵盖整个表面。

        视觉系统包括专利型,CMOS 高解析度照相机(每条通道上拥有一台彩色和一台红外线照相机)、采集板和LED 照明;每一个水果会拍摄20 张彩色照片和20 张红外线照片,涵盖它100% 的表面积。视觉系统可以进行光学筛分(周径或者最大直径、体积)、色彩筛分(八条不同的准则)以及水果的表面缺陷检测。

报告功能:生产经理使用MAF Roda Globalscan系统可以分析由视觉系统收集的数据,按照生产者、果园和产地、种类、水果的不同类别生成统计信息

        接下来使用Matrox图像库(MIL)工具集处理这些图片,再进行二值和零值分析,将水果从背景中分离出来,获得诸如等效直径和延伸率等参数。同样,还使用HLS(色相、亮度、饱和度)色彩空间转换和统计方程对色彩进行处理。而卷积和定制设计的算法可以识别茎叶和果核,并且剔除那些表面为褐色或者有黑斑的水果。
        系统直观的用户界面和3D 显示,让操作员可以实时调整质量、对参数分类。这些参数可以存储留做未来使用,而生产经理可以使用该系统分析由视觉系统收集的数据,按照生产者、果园和产地、种类、水果的不同类别生成统计信息。报告可以提供正在加工批次水果的情况,包括尺寸、重量、直径、颜色和质量。

JPG操作员控制室:MAF Roda Globalscan据称可以为操作员提供直观易用的界面

        现货还是专用系统
        在使用MIL之前,MAF Roda 公司的工程师使用C语言开发了自己的图像处理库控制工程网版权所有,包括使用MMX/SSE 指令集的优化。最初,公司担心如果使用现货型(市场可以直接购买)数据库,比如MIL,会对公司表现产生负面影响,因为这些工具是面向通用对象设计,而不是针对MAF Roda那些“家用”功能。
        “使用MIL,我们现在可以在特定的工作上花更多的时间,而不是把时间浪费在编写代码上。除此之外Matrox 图像库的稳定性也非常好,”MAF Roda 电子部经理Michel Rodière 解释道。“与我们之前的工作相比CONTROL ENGINEERING China版权所有, MIL 节约了编程时间。”
        MAF Roda已经开始将系统迁移到MIL9,并且从自身对于微软.NET 的开发以及微软64位Windows 的支持中受益。他们还在考察使用MIL9中的色彩分析工具。

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