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基于机器视觉的食品分检技术

www.cechina.cn2009.12.09阅读 7006

  欧洲鲜货市场广泛使用食品分拣器控制工程网版权所有,主要因为劳动人员的老龄化和雇用工人成本越来越高CONTROL ENGINEERING China版权所有,这就使以机器视觉为基础的分拣技术在欧洲越来越多地应用。一些以欧洲为基地的公司提供专用机器视觉系统,用于鲜货或食品加工细分市场,包括Aweta B.V公司、 Barco 机器视觉公司、 比利时电子分拣技术公司(BEST)、MAF 实业公司、 Odenberg工程公司、Qsort 和 Sortex公司等。这个市场上以美国为基地的公司包括Delta 技术公司、Durand-Wayland,公司、Ensco公司、FMC 食品技术公司、Focused 技术公司、 Sunkist公司、TTI/Exeter工程公司和Woodside电子器件公司等。日本的Satake公司也在美国市场上运作,这家公司几年前兼并了总部设在美国的ESM公司。同时,新西兰的Compac公司也在美国市场上有自己的业务。
  虽然并非所有公司的样品都以颜色为基础,但是在这个市场上,几乎所有公司目前都提供基于颜色的版本。就影像捕获而言www.cechina.cn,尽管所有公司都提供根据常规线扫描或区域扫描方法设计的产品,但是,其中一些公司同时还提供以激光扫描为基础的版本,这种以激光扫描为基础的设备与常规机器视觉技术进行竞争。其中还有一些公司提供基于红外影像的设备CONTROL ENGINEERING China版权所有,这些设备经常作为检测产品凹坑的手段或作为分拣产品等级的手段。几乎所有公司都能提供采用进行散货传输的传送带;有的公司还能提供通道分拣器。以上这些公司中的有擅长处理干式产品或处理湿式产品的,有可以处理这两种产品的,也有专门处理水果或蔬菜的。
  一般采用多台摄像机捕获产品整个表面影像。当产品基本为圆形时,在漏洞内设有机构,让产品在摄像机下进行旋转。形状可以根据最大直径和最小直径、比例关系等进行分选。颜色一般根据已扫描的整个表面情况来决定。鉴定方法如简单百分比、强度值直方图、定义最大面积或最小面积等。
  机器视觉技术的进步得益于微处理器和DSP技术,得益于线扫描和区域扫描高分辨率摄像机的进步,得益于彩色摄像机的进步,还得益于光源的发展。由于光源的发展,具备独特光谱输出的灯得以问世;另外,美国以及欧洲等进行的研究工作也推动了机器视觉技术的发展。于是,今天的机器视觉系统才可以满足食品工业的各种苛刻的要求。
  机器视觉系统中,许多系统都是特殊定制的,即配备的光源光谱经常是专用于某种待检产品CONTROL ENGINEERING China版权所有,目的在于强化异物的分拣或根据外观进行分等定级,一般外观问题包括虫害和疾病、霜害、锈斑或其他表皮瑕疵或疾病。
  并非所有产品都是一样的,即使是同一应用级别的产品。例如,分等定级的根据可能是颜色分布、形状、尺寸、表面状况(擦伤、凹坑或沟痕、虫咬)等。有几家公司,除了由视觉系统提供分选产品的物理尺寸之外,还配备称重工作站,提供产品尺寸的信息。一些公司还提供基于x光的机器视觉系统,可检测内部缺陷或状态,而这些内部缺陷或状态仅靠扫描产品外部表面是无法检测到的。
  尽管几乎所有公司都可以提供彩色摄像机,但是并非所有应用都实际需要基于色彩的分析。在某些应用中,照明布局可获得足够的对比度,单色摄像机就可容易识别和区分这种对比度。人们可设法让基于颜色同一系统适应于不同产品的检测,从而增加投资回报。
  自上世纪30年代以来,分拣机就一直被用于食品行业。早期版本使用比较简单的检测装置。上世纪90年代,许多提供较为简单机器的公司开始开发机器视觉技术。直到彩色摄像机的价格下降并在要求苛刻的应用中取代了单色摄像机,人们才使摄像机获得了极其精密的性能。由于采用了数字线扫描技术和配备曝光控制和异步扫描等功能的数字区域摄像机,用于鲜货和食品加工市场的专用机器视觉系统的性能才能够不断地改进和提高。
  应用于鲜货产品
  这些系统中,人们已经开发出用于鲜货市场的不同版本,可用于检验苹果等水果(柠檬、橙、柚、桔子、柑桔)、西红柿、桃、李子、柿子、猕猴桃梨、石榴、木瓜、芒果、洋葱、土豆、白薯、黄瓜等。用于食品加工处理的各种版本也可用于检验坚果、谷物制品、快餐食品、葡萄干、玉米、绿豆、胡萝卜、菠菜、虾等。一些被改造了的系统还可以用于分拣烟草、棉花和塑料,供回收行业及纸浆造纸行业使用。
  使用这些系统可极大地强化定级的一致性。在从事检验外表非常相似的产品时,人工检验的效率是极其低下的。在相对短的一段时间, 即使只涉及简单的分拣工作(将好坏产品分开或将异类产品挑选出来),他们的视觉敏锐度也会变得迟钝。与人工分选相比,机器视觉所能达到的效果就非常好了。
  尽管基于机器视觉的光学分拣器和分级机在食品行业中的应用最普遍,但它们还有其他应用方式。今天,不少公司提供的水射流切割计量系统,使用三维机器视觉系统以确定计量切割产品的容积,用于海鲜、火鸡、猪肉和牛肉的切割计量作业。提供这种产品的公司有FMC技术公司和Marel公司。此外,食品工业中的其他
标签:DSP,机器视觉,
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