基本信息
- 項目名稱：
- 基于機器視覺的水果PLC分級器研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本項目基于機器視覺對水果自動分級系統(tǒng)進行研究。主要的研究內容分為四大部分：第一部分為水果圖像的動態(tài)采集；第二部分為水果圖像的預處理；第三部分為水果大小的動態(tài)分級研究；第四部分為基于PLC的水果自動分級系統(tǒng)研究。在本文中，水果的自動分級過程為首先根據水果的分級標準對水果外部品質做出評價，獲得其等級，再而由PLC技術實現水果的自動分級。
- 詳細介紹：
- 在此，我們將詳細介紹以上所述的四部分研究內容。 第一部分：水果圖像的動態(tài)采集。我們采用大恒圖像的DH-HV-U系列數字攝像機進行實驗，試驗時，首先通過調節(jié)CCD 攝像頭的焦距和水果輸送翻轉部分的速度，使采集到的水果圖像清晰，然后在MATLAB中編寫程序使CCD 攝像頭采集水果圖像。 第二部分：水果圖像的預處理。本項目所設計的分級系統(tǒng)對水果圖像的識別處理過程由以下幾個部分組成：水果圖像的預處理和特征參數提取，其中預處理一般又包括平滑去噪、背景分割等。 第三部分：水果大小的動態(tài)分級研究。由CCD攝像頭采集到的水果圖像是二維的平面圖，可由投影面積來計算水果表面積進而近似求出水果大小。其中，水果的投影面積在圖像中是通過統(tǒng)計水果像素點數來計算的。 第四部分：基于PLC的水果自動分級系統(tǒng)研究。我們在LbView中實現MATLAB與三菱的通訊，使得水果自動分級時，可以通過計算機直接控制分揀機構執(zhí)行動作，完成水果的分級。 本項目用大恒圖像的DH－HV-U系列數字攝像機和光機電一體化實訓考核裝置搭建了實驗平臺， 當水果通過傳送帶傳送到攝像室，攝像頭將水果圖像采集到計算機內部，然后再對圖像進行處理，由水果分級等級驅動PLC作為執(zhí)行機構，實現分級。這種設備價格便宜、速度快、信息存儲量大、功能多而且可以定量測量、易實現自動化生產。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 我國是世界第一水果生產大國，但是由于分級設備與技術的落后使得我國農產品產后處理水平太低，致使國產水果的外觀質量較差，缺乏市場競爭力。近年來，國外基于機器視覺的水果分級系統(tǒng)已經開始了商業(yè)化應用，而我國這方面的研究仍處于起步階段，鑒于此，本項目對基于機器視覺的水果外形分級技術展開了研究。 本項目中，水果自動分級時，由安裝在傳送帶上的CCD攝像頭采集水果動態(tài)圖像，隨后采用圖像處理算法對水果圖像進行預處理和特征提取，融合水果的大小、缺陷等指標設計水果品質分級器，通過PLC發(fā)出控制信號使得水果由不同的通道流出，實現對水果的分級。 作品的創(chuàng)新在于（1）融合水果的各單項指標的水果品質分級器設計。（2）基于機器視覺和PLC的水果分級平臺的搭建。
科學性、先進性
- 目前我國水果的主要分級方法是人工分級。這種方法所用設備簡單，但是需要大量的勞動力，勞動強度大，經濟效益不好。同時這種主觀評定受到個人視力、顏色鑒別能力、情緒等因素的影響較大，效率低，分級的精度也很差。 而我們研究開發(fā)的基于機器視覺和PLC的分級器，能夠綜合考慮水果的大小、顏色、缺陷等指標實現自動分級。水果通過傳送帶傳送到攝像室，攝像頭將水果圖像采集到計算機內部，然后再對圖像進行處理，由分級器的結果驅動PLC作為執(zhí)行機構，實現分級。這種設備價格便宜、速度快、信息存儲量大、功能多而且可以定量測量、易實現自動化生產。
獲獎情況及鑒定結果
- 本作品在2010年12月學校舉辦的“第四屆課外學術科技作品競賽”中獲得二等獎。
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、現場演示、圖片。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 我國是水果生產大國，但并不是水果產業(yè)強國。造成這種局面的一個主要原因就是我國農產品產后處理水平太低。發(fā)達國家對即將上市的水果要進行精選、分級、清洗、打蠟、防腐保鮮、精細包裝等商品化處理，以提高附加值。而我國由于檢測與分選手段的落后，致使國產水果的外觀質量較差，缺乏市場競爭力。研究基于機器視覺和PLC的水果分級技術，通過參數的修改可以應用于多種水果的分級，對提高我國果品商品化處理水平和能力、縮小我國與發(fā)達國家的技術差距、提高我國果品在國際貿易中的競爭力和貿易份額，具有十分重要的意義和廣闊的應用前景。
同類課題研究水平概述
- 國外研究者從20世紀80年代中期開始了水果分級的研究。國外的水果自動分級方法主要通過CCD攝像頭采集圖像，采用計算機分析處理等手段對水果逐一進行分析判別。在利用機器視覺技術進行水果品質檢測與分級方面已經取得了較大的進展，并有許多成功的經驗值得借鑒。以美國為例，在上世紀90年代后期，已有實用化的基于機器視覺的水果分級產品生產，為美國的水果產業(yè)帶來了巨大的經濟效益。 國內的水果自動分級研究起步較晚，中國農業(yè)大學的劉禾和汪懋華較早開始研究蘋果自動分級的圖像分割問題，浙江大學的應義斌等人對蘋果、柑橘、黃花梨等水果進行了較深入的研究，陳曉光、王江楓、張?zhí)X也進行了水果分級方面的研究。國內科研院所大多著力于水果品質靜態(tài)單品質檢測的研究，從事水果自動分級裝置及多品質融合分級器研究的還不多，而實際應用中更需要動態(tài)的檢測及多品質融合的分級，所以這些領域具有較為廣闊的研究和開發(fā)的空間。
