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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于機(jī)器視覺的水果PLC分級器研究
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目基于機(jī)器視覺對水果自動分級系統(tǒng)進(jìn)行研究。主要的研究內(nèi)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(yù)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(jù)水果的分級標(biāo)準(zhǔn)對水果外部品質(zhì)做出評價，獲得其等級，再而由PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)水果的自動分級。
- 詳細(xì)介紹：
- 在此，我們將詳細(xì)介紹以上所述的四部分研究內(nèi)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(shù)字?jǐn)z像機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)時，首先通過調(diào)節(jié)CCD 攝像頭的焦距和水果輸送翻轉(zhuǎn)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(yù)處理。本項(xiàng)目所設(shè)計(jì)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(yù)處理和特征參數(shù)提取，其中預(yù)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(jì)算水果表面積進(jìn)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(jì)水果像素點(diǎn)數(shù)來計(jì)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(shí)現(xiàn)MATLAB與三菱的通訊，使得水果自動分級時，可以通過計(jì)算機(jī)直接控制分揀機(jī)構(gòu)執(zhí)行動作，完成水果的分級。 本項(xiàng)目用大恒圖像的DH－HV-U系列數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置搭建了實(shí)驗(yàn)平臺， 當(dāng)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(jì)算機(jī)內(nèi)部，然后再對圖像進(jìn)行處理，由水果分級等級驅(qū)動PLC作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)分級。這種設(shè)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(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 我國是世界第一水果生產(chǎn)大國，但是由于分級設(shè)備與技術(shù)的落后使得我國農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后處理水平太低，致使國產(chǎn)水果的外觀質(zhì)量較差，缺乏市場競爭力。近年來，國外基于機(jī)器視覺的水果分級系統(tǒng)已經(jīng)開始了商業(yè)化應(yīng)用，而我國這方面的研究仍處于起步階段，鑒于此，本項(xiàng)目對基于機(jī)器視覺的水果外形分級技術(shù)展開了研究。 本項(xiàng)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(jìn)行預(yù)處理和特征提取，融合水果的大小、缺陷等指標(biāo)設(shè)計(jì)水果品質(zhì)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(shí)現(xiàn)對水果的分級。 作品的創(chuàng)新在于（1）融合水果的各單項(xiàng)指標(biāo)的水果品質(zhì)分級器設(shè)計(jì)。（2）基于機(jī)器視覺和PLC的水果分級平臺的搭建。
科學(xué)性、先進(jìn)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(shè)備簡單，但是需要大量的勞動力，勞動強(qiáng)度大，經(jīng)濟(jì)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(jī)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(biāo)實(shí)現(xiàn)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(jì)算機(jī)內(nèi)部，然后再對圖像進(jìn)行處理，由分級器的結(jié)果驅(qū)動PLC作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)分級。這種設(shè)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(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本作品在2010年12月學(xué)校舉辦的“第四屆課外學(xué)術(shù)科技作品競賽”中獲得二等獎。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、現(xiàn)場演示、圖片。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 我國是水果生產(chǎn)大國，但并不是水果產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國。造成這種局面的一個主要原因就是我國農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后處理水平太低。發(fā)達(dá)國家對即將上市的水果要進(jìn)行精選、分級、清洗、打蠟、防腐保鮮、精細(xì)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(chǎn)水果的外觀質(zhì)量較差，缺乏市場競爭力。研究基于機(jī)器視覺和PLC的水果分級技術(shù)，通過參數(shù)的修改可以應(yīng)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(dá)國家的技術(shù)差距、提高我國果品在國際貿(mào)易中的競爭力和貿(mào)易份額，具有十分重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。
同類課題研究水平概述
- 國外研究者從20世紀(jì)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(jì)算機(jī)分析處理等手段對水果逐一進(jìn)行分析判別。在利用機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行水果品質(zhì)檢測與分級方面已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，并有許多成功的經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。以美國為例，在上世紀(jì)90年代后期，已有實(shí)用化的基于機(jī)器視覺的水果分級產(chǎn)品生產(chǎn)，為美國的水果產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 國內(nèi)的水果自動分級研究起步較晚，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)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(xué)的應(yīng)義斌等人對蘋果、柑橘、黃花梨等水果進(jìn)行了較深入的研究，陳曉光、王江楓、張?zhí)X也進(jìn)行了水果分級方面的研究。國內(nèi)科研院所大多著力于水果品質(zhì)靜態(tài)單品質(zhì)檢測的研究，從事水果自動分級裝置及多品質(zhì)融合分級器研究的還不多，而實(shí)際應(yīng)用中更需要動態(tài)的檢測及多品質(zhì)融合的分級，所以這些領(lǐng)域具有較為廣闊的研究和開發(fā)的空間。
