版水果分拣技术

1、国际化引技术扩大农机服务领域家产化创品牌帮助农民增产增收在农机部门工作了十几个春秋，到达了外国，固然所从事的行业远离农机，但因为莫名其妙的“农机情结”，老是让我不自觉地关注着农业和农机的动向和发展。我所在的国家，是个南半球的小国，人口420万，大概是南京人口的一半，领土面积万平方公里，是江苏的两倍，比云南省还小，但倒是个货真价实的农业大国。畜牧业傲视全世界、栽种业技术一流、养殖业不落人后、园艺业出类拔萃。这里的遍及全国的精选连锁店的名字就叫Farmers（农民），为何？因为这里的农民最有钱！我先介绍两个行业的发展历史、组织构造和经营方式，看看他们是怎样运作，怎样增产创收的。以期能给我们江苏农机

2、人一点启迪，宽阔视线，找出一条合适江苏拥有中国特点的为农服务新模式。Fonterra（中文名恒天然）企业，国内的读者对他应当不陌生，震撼全国的“三鹿奶粉”事件它也曾身陷此中。该企业虽正式成立于2001年，但却有200年的历史。Zespri（中文名佳沛）经过数年的察看认识，我发现机械化是农业增产的武器，家产化是农民增收的法宝！水果分拣技术最近几年来，固然我国的水果产量已达世界第一，但因为缺少先进的质量检测技术，我国水果家产的发展遇到严重限制。近期，跟着中国农业大学自主研发的水果质量快速无损检测技术（下称水果检测新技术）的面世，这一场面将有望获取改变。截止目前，该技术已申请了4件发明专利，此中2件

3、获取了受权。透视技术为水果“体检”西瓜甜不甜，一测就知道。乍一看，水果检测新技术使用的设施就像一部台式电子秤连接着电脑及显示器。将需要检测的水果放在检测台上，马上便可将其糖度、酸度、硬度、成熟度和水芥蒂、褐腐病、黑心等内部病变，以及体积、颜色、果面污染、浅层损害等外面品质显示在电脑屏幕上。“就像人会患病同样，水果也不例外。但对水果进行体检却不可以有任何损害，这就需要研发先进的无损检测技术。”国家自然科学基金项目水果检测新技术课题构成员、中国农业大学博士王加华在接受中国知识产权报记者采访时表示，该检测新技术，使用近红外线和低能量X光对水果进行透视，各种水果的检测数据瞬时便可显示出来。与从前的切削

4、、粉碎等需损坏样品进行理化指标检测的方法对比，新技术除了能保持样品完好外，还拥有剖析速度快、成本低、绿色环保等优点，可实现多种类、多项目的逐一检测，合适大规模自动化流水线检测与分拣。王加华进一步介绍说，在利用水果检测新技术对水果进行检测时，光电传感系统会以对角线的方式发射穿透水果的近红外线和低能量X光并进行接收，而后转变为光谱。光谱不只可反映果品的生化特征，同时还可以反应果品的物理特点。依据水果的光谱特征，利用光电传感技术、信息办理技术等可实现对水果内在质量及外观质量的快速综合剖析判断。而“健康”与“不健康”的水果光谱存在明显差别，系统会自动对光谱进行快速剖析并与电脑数据库中的数据比对，进而快

5、速得出检测结果，这就是该新技术的工作原理。因为采纳的是近红外线和低能量的X光，且剂量远远低于对食品和人体产生影响的辐射标准，所以该技术不存在有关的辐射安全问题。其余，为了防止新技术设施在使用中因为环境、温度及水果外形差别等因素对检测结果产生影响，研发人员使用了先进的电子计算技术进行数据的修正和填补，并成立了必定规模的数值对照数据库，进而最大限度地保证了检测的正确度，正确率靠近100%。新利器促家产健康发展有关统计数据显示，2008年，我国水果产量达1.6亿吨，居世界首位，但当年的水果出口量仅占总产量的2%。“问题的本源在于，国际上只有少量发达国家掌握先进的水果无损检测技术并对其进行技术垄断，同

6、时以此为依照制定入口标准，进而形成贸易壁垒，致使我国水果出口和家产发展遇到阻挡。”中国食品科学技术学会韩东海教授向记者表示，水果检测新技术的问世，无疑为我国水果家产挣脱出口难的窘境找到了出路。王加华表示，因为技术垄断，外国先进的检测技术与设施是严禁向我国出口的，而能够向我国销售的检测设施则漫天要价，动辄数百万、上千万，并且，入口的设施在我国丰富的水果品种眼前去往“不服水土”，检测成效其实不理想。而自主研发的水果检测新技术及设施不单在性能上优于外国设施，同市价钱也要低好多。假如进行批量化生产，每台设施的价钱仅为10万元左右。“目前，我国本地水果产品的商品化办理率不到10%，大多不经检测和分类就直

7、接上市销售，质量参差不齐，没法以质讲价，也不利于出口创汇。”王加华表示，使用水果检测新技术，可方便实现精选与分级，进而提升水果产品在国内外的市场竞争力，增添果农的经济收入。据测算，使用水果检测国产设施，每斤水果的检测分级成本仅为0.5元左右，但分级后的产品价钱却可成倍增添。在市场上，记者看到，贴有糖度标签的水蜜桃一个最高能够卖到近百元，而没有检测的一般水蜜桃每斤只好卖10元左右。目前，检测设施的便携化是国内外研究的要点与发展趋向，便携式设施不只好够检测成品，还可方便地对正在生长中的“未成年”水果进行检测，获取其“健康”状况数据，实时对其生长所需的水份、营养等因素进行调控，保证其健康成长，这关于

8、水果家产的精美化发展拥有现实意义。王加华表示，目前和此后一段时间的研究要点，就是实现水果检测新技术设施的便携化，为我国水果家产的发展供给现代化的技术保障。欧洲鲜货市场宽泛使用食品分拣器，主要因为劳感人员的老龄化和聘用工人成本愈来愈高，这就使以机器视觉为基础的分拣技术在欧洲愈来愈多地应用。一些以欧洲为基地的企业供给专用机器视觉系统，用于鲜货或食品加工细分市场，包含AwetaB.V企业、Barco机器视觉企业、比利时电子分拣技术企业(BEST)、MAF实业企业、Odenberg工程企业、Qsort和Sortex企业等。这个市场上以美国为基地的企业包含Delta技术企业、Durand-Wayland

9、,企业、Ensco企业、FMC食品技术企业、Focused技术企业、Sunkist公司、TTI/Exeter工程企业和Woodside电子器件企业等。日本的Satake企业也在美国市场上运作，这家企业几年前吞并了总部设在美国的ESM企业。同时，新西兰的Compac企业也在美国市场上有自己的业务。固然并不是全部企业的样品都以颜色为基础，可是在这个市场上，几乎全部企业目前都提供鉴于颜色的版本。就影像捕捉而言，只管全部企业都供给依据惯例线扫描或地区扫描方法设计的产品，可是，此中一些企业同时还供给以激光扫描为基础的版本，这类以激光扫描为基础的设施与惯例机器视觉技术进行竞争。此中还有一些企业供给鉴于红外

10、影像的设施，这些设施常常作为检测产品凹坑的手段或作为分拣产品等级的手段。几乎所有企业都能供给采纳进行散货传输的传递带；有的企业还可以供给通道分拣器。以上这些企业中的有善于办理干式产品或办理湿式产品的，有能够办理这两种产品的，也有特意办理水果或蔬菜的。一般采纳多台摄像机捕捉产品整个表面影像。当产品基本为圆形时，在破绽内设有机构，让产品在摄像机下进行旋转。形状能够依据最大直径和最小直径、比率关系等进行分选。颜色一般依据已扫描的整个表面状况来决定。判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受益于微办理器和DSP技术，受益于线扫描和地区扫描高分辨率摄像机的进步，受

11、益于彩色摄像机的进步，还受益于光源的发展。因为光源的发展，具备独特光谱输出的灯得以问世；此外，美国以及欧洲等进行的研究工作也推进了机器视觉技术的发展。于是，今日的机器视觉系统才能够知足食品工业的各样苛刻的要求。机器视觉系统中，很多系统都是特别定制的，即装备的光源光谱常常是专用于某种待检产品，目的在于增强异物的分拣或依据外观进行分等定级，一般外观问题包含虫害和疾病、霜害、锈斑或其余表皮瑕疵或疾病。并不是全部产品都是同样的，即便是同一应用级其余产品。比如，分等定级的依据可能是颜色散布、形状、尺寸、表面状况(擦伤、凹坑或沟痕、虫咬)等。有几家企业，除了由视觉系统供给分选产品的物理尺寸以外，还装备称重

12、工作站，供给产品尺寸的信息。一些企业还供给鉴于x光的机器视觉系统，可检测内部缺点或状态，而这些内部缺点或状态仅靠扫描产品外面表面是没法检测到的。只管几乎全部企业都能够供给彩色摄像机，可是并不是全部应用都实质需要鉴于色彩的分析。在某些应用中，照明布局可获取足够的对照度，单色摄像机便可简单辨别和划分这类对比度。人们可想法让鉴于颜色同一系统适应于不一样产品的检测，进而增添投资回报。自上世纪30年月以来，分拣机就向来被用于食品德业。初期版本使用比较简单的检测装置。上世纪90年月，很多供给较为简单机器的企业开始开发机器视觉技术。直到彩色摄像机的价钱降落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

13、获取了极其精美的性能。因为采纳了数字线扫描技术和装备曝光控制和异步扫描等功能的数字地区摄像机，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停地改良和提升。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一样版本，可用于查验苹果等水果(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。用于食品加工办理的各样版本也可用于查验坚果、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够用于分拣烟草、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增强定级的一致性。在从事查验表面特别

14、相像的产品时，人工检验的效率是极其低下的。在相对短的一段时间，即便只波及简单的分拣工作(将利害产品分开或将异类产品精选出来)，他们的视觉敏锐度也会变得愚钝。与人工分选对比，机器视觉所能达到的成效就特别好了。只管鉴于机器视觉的光学分拣器和分级机在食品德业中的应用最广泛，但它们还有其余应用方式。今日，许多企业供给的水射流切割计量系统，使用三维机器视觉系统以确立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。供给这类产品的企业有FMC技术企业和Marel企业。其余，食品工业中的其余应用包含鸡蛋查验、家禽查验和分割家禽零件的分拣以及烘烤食品的查验等。金刚石自动化企业为此开发了鉴于机器视觉

15、的用于查验鸡蛋上裂痕的系统。Qsort企业除了供给蔬菜分拣系统外，还供给用于检查家禽零件(胸脯、腿或翅膀)上斑点的视觉系统。应用于烘烤食品机器视觉也正在快速应用于另一个食品工业烘烤食品。Dipix技术企业能够供给采纳三维和鉴于彩色的系统，用于监测面包、甜点、饼干和甜饼等产品。跟着食品德业采纳自动包装机械的广泛，为了防止因为出现独特形状产品而发生卡塞的问题，机器视觉变得更为重要。生产线速度愈来愈快，要使产品的一致性获取改良，在产品分层堆码和装入专用尺寸包装的地方，三维技术尤其重要。依赖监控各个产品的高度，能够确立产品的堆码高度，进而保证堆码好的产品精准装入包装袋中。在食品德业中，机器视觉可否成功

16、应用，这就要求最后用户和机器视觉供给商特别熟习应用过程可能出现的问题。最为重要的是，设施供给商应当理解整个系统最后是由工人操作。当一线工人感觉系统是为了增强他们的能力，以便他们能够更简单将工作做好时，安装的系统将会获取成功.机器视觉系统机器视觉技术是计算机学科的一个重要分支，它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术，波及到计算机、图像办理、模式辨别、人工智能、信号办理、光机电一体化等多个领域。自起步发展到现在，已经有20多年的历史，其功能以及应用范围跟着工业自动化的发展渐渐完美和推行，此中特别是目前的数字图像传感器、CMOS和CCD摄像机、DSP、FPGA、ARM等嵌入式技术、图像办

17、理和模式辨别等技术的快速发展，大大地推进了机器视觉的发展。简而言之，机器视觉就是利用机器取代人眼来作各样丈量和判断。在生产线上，人来做此类丈量和判断会因疲惫、个人之间的差别等产生偏差和错误，可是机器却会不知疲备地、稳固地进行下去。一般来说，机器视觉系统包含了照明系统、镜头、摄像系统和图像办理系统。关于每一个应用，我们都需要考虑系统的运转速度和图像的办理速度、使用彩色仍是黑白摄像机、检测目标的尺寸仍是检测目标有无缺点、视场需要多大、分辨率需要多高、对照度需要多大等。从功能上来看，典型的机器视觉系统能够分为：图像收集部分、图像办理部分和运动控制部分。一个完好的机器视觉系统的主要工作过程以下：、工件

18、定位检测器探测到物体已经运动至靠近摄像系统的视线中心，向图像收集部散发送触发脉冲。、图像收集部分依照预先设定的程序和延时，分别向摄像机和照明系统发出启动脉冲。、摄像机停止目前的扫描，从头开始新的一帧扫描，或许摄像机在启动脉冲到达从前处于等候状态，启动脉冲到来后启动一帧扫描。、摄像机开始新的一帧扫描从前翻开曝光机构，曝光时间能够预先设定。、另一个启动脉冲翻开灯光照明，灯光的开启时间应当与摄像机的曝光时间匹配。、摄像机曝光后，正式开始一帧图像的扫描和输出。7、图像收集部分接收模拟视频信号经过A/D将其数字化，或许是直接接收摄像机数字化后的数字视频数据。、图像收集部分将数字图像寄存在办理器或计算机的内存中。、办理器对图像进行办理、剖析、辨别，获取丈量结果或逻辑控制值。、办理结果控制流水线的动作、进行定位、纠正运动的偏差等。从上述的工作流程能够看出，机器视觉是一种比较复杂的系统。因为大部分系统监控对象都是运动物体，系统与运动物体的般配和协调换作尤其重要，所以给系统各部分