机械视觉检测水果成熟度

创新成像系统在以色列完成百分之百的果脯质检


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以色列/施塔特罗达 - 果脯在地中海地区是重要的膳食组成部分。它拥有许多品种,其中一种Madjoul(椰枣的一种) ,个大且肉质多。果脯源于中东,并在中东加工和贩卖。

与所有水果一样,水果的品质与价格取决于其自身的特点,如大小,重量,颜色以及表里的损坏程度。除大小和重量外,颜色和表面特征在果脯市场中扮演着重要的角色。通常,由于果实水分多且含糖量高,果皮与果肉容易分离。因而果脯表面容易产生气泡。这些气泡不仅会影响果脯的口感,也影响它的美观。这些因素都会降低果脯的价值。

两家以色列机械制造商,Com-N-Sense和Lugo Engineering,合作开发了一个能够光学检测单个果脯并将其分类的自动化果脯质检分类系统。


第一个挑战甚至在质检之前:送入系统

“果脯并不容易加工,”Lirian Shahar,Com-N-Sense的总经理说,“相比其他水果,它的个头小,且每个果实大小不一,表面又很粘。所以丰收后,他们一般都成块粘在一起。”因此在它们被检测前,需要有个可行性的方法把它们送入系统。

为了能将粘粘的果脯一个个分开,Com-N-Sense和Lugo 开发了一个创新处理技术。松散的果实被送入一个震动的,且表面覆盖V型槽的运输器。运输器的震动使得果实一个个分开来并使它们成行排列在槽上。

这样以后,果脯便被送入一个由两根平行聚酯线组成的传输系统。果脯被放在两根线之间,防止它们在运输和检测过程中移动。四个平行运输系统以每秒6个果脯的速度将果脯移送到检测站,在检测站中以每秒24个果脯的速度对它们进行检测。


成像系统每分钟拍摄1400幅图像

每个通过检测站的传输装置都由一个引发传感器,一台数码相机和照明装置组成。四台Allied Vision Technologies的 Prosilica GC 1290C彩色相机被放置在四个传输系统上方。每台相机与一盏直径为10厘米的穹顶灯相连,为果脯提供白炽照明。这项操作尤为重要因为检测是以彩色分析为基础。相片传感器为每一个经过的果脯触发启动相机与照明装置。AVT Prosilica GC 1290C 相机是一款配有GigE视觉接口,特别紧凑坚固的相机。它同时还配备索尼(ICX445)高敏感彩色传感器,运用索尼EXview HAD CCD技术,有卓越的成像质量。Prosilica GC1290C相机在全分辨率模式(120万像素)下每秒可至多传送32张图像。

捕捉到的图像于是通过相机的“千兆以太网接口”(GiGE 视觉接口)被传输到主电脑。Com-N-Sense还运用OpenCV的元件特别开发了专门的成像软件,用于主电脑上的图像分析。

“果脯首先从背景中被区分出来,”Shahar解释说,“鲜绿的聚酯线和红棕色果脯之间产生的强烈色差成功实现了这一点。”RGB数据既而被转换成HSI色彩-空间格式,这样就可进行色彩分析。外表皮的气泡会呈现较浅的颜色。如此,就可确定数量,大小以及气泡的形成。

超过一定的限度,有太多气泡的果脯就会用压缩空气被挑出来。选择标准可以根据顾客对质量的需求进行个人定义。同时,系统还可设定不同的分类,如待处理的产品,零售产品等。


新功能:水分测量

Com-N-Sense和Lugo Engineering的系统已经在以色列成功运用并被发明者进一步改善。Lirian Shahar打算提供一个新的特殊功能:果实内部的水分测量。为了实现这一点,测量时将对每个果脯进行称重。“运用图像数据,我们可以估计出果脯的高度与宽度,从而根据这些数据计算出它们的体积。通过体积与重量之间的关系,我们可以推算出有多少水分——单个果脯有多少汁水。

Allied Vision Technologies 在以色列当地的销售伙伴OpteamX 为Com-N-Sense 和Lugo Engineering 提供建议和服务。

 

机械视觉技术使得自动化水果蔬菜分类成为可能

自然的产品,诸如苹果和西红柿,并没有统一的标准:每颗果实之间在形态、成熟度、光学质量、重量和损伤程度方面都不同。如果这些质量特征能被更精确地测量,那么水果就能被更优化地营销。从食品市场到折价零售商,再到加工业,对质量的要求不同,价格也高低不一。因此,如何精确分类,确保水果蔬菜不低价销售给错误的顾客是生产商最感兴趣的经济手段。

许多年来,Allied Vision Technologies已在世界各地与领先的产品分类仪器供应商合作。每台仪器都在这样的系统中测量检查并正确分类。凭借高性能的数码相机和成像软件,质检仪器可在瞬间检测到许多特征——大小、形态、颜色、枝叶形态、标记、瑕疵、损伤等——并将产品正确分类。通过使用正确定位的镜子,一台照相机可抓拍到一只苹果的360°全方位图像,并提供天衣无缝的检测。凭借红外相机,仪器甚至可以捕捉到肉眼看不见的细节, 比如果实内的水分含量,并窥测到水果的成熟度,使原本无法被传统相机检测到或肉眼无法观察到的损伤在表皮检测中显现出来。