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禽蛋品质的自动化检测与分级对满足消费者在禽蛋质量和安全方面的要求,提高禽蛋的市场价值和竞争力有着重要意义。本研究以鸡蛋为实验对象,采用机器视觉和动态称重相结合,对鸡蛋蛋形指数、污渍、重量等质量指标进行快速无损检测,并设计了分级生产线。主要研究内容如下:
1.利用应变片式传感器自行设计了动态称重模块。该模块由信号采集、信号放大及信号滤波等模块组成。可在生产线上实时将鸡蛋的重量信号转换成电信号,经信号放大和5阶巴特沃斯低通滤波后能在线检测鸡蛋重量,其检测误差在±1g内,检测速率为4枚/s。
2.构建了鸡蛋外部质量的图像检测模块。该模块由CCD、计算机、光箱、红外触发电路等组成。一次触发能同时检测3枚鸡蛋,得到长轴、短轴、蛋壳污渍等检测指标并计算出蛋形指数,检测速度为4枚/s,长轴检测误差在-1.59~1.00mm内,短轴检测精度在-1.08~0.77mm内。
3.设计了一套机器视觉和动态称重相结合的鸡蛋外部品质在线无损检测生产线,并在不同模块上采用不同的支撑方式。鸡蛋的图像检测模块采用双锥形辊子,便于鸡蛋产生自转;鸡蛋称重模块采用Y型支撑,便于称重时称重传感器将鸡蛋托起。当鸡蛋到达图像检测模块时,红外触发相机拍摄,计算机获取图像并提取相关特征;鸡蛋继续前进,进入称重模块,由称重传感器实现对鸡蛋的动态称重。
4.开发了一套鸡蛋品质检测生产线的软件系统。此系统采用多线程技术。图像模块对摄像机标定,实现了图像获取、分割、长短轴和污渍特征提取。称重模块实现信号采集、低通滤波、数据保存、计算重量。最后对鸡蛋进行等级判别。
5.对设计的生产线进行实验验证。建立了鸡蛋长短轴检测模型、污渍检测模型、鸡蛋重量检测模型,实现了在线检测鸡蛋重量、长短轴及污渍检测。并对通过不同方法所得到的鸡蛋长轴及鸡蛋重量两个方面分别进行对比,证明在线系统具有较强的合理性及鲁棒性。结果表明,动态称重检测鸡蛋重量误差<±1g,图像检测短轴长度的误差范围在-0.55~0.41mm内,长轴误差在-0.81~0.53mm内,鸡蛋表面污渍检测率为75.86%。鸡蛋分级后经统计鸡蛋L等级判别率100%,M等级判别率98%,裂纹、污渍等不合格鸡蛋判别率为75.86%。