بخشی از مقاله
چکیده
تکنولوژی ماشین بینایی شامل فرآیند هایی می باشد که نیازمند بکارگیری علوم مختلف مهندسی است. امروزه انواع گوناگونی از روش های اندازه گیری و بازرسی تماسی و غیر تماسی با توجه به بروز فشارهای اجتماعی ناشی از کیفیت گرا شدن مردم بوجود آمده اند. با توجه به گسترش روز افزون استفاده از سیستم های هوشمند اپتیکی در بازرسی و کنترل کیفیت محصولات کشاورزی و صنایع غذایی، لزوم استفاده از سیستم های بینایی به منظور کسب اطلاعات کیفی محصول ، امروزه بیشتر احساس می شود.
بخش سخت افزاری سیستم های بینایی تنوع و پیچیدگی چندانی ندارد بخش عمده این سیستم ها شامل دوربین و لنز صنعتی، سیستم نورپردازی و کامپیوتر می باشد. درحالیکه بخش نرم افزاری این سیستم ها دارای قدرت مانور بسیار زیادی می باشند و بدون تغییر چندانی در سخت افزار سیستم، با دست بردن در قسمت نرم افزار و افزایش قابلیت و هوشمندی ها و استفاده از تکنیک های پردازش تصویر و نورپردازی می توان قابلیت های سیستم را تا حد زیادی افزایش داد.
-1 مقدمه
تکنولوژی ماشین بینایی شامل فرآیند هایی می باشد که نیازمند بکارگیری علوم مختلف مهندسی است. این فرآیند ها شامل تصویرگیری از موضوع، بکارگیری تکنیک های پردارش تصویر، استفاده از نتایج پردازش شده برای اهدافی نظیر کنترل کیفیت و جداسازی محصول - در کشاورزی، صنایع غذایی، داروسازی وصنعت - و همچنین در زمینه هایی نظیر پزشکی، دندان پزشکی، باستان شناسی، انیمیشن سه بعدی و خلق جلوه های ویژه می باشد.
ارزیابی کیفی و جداسازی میوه ها بر اساس اندازه یکی از مهم ترین معیارهای مورد توجه مشتری می باشد و علاوه بر آن این اطلاعات برای فرآیندهای بسته بندی نیز بسیار ضروری می باشد. در گذشته و تا چند دهه قبل در صنایع غذایی ارزیابی کیفی محصولات به صورت سنتی توسط افراد آموزش دیده و از طریق چشم و با استفاده از دست انجام می گرفت. بدیهی است که در این روش عملکرد بسیار پایین خواهد بود که به علت افزایش تقاضا از طرف مصرف کنندگان و در نتیجه نیاز به افزایش کیفیت و سرعت جداسازی روش سنتی پاسخگوی نیاز نبوده و هزینه های زیادی در بر خواهد داشت. بنابراین وجود دستگاهی خودکار که بتواند میوه ها را بر اساس اندازه دسته بندی نماید، احساس می شود
ماشین بینایی علاوه بر بررسی نمونه در نور مرئی، قادر به بررسی در نورهای نامرئی مانند نور NIR ، UVو IR می باشد. اطلاعات گرفته شده از اجسام در نور نامرئی در تشخیص میزان رسیدگی محصول، کیفیت و نوع محصول بسیار مفید می باشد. همچنین در تعیین کیفیت و عیوب، ترکیبات و خصوصیات اساسی و تشخیص بیماری پس از برداشت، بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. فنآوری ماشین بینایی، بهره وری را افزایش داده، هزینه ها را کاهش می دهد .و کیفیت بهتر و مطمئن تری را برای مصرف کننده فراهم می کند
با توسعه روزافزون علم الکترونیک بسیاری از عملیات کشاورزی را می توان توسط روبات ها انجام داد. روبات ها ماشین های هوشمندی هستند که می توانند اعمال متنوعی را در مراحل کاشت، داشت، برداشت و پس از برداشت انجام دهند. مزیت استفاده از ماشین های هوشمند افزایش دقت در انجام وظایف، کاهش هزینه ها و تسهیل کار نیروی انسانی می باشد. در حال حاضر دستگاه های درجه بندی هوشمند متنوعی متناسب با نوع محصول طراحی و ساخته شده اند اما در کشور ما به غیر از تعداد معدودی کارخانجات هنوز روش های سنتی در زمینه بسته بندی میوه ها رواج دارد که این امر باعث عدم استقبال از طرف بازارهای خارجی و نیز کاهش توان رقابتی شده است
کلیه سیستم های کنترل اتوماتیک اساسا از یک دوربین، یک کامپیوتر مجهز به بورد رابط و یک سیستم نوردهی و حسگر تشکیل می شوند .چنین سیستمی، ماشین بینایی نامیده می شود که در اندازه گیری و بررسی محصولات کشاورزی و مواد غذایی موفق عمل کرده است. ماشین بینایی از لحاظ کارآیی در صنعت مواد غذایی، جزو 10 صنعت برتر استفاده کننده از این فنآوری است.
پیشرفت های اخیردر سخت افزار و نرم افزار، به لحاظ مطالعات بیشتر و تولید لوازم ارزانتر، به توسعه این سیستم در صنعت مواد غذایی کمک کرده است. صرفه اقتصادی، دایم بودن، سرعت بالا، دقت و غیر مخرب بودن، دلایل مهم رشد در این صنعت می باشند
آزمون های غیر مخرب دارای کاربرد وسیع در بسیاری از صنایع هستند. از جمله روش های متداول این گونه تست ها، بررسی چشمی - VT - می باشد که ماشین بینایی روشی اتوماتیک برای آن محسوب می شود. با توجه به اهمیت کیفیت ظاهری در درجه بندی محصولات غذایی و کشاورزی و تاثیر عواملی چون مساحت، حجم، نسبت قطر به عرض، رنگ و یکنواختی آن، وجود آلودگی و عیوب مختلف روی محصول و همچنین توانایی تشخیص این ویژگی ها با هزینه های خیلی پایین توسط ماشین بینایی، به نظر می رسد ماشین بینایی در میان روش های غیر مخرب، بهترین می باشد. فنآوری ماشین بینایی می تواند بسیار دقیق بوده و در عین غیر مخرب بودن، نتایج ثابتی را ارائه دهد
-2 آشنایی با ماشین بینایی
با توجه به گسترش روز افزون استفاده از سیستم های هوشمند اپتیکی در بازرسی و کنترل کیفیت محصولات تولیدی، لزوم استفاده از سیستم های بینایی به منظور کسب اطلاعات کیفی جسم بصورت بلادرنگ 1، امروزه بیشتر احساس می شود. در ایستگاه های بازرسی و کنترل کیفیت جهت مقایسه محصول مورد بازرسی با محصول طراحی شده ، از سیستم های بینایی استفاده می شود.
بخش سخت افزاری سیستم های بینایی تنوع و پیچیدگی چندانی ندارد بخش عمده این سیستم ها شامل دوربین و لنز صنعتی، سیستم نورپردازی و کامپیوتر می باشد.درحالیکه بخش نرم افزاری این سیستم ها دارای قدرت مانور بسیار زیادی می باشد و بدون تغییر چندانی در سخت افزار سیستم، با دست بردن در قسمت نرم افزار و افزایش قابلیت و هوشمندی ها و استفاده از تکنیک های پردازش تصویر و نورپردازی - ساختار یافته - می توان قابلیت های سیستم را تا حد زیادی افزایش داد.
-1 -2 وظایف ماشین بینایی
کارهایی که می تواند توسط سیستم های ماشین بینایی انجام گیرد شامل سه دسته اصلی است:-1 کنترل. -2 بازرسی. -3 ورود اطلاعات. کنترل در ساده ترین شکل آن مرتبط با تعیین موقعیت و صدور دستورهای مناسب می باشد تا یک مکانیزم را تحریک نموده و یا عمل خاصی صورت گیرد. کاربردهای ماشین بینایی در بازرسی مرتبط با تعیین برخی پارامترها می باشد.
ابعاد مکانیکی قطعه و همچنین شکل آن، سطوح، وجود و یا عدم وجود یک ویژگی یا یک قطعه در محل خاص از جمله پارامترهایی هستند که توسط ماشین بینایی ممکن است بازرسی شوند. اطلاعات مربوط به کیفیت محصول و یا مواد و همچنین تعقیب فرآیند تولید را می توان توسط ماشین بینایی جمع آوری نموده و در بانک اطلاعاتی سیستم تولید رایانه ای جامع به طور خودکار وارد نمود. این روش ورود اطلاعات بسیار دقیق و قابل اعتماد است که دلیل آن حذف نیروی انسانی از چرخه ی مزبور می باشد.
-2-2 اجزاء تشکیل دهنده سیستم های بینایی
سیستم های بینایی از سه قسمت واحد تصویر برداری، واحد پردازش تصویر، واحد نمایش و وسایل خروجی اطلاعات تشکیل شده اند. شکل1 تشریح کننده اصول ماشین بینایی می باشد که در آن پردازش تصویر و تحلیل آن با الگوریتم های مختلف به منظور دستیابی به اندازه گیری و دسته بندی های مورد نیاز، هسته اصلی ماشین بینایی را شکل می دهند.
-1-2-2 واحد تصویر برداری
در ماشین بینایی دوربین های CCD از عمومیت خاصی برخوردارند. این دوربین ها بر حسب چیدمان پیکسل هایشان به دو دسته دوربین های اسکن آرایه ای - ماتریسی - و دوربین های اسکن خطی تقسیم می شوند. تجهیزات لازم برای تصویر برداری شامل دوربین تصویر برداری و وسایل نورپردازی می باشد. نورپردازی یکی از عوامل موثر و مهم بر کیفیت تصویر تشکیل شده می باشد که به عنوان ورودی ماشین بینایی مورد استفاده قرار می گیرد.
-2-2-2 واحد پردازش تصویر
به×مجموعه×عملیات×و×روش هایی×که×به منظور×کاهش× عیوب×و×بهبود×کیفیت× تصویر×در×زمینه های×مختلف× انجام×شده است،×علم× پردازش تصویر×گویند؟ پردازش تصویر با رقمی کردن2 تصویر قابل انجام می باشد. پردازشگر، همان رایانه و سخت افزار مربوطه است. نرم افزار پردازش تصویر، برنامه ای است که با استفاده از خصوصیات شیء مورد نظر نوشته میشود
