Диссертация (1152160), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Анализимеющейся в этой области литературы [3, 7, 9, 19, 21 - 23, 90, 25, 28 – 31, 37, 66- 68, 73, 76, 79, 80, 91 – 96, 100, 102 – 104, 106]) показал, что в настоящее времясуществует большое разнообразие цифровых видеокамер, пригодных для систем автоматического контроля и регулирования. Разрабатываются и высокоскоростные цифровые видеокамеры. Скорость видеозаписи зависит не толькоот свойств матрицы, преобразующей изображение в электрический сигнал, но иот объѐма видеопамяти и динамических свойств видеоплаты.
Скорость видеозаписи может изменяться от нескольких кадров до нескольких десятков кадровв секунду. Увеличение скорости видеозаписи неизбежно ведет к потере качества изображения. Это объясняется тем, что в существующих на сегодняшний261день светочувствительных матрицах ПЗС (CCD) и КМОП скорость считывания, обработки и передачи данных в запоминающее устройство недостаточновысока. С увеличением скорости съемки (частоты кадров) приходится уменьшать число рабочих пикселей матрицы, участвующих в формировании изображения, поэтому уменьшается сканируемая площадь изображения.
Естественно,это снижает качество "картинки".Камеры Motion Scope PCI фирмы Redlake [37] могут быть запущены иостановлены дистанционно при помощи переносного пульта управления или отвнешнего управляющего сигнала, генерируемого оптическим, акустическим(звуковым) или электронным сенсором. После фиксирования изображения видеозапись события находится на плате Motion Scope PCI в персональном компьютере до тех пор, пока она не будет переведена по шине PCI для индикации(высвечивания на дисплее) и для анализа. Режим воспроизведения - покадровый или с регулируемой скоростью от 1 до 8000 кадров/с вперед и назад.
Изображения архивируются в формате стандартного файла Microsoft avi. Их можноконвертировать в другие графические форматы. Каждая камера имеет выходвидеосигнала для отображения записи на магнитную видеоленту.СовершенноновойразработкойфирмыRedlakeявляетсявысокоскоростная камера HG-100K [100].
Новая КМОП-матрица, цифровойблок обработки получаемого сигнала и запоминающее устройство помещены вкорпус камеры. Это дало возможность повысить ее быстродействие до 100000кадров/с. Полное разрешение поддерживается при скорости съемки до 1000кадров/с. Совершенная схема электронного затвора позволяет снимать событияна предельных скоростях с выдержкой 5 мкс с минимально возможным насегодня смазыванием изображения для подобных цифровых камер.
Важнойособенностью этой камеры является то, что она способна работать в сетиEthernet. Это дает возможность без проблем удалить камеру от компьютера на100 м и более. Камерная головка способна выдерживать перегрузки иускорения до 100g, что делает ее одной из самых "противоударных". Обладая262всеми основными достоинствами системы Motion Pro, камера HG-100K имеетлучшие показатели по шумам (62 дБ) и по чувствительности (1600 ASA вчѐрно-белом варианте и 400 ASA в цветном).ИMotionPro,иHG-100Kпозволяютработатьвнаиболеераспространенных форматах записи изображения: avi, bmp, tif, jpg и cfg.
Обесистемы позволяют оперативно проанализировать параметры движенияисследуемых объектов (координаты, скорость, ускорение и т.д.). Для этогодостаточно задать масштаб изображения и установить метки на отслеживаемыхобъектах. Существуют компьютерные программы, которые автоматическиотслеживают движение объекта в плоскости и пространстве и заполняюттаблицы с координатами движения объекта. Представленные видеокамерымогут работать в условиях вибрации и больших ускорений, при низкойосвещенности и в ИК - диапазоне.
В настоящее время эти камеры успешноиспользуются для видеоанализа в различных отраслях промышленности.Цифровые видеокамеры и развитие программного обеспечения для обработки видеоинформации (компьютерное зрение) открывают новые перспективыв развитии систем автоматического контроля и управления ТП пищевых производств [127]. Цифровая видеокамера с соответствующим микропроцессоромстановятся интеллектуальным датчиком системы контроля и управления. Стоимость и характеристики современных систем технического зрения таковы, чтообеспечение автоматического контроля становится вполне реальной задачей.Благодаря различению цветов, высокому быстродействию и возможности подключения к каналам Ethernet недорогие видеодатчики становятся все болеепривлекательными.
Расширяется область их применения. ИнтеллектуальныйЦВ датчик способен самостоятельно подстраиваться под условия эксплуатациии непрерывно регулировать свою чувствительность в целях достижения максимальной эффективности. Являясь самообучающейся микропроцессорной системой, такой интеллектуальный датчик способен обрабатывать большие объемы информации с высокой скоростью [7]. Микропроцессор способен непре-263рывно контролировать освещенность, сравнивая ее с эталонным значением. Подостижении освещенностью некоторой пороговой величины микропроцессорсигнализирует обслуживающему персоналу о необходимости чистки объективов. В настоящее время видеокамеры становятся меньше и "умнее", стандартизация коммуникационных средств позволяет решать проблемы связи, а достижения в программной области существенно упрощают процессы настройки иконфигурирования систем компьютерного зрения.
В результате многие системы цифровой видеоъемки и компьютерного зрения становятся в наши дни общедоступными интеллектуальными датчиками различных систем автоматического контроля и управления.4.3. Выводы по 4 главеГлавапосвященаавтоматизацииконтроляорганолептическихпоказателей качества пищевой продукции: вкуса и цвета. Для этого:1. Разработана методология создания модуля (программного комплекса)автоматического контроля вкуса пищевых масс с использованием НСТ (напримере линии производства помадных глазированных конфет).2. Проведена математическая постановка задачи контроля вкуса пищевыхмасс (на примере контроля величины кристаллов сахара в конфетных массах) сиспользованием НС. Сформулированы основные этапы ее решения.3. Разработана нейросетевая модель для построения виртуального датчика контроля величины вкуса пищевых масс (на примере кристаллов сахара вконфетных массах).4.
Представлены алгоритмы работы модуля (программного комплекса)автоматического контроля и регулирования величины вкуса в процессе приготовления конфетных масс.5. Изложены основные положения теории нейронных сетей и принцип ихработы, приведен алгоритм обучения сети, даны рекомендации по составлениюобучающий выборки.6.
Разработан модуль контроля вкуса пищевых масс (на примере контроля264величиныкристаллов сахара в конфетных массах) с использованием НС.Сформулированы основные этапы ее разработки.7. Разработана методология создания модуля (программного комплекса)автоматического контроля цвета пищевых масс с использованием СКЗ (напримере линии производства муки).8. Предложен метод контроля цвета пищевых масс (на примере линиипроизводства муки) с помощью цифровой видеокамеры (ЦВК).9. Проведена математическая постановка задачи автоматизации контроляцвета пищевых масс (на примере линии производства муки) с использованиемСКЗ. Сформулированы основные этапы ее решения.10.
Предложена методика разработки алгоритма объективной оценки качества изображений в СКЗ оценки цвета пищевых масс.11. Разработана блок - схема алгоритма принятия решения на соответствие цвета муки эталонному значению.12. Разработана модель системы обработки визуальной информации в модуле контроля цвета пищевых масс.13. Предложено техническое обеспечение системы компьютерного зрения.14. Разработан модуль (программный комплекс) автоматического контроля цвета пищевых масс в процессе производства (на примере линии производства муки) с использованием системы компьютерного зрения.265ГЛАВА 5.
ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕРНИЗАЦИЯ АСУТППОТОЧНЫХ ЛИНИЙ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ5.1. Исследование и модернизация схем автоматизации производствапомадных глазированных конфет (ПГК)Анализ работающей на кондитерских предприятиях АСУТП показывает,что линия производства глазированных помадных конфет состоит из нескольких объектов управления. Такие объекты могут располагаться как в одном помещении, так и распределены по нескольким помещениям. Имеющиеся системы автоматического управления (САУ) и системы автоматического регулирования (САР) являются, в основном, одноконтурными системами стабилизациии работают по схеме, представленной на рисунке 5.1.Рисунок 5.1 Автоматизированная система управления ТПлинии производства ПКТ.е.
установки в составе линии производства ПГК управляются каждаясвоей локальной системой автоматизации. Получается следующая логическаяцепочка: информация с объекта управления (ОУ) с помощью соответствующихдатчиков попадает в систему автоматизации, которая по заданным алгоритму ипрограммному обеспечению выдает управляющие воздействия на ОУ с помощью исполнительных механизмов (клапанов, насосов, моторов, нагревателей ит.п.). Таким образом, осуществляется управление исследуемыми ТП. На современных кондитерских предприятиях для контроля за ходом отдельных процессов производства конфет широко используются мнемосхемы (пример такоймнемосхемы процесса приготовления конфетной массы приведен на рисунке5.2).266На кондитерских фабриках встречаются также варианты, когда вся линияцеликом является ОУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
