Диссертация (1152212), страница 18
Текст из файла (страница 18)
2.21 Графическое изображение поиска отрезков МФ, ЕН. После нахождения координат точек М и М, необходимо найти координаты точек НГхЬ, уЦ, Е~хе„уе), лежащих на гранях многогранника, при этом точка О~хд, у0) лежала бы на отрезке ЕН, а ~МОН = 90'. Таким образом отрезок ЕН характеризует относительную длину гранулы, а отрезок ММ характеризует длину гранулы.
Полученные относительные значения длины и ширины выражены в 119 пикселах, поэтому для получения значения в миллиметрах, либо других системах измерения необходимо произвести конвертацию. 2.5 Краткие выводы по 2 главе. 1. Обоснованы теоретические основы обработки цифровых изображений при помощи систем компьютерного зрения. 2. Показана возможность использования систем компьютерного зрения как инструмент мониторинга орган олептическ их показателей качества гранулированных продуктов. 3. Разработана методика обработки изображения с целью выделения органолептических показателей гранулированных пищевых продуктов на примере отрубей, кукурузных палочек и гранулированного комбикорма.
4. Разработаны алгоритмы нахождения геометрических размеров гранул и сравнения полученных данных с параметрами органолептических показателей качества объекта-эталона из базы данных системы. 120 ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ КОМПЬЮТЕРНОГО ЗРЕНИЯ, РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННОГО КОМБИКОРМА Мониторинг и визуальное наблюдение самого процесса гранулирования пищевой массы затруднено, поскольку движущиеся объекты, такие как матрица гранулятора, закрыты металлическими частями корпуса.
Поэтому для анализа и оценки степени износа внутренних частей гранулятора необходимо произвести его полную остановку и отключение от электропитания, затем произвести демонтаж корпуса при помощи специальных инструментов. В то же время для оценки органолептических показателей готовых гранулированных пищевых продуктов достаточно производить мониторинг и наблюдение участка конвейерной линии в непосредственной близости от выпускающего отверстия. Проведение видеомониторинга и тестирование системы компьютерного зрения производилось в процессе производственной деятельности на предприятии ОАО "Мельничный комбинат в сокольниках", а так же в практических лабораториях кафедры "Автоматизированные системы управления биотехническими процессами" ФГБОУ ВО "Московский государственный университет пищевых производств". Использовались пресс-грануляторы с плоской матрицей, схема которого представлена на рис.
3,1 и цилиндрической матрицей, схема которого представлена на рис, 3.3. 121 3 4 Рис. 3.1 Схема пресс-гранулятора с плоской матрицей 1 — загрузочное отверстие; 2 — пуансон; 3 — плоская матрица; 4 — вал; передающий вращение от червяка к пуансону; 5 — выгрузное окошко; 6— подшипники с уплотнителем; 7 — муфта; 8 — червячный механизм; 9 — корпус. Принцип устройства пресс-гранулятора с плоской матрицей заключается в зафиксированной на валу жесткого диска матрицей: принципиальная схема такой матрицы представлена на рис. 3.2. Недостатками грануляторов с кольцевыми матрицами являются трудоемкий осмотр и замена рабочих органов, необходимость производить регулярную остановку пресса для плановой очистки или замены матрицы, ремней, катков.
Рис. 3.2 Принципиальная схема работы гранулятора с плоской матрицей. Так же недостатком кольцевой матрицы перед плоской является высокая скорость вращения матрицы, которая, как правило, превышает скорость вращения плоской матрицы до 5 раз, в результате чего не происходит хорошего продавливания сырья для формирования качественных гранул. Стоит отметить, что при высокой скорости вращения матрицы и движения катков быстрее изнашиваются подшипники, в результате чего необходимо производить постоянное охлаждение подшипников, в то время как у грануляторов плоской матрицей охлаждение не требуется из-за постоянной смазки подшипников. Принципиальная схема работы пресс-гранулятора с кольцевой матрицей представлена на рис. 3.3.
Сырье )' Матрица „, СреенойГранулы .-~) ,,яФ' Ролики Канал матрицы (фильера) Рис. 3.3 Принципиальная схема работы кольцевой матрицы при производстве гранул. 3.1 Организация и методика проведения экспериментальных исследований имеющими меньшую частоту съемки. Видеодатчик имеет стандарт подключения 124 При проведении экспериментальной части работы и тестирования системы использовалась следующая совокупность аппаратов: видеодатчик ЯОМС' РЯЗЕУЕ Сашега В4.09.24.1, осветительные приборы — светодиодная панель УА1 10001.М, штатив Ке1саш Есород Е-106, персональный компьютер, имеющий следующие характеристики, влияющие на производительность работы приложения: процессор 1пге1 Соте 15-2400 ф 3.10 6Нк, оперативная память 8ОВ. Видеодатчик имеет следующие характеристики: максимальное разрешение матрицы 640х480 пикселов, максимальное количество кадров, производящееся в секунду — 187.
Выбор данного видеодатчика обусловлен: низкой стоимостью на рынке, по сравнению с аналогичными устройствами, имеющими высокую частоту съемки при аналогичном разрешении матрицы; низкими показателями хроматических аберраций и дисторсий объектива.
Высокая частота съемки камеры позволяет производить более точный мониторинг процесса в сравнении с датчиками, УЯВ к персональному компьютеру и не требует дополнительных источников питания. Используемое в ходе экспериментальной части работы программное обеспечение: операционная система %1пдоъъ 7, среды разработки: Ес11рае, НазЬьзе~ е1ор. Так как разные виде одатчики имеют различные характеристики, то необходимо учесть угол обзора объектива, информацию о котором производители видеодатчико в должны предоставлять в спецификациях к соответствующей модели. Рекомендуемый для проведения измерений угол обзора объектива камеры не должен превышать 75', так как при превышении этого значения происходят различные искажения прямой перспективы из-за конструктивных особенностей объектива.
Использование камер, обладающая объективом с значительными оптическими искажениями может повлиять на последующие измерения при использовании алгоритмов определения размером гранул, тем самым внося дополнительную неточность измерений. Чаще всего искажение (дисторсия) изображения проявляется в качестве так называемой «бочки» оптического искажения прямой перспективы, в результате которого изображение имеет не искаженную область в районе центра, и искажения ближе к краям изображения ~рис 3.4)., поэтому объектив не должен иметь значительных хроматических аберраций и дисторсий. Рис. 3.4 сравнение изображений, полученных с камер, имеющих объективы с различной степенью дисторсии.
3.1.1 Монтаж и расположение системы компьютерного зрения в производственный процесс Расположение камеры: камеру необходимо располагать над конвейерной линией на участке технологического производства после процесса гранули рован ия, так как необходимо осуществлять контроль качества непосредственно при выходе гранул из гранулятора. Камера должна быть ориентирована таким образом, чтобы плоскость матрицы сенсора располагалась параллельно плоскости конвейерной линии (рис 3.5).
Рис. 3.5 Схема расположения видеодатчика над конвейерной линией. Π— расстояние от видеодатчика до конвейерной линии,  — ширина конвейерной линии, 1 — видеокамера, 2 — область конвейерной линий, попадающая в зону видимости камеры, 3 — конвейерная линия производственного процесса.
Пунктирными линиями обозначено пространство, попадающее в область видимости камеры. Рекомендуется устанавливать видеокамеру таким образом, чтобы изображение конвейерной линии занимало всю область видимости камеры; в случае, если такая установка камеры над конвейерной линией невозможна из-за технических особенностей производства, то необходимо использовать дополнительные возможности для калибровки — отступы. Если камера с заданным углом обзора расположена таким образом, что изображение конвейерной линии занимает часть кадра, то необходимо использовать специальные поля в интерфейсе программы, значения которых присваиваются в соответствующие переменные программы, характеризующие ширину отступа в пикселах.
Необходимо подобрать такие отступы 1~ и 1з, что значение переменной К— соответствовало ширине конвейерной линии. Данная операция необходима для того, чтобы алгоритмы программы использовали для обработки только область 127 Имея показатели относительной длины отрезков 1мя и 1~ц, которые выражены в пикселах, можно рассчитать значения ширины 1я и длины 1л гранулы в миллиметрах по следующей формуле: К = 1„„х— К 1Н = 1ен х— М Полученные значения длины и ширины гранулы в мм заносятся в базу данных программного обеспечения для последующего анализа, сравнения с эталонными показателями и формирования банка данных количества брака и продукции надлежащего качества.
3.1.2 Этапы подготовки оборудования системы компьютерного зрения к видеосъемке. Подготовка аппаратуры и необходимого для работы системы компьютерного зрения оборудования производилась в соответствии со следующим планом: 1. Подготовка к видеосъемке. 1.1.
Зарядка аккумуляторов ноутбука. Зарядка производилась до тех пор, пока индикатор зарядки аккумулятора ноутбука полностью заполнится. 1.2. Проверка свободного места в памяти компьютера. Проверка производилась программным обеспечением Тгее Яке Ргее 3.4.5.343. Удовлетворительным считался объем памяти на жестком диске компьютера, который мог вместить в себя не менее десяти видеофильмов размером 4ОВ. 13. Проверка работоспособности 11ЯВ-портов компьютера, для подключения видеокамеры. Проверка осуществлялась при помощи 13ЯВ-карт памяти и путем подключения видеокамеры КОМУ РЯЗЕУЕ Сашега В4,09.24.1. Удовлетворительным условием работы БЯВ-портов считалось сопровождение подключения однократным звуковым сигналом, а так же отображение подключенного устройства в меню «Диспетчер устройств».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
