Метод оптического контроля количества хлебобулочных изделий на конвейерных линиях в условиях нестационарной освещенности

• Автор: Ненашев, Алексей Леонидович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Введение

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТКА ПРОБЛЕМЫ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЕЕ РЕШЕНИЯ

1.1 Особенности построения бесконтактных систем контроля изделий на основе систем технического зрения

1.2 Обзор существующих СТЗ на основе обработки видеоизображений

1.2.1 Программно-технический комплекс «Hunter Count»

1.2.2 Программно-технический комплекс «uvVideoCounter»

1.2.3 Программно-технический комплекс «Система подсчета количества линейных объектов»

1.3 Постановка задачи, выбор и обоснование направления исследований

1.4 Выводы
2. Выбор экспериментальной базы. Разработка программно - технических средств и методики проведения исследований

2.1 Выбор экспериментальной базы и разработка методики проведения исследований

2.2 Разработка аппаратного обеспечения исследовательского комплекса
2.3 Разработка программного обеспечения исследовательского комплекса
2.4 Выводы
3. Разработка методов контроля хлебобулочных изделий на конвейерных линиях в условиях неоднородного динамического освещения контролируемой сцены
3.1 Фильтрация и предобработка изображения
3.1.1 Особенности построения цифровых фильтров для обработки изображений
3.1.2 Разработка комбинированного фильтра
3.2 Сегментация объектов на изображении контролируемой сцены
3.2.1 Особенности сегментации изображения

3.2.2 Разработка структурной схемы сегментации
3.2.3 Локализация областей местоположения объектов
3.2.4 Разработка метода выделения контура объекта на основе градиентного метода с использованием экстремальной рекуррентной эвристической процедуры
3.2.5 Разработка метода замыкания разрывов контуров
3.3 Контроль формы хлебобулочных изделий
3.3.1 Получение входного вектора нейронной сети
3.3.2 Разработка нейронной сети
4. Практическая реализация системы контроля хлебобулочных изделий на конвейерных линиях
4.1 Методика проведения и результаты эксперимента
4.2 Основные характеристики системы контроля хлебобулочных изделий на конвейерных линиях
4.3 Описание программно - аппаратной реализации системы контроля хлебобулочных изделий на конвейерных линиях
4.4 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение

Введение
В любой промышленности одной из важных задач является контроль и учет производимых изделий. Для небольших мелкосерийных предприятий использование дорогих узкоспециализированных систем контроля является экономически невыгодным. В основном операцию контроля в таких случаях выполняет непосредственно человек. Следствием этого является сильное влияние психофизиологического состояния контролера на технологический процесс, который меняется в течение рабочего дня (человек устает, теряет бдительность и т.д.), что является одним из основных недостатков неавтоматизированного контроля.
Для решения задач автоматизации контроля изделий одним из наиболее перспективных методов является использование систем технического зрения. На сегодняшний день системы технического зрения показали свою высокую эффективность при решении многих задач, связанных с управлением сложными производствами и автоматизацией производственных процессов [1].
Несмотря на достигнутые успехи в области построения таких систем [2], проблема автоматизированного контроля выпускаемой продукции с применением таких систем технического зрения по-прежнему остается важной и актуальной. Это обусловлено, в первую очередь, тем обстоятельством, что как сами объекты контроля, так и сцена изображения, на которой они находятся, отличаются значительным многообразием.
В целом в общей задаче контроля изделий можно выделить такие частные цели, как их подсчет, идентификацию и комплексную оценку качества. В силу наличия вышеуказанной проблемы приходится констатировать, что в общем виде задача оценка качества до настоящего времени полностью не решена и при контроле с применением телевизионных систем обычно ограничиваются решением частных случаев, а именно идентификацией изделий и их подсчетом.
В этом направлении на сегодняшний день имеется множество готовых решений, доведенных до массового производства, например, [3,4]. Однако,
рокого круга видеокамер наиболее привлекательными для автоматизации производственных процессов являются WEB-камеры. Это связано с тем, что они имеют наиболее выгодное соотношение цена-качество. Большинство из них формируют размер получаемого изображения 640x480 пикселей, что является довольно приемлемым для решения актуальных задач автоматизации. Современные WEB-камеры поддерживают все интерфейсы взаимодействия с ПК. К ним относятся интерфейсы USB, IEEE 1394, Ethernet. Хорошим дополнением является то, что производители поставляют готовые драйверы, различные полезные утилиты и готовые компоненты для своих WEB-камер. Это значительно упрощает разработку программного обеспечения для систем технического зрения. При выборе видеокамеры для решения поставленной задачи были учтены следующие моменты. Во-первых, ее стоимость не должна быть высокой, а, во-вторых, печной агрегат, над которым будет устанавливаться контролирующая видеокамера, расположен на расстоянии нескольких десятков метров от персонального компьютера с программным обеспечением. Исходя из этого, в качестве контролирующей видеокамеры было решено использовать IP WEB-камеру D-Link DCS900 с разрешением 640x480 [9]. Данная камера полностью удовлетворяет перечисленным требованиям и способна передавать изображение по сети Ethernet с использованием протоколов TCP/IP и HTTP. Видеопоток, поступающий с такой камеры, представляет собой последовательно передаваемые кадры изображения. Необходимо заметить, что для уменьшения объема кадра данная камера использует метод сжатия JPEG. Полученное изображение используется программным обеспечением для дальнейшего анализа. В качестве ПК можно использовать любой компьютер, позволяющий работать в операционной системе семейства «Windows».
При решении поставленной задачи контроля и учета хлебобулочных изделий на конвейерных линиях в лабораторных условиях использовался ПК со следующими характеристиками: процессор AMD Athlon(tm) 64 Х2 Dual Core Processor 2610 Гц, 1024 Мб оперативной памяти.