字級:
小字級
中字級
大字級

機器視覺技術於魚體排整系統之應用

 class='img_caption'圖(一).轉盤設計

資料來源:國立雲林科技大學/ 張祥傑

承接前研究(詳魚體自動化分級系統開發),秋刀魚隻經由魚體自動化選別系統選別後,可依照秋刀魚大小級距分為特級、一級、二級、三級、四級、五級。選別後的魚隻置入整排與裝箱輔助系統中進行排整程序,為避免魚隻置入系統轉盤上時聚集成堆,故在轉盤上設置數個可調整角度式的檔板,轉盤內魚隻因擋板的關係,會逐漸分散魚隻的間隔,以防過多魚隻卡在出口,另外也設置一個能夠上下調整的擋板如圖(一),擋板高度調整為一隻魚體能夠通過的高度,排除兩隻魚重疊在一起的狀況,因轉盤材質與垂直式輸送帶材質會互相影響,所以將轉盤上的材質更換成壓克力,降低魚隻在轉盤上的摩擦力。

當魚隻接觸到垂直式輸送帶時,當垂直式輸送帶的摩擦力大於轉盤上的摩擦力,觸碰到的魚體會被往前帶動至水平式輸送帶,並且利用速差的關係,能夠排除兩隻併排在一起的狀況,而出口的擋板位置,剛好預留一隻魚體能通過的空間如圖(二),能夠再更降低魚體併排的狀況,魚體至水平輸送帶時,將個別進入視覺判別系統中如圖(三),利用程式內之在背光中計數功能判別魚體是否進入特徵判別之範圍內,再經由視覺感測器內之程式撰寫來判別魚體特徵,進而分辨魚體方向,所判別完之數據會經由GigE Cable協定傳入可程式化邏輯控制器內部,可程式化邏輯控制器接收到輸入訊號後,將訊號轉換並輸入於可程式化邏輯控器內部之計數器,計數器會因觸發條件而促使內部數值累加,累計後數值可經由另外增設之個人電腦或工業電腦,顯示於螢幕上,其方法為撰寫程式促使可程式化邏輯控制器與電腦之間能進行數值轉換,並在另行設計人機介面之程式,使其轉換後數值進入人機介面之內部程式,並將其累計數值顯示於人機介面上,使操作人員可方便觀看魚隻數量(人機介面之撰寫可利用電腦內GP-Pro Ex、LabView或python等軟體),進而達到自動計量之功能。

視覺辨識分成三個階段:

1.初步判別:首先利用程式內部背景去除功能,先將輸送帶及其他背景拍攝,並調整增益值,此步驟是為了將魚體的灰階圖獨立出來,避免造成背景物加入判別之情況,再者利用整排與裝箱輔助系統將魚體整料後經過視覺感測器,整料完之魚體進入視覺可視範圍中,經過內部程式將抓取到之魚體影像處理,利用程式內部之背光中計數功能判別魚體是否進入判別式中,再來利用比對校正,規範校正特徵,擷取魚體腹部、背部之特徵,來進行方向校正,校正圖像會將傾斜魚體影像轉正,以利更準確之判別,再來利用比對特徵值,擷取魚體之眼睛及尾巴特徵,來判別魚體方向。

2.分料及自動計數:將前者判別結果傳入可程式化邏輯控制器中,可程式化邏輯控制器會依所抓取之訊號,進行控制馬達撥片之作動,在控制馬達之前,可利用以下兩方案來進行自動計量之功能。(1)將視覺感測器之判別結果訊號傳入可程式化邏輯控制器中之暫存記憶體中,進而達到自動計數功能,此方法可能會因異物進入輸送帶而造成視覺感測判別錯誤,有可能導致自動計數之數量無法完全達到準確。(2)在魚體進入分料槽前加裝光電感測器,魚體經過時會觸發光電感測器,在將結果傳入可程式化邏輯控制器內部之暫存記憶體,此方法可較為準確分辨魚體數量,但須增設光電感測器,會使整體硬體架構複雜些,並且光電感測器也必須能抵抗船艙內之潮濕環境。上述兩者,都可在魚體進入分料槽前就達到自動計數之功能。

3.人機介面之顯示:進行自動計數完後,將其結果寫入人機介面中,將其結果顯示於螢幕,使操作人員能方便且直覺地觀看數量。自動計數功能可降低人工計算時所產生之錯誤,使魚體數量能夠更準確。

當魚隻進行判別完後,利用馬達撥片如圖(四)將魚隻進行左右側的引導,頭朝前的魚隻,撥片會將魚引導至左邊的滑道,尾巴朝前的魚隻,撥片會將魚引導至右邊的滑道,魚隻進入滑道後,人員只需在下方的無動力滾輪上如圖(五),放上魚箱等待系統將魚隻一隻一隻送進來即可。

魚體排整系統,有別於人工排整作業,在船上分選作業完成後,可直接進行魚體的自動排整,可以減少在人力排整時所發生的時間延誤,協助國內漁業業者現階段繁雜耗時的生產流程,提升生產效能,有助於增加排整效率,節省作業時間,提高魚貨鮮度,增加漁獲品質與價值,透過智能化漁業產業發展,培養學、產、研界跨領域人才與知識,促使廠商投資並帶動周邊發展,促進工業、資訊業以及漁業密切合作,推動漁業產業朝自動化智慧化方向邁進。

▲研發團隊:國立雲林科技大學機械工程系

聯絡人:張祥傑 副教授

電話:05-5342601 ext 4119

E-mail:changjye@yuntech.edu.tw

TOP