این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در 90 صفحه می باشد.
فهرست
مقدمه : ۱
فصل اول ۳
پیشینه پژوهش ۳
۱ -۱ آشنایی با ماشین بینایی و پیشینه استفاده از آن ۴
۱-۱-۱ بینایی و اتوماسیون کارخانه ۶
۲-۱-۱ بینایی انسان در مقابل بینایی ماشین ۸
۳-۱-۱ پارامترهای مقایسه ای ۸
۴-۱- ۱ ملاحظات اقتصادی ۱۰
۲-۱ کاربرد های ماشین بینایی در کشاورزی ۱۱
۱-۲-۱ کاربرد در تشخیص کیفیت میوه ها : ۱۲
۲-۲-۱ کاربرد در کنترل کیفیت سبزیجات ۱۴
۳-۲ -۱ طبقه بندی و ارزیابی کیفیت حبوبات ۱۵
۴-۲ -۱ کاربرد در سایر تولیدات غذایی ۱۶
۵-۲-۱ تکنیکهای سه بعدی (۳-D) ۱۷
۶-۲-۱ نتیجه استفاده از سیستم های بینایی ماشین در کشاورزی ۱۷
۳-۱ طرح یک خط مکانیزه تولید تخم مرغ ۱۸
۱-۳ -۱ اجزاء یک مرغداری مکانیزه به همراه بخش بسته بندی ۱۸
۱-۱-۳-۱ مرحله تولید شامل دو قسمت است: ۱۸
۲-۱-۳ -۱ مرحله شستشو ۱۹
۳-۱-۳-۱ مرحله درجه بندی ۲۰
۴-۱-۳-۱ مرحله بسته بندی ۲۱
فصل دوم ۲۲
مواد و روشها ۲۲
۱-۲ مفاهیم اولیه پردازش تصویر ۲۳
۱-۱-۲ پیکسل ۲۳
۲-۱-۲ پنجره ۲۴
۳-۱-۲ مکان پیکسل ۲۵
۴-۱-۲ سطح خاکستری ۲۸
۵-۱-۲ خطای کوآنتایز کردن ۳۲
۱-۵-۱-۲ خطای اندازه گیری ۳۵
۶-۱-۲ هیستوگرام ۳۷
۱-۶-۱-۲ ایجاد هیستوگرام ۳۹
۲-۶-۱-۲ مشخصات ۴۱
۷-۱-۲ سیستم های رنگی RGBو CMYB ۴۲
۲-۲ پردازش های اولیه ماشین بینایی ۴۴
۱-۲-۲تبدیل تک متغیره ۴۶
۱-۱-۲-۲ عملگر همانی ۴۶
۲-۱-۲-۲ عملگر معکوس ۴۷
۳-۱-۲-۲ عملگر حد آستانه ۴۸
۴-۱-۲-۲ سایر اپراتورها ۴۹
۲-۲-۲تبدیل دو متغیره (جفتی) ۵۵
۱-۲-۲-۲ جمع تصاویر ۵۷
۲-۲-۲-۲ تفریق تصاویر ۵۸
۳-۲-۲-۲ ضرب تصاویر ۶۱
۳-۲-۲ کونولوشن: تبدیل ناحیه ای ۶۳
۳-۲ طراحی سیستم ۶۴
۱-۳-۲ سیستم ماشین بینایی ۶۵
۲-۳-۲پردازش تصویر ۶۷
۱-۲-۳-۲ مرحله پروجکشن کردن تصویر(محدود کردن تصویر به محدوده تخم مرغ): ۶۹
۲-۲-۳-۲ پیدا کردن ناحیه مورد علاقه Region of interest ۷۰
۳-۲-۳-۲ پیدا کردن مرز تخم مرغ ۷۱
۴-۲-۳-۲ حذف نویز ۷۲
۵-۲-۳-۲ تشخیص تمیز یا آلوده بودن تخم مرغ ۷۴
۶-۲-۳-۲ تخمین وزن و حجم تخم مرغ ۷۵
الگوریتم های پردازش تصویر : ۷۷
۱) مرحله پروجکشن کردن ۷۷
۲) مرحله پیدا کردن ناحیه مورد علاقه ۷۸
۳) مرحله پیدا کردن مرز تخم مرغ ۷۸
۴) مرحله حذف نویز ۸۰
۵) مرحله تشخیص تمیز یا آلوده بودن تخم مرغ ۸۱
۶)تخمین وزن و حجم تخم مرغ ۸۲
فصل سوم ۸۳
نتایج و بحث ۸۳
۱-۳ نتایج آزمایش سیستم ۸۴
۲-۳ پیشنهادات ۸۵
نتیجه گیری: ۸۵
مقدمه :
درآمد حاصل از فروش سیستم های ماشین بینایی و متعلقات وابسته در سال ۱۹۸۶ بیش از ۴۰۰ میلیون دلار بوده و این رقم تا سال ۱۹۹۱ بالغ بر ۲ میلیارد دلار شده است. کاربرد ماشین بینایی در مواردی مثل مونتاژ محصولات ، بازرسی و انتقال مواد ، باعث بهبود کارایی این فرایندها خواهد گردید.
عدم اطلاع کافی مهندسین از تکنولوژی ماشین بینایی و عدم آشنایی با توجیه اقتصادی بکارگیری آن موجب شده است که در استفاده از این تکنولوژی تردید و بعضی مواقع واکنش منفی وجود داشته باشد. علیرغم این موضوع ، ماشین بینایی روز به روز کاربرد بیشتری پیدا کرده و روند رشد آن چشمگیر بوده است.
تعداد سیستم های ماشین بینایی نصب شده و در حال استفاده نسبت به تعداد مواردی که می توانند از این تکنولوژی بهره گیرند ، بسیار کمتر است. سازندگان و فروشندگان سیستم های ماشین بینایی بر این عقیده هستند که بجز موارد معدود ، اطلاعات کاربران این سیستم ها بسیار محدود می باشد. در حالی که مفاهیم کلی برای کاربران شناخته شده است ، اطلاع کاربردی کافی در اختیار کاربران نیست تا بتوانند نیازهای خودشان را با تواناییهای ماشین مرتبط و بررسی نمایند.
نظر به اینکه کاربرد ماشین بینایی روز به روز گسترده تر می شود و هم اکنون در برخی از صنایع مونتاژ الکترونیک ، صنایع اتوموبیل سازی و صنایع نساجی این تکنولوژی متداول شده است. لازم می نماید تا صنعت کشاورزی و صنایع غذایی کشور نیز در خصوص بکارگیری این تکنولوژی آشنایی لازم را پیدا کند. استفاده از ماشین بینایی بعنوان یک ابزار کارآمد و انعطاف پذیر در سیستم های اتوماسیون کارخانه های صنایع غذایی اجتناب ناپذیر خواهد بود.
این پژوهش سعی خواهد کرد ضمن معرفی سیستم های ماشین بینایی و پردازش دیجیتالی تصویر و کاربردهای آن در صنایع مربوط به کشاورزی ، به طور اخص به کاربرد آن در سورتینگ تخم مرغ و طراحی سیستم های مربوط به آن (نرم افزار و …) بپردازد.
1 -1 آشنایی با ماشین بینایی و پیشینه استفاده از آن
تکنولوژی ماشین بینایی و تصویر برداری دیجیتالی شامل فرایندهایی است که نیازمند بکارگیری علوم مختلف مهندسی و نرم افزار کامپیوتر می باشد. این فرایند را می توان به چند دسته اصلی تقسیم نمود:
۱- ایجاد تصویر به شکل دیجیتالی
۲- بکارگیری تکنیکهای کامپیوتری جهت پردازش و یا اصلاح داده های تصویری
۳- بررسی و استفاده از نتایج پردازش شده برای اهدافی چون هدایت ربات و کنترل نمودن تجهیزات خودکار ، کنترل کیفیت یک فرایند تولیدی یا فراهم نمودن اطلاعات جهت تجزیه و تحلیل آماری در یک سیستم تولیدی کامپیوتری
در طی سه دهه گذشته تکنولوژی بینایی کامپیوتری بطور پراکنده در صنایع فضایی و بطور محدود در صنعت بکاربرده شده است. جدید بودن تکنولوژی ، نبودن سیستم مقرون به صرفه در بازار و نبودن متخصصین این رشته باعث شده است تا این تکنولوژی بطور گسترده استفاده نشود. تا مدتی قبل دوربین ها و سنسورهای استفاده شده معمولا بطور سفارشی و مخصوص ساخته می شدند تا بتوانند برای منظور خاصی مورد استفاده قرار گیرند. همچنین فرآیند ساخت مدارهای مجتمع بسیار بزرگ (VLSI) آنقدر پیشرفت نکرده بود تا سنسورهای حالت جامد بارزولشن بالا ساخته شود.
استفاده از سنسورهای ذکر شده مستلزم این بود که نرم افزار ویژه ای برای آن تهیه شود و معمولا این نرم افزارها نیز نیاز به کامپیوترهای با توان پردازش بالا داشتند ، علاوه بر همه این مطالب مهندسین مجبور بودند که آموزشهای لازم را پس از فراغت از تحصیل فراگیرند ، زیرا درس ماشین بینایی در سطح آموزشهای متداول مهندسی (لیسانس) در دانشگاهها و به شکل کلاسیک ارائه نمی شد.
تکنولوژی ماشین بینایی در دهه آینده تاثیر مهمی بر تمامی کارهای صنعتی خواهد گذاشت که دلیل آن پیشرفتهای تکنولوژی اخیر در زمینه های مرتبط با ماشین بینایی است و این پیشرفت ها در حدی است که استفاده از این تکنولوژی هم اکنون حیاتی می باشد.
امروزه تمامی شرایط برای فراگیر شدن تکنولوژی ماشین بینایی فراهم شده است. سنسورهای حالت جامد و کامپیوترهای شخصی امروزی به عنوان ابزارهای کارآمد ، مطمئن و ارزان برای پردازش تصویر و تصمیم گیری درباره آن موجود می باشد. دانشگاهها (در آمریکا ) به تعداد کافی مهندسینی را تربیت می کنند که دانش و مهارت کافی در زمینه ماشین بینایی را دارند و بالاخره به دلیل حفظ استانداردها در سطح ملی نیاز به افزایش بهره وری و بهبود کیفیت وجود دارد. علاوه بر این، به دلیل مسائلی از قبیل نیاز به بررسی و دعاوی صنعتی و نیاز به داشتن اطلاعات کامل از محصول در مراحل مختلف بطوری که دسترسی به آن مقدور باشد صنایع تولیدی را وادار می کند تا فرآیند جمع آوری و ذخیره اطلاعات مربوط به محصول در مراحل مختلف تولید را خودکار نماید.
در گذشته بسیاری از فرآیندهای تولید براساس بکارگیری نیروی انسانی و بینایی طراحی شده بودند. در این سیستم ها بینایی انسان به عنوان جزء لاینفک تواناییهای فرآیند بوده است. ورود رباتها به کارخانجات و حذف نیروی انسانی ضرورت اضافه نمودن بینایی مصنوعی به سیستم را ایجاب می نماید. جهت بررسی موضوع نیاز به بکارگیری ماشین بینایی بجای بینایی انسان لازم است تا مطالعه دقیق تری صورت گیرد و توانایی این دو با هم مقایسه گردند.
۱-۱-۱ بینایی و اتوماسیون کارخانه
وظایف اساسی که می تواند توسط سیستم های ماشین بینایی انجام گیرد شامل سه دسته اصلی است:
۱- کنترل
۲- بازرسی
۳- ورود داده
کنترل در ساده ترین شکل آن مرتبط با تعیین موقعیت و ایجاد دستورات مناسب می باشد تا یک مکانیزم را تحریک نموده و یا عمل خاصی صورت گیرد. هدایت نقاله های هدایت شونده خودکار (AGVS) در عملیات انتقال مواد در یک کارخانه ، هدایت مشعل جوشکاری در امتداد یک شیار یا لبه یا انتخاب یک سطح بخصوص برای انجام عملیات رنگ پاشی توسط ربات مثالهایی از بکارگیری ماشین بینایی در کنترل می باشند.
کاربردهای ماشین بینایی در بازرسی مرتبط با تعیین برخی پارامترها می باشد. ابعاد مکانیکی و همچنین شکل آن ، کیفیت سطوح ، تعداد سوراخها در یک قطعه ، وجود و یا عدم وجود یک ویژگی یا یک قطعه در محل خاص از جمله پارامترهایی هستند که توسط ماشین بینایی ممکن است بازرسی شود. موضوع اصلی این پروژه که دسته بندی گوجه فرنگی می باشد نیز با کمک همین وظیفه ماشین بینایی انجام می شود. عمل اندازه گیری توسط ماشین بینایی کم و بیش مشابه بکارگیری روشهای سنتی استفاده از قیدها و سنجه های مخصوص و مقایسه ابعاد می باشد. سایر عملیات بازرسی به جز موارد اندازه گیری شامل مواردی چون کنترل وجود برچسب بر روی محصول (داروئی، غذایی ، …) بررسی رنگ قطعه وجود مواد خارجی در محصولات غذایی نیز با تکنیک های خاص انجام می گیرد.
اطلاعات مربوط به کیفیت محصول و یا مواد و همچنین تعقیب فرآیند تولید را می توان توسط ماشین بینایی گرفته و در بانک اطلاعاتی سیستم تولید کامپیوتری جامع بطور خودکار وارد نمود. این روش ورود اطلاعات بسیار دقیق و قابل اعتماد است که دلیل آن حذف نیروی انسانی از چرخه مزبور می باشد. علاوه بر این ، ورود اطلاعات بسیار مقرون به صرفه خواهد بود ، چرا که اطلاعات بلافاصله پس از بازرسی و به عنوان بخشی از آن جمع آوری و منتقل می شوند. میزان پیچیدگی سیستم های بینایی متفاوت می باشد. این سیستم ها ممکن است منحصر به یک سیستم بارکدینگ معمولی که برای مشخص نمودن نوع محصول جهت کنترل موجودی بکار می رود، باشد یا ممکن است متشکل از یک سیستم بینایی صنعتی کامل برای اهدافی چون کنترل کیفیت محصول باشد.
پروژه طراحی سیستم هوشمند سورتینگ تخم مرغ
