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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:洪志和
研究生(外文):Chih-ho Hung
論文名稱:蛋殼裂痕自動檢測系統之開發
論文名稱(外文):Development of an Automatic Inspection System for Eggshell’s Cracks
指導教授:林貞信林宜弘林宜弘引用關係
指導教授(外文):Jen-shinn LinYi-hung Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:食品科學系
學門:農業科學學門
學類:食品科學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:121
中文關鍵詞:蛋殼裂痕自動化施壓與洩壓機器視覺
外文關鍵詞:eggshell’s cracksautomationpressure loading and de-loadingmachine vision
相關次數:
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本研究的目的在發展一蛋殼裂痕自動檢測系統。此自行設計的自動檢測系統結合了”施壓與洩壓”的檢測方法和機器視覺技術,可取代傳統依靠人工視覺檢查蛋殼裂痕的方法。蛋殼裂痕自動檢測系統主要包含一台個人電腦、一台可程式控制器(PLC)、一轉輪、一壓力罩及四部攝影機,該轉輪環設十二個半圓柱容置室,可以步進和旋轉的方式輸送檢測的雞蛋,其中上方四個容置室,可以壓力罩依一氣動機之推動而升降,其下降緊抵容置室時,對其內受檢測雞蛋”施壓與洩壓”,然後藉由機器視覺系統作測試雞蛋的影像擷取,進一步對取得影像中可能為裂痕影像的面積、周長和細密度(compactness)作測量。根據實驗結果,細密度是一個客觀且可量測的裂痕辨識指標,採用細密度之閥值為2.2。本蛋殼裂痕自動檢測系統在檢測100顆沒有裂痕及100顆有裂痕雞蛋的成功率為92%和86%。
The purpose of this research was to develop an automatic inspection system for eggshell’s cracks. A self-designed automatic inspection system, which combined the “pressure loading and de-loading” testing method and the machine vision technique, could be used to replace the traditional way of inspection of eggshell’s cracks by human eyes. The inspection system mainly comprises a personal computer, a programmable logical controller, a rotary wheel, a pressure cover, and 4 cameras. Eggs for inspection were step-by-step fed and transported by 12 half-cylindrical chambers located at the outer circumference of the rotary wheel. The pressure cover, located at the top of the wheel, could be air-driven downward to seal four of the twelve half-cylindrical chambers. Air pressure was then loaded to and de-loaded from the chambers. Then, images of test eggs were taken by the machine vision system for further calculations of area, perimeter, and compactness of possible cracks in the images. According to experimental results, compactness was objective to cracks’ recognition, and also was a measurable recognition index of cracks. By taking a threshold value of 2.2 for the compactness, the successful rates for the system to recognize 100 good eggs and 100 cracked eggs were 92% and 86%, respectively.
目 錄
中文摘要-------------------------------------------------------------------Ⅰ
英文摘要-------------------------------------------------------------------Ⅱ
誌謝-------------------------------------------------------------------------Ⅲ
目錄-------------------------------------------------------------------------Ⅳ
圖目錄----------------------------------------------------------------------Ⅷ
表目錄----------------------------------------------------------------------XI
第一章 緒論--------------------------------------------------------------1
1.1 研究背景與動機-------------------------------------------------1
1.2 研究目的----------------------------------------------------------2
1.3 論文架構----------------------------------------------------------3
第二章 文獻回顧--------------------------------------------------------5
2.1 雞蛋背景介紹----------------------------------------------------5
2.2 新鮮殼蛋品質的定義-------------------------------------------8
2.2.1 外部品質--------------------------------------------------8
2.2.2 內部品質-------------------------------------------------12
2.3 新鮮殼蛋的品質檢查-----------------------------------------14
2.3.1 外觀檢查-------------------------------------------------15
2.3.2 透光檢查-------------------------------------------------17
2.3.3 內容檢查-------------------------------------------------18
2.3.4 衛生檢查項目-------------------------------------------19
2.4 微生物污染途徑與污染機制--------------------------------19
2.5 新鮮殼蛋的清潔-----------------------------------------------20
2.6 蛋殼破裂的原因-----------------------------------------------22
2.7 蛋殼裂痕的檢測-----------------------------------------------23
2.7.1 機器視覺檢測-------------------------------------------23
2.7.2 音波檢測-------------------------------------------------25
2.7.3 壓力檢測-------------------------------------------------28
2.7.4 其他相關科學論文-------------------------------------29
2.8 影像處理--------------------------------------------------------30
2.8.1數位影像的表示-----------------------------------------30
2.8.2影像處理方法--------------------------------------------31
2.8.3 特徵抽取-------------------------------------------------42
第三章 檢測系統之開發-----------------------------------------------46
3.1 檢測系統的架構-----------------------------------------------46
3.2 檢測機構--------------------------------------------------------48
3.2.1 轉輪與壓力罩的設計----------------------------------50
3.2.2 光源與照明的設計-------------------------------------51
3.2.3 肘節機構的設計----------------------------------------52
3.3 蛋殼裂痕的檢測方法-----------------------------------------59
3.3.1 檢測方法的測試與修正-------------------------------59
3.3.2 二值化閥值的求取-------------------------------------65
3.4 影像處理程式--------------------------------------------------71
3.5 控制系統--------------------------------------------------------72
3.6 系統整合與測試-----------------------------------------------75
第四章 結果與討論-----------------------------------------------------77
4.1 分析裂痕的幾何尺寸以辨識蛋殼裂痕--------------------77
4.2裂痕在雞蛋蛋殼上的位置對檢測系統檢測的影響------80
4.3蛋殼裂痕自動檢測系統的系統測試------------------------83
4.3.1 造成過判的原因----------------------------------------84
4.3.2 造成未判的原因----------------------------------------92
第五章 結論與建議-----------------------------------------------------95
5.1 結論--------------------------------------------------------------95
5.2 建議--------------------------------------------------------------96
參考文獻------------------------------------------------------------------97
符號說明-----------------------------------------------------------------100
附錄-----------------------------------------------------------------------102
附圖一 裂痕雞蛋檢測機構-----------------------------------------102
附表一 雜訊影像與裂痕影像的細密度值-----------------------103
附表二 實驗設備與規格--------------------------------------------120
作者簡介-----------------------------------------------------------------121
圖索引
圖2-1 雞蛋之構造-------------------------------------------------------6
圖2-2 氣室高度與寬度之測定--------------------------------------16
圖2-3 雞蛋收穫後洗選自動化流程圖-----------------------------18
圖2-4 二值化函數-----------------------------------------------------31
圖2-5 (a)八相鄰與(b)四相鄰結構元素的代表符號及其
相對位置-------------------------------------------------------32
圖2-6 平滑化濾波器--------------------------------------------------35
圖2-7 幅長碼-----------------------------------------------------------36
圖2-8 (a)八方向鏈碼與(b)四方向鏈碼的搜尋方向及順
序----------------------------------------------------------------39
圖3-1 蛋殼裂痕自動檢測系統開發--------------------------------42
圖3-2 蛋殼裂痕檢測機構組合圖-----------------------------------44
圖3-3 檢測轉盤及其槽室之示意圖--------------------------------45
圖3-4 四點肘節機構--------------------------------------------------48
圖3-5 肘節機構與壓力罩示意圖-----------------------------------50
圖3-6 洩壓時擷取雞蛋之影像--------------------------------------54
圖3-7 經Sobel邊緣強化之影像------------------------------------54
圖3-8 經影像均化處理之影像--------------------------------------54
圖3-9 經二值化處理之影像-----------------------------------------54
圖3-10 施壓前擷取雞蛋之影像-------------------------------------55
圖3-11 洩壓時擷取雞蛋之影像-------------------------------------55
圖3-12 經影像相減之影像-------------------------------------------55
圖3-13 經二值化處理之影像----------------------------------------55
圖3-14 經開運算處理之影像----------------------------------------55
圖3-15 施壓前擷取雞蛋之影像-------------------------------------58
圖3-16 洩壓時擷取雞蛋之影像-------------------------------------58
圖3-17 經影像相減之影像-------------------------------------------58
圖3-18 經影像均化之影像-------------------------------------------58
圖3-19 經二值化處理之影像----------------------------------------58
圖3-20 洩壓時之影像-------------------------------------------------60
圖3-21 洩壓後之影像-------------------------------------------------60
圖3-22 洩壓時與洩壓後影像之相減-------------------------------60
圖3-23 洩壓時影像之灰階特性統計圖----------------------------61
圖3-24 洩壓後影像之灰階特性統計圖----------------------------61
圖3-25 洩壓時與洩壓後相減影像之灰階特性統計圖----------61
圖3-26 (a)~(c)設定不同閥值之二值化影像------------------63
圖3-27 蛋殼裂痕檢測之程式介面----------------------------------65
圖3-28 蛋殼裂痕自動檢測系統的檢測流程----------------------67
圖3-29 蛋殼裂痕自動檢測系統示意圖----------------------------69
圖4-1 雜訊影像與裂痕影像之細密度值--------------------------71
圖4-2 假設之裂痕位置示意圖--------------------------------------72
圖4-3 雜訊影像與裂痕影像之細密度值--------------------------74
圖4-4 (a)∼(c)為蛋體晃動造成誤判的影像----------------76
圖4-5 (a)∼(c)為光源孔亮度的改變造成誤判的影像------78
圖4-6 (a)∼(c)為光源槽亮度的改變造成誤判的影像------79
圖4-7 (a)∼(c)為蛋黃或蛋白移位造成誤判的影像--------81
圖4-8 (a)(b)裂痕呈現不連續之狀態-----------------------------83
圖4-9 (a)(b)裂痕呈現連續之狀態--------------------------------83
表索引
表2-1 雞蛋產量與產值統計表----------------------------------------7
表2-2 中國國家標準品質分級標準----------------------------------8
表2-3 中國國家標準重量分級標準--------------------------------14
表3-1 經二值化的裂痕影像中連結體分析-----------------------62
表4-1 設定不同的雜訊與裂痕臨界值及所得的辨識率--------80
參考文獻
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