ЭлБиб

ТЕМА НОМЕРА

ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

6/2015

АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЯМИ И БИЗНЕС-ПРОЦЕССАМИ

сырья, так и готовой продукции,

а также своевременного выявления

брака. Ситуация в пищевой про-

мышленности России требует новых

подходов к решению этой важной

проблемы и поиска альтернативных

вариантов развития автоматизации

контроля в режиме онлайн показа-

телей качества сырья, полуфабри-

катов и готовых изделий, включая

и органолептические показатели.

Назрела необходимость повышения

объективности контроля качества

производимых пищевых продуктов

за счет внедрения в производствен-

ные процессы высокоэффектив-

ных интеллектуальных технологий

и создания на их базе специальных

аппаратно-программных измери-

тельных комплексов [6] с исполь-

зованием систем компьютерного

зрения (СКЗ).

Областью интереса компьютерного

зрения являются цифровые устрой-

ства ввода/вывода и компьютерные

сети, предназначенные для контроля

производственного оборудования.

Компьютерное зрение имеет некото-

рые преимущества перед зрением че-

ловека, что доказывает актуальность

развития этого интеллектуального

направления науки [7].

СКЗ позволяют решать множество

задач, которые условно можно раз-

делить на четыре группы (рис. 1) [6].

•

Распознавание положения.

Цель

компьютерного зрения в данном

применении – определение про-

странственного местоположения от-

носительно внешней системы коор-

динат или статического положения

объекта (в каком положении он на-

ходится относительно системы коор-

динат с началом отсчета в пределах

самого объекта) и передача данной

информации в систему управления

или контроллер.

Приме ром т а к о г о прил оже -

ния может служить погрузочно-

разгрузочный робот, перед которым

стоит задача перемещения объектов

различной формы. Интеллектуальная

задача компьютерного зрения за-

ключается, например, в определении

оптимальной базовой системы коор-

динат и ее центра для локализации

центра тяжести изделия. Полученная

информация позволяет роботу за-

хватить изделие должным образом

и переместить его в надлежащее

место.

• Измерение.

В приложениях дан-

ного типа основная задача видео-

камеры заключается в измерении

различных физических параметров

объекта. Примерами физических

параметров могут служить объем,

линейный размер, диаметр, кривиз-

на, площадь, высота и количество.

Пример реализации данной задачи –

измерение различных диаметров

горлышка стеклянной бутылки.

• Инспекция.

В приложениях, свя-

занных с инспекцией, цель машин-

ного зрения – подтвердить опреде-

ленные свойства, например, наличие

или отсутствие этикетки на бутылке,

болтов для проведения операции

сборки, шоколадных конфет в ко-

робке или различных дефектов в из-

делии.

• Идентификация.

В задачах иден-

тификации основное назначение

видеокамеры – считывание различ-

ных кодов (штрих-кодов, 2D-кодов

и т. п.) с целью их распознавания

средствами камеры или системным

контроллером, а также определение

различных буквенно-цифровых обо-

значений. Кроме того, к данной груп-

пе можно отнести выполнение задач

безопасности, таких как идентифи-

кация личности и техники, детекторы

движения.

Исходя из задач, которые решает

компьютерное зрение, можно вы-

делить множество областей приме-

нения СКЗ. Однако стоит отметить,

что сегодняшняя структура спроса

определяется пока еще ограниченны-

ми возможностями современных си-

стем компьютерного зрения. На рис. 2

приведена структура рыночного спро-

са на СКЗ [7]:

– 50% всех СКЗ эксплуатируются

в задачах контроля качества, т. е.

решают инспекционные задачи ком-

пьютерного зрения. Это прежде всего

визуальный контроль за ходом про-

цесса, цветом и качеством поверх-

ности продукции, внешним видом

и чистотой упаковки, правильностью

и разборчивостью этикеток, уровнем

жидкости во всевозможной таре

и т. д. Примерно 10% этих задач вы-

полняются системами трехмерного

зрения. Отдельная область использо-

вания систем компьютерного зрения

на производстве – проведение все-

возможных визуальных измерений

параметров технологических процес-

сов, в частности, определение раз-

меров предметов, т. е. решение задач

измерения и контроля;

– 20% спроса приходится на систе-

мы компьютерного зрения для про-

ектов автоматизации производства

и внедрения промышленных ро-

ботов. Такие СКЗ упрощают самые

разные виды высокоточной деятель-

ности (сборка и разборка, фасов-

ка, покраска, сварка, утилизация),

облегчают транспортировку грузов,

применяются в системах учета, мар-

кировки, регистрации и сортировки

продукции. Таким образом, СКЗ вы-

полняют инспекционные задачи и за-

дачи распознавания для правильной

работы робота;

– 17% всех продаж СКЗ составляют

широко известные и хорошо работа-

ющие OCR/OCV-системы распозна-

вания печатных символов и штрих-

кодов. Т. е. при помощи СКЗ решают-

ся задачи идентификации;

– рынок систем компьютерно-

го зрения для непроизводственных

(развлекательных, бытовых, иссле-

довательских) роботов составляет

13%.

В пищевой промышленности СКЗ

только начинают применяться. В на-

стоящее время они востребованы

и используются в области контроля

качества и инспекции качества би-

сквитов на кондитерской линии,

где эти операции осуществляются

со скоростью 60 пирожных в секунду,

а также в области визуального кон-

Распознавание

положения

Инспекция

Идентификация

Измерение

Система компьютерного

зрения

Рис. 1. Основные задачи

машинного зрения

Контроль качества

Автоматизация

производства

Распознавание

печатных символов

Непроизводственные

задачи

50 %

20 %

17 %

13 %

Рис. 2. Структура рыночного спроса

Электронная Научная Сельск Хозяйственная Библиотека