西班牙:人工视觉分拣甜橙和宽皮柑桔
2012-01-23闫树堂
西班牙瓦伦西亚农业研究所(IVIA)的科学家已发明了一台机器,检测和分拣腐烂甜橙,根据宽皮柑桔的质量进行分级,帮助桔农田间采果。机器采用计算机系统自动检查果实。到现在为止,腐烂甜橙是在黑暗的房间里人工分拣出来的,通过荧光灯照射,腐烂果皮中的香精油对紫外线的反应不同,从而检测出腐烂果实。由于紫外线对人体所构成的风险,这种分拣工作需进行严格的定时倒班。来自瓦伦西亚的研究人员发明的这台机器可以自动执行此项任务,不会对人体造成伤害。
该机器的发明仅仅是这些科学家在过去20年内应用人工视觉技术发明的农业应用设备之一。人工视觉是应用计算机编程识别其面前的物体并进行相应操作的一系列技术。该结果已发表在《食品与生物加工技术》杂志。另一种在可见光下操作的机器可以根据柑桔类果实的品质、着色情况以及果皮受损情况进行分级。这样一来,一等果和二等果就可以利用机器自动分级了,一等果销往要求更高的市场,二等果尽管有一些小缺陷,如擦伤或刮伤等,但完全可以食用。机器自动分级的速度可达每秒15~20个果实。
研究人员还开发出一种装置,自动检查现存可食用的宽皮柑桔囊瓣。宽皮柑桔囊瓣被单个分开放在振动平台上以后,被运送到检测区,这种装置每秒可检测囊瓣28瓣。在检测过程中,受损的囊瓣与完好的囊瓣、带核的囊瓣与不带核的囊瓣被区分开来,同时,果皮和其他异物也被检测出来并丢弃。该机器使用了现代化设备可以实现的最高图像分辨率,能够在肉眼不能看到的(如紫外线和红外线)电磁波频谱区域分析物体。
医学技术用于分析水果。该研究所的研究人员透露,他们甚至已经开始使用目前在医学上使用的磁共振成像(MRI)、计算机X射线轴向分层扫描(CAT)或X射线检查水果的内部品质。虽然目前这些技术花费较高,但必须继续研究,以便于这些设施的应用,使其更有效地筛选水果。
一项最新研究集中利用高光谱成像,从很多电磁波谱中收集和加工信息,并为每个像素提供单个的光谱测量。这种方法可用于测定随果实成熟或腐烂而变化的化合物的浓度,利用这种方法可以预测果实的食用最佳时机,跟踪果实病害的演变过程。
该研究所研究出来的最大的农业机器是帮助采摘柑桔的机器,大小相当于一台大型拖拉机。该机器是一种自驱动的原型机,在田间就可以进行甜橙分级。就能源消耗而言,这样的检测系统是非常高效的。操作者采摘果实后放在机器的传送带上,机器通过传感器和视觉系统鉴别果实的颜色、品质和外观,由传感器收集信息,然后传送到自动化逻辑控制器,将果实进行分级。采收的果实在抵达仓库时已经被预先分级,可以直接进行配送了。