تحقیق درباره آشنایی با ماشین بینایی

مقدمه :

درآمد حاصل از فروش سيستم هاي ماشين بينايي و متعلقات وابسته در سال 1986 بيش از 400 ميليون دلار بوده و اين رقم تا سال 1991 بالغ بر 2 ميليارد دلار شده است. کاربرد ماشين بينايي در مواردي مثل مونتاژ محصولات ، بازرسي و انتقال مواد ، باعث بهبود کارايي اين فرايندها خواهد گرديد.

عدم اطلاع کافي مهندسين از تکنولوژي ماشين بينايي و عدم آشنايي با توجيه اقتصادي بکارگيري آن موجب شده است که در استفاده از اين تکنولوژي ترديد و بعضي مواقع واکنش منفي وجود داشته باشد. عليرغم اين موضوع ، ماشين بينايي روز به روز کاربرد بيشتري پيدا کرده و روند رشد آن چشمگير بوده است.

تعداد سيستم هاي ماشين بينايي نصب شود و در حال استفاده نسبت به تعداد  مواردي که مي تواند از اين تکنولوژي بهره گيرند ، بسيار کمتر است. سازندگان و فروشندگان سيستم هاي ماشين بينايي بر اين عقيده هستند که بجز موارد معدود ، اطلاعات کاربران اين سيستم ها بسيار محدود مي باشد. در حالي که مفاهيم کلي براي کاربران شناخته شده است ، اطلاع کاربردي کافي در اختيار کاربران نيست تا بتوانند نيازهاي خودشان را با تواناييهاي ماشين مرتبط و بررسي نمايند.

نظر به اينکه کاربرد ماشين بينايي روز به روز گسترده تر مي شود و هم اکنون در برخي از صنايع مونتاژ الکترونيک ، صنايع اتوموبيل سازي و صنايع نساجي اين تکنولوژي متداول شده است. لازم مي نمايد تا صنعت کشاورزي و صنايع غذايي کشور نيز در خصوص بکارگيري اين تکنولوژي آشنايي لازم را پيدا کند. استفاده از ماشين بينايي بعنوان يک ابزار کارآمد و انعطاف پذير در سيستم هاي اتوماسيون کارخانه هاي صنايع غذايي اجتناب ناپذير خواهد بود.

اين پژوهش سعي خواهد کرد ضمن معرفي سيستم هاي ماشين بينايي و پردازش ديجيتالي تصوير و کاربردهاي آن در صنايع مربوط به کشاورزي ، به طور اخص به کاربرد آن در سورتينگ تخم مرغ و طراحي سيستم هاي مربوط به آن (نرم افزار و ...) بپردازد.

1-    آشنايي با ماشين بينايي و پيشينه استفاده از آن

تکنولوژي ماشين بينايي و تصوير برداري ديجيتالي شامل فرايندهايي است که نيازمند بکارگيري علوم مختلف مهندسي و نرم افزار کامپيوتر مي باشد. اين فرايند را مي توان به چند دسته اصلي تقسيم نمود:

1-    ايجاد تصوير به شکل ديجيتالي

2-    بکارگيري تکنيکهاي کامپيوتري جهت پردازش و يا اصلاح داده هاي تصويري

3-    بررسي و استفاده از نتايج پردازش شده براي اهدافي جون هدايت ربات و کنترل نمودن تجهيزات خودکار ، کنترل کيفيت يک فرايند توليدي يا فراهم نمودن اطلاعات جهت تجزيه و تحليل آماري در يک سيستم توليدي کامپيوتري

در طي سه دهه گذشته تکنولوژي بينايي کامپيوتري بطور پراکنده در صنايع فضايي و بطور محدود در صنعت بکاربرده شده است. جديد بودن تکنولوژي ، نبودن سيستم مقرون به صرفه در بازار و نبودن متخصصين اين رشته باعث شده است تا اين تکنولوژي بطور گسترده استفاده نشود. تا مدتي قبل دوربين ها و سنسورهاي استفاده شده معمولا بطور سفارشي و مخصوص ساخته مي شوند تا بتوانند براي منظور خاصي مورد استفاده قرار گيرند. همچنين فرآيند ساخت مدارهاي مجتمع بسيار بزرگ (VLSI) آنقدر پيشرفت نکرده بود تا سنسورهاي حالت جامد بارزولشن بالا ساخته شود.

استفاده از سنسورهاي ذکر شده مستلزم اين بود که نرم افزار ويژه اي براي ؟ تهيه شود و معمولا اين نرم افزارها نيبز نياز به کامپيوترهاي با توان پردازش بالا داشتند ، علاوه بر همه اين مطالب مهندسين مجبور بودند که آموزشهاي لازم را پس از فراغت از تحصيل فراگيرند ، زيرا درس ماشين بينايي در سطح آموزشهاي متداول مهندسي (ليسانس) در دانشگاهها و به شکل کلاسيک ارائه نمي شد.

تکنولوژي ماشين بينايي در دهه آينده تاثير مهمي بر تمامي کارهاي صنعتي خواهد گذاشت که دليل آن پيشرفتهاي تکنولوژي اخير در زمينه هاي مرتبط با ماشين بينايي است و اين پيشرفت ها در حدي است که استفاده از اين تکنولوژي هم اکنون حياتي مي باشد.

امروزه تمامي شرايط براي فراگير شدن تکنولوژي ماشين بينايي فراهم شده است. سنسورهاي حالت جامد و کامپيوترهاي شخصي امروزي به عنوان ابزارهاي کارآمد ، مطمئن و ارزان براي پردازش تصوير و تصميم گيري درباره آن موجود مي باشد. دانشگاهها (در آمريکا ) به تعداد کافي مهندسينيرا تربيت مي کنند که دانش و مهارت کافي در زمينه ماشين بينايي را دارند و بالاخره به دليل حفظ استانداردها در سطح ملي نياز به افزايش بهره وري و بهبود کيفيت وجود دارد. علاوه بر اين، به دليل مسائلي از قبيل نياز به بررسي و دعاوي صنعتي و نياز به داشتن اطلاعات کامل از محصول در مراحل مختلف بطوري که دسترسي به آن مقدور باشد صنايع توليدي را وادار مي کند تا فرآيند جمع آوري و ذخيره اطلاعات مربوط به محصول در مراحل مختلف توليد را خودکار نمايد.

در گذشته بسياري از فرآيندهاي توليد براساس بکارگيري نيروي انساني و بينايي طراحي شده اند. در اين سيستم ها بينايي انسان به عنوان جزء لاينفک تواناييهاي فرآيند بوده است. ورود رباتها به کارخانجات و حذف نيروي انساني ضرورت اضافه نمودن بينايي مصنوعي به سيستم را ايجاب مي نمايد. جهت بررسي موضوع نياز به بکارگيري ماشين بينايي بجاي بينايي انسان لازم است تا مطالعه دقيق تري صورت گيرد و توانايي اين دو با هم مقايسه گردند.

1-1 بينايي و اتوماسيون کارخانه

وظايف اساسي که مي تواند توسط سيستم هاي ماشين بينايي انجام گيرد شامل سه دسته اصلي است:

1-    کنترل

2-    بازرسي

3-    ورود داده

کنترل در ساده ترين شکل آن مرتبط با تعيين موقعيت و ايجاد دستورات مناسب مي باشد تا يک مکانيزم را تحريک نموده و يا عمل خاصي صورت گيرد. هدايت نفاله هاي هدايت شونده خودکار (AGVS) در عمليات انتقال مواد در يک کارخانه ، هدايت مشعل جوشکاري در امتداد يک شيار يا لبه يا انتخاب يک سطح بخصوص براي انجام عمليات رنگ پاشي توسط ربات مثالهايي از بکارگيري ماشين بينايي در کنترل مي باشند.

کاربردهاي ماشين بينايي در بازرسي مرتبط با تعيين برخي پارامترها مي باشد. ابعاد مکانيکي و همچنين شکل آن ، کيفيت سطوح ، تعداد سوراخها در يک قطعه ، وجود و يا عدم وجود يک ويژگي يا يک قطعه در محل خاص از جمله پارامترهايي هستند که توسط ماشين بينايي ممکن است بازرسي شود. موضوع اصلي اين پروژه که دسته بندي گوجه فرنگي مي باشد نيز با کمک همين وظيفه ماشين بينايي انجام مي شود. عمل اندازه گيري توسط ماشين بينايي کم و بيش مشابه بکارگيري روشهاي سنتي استفاده از قيدها و سنجدهاي مخصوص و مقايسه ابعاد مي باشد. ساير عمليات بازرسي به جز موارد اندازه گيري شامل مواردي چون کنترل وجود برچسب بر روي محصول (داروئي، غذايي ، ...) بررسي رنگ قطعه وجود مواد خارجي در محصولات غذايي نيز با تکنيک هاي خاص انجام مي گيرد.

اطلاعات مربوط به کيفيت محصول و يا مواد و همچنين تعقيب فرآيند توليد را مي توان توسط ماشين بينايي گرفته و در بانک اطلاعاتي سيستم توليد کامپيوتري جامع بطور خودکار وارد نمايد. اين روش ورود اطلاعات بسيار دقيق و قابل اعتماد است که دليل آن حذف نيروي انساني از چرخه مزبور مي باشد. علاوه بر اين ، ورود اطلاعات بسيار مقرون به صرفه خواهد بود ، چرا که اطلاعات بلافاصله پس از بازرسي و به عنوان بخشي از آن جمع آوري و منتقل مي شوند. ميزان پيچيدگي سيستم هاي بينايي متفاوت مي باشد. اين سيستم ها ممکن است منحصر به يک سيستم بارکدينگ معمولي که براي مشخص نمودن نوع محصول جهت کنترل موجودي بکار مي رود، تشکيل شده باشد يا ممکن است متشکل از يک سيستم  بينايي صنعتي کامل براي اهدافي چون کنترل کيفيت محصول باشد.

2-1 بينايي انسان در مقابل بينايي ماشين

نقش بينايي انسان در يک سيستم اتوماسيون صنعتي بسيار پيچيده بوده و نمي توان آن را به عنوان يک سيستم جدا که داراي نقش جداگانه اي است ، در نظر گرفت. سيستم بينايي انسان به عنوان جزئي از يک مجموعه بوده و داراي تاثيرات متقابل بر روي ساير سنسورها مي باشد . ميزان وابستگي بينايي به ساير سنسورهاي بدن مختلف بوده و بستگي به هوشمندي فرد و همچنين فرد و همچنين سيگنالهاي دريافت شده از ساير سنسورهاي بدن دارد.

علاوه بر اين ، حلقه هاي بازخور پيچيده ، پاسخ هاي تطبيقي ، و پردازش سيگنالهاي در سطوح مختلف در بخش هاي مختلف بدن وجود دارد. به عنوان مثال مردمک چشم انسان در مقابل ورود پرتوهايي با مشخصات ويژه حساس مي باشد.

خستگي در افراد ، بيماري ، ميزان آموزش و دانش آنها در ميزان کارايي بينايي انسان تاثير مي گذارند. اين تاثير معمولا بگونه اي است که مقدار آن براحتي قابل اندازه گيري نيست. لذا معمولا اندازه گيري مقايسه اي بر اساس ميزان دستيابي به هدف تعيين شود صورت مي گيرد.

3-1 پارامترهاي مقايسه اي

در اين قسمت ماشين بينايي بر اساس وظايفي که انجام مي دهد و پارامترهاي وابسته به آن در ارتباط با فرآيندهاي صنعتي يا توليدي با بينايي انسان مقايسه شده و به بررسي بخش محدودي از نقش هايي که اهميت بيشترس در کابردهاي صنعتي دارند پرداخته مي شود.

عامل مهم در استفاده از ماشين بينايي در مقايسه با بکارگيري نيروي انساني افزايش توانمندي و بهبود کارايي مي باشد. توجه خاص به آن دسته از کاراييهاي ماشين بينايي که خارج از توانايي انسان مي باشد، مي تواند بيانگر توجيه استفاده از ماشين بينايي در فرآيند هاي توليدي مي باشد.

4-1 ملاحظات اقتصادي

هر گونه پيشنهاد مبني بر استفاده ماشين بينايي براي منظور خاص مي بايستي بر اساس تاثير اقتصادي آن در کاربرد مورد نظر باشد. توجيه اقتصادي بکارگيري ماشين بينايي شامل دو جنبه مي باشد: اولا تاثير آن بر روي بهبود دهي فرايند و ثانيا هزينه هاي مستقيم توليد . امکان بهبود کيفيت محصول از طريق انجام بازرسي 100 درصد محصول و کنترل پارامترهاي مورد بازرسي در مورد تک تک محصولات مي تواند نقش مهمي در توجيه اقتصادي کاربرد ماشين بينايي داشته باشد. در همين حال ممکن است با بکارگيري ماشين بينايي هزينه واحد محصول ، کاهش پيدا کرده و بهره وري افزايش يابد.

2-    کاربرد هاي ماشين بينايي در کشاورزي

کامپيوتري کردن توليد (CIM) يک موضوع با اهميت در پيشرفت صنايع کشاورزي و غذايي محسوب مي شود. ماشين بينايي به عنوان يک ربات در اين پيشرفت نقشي موفقيت آميز داشته و مهندسين کشاورزي و صنايع غذايي را در بهبود عمليات توليد دلگرم کرده است. به همين دليل بيش از 20 سال است که تحقيقات گسترده اي پيرامون کاربردهاي ماشين بينايي در کشاورزي و صنايع غذايي انجام شده است.

بيشتر اين تحقيقات به کاربرد اين سيستم در نظارت و کنترل کيفيت محصول معطوف شده است. روشهاي مرسوم نظارت ، به حواس انساني وابسته است، در بيشتر موارد اين کنترل دستي بسيار وقت گير و طاقت فرسا بوده و بعلاوه دقت آن را نمي شود ضمانت کرد.

ماشين بينايي ، علاوه بر بينايي در محدوده مرئي ، توانايي ديدن در محدوده نامرئي(ماوراء بنفش، نزديک مادون قرمز و مادون قرمز ) را نيز دارد ، اطلاعات قابل دريافت از جسم در ناحيه نامرئي مي تواند در تعيين گرماي داده شده به گياه بالغ ، تشخيص امراض گياهي ،... مفيد باشد. همچنين در تعيين وارتيه ، بلوغ ، رسيدگي و کيفيت گياهان و سبزيجات قابل استفاده است.

سادگي ، قيمت پايين ، سرعت ، دقت بالا ، غير مخرب بودن ، داشتن بازده بالا و امکان استفاده گسترده در کشاورزي از مزاياي استفاده از اين سيستم مي باشد. همچنين قابليت استفاده از اشعه X و MRI در تعيين بيماريها يا نقصهاي ديگر را نيز مي توان به آن اضافه کرد.

با سرعت و دقت بالاي سيستم هاي بينايي ، صنعت کشاورزي و صنايع غذايي در سطوح جهان تمايل فراوان به تعويض سيستم هاي نظارت دستي خود با اين سيستم پيشرفته پيدا کرده است.

1-2 کاربرد در تشخيص کيفيت ميوه ها :

نظارت بر کيفيت ميوه ها به دو منظور انجام مي شود. ارزيابي کيفيت و پيدا کردن نقوص ، قديمي ترين پژوهش در اين زمينه پيرامون سيب انجام شد پس ازآن به ساير ميوه ها نيز گسترش يافت. سيستم بينايي در طبقه بندي مي تواند در طبقه بندي از لحاظ شکل ، پيدا کردن نقوص ، درجه بندي از لحاظ کيفيت و کلاس بندي واريته ، ايفا نقش کند. رنگ ، شکل بافت اندازه فاکتورهاي اصلي در نظارت کيفي سيستم بينايي مي باشند.

تصاوير RGB (Red –Green – Blue) يک مورد بسيار مرسوم در اين کاربرد مي باشد. بيشتر الگوريتمهاي سيستم بينايي ميوه ها ، مبتني براين سيستم مي باشند. وقتي تمام تصاوير با سه رنگ ارائه شوند ميزان اطلاعات 3 برابر مي شود و پردازش صحيح تري را مي توان بر روي آن انجام داد. مدل ديگر تصاوير رنگي HIS(Hue ,Stauration,Intensity)مي باشد. بعضي ازپژوهشگران اين سيستم را به سيستم RGB ترجيح مي دهند. از جمله پژوهشهايي که در اين زمينه انجام شده عبارتند از :

-         نمايش ساختمان و شکل ميوه سيب و سيب زميني با دقت بالا (Morimoto et al 2000)

-         ترکيب سنسورهاي NIR و ماشين بينايي براي تعيين مقدار SUNGER  در سيب

)Steinmetz et al 1999(

-         آناليز بافت پرتقال بوسيله ماشين بينايي. نتايج اين تحقيق نشان داد که اين متد مقدار شيريني پرتقالها را پيش بيني کند. (kondo 1995)

-         ارزيابي رسيدگي هلو بوسيله آناليز رنگ ، اين روش مبتني بر مقايسه رنگ پوست هلو با رنگ پوست يک هلو ( به عنوان مرجع) بود. هر چند دقت اين طرح تنها 544 بود.

(Millen l Delmiche 1989)

-         تشخيص مقدار سفتي گلابي

(Dewulf et al 1999)

2-2 کاربرد در کنترل کيفيت سبزيجات

بعضي از طرح هايي که رد اين زمينه ارائه شد عبارتند از :

-         تشخيص خواص گوجه فرنگي از قبيل اندازه ، رنگ ، شکل و ناهنجاريها بوسيله پردازش تصوير و ارتباط خواص با کيفيت دروني آن

(Nielsen et al 1998)

-         بررسي وپيدا کردن معايب مارچوبه

(Rigney et al 1992)

-         تشخيص بيماريهاي قارچي با عمليات پردازش رنگ(Vizhany ? Felfoldi 2000)

-         طبقه بندي هويج از لحاظ معايب سطحي ، پيچش ، کجي و شکستگي (مقدار اشتباه کمتر از 15% گزارش شد. )

(Howath   searay 1992)

3-2 طبقه بندي و ارزيابي کيفيت حبوبات

پژوهشهايي در اين زمينه صورت گرفته عبارتند از :

-         اندازه گيري سريع و با دقت درجه آسياب شدگي گندم با استفاده از متد آناليز ديجيتال تصوير (Liu et al 1997)

-         اندازه گيري مقدار سفيدي دانه ذرت ( اين فاکتور در تعيين قيمت دانه ذرت با اهميت است.)

(Liu ? Poulsen 1997)

-         اندازه گيري بزرگي دانه حبوبات (Ni et al 1997)

-         تشخيص دانه هاي آسيب ديده حبوبات با 5% خطا (Ng et al 1997)

-         پيدا کردن زخم شدگي يا فاسد شدگي دانه گندم (Ruan et al 1997)

-         پيدا کردن لکه هاي تترازوليوم(tetrazolium) در دانه هاي ذرت

(Xie   Paulsen 1997)

4-2 کاربرد در ساير توليدات غذايي

- درصد پف کردگي پيتزا و همچنين شيوه برش آن بوسيله ماشين بينايي با دقت 90%Sun 2000))

- ارزيابي مقدار تو خالي بودن مواد غذايي سرخ شده با دقت 100% (Yin ? panigrohi 1997)

- پيش بيني نازک و لطيف بودن گوشت گاو ( با دقت کمتر از 70%) (Li et al 1997)

- تشخيص کيفيت گوشت خوک از روي رنگ آن (Lu et al 1997)

5-2 تکنيکهاي سه بعدي (3-D)

تصاوير در کل به شکل دوبعدي (2-D) نمايش داده مي شوند. اما تکنيکهاي جديد اين امکان را براي ما فراهم مي کنند که از تصاوير دو بعدي ، استنتاجي سه بعدي داشته باشيم. (Son kg 1999) اين سيستم جديد براي نظارت در محصولات غذايي بسيار مفيد  مي باشد.

در سال 1998 اين متد با الهام از قواعدي که در شبکيه چشم انسان برقرار است پيشرفت کرد.(Kanali 1998) در اين تحقيق تعدادي تصوير از بادمنجان و پرتقال گرفته شد و بوسيله الگوريتم خاصي به شکل سه بعدي شبيه سازي شد . در طبقه بندي به اين شکل ، دقت تا 96% افزايش پيدا کرد.

با اين حال ، اين متد براي پيشرفت ، نياز به زمان بيشتري دارد. زيرا فرضيه هاي هندسي در شبيه سازي هاي سه بعدي (3-D) دقت لازم را ضمانت نمي کنند.

6-2 نتيجه استفاده از سيستم هاي بينايي ماشين در کشاورزي

موفقيت در بازديد کيفي سريع و با دقت در کشاورزي و صنايع غذايي نشان مي دهد که ماشين بينايي ، يک وسيله مناسب در افزودن بهره وري توليد مي باشد. هر جند اين تکنولوژي جديد براي کارآمد شدن نياز به پيشرفت بيشتري دارد.

3-    طرح يک خط مکانيزه توليد تخم مرغ

امروزه استفاده از خطوط توليد مکانيزه ، علاوه بر افزايش بهره وري در بهبود کيفيت بهداشتي توليدات غذايي نقش به سزايي را ايفا مي کند. استفاده گسترده شرکت هاي توليدي در سراسر جهان ، از اين خطوط توليد ، نشان دهنده بازده اقتصادي اين کاربرد علاوه بر مزاياي پيش گفته است. با اين حال ، در کشورها هنوز بسياري از مراحل توليد به صورت دستي انجام مي شود و مکانيزاسيون خطوط توليد ، يکي از موارد مورد نياز براي پژوهش گسترده به نظر مي رسد.

صنعت مرغداري و توليد تخم مرغ ، يکي از صنايعي است که در مکانيزه  کردن آن در کشور ، تلاش چنداني صورت نگرفته است و اين در حالي است که به ماشيني کردن اين صنعت نياز فراواني احساس مي شود. در اين بخش يک سيستم مکانيزه توليد تخم مرغ بصورت کلي و طرح پيشنهادي براي مکانيزه کردن يکي از مراحل آن به صورت جزيي مورد بررسي قرار مي گيرد. اميد است که اين پژوهش گامي هر چند کوچک در راه مدرنيزه کردن بخشهاي توليدي بر دارد.

1-3 اجزاء يک مرغداري مکانيزه به همراه بخش بسته بندي

بطور کلي يک واحد مکانيزه توليد تخم مرغ ، شامل مراحل زير مي باشد.

1-1-3 مرحله توليد شامل دو قسمت است:

الف) قسمت تهيه و نگهداري خوراک

ب) سوله هاي نگهداري مرغها

در يکي از سيستم هاي بررسي حداقل طول اين سوله 500 فوت بوده و در هر کدام حدود 150 هزار مرغ تخم گذار نگهداري مي شوند. مرغها در رديف هاي شيب دار با کف توري شکل زندگي مي کنند که در هر رديف محل آبخوري و خوراکدهي پيش بيني شده است. تخم مرغ ، پس از خارج شدن از بدن مرغ داخل شيارهايي با شيب معين مي افتند که اين شيارهاي شيب دار ، تخم مرغ ها را به انتهاي رديف مي رساند. در پايان رديف ، جمع کننده هاي اتوماتيک تخم مرغها را به داخل محفظه هاي پلاستيکي هدايت مي کنند.

4-1-3 مرحله بسته بندي

پس از درجه بندي ، تخم مرغها وارد بخش بسته بندي مي شوند. در اين مرحله تخم مرغها بر روي صفحه هاي بسته بندي قرار مي گيرند . در يکي از سيستم هاي مورد بررسي رنگ اين صفحه ها نشان دهنده سايز بخصوصي از تخم مرغ مي باشد. پس از اين مرحله تخم مرغها ، آماده براي ارسال به بازار مي باشند.

2-3 طرح پيشنهادي براي مکانيزه کردن مرحله درجه بندي

طبقه بندي اتوماتيک تخم مرغ و تشخيص تخم مرغهاي معيوب ، هم از لحاظ اقتصادي و هم از نظر بهداشتي ، يک رويداد مهم در يک صنعت تلقي مي شود. همانطور که گفته شد ، توليد تخم مرغ براي مصارف انساني چهار مرحله داشت(جمع آوري ، شستشو، درجه بندي و بسته بندي ) در حالي که تقريبا هيچ کدام از مراحل بالا در ايران بصورت مکانيزه انجام نمي شود ، درز ساير نقاط جهان ، سه مرحله جمع آوري شستشو و بسته بندي بصورت اتوماتيک صورت مي گيرد. اما مرحله درجه بندي تخم مرغ ، هنوز بصورت دستي انجام مي شود. در اروپا ، برخلاف آنچه که در آمريکا اتفاق مي افتد ، شستن تخم مرغ از لحاظ قوانين بازار ممنوع است. به همين دليل تشخيص تخم مرغهاي لکه دار و ترک دار قبل از اينکه ساير مراحل توليد را آلوده کنند بسيار مفيد تلقي مي شود.

در حال حاضر مرحله طبقه بندي بوسيله کارگر صورت مي گيرد که داراي چند اشکال کلي است. اشتباهات خودي ، خستگي ناشي از کار مداوم و نبود امکان کار بدون توق(شبانه روزي ) از معايب طبقه بندي دستي است. بنابراين ، اتوماسيون مرحله درجه بندي در توليد تخم مرغ ، علاوه بر بالا بردن کيفيت بهداشتي موجب افزايش کيفيت کنترل و بهره وري نيز خواهد شد.

در اين طرح تخم مرغها در دو مرحله طبقه بندي مي شوند. ابتدا در اول خط توليد تخم مرغهاي سالم از معيوب جداشده و در مرحله بعد تخم مرغهاي سالم درجه بندي مي شوند. تخم مرغهاي لکه دار (لکه خون يا چرک و کثافت) و ترک دار (شکستگي پوسته) در مرحله اول از خط توليد خارج شده و در مرحله بعد تخم مرغها از لحاظ اندازه ، حجم ، وزن و چگالي مي تواند مورد درجه بندي قرار گيرند. در مجموع اين مرحله شامل دو بخش سيستم بينايي و سيستم مکانيکي جداکننده خواهد بود.

1-2-3 سيستم ماشين بينايي

سيستم بينايي شامل يک دوربين است که در روي مسير حرکت تخم مرغ نصب مي شود. مسير حرکت مقداري شيب دار مي باشد تا تخم مرغ در حال حرکت بغلتد و همه وجوه فضايي آن در رويت دوربين قرار گيرد. تصاوير ديجيتالي وارد کامپيوتر مي شود در اين مرحله پردازش تصوير صورت مي گيرد و سيستم تشخيص مي دهد که تخم مرغ معيوب است ياسالم همچنين از لحاظ سايز آن پردازش مي کند. پس از آن محاسبات ديگر صورت ميگيرد و به حسب نتايج بدست آمده دستور لازم به سيستم مکانيکي اعلام مي شود. شرح کامل سيستم بينايي طراحي شده در فصل آينده بررسي مي شود.

براي اين طرح آزمايشي تصاويربوسيله دوربين ديجيتالي عکس برداري شد. تصاوير  با پيش زمينه (Background) مشکي و در نور معمولي فضاي باز گرفته شد.

در مجموع تعداد 50 قطعه عکس شامل:

1-        20 قطعه عکس از تخم مرغهايي با پوست معيوب (شکسته ، لکه دارو...)

2-        10 قطعه عکس از تخم مرغم هاي سالم

3-        10 قطعه عکس از تخم مرغهاي سالم با اندازه گيري اوليه حجم و وزن

4-        5 قطعه عکس شامل سه تخم مرغ در هو عکس

5-        5 قطعه عکس با پيش زمينه (Back ground) قرمز

سيستم بينايي در دو مرحله بکار گرفته خواهد شد. در مرحله اول ، ابتدا تخم مرغها با پوست شکسته و يا لکه دار (اعم از لکه کثافت ، لکه خون ، لکه زرده بيرون زده و...) از تخم مرغهاي سالم جدا شده و سپس توسط سيستم مکانيکي از روي نقاله خارج مي شوند تا ساير قسمت هاي مکانيکي را آلوده و کثيف نکنند. در اين مرحله از تخم مرغهاي گروه 1و 2 استفاده شد.

در مرحله بعدي سيستم بينايي ، تخم مرغهاي سالم که از مرحله قبل عبور کرده اند از لحاظ وزن و حجم و سايز مورد بررسي و اندازه گيري قرار مي دهد و طبق استانداردهايي که مي توان براي آن تعريف نمود. طبقه بندي مي کند . در اين مرحله از تخم مرغهاي گروه 3 استفاده شد.

اين تخم مرغها قبل از عکس برداري ، وزن وحجم آن اندازه گيري و چگالي آنها به صورت مجزا محاسبه شده بود.

عکس تخم مرغهاي گروه 5 براي انتخاب بهترين پيش زمينه (Back ground) گرفته شده بود که بهترين پيش زمينه با رنگ مشکي انتخاب شد.

همچنين عکس تخم مرغهاي گروه 4 براي تحقيقات تکميلي گرفته شد.

2-2-3بخش مکانيکي

پس از تشخيص سيستم پردازش تصوير نياز است تا يک بخش مکانيکي دستورات صادره از سوي کامپيوتر براي جدا کردن تخم مرغها را عملي کند. صورت مساله به اين شکل است که تخم مرغ در حال حرکت روي نقاله به يک دو راهي يا سه راهي خواهد رسيد و سيستم مکانيکي بايد مسير آينده آن را تعيين کند براي اين منظور دو راه پيشنهاد مي شود که در زير بررسي مي کنيم :

1-    راه اول : استفاده از يک قسمت متحرک مثلثي شکل

در اين مکانيزم مسير به دو بخش تقسيم مي شود ، در سر دو راهي يک قطعه مثلثي شکل متحرک قرار مي گيرد که با حرکت خود به سمت چپ يا راست مسير آينده جسم در نقاله را تعيين مي کند.

2-    راه دوم : استفاده از يک بخش نقاله متحرک آکاردئوفي :

در اين مکانيزم ، قبل از اينکه مسير به دو راه بر سه در پايان مسير اصلي يک نقاله متحرک با ديواره آکاردئوفي قرار مي گيرد که با حرکت و متصل شدن به يکي از راههاي فرعي ، مسير را مشخص مي کند.

با توجه به اينکه موضوع اصلي اين پروژه ، بخش طراحي ماشين بينايي مي باشد تحقيق گسترده تري در زمينه بخش مکانيکي آن صورت نگرفته است.