從巨量到精選：機器視覺實現葡萄乾高速尺寸分級
在食品加工產業中，對於葡萄乾、堅果、豆類、穀物等散裝食品而言，產品的尺寸均一度是決定其等級、價格與最終包裝品質的關鍵因素。然而，要從每小時數百公斤、甚至數噸的巨量產品中，挑選出大小一致的顆粒，傳統的人工篩選不僅效率低下，更無法保證標準的統一性。為此，一套高速、非接觸式的自動化光學檢測 (AOI) 分選系統，成為了現代食品加工廠不可或缺的關鍵設備。
重點摘要
應用問題
葡萄乾等散裝食品高速流動、姿態隨機且可能重疊，人工分級難以維持處理速度與一致的尺寸標準。
解決方案
以 4 台 Allied Vision Prosilica GC1290 同步取像，視覺軟體用斑點分析量測顆粒面積與長短軸，再依等級控制下游氣動噴嘴分流。
適用情境
適合葡萄乾、堅果、豆類、穀物與糖果等散裝顆粒，需要高速非接觸尺寸分級或線上分選的食品產線。
搭配組件
散裝食品分選的挑戰
與單件產品的檢測不同，對散裝流動的食品顆粒進行分選，面臨著獨特的技術挑戰：
- 極高的處理速度：原料以「流」的形式通過產線，系統需在極短時間內完成成千上萬顆粒的辨識與分類。
- 產品的隨機性：顆粒在輸送帶上或自由落體時，其姿態、方向完全隨機，且經常發生重疊、聚集的現象。
- 嚴苛的穩定性要求：分選設備需要 7 x 24 小時不間斷運行，並始終保持一致的分選標準。
解決方案：多相機 AOI 分選系統
為了解決上述難題，此解決方案採用了一套由多台相機組成的 AOI 檢測系統。系統的核心，是由 4 台 Allied Vision (AVT) Prosilica GC1290 工業相機組成的相機陣列，它們被安裝在輸送帶的關鍵節點，對流經的葡萄乾進行高速拍攝與分析，以實現即時的尺寸分級。
系統如何運作？
- 進料與均勻化：首先，葡萄乾原料會從儲料斗，經由震動給料器，均勻地散佈在高速運行的輸送帶上，或使其在特殊設計的滑道上自由下落，盡可能讓顆粒之間分離開來。
- 高速同步取像：當葡萄乾通過檢測區域時，4 台 Prosilica GC1290 相機陣列會同步觸發，利用極短的曝光時間，拍攝下清晰、無動態模糊的影像。多台相機的佈局，確保了能完整覆蓋輸送帶的整個寬度。
- 即時影像分析：視覺軟體會對擷取到的影像進行即時的「斑點分析 (Blob Analysis)」。演算法會自動識別出影像中的每一個獨立的葡萄乾顆粒，並精確計算其面積、長軸、短軸等幾何尺寸參數。
- 尺寸分級與氣動剔除：根據量測到的尺寸數據，軟體會將每一顆葡萄乾歸類至預設的等級 (例如：特大、大、中、小)。隨後，控制器會根據每一顆葡萄乾的位置與等級，在下游的剔除站，精準致動對應的高速空氣噴嘴，將不同尺寸的葡萄乾吹入各自的收集箱中。
核心組件：AVT Prosilica GC1290 的角色
在此類高速分選應用中，工業相機的性能至關重要。AVT Prosilica GC 系列之所以能勝任此任務，得益於：
- 高幀率與高傳輸頻寬：Prosilica GC1290 是一款採用 GigE Vision 介面的高速相機，能提供足夠的幀率來捕捉快速移動的物體，並透過穩定的乙太網路介面將大量影像數據傳輸至處理電腦。
- 卓越的成像品質：其搭載的 Sony CCD 感光元件，提供了優異的感光度與影像純淨度，是實現精準量測的基礎。
- 工業級的可靠性：Prosilica 系列相機堅固耐用，專為嚴苛的工業環境設計，能確保長期的穩定運行。
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