به كارگيري ماشين بينايي به منظور اصلاح عملكرد و كاهش ضايعات در دستگاه پوست كن شلتوك

Use of Machine Vision to Improve Performance of and Reduce Loss from a Paddy Husker

در اين پژوهش، به ­منظور اصلاح عملكرد دستگاه پوست­كن شلتوك و كاهش ضايعات برنج، سامانة كنترل خودكار و ماشين بينايي طراحي، ساخته و آزمايش شد. اين سامانه به­ گونه­اي طراحي شد كه بر حسب نوع و ميزان رطوبت شلتوك بتواند فاصلة غلتك ­ها و سرعت دوراني موتور را به مقدار بهينه تنظيم كند. پس از آن با به­كارگيري سامانة ماشين بينايي و دستگاه تك­دانه ­ساز، ميزان شكستگي برنج تعيين شد. ميزان شكستگي برنج اگر بيش از حد مورد نظر بود تنظيمات لازم روي دستگاه پوست­كن انجام مي­شد. شرايط كاري دستگاه پوست­كن، براي دو رقم شلتوك با اعمال تيمارهاي رطوبت شلتوك، فاصلة غلتك ­ها­ و سرعت دوراني موتور بررسي و فاكتورهاي شاخص پوست­كني و درصد شكستگي برنج اندازه ­گيري شد. الگوريتم پردازش تصوير به­ منظور تعيين درصد شكستگي برنج در نرم افزار متلب كدنويسي و ارزيابي شد. نتايج تحقيق نشان مي­دهد كه با انتخاب مناسب سرعت دوراني موتور و فاصلة غلتك­ها براي شلتوك دانه متوسط، ميانگين شاخص پوست­كني برابر با 82/65 درصد و ميانگين شكستگي برنج سبوس­دار برابر با 88/3 درصد است. براي شلتوك دانه بلند، ميانگين شاخص پوست­كني و شكستگي برنج به ­ترتيب برابر با 51/40 و 27/46 درصد است. در حالي كه بدون به­كارگيري اين سامانه و با انتخاب نامناسب سرعت دوراني موتور و فاصلة غلتك­ها، براي شلتوك دانه متوسط، شاخص پوست­كني برابر با 58/61 درصد و شكستگي برنج برابر با 7/51 درصد است. براي شلتوك دانه بلند، شاخص پوست­كني و شكستگي برنج به ­ترتيب برابر با 19/14 و 03/35 درصد است. نتايج ارزيابي الگوريتم دقت آن را برابر با 91/81 درصد نشان مي­دهد. نتايج ارزيابي دستگاه تك­دانه­ ساز نيز نشان مي­ دهد كه مقدار مكش 45- تا 50- ميلي­متر جيوه با ميزان جداسازي 81/3 درصد مناسب­ترين مقدار است. نتايج مناسب­ترين سرعت دوراني موتور و فاصله غلتك­ها در سامانه كنترل، برنامه ­ريزي و تنظيم شد و با نصب آن روي دستگاه مناسب­ترين شرايط كاري براي دستگاه پوست­كن به ­صورت خودكار فراهم آمد.

The current study developed and tested machine vision and automatic control systems to improve performance and reduce rice loss during paddy husking. This system was optimally adjusted for paddy type, moisture content of paddy, roller spacing and rotational speed of the motor. The percentage of breakage of rice kernels was determined using a machine vision system and a singulation device. If rice breakage was greater than a set point, the husker device was adjusted as necessary. The variables of paddy moisture content, roller spacing, and motor rotational speed were used to determine the working conditions of the husker for two paddy varieties. The dependent variables were husking index and rice kernel breakage percentage. An image processing algorithm was coded and evaluated in MATLAB software to determine the percentage of rice kernel breakage. The results showed that selection of proper treatment for the medium-sized kernel paddy, the average husking index was 82.65% and the average rice breakage was 3.88%. For the long kernel paddy, the average husking index and rice breakage were 51.4% and 27.46%, respectively. Without use of the system and with improper selection of motor rotational speed and roller spacing in the medium-sized kernel paddy produced a husking index of 61.58% and rice breakage of 7.51%. For the long kernel paddy, the husking index was 19.14% and rice breakage was 35.03%. Results from the algorithm showed that its accuracy was 91.81%. Evaluation of the singulation device showed that a suction of -45 to -50 mmHg yielded an appropriate 81.3% separation efficiency. The best combination of the machine parameter levels were programmed into the system, which operated to make the proper adjustments automatically. This resulted in the most appropriate working conditions for husking in accordance with paddy variety, paddy moisture content, roller spacing, and motor rotational speed.