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量子产率测量

12月2日,广东省市场监督管理局网站发布2021年第42期食品抽检信息。

抽检的炒货食品及坚果制品主要为开心果、其他炒货食品及坚果制品,不合格样品3批次,不合格项目为霉菌、过氧化值(以脂肪计)。


什么才是“合格”坚果,市场标准难道止步于“合格”而已吗?

已经有专业测评机构给出答案:从市场需求来说,在国家标准的警戒线上,消费者对于坚果要求远不限于“合格”,而是更多维、更放心的标准。


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影片截图:小松鼠正在检查坚果的质量(图源来自于网络,如有侵权烦请告知)


那么如何做到这一点呢?杏仁生产商 Travaille & Phippen为我们提供了解决方案。


杏仁生产商 Travaille & Phippen 位于加利福尼亚。

他们的产品质量非常高,这是因为他们已经开始使用 Bratney Companies 的杏仁分拣机(该分拣机配备 Headwall 的高光谱成像传感器和定制的 PCO sCMOS 相机)。


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Travaille & Phippen 的执行官 Scott Phippen 解释了光谱成像在他的业务中的优势:

“我们希望让我们的产品在质量方面与众不同,光谱成像和机器人的结合使我们能够以非常高精度的水平对杏仁进行分级和分类。”


高光谱成像技术能够根据材料之间的光谱反射差异对食品进行检测和分级。


Headwall 光谱成像产品技术经理 Kwok Wong 指出,“传统的 RGB 相机系统和人工检测员通常可以检测产品流中在可见光范围内看起来不同的异物,

但他们无法持续如一地检测异物或检测与好产品外形相似的缺陷产品,例如分辨杏仁壳与杏仁皮或腐烂的坚果与健康的坚果。

”杏仁分拣机中使用的 VNIR(可见光 - 近红外)高光谱成像传感器提供 300 多个光谱带数据,可以测量场景中每个像素的光谱反射曲线。

这意味着 Travaille & Phippen 等食品生产商可以准确检测和去除异物和不适合食用的坚果,以及对坚果进行分类,以满足特定客户/用途所需的更高质量标准。

“我们的客户遍布全球,他们的各种偏好是光谱成像传感器可以帮助我们识别的,”Phippen 说。


每种材料都有自己的光谱反射曲线。高光谱成像传感器与光谱算法结合使用,不仅可以区分杏仁与树皮或其他异物,还可以区分颜色较深的杏仁和较浅的杏仁。

大小、腐烂、颜色和形状是传感器经过训练可以检测的其他特征。这使 Travaille & Phippen 能够以人工检测员或 RGB 相机系统无法达到的精度对产品进行分级和分类。

“该传感器具有非常高的光谱和空间分辨率,因此它可以准确地确定它所看到的内容及其在检测线上的位置,”Kwok 说。


高光谱成像仪实际上是一个行(线)扫描仪,它可以在每个瞬间捕获穿过传送带的一行的光谱数据,从而在传送带移动时构建传送带上物体的 2D 图像。

Headwall高光谱成像传感器包括几个组件。一是前视镜,或输入镜头,它将来自场景的光成像到狭缝上。这允许来自场景图像“行”的光进入下一个组件,即光谱仪。

光谱仪将通过狭缝的光扩散成光谱成分。焦平面阵列 (FPA) 或相机捕获已被光谱扩散的行图像,该图像代表原图像上每个点的数百个窄波段。

该系统的输出称为高光谱数据立方体,包括所有收集的帧,每个帧都包含视野内每个像素的全光谱数据。


在 Travaille & Phippen 系统中,两个传感器被安置在传送带上方。杏仁在扫描之间被翻转以获取两侧的信息,自动机器人系统根据传感器收集的非常准确的空间数据从生产线上挑出有问题的物品。


在生产环境中使用光谱成像的挑战之一是将来自场景的少量光子分布在焦平面阵列的每个像素上。

来自每个场景像素的光分布在焦平面上的许多像素上,以启用数百个光谱带。如此多的窄光谱带是高光谱成像传感器可以根据前面讨论的许多不同变量进行产品分类的原因。

此外,在快速传送带速度的应用中,需要高相机帧速以避免运动模糊并捕获精细的空间分辨率图像,这些图像经过处理后产生弹射指令,并传达给下游机器人。


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图 1:发光光线检测线。每条检测线都包含两个高光谱传感器,因此可以对杏仁的两面进行检测和分级。高光谱传感器实时将空间(位置)信息传达给下游机器人。


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图 2:算法驱动的高光谱软件为食品检测公司提供丰富的数据分析。


A:为什么 Headwall 选择 PCO 来为这个应用定制相机?


Q:Headwall 需要一台定制的高性能相机,而此相机需来自可靠相机制造商。

相机需要具有非常好的弱光灵敏度、非常低的读出噪声、高动态范围、高帧速、良好的线性和稳定性以及高可靠性。

 PCO 是一家的科学相机制造商,愿意并且能够以合理的成本和快速的周转时间制造这样一种在内部集成特殊光学组件的相机。

由此生产的相机具有sCMOS (Scientific CMOS) 焦平面阵列,并结合了集成的TEC制冷器和电子设备。对于 Travaille & Phippen 的这种特殊的机器视觉应用,以下是主要特点和优势:

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参考文献