Prosjektnummer
901057
Automatisk bukinspeksjon av sløyd laks: Forprosjekt
Prosjektet har demonstrert at en manuell prototype ved hjelp av maskinsyn med kapasitet på nivå med industriell produksjon, har potensiale til å detektere:
• melaninflekker
• blod
• objekter inne i buken hos sløyd laks
• melaninflekker
• blod
• objekter inne i buken hos sløyd laks
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige rapportering
Hovedfunn
Prosjektet har demonstrert at en manuell prototype ved hjelp av maskinsyn, har potensiale til å detektere melaninflekker, blod og objekter inne i buken hos sløyd laks. Man har også fått demonstrert at dette kan gjøres med en kapasitet som er akseptabel for industriell produksjon.
Anbefalinger
Før videreføring bør en utrede mulighet for å kombinere maskinsynet som utvikles sammen med allerede eksisterende sløyemaskiner. En slik løsning, hvor maskinsynet kan plasseres i allerede eksisterende maskiner, vil redusere behovet for plass til en ny maskin og kanskje også fjerne behovet for å utvikle en ny mekanisk løsning for bukåpning, gitt at bukåpningen i sløyemaskinen gir maskinsynet god nok tilgang til bukhulen.
Videre forskningsbehov
Bukens geometri fører til at prototypen ikke alltid leser like verdier for hele buken, noe som kan føre til feildeteksjon (f.eks. at deler av muskel kan tolkes som melanin). Det har blitt presentert forslag til videreutvikling av maskinsynet for å håndtere disse utfordringene. Man ønsker der å vurdere om det er mekanisk løsbart å presentere laksebuken til kameraet på en slik måte at maskinsynet kan gjøre jobben uten manuell innblanding.
Hovedfunn
Prosjektet har demonstrert at en manuell prototype ved hjelp av maskinsyn, har potensiale til å detektere melaninflekker, blod og objekter inne i buken hos sløyd laks. Man har også fått demonstrert at dette kan gjøres med en kapasitet som er akseptabel for industriell produksjon.
Anbefalinger
Før videreføring bør en utrede mulighet for å kombinere maskinsynet som utvikles sammen med allerede eksisterende sløyemaskiner. En slik løsning, hvor maskinsynet kan plasseres i allerede eksisterende maskiner, vil redusere behovet for plass til en ny maskin og kanskje også fjerne behovet for å utvikle en ny mekanisk løsning for bukåpning, gitt at bukåpningen i sløyemaskinen gir maskinsynet god nok tilgang til bukhulen.
Videre forskningsbehov
Bukens geometri fører til at prototypen ikke alltid leser like verdier for hele buken, noe som kan føre til feildeteksjon (f.eks. at deler av muskel kan tolkes som melanin). Det har blitt presentert forslag til videreutvikling av maskinsynet for å håndtere disse utfordringene. Man ønsker der å vurdere om det er mekanisk løsbart å presentere laksebuken til kameraet på en slik måte at maskinsynet kan gjøre jobben uten manuell innblanding.
Det er vist at det er mulig å avsløre kvalitetsavvik i bukhulen hos laks ved hjelp av maskinsyn. Utfordringen er nå å implementere en slik løsning. Vi skal benytte styringsgruppen i prosjektene her til å vurdere veien videre eventuelt at det lages en utlysning under Prosjekt i bedrift (PIB)-ordningen.
-
Faktaark: Automatisk bukinspeksjon av sløyd laks – Forprosjekt
SINTEF Ocean. Faktaark. 7. august 2017. Av Elling Ruud Øye.
-
Sluttrapport: Automatisk bukinspeksjon av sløyd laks
SINTEF Ocean AS. Rapport nr OC2017 A-135. 29. juni 2017. Av Elling Ruud Øye (SINTEF Ocean), Karsten Heia (Nofima), Bendik Toldnes (SINTEF Ocean), Cecilie Salomonsen (SINTEF Ocean) og Harry Westavik (SINTEF Ocean).
Arbeidet med kvalitetssortering, singulering og orientering av hel laks på lakseslakteri er meget arbeidsintensivt. Per skift er det vanligvis fire-fem personer som gjør denne jobben i et lakseslakteri.
I hovedsak utføres følgende manuelle arbeidsoppgaver:
1. Singulering og orientering.
2. Kvalitetsgradering basert på ytre trekk.
3. Kvalitetsgradering basert på bukinspeksjon.
I hovedsak utføres følgende manuelle arbeidsoppgaver:
1. Singulering og orientering.
2. Kvalitetsgradering basert på ytre trekk.
3. Kvalitetsgradering basert på bukinspeksjon.
SINTEF Fiskeri og havbruk AS (SFH) har gjennom flere tidligere forskningsprosjekt utforsket automatiske løsninger for de to første oppgavene, men fullstendig automatisering av kvalitetssorteringen av hel laks vil ikke være mulig før også tredje og siste oppgave er automatisert. Det er i dag et ønske fra industrien om at også denne operasjonen automatiseres.
Å utvikle automatisert kvalitetsgradering av hel sløyd laks basert på innvendig inspeksjon av buken.
Delmål
• Å utvikle maskinsyn med algoritmer for automatisk klassifisering av de forskjellige kvalitetsklassene, samt mekanisk posisjonering av laksen slik at bukhulen kan inspiseres.
• Å kartlegge og dokumentere kriterier for inspeksjonen, samt komme fram til mulige konsepter for både maskinsyn og automatisk åpning og klargjøring av bukhulen for inspeksjon.
• Å kartlegge og dokumentere kriterier for inspeksjonen, samt komme fram til mulige konsepter for både maskinsyn og automatisk åpning og klargjøring av bukhulen for inspeksjon.
Automatisk kvalitetsgradering av hel laks basert på inspeksjon av bukhulen vil for det første redusere arbeidskostnader og ressursbruk siden dette i dag er en manuell oppgave. Behovet for manuell håndtering av laksen under inspeksjon vil reduseres, og dermed minskes risikoen for menneskelig kontaminering av laksen eller belastningsskader hos operatøren.
Prosjektet skal gjennomføres som fire arbeidspakker (APer).
AP1: Kartlegging
I denne arbeidspakken skal det gjennomføres en kartlegging der medlemmer i styringsgruppa deltar for å klargjøre hvilke kriterier bukinspeksjon skal sortere på, og hvilke objekter, feil og mangler som skal detekteres. Resultatet av kartleggingen vil avgrense prosjektets omfang slik at man kan legge vekt på de viktigste sorteringskriteriene og mulige mekaniske løsninger for bukinspeksjon.
I denne arbeidspakken skal det gjennomføres en kartlegging der medlemmer i styringsgruppa deltar for å klargjøre hvilke kriterier bukinspeksjon skal sortere på, og hvilke objekter, feil og mangler som skal detekteres. Resultatet av kartleggingen vil avgrense prosjektets omfang slik at man kan legge vekt på de viktigste sorteringskriteriene og mulige mekaniske løsninger for bukinspeksjon.
AP2: Multispektral avbildning
Forskjellige materialer i fisken (som blod, muskel og melanin) absorberer og reflekterer lys på forskjellige måter. Ved hjelp av multispektral avbildning som dekker lys i et stort spekter av bølgelengder kan man finne de bølgelengdene som gir sterkest kontraster mellom de forskjellige materialene og dermed gjør det mulig for maskinsynet å skille disse. I denne arbeidspakken skal det utforskes hvilken maskinsynteknologi som trengs for bukinspeksjon. Egnede bølgelengder vurderes i laboratoriet hos Nofima AS ved hjelp av multispektral avbildning av innsiden på et mindre utvalg av laksebuker med de aktuelle kvalitetsfeilene definert fra AP1.
Forskjellige materialer i fisken (som blod, muskel og melanin) absorberer og reflekterer lys på forskjellige måter. Ved hjelp av multispektral avbildning som dekker lys i et stort spekter av bølgelengder kan man finne de bølgelengdene som gir sterkest kontraster mellom de forskjellige materialene og dermed gjør det mulig for maskinsynet å skille disse. I denne arbeidspakken skal det utforskes hvilken maskinsynteknologi som trengs for bukinspeksjon. Egnede bølgelengder vurderes i laboratoriet hos Nofima AS ved hjelp av multispektral avbildning av innsiden på et mindre utvalg av laksebuker med de aktuelle kvalitetsfeilene definert fra AP1.
AP3: Avbildning i stor skala, validering av laboratoriemodell
Basert på analysen fra AP2 skal det bygges en laboratoriemodell for billedopptak. Validiteten av denne modellen skal testes ved å ta et større antall representative bilder hos en lakseprodusent som skal analyseres med fokus på om oppsettet er optimalt og hvilke behov for utvikling av maskinsynsystemet som trengs og som eventuelt skal videreføres i hovedprosjektet. Dette datagrunnlaget skal vise variasjonsbredden av kvaliteter i bukhulen på sløyd laks og vil gi indikasjoner på omfanget av forskningsinnsatsen i hovedprosjektet. Vi antar at den praktiske laboratoriemodellen for maskinsyn kan bygges med de eksisterende optiske komponentene som SFH disponerer på laboratoriet.
Basert på analysen fra AP2 skal det bygges en laboratoriemodell for billedopptak. Validiteten av denne modellen skal testes ved å ta et større antall representative bilder hos en lakseprodusent som skal analyseres med fokus på om oppsettet er optimalt og hvilke behov for utvikling av maskinsynsystemet som trengs og som eventuelt skal videreføres i hovedprosjektet. Dette datagrunnlaget skal vise variasjonsbredden av kvaliteter i bukhulen på sløyd laks og vil gi indikasjoner på omfanget av forskningsinnsatsen i hovedprosjektet. Vi antar at den praktiske laboratoriemodellen for maskinsyn kan bygges med de eksisterende optiske komponentene som SFH disponerer på laboratoriet.
AP4: Mekanisk konseptualisering
For at maskinsynsystemet skal fungere må innsiden av buken på laksen gjøres tilgjengelig for kamera og belysning. Dette gjøres av operatør ved manuell inspeksjon i dag. For å sikre riktig kvalitet på bildene må det ved en automatisk inspeksjon være konsistent posisjon på objektet som skal avbildes. Dette vil være en krevende oppgave å løse mekanisk fordi laks er et biologisk materiale med stor naturlig variasjon. I samarbeid med utstyrsleverandører og næringen skal det, hensyntatt de ulike fabrikkdesignene, skisseres konsept(er) for hvordan bukområdet kan åpnes opp automatisk, slik at innsiden av buken kan avbildes optimalt ved hjelp av riktig type kamera og belysning.
For at maskinsynsystemet skal fungere må innsiden av buken på laksen gjøres tilgjengelig for kamera og belysning. Dette gjøres av operatør ved manuell inspeksjon i dag. For å sikre riktig kvalitet på bildene må det ved en automatisk inspeksjon være konsistent posisjon på objektet som skal avbildes. Dette vil være en krevende oppgave å løse mekanisk fordi laks er et biologisk materiale med stor naturlig variasjon. I samarbeid med utstyrsleverandører og næringen skal det, hensyntatt de ulike fabrikkdesignene, skisseres konsept(er) for hvordan bukområdet kan åpnes opp automatisk, slik at innsiden av buken kan avbildes optimalt ved hjelp av riktig type kamera og belysning.
Resultater fra prosjektet vil bli presentert i rapport, foredrag på FHF-samling, samt i en populærvitenskapelig artikkel i fagpressen.
-
Sluttrapport: Automatisk bukinspeksjon av sløyd laks
SINTEF Ocean AS. Rapport nr OC2017 A-135. 29. juni 2017. Av Elling Ruud Øye (SINTEF Ocean), Karsten Heia (Nofima), Bendik Toldnes (SINTEF Ocean), Cecilie Salomonsen (SINTEF Ocean) og Harry Westavik (SINTEF Ocean).