Prosjektnummer
901597
Utvikling av system for automatisk veiing, telling og sortering av levende torsk
Utviklet system for automatisk telling, vektestimering og sortering av levende villfanget torsk
• For å lede fisken gjennom skanneren fungerer dagens praksis ved overføring av fisk fra båt til merd der fisken glir gjennom en slange bra både fiskevelferdsmessig og effektivt.
• Skanneren fungerer i henhold til kravspesifikasjon på nøyaktighet på telling (+/- 1 %) og vektestimering(+/- 3% på batcher større enn 1.000 kg).
• Skanneren fungerer etter planen og kan telle og veie fisk fra båt til merd, og kan tilpasses for å evt. brukes fra merd til merd og fra båt/merd til slakteri.
• Skanneren fungerer i henhold til kravspesifikasjon på nøyaktighet på telling (+/- 1 %) og vektestimering(+/- 3% på batcher større enn 1.000 kg).
• Skanneren fungerer etter planen og kan telle og veie fisk fra båt til merd, og kan tilpasses for å evt. brukes fra merd til merd og fra båt/merd til slakteri.
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapport
De viktigste kravene til ytelse for systemet var en kapasitet på en fisk i sekundet, en tellenøyaktighet på +/- 1 % og en batchvekt-nøyaktighet på batcher større enn 1000 kg på +/- 3 %. Batchvekt blir brukt fordi estimering av vekt av enkeltindivid kan ha store variasjoner. Spesielt når individet er levende og er i bevegelse. Over tid er likevel denne feilen ofte normalfordelt og ved å summere vekt over mange individ kan man oppnå betydelig bedre nøyaktighet.
Basert på testene i 2021 og 2022 yter systemet innenfor kravene nevnt over. Vektestimering ble kontrollert basert på individveiing i etterkant, mens kapasitet og telling ble vurdert basert på større batcher. Det ble imidlertid registrert større avvik på batch ved veiing med bomvekt på kran i etterkant, men denne målingen har betydelige usikkerheter som hvor nøyaktig kranvekta måler og hvordan bevegelsen til fiskene i batchen påvirker vektcellen. Det betyr imidlertid at det er hensiktsmessig med noe mer testing i fullskala før man eventuelt ser seg sikker på resultatet.
Skannerens virkemåte kan deles inn i tre deler:
1. deteksjon og sporing av enkeltfisk
2. prosessering og kalibrering av utvalgt bilde av enkeltfisk.
3. estimering av vekt basert på målinger i det kalibrerte bildet.
Under forsøket i 2022 ble det tidlig oppdaget at vektestimeringen fra skanneren konsekvent estimerte for høy vekt. Etter en rask inspeksjon av bildene som hadde blitt lagret frem til da ble det konkludert med at det ikke var noen feil med kvaliteten på bildene. Siden forsøket da allerede var i gang, ble det bestemt å fortsette forsøket i stedet for å bruke tid på feilsøking. Resultatene som presenteres her er derfor basert på prosessering i ettertid av dataene som skanneren samlet inn.
I etterkant ble det klart at programvaren kjørte med feil kalibreringsfil under selve forsøket. Dette påvirket ikke dataene som ble samlet inn (bildet av hver fisk), men førte til at vektanalysen ble gjort på data som ikke hadde rette måleverdier. Ved å prosessere dataen med korrekt kalibreringsfil ble resultatet mer i samsvar med resultatet fra 2021.
For testing på individ ble 30 fisk i varierende størrelse (1,7 kg til 11 kg) ble sendt gjennom skanneren, avlivet og veid i etterkant. Tid mellom hver fisk var i snitt ca. 1 minutt. Resultatene viser vektestimering for hver av de 30 fiskene samt avviket for samlet vekt for alle individene. Modellen estimerer vekt på enkeltindivider med en absolutt snittfeil på +/- 16 %. Dette er noe høyere avvik enn det man målte under forsøket i 2021 (+/- 13 %).
For test på batch ble til sammen ca. 345 fisk sendt gjennom skanneren fordelt over seks batcher, hvor hver batch ble veid med kran. Hver fisk ble telt med telleverk før den ble sendt gjennom. Under selve førsøket ble det observert at skanneren ikke greide å analysere / telle alle fiskene som passerte. Skanneren telte bare litt over 80 % av de 345 fiskene.
Ved nærmere inspeksjon i etterkant av forsøket viste det seg derimot at alle bortsett fra én enkelt fisk hadde blitt avbildet, men at skanneren ikke klarte å skille mellom alle de forskjellige fiskene når de kom for tett. Dette skyldes i hovedsak feil innstilling på kalmanfilteret, men også noen tilfeller at fiskene kommer så tett at de ikke har noe rom mellom seg. Ved å justere for feil verdier i kalmanfilteret og deteksjon av dobbelfisk blir oppdatert antall -1 stk fisk.
Kjente utfordringer med å estimere vekt på levende fisk ved hjelp av 3D-kamera er målefeil på enkeltfisk. Varierende fart på levende fisk forbi kameraet kan gjøre at det kan bli feil sammenligning på en fisk som glir veldig raskt forbi og en som glir rolig forbi skanneren. Fisk som spreller raskt fra side til side kan oppfattes som tynnere enn den er, eller den kan oppfattes som tykkere dersom den spreller opp mot skanneren. Dersom to fisk kommer svært tett eller inntil hverandre kan de telles som en større fisk i stedet for to stk. fisk. Pga. dette ble Kalmanfilteret implementert. Denne predikerer hvor fisken bør være i neste kamerabilde basert på hvor det var i det forrige. Dersom dette filteret ikke er rett innstilt kan det føre til at fisk blir telt flere ganger, eller at flere fisk blir telt som samme individ (som man hadde problem med under testen).
Tellefeilene som oppstod under batch-måling skyldes i hovedsak feil på sporing ved hjelp av Kalmanfilter. Likevel var det noen få fisk også ble tolket som enkeltfisk selv om de var to. Sammenlignet med forsøket i 2021 ser det derimot ut til at det er færre tilfeller av fisk som kommer så tett at de telles som enkeltfisk. Dette kan komme av flere grunner som helning på skanner, ekstra kanter inne i skanneren eller at oppsettet for mating av fisk inn til skanner var noe annerledes under denne testen.
Testen som ble gjennomført hos Gunnar Klo verifiserte at vektmodellen som ble utviklet basert på data fra forsøk i 2021 også gir lignende resultat i årets forsøk. For de 30 fiskene som ble sendt gjennom og veid individuelt estimerte modellen vekten med en absolutt snittfeil på +/- 16 %. Feilen er normalfordelt med snitt rundt 0 % av korrekt vekt, men har et ganske høyt standardavvik på 21 %. Dette fører igjen til at estimert vekt av flere fisk sammen oftere har mindre avvik enn én enkelt fisk. For eksempel ble totalvekten av de 30 stk. fiskene (ca. 160 kg) estimert med bare 39 gram i avvik. Ved å ta ut et tilfeldig sett av 25 stk. fisk fra det totale datasettet på 30 stk. og beregne avvik for alle mulige uttak får man fremdeles en normalfordelt feil med snitt rundt 0 % av korrekt vekt, men standardavviket har sunket til 1,5 % med et absolutt snittfeil på +/- 1,2 %.
For test på batch ble resultatet noe dårligere, med en skeivfordeling av avvik per batch som igjen førte til overestimering av vekt per batch og totalt. Samtidig var dette en viktig del av forsøket for å teste kapasitet og arbeidsflyt under realistiske forhold. Basert på resultatene fra batchtesten ble det klart at Kalmanfilteret for sporing måtte fininstilles bedre for å telle korrekt antall fisk og at dobbelfisk fremdeles forekommer, men ser ut til å være et mindre problem enn under testen i 2021.
Når det kommer til veien videre, vil dette være avhengig av hvordan markedet for levendelagring utvikler seg. Usikkerhet rundt støtteordninger og dårlige resultater for 2022-sesongen gjør at man ikke er like sikker på hvor stort markedet for systemer rettet mot levendelagring-operasjoner vil være i fremtiden sammenlignet med hvordan situasjonen var ved oppstart av prosjektet. Samtidig har systemet vist seg å fungere godt, så et annet alternativ kan være å se på andre markeder hvor behovet for en slik skanner er like store.
Det er positivt at utstyret har vist seg å fungere i forhold til kravspesifikasjonene, samtidig som det kan være nødvendig med noe mer testing i fullskala for å sikre optimal ytelse og brukervennlighet. Det automatiske systemet for vektestimering, telling og sortering av fisk kan gi god nytte for de som driver med levendelagring av torsk. Videre kan teknologien være overførbar til fartøy som driver med levendefangst, og stenging av notsei. Videre kan teknologien vurderes i forhold til fremtidige krav til ressurskontroll ombord i båter.
-
Faktaark: Utvikling av system for automatisk veiing, telling og sortering av levende torsk
SINTEF Ocean AS. 3. oktober 2022. Av Elling Ruud Øye.
-
Sluttrapport: Utvikling av system for automatisk veiing, telling og sortering av levende torsk
Egga Utvikling AS og SINTEF Ocean AS. 3. oktober 2022. Av Yvonne Bakken og Elling Ruud Øye.
For helårlig aktivitet, stabil råstofftilgang til markedet og økt lønnsomhet i hvitfisknæringen er levendelagring av torsk en viktig bidragsyter.
Utøvelsesforskriften åpner i utgangspunktet for at fisk kan holdes i mellomlagringsmerd i inntil 12 uker før den må slaktes eller overføres til akvakulturanlegg. 4. februar 2019 ble dispensasjonsadgang for levendelagring i inntil 20 uker tatt inn i forskriften. Dispensasjon må søkes og ved innvilget søknad forplikter søker seg å innfri på vilkår satt til ressurskontroll og fiskevelverd.
Automatisk system for vektestimering, telling og sortering av fisk – fra båt til merd, mellom merder og fra merd til slakteri – vil både innfri på vilkår satt i dispensasjon, samt gi hvitfisknæringen et generelt løft når det gjelder ressurskontroll, fiskehelse og råstoffkvalitet. Per i dag er status at vektestimering, telling og sortering utføres manuelt, med de feilmarginer dette medfører.
I tillegg til implementering på mellomlagringsanlegg vil teknologien være overførbar til fartøy som investerer i levendefangst. Teknologien vil også kunne overføres til andre områder, for eksempel stenging av notsei, og oppdrett, og har i så måte et stort potensielt virkeområde.
Utøvelsesforskriften åpner i utgangspunktet for at fisk kan holdes i mellomlagringsmerd i inntil 12 uker før den må slaktes eller overføres til akvakulturanlegg. 4. februar 2019 ble dispensasjonsadgang for levendelagring i inntil 20 uker tatt inn i forskriften. Dispensasjon må søkes og ved innvilget søknad forplikter søker seg å innfri på vilkår satt til ressurskontroll og fiskevelverd.
Automatisk system for vektestimering, telling og sortering av fisk – fra båt til merd, mellom merder og fra merd til slakteri – vil både innfri på vilkår satt i dispensasjon, samt gi hvitfisknæringen et generelt løft når det gjelder ressurskontroll, fiskehelse og råstoffkvalitet. Per i dag er status at vektestimering, telling og sortering utføres manuelt, med de feilmarginer dette medfører.
I tillegg til implementering på mellomlagringsanlegg vil teknologien være overførbar til fartøy som investerer i levendefangst. Teknologien vil også kunne overføres til andre områder, for eksempel stenging av notsei, og oppdrett, og har i så måte et stort potensielt virkeområde.
Hovedmål
Å utvikle et system for automatisk telling, vektestimering og sortering av levende villfanget torsk fra:
o båt til merd
o merd til merd
o merd til slakteri
Delmål/milepæler
1) Å utarbeide kravspesifikasjon og utvikle produksjonsunderlag.
Å utvikle et system for automatisk telling, vektestimering og sortering av levende villfanget torsk fra:
o båt til merd
o merd til merd
o merd til slakteri
Delmål/milepæler
1) Å utarbeide kravspesifikasjon og utvikle produksjonsunderlag.
2) Å foreta bygging, funksjonstesting og feilretting av prototype.
3) Å foreta testing i fullskala med feilretting.
Resultatmål
3) Å foreta testing i fullskala med feilretting.
Resultatmål
Å oppnå:
o styrket ressursregnskap
o flere helårlige arbeidsplasser
o økt verdiskaping og lønnsomhet
o flere helårlige arbeidsplasser
o økt verdiskaping og lønnsomhet
Nytteverdien på kort sikt vil for
levendelagringsaktørene være å innfri på vilkår i dispensasjon for lagring i 20
uker. På lengre sikt vil nytteverdien være mer omfattende: Teknologiutvikling,
som dette prosjektet er del av, vil være med på å løfte hele næringen – både
levendelagring og hvitfisknæringen generelt – til et høyere nivå. Målsetningen
er at teknologien som utvikles i dette prosjektet også skal kunne implementeres
på fartøysiden. Automatisk system for veiing, telling og sortering, vil dermed
legge grunnlag for gjennomgående rapportering i hele verdikjeden, fra fangst
til marked. Dette vil styrke både ressurskontrollen og næringens omdømme.
I prosjektet er det to hovedutfordringer som må løses med hensyn til skanning av levende fisk:
1) Å få fisken til å ligge i ro på en skånsom og effektiv måte og
2) Å få til en god avbildning/skanning av fisken.
Disse utfordringene er tenkt løst gjennom tre faser:
Fase 1: Evaluere alternative metoder for å få fisken til å ligge i ro, utarbeide kravspesifikasjon og utvikle produksjonsunderlag.
Fase 2: Bygge, funksjonsteste og feilrette prototype.
Fase 3: Teste i fullskala og utføre feilretting.
Utgangspunktet for prosjektet er tilpasning av systemet “CatchScanner”, utviklet gjennom forprosjektet, og senere videreutviklet av Melbu Systems AS gjennom EU-prosjektet SMARTFISH H2020. “CatchScanner” er bygd opp av et transportbånd som fører fisken til et hus hvor den skannes med 3D-laser. Over huset er det plassert et skap med systemets elektronikk; hvitlaser, kamera og spenningsomformer. Kameraet er koblet til en datamaskin med et program som, basert på innsamlet bildedata, bestemmer art, estimerer volum/vekt og teller fisken.
Prosjektorganisering
Prosjektet gjennomføres i som et samarbeid mellom:
Teknologileverandør (og prosjekteier): Melbu Systems AS
1) Å få fisken til å ligge i ro på en skånsom og effektiv måte og
2) Å få til en god avbildning/skanning av fisken.
Disse utfordringene er tenkt løst gjennom tre faser:
Fase 1: Evaluere alternative metoder for å få fisken til å ligge i ro, utarbeide kravspesifikasjon og utvikle produksjonsunderlag.
Fase 2: Bygge, funksjonsteste og feilrette prototype.
Fase 3: Teste i fullskala og utføre feilretting.
Utgangspunktet for prosjektet er tilpasning av systemet “CatchScanner”, utviklet gjennom forprosjektet, og senere videreutviklet av Melbu Systems AS gjennom EU-prosjektet SMARTFISH H2020. “CatchScanner” er bygd opp av et transportbånd som fører fisken til et hus hvor den skannes med 3D-laser. Over huset er det plassert et skap med systemets elektronikk; hvitlaser, kamera og spenningsomformer. Kameraet er koblet til en datamaskin med et program som, basert på innsamlet bildedata, bestemmer art, estimerer volum/vekt og teller fisken.
Prosjektorganisering
Prosjektet gjennomføres i som et samarbeid mellom:
Teknologileverandør (og prosjekteier): Melbu Systems AS
Rederi/fartøy: Fugløyskjær AS, M/S “Gunnar Jarl”
Mellomlagringsaktør: Levende Mellomlagring Vesterålen AS (LMV)
Fiskeindustribedrift: Gunnar Klo AS
FoU-miljøer: SINTEF Ocean og Nofima
Fiskeindustribedrift: Gunnar Klo AS
FoU-miljøer: SINTEF Ocean og Nofima
Resultatet fra prosjektet legges frem i FHF-fora
for hvitfisk, flåte og industri, og evtuelt andre relevante samlinger. Resultatene
er også tenkt formidlet på nettstedet og nyhetsbrevet til Arena Torsk, samt i
partnerskapsmøter i Arena Torsk. I tillegg vil resultatet formidles gjennom
næringsrelevante medier.
-
Sluttrapport: Utvikling av system for automatisk veiing, telling og sortering av levende torsk
Egga Utvikling AS og SINTEF Ocean AS. 3. oktober 2022. Av Yvonne Bakken og Elling Ruud Øye.