远端监控线上非破坏性水果品质检测自动分级装置

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1、遠端監控線上非破壞性水果品質檢測自動分級裝置林明河楊昇穎陳世銘劉柏劭江昭皚研究生研究生教授專題生助理教授國立台灣大學國立台灣大學國立台灣大學國立台灣大學國立台灣大學生物產業機電工程學系生物產業機電工程學系生物產業機電工程學系生物產業機電工程學系生物產業機電工程學系應用領域：品管檢測自動化使用的産品：LabVIEW6.1ProfessionalDevelopmentSystem，PCI-6025E欲解決之問題：線上即時檢測資料、感測訊號、及控制訊號的擷取、發送整合，並完成遠端即時監控，不同負載所造成輸送馬達非定速的問題、檢測器定時自動最佳檢測方位或聚焦校正、突發事故的處理流程。應用方案：以Lab

2、VIEW為開發環境，搭配PCI-6025E擷取線上即時檢測資料、感測訊號與馬達轉速編碼訊號，以圖形及表格方式即時顯示於人機介面視窗上，並經檢測資料權重計算及速度控制完成輸出準確定位控制。摘要本研究專案為建立一套水果品質檢測自動分級平台，以客觀標準化的自動平台解決人為因素造成品質判別誤差及人力資源的浪費的問題。此研究以NI公司之圖控式程式語言LabVIEW6.1為開發軟體，建立友善的人機介面視覺化視窗。另以NI公司發展之資料擷取卡(DAQ，型號：PCI-6025E)為軟體與硬體裝置的溝通介面，以解決此檢測裝置之檢測資料、輸送裝置之控制信號及感測器信號的交握整合。藉由NI公司的圖控式程式語言Lab

3、VIEW6.1及資料擷取卡完成輸送裝置之準確的速度控制及精確的輸出定位控制，定時地自動校正檢測器(近紅外光(NearInfrared,NIR))，定時修正檢量線適用範圍，及突發事故的處理，並利用DataSocket技術完成資料傳輸。最後完成一部原型機達到此自動檢測裝置的控制流程驗證及完成最快每秒1個檢測物的分級工作。1.簡介水果品質一般可分成內部品質如：甜度、酸度、成熟度等，外部品質如：大小、重量、外觀等。水果根據內、外部品質做分級是一項相當重要的收穫處理工作，其有助於水果的保藏及包裝，更可提高水果的市場經濟價值[1]。傳統的水1果品質分級工作採人工方式，不僅浪費人力資源且易因人為因素造成品質

4、判別誤差，因此發展具有客觀標準的自動化設備是改善水果品質分級工作、提高水果經濟價值、及提升競爭力的趨勢。本研究專案所欲發展的水果品質檢測自動化分級裝置，整體架構示意圖如圖(1)所示，此架構考量即時性資料擷取、處理問題，故分別以檢測物控制及資料收集兩部電腦分工處理整體工作，其中檢測物(物料)控制電腦負責資料及控制信號的擷取、發送，資料收集電腦負責檢測資料的處理，兩部處理器的資料傳輸以DataSocket技術完成。近年來，光學檢測技術應用廣泛，其中近紅外光具有快速、準確、及非破壞性檢測水果之糖酸度等優點[2-11]，故水果品質的檢測方面，以近紅外光技術達到非破壞性的檢測功能。由於本研究專案需適當的

5、軟、硬體整合，故整體機構開發環境的軟體選擇及硬體架構的建立相對重要，針對開發環境的選擇及硬體架構的建立詳述於下。DataSocket資料收集檢測資檢測裝出料進料檢測物控制料擷取置控制控制標記進料機構光學檢測室出料機構輸送帶輸送帶圖(1)水果品質分級自動化檢測系統之整體架構示意圖2.開發環境的比較開發軟、硬體整合的自動化裝置時，選擇良好的開發環境是相當重要的規劃工作。開發此自動分級裝置前，軟、硬體整合方面，吾人參考傳統圖形化監控系統(圖(2)，(a)圖)的軟硬、體開發環境，其所使用程式語言設計過程相當複雜，例如撰寫擷取外部的類比/數位訊號程式碼就需花費相當多的時間。若以LabVIEW(圖(2)，

6、(b)圖)的開發環境做相同的工作，不需考慮細部的擷取過程程式碼，這些繁雜的程式碼LabVIEW都已撰寫好，只要直接應用即可。所以在軟、2單晶片輸出通訊協定RS-232(位元定義)複雜之電路輸入自行開發設計(耗時)(a)輸出PCI-6025EDAQ外接盒輸入NI開發之產品(b)圖(2)傳統開發圖形化監控系統((a)圖)與LabVIEW開發((b)圖)比較硬體方面的整合，由NI公司所研發之LabVIEW程式軟體搭配DAQ訊號擷取卡即可輕易完成。另外，吾人欲建立遠端監控系統，故資料傳輸方法亦是相當重要的一環。然而，傳統的資料傳輸，必須對TCP/IP有一定程度的了解，才能使兩台電腦間建立起可以傳輸的通

7、道(channel)。一筆簡單的資料傳輸，必須透過編碼、解碼、撰寫通訊協定等等複雜的步驟，對一個程式開發者而言，是一種不必要的負擔。針對上述問題，LabVIEW提供一種DataSocket技術，此資料傳輸技術建立在TCP/IP的上層，只需幾個簡單設定步驟便能建立起資料傳輸的功能，且資料傳輸格式不論是陣列或數值等等皆可簡易設定，故可減少開發的時間。傳統資料傳送與DataSocket比較如圖(3)所示