DE69533238T2 - Verfahren und vorrichtung zum automatischen bewerten von getreidekörnern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum automatischen bewerten von getreidekörnern Download PDF

Info

Publication number
DE69533238T2
DE69533238T2 DE69533238T DE69533238T DE69533238T2 DE 69533238 T2 DE69533238 T2 DE 69533238T2 DE 69533238 T DE69533238 T DE 69533238T DE 69533238 T DE69533238 T DE 69533238T DE 69533238 T2 DE69533238 T2 DE 69533238T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sample
cereal
cereal grains
grains
protein content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69533238T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69533238D1 (de
Inventor
Rickard ÖSTE
Peter Egelberg
Carsten Peterson
Eivor Svensson
Olle Mansson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foss Analytical AB
Original Assignee
Foss Analytical AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foss Analytical AB filed Critical Foss Analytical AB
Application granted granted Critical
Publication of DE69533238D1 publication Critical patent/DE69533238D1/de
Publication of DE69533238T2 publication Critical patent/DE69533238T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02Food
    • G01N33/10Starch-containing substances, e.g. dough
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P19/00Drugs for skeletal disorders
    • A61P19/08Drugs for skeletal disorders for bone diseases, e.g. rachitism, Paget's disease
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P19/00Drugs for skeletal disorders
    • A61P19/08Drugs for skeletal disorders for bone diseases, e.g. rachitism, Paget's disease
    • A61P19/10Drugs for skeletal disorders for bone diseases, e.g. rachitism, Paget's disease for osteoporosis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85Investigating moving fluids or granular solids

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Sorting Of Articles (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Bestimmen des Eiweißgehalts für eine Probe von Getreidekörnern.
  • Es ist ein großes Interesse an der schnellen und sicheren Bestimmung des Eiweißgehalts in einer Lieferung von Getreidekörnern vorhanden. Verschiedene Endverbraucher, wie beispielsweise Getreidemühlen, Mälzereien und Fabriken zur Herstellung von Futter, haben verschiedene Anforderungen an den Eiweißgehalt des Getreides. Daher wäre es vorteilhaft, wenn es in einem frühen Behandlungsstadium der Getreidekörner möglich wäre, Getreidekornlieferungen auszuwählen, die den erwünschten Eiweißgehalt aufweisen oder verschiedene Lieferungen zu mischen, um auf diese Art und Weise den erwünschten Eiweißgehalt zu erhalten.
  • Derzeit wird der Eiweißgehalt üblicherweise durch eine Analyse unter Verwendung von Infrarotlicht bestimmt. Die Analyse kann mit reflektiertem oder übertragenem Infrarotlicht entweder an den gesamten Getreidekörnern oder an dem Mehl durchgeführt werden. Der Artikel „Relation of Kernel Color to Wheat Class and Grade", Ceral Science Today, Band 17, November 1972, beschreibt eine Untersuchung, bei der ein Hunter-Farbabweichungsmesser verwendet wird, um die Farbe von Weizen, in einem Experiment zum Spezifizieren der Farbe von Weizen und zum Unterscheiden zwischen verschiedenen Weizengüteklassen durch objektive Farbmessungen, zu messen. Einfache, mehrfache und partielle Korrelationstechniken werden verwendet, um die Korrelation zwischen den Hunter-Farbwertanteilen und den Gütefaktoren zu bestimmen. Unter anderem wurden einerseits die Korrelationen zwischen dem Eiweißgehalt in fünf verschiedenen Güteklassen von Weizen und andererseits die Hunter-Farbwertanteile untersucht. Die höchste Korrelation, –0,645, ergab sich zwischen weißem Weichweizen und dem Hunter-Farbwertanteil B (blaugelb). Für andere Güteklassen von Weizen wurde eine Korrelation in dem Bereich von 0,004–0,476 für die verschiedenen Hunter-Farbwertanteile erhalten. Die erhaltenen Korrelationen sind zu gering, um ein Bestimmen des Eiweißgehalts von Weizen unter Verwendung der Hunter-Farbwertanteile zu ermöglichen, was in dem Artikel ebenso ausgesagt wird.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bestimmen des Eiweißgehalts in einer Getreidekornlieferung vor dem Mahlen bereitzustellen.
  • Es wurde festgestellt, dass eine Verbindung zwischen dem Mehlertrag einerseits und der Farbe und der Geometrie der Getreidekörner anderseits besteht. Durch das Bestimmen der Farbe und der Geometrie von Getreidekörnern in verschiedenen Getreidekornlieferungen mit einem bekannten Mehlertrag und durch das Einspeisen dieser Information in beispielsweise ein neuronales Netzwerk ist es möglich, das neuronale Netzwerk zu trainieren, um mit sehr hoher Genauigkeit den Mehlertrag für Getreidekornlieferungen mit einem unbekannten Mehlertrag vorauszusagen.
  • Es wurde ebenso festgestellt, dass der Eiweißgehalt in Beziehung zu der Farbe der Getreidekörner, insbesondere zu der Farbverteilung, steht. Der Eiweißgehalt einer Getreidekornlieferung kann deshalb derartig bestimmt werden, dass der Mehlertrag, beispielsweise mittels eines neuronalen Netzwerks, das in einer geeigneten Art und Weise trainiert wird, vorausgesagt wird.
  • Entsprechend kann durch das Bestimmen der Farbverteilung oder der Geometrie der Getreidekörner ebenso die Schüttdichte erhalten werden.
  • Die Bestimmung der Schüttdichte, des Eiweißgehalts und des Mehlertrags kann schnell und leicht ausgeführt werden. Dies wird automatisch bewirkt und verläuft ohne Zerstörung der Getreidekörner. Die Bestimmung kann während des Zuladens oder des Abladens einer Getreidekornlieferung durch das Entnehmen einer Probe aus dem Getreidekornstrom durchgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden durch eine Ausführung beschrieben, wobei Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen wird, in denen:
  • 1 die Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, eine in der Längsrichtung gezeigte Zuführungseinrichtung und eine Bildweiterverarbeitungseinrichtung als ein Blockdiagramm zeigt.
  • Die 2 ein Diagramm ist und den Mehlertrag als eine Funktion des effektiven Mehlertrags bestimmt zeigt.
  • Die 3A und 3B Diagramme sind und den Eiweißgehalt als eine Funktion des effektiven Eiweißgehalts bestimmt, mittels eines ersten Sets aus Farbeingangssignalen und eines zweiten Sets aus Farbeingangssignalen darstellen.
  • 4A, 4B und 4C die Schüttdichte als eine Funktion der effektiven Schüttdichte, jeweils mittels eines ersten Sets und eines zweiten Sets aus Farbeingangssignalen und eines Sets aus geometrischen Eingangssignalen dargestellt, zeigen.
  • Bei einer ersten Ausführung der Erfindung umfasst eine Vorrichtung, wie in der 1 gezeigt, im Wesentlichen eine Zuführungseinrichtung 1, eine Videokamera 40 und eine Bildweiterverarbeitungseinrichtung 2. Die Zuführungseinrichtung 1 umfasst einen ersten Bandförderer 3, der in einem Gehäuse 2 angeordnet ist und ein erstes Treibrad 5 aufweist, das durch einen Motor (nicht gezeigt) angetrieben wird, ein zweites Treibrad 6 und ein Endlosband 7, das über die Räder 5 und 6 läuft. Das Band ist mit quer verlaufenden Nuten 8 ausgebildet, in die die Getreidekörner aus einem Speicher 9, der in dem Gehäuse enthalten ist und der mit den Getreidekörnerproben gefüllt ist, aufgeteilt werden. Der Speicher 9 umfasst zwei Platten 10 und 11, die in der Richtung zueinander schräg sind, und ist außerdem durch die Wände des Gehäuses begrenzt. Das untere Ende der Platte 10 ist von dem Band 7 beabstandet und ein Abstreicher 12 ist an diesem Ende angebracht, um die Getreidekörner nach unten in die Nuten 8 zu führen.
  • Ein zweiter Bandförderer 15 ist vertikal und horizontal versetzt zu dem ersten Bandförderer 3 angeordnet. Der zweite Bandförderer 15 umfasst ein erstes durch einen Motor (nicht gezeigt) angetriebenes Treibrad 16, ein zweites Treibrad 17 und ein Endlosband 18, das über dem ersten und dem zweiten Treibrad 16 und 17 in die gleiche Richtung läuft, wie das Band 7. Das Band 18 ist mit querverlaufenden Nuten 14 ausgebildet, deren Breiten und Tiefen an die Breiten und Höhen der Getreidekörner in einem vorbestimmten Größenabstand angepasst werden, so dass sich die Getreidekörner in der Längsrichtung der Nuten ausrichten. Zwischen dem ersten Treibrad 16 und dem zweiten Treibrad 17 ist außerdem ein drittes Treibrad 19 vorhanden, das in Eingriff mit dem Band 18 ist und dessen Funktion im Folgenden beschrieben wird.
  • Das erste Treibrad 16 des zweiten Bandförderers 15 ist unter dem zweiten Treibrad 6 des ersten Bandförderers 3 derartig angeordnet, dass die Getreidekörner von dem ersten Bandförderer 3 auf den zweiten Bandförderer 15 nach unten fallen können und verteilt werden. Eine Abdeckschürze 23 ist angeordnet, um die Getreidekörner nach unten zu den Nuten 14 des Endlosbandes 18 zu führen und, um sicherzustellen, dass die Getreidekörner eine Schicht bilden und einander im Wesentlichen nicht überlappen. Zwischen dem ersten Treibrad 16 und dem dritten Treibrad 19 und zwischen dem oberen und unteren Lauf des Bandes 18 ist ein Vibrator 25 angeordnet, der eingerichtet ist, um den oberen Lauf des Bandes 18 in der vertikalen Richtung vibrieren zu lassen.
  • An das dritte Treibrad 19, das ein Zahnrad ist, angrenzend, ist ein Impulsgeber 31 angeordnet. Dieser ist angrenzend an den Umfang des dritten Rades 19 befestigt und umfasst einen Licht-Emitter in Form einer Leuchtdiode 32 und einen Lichtempfänger in Form einer Fotozelle 33. Der Impulsgeber 31 ist an einen Rechner 42 angeschlossen. Wenn das dritte Treibrad 19 in Eingriff mit dem Band 18 rotiert, emittiert der Impulsgeber 31 ein impulsförmiges Signal an den Rechner 42 in der Bildweiterverarbeitungseinrichtung 2. Dieser Rechner 42 steuert die Motoren der Treibräder 5 und 16, den Vibrator 25 und die Videokamera 40. Das dritte Treibrad 19 wirkt ebenso, um die Vibrationen in dem Band 18 in dem Bereich zwischen dem dritten Treibrad 19 und dem zweiten Treibrad 17 zu dämpfen. Über dem Endlosband 18, in dessen Bereich, der an das zweite Treibrad 17 angrenzt, ist die Videokamera 40 auf eine solche Art und Weise angeordnet, dass Bilder des Bandes 18 in der Nähe des zweiten Rades 17 aufgenommen werden können. Die Kamera 40 ist an die Bildweiterverarbeitungseinrichtung 2 angeschlossen, deren Konstruktion und Funktion im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
  • Im Nachfolgenden wird die Funktion der Zuführungseinrichtung 1 beschrieben. Eine Probe aus Getreidekörnern wird durch den Speicher 9 auf den ersten Bandförderer 3 geschüttet. Die Getreidekörner bilden dann eine Halde auf dem Band, wenn sich das Band jedoch bewegt, werden sie, infolge der Inklination des Bandes und durch den Abstreifer 12, portionsweise in die Nuten 8 des Bandes verteilt. Wenn die Getreidekörner das zweite Treibrad 6 erreichen, fallen sie herunter und werden auf dem zweiten Band 18 verbreitet. Die Getreidekörner, die auf den Graten zwischen den Nuten positioniert sind, werden durch die Abdeckschürze 23 in die Nuten 14 geführt. Dadurch, dass das zweite Band 18 vibriert, werden die sich vorwärts bewegenden Getreidekörner seitwärts in die Nuten in Richtung auf die Ränder des Bandes geführt. Wenn die Getreidekörner den Bereich unter der Videokamera 40 erreichen, werden sie deshalb in der Längsrichtung des Bandes getrennt, im Wesentlichen in der gleichen Richtung ausgerichtet und im Wesentlichen in einer Schicht auf dem Band angeordnet. Die Getreidekörner werden einander infolgedessen überlappen, jedoch in einem sehr geringen Ausmaß. Die Getreidekörner können jedoch in den Nuten 14 in der Längsrichtung nahe zusammenliegen.
  • Jedes Mal, wenn der Rechner 42 eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen aus dem Impulsgeber gezählt hat, wird ein Haltsignal emittiert, wodurch der Rechner 42 alle Antriebsmotoren und den Vibrator 25 anhält. Dann halten das erste Band und das zweite Band an und die Vibrationen werden unterbrochen. Der Rechner 42 emittiert ein Signal an die Videokamera 40, die ein Bild von den Getreidekörnern auf dem Band 18 aufnimmt. Danach startet der Rechner die Motoren wieder und das Zuführen der Getreidekörner setzt sich, wie zuvor beschrieben, fort, bis wieder ein Haltsignal emittiert wird. Die vorbestimmte Anzahl von Impulsen, nach denen ein Haltsignal emittiert wird, wird derartig gewählt, dass die Videokamera Bilder von den Getreidekörnern, die das Band ohne Zwischenräume und ohne Überlappungen bedecken, auf dem Band aufnimmt. Mit anderen Worten, jedes Getreidekorn, das an der Videokamera vorbeiläuft, wird in genau einem Bild erscheinen und jedes Bild wird eine Vielzahl von Getreidekörnern enthalten. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die Bilder der Getreidekörner bei gewöhnlichem sichtbaren Licht aufgenommen werden.
  • Alternativ kann das Band kontinuierlich bewegt werden und die Vorrichtung kann mit einem Stroboskop versehen werden, das zusammen mit der Kamera 40 gesteuert wird, so dass Bilder des Bandes ohne Zwischenräume und ohne Überlappungen aufgenommen werden können.
  • Die Bildweiterverarbeitungseinrichtung 2 umfasst im Wesentlichen einen Rechner 42, der an die Videokamera 40 angeschlossen ist, und eine Benutzerstation 43, auf deren Anzeigeeinrichtung die Resultate der Analyse dargestellt werden. In dem Rechner 42 sind, neben den Programmen zur Steuerung der Motoren, des Vibrators 25 und der Videokamera, ebenso Programme zum Bestimmen des Mehlertrags, des Eiweißgehalts und der Schüttdichte vorhanden. Diese Programme basieren auf den von der Videoka mera 40 erzeugten Bildern. Diese Programme umfassen eine Umwandlung der Videosignale aus der Kamera 40 in geeignete Eingabesignale an ein neuronales Netzwerkprogramm, das die effektive Bestimmung des Mehlertrags, des Eiweißgehalts und der Schüttdichte vornimmt.
  • Wenn die Videokamera 40 ein Bild des Bandes aufgenommen hat, wird dieses Bild in den Rechner gelesen und mittels einer so genannten Bildfangschaltung nach dem Stand der Technik digitalisiert. Das erzeugte digitalisierte Bild besteht aus beispielsweise 512 × 512 Bildelementen. Diese Bildelemente werden durch die RGB-Darstellung dargestellt, d. h. durch einen Intensitätswert der roten Farbkomponente, einen Intensitätswert der grünen Farbkomponente und einem Intensitätswert der blauen Farbkomponente. Alternativ können einige andere Farbdarstellungen benutzt werden.
  • In dem nächsten Schritt lokalisiert das Programm die Getreidekörner in dem digitalisierten Bild. Hierbei wird ein Farbgrenzwert in jedem Bildelement verwendet. Wenn der Wert des Bildelementes den Grenzwert übersteigt, wird vorausgesetzt, dass das Bildelement ein Getreidekorn darstellt, wohingegen, wenn der Wert unter den Grenzwert fällt, vorausgesetzt wird, dass das Bildelement den Hintergrund, beispielsweise das Band, darstellt. Um einen guten Kontrast zu erhalten, kann des Band 18 vorzugsweise blau sein. Das Programm untersucht das Bild Punkt für Punkt und Linie für Linie. Wenn das Programm feststellt, dass ein Bildelement ein Getreidekorn darstellt, untersucht es alle benachbarten Bildelemente. Für diejenigen Bildelemente der benachbarten Bildelemente, die als ein Getreidekorn darstellend betrachtet werden, wird die Prozedur wiederholt, bis alle mit dem ersten Bildelement verbundenen Bildelemente identifiziert wurden. Danach wird die Längsachse des verbundenen, ein Getreidekorn darstellenden Bildelementes bestimmt. Wenn die Richtung der Längsachse um mehr als einen vorbestimmten Wert von der y-Achse (der vertikalen Achse) des Bildes abweicht, wird der kohärente Getreidekornbereich angemessen rotiert, bis seine Längsachse mit der y-Achse des Bildes parallel ist.
  • Wenn das Bild der Getreidekörner auf dem Band aufgenommen wird, kann es vorkommen, dass zwei oder mehr Getreidekörner in einer Nut dicht nebeneinander angeordnet sind oder einander sogar in gewissem Umfang überlappen. Der in dem Bild identifizierte kohärente Getreidekornbereich kann deshalb mehr als ein Getreidekorn darstellen. Um zu überprüfen, ob dies der Fall ist, wird die Anzahl der Bildelemente, die ein Getreidekorn darstellen, in der x-Richtung (in der horizontalen Richtung), für jeden y-Wert in dem kohärenten Getreidekornbereich summiert. Das Programm erzeugt auf diese Art und Weise ein Histogramm der Anzahl von Getreidekornbildelementen in der x-Richtung. Dann wird eine einhüllende Kurve des Histogramms bestimmt und es wird untersucht, ob ein Minimum zwischen den Endpunkten der einhüllenden Kurve in der y-Richtung vorhanden ist. Ein ausreichend gekennzeichnetes Minimum zeigt an, dass der kohärente Getreidekornbildelementbereich tatsächlich zwei Getreidekörnern entspricht. Falls ja, nimmt das Programm einen Schnitt parallel zu der x-Achse an dem Minimum der einhüllenden Kurve vor. Danach wird jeder Teil des kohärenten Getreidekornbildelementbereichs als ein Bild des Getreidekorns gespeichert. Wenn eine Vielzahl von Minima vorhanden ist, wird an jedem Minimum ein Schnitt vorgenommen. Nach der Trennung kann jedes Getreidekorn, wenn erforderlich, rotiert werden, so dass seine Längsachse mit der y-Achse des Bildes gleich ist.
  • Danach werden für jedes Getreidekorn die verschiedenen geometrischen Parameter, wie der Flächeninhalt, die Länge und die Breite, bestimmt. Darüber hinaus können die Farbparameter, wie zum Beispiel der Durchschnittswert und die Standardabweichungen, für die R-, G- und B-Werte der Bildelemente, die zu jedem Getreidekorn gehören, bestimmt werden. Die Anzahl der Getreidekörner, die in einer untersuchten Probe enthalten sind, kann ebenso bestimmt werden.
  • Des weiteren wird das Tausendkorngewicht vorteilhaft bestimmt, d. h. das Gewicht von tausend Getreidekörnern. Zu diesem Zweck wird in Verbindung mit der Einrichtung eine Waage eingerichtet. Die Getreidekörner werden gezählt und auf eine geeignete Art und Weise, beispielsweise durch Blasen mit Druckluft in die Nuten des Bandes, der Waage zugeführt und gewogen. Selbstverständlich kann anstelle des Gewichts eine weitere vorbestimmte Anzahl von Getreidekörnern verwendet werden. Basierend auf den oben erwähnten Parameterwerten, können für jedes Getreidekorn zusätzliche Parameter, wie zum Beispiel Intensität und Farbsättigung, die basierend auf den R-, G- und B-Werten ermittelt werden, bestimmt werden.
  • Die Parameterwerte werden schrittweise in einem Speicher gespeichert. Wenn die Parameterwerte für alle Getreidekörner bestimmt wurden, werden vorzugsweise der Durchschnittswert und die Standardabweichung über die gesamte analysierte Probe für jeden der bestimmten Parameter berechnet. Verschiedene Kombinationen dieser Durchschnittswerte und Standardabweichungen können dann angemessen als die Eingabesignale an neuronale Netzwerke benutzt werden. Die Verwendung der Durchschnittswerte und der Standardabweichungen als Eingabesignale gibt dem neuronalen Netzwerk einen „Überblick" über die gesamte Probe, was beispielsweise für die Bestimmung der Schüttdichte wichtig sein kann, bei der die unterschiedliche Größenverteilung der Getreidekörner zu unterschiedlicher Verdichtung der Getreidekörner und folglich zu unterschiedlichen Schüttdichten führen kann. Es ist ebenso wahrscheinlich, dass der Mehlertrag durch die Größenverteilung der Getreidekörner und möglicherweise auch durch andere Verteilungsparameter beeinflusst wird und deshalb mit Eingabesignalen an das neuronale Netzwerk, die die Eigenschaften der gesamten Probe wiedergeben, bessere Resultate erzielt werden können.
  • Ein neuronales Netzwerk ist ein Programm, das aus einer Anzahl von Eingabeknoten besteht, in diesem Fall einen für jeden Eingabeparameter, und einer Anzahl von Ausgabeknoten, die in diesem Fall den Mehlertrag, den Eiweißgehalt und die Schüttdichte darstellen. Zwischen den Eingabe- und den Ausgabeknoten sind versteckte Knoten vorhanden. Durch das Einspeisen von Eingabesignalen bekannter Getreidekornproben mit einen bekannten Mehlertrag in das neuronale Netzwerk und dadurch, es zu lehren, welcher Mehlertrag für die Probe erhalten wurde, kann das neuronale Netzwerk trainiert werden, den Mehlertrag zu bestimmen. Wenn das neuronale Netzwerk gelernt hat, den Mehlertrag zu bestimmen, kann es verwendet werden, um den Mehlertrag von Proben mit einem unbekannten Mehlertrag zu bestimmen. Auf die gleiche Art und Weise kann das neuronale Netzwerk trainiert werden, den Eiweißgehalt und die Schüttdichte zu bestimmen. Die versteckten Knoten sind Sigmoidal-Funktionen, Gaußsche Funktionen oder hochgradige Polynome, wodurch ermöglicht wird, die Eingabedaten an eine im Wesentliche arbiträre (lineare-nichtlineare) Funktion anzupassen. Wenn die Klassen linear von den Eingabeknoten abhängig sind, wird das Netzwerk trainiert, eine lineare Anpassung herbeizuführen. Das neuronale Netzwerkverfahren umfasst deshalb die lineare Anpassung als einen speziellen Fall.
  • Durch die oben beschriebenen Mittel der Einrichtung können der Mehlertrag, der Eiweißgehalt und die Schüttdichte für eine Probe, die aus einer Vielzahl von Getreidekör nern besteht, schnell und leicht bestimmt werden. Es dauert ungefähr vier Minuten eine Probe von 100 g, d. h. ungefähr 2000 Getreidekörner, zu analysieren.
  • Nachstehend folgen Beispiele der Vorhersagen des Mehlertrags, des Eiweißgehalts und der Schüttdichte durch Einrichtungen der vorliegenden Erfindung für Proben mit einem bekannten Mehlertrag, bekanntem Eiweißgehalt und bekannter Schüttdichte. Jede Probe enthielt 100 g Weizenkörner. Die Probe lief durch eine Vorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde, und ein Bild jedes Getreidekorns wurde gespeichert. Jedes Bild des Getreidekorns wurde so ausgerichtet, dass die Längsachse des Getreidekorns parallel zu der y-Achse des Bildes war.
  • Folgende Parameter wurden für jedes Getreidekorn gemessen: Die Länge, die als die längste Ausdehnung des Getreidekorns in der y-Richtung definiert ist, ausgedrückt durch die Anzahl der Bildelemente, die Breite, die als die längste Ausdehnung des Getreidekorns senkrecht zu der y-Richtung definiert ist, ausgedrückt durch die Anzahl der Bildelemente, der Flächeninhalt des Getreidekorns, ausgedrückt durch die Anzahl der Bildelemente, und der R-, der G- und der B-Wert für sämtliche in dem Bild des Getreidekorns enthaltenen Bildelemente, ausgedrückt in einer von 0,0 (schwarz) bis 1,0 (volle Intensität) standardisierten Einheit.
  • Mittels der gemessenen Werte wurde ebenso Folgendes für jedes Getreidekorn bestimmt: der Durchschnittswert der R-, G- und B-Werte und die Standardabweichungen von den R-, G- und B-Werten und der Durchschnittswert der Farbsättigung und der Farbintensität aller in dem Bild des Getreidekorns enthaltener Bildelemente und die Standardabweichung für die Farbsättigung und die Farbintensität für alle in dem Bild des Getreidekorns enthaltenen Bildelemente.
  • Auf der Basis der oben erwähnten Parameter wurden die folgenden Eingabesignale für die Bestimmung des Mehlertrags bestimmt:
    • 1) Standardabweichung für die Längenwerte der Probe.
    • 2) Standardabweichung für die Breitenwerte der Probe.
    • 3) Standardabweichung für den Flächeninhalt der Probe.
    • 4) Standardabweichung für den R-Durchschnittswert der Probe.
    • 5) Standardabweichung für den G-Durchschnittswert der Probe.
    • 6) Standardabweichung für den B-Durchschnittswert der Probe.
    • 7) Standardabweichung für den Farbsättigungsdurchschnittswert der Probe.
    • 8) Standardabweichung für den Intensitätsdurchschnittswert der Probe.
    • 9) Durchschnittswert für die R-Standardabweichungen der Probe.
    • 10) Standardabweichung für die R-Standardabweichungen der Probe.
    • 11) Durchschnittswert für die G-Standardabweichungen der Probe.
    • 12) Standardabweichung für die G-Standardabweichungen der Probe.
    • 13) Durchschnittswert für die B-Standardabweichungen der Probe.
    • 14) Standardabweichung für die B-Standardabweichungen der Probe.
    • 15) Durchschnittswert für die Intensitätsstandardabweichungen der Probe.
    • 16) Standardabweichung für die Intensitätsstandardabweichungen der Probe.
    • 17) Gesamtsumme der Längen der Probe pro Gewichtseinheit der Probe (g).
    • 18) Gesamtsumme der Breiten der Probe pro Gewichtseinheit der Probe (g).
    • 19) Gesamtsumme der Flächeninhalte der Probe pro Gewichtseinheit der Probe (g).
    • 20) Gesamtsumme der R-Werte der Probe pro Gewichtseinheit der Probe (g).
    • 21) Gesamtsumme der G-Werte der Probe pro Gewichtseinheit der Probe (g).
    • 22) Gesamtsumme der B-Werte der Probe pro Gewichtseinheit der Probe (g).
  • Weiterhin wurde das Tausendkorngewicht (TKW) bestimmt.
  • Die 2 zeigt das Ergebnis der Bestimmung des Mehlertrags als eine Funktion des effektiven Mehlertrags, wobei der effektive Mehlertrag durch Wiegen der verschiedenen Mehlanteile mit Standardverfahren in Verbindung mit dem Mahlvorgang bestimmt wird.
  • Die Korrelation zwischen dem entsprechend den bekannten Verfahren gemessenen Mehlertrag und dem entsprechend der Erfindung gemessenen Mehlertrag war 0,77.
  • Zur Bestimmung des Eiweißgehalts wurden in einem ersten Fall die folgenden Farbeingabesignale an das neuronale Netzwerk benutzt: Die Eingabesignale 4–16, wie oben, und das Tausendkorngewicht.
  • In einem zweiten Fall wurden folgende Eingabesignale benutzt: Die Eingabesignale Nr. 8, 15 und 16 der oben erwähnten Eingabesignale und 26) der Durchschnittswert der Intensitätsdurchschnittswerte der Probe, 27) die Gesamtsumme der Intensitätswerte der Probe pro Gewichtseinheit (g) der Probe und das Tausendkorngewicht.
  • Die 3A und 3B zeigen das Ergebnis der Bestimmung des Eiweißgehalts für die verschiedenen Sets der Eingabesignale als eine Funktion des effektiven Eiweißgehalts, wobei der effektive Eiweißgehalt durch das Kjeldahl-Verfahren bestimmt wird. Die Korrelation war in dem ersten Fall 0,89 und in dem zweiten Fall 0,75. Die Korrelation stieg nur gering an, wenn in dem ersten Fall die folgenden Signale hinzugefügt wurden: 20–22 der oben erwähnten Eingabesignale, 23) der Durchschnittswert der R-Durchschnittswerte der Probe, 24) der Durchschnittswert der G-Durchschnittswerte der Probe und 25) der Durchschnittswert der B-Durchschnittswerte der Probe.
  • Für die Bestimmung der Schüttdichte wurden in einem ersten Fall die gleichen Farbeingabesignale benutzt, wie in dem ersten Fall der Bestimmung des Eiweißgehalts, d. h. die oben erwähnten Eingabesignale 4–16 und das Tausendkorngewicht.
  • Das Ergebnis der Bestimmung der Schüttdichte durch diese Eingabesignale wird in der 4A gezeigt.
  • In einem zweiten Fall wurden die gleichen Eingabesignale benutzt, wie in dem zweiten Fall zur Bestimmung des Eiweißgehalts, d. h. die Eingabesignale 8, 15, 16, 26, 27 und das Tausendkorngewicht.
  • Das Ergebnis der Bestimmung der Schüttdichte durch diese Eingabesignale wird in der 4B gezeigt.
  • In einem dritten Fall wurden die auf den geometrischen Parametern basierenden Eingabesignale benutzt, d. h. die Eingabesignale Nr. 1–3 und 17–19 und der Durchschnittswert der Längenwerte der Probe und der Durchschnittswert der Breitenwerte der Probe und der Durchschnittswert der Flächeninhaltswerte der Probe und, wie zuvor, das Tausendkorngewicht.
  • Das Ergebnis dieser Bestimmung der Schüttdichte durch diese Eingabesignale wird in der 4C gezeigt.
  • Bei allen Bestimmungen der Schüttdichte wurde die effektive Schüttdichte mittels der Statmos-Lindell-Anlage Nr. 1400 gemäß der Beschreibung des Beirats für Landwirtschaft bestimmt. Die Korrelation zwischen der gemessenen Schüttdichte und der gemäß der Erfindung bestimmten Schüttdichte war in dem ersten Fall 0,76, in dem zweiten Fall 0,82 und in dem dritten Fall 0,89.
  • Zuvor wurde eine Ausführung beschrieben, bei der die Farbparameter und/oder die geometrischen Parameter für jedes Getreidekorn bestimmt werden und bei der die Eingabesignale an das neuronale Netzwerk durch das Berechnen der Durchschnittswerte und der Farbverteilungswerte, die die Eigenschaften der gesamten Probe wiedergeben, erzeugt werden. Es ist jedoch ebenso möglich, zumindest beim Bestimmen des Eiweißgehalts, die Parameter für jedes Getreidekorn zu bestimmen und diese direkt als Eingabesignale in das neuronale Netzwerk einzuspeisen, welches in diesem Fall den Eiweißgehalt für jedes einzelne Getreidekorn bestimmen kann. Es ist ebenso möglich, die Farbparameter für eine vollständige Probe zu bestimmen, ohne die Farbparameter für die einzelnen Getreidekörner zu registrieren. Beispielsweise ist es möglich, die Farbparameter für ein Bild einer vollständigen Getreidekornprobe, in der die Getreidekörner nahe zusammenliegen, zu bestimmen, ohne das Ende eines Getreidekorns und das vordere Ende eines nächsten Getreidekorns zu bestimmen.
  • Es wurde zuvor dargelegt, dass der Mehlertrag, der Eiweißgehalt und die Schüttdichte durch ein neuronales Netzwerk bestimmt werden. Es ist jedoch in der Zukunft ausführbar, explizit die funktionale Verbindung zwischen den Parametern und dem Mehlertrag, dem Eiweißgehalt und/oder der Schüttdichte zu bestimmen. In einem solchen Fall kann das neuronale Netzwerk durch eine Rechenroutine ersetzt werden, die mittels derartig bestimmter Funktionen den Mehlertrag, den Eiweißgehalt und/oder die Schüttdichte berechnen kann.
  • Es wurde zuvor ebenso beschrieben, dass die R-, G- und B-Werte als Farbparameter verwendet werden. Es versteht sich, dass andere Farbdarstellungen, wie zum Beispiel die HSI-Darstellung, ebenso benutzt werden können, was bedeutet, dass beispielsweise die Parameter in einem umfangreichen Sinn interpretiert werden und ebenso beispielsweise Farbnuancierungen, -intensität und -sättigung umfassen.
  • Zuletzt sollte erwähnt werden, dass die Bestimmung der Schüttdichte ebenso an anderen körnigen Produkten als an Getreidekörnern ausgeführt werden kann.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Bestimmen des Eiweißgehalts für eine Getreidekörnerprobe, wobei: wenigstens ein Farbwertanteil für die einzelnen Getreidekörner in der Probe bestimmt wird, die Standardabweichung des wenigstens einen Farbwertanteils für die Getreidekörnerprobe bestimmt wird, die Standardabweichung als ein Eingabesignal an ein Berechnungsschema benutzt wird, der Eiweißgehalt als ein Ausgabesignal des Berechnungsschemas erhalten wird und das Berechnungsschema durch ein neuronales Netzwerk ausgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Farbwertanteil für jedes der Getreidekörner bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Bilder von den Getreidekörnern erzeugt werden und der wenigstens eine Farbwertanteil auf der Basis der Bilder bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen eines Farbwertanteils für ein Getreidekorn das Bestimmen von Bildelementwerten für wenigstens eine Bildelementkomponente für Bildelemente, die in dem Bild des Getreidekorns enthalten sind, umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht einer vorbestimmten Anzahl von Getreidekörnern be stimmt wird und bei dem Erzeugen von Eingabesignalen an das Berechnungsschema benutzt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen von Eingabesignalen an das Berechnungsschema das Bestimmen des Durchschnittswertes für die Getreidekörnerprobe für wenigstens einen Farbwertanteil umfasst.
  7. Vorrichtung zum Bestimmen des Eiweißgehalts einer Getreidekörnerprobe, die Folgendes umfasst: eine Einrichtung (40) zum Erzeugen von Bildern der Getreidekörner, Bildanalyseeinrichtungen (2), ausgeführt, um wenigstens einen Farbwertanteil für einzelne Getreidekörner in der Probe zu bestimmen, Berechnungseinrichtungen, Einrichtungen, ausgeführt, um, durch das Berechnen der Standardabweichung des wenigstens einen Farbwertanteils für die Getreidekörnerprobe, Eingabesignale an die Berechnungseinrichtungen zu erzeugen, wobei die Berechnungseinrichtungen eingerichtet sind, um den Eiweißgehalt auf der Basis der Eingabesignale zu bestimmen und die Berechnungseinrichtungen ein neuronales Netzwerk sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, weiterhin umfassend: Eine Zuführungseinrichtung (1) zum Transportieren der Getreidekörner an der Einrichtung (40) zum Erzeugen von Bildern vorüber, wobei die Zuführungseinrichtung (1) ein Förderband (18) mit Vertiefungen (14) und einen Vibrator (25) umfasst.
DE69533238T 1994-03-17 1995-03-17 Verfahren und vorrichtung zum automatischen bewerten von getreidekörnern Expired - Lifetime DE69533238T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9400919A SE504769C2 (sv) 1994-03-17 1994-03-17 Sätt och anordning för automatisk bedömning av spannmål
SE9400919 1994-03-17
PCT/SE1995/000268 WO1995025273A1 (en) 1994-03-17 1995-03-17 Methods and devices for automatic assessment of corn

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69533238D1 DE69533238D1 (de) 2004-08-12
DE69533238T2 true DE69533238T2 (de) 2005-08-18

Family

ID=20393331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69533238T Expired - Lifetime DE69533238T2 (de) 1994-03-17 1995-03-17 Verfahren und vorrichtung zum automatischen bewerten von getreidekörnern

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5898792A (de)
EP (1) EP0750743B1 (de)
JP (1) JP3769012B2 (de)
AU (1) AU2089795A (de)
DE (1) DE69533238T2 (de)
DK (1) DK0750743T3 (de)
ES (1) ES2244964T3 (de)
SE (1) SE504769C2 (de)
WO (1) WO1995025273A1 (de)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU702574B2 (en) * 1995-09-28 1999-02-25 Npwp Toreks Method and system for determining the geometric dimensions of particles of a pelletized and/or granulated material
SE508076C2 (sv) * 1996-11-14 1998-08-24 Bohlin Reologi Ab Sätt och anordning för bestämning av kvaliten hos cerealier
AUPP115597A0 (en) * 1997-12-23 1998-01-29 Bureau Of Sugar Experiment Stations On-line measuring system and method
JP2000180369A (ja) * 1998-10-09 2000-06-30 Satake Eng Co Ltd 穀粒品位測定方法及びその装置
KR20000077034A (ko) * 1999-04-22 2000-12-26 사따께 사또루 입상물의 품질을 평가하기 위한 장치 및 방법
US6845326B1 (en) 1999-11-08 2005-01-18 Ndsu Research Foundation Optical sensor for analyzing a stream of an agricultural product to determine its constituents
US6624888B2 (en) * 2000-01-12 2003-09-23 North Dakota State University On-the-go sugar sensor for determining sugar content during harvesting
WO2001095230A2 (en) * 2000-06-08 2001-12-13 Virco Bvba Method for predicting therapeutic agent resistance using neural networks
US7058616B1 (en) 2000-06-08 2006-06-06 Virco Bvba Method and system for predicting resistance of a disease to a therapeutic agent using a neural network
US7087395B1 (en) 2001-01-16 2006-08-08 Quest Diagnostics Investments Incorporated Vitamin D assay
EP2378589B1 (de) * 2001-06-20 2013-08-21 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Verpackungsmaterial für Batterien
WO2003025858A2 (en) * 2001-09-17 2003-03-27 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Agriculture And Agri-Food Method for identifying and quantifying characteristics of seeds and other small objects
US7123750B2 (en) * 2002-01-29 2006-10-17 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Automated plant analysis method, apparatus, and system using imaging technologies
CA2390056A1 (en) * 2002-06-07 2003-12-07 Du Pont Canada Inc. Method and system for managing commodity information in a supply chain of production
AR046430A1 (es) * 2003-10-28 2005-12-07 Cargill Inc Sistema de manipulacion de productos agricolas.
US20050097021A1 (en) * 2003-11-03 2005-05-05 Martin Behr Object analysis apparatus
US8682027B2 (en) * 2009-02-16 2014-03-25 Satake Usa, Inc. System to determine product density
US9091623B2 (en) 2009-02-16 2015-07-28 Satake Usa, Inc. System to determine product characteristics, counts, and per unit weight details
US8175327B2 (en) * 2009-02-16 2012-05-08 Satake Usa, Inc. System to determine in near real-time product density in a continuous dispensing product flow
CN101881598B (zh) * 2010-06-28 2011-10-19 北京农业智能装备技术研究中心 基于机器视觉的玉米果穗性状参数自动检测装置
US20150355083A1 (en) * 2012-11-20 2015-12-10 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt An optical sampling apparatus and method for utilizing the sampling apparatus
US10402835B2 (en) * 2014-07-16 2019-09-03 Raytheon Company Agricultural situational awareness tool
CN109342352A (zh) * 2018-12-18 2019-02-15 龙口味美思环保科技有限公司 一种基于混合模拟退火与遗传算法的面粉质量检测方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2416465A1 (fr) * 1978-02-07 1979-08-31 Grosz Thomas Dispositif pour la mesure du rendement en farine des cereales
US4260262A (en) * 1978-11-28 1981-04-07 Neotec Corporation Grain quality analyzer
US4713781A (en) * 1985-09-19 1987-12-15 Deere & Company Grain damage analyzer
US4975863A (en) * 1988-06-16 1990-12-04 Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College System and process for grain examination
US5321764A (en) * 1992-01-10 1994-06-14 Kansas State University Research Foundation Identification of wheat cultivars by visual imaging
SE470465B (sv) * 1992-09-07 1994-04-18 Agrovision Ab Sätt och anordning för automatisk bedömning av spannmålskärnor och andra kornformiga produkter

Also Published As

Publication number Publication date
EP0750743A1 (de) 1997-01-02
SE504769C2 (sv) 1997-04-21
JPH10500770A (ja) 1998-01-20
JP3769012B2 (ja) 2006-04-19
DE69533238D1 (de) 2004-08-12
DK0750743T3 (da) 2004-11-29
US5898792A (en) 1999-04-27
SE9400919D0 (sv) 1994-03-17
WO1995025273A1 (en) 1995-09-21
ES2244964T3 (es) 2005-12-16
EP0750743B1 (de) 2004-07-07
SE9400919L (sv) 1995-09-18
AU2089795A (en) 1995-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69533238T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum automatischen bewerten von getreidekörnern
DE60010499T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der eigenschaften von lebensmitteln oder tierfutter
DE2855583C2 (de) Verfahren zur Bestimmung der Korngrößenverteilung von Korngemischen
DE60201684T2 (de) Verfahren zum sortieren von aus einem organischen material bestehenden gegenständen
DE112004000879T5 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Teilchenparameters und der Prozessorleistung in einem Kohle- und Mineral-Verarbeitungssystem
DE69907468T2 (de) System zur farbklassifizierung von fasern
DD152870A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum klassieren in bewegung befindlichen stueckgutes
DE112008001839T5 (de) Prüfvorrichtung und Prüfverfahren, welches durchdringende Strahlung verwendet
DE60216623T2 (de) Verfahren und anordnung in einem messsystem
EP3932173A1 (de) Landwirtschaftliche erntemaschine
EP1884739B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der masse von stückgut oder pulver auf einer fördereinrichtung
EP1925921B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Masse von Stückgut auf einer Fördereinrichtung
DE19882394B4 (de) Verfahren zur Bestimmung des Anteils von in einem Rindenstrom vorliegendem Holzmaterial
CH702891B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Sortieren von landwirtschaftlichen Partikeln.
EP2047248B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des fettgehaltes einer gesamtheit von fleischstücken
WO2023148692A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung, ob eine ölfrucht, eine nuss, insbesondere eine haselnuss oder ein samen faulig ist
WO2008077680A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur optischen prüfung von objekten
EP1986127B1 (de) Erzeugung von Endmember-Spektren
WO2002084260A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur qualitätsprüfung bzw. zur optischen charakterisierung von milch
DE102020117074A1 (de) Landwirtschaftliche Erntemaschine
DE102021211548A1 (de) System und Verfahren zur automatischen Qualitätsprüfung von Obst und Gemüse und anderen Lebensmitteln
DE202024101504U1 (de) Vorrichtung zur Erfassung von Fremdkörpern und/oder Materialinhomogenitäten
DE102020122061A1 (de) Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine
EP4137813A1 (de) System und verfahren zur automatischen qualitätsprüfung von obst und gemüse und anderen lebensmitteln
EP0789832A1 (de) Verfahren und anordnung zur optischen inspektion von produkten

Legal Events

Date Code Title Description
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: FOSS ANALYTICAL AB, HöGANäS, SE

8364 No opposition during term of opposition