Введение к работе
Актуальность. В настоящее время качество хлебобулочных изделий определяется на основе органолептических показателей в соответствии с требованиями ГОСТ. Одним из таких показателей, важным с точки зрения потребителя является цвет изделия и его равномерность распределения по поверхности. При контроле данных показателей возникает ряд субъективных трудностей заключающихся в том, что контроль проводит человек, а порог чувствительности и особенность восприятия цвета у каждого человека индивидуальны, вследствие чего один и тот же цвет разными людьми будет интерпретирован различно и объективные трудности, связанные с физикой отражения и поглощения света. Различный спектральный состав освещения может давать одинаковый отклик на зрительных рецепторах, что не исключено в условиях производства. Поэтому актуальной является задача разработки автоматизированного метода контроля цвета и равномерности его распределения для хлебобулочных изделий.
Основной характеристикой объекта, обусловливающим его цвет, является спектральный коэффициент отражения. В промышленности существуют приборы, позволяющие измерять данный показатель и другие параметры характеризующие цвет объекта. В настоящее время в связи со снижением стоимости цифровой фототехники к одним из перспективных методов можно отнести метод анализа цифровых изображений, преимуществом которого является низкая стоимость, простота контроля, возможность бесконтактного измерения, одновременное измерение нескольких объектов или большой площади, возможность компьютерной обработки сигнала и внедрение в контур АСУ ТП, универсальность.
Основные теоретические положения по применению цифровых изображений для анализа цветовых характеристик объектов рассмотрены в работах: Р. Гонсалеса, М. Гуревича, Д. Джада, М. Кривошеева, А. Луизова. Некоторые
з V"""'"
зависимости между спектрами различных физико-химических показателей и качественными показателями приведены в работах: А. Краснова, 3. Гарша, А. Герасимова, В. Лузева. Но, несмотря на проделанные работы, не были разработаны методики, позволяющие по параметрам цифрового изображения автоматически определять показатели качества хлебобулочных изделий, характеризующих его цвет в соответствии с ГОСТ, что необходимо для хлебопекарных производств.
В связи с этим актуальность темы определяется необходимостью адекватного отражения системных связей между такими органолептическими показателями как цвет и равномерность хлебобулочного изделия и параметрами математической модели представляющей технологическую поверхность хлебобулочного изделия в цветовой модели, что позволит создать автоматизированную систему контроля цвета и его равномерности для систем управления качеством на предприятиях хлебопекарной отрасли.
Целью работы является разработка метода автоматизированного контроля цвета и равномерности его распределения для хлебобулочных изделий на основе анализа и структуризации системных связей между выходными данными измерительной системы и показателями качества.
Задачи исследования
Для достижения указанных целей поставлены и решены задачи:
Системный анализ методов контроля цветовых характеристик и выявление информации, характеризующей новые знания об объекте исследования.
Разработка математических моделей, алгоритмов и программ для реализации методов автоматизированного контроля показателей качества.
Разработка автоматизированной системы по интерпретации в лингвистическом виде цвета и равномерности окраски хлебобулочных изделий.
Апробация полученных результатов методами численного и натурного эксперимента.
Методы исследования. При выполнении работы использованы основные положения системного анализа, методы идентификации, моделирования, теории распознавания образов, математические методы статистики и методы экспертного оценивания и принятия решений.
Научная новизна работы. В диссертации получены следующие результаты, характеризующие научную новизну:
Функциональная модель определения показателей качества хлебобулочных изделий, реализующая идентификацию системных связей между параметрами математической модели и показателями качества.
Метод моделирования цифрового изображения представленного в координатах цветовой модели HSL с использованием взвешенных сумм решений дифференциального уравнения Пирсона, позволяющий связать параметры модели с показателями качества хлебобулочного изделия.
Методика и алгоритм автоматизированного контроля цвета и равномерности окраски корки для хлебобулочных изделий.
Практическая значимость работы состоит в возможности определения цветовых показателей качества хлебобулочных изделий методом анализа цифровых изображений для создания АСУ ТП в хлебопекарном производстве.
Математическая модель, метод контроля, алгоритмическое и программное обеспечение для определения показателей качества хлебобулочных изделий по цифровому изображению успешно апробированы на ОАО «Хлебозавод №7» (г. Воронеж).
Внедрение разработанной методики позволяет в производственных условиях повысить показатели качества выходной продукции, отбраковывая в автоматическом режиме изделия, которые по своим параметрам не соответствуют ГОСТ и ускорить процедуру контроля показателей качества.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на международных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-21 (Саратов, 2008), ММТТ-22 (Псков, 2009).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 9 работах, из них 5 статьи в журналах реферируемых ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Материал изложен на 141 странице, содержит 69 рисунков и 11 таблиц. Список литературы из 119 источников.
