Tài liệu ứng dụng sóng âm để phát hiện vết nứt trên vỏ trứng cút

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ………… LÊ DƢƠNG HUY ỨNG DỤNG SÓNG ÂM ĐỂ PHÁT HIỆN VẾT NỨT TRÊN VỎ TRỨNG CÖT Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Mã số CN: 605268 Mã số HV: 11390708 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2013 Trang i Công trình đƣợc hoàn thành tại: Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP. HCM Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: TS. Lƣu Thanh Tùng .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... Ký tên Lƣu Thanh Tùng Cán bộ chấm nhận xét 1: …… ............................................................................................................................ .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... Ký tên Cán bộ chấm nhận xét 2: .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... Ký tên Trang i Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . năm 2013. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. ............................................................ 2. ............................................................ 3. ............................................................ 4. ............................................................ 5. ............................................................ Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA CƠ KHÍ Trang ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc _______________________ _______________________ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: Lê Dƣơng Huy………………….. MSHV: 11390708 Ngày, tháng, năm sinh: 17/05/1987…………………. Nơi sinh: Bình Thuận Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ điện tử………………….. Mã số: 605268 I. TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG SÓNG ÂM ĐỂ PHÁT HIỆN VẾT NỨT TRÊN VỎ TRỨNG CÖT II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu tổng quan các phƣơng pháp phát hiện và phân loại trứng cút bị nứt, các phƣơng pháp sử dụng trên thế giới - Nghiên cứu các phƣơng pháp phân loại vết nứt trên vỏ trứng cút + Phƣơng pháp tiếp xúc + Phƣơng pháp không tiếp xúc - Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng, đo số liệu và kết luận NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/07/2012 III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2013 IV.CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : TS Lƣu Thanh Tùng ...................................................................................................................................... Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 2012 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƢỞNG KHOA CƠ KHÍ Trang iii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn này, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ và tạo điều kiện từ thầy Lƣu Thanh Tùng – giáo viên hƣớng dẫn khoa học. Thầy cũng chính là ngƣời đã hƣớng dẫn tôi khi làm luận văn tốt nghiệp đại học. Em xin chân thành cảm ơn thầy. Đồng hành với tôi trong giai đoạn đầu của luận văn (thời kỳ nghiên cứu và tìm hiểu), và cũng là ngƣời đƣa ra nhiều gợi ý hay là sinh viên Lê Hồng Phƣơng – bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo khóa 2009. Anh cảm ơn em. Tôi cũng xin cảm ơn bạn bè khóa cao học Cơ Điện Tử 2011 đã cùng nhau trao đổi và hỗ trợ nhau trong suốt quá trình học cũng nhƣ khi thực hiện luận văn thạc sĩ này. TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2013 Lê Dƣơng Huy Trang iv TÓM TẮT LUẬN VĂN Hiện nay ở Việt Nam, nghề nuôi cút lấy trứng đang phát triển mạnh, trong đó có việc ấp trứng cút lộn. Một ngày, ở một trang trại có thể thu đƣợc hàng nghìn trứng cút. Có khoảng 10% đến 20% trong số này không đạt chất lƣợng, có thể là vỏ trứng bị nứt hoặc phôi chết hoặc không có trống… Khi chủ trang trại ấp trứng để làm trứng cút lộn trong khoảng một tuần, số trứng không đạt chất lƣợng này sẽ bị loại bỏ vì không sử dụng đƣợc, rất phí. Tuy nhiên, nếu ta phân loại ra đƣợc số trứng này ngay lúc mới đẻ để bán, không phải đem ấp, thì vẫn đƣợc giá. Công đoạn phân loại trứng này, hiện nay, đang đƣợc thực hiện bằng sức ngƣời, dùng phƣơng pháp soi trứng, nên mất nhiều thời gian và không chính xác. Vì lý do này, mới đặt ra yêu cần nhờ khoa học kỹ thuật can thiệp để tìm ra phƣơng pháp phân loại trứng nhanh hơn. Tính đến thời điểm này, qua các bài báo trên internet, tác giả nhận thấy rằng trên thế giới cũng chỉ có 2 phƣơng pháp chính để phát hiện trứng gia cầm cỡ lớn nhƣ trứng gà, vịt (chứ không phải trứng cút!) bị nứt vỏ: xử lý ảnh và dùng âm thanh. Tại bộ môn cơ điện tử trƣờng đại học bách khoa TP. HCM, cũng có 2 hƣớng nghiên cứu khác nhau để phân loại trứng cút bị nứt vỏ: dùng xử lý ảnh và dùng âm thanh. Luận văn này tập trung nghiên cứu để phân loại trứng cút bị nứt bằng âm thanh. Tài liệu tham khảo chủ yếu là tài liệu [3]. Theo dự tính ban đầu, nhóm nghiên cứu sẽ tìm cách phân loại trứng cút bằng âm thanh nghe đƣợc, nhƣng không tiếp xúc với vỏ trứng, tức là phát ra âm thanh đến trứng, rồi tìm cách thu lại âm thanh sau khi qua/hoặc phản xạ từ vỏ trứng và xử lý âm thanh này (phƣơng pháp không tiếp xúc). Tuy nhiên, sau nhiều tháng nghiên cứu, tác giả vẫn chƣa tìm đƣợc một kết quả rõ ràng. Mặt khác, khi thử nghiệm với cách gõ nhẹ vào trứng và thu lại âm thanh va chạm để phân tích thì kết quả rất rõ ràng (phƣơng pháp tiếp xúc). Trong nội dung thuyết minh này, vì có tính chất nghiên cứu, nên tác giả trình bày cả 2 phƣơng pháp: tiếp xúc và không tiếp xúc. Cả 2 phƣơng pháp này đều đƣợc Trang v tiến hành bằng thực nghiệm. Sẽ không có một mô hình toán học nào, thay vào đó sẽ có 2 công cụ xử lý đƣợc tác giả viết bằng công cụ Matlab GUIDE phục vụ cho quá trình nghiên cứu và thí nghiệm. Các công cụ thí nghiệm đƣợc mua ở thị trƣờng điện tử dân dụng TP. HCM, nên độ chính xác còn hạn chế. Nội dung luận văn gồm có các phần chính nhƣ sau: - Chƣơng 1 - Tổng quan: giới thiệu cơ bản một số phƣơng pháp phân loại trứng cút bị nứt vỏ trên thế giới. - Chƣơng 2 – Cơ sở lý thuyết: đề cập nền tảng lý thuyết của những vấn đề liên quan đến thí nghiệm nhƣ: âm thanh, cấu trúc vỏ trứng, tín hiệu âm thanh, các phép biến đổi và biểu diễn tín hiệu nhƣ Fourier transform và wavelet transform. - Chƣơng 3 – Phƣơng pháp kiểm tra có tiếp xúc: nêu rõ nguyên lý, mô hình thí nghiệm, trình tự thí nghiệm và kết quả của phƣơng pháp phân loại trứng cút bị nứt bỏ bằng phƣơng pháp tiếp xúc: gõ nhẹ vào trứng và thu lại âm thanh va chạm để phân tích. Phƣơng pháp này cho ra kết quả rất rõ ràng và khả quan. - Chƣơng 4 – Phƣơng pháp kiểm tra không tiếp xúc: nêu rõ nguyên lý (dự đoán), mô hình thí nghiệm, trình tự thí nghiệm và kết quả của phƣơng pháp phân loại trứng cút bị nứt bỏ bằng phƣơng pháp không tiếp xúc: phát ra âm thanh với tần số nhất định (có thể là đơn tần số hoặc đa tần số) rồi thu lại âm thanh sau khi nó đi xuyên qua trứng. Phƣơng pháp này chƣa cho đƣợc một kết quả rõ ràng. - Chƣơng 5 – Tự động hóa cơ khí cho phƣơng pháp tiếp xúc: thiết kế (cùng với các bản vẽ lắp) một máy nhỏ với 2 động cơ bƣớc để lấy mẫu tự động khi thực hiện phƣơng pháp kiểm tra tiếp xúc. Luận văn này, vì đề tài nghiên cứu khá mới, nên chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Tác giả rất mong sau này sẽ có nghiên cứu khác để phát triển thêm, đặc biệt là phƣơng pháp không tiếp xúc. Trang vi ABSTRACT In Vietnam nowadays, there is an up-trend of raising quails for eggs, especially balut eggs. In a typical day, up to thousands of quail eggs can be laid in a farm. There are about 10% to 20% of these eggs are low quality eggs which may be cracked eggshell or dead embryo… In order to make balut, farmers will take all quail eggs for heating hatch for about one week. After one week, all of these low quality eggs will be spoiled and rejected. That is really a waste. However, if these bad eggs can be early detected from beginning - when they were just laid, they can be sale soon at a good price. This classification operation, currently, in most of the time, is done by human with a torch focusing light into an egg. This method which can be call egg lighting takes a lot of time and is considered not accurate enough. As a result of that, science is required to searching for a new method which can help to classify low-quality egg more quickly and more accurately. So far, from internet, I have see that there are 2 main methods recognizing cracked eggs in the world, although these are chicken egg or duck egg, but not quail egg! They are vision processing and audio processing. At Mechatronics department, Ho Chi Minh City University of technology, we are also putting effort to study these 2 methods for quail eggs. In this thesis, we put our focus on vision method. The main reference document is [3]. Originally, we plan to use audible sound with non-contacting method. However, during research, we have not got significant result yet, then we decided to switch to a new method: using audible sound with contacting method. In this thesis, all of 2 above methods are introduced. There will be no mathematical modeling as we are using experiment for research. We have created a soft tool supporting us in data collection and data analysis using Matlab. All of devices/equipments used in these experiments are from local market. As a result of that, the accuracy is not as high as expectation. The main content of this thesis includes: Trang vii - Chapter 1: Introduction - Chapter 2: Fundamental theory: structure of egg, digital signal transformation, data analysis. - Chapter 3: Using audio in contacting method: the fundamental principle, experiment, result - Chapter 4: Using audio in non-contacting method: the fundamental principle, experiment, result - Chapter 5: Mechanical automation for contacting method: designing a small mechanism including 2 step motors to automatically turn the egg and knock it. Trang viii LỜI CAM KẾT Luận văn này là do tôi thực hiện.Trong quá trình trình thực hiện luận văn, tôi có tham khảo nhiều nguồn tài liệu khác nhau. Tất cả các tài liệu tham khảo này đều đƣợc ghi chú trích dẫn rõ ràng và đều đƣợc đƣa vào phần Tài Liệu Tham Khảo ở cuối luận văn. Trong luận văn có 2 phần mềm hỗ trợ do bản thân tôi viết bằng Matlab. Các phần mềm này là ý tƣởng và tƣ duy của bản thân. Tôi không sao chép hay tham khảo từ nguồn tài liệu nào khác. TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2013 Lê Dƣơng Huy Trang ix MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn ...................................................................................................... iv Tóm tắt luận văn ............................................................................................... v Lời cam kết...................................................................................................... ix Mục lục ............................................................................................................. x Danh mục hình ảnh ....................................................................................... xiii Danh mục bảng ............................................................................................ xvi CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................... 1 1.1. Sự cần thiết phải phân loại ra trứng cút bị nứt .......................................... 1 1.1.1. Trứng cút và giá trị dinh dƣỡng của trứng cút .................................. 1 1.1.2. Tại sao phải phân loại ra trứng cút bị nứt? ....................................... 2 1.2. Các phƣơng pháp phát hiện trứng bị nứt đƣợc sử dụng trên thế giới ....... 3 1.2.1. Soi trứng .......................................................................................... 4 1.2.1.1. Nguyên lý ................................................................................. 4 1.2.1.2. Thiết bị ..................................................................................... 4 1.2.1.3. Quá trình soi trứng .................................................................. 7 1.2.1.4. Ƣu điểm.................................................................................... 8 1.2.1.5. Khuyết điểm ............................................................................. 8 1.2.2. Xử lý ảnh - Computer vision systems (CVS) ................................... 8 1.2.2.1. Nguyên lý và thiết bị ................................................................ 8 1.2.2.2. Xử lý ảnh .................................................................................. 9 1.2.2.3. Ƣu điểm.................................................................................... 9 1.2.2.4. Khuyết điểm ........................................................................... 10 1.2.2. Phƣơng pháp dùng âm thanh .......................................................... 10 1.2.3.1. Nguyên lý ............................................................................... 10 1.2.3.2. Thiết bị ................................................................................... 11 1.2.3.3. Ƣu điểm .................................................................................. 11 1.2.3.4. Khuyết điểm ........................................................................... 11 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................ 12 2.1. Âm thanh ................................................................................................. 12 2.1.1. Khái niệm về âm và siêu âm ........................................................... 12 2.1.2. Tần số và sự hấp thụ âm ................................................................. 13 Trang x 2.2. Tín hiệu ................................................................................................... 14 2.2.1. Định nghĩa tín hiệu ......................................................................... 14 2.2.2. Phân loại tín hiệu ............................................................................ 14 2.2.2.1. Dựa vào quá trình biến thiên của tín hiệu .............................. 14 2.2.2.2. Dựa vào hình thái của tín hiệu ............................................... 15 2.2.2.3. Dựa vào năng lƣợng ............................................................... 15 2.2.2.4. Dựa vào phổ của tín hiệu ....................................................... 16 2.2.2.5. Một số loại tín hiệu khác ........................................................ 16 2.2.3. Lấy mẫu tín hiệu ............................................................................. 17 2.2.3.1. Rời rạc hóa tín hiệu ................................................................ 17 2.2.3.2. Định lý lấy mẫu của Shanon .................................................. 17 2.2.4. Lọc số tín hiệu ................................................................................ 18 2.2.5. Biến đổi và biểu diễn tín hiệu ......................................................... 18 2.2.5.1. Biến đổi Fourier (Fourier transform) ..................................... 20 2.2.5.2. Phép biến đổi Fourier ngắn hạn (Short Time Fourier Transform - STFT) ......................................................................................... 23 2.2.5.3. Phép biến đổi Wavelet – Wavelet Transform ........................ 23 a. Biến đổi wavelet thuận .............................................................. 25 b. Biến đổi wavelet ngƣợc (Invert Wavelet Transform) ............... 28 2.3. Cấu trúc vỏ trứng..................................................................................... 32 CHƢƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA CÓ TIẾP XÖC .................. 36 3.1. Nguyên lý ............................................................................................... 36 3.2. Thí nghiệm .............................................................................................. 37 3.2.1. Mô hình thí nghiệm ........................................................................ 37 3.2.2. Giao diện phân tích và xử lý dữ liệu .............................................. 39 3.2.2.1. Giới thiệu giao diện ................................................................ 39 3.2.2.2. Thuật toán xử lý dữ liệu ......................................................... 40 3.2.3. Tiến hành thí nghiệm ...................................................................... 43 3.2.4. Kết quả thí nghiệm ......................................................................... 50 3.2.5. Ví dụ ............................................................................................... 53 CHƢƠNG 4. PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA KHÔNG TIẾP XÖC ......... 55 4.1. Nguyên lý và mô hình thí nghiệm ........................................................... 55 4.2. Giao diện phân tích và xử lý dữ liệu ....................................................... 56 4.3. Tiến hành thí nghiệm .............................................................................. 59 Trang xi 4.3.1. Âm thanh đơn tần số ....................................................................... 60 4.3.1.1. Các bƣớc tiến hành................................................................. 60 4.3.1.2. Phân tích kết quả .................................................................... 60 4.3.1.3. Quan sát .................................................................................. 63 4.3.2. Âm thanh đa tần số ......................................................................... 63 4.3.2.1. Các bƣớc tiến hành................................................................. 63 4.3.2.2. Phân tích kết quả .................................................................... 64 4.3.2.3. Quan sát .................................................................................. 67 4.4. Kết luận ................................................................................................... 67 CHƢƠNG 5. TỰ ĐỘNG HÓA CƠ KHÍ CHO PHƢƠNG PHÁP TIẾP XÖC ..................................................................................................... 69 5.1. Nguyên lý hoạt động ............................................................................... 69 5.2. Các bản vẽ ............................................................................................... 70 CHƢƠNG 6. KẾT LUẬN ............................................................................ 75 6.1. Nhận xét chung ....................................................................................... 75 6.2. Hƣớng phát triển ..................................................................................... 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 76 PHỤ LỤC ...................................................................................................... 77 A. Chƣơng trình Matlab giao diện GUIDE cho phƣơng pháp kiểm tra tiếp xúc .................................................................................................................. 77 B. Chƣơng trình Matlab giao diện GUIDE cho phƣơng pháp kiểm tra không tiếp xúc ........................................................................................................... 93 Trang xii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Chim cút ........................................................................................... 2 Hình 1.2. Trứng cút so với trứng gà ................................................................. 2 Hình 1.3. Thiết bị soi trứng tự làm................................................................... 5 Hình 1.4. Thiết bị soi trứng tự làm khi thắp đèn .............................................. 5 Hình 1.5. Đèn soi trứng .................................................................................... 6 Hình 1.6. Đèn soi trứng .................................................................................... 6 Hình 1.7. Hộp đèn soi trứng ............................................................................. 7 Hình 1.8. Soi trứng ........................................................................................... 7 Hình 1.9. Phƣơng pháp computer vision system ............................................. 8 Hình 1.10. Hình ảnh trứng đƣợc soi ................................................................. 9 Hình 1.11. Sơ đồ phƣơng pháp acoustic response ......................................... 11 Hình 2.1. Sóng âm .......................................................................................... 12 Hình 2.2. Tín hiệu âm thanh biểu diễn trên miền thời gian – biên độ ........... 19 Hình 2.3. Tín hiệu âm thanh biểu diễn trên miền thời gian – tần số .............. 19 Hình 2.4. Tín hiệu âm thanh biểu diễn trên miền thời gian – tỉ lệ ................. 20 Hình 2.5. Biến đổi Fourier ............................................................................. 22 Hình 2.6. Một dạng wavelet ........................................................................... 24 Hình 2.7. Wavelet Toolbox Main Menu ........................................................ 26 Hình 2.8. Wavelet Display ............................................................................. 26 Hình 2.9. Xem dạng wavelet .......................................................................... 27 Hình 2.10. Các bƣớc biến đổi wavelet ........................................................... 28 Hình 2.11. Phân tích wavelet transform ......................................................... 29 Hình 2.12. Đƣờng các hệ số khi ................................................................... 30 Hình 2.13. Phân tích wavelet transform ......................................................... 31 Hình 2.14. Phân tích wavelet dùng hàm Morlet ............................................ 31 Hình 2.15. Cấu trúc quả trứng ........................................................................ 32 Hình 2.16. Cấu trúc mặt cắt ngang vỏ trứng bằng hình ảnh đồ họa .............. 32 Hình 2.17. Mặt cắt ngang tinh thể Canxi Carbonat trong vỏ trứng ............... 33 Hình 2.18. Cấu trúc vỏ trứng trên thực tế ...................................................... 33 Hình 2.19. Kích thƣớc trứng cút so với trứng gà ........................................... 34 Hình 2.20. Phân bố lực trên vỏ trứng ............................................................. 34 Hình 2.21. Quả trứng cút khi ở trạng thái tự nhiên. ....................................... 35 Trang xiii Hình 3.1. Sự thay đổi tần số khi cấu trúc vật thay đổi ................................... 36 Hình 3.2. Hạt nhựa màu đen đƣợc tận dụng làm con lắc ............................... 37 Hình 3.3. Mô hình thí nghiệm phƣơng pháp kiểm tra tiếp xúc ...................... 38 Hình 3.4. Giao diện xử lý – phƣơng pháp tiếp xúc ........................................ 39 Hình 3.5. Lấy mẫu va chạm trong 2 giây ....................................................... 41 Hình 3.6. Trích lấy thời điểm xảy ra va chạm ............................................... 42 Hình 3.7. Biến đổi Fourier của tín hiệu va chạm ........................................... 42 Hình 3.8. Phân tích tín hiệu va chạm ra các tần số ........................................ 42 Hình 3.9. Tổng hợp các tần số ....................................................................... 43 Hình 3.10. Đánh số các vị trí gõ trên vỏ trứng ............................................... 43 Hình 3.11. Mô hình thí nghiệm thực tế .......................................................... 45 Hình 3.12. Bƣớc 2 .......................................................................................... 45 Hình 3.13. Bƣớc 3 .......................................................................................... 46 Hình 3.14. Bƣớc 6 .......................................................................................... 47 Hình 3.15. Bƣớc 7 .......................................................................................... 47 Hình 3.16. Bƣớc 8 .......................................................................................... 48 Hình 3.17. Kết quả tần số ............................................................................... 48 Hình 3.18. Bƣớc 9 .......................................................................................... 49 Hình 3.19. Bƣớc 10 ........................................................................................ 49 Hình 3.20. Quả trứng cút khi ở trạng thái tự nhiên. ....................................... 51 Hình 3.21. Biểu đồ box plot của các tần số .................................................... 53 Hình 3.22. Kết quả nhận dạng trứng lành ...................................................... 54 Hình 3.23. Kết quả nhận dạng trứng bị nứt.................................................... 54 Hình 4.1. Mô hình thí nghiệm ........................................................................ 55 Hình 4.2. Mô hình thí nghiệm thực tế ............................................................ 57 Hình 4.3. Giao diện phân tích và xử lý dữ liệu .............................................. 57 Hình 4.4 Ví dụ với tần số âm thanh phát ra (2000 Hz đến 4500 Hz) ............ 59 Hình 4.5. Thí nghiệm với âm thanh đơn tần số 2000 Hz ............................... 60 Hình 4.6. Đồ thị ............................................................................................ 61 Hình 4.7 Đồ thị trong 2 giây ........................................................................ 61 Hình 4.8. Biến đổi Fourier ............................................................................. 61 Hình 4.9. Âm thanh thu đƣợc trong miền thời gian ....................................... 62 Hình 4.10. Biến đổi Fourier ........................................................................... 62 Hình 4.11. Biến đổi wavelet ........................................................................... 63 Trang xiv Hình 4.12. Thí nghiệm với âm thanh đa tần số 1000 Hz đến 2000 Hz .......... 64 Hình 4.13. Tín hiệu trong miền thời gian ....................................................... 64 Hình 4.14. Biến đổi Fourier ........................................................................... 65 Hình 4.15. Âm thanh thu đƣợc biểu diễn ở miền thời gian ........................... 65 Hình 4.16. Biến đổi Fourier ........................................................................... 66 Hình 4.17. Biến đổi wavelet ........................................................................... 66 Hình 4.18. Khe hở giữa trứng và các bộ phận của mô hình thí nghiệm ........ 67 Hình 5.1. Bản vẽ lắp tổng thể ......................................................................... 70 Hình 5.2. Hình chiếu đứng ............................................................................. 71 Hình 5.3. Hình chiếu cạnh.............................................................................. 72 Hình 5.4. Mặt cắt AA ..................................................................................... 73 Hình 5.5. Hình chiếu bằng ............................................................................. 74 Trang xv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Các phƣơng pháp biến đổi tín hiệu ................................................ 19 Bảng 3.1. Kết quả thí nghiệm......................................................................... 52 Trang xvi LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: LƢU THANH TÙNG Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Sự cần thiết phải phân loại ra trứng cút bị nứt: 1.1.1.Trứng cút và giá trị dinh dƣỡng của trứng cút: [1] Chim cút (Hình 1.1) đƣợc nuôi nhiều ở Việt Nam và các nƣớc châu Á để lấy thịt hoặc lấy trứng. Thịt chim cút và trứng cút là đƣợc sử dụng để chế biến nhiều món ăn ngon ở Việt Nam, Nhật Bản và nhiều nƣớc trên thế giới. Ít ai biết, những quả trứng nhỏ bé này còn nhiều vitamin hơn cả trứng gà. Từ lâu, tại các trƣờng học của Nhật Bản, trong mỗi suất ăn trƣa của học sinh luôn có 2 quả trứng cút. Mỗi quả trứng cút có trọng lƣợng khoảng từ 10-12g, nhỏ hơn trứng gà 5 lần (Hình 1.2). Nhƣng vitamin A trong một quả trứng cút nhiều hơn trong trứng gà 2,5 lần. Lần lƣợt hàm lƣợng B1 và B2 cũng cao hơn tƣơng ứng 2,8 và 2,2 lần. Phospho, kali, sắt trong trứng cút cao hơn trứng gà gấp 5 lần. Thêm vào đó, trứng cút cũng rất giầu chất các chất nhƣ đồng, coban và các axit amin thiết yếu. Tyrosine là loại dƣỡng chất có khả năng làm cho da khỏe mạnh. Vì thế, trứng chim cút còn đƣợc sử dụng cả trong nghành công nghiệp sản xuất mỹ phẩm. Nồng độ lecithin cao trong trứng cũng có tác dụng làm giảm lƣợng cholesterol trong máu. Còn các nhà khoa học Bungari thì cho rằng hàm lƣợng phốt pho trong trứng còn cho hiệu quả cao hơn cả thuốc viagra. Trứng cút cũng là một loại thực phẩm có tính kháng khuẩn. Nếu bạn thƣờng xuyên bị cảm lạnh tra tấn thì các nhà khoa học khuyên nên ăn trứng cút vào mỗi sáng. Trứng cút cũng đƣợc khuyến khích dùng cho những ngƣời bị thiếu máu, nhức đầu nặng, hen phế quản, viêm dạ dày. Normalizes trong trứng cũng tốt cho huyết áp và cải thiện tiêu hóa. Bởi vậy, thực phẩm này thƣờng đƣợc khuyến khích cho trẻ em, những ngƣời ốm yếu và phụ nữ mang thai. HVTH: LÊ DƢƠNG HUY Trang 1 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: LƢU THANH TÙNG Không giống với trứng gà, trứng cút không có khả năng gây dị ứng. Ngƣợc lại, một số loại protein trong trứng cút có thể ngăn ngừa dị ứng nên trên cơ sở này ngƣời ta còn sản xuất thuốc để điều trị dị ứng. Trứng cút còn làm tăng sức đề kháng với phóng xạ và góp phần loại bỏ các nuclit phóng xạ. Điều đó giải thích vì sao các bác sĩ lại đƣa ra lời khuyên bổsung trứng cút trong thực đơn cho những ngƣời bị nhiễm bức xạ và những ngƣời sinh sống ở những vùng sinh thái bất lợi nhƣ các thành phố lớn, nơi mức độ bức xạ thƣờng cao hơn. Hình 1.1. Chim cút Hình 1.2. Trứng cút so với trứng gà HVTH: LÊ DƢƠNG HUY Trang 2 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: LƢU THANH TÙNG 1.1.2. Tại sao phải phân loại ra trứng cút bị nứt? Hiện nay chim cút đang đƣợc nuôi rất phổ biến ở nƣớc ta, thƣờng ở dạng trang trại. Mỗi trang trại có khoảng vài nghìn đến vài chục nghìn con. Nuôi chim cút có nhiều lợi điểm sau: vốn đầu tƣ ít, không cần nhiều diện tích để xây chuồng trại. Thời gian để có sản phẩm bán ra thị trƣờng nhanh, nuôi cút thịt sau 30 ngày, cút đẻ 42 ngày. Ở Việt Nam, giống chim cút đẻ trứng đƣợc nuôi rông rãi là giống chim cút Nhật Bản, tên khoa học là “Corturnix japonica”. Đặc điểm của chim cút là mỗi ngày đều đẻ trứng trong suốt thời gian từ 8 tháng đến 1 năm. Ƣớc tính, nếu một trang trại có khoảng 10.000 con cút ở trong giai đoạn đẻ trứng, mỗi ngày cho khoảng 10000 trứng. Với giá xuất trại là 400đồng/trứng, mỗi ngày sẽ thu đƣợc 4.000.000 đồng (kể cả vốn). Ngƣời ta cũng có thể đem ấp để làm trứng cút lộn, giá khoảng 600 đồng/trứng, tức là sau 7 ngày ấp trứng, ngƣời dân sẽ thu đƣợc 6.000.000 đồng (kể cả vốn). Tuy nhiên, đây chỉ là con số lý tƣởng, vì khoảng 10 – 20 % trong số 10.000 trứng đó là bị nứt hoặc hƣ hỏng. Nếu ngƣời dân đem ấp trứng để làm cút lộn thì sau 7 ngày ấp, số trứng nứt này sẽ không phát triển thành trứng lộn, không sử dụng đƣợc nữa, và ngƣời dân sẽ mất mỗi ngày từ 600.000 – 1.200.000 đồng. Vậy phải làm cách nào để có thể giảm đƣợc sự thất thoát này? - Ta phải loại ra các trứng bị nứt để bán từ lúc mới nhặt trứng, không để ấp thành trứng lộn! Ở các nông trại, ngƣời ta thƣờng dùng biện pháp soi trứng để loại ra các trứng nứt, hoặc hƣ hỏng. Biện pháp này thƣờng tốn nhiều thời gian, giá thành cao và kết quả lại phụ thuộc vào ngƣời công nhân. Luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu phƣơng pháp loại trứng cút bị nứt bằng phƣơng pháp khác, với mong muốn sẽ là bƣớc đầu cho quá trình tự động hóa khâu phân loại trứng, giúp giảm giá thành, nâng cao năng suất. 1.2. Các phƣơng pháp phát hiện trứng bị nứt đƣợc sử dụng trên thế giới [2] Trên thế giới, đã có nhiều nghiên cứu phát hiện vết nứt trên vỏ trứng gà (chứ không phải trứng cút!), mà chủ yếu là 2 phƣơng pháp chính: chụp hình để xử lý ảnh HVTH: LÊ DƢƠNG HUY Trang 3