在線空瓶檢測(cè)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā).pdf

1、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)由于具有非接觸、高速度、高精度等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械加工、電子、包裝、食品等各個(gè)行業(yè)。本課題利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)研制了一臺(tái)集光、機(jī)、電于一體的針對(duì)空啤酒瓶的在線空瓶檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以視覺(jué)檢測(cè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)灌裝前空瓶質(zhì)量的檢測(cè)。隨著國(guó)內(nèi)啤酒產(chǎn)量的日益增長(zhǎng)，灌裝前對(duì)啤酒瓶的質(zhì)量及衛(wèi)生檢測(cè)顯得更加重要，由于國(guó)外驗(yàn)瓶機(jī)系統(tǒng)價(jià)格昂貴并且也無(wú)法很好的適應(yīng)國(guó)內(nèi)回收瓶質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)狀，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用受到了較大限制，因此開(kāi)發(fā)具有

2、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、低成本且適合國(guó)內(nèi)啤酒行業(yè)的空瓶檢驗(yàn)系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)啤酒生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的迫切需要，也是我國(guó)啤酒裝備制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 本課題根據(jù)啤酒生產(chǎn)線的實(shí)際工藝以及檢測(cè)系統(tǒng)的基本檢測(cè)要求，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一套基于機(jī)器視覺(jué)的在線空瓶檢驗(yàn)系統(tǒng)。該套在線空瓶檢測(cè)系統(tǒng)以機(jī)械、電子、軟件、圖像等技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合各種輔助器件協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)并剔除有缺陷或有異物等不合格的空啤酒瓶。為了完成該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，本課題主要包括如下工作： 一、針對(duì)

3、啤酒灌裝生產(chǎn)線的工藝特點(diǎn)及空瓶在線檢測(cè)要求，本著高性能、精結(jié)構(gòu)、低成本的原則，設(shè)計(jì)了在線空瓶檢測(cè)系統(tǒng)的的硬件總體結(jié)構(gòu)，主要包括以下四個(gè)方面的設(shè)計(jì)：（1）系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；（2）圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和硬件選型；（3）圖像處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和選型；（4）剔除控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 二、以VC++為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以C/C++為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)的所有軟件部分，包括系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)界面及系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，并編寫(xiě)了全部的圖像處理程序。基于模塊化

4、的設(shè)計(jì)思想，整個(gè)系統(tǒng)軟件主要包括瓶口圖像采集模塊、瓶底圖像采集模塊、瓶壁圖像采集模塊、瓶口圖像處理模塊、瓶底圖像處理模塊、瓶壁圖像處理模塊、用戶界面模塊以及剔除控制模塊，各個(gè)模塊以線程或進(jìn)程為容器，彼此之前通過(guò)線程與線程之間和進(jìn)程與進(jìn)程之間的通訊機(jī)制實(shí)現(xiàn)模塊間的數(shù)據(jù)交換，從而保證了整個(gè)軟件的實(shí)時(shí)性、可靠性和穩(wěn)定性。 三、研究開(kāi)發(fā)了空啤酒瓶瓶口、瓶底和瓶壁的質(zhì)量檢測(cè)算法。瓶口和瓶底檢測(cè)的關(guān)鍵是邊緣的檢測(cè)和圓心的定位，通過(guò)比較，針對(duì)

5、性的提出了優(yōu)于Hough變換算法和重心法等常規(guī)圓心定位算法的基于旋轉(zhuǎn)線段灰度變化梯度最大值掃描求圓心法，該方法非常適合于瓶口和瓶底的邊緣檢測(cè)，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)圓方程計(jì)算圓心的方法，實(shí)現(xiàn)了圓心的精確定位。所有算法都在VC中利用C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試證明了其正確性。 四、設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的剔除控制單元。基于低成本、緊湊性和高自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的考慮，該系統(tǒng)選擇了運(yùn)動(dòng)控制卡和數(shù)據(jù)采集卡的控制方案，并利用VC進(jìn)行控制程序開(kāi)發(fā)。在線空瓶檢測(cè)系統(tǒng)中