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缺陷啤酒瓶在线检测的研究
2015-12-21 10:53:38   来源:   评论:0

     目前,啤酒生产企业越来越重视产品质量,越来越多的企业在灌装生产线上使用了各种自动检测设备,以期提高检测的可靠性。传统的灌装线空瓶检验方式是人工灯光检测。但在现代高速灌装线上,由于视觉疲劳等原因,仅靠传统的人工类光检测不能保证可靠性,而且啤酒瓶的两个重要部位——瓶口和瓶底无法检测,造成部分漏气瓶和瓶底赃物瓶流入市场,给企业形象造成损害。


  1 在线检测基本情况


     目前,国外基于图像处理技术的空瓶在线检测已相对成熟且有大量产品投放市场,如:德国的MIHO系统、HEUFT系统;美国INDUSTRIALDYNAMICSCOMPANY,LTD的OMNIVISIONI系统。


     当前,我国多数啤酒生产厂家正在向每小时四万瓶以上的生产线方向发展,在这种速度下依靠人工检测将变得异常困难,他们急需大量的空瓶在线检测设备。而国外产品售价过高,并且维护困难,对于多数中小型啤酒厂而言门槛过高。


  2 在线检测的目标确定


     在参考国外各公司机型的基础上,分析当前中国中小型企业的需要和技术力量,确定在线检测的目标: 


     2.1 在线检测模块:
  将瓶口、检测瓶底作为基本模块。内、外壁检测等附加模块,可以预留。


     2.2 在线检测速度:
  瓶颈64mm时为42000瓶/h。


     2.3 瓶底检测分辨率及剔除率:
     无标志和无磨损瓶:大小为2.5mm×2.5mm时,剔除率98%;大小为3.0mm×3.0mm时,剔除率99%。 有标志、磨损、深色、色差瓶:大小为3.5mm×3.5mm时,剔除率98%;大小为4.0mm×4.0mm时,剔除率99%。可对混色瓶或深色瓶进行处理。 


    3 在线检测的方案确定


     3.1 在线检测的方案
     方案1:直接购买国外的机器视觉系统,在该系统的基础上进行二次开发。此方案虽然开发速度快,但机器视觉系统昂贵,并且以后每生产一台都必须支付软件注册费,能够达到速度要求的现成视觉系统也几乎不存在,该方案不可取。


     方案2:采用分级控制系统,即以工业控制机完成上层的控制管理工作,下层配以由DSP芯片为核心的系统,完成图像采集与图像处理工作。
     该方案由于开发周期过长,不利于占领市场,并且该方案建立在算法已经完全成熟的基础上,因而,该方案被作为未来完善的方向而推迟采用。


     方案3:采用图像卡工业控制计算机,并配以自我研制的控制软件,考虑到处理速度的需要,需采用多系统的工业控制计算机。此方案从经济、技术、实用上看,比较适用中小企业,并且已有部分啤酒生产企业进行了成功的研究,故采用该方案。


     3.2 在线检测的工作流程


     待检测的空瓶由传送带送来,到达混瓶与色差补偿光源位置时,该光源闪光,混瓶与色差传感器对透射光进行检测,并把检测结果送色差补偿电路以便对瓶底检测时光源亮度进行补偿。当空瓶到达瓶底检测位置时,在色差补偿电路与摄像机光源同步电路的作用下,光源闪光且快门打开,通过成像系统使摄像机成像。所成图像经图像采集卡送入瓶底计算机进行处理,处理后如有污物,则通过32路I/O卡送出剔除信号,该信号经放大,控制剔除机构将该瓶推离传送带。当空瓶进入瓶口处理位置时,进行瓶口处理,处理过程与瓶底基本相似。


  瓶底处理总控管理计算机与瓶口处理文章来源华夏酒报计算机通过串口进行状态通讯,以保证系统协调工作。双系统公用同一触摸屏进行显示与操作,通过触摸屏切换电路完成两系统之间的切换工作。


     3.3 瓶口(瓶底处理模块)处理模块的工作原理


     3.3.1 瓶口检测
     我们通过特殊成像装置,使闪光灯光线照射到瓶口密封面上并返回摄像机。一个完好的平面反射光线应为完整且光滑的圆环,若有破损,则圆环断裂(贯通破损)或圆环出现内凹(内沿破损)或圆环出现外凸(外沿破损),用户可以通过设定三个极限值来定义断裂、内凹、外凸的大小。
  系统通过将实际断裂、内凹、外凸的大小与设定值进行比较以决定是否剔除。为了避免由于瓶子本向倾斜而造成的误判,该模块通过一定方法实现了对瓶口位置自动进行跟踪的功能。


     3.3.2 瓶底检测


     首先对图像采集卡得到的灰度图像进行二值化,通过统计方法,对各个独立污点计算其大小,将得到污点大小值与用户设定允许污点大小值进行比较,决定是否剔除。 


     4 结论


     利用图像卡和多系统的工业控制计算机,很好地解决了缺陷啤酒瓶在线检测问题,且价格较底,能够满足大多数中小啤酒生产厂家的需要,同时取得较好的经济效益。

 


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