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              缺陷啤酒瓶在線檢測的研究
              來源:  2015-12-21 10:53 作者:

                   目前,啤酒生產企業越來越重視產品質量,越來越多的企業在灌裝生產線上使用了各種自動檢測設備,以期提高檢測的可靠性。傳統的灌裝線空瓶檢驗方式是人工燈光檢測。但在現代高速灌裝線上,由于視覺疲勞等原因,僅靠傳統的人工類光檢測不能保證可靠性,而且啤酒瓶的兩個重要部位——瓶口和瓶底無法檢測,造成部分漏氣瓶和瓶底贓物瓶流入市場,給企業形象造成損害。


                1 在線檢測基本情況


                   目前,國外基于圖像處理技術的空瓶在線檢測已相對成熟且有大量產品投放市場,如:德國的MIHO系統、HEUFT系統;美國INDUSTRIALDYNAMICSCOMPANY,LTD的OMNIVISIONI系統。


                   當前,我國多數啤酒生產廠家正在向每小時四萬瓶以上的生產線方向發展,在這種速度下依靠人工檢測將變得異常困難,他們急需大量的空瓶在線檢測設備。而國外產品售價過高,并且維護困難,對于多數中小型啤酒廠而言門檻過高。


                2 在線檢測的目標確定


                   在參考國外各公司機型的基礎上,分析當前中國中小型企業的需要和技術力量,確定在線檢測的目標: 


                   2.1 在線檢測模塊:
                將瓶口、檢測瓶底作為基本模塊。內、外壁檢測等附加模塊,可以預留。


                   2.2 在線檢測速度:
                瓶頸64mm時為42000瓶/h。


                   2.3 瓶底檢測分辨率及剔除率:
                   無標志和無磨損瓶:大小為2.5mm×2.5mm時,剔除率98%;大小為3.0mm×3.0mm時,剔除率99%。 有標志、磨損、深色、色差瓶:大小為3.5mm×3.5mm時,剔除率98%;大小為4.0mm×4.0mm時,剔除率99%??蓪焐炕蛏钌窟M行處理?!?


                  3 在線檢測的方案確定


                   3.1 在線檢測的方案
                   方案1:直接購買國外的機器視覺系統,在該系統的基礎上進行二次開發。此方案雖然開發速度快,但機器視覺系統昂貴,并且以后每生產一臺都必須支付軟件注冊費,能夠達到速度要求的現成視覺系統也幾乎不存在,該方案不可取。


                   方案2:采用分級控制系統,即以工業控制機完成上層的控制管理工作,下層配以由DSP芯片為核心的系統,完成圖像采集與圖像處理工作。
                   該方案由于開發周期過長,不利于占領市場,并且該方案建立在算法已經完全成熟的基礎上,因而,該方案被作為未來完善的方向而推遲采用。


                   方案3:采用圖像卡工業控制計算機,并配以自我研制的控制軟件,考慮到處理速度的需要,需采用多系統的工業控制計算機。此方案從經濟、技術、實用上看,比較適用中小企業,并且已有部分啤酒生產企業進行了成功的研究,故采用該方案。


                   3.2 在線檢測的工作流程


                   待檢測的空瓶由傳送帶送來,到達混瓶與色差補償光源位置時,該光源閃光,混瓶與色差傳感器對透射光進行檢測,并把檢測結果送色差補償電路以便對瓶底檢測時光源亮度進行補償。當空瓶到達瓶底檢測位置時,在色差補償電路與攝像機光源同步電路的作用下,光源閃光且快門打開,通過成像系統使攝像機成像。所成圖像經圖像采集卡送入瓶底計算機進行處理,處理后如有污物,則通過32路I/O卡送出剔除信號,該信號經放大,控制剔除機構將該瓶推離傳送帶。當空瓶進入瓶口處理位置時,進行瓶口處理,處理過程與瓶底基本相似。


                瓶底處理總控管理計算機與瓶口處理文章來源華夏酒報計算機通過串口進行狀態通訊,以保證系統協調工作。雙系統公用同一觸摸屏進行顯示與操作,通過觸摸屏切換電路完成兩系統之間的切換工作。


                   3.3 瓶口(瓶底處理模塊)處理模塊的工作原理


                   3.3.1 瓶口檢測
                   我們通過特殊成像裝置,使閃光燈光線照射到瓶口密封面上并返回攝像機。一個完好的平面反射光線應為完整且光滑的圓環,若有破損,則圓環斷裂(貫通破損)或圓環出現內凹(內沿破損)或圓環出現外凸(外沿破損),用戶可以通過設定三個極限值來定義斷裂、內凹、外凸的大小。
                系統通過將實際斷裂、內凹、外凸的大小與設定值進行比較以決定是否剔除。為了避免由于瓶子本向傾斜而造成的誤判,該模塊通過一定方法實現了對瓶口位置自動進行跟蹤的功能。


                   3.3.2 瓶底檢測


                   首先對圖像采集卡得到的灰度圖像進行二值化,通過統計方法,對各個獨立污點計算其大小,將得到污點大小值與用戶設定允許污點大小值進行比較,決定是否剔除?!?


                   4 結論


                   利用圖像卡和多系統的工業控制計算機,很好地解決了缺陷啤酒瓶在線檢測問題,且價格較底,能夠滿足大多數中小啤酒生產廠家的需要,同時取得較好的經濟效益。

               


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              編輯:苗倩
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