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玻璃瓶機(jī)器視覺質(zhì)量檢測方法-滄州明潔藥用包裝

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玻璃瓶機(jī)器視覺質(zhì)量檢測方法

來源:滄州明潔藥用包裝有限公司 發(fā)布時間:2023/8/1 23:05:44
在口服液灌裝過程中,影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素很多,例如原料質(zhì)量、工藝、包裝技術(shù)等,另外玻璃藥瓶缺陷(瓶日、瓶身和瓶底) 和污物也是影響酒質(zhì)量的—個關(guān)鍵要素。所以在藥液灌裝前_對空玻璃瓶進(jìn)行檢測,把不合格品剔除,才能進(jìn)行酒的灌裝。而目前我國大多數(shù)酒廠還是采用人工對空玻璃瓶質(zhì)量進(jìn) 行檢測,效率低下,速度慢,勞動強(qiáng)度大。 機(jī)器視覺極適用于大批量生產(chǎn)過程中的測量、檢查和辨 識,線陣CCD在連續(xù)、掃描在線測量中的應(yīng)用非常具有優(yōu)勢。 用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)的自動化程度,而且 機(jī)器視覺易于實(shí)現(xiàn)信息集成,可_地提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高 生產(chǎn)效率。
 
所以,針對玻璃瓶檢測這種帶有高度重復(fù)性的工作,應(yīng)用機(jī)器視覺理論開發(fā)一套玻璃瓶檢測裝置實(shí)現(xiàn)空瓶的自動化檢測在實(shí)際中具有很大的意義。 一 、機(jī)器視覺簡介 機(jī)器視覺_是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置,分CMOS 和CCD兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統(tǒng),根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息,轉(zhuǎn)變成數(shù) 字化信號;圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的 特征,進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。

(一)機(jī)器視覺的原理 機(jī)器視覺是用計(jì)算機(jī)來分析從攝像機(jī)所獲得的圖像的 一種方法,分析結(jié)果被用來報告信息(探測結(jié)果)、控制工藝 過程或移動物體。 采用CCD照相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號,傳送給 專用的圖像處理系統(tǒng),根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息,轉(zhuǎn) 變成數(shù)字化信號;圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取 目標(biāo)的特征,如:面積、長度、數(shù)量、位置等;_后,根據(jù)預(yù)設(shè)的 容許度和其他條件輸出結(jié)果,如:尺寸、角度、偏移量、個數(shù)、 合格,不合格、有,無等。

(二)機(jī)器視覺的特點(diǎn) 機(jī)器視覺檢測技術(shù)具有速度快、精度高、自動化程度高 等突出的優(yōu)點(diǎn),能很好的滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求,在實(shí)際中 顯示出廣闊的應(yīng)用前景。機(jī)器視覺與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺從廣義 上來說都是利用圖像處理技術(shù)達(dá)到對目標(biāo)的理解職別等,但 是從應(yīng)用上來說機(jī)器視覺具有_的特點(diǎn):

1.機(jī)器視覺是一項(xiàng)綜合技術(shù),其中包括數(shù)字圖像處理技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)、控制技術(shù)、電光源照明技術(shù)、光學(xué)成像技 1 10 術(shù)、傳感器技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù), 人機(jī)接口技術(shù)等。這些技術(shù)在機(jī)器視覺中是并列關(guān)系,相互 協(xié)調(diào)應(yīng)用才能構(gòu)成一個成功的機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)。

2.機(jī)器視覺_調(diào)實(shí)用性,要求能夠適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中惡劣的環(huán)境,要有合理的性價比,要有通用的工業(yè)接口,能夠由 普通工人來操作,有較高的容錯能力,有較高的安全性,不會 破壞工業(yè)產(chǎn)品,還_有較強(qiáng)的通用性和可移植性。

3.機(jī)器視覺_調(diào)實(shí)時性,要求高速度和高精度,因而計(jì)算機(jī)視覺和數(shù)字圖像處理理論中的許多技術(shù)日前還難以應(yīng)用于機(jī)器視覺,它們的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)_其在工業(yè)生產(chǎn)中的 實(shí)際應(yīng)用速度。

二、玻璃瓶檢測的特點(diǎn) 玻璃瓶的檢測具有如下特點(diǎn):
(一)材料是玻璃,這對很多傳統(tǒng)檢測技術(shù)來說是個難題。
(二)玻璃瓶檢測強(qiáng)調(diào)實(shí)時、在線,確保對過程實(shí)現(xiàn)全面控制,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的合格率。比如現(xiàn)在很多酒生產(chǎn) 線生產(chǎn)速度在36000瓶/時以上,這是許多傳統(tǒng)檢測手段無 法提供的。
(三)空瓶形狀復(fù)雜,不利于實(shí)現(xiàn)接觸方式檢測,而非接 觸方式是傳統(tǒng)檢測技術(shù)所不能解決的問題。 針對玻璃瓶檢測的特點(diǎn)與要求,實(shí)際中主要針對四個方 面進(jìn)行檢測,即瓶口檢測:瓶口密封面檢測,螺紋檢測;瓶壁 檢測:瓶壁內(nèi)、外表面污物檢測,磨損度檢測;瓶底檢測:瓶底 污物,裂紋;瓶內(nèi)殘液檢測:殘留堿液,殘留油,殘留水。 空瓶經(jīng)過檢測機(jī),如果上述四項(xiàng)檢測都合格,則順利進(jìn) 入生產(chǎn)線的下一個環(huán)節(jié),如果不合格將由剔除器來剔除。如 瓶子破損則被剔除到垃圾箱,直接銷毀;如瓶子內(nèi)有殘留液, 則剔除到另一條傳送帶,經(jīng)過傳送帶傳送到洗瓶環(huán)節(jié)。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在圖像的采集處理上,系統(tǒng)通過四個相機(jī)分別獲取瓶口、瓶底、瓶壁的圖像,并加以識別處理,圖象處理的結(jié)果可送入人機(jī)界面,也可以通訊給PLC。人機(jī)界面與驗(yàn)瓶機(jī)PLC 通訊,可以讀寫PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)。瓶子通過無壓力傳送單元傳 入驗(yàn)瓶機(jī),而驗(yàn)瓶機(jī)PLC結(jié)合檢測元件與編碼器,_終達(dá)到剔除不合格瓶子的結(jié)果。

(一)CPU模塊 選用SIMATIC S7—300系列CPU315—2DP。它具有MPI 接口和PROFIBUS—DP主/從接口,可用于中大規(guī)模的I/O配 置,也可用于建立分布式I/O結(jié)構(gòu),正適合建立與各遠(yuǎn)程子站 相接的結(jié)構(gòu)。它具有64K的程序存貯器,2048個位存貯器,64 個計(jì)數(shù)器,128個定時器,定時范圍為10ms一9990s。 CPU315-2DP總I/0地址空間為102411024字節(jié),其中過 程映像I/0為128/128字節(jié)。數(shù)字I/0總數(shù)為8192個通道,其 中集中的I/0為1024個通道。模擬I/0總數(shù)為512個通道, 其中集中的I/0通道數(shù)為256~1280。每個系統(tǒng)可以擴(kuò)展32 個模塊,模塊內(nèi)集成背板總線。

(二 )視覺傳感器 視覺傳感器采用VS710,它是一個智能化的、一體化的、 帶PROFIBUS接口的、分布式的灰度級工業(yè)視覺系統(tǒng),它將 圖象處理器、CCD、I/O集成在一個小型機(jī)箱內(nèi),提供 PROFIBUS的聯(lián)網(wǎng)方式或集成的I/O和RS232接口。更重要 的是,通過PC WINDOWS下的Pro Vision參數(shù)化軟件進(jìn)行組 態(tài),VS710_次將PC的靈活性、PLC的可靠性、分布式網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)和一體化設(shè)計(jì)結(jié)合在一起,在PLC和PC體系之間找 到了_的平衡口一。 VS710集成數(shù)字化照相機(jī):高分辨率CCD,768×512方 形象素;直接象素?cái)?shù)字化采樣,無轉(zhuǎn)換誤差;集成全幀快門, 適合運(yùn)動物體。 VS710集成CPU快速處理灰度圖像:80486 100M CPU, 直接處理象素?cái)?shù)據(jù);16MB RAM,可執(zhí)行復(fù)雜程序;16MB FLASHDISK,_多存儲200個程序;2MB圖像存儲器,可在處 理圖像時同步抓取下一幅圖像;采用倍速掃描技術(shù),圖像采 集過程中即可進(jìn)行評估;半幀模式時吞吐率達(dá)25件/秒,全 幀模式時達(dá)16件/秒。 VST10采用標(biāo)準(zhǔn)連接接口:PROFIBUS—DP,傳輸率 9.6Kbps-12Mbps; 節(jié)點(diǎn)地址號1-125,標(biāo)準(zhǔn)9針接口; 9.6Kbps一1 15Kbps。 VS710采用ProVision軟件進(jìn)行參數(shù)化: 利用 PROFIBUS—DP對幾個從屬VS710進(jìn)行遠(yuǎn)程配置;用RS232 和PROFIBUS進(jìn)行在線參數(shù)傳輸;畫面只顯示有問題的圖像 而不影響處理性能。

(三)視頻檢測環(huán)節(jié) 以瓶底檢測為例,閃光燈通過光學(xué)透鏡和濾光系統(tǒng)照射 在瓶口中,瓶口密封面反射光線傳送到CCD相機(jī),在CCD相 機(jī)中成像為圓環(huán)。處理后的圖像將用于評估,以判斷瓶口的好壞。圖像的主要形狀是環(huán)形,如果沿環(huán)形的某個位置上有缺 陷,則缺陷處的灰度相對環(huán)形的其他位置會有一個較大的變 化。這個灰度的變化是我們檢測的重要參數(shù),通過它可以確 定瓶口是否有缺損。圖3為有殘缺瓶口的圖像。在圖像上畫一條線,然后分析線上的灰度值,對灰度的變化進(jìn)行分析,變化_的點(diǎn)即為外邊緣點(diǎn),同樣的方法找另外兩個點(diǎn),通過三點(diǎn)即可以確定圓心。使用相同的畫線分 析灰度變化的方法可以找到內(nèi)徑圓,這樣_得到我們所要處理的_區(qū)域,在這個圓環(huán)內(nèi)尋找灰度變化點(diǎn),從而找到缺陷點(diǎn)。

四、結(jié)語 本系統(tǒng)主要是PLC、視覺系統(tǒng)、傳感器、上位機(jī)的靈活結(jié) 合應(yīng)用,系統(tǒng)采用視覺傳感器拍攝和處理實(shí)時圖像,_終準(zhǔn) 確剔除壞瓶。www.bzmingjie.com
 
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