生产线啤酒瓶体积在线测量装置

论文摘要

我国是世界第一大啤酒生产国,啤酒工业已成为国民经济的重要组成部分。但我国啤酒厂的装备技术水平与国外相比,还存在较大差距。因此开发一种可以满足我国中小啤酒企业现实需求的生产线自动容量检测装置,对我国啤酒生产装备国产化具有重要的社会效益和经济效益。随着罐装速度不断提高,传统人眼检测已难以保证准确性。机器视觉系统采用高分辨率摄像技术,光学照明技术,机电控制技术以及实时图像处理技术,很好的满足了检测的实时性与准确性要求。将其应用于瓶装啤酒在线检测,可以有效克服人眼检测的不足,提高生产线的自动化程度与效率。本文采用基于DSP的机器视觉方法检测瓶装啤酒容量。使用CCD摄像机、视频解码芯片、DSP搭建硬件平台,并嵌入软件识别检测容量算法,可实时显示容量值,并有自动报警功能。在此基础上展开的工作有:1)通过分析光学系统,选择合适的光源及摆放位置,从而降低了软件处理的复杂度。2)根据生产线的速度的要求,建立了以TI公司的数字信号处理器TMS320VC5416为控制处理核心的硬件体系。3)用开窗截取图像信息的方式节省了DSP内部空间的数据量。4)用DSP的主机接口模拟12C总线,实现了图像的采集。5)用软件图像处理的方法捕捉动态图像,减少了光电传感器的硬件资源。6)用DSP的多路缓冲串口改为通用I/O口,提供液晶显示器的控制信号来完成啤酒液位高度的显示。7)根据图像的特点,在成熟的边缘检测算法基础上提出了新的边缘检测算法。8)用FLASH将程序加载入DSP可实现脱离PC机独立运行。本文介绍了自动生产线上容量检测的重要性,综述了国内外进展情况,分析了检测的特点和难点,设计了以DSP处理器为核心的检测系统,利用了数字图像处理技术并结合计算机编程语言编写了液位识别算法。将软件通过FLASH嵌入到DSP系统中,可实现脱离计算机控制,方便带到生产线现场进行在线检测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 发展前景与效益
• 1.4 本文的主要研究工作
• 第二章 系统总体设计方案
• 2.1 机械装置图
• 2.2 系统的构成
• 2.3 本章小结
• 第三章 光学系统设计
• 3.1 图像传感器的选择
• 3.1.1 摄像机参数
• 3.1.2 摄像机与待测物体位置摆放的合理设计
• 3.2 光源的设计
• 3.2.1 光源的选择
• 3.2.2 光源照射方式
• 3.2.3 实验分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 硬件系统设计
• 4.1 视频解码电路设计
• 4.1.1 视频解码器SAA7113H的结构原理
• 4.1.2 视频处理电路设计
• 4.1.3 视频解码器的初始化程序设计
• 4.2 DSP处理器及其外围电路设计
• 4.2.1 系统对处理器的要求
• 4.2.2 DSP存储空间设计
• 4.2.3 外围电路设计
• 4.3 显示电路设计
• 4.3.1 显示器件的选择及设计
• 4.3.2 多通道缓冲串行口改为通用I/O口
• 4.3.3 液晶模块显示的实现
• 4.4 嵌入式系统设计
• 4.4.1 FLASH设计
• 4.4.2 BOOT LOADER设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 动态捕捉实现
• 5.1 图象定位
• 5.2 速度实时性分析
• 5.2.1 摄像机成像速度
• 5.2.2 图像传输速度
• 5.2.3 成像速度、传输速度与生产线速度匹配分析
• 5.3 拖尾现象分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 软件设计
• 6.1 系统核心模块
• 6.2 软件流程
• 6.2.1 动态捕捉
• 6.2.2 图像预处理
• 6.2.3 啤酒瓶的定位
• 6.2.4 二次处理
• 6.2.5 液面提取
• 6.3 本章小结
• 第七章 印刷电路板制作及系统调试
• 7.1 印刷电路板设计与调试
• 7.2 系统的调试
• 7.3 本章小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢