基于视觉的PET瓶封装质量自动检测系统的设计与实现

论文摘要

现代化的流水线为饮料的生产提供了很高的便利，每条灌装饮料生产线可以每小时生产上万瓶的饮料。但同时灌装饮料生产线在灌装过程中也会遇到不合格的产品，其中主要包括瓶盖不合格和液位不合格的情况。为了保证生产产品的质量，需要对瓶子进行全方位的检测。传统的检测方式是人工对不合格瓶子进行分拣，但工作量大，且缺乏稳定性。所以自动化的在线检测系统对于流水线生产具有重要的意义。本文设计并实现了用于灌装PET瓶封装质量自动检测系统。首先，将系统划分为硬件系统和软件系统，并从软硬系统的综合角度对检测系统的各个功能进行了模块化的系统设计。其次，将硬件系统分为机械传输系统、图像采集系统、信号传输系统和瓶子筛选系统共四个部分进行了分析和设计，并且通过硬件的搭建，实现了系统的传输、图像采集、信号传输和筛选的功能。再次，通过对不合格PET瓶图像的分析，将有缺陷的PET瓶分为两种情况，一种是瓶盖缺陷，另一种是液位不合格。瓶盖缺陷分为高盖、歪盖和无盖三种情况。液位不合格分为高液位和低液位情况。通过基于直线拟合方法的瓶盖检测算法以及基于区域积分的液位检测算法，可以很好的识别上述PET瓶的缺陷。最后将硬件系统和软件系统进行组合和关联，并且进行了在线实验，在线实验的结果验证了我们算法的低计算复杂度及高精度。本文所提出的算法可以用于饮料生产线上的PET瓶封装质量检测系统，经过实际测试，检测准确率在99%以上，检测速率在100ms/帧，相当于可以检测36000瓶/小时。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 视觉检测
• 1.2 基于视觉的 PET 瓶封装质量检测问题
• 1.2.1 PET瓶瓶盖检测问题
• 1.2.2 PET瓶液位检测问题
• 1.3 相关工作及研究现状
• 1.4 本文工作及主要贡献
• 1.5 本文结构安排
• 第2章 PET瓶检测系统架构
• 2.1 引言
• 2.2 功能框架分析
• 2.2.1 系统框架组成部分
• 2.3 硬件系统
• 2.3.1 机械传输系统
• 2.3.2 图像采集系统
• 2.3.3 信号传输系统
• 2.3.4 PET瓶筛选系统
• 2.4 软件系统
• 2.4.1 相机SDK处理输入信号
• 2.4.2 PET瓶瓶盖检测算法模块
• 2.4.3 PET瓶液位检测算法模块
• 2.5 本章小结
• 第3章 PET瓶自动检测系统硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 机械传输系统
• 3.2.1 单排链道
• 3.2.2 电机
• 3.3 信号传输系统
• 3.4 瓶子筛选系统
• 3.5 图像分析系统
• 3.6 图像采集系统
• 3.6.1 图像采集系统的外壳及底座
• 3.6.2 光电开关及相关设置
• 3.6.3 网络摄像头及光源的设置
• 3.7 本章小节
• 第4章 PET瓶自动检测系统算法设计
• 4.1 引言
• 4.2 自动检测算法衡量指标
• 4.3 瓶盖轮廓线检测算法
• 4.4 综合的直线拟合瓶盖检测算法
• 4.4.1 支撑环问题
• 4.4.2 基于hough变换的支撑环检测方法
• 4.4.3 支撑环直接检测方法
• 4.4.4 算法综合
• 4.4.5 判断瓶盖状态
• 4.4.6 实验结果
• 4.5 液位检测算法
• 4.5.1 液面标定
• 4.5.2 积分区域
• 4.5.3 积分算法
• 4.6 软件系统界面
• 4.7 本章小结
• 第5章 联合测试结果
• 5.1 引言
• 5.2 在线联调结果
• 5.2.1 瓶盖检测算法结果
• 5.2.2 液位检测算法结果
• 5.3 实验中的影响因素
• 5.3.1 光源与曝光时长对结果的影响
• 5.3.2 自然光对结果的影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果