输液盖产品质量视觉检测系统研究

论文摘要

输液盖是用于塑料输液包装的一种常用医药包装材料,与输液直接接触,其组装质量和洁净程度直接影响输液的使用安全,关系人体生命健康。因此,必须严格控制输液盖产品质量。为此,本文采用机器视觉检测技术,重点研究了输液盖外形、组装质量、洁净度等指标的在线自动检测方法,研制出高速视觉自动检测机器,并应用于输液盖的自动化生产线中,替代传统人工检测方式,避免了人工二次污染,保证了输液盖产品质量,提高了厂家的生产效率和自动化程度,具有极大的社会经济效益。论文的主要研究工作如下：首先,论述了输液盖的市场背景和人工检测现状,分析了在线视觉检测的优势,阐述了机器视觉的定义、机器视觉系统的构成以及机器视觉技术在生产生活各个方面的应用。其次,分析了输液盖产品质量视觉检测系统的设计要求,对光源、相机、镜头等关键视觉器件进行选型,设计出输液盖产品质量视觉检测的给光成像方案、机械执行系统和电气控制系统；设计了一种高压气流分拣装置,研究了电气控制系统中故障处理、分时信号控制及信号旋转移位器等关键技术。再次,针对输液盖外盖检测、垫片检测和成品检测的不同特点,设计了三套完整、可实施性强的检测算法：外盖检测采用基于图像旋转和镜像的自差分算法,准确提取出外盖质量缺陷；垫片检测根据垫片边缘轮廓的圆度对垫片平整度进行判定；成品检测首先对图像进行双向投影,确定输液盖的几何特征中心,再采用穿线搜索法得到输液盖的几何特征向量,最后设计出一种具有自学习能力的串级模糊分类器,依据输液盖的几何特征向量对输液盖进行分类。实验结果表明本文提出的算法实时性高,检测准确率达到99%以上。最后,完成了输液盖产品质量视觉检测系统的软件开发。设计了运动控制、检测算法、参数配置、数据管理等功能模块,并详细介绍了软件系统开发中应用的多线程技术和动态链接库技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景和意义
• 1.2 机器视觉技术概述
• 1.2.1 机器视觉的定义
• 1.2.2 机器视觉技术的应用
• 1.2.3 国内外研究现状
• 1.2.4 机器视觉技术的发展趋势
• 1.3 论文研究内容和结构安排
• 第二章 输液盖产品质量视觉检测系统设计
• 2.1 系统设计要求
• 2.2 检测对象分析
• 2.3 成像方案设计
• 2.3.1 光源选型及给光方式设计
• 2.3.2 相机选型
• 2.3.3 镜头选型及物距设定
• 2.4 机械执行系统
• 2.4.1 机械系统整体结构
• 2.4.2 次品剔除装置设计
• 2.4.3 进盖检测轨道设计
• 2.5 电气控制系统
• 2.5.1 电气控制系统整体结构
• 2.5.2 故障报警等级设置
• 2.5.3 分时信号控制
• 2.5.4 信号旋转移位器设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 输液盖产品质量视觉检测算法研究
• 3.1 外盖检测算法
• 3.1.1 阈值分割法
• 3.1.2 圆形扫描法
• 3.1.3 基于对称性的自差分算法
• 3.2 垫片检测算法
• 3.2.1 边缘提取
• 3.2.2 区域面积计算
• 3.2.3 基于最小外接圆的似圆度判定
• 3.3 输液盖成品检测算法
• 3.3.1 双向投影法获取几何特征中心
• 3.3.2 几何特征生长
• 3.3.3 基于多特征的串级模糊分类
• 3.4 实验结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 输液盖产品质量视觉检测系统软件开发
• 4.1 机器视觉软件开发方法的选择
• 4.2 检测系统软件结构
• 4.2.1 检测主程序
• 4.2.2 系统配置程序
• 4.2.3 数据管理程序
• 4.2.4 运动控制程序
• 4.3 软件系统开发关键技术
• 4.3.1 多线程技术
• 4.3.2 检测系统相机封装包
• 4.4 本章小结
• 第五章 输液盖产品质量视觉检测机器研制
• 5.1 机器整体体系结构
• 5.2 设计方案的实现
• 5.3 整机测试与调试
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B 攻读学位期间参与的主要科研项目和成果