基于机器视觉的啤酒瓶缺陷检测与控制系统的分析

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1、湖北工业大学硕士学位论文第1章绪论1．1本课题的研究意义中国啤酒产业的发展开始进入成熟时期，1998年我国啤酒的总产量已经达到1900万吨，预计今明两年将超过2000万吨，我国将成为世界第一啤酒大国，世界啤酒总产量也将接近1．5亿吨。但就啤酒的包装来说，啤酒包装也形式多样，例如：玻璃瓶装、易拉罐装、啤酒桶装、塑料瓶装等，基本上由玻璃和金属材料瓜分。目前全球啤酒包装总量中，玻璃占71％，其余是金属和塑料包装。我国是玻璃用包装最高的国家，占我国啤酒包装总量的80％，占全球瓶装啤酒的55％以上，而发达国家仅占25％左右，并且

2、有逐渐减少的趋势。玻璃瓶包装在啤酒行业长期处于统治地位有其独特的优点，如气密性能好，特别是二氧化碳及氧气不易透过，良好的透明性可以清楚地看到瓶内酒液的现状，刚性大不易变形，耐腐蚀，卫生性好，易消毒处理，成本低。在长期的使用过程中，啤酒瓶的缺点也逐渐显露，与其它材料相比显得笨重，不方便周转与携带，运输成本高，不耐冲击，易爆破，影响人身安全。据不完全统计，每年因啤酒瓶爆破伤人造成的投诉达数百起之多。因此，国家决定改进啤酒瓶的质量要求，国家技术监督局规定自1999年6月1日起，市场销售的所有瓶装啤酒必须使用符合新标准的打有“

3、B"字的专用玻璃瓶【11。“B”字瓶与传统用瓶的主要区别在于耐内压及抗击指数的增大，国家标准规定“B”字瓶耐内压不低于12Kg，抗击指数不低于0．6Kg。除此之外国家还规定啤酒在运转过程中取消捆扎而使用塑料周转箱、瓦楞纸箱、木箱，确保啤酒在运转及销售中的安全12J。玻璃瓶包装以绿色玻璃瓶为例，规格则有640ml、570ml、500ml等不同类型。回收使用的不合格旧啤酒瓶是引起爆炸事故主要原因，所以要加强监控，防止超过2年使用期限的旧啤酒瓶混入流进市场而带来安全隐患，640ml玻璃瓶包装任然占啤酒包装形式的九成以上，所以

4、本课题所研究的检测对象是绿色啤酒瓶的包装中640ml啤酒瓶。所以在啤酒罐装前必须对空啤酒瓶进行检测，把不合格品剔除，才能进行啤酒的灌装。而目前我国大多数啤酒厂还是采用人工对空啤酒瓶进行质量检测，效率低下，速度慢，劳动强度大。少数厂家采用进口设备检测，费用昂贵，而且有些检测还不能满足生产需要。所以急需开发一套啤酒空瓶检测装置实现空瓶的自湖北工业大学硕士学位论文动化检测。啤酒瓶的检测具有一下特点：1．材料是玻璃，这对很多传统检测技术来说是个难题；2．啤酒空瓶检测强调实时、在线、确保对过程实现全面控制，提高生产效率和产品的合

5、格率。比如现在很多啤酒生产线生产速度是36000瓶／d,时，这在许多传统检测手段是无法提供的；3．空瓶形状复杂，不利于实现接触方式检测，而非接触方式是传统检测技术所不能解决的。机器视觉技术相对与传统检测技术在检测领域中的优点表现在：1．非接触；2．检测速度快；3．精度高；4．实时性强，能实现全自动检测；5．现场抗干扰能力强。综上所述，研究啤酒瓶自动分拣技术，从而在生产线上用机器来分拣识别有缺陷的啤酒瓶，将具有极大的经济效益和社会效益。根据机器视觉技术所具有的优点，本课题采用机器视觉技术实现空啤酒瓶的检测。本课题得到湖北

6、工业大学科学技术基金项目“啤酒瓶自动分拣装置的研制"支持。1．2课题研究现状及其发展1．2．1机器视觉的概念及发展概况机器视觉【3】就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉(MachineVision)理论是在20世纪50年代从统计模式识别发展开始的，到了80年代中期，机器视觉获得了蓬勃发展，新概念、新方法、新理论不断涌现，比如，基于感知特征群的物体识别理论框架、主动视觉理论框架、视觉集成理论框架等。机器视觉系统是指通过机器视觉产品【4J(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用

7、的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉；同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。正是由于机器视觉系统可以快速获取大量信息

8、，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。在中国，这种应用也在逐渐被认知，且带来最直接的反应就是国内对于机器视觉的需求将越来越多。2湖北工业大学硕士学位论文在国外，机器视觉的应用普及主要体现在半导体及电子行业，其中大概40