【硕士论文】高速自动化灌装线上视觉检验系统研究.pdf

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1、山东大学硕士学位论文摘要食品包装物的质量安全是食品安全的重要内容。对食品饮料包装瓶进行灌装前的质量检验越来越受到重视。随着灌装线自动化程度的提高，目前最高灌装速度已经达到20瓶／秒，现在仍被很多企业采用的人工检验方法已经无法满足高速灌装线的检验要求。而基于机器视觉技术的空瓶检验系统能够满足对空瓶进行快速、实时、高精度自动检测的要求。目前国内生产企业采用的该类设备还完全依赖于进口，所以开发具有自主知识产权的高速自动化灌装线上视觉检验系统以替代昂贵的进口设备符合我国市场的迫切需求。自动化灌装线上视觉检验系统是集机器视觉、精密机械、实时控制于一体的高速在线检测设备。其主要技术包括光学、机器

2、视觉、图像处理、模式识别、信息融合、自动控制等。本文针对自动化灌装线上视觉检验系统中的几个关键技术进行了以下几个方面的研究：1、通过对实际生产线上灌装工艺的分析，并且本着性能稳定、结构简单、便于实现的原则，设计了自动化灌装线上视觉检验系统的总体结构，并对相关设备进行了选型。2、探讨了图像采集的关键技术。根据检测的要求以及瓶子的特点，选择了符合检测要求的硬件设备和合理的照明方式。并设计了多级反射一次成像的瓶壁图像光学采集装置，实现了瓶壁全方位图像采集。采用了光源频闪照明并配合相机的高速电子快门的方法解决了高速运动物体的图像采集问题。3、提出了快速、高效的检测区域自动跟踪算法，实时确定图

3、像中目标处理区域位置，以减少对无用像素的处理，提高处理速度。在瓶口图像的跟踪定位中提出了基于先验信息判断的径向边缘扫描法，该方法能够很好的排除各种干扰，获得准确的边缘点，在此基础上对比了重心定位法和最d,-乘圆拟合定位法，并采用了更能满足系统要求的最小二乘圆拟合定位法。4、在瓶底图像的跟踪定位中比较了基于链码约束的最小二乘圆拟合定位法和约束半径的圆拟合定位法，采用了精度更高的约束半径的圆拟合定位法。在山东大学硕士学位论文瓶壁图像的跟踪定位中采用了扫描瓶颈上的边缘点对，利用其对称性结合位置关系确定瓶壁各部分中心轴线的方法。5、根据系统实际的检测要求选择和提取了合理的连通域特征，然后采用

4、基于专家决策的缺陷识别算法准确的识别瓶子信息。最后对瓶底防滑纹的处理进行了探讨，提出了较为有效的基于连通性分析的瓶底纹理识别算法。关键词：机器视觉；实时检测；图像采集；图像处理；特征识别：最d'--乘法II山东大学硕士学位论文AbstractThequalitysafetyoffoodpackagingisanimportantaspectoffoodsafety．Qualityinspectionofpackagingbottlesforthefoodsanddrinksbeforefillingisandmoreattention．Withthegetingmoreimprove

5、mentoftheautomationdegreeinfillinglines，thecurrentmaximumfillingspeedcarlreach20bottlespersecond．Manualdetectionmeanswhichisstillusedinmanyenterpriseshasbeenunabletomeettherequirementsofhigh-speedfillinglines．ThebottleinspectionemptysystembasedonmachinevisiontechnologiesCanmeettherequirementsof

6、high—speed，real-time，andhigh-accuracyautomaticinspection．Atpresent，suchequipmentsusedindomesticenterprisesarestilltotallydependentonimports．Soitmeetstheurgentdemandofdomesticmarkettoresearchanddevelopthehighspeedemptybottleinspectionsystembasedonmachinevisiontechnologieswitllindependentintellec

7、tualpropertytosubstitutetheexpensiveimportequipment．Theinspectionsystembasedonmachinevisiontechnologiesintheautomaticfillinglineishigh-speedonlineinspectionequipmentwhichcollectsmachinevision，precisemachineryandreal-timecontr01．It