瓶装啤酒异物在线检测关键技术研究

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1、摘要啤酒生产过程智能在线检测设备是啤酒工业装备的重要组成部分，具有高速、成套、可靠性好、自动化程度高等特点，在发达国家已经得到广泛应用。随着市场竞争的日趋激烈，中国各大啤酒生产厂家都纷纷引进国外在线检测系统。进口在线检测产品技术先进、性能可靠但价格昂贵，量大面广的中小啤酒厂无力购买。开发低成本、具有自主知识产权的在线检测设备具有重要意义，不仅满足中小啤酒厂的急需，而且可抑制进口同类设备的价格。本文针对瓶装啤酒异物在线检测展开关键技术研究。进口在线异物检测设备单纯检测金属类异物，所用检测原理为电涡流检测。本文从中国啤酒生产厂家的实际需求出发，应用机器视觉技术进行异物检测，不仅可检测金属异物，

2、而且可检测非金属异物。系统主要由照明系统、工业相机、图像采集卡、工控机以及处理软件组成，外围设备还包括PLC执行机构以及光电传感器系统等。在系统硬件设计过程中，重点研究了照明系统，对不同类型的LED光源和各种照明方式进行了分析对比，选择了符合要求的光源和照明方案。根据啤酒灌装生产线对检测速度的要求，进行了相机及配套采集板卡的选型。系统的传动控制和剔除由西门子S7．300PLC来完成。异物检测过程中所需图像处理算法是本文研究的重点之一。瓶装啤酒的图像被采集后经由PCI总线送入计算机内存，调用HALCON库函数对图像进行预处理，主要包括图像滤波和图像增强。图像滤波采用中值滤波，均值滤波，图像增

3、强采用了图像直方图均衡和灰度线性展宽算法。经过滤波和增强，滤除了噪声和脉冲干扰，图像的灰度值对比度得到加强。为识别异物，必须确定一个感兴趣区域(ROI)。为此本文应用Hough变换进行多直线拟合，并根据瓶体的特点进行分段形状近似，从而得到所需要的检测区域。在区域内进行边缘检测、阈值分割等，提取出异物信息。为了对异物进行最终识别，设定了表征异物形态和大小的参数，通过灵活设定参数阈值可以调整检测系统的分辨率，从而由使用者根据国家标准、企业标准调整异物检测的下限。本文应用VisualBisic6．0进行了软件开发，通过调用功能强大的HALCONCOM组件，把各种算法和图像处理结果集成在VB6．0

4、的人机界面中。该系统的实验室运行结果可靠、稳定。经进一步优化、完善有望应用于实际啤酒灌装生产线。关键词：啤酒；异物检测；机器视觉；图像处理；Hough变换IlABSTRACTInrecentyears，withthefastdevelopmentofthepackagingtechnologiesforbeerandbaverage，theinspectionbasedonmchinevisionhasbeenusedwidely，especiallyinGememyandAmerica．Themachinevisionsystemhashighspeedandcallworkinaaut

5、omaticalway．Chinaisaverylargemarketofbeerandhasahugeproductioneveryye碣duetothedemandofadvancementofthethesecompaniesandthedesireofhigherqulity，themanufacturersbegintoimportmoreandmoreadvancedinspectionsystems·······，--thesemachinesareusedverywellbuttheirpriceisalsoveryhi曲．Insuchconditions，wemustde

6、velopthesimilarsystemofourownsoastogetourpositioninthemarket．Thispaperresearchesabouttheonlineinspectionsystemofforeignmatterinthebeer，inwhichthesystemisdesignedaccordingtothepackagingcraft．Thesystemisformedbylightsystem，industrialcamera，theimagecapturecard，industrialcomputerandsoftware，besicesabo

7、vethePLCandotheroptical—electricitysensorsarealsoincluded．Inthissolution，thelightsystemismainlystudiedandthepropertypeofLEDandrightwayoflightarechosen．Theindustrialcameraandtheimagecardarcalsodecidethroughcalcula