高速自动化灌装线上视觉检验系统-研究

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1、原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：l，司她鸟受日期：秒7、夕。心关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部

2、分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名．I司新赧导师签名：彩日期：加爹。，’山东大学硕士学位论文1．1课题研究背景第1章绪论很多国家将食品安全视为国家公共安全范畴，不断加大监管力度。在中国，尤其是“三鹿奶粉事件”发生之后，食品安全更加受到举国关注。食品安全除了食品本身质量安全之外，食品包装物的质量安全也是不容忽视的一个方面。食品包装被称为“特殊食品添加剂”。不合格、不卫生的食品包装会给消费者带来严重的身心伤害，同时

3、也必然会给食品生产厂家带来声誉上的毁坏和经济上的损失，甚至会引起诉讼。随着我国对食品安全管理体系的大力推进，食品包装品的质量安全检验变得日益重要。在人们的日常食品中，液体类食品占据了很大的比重，如啤酒、饮料等多采用瓶装，保证其包装用瓶的安全、卫生，重要性不言而喻。以啤酒为例，近20年来我国啤酒产量增长了30倍，啤酒产销量已连续五年位居世界第一。庞大的啤酒市场也使得国内啤酒企业对啤酒瓶的需求量巨大，我国每年需要近320．7亿只啤酒瓶，其中新瓶约占20％，其余80％左右为回收瓶。灌装前的空瓶尤其是回收瓶，可能存

4、在破损或异物，这会严重影响啤酒质量，因此在灌装前必须检验空瓶的质量。目前很多啤酒、饮料生产企业在灌装生产线上已经使用了各种在线检测设备以确保产品的质量。传统的灌装前人工检验方式由于效率低、精度差、检验人员易疲劳，难以保证检测质量，尤其是目前灌装速度不断提高，检验人员无法对速度高达每小时7万瓶的灌装线上所有空瓶进行精确的检验，而且人工无法检验瓶口和瓶底质量，导致部分不合格产品流入市场，严重影响企业形象。在一些发达国家，啤酒、饮料等生产企业对清洗之后的空瓶进行严格的检测已成为重要的规范，并且在没有高质量的检测设

5、备的条件下进行灌装生产，也不符合食品卫生法的规定。随着计算机和智能检测技术的发展，市场上出现了许多较成熟的机器视觉在线检验设备，以基于机器视觉的芯片、电路板检测设备最为常见。同时国外山东大学硕士学位论文推出了基于机器视觉的自动化灌装线上空瓶检验系统，其利用高速工业相机对输送带上空瓶的瓶口、瓶壁和瓶底分别拍照，通过图像处理和分析技术对拍摄到的图像进行处理分析，由执行机构将不合格瓶剔除。这种检测方式相对于传统人工检验来说具有速度快、精度高等优点，如表1．1所示。表1．1人工检验与机器视觉检验的对比人工检验机器视

6、觉自动检验速度慢易出错、精度低易疲劳、检验效果不稳定检验环境要求高不易实现信息集成性价比较低速度快不易出错、精度高检验效果稳定、可靠性高适于多种的检验环境可方便的实现信息集成性价比高由于国内机器视觉检验设备研发较晚，国内市场上的灌装线空瓶检验系统目前主要依赖进口，而进口设备价格昂贵，后期维护费用高，阻碍了该类检验系统的推广应用。因此开发具有自主知识产权的灌装线空瓶检验系统，以提高我国啤酒、饮料等生产企业的自动化技术水平，提高相关企业的产品质量是符合我国市场需求和社会希望的。1．2机器视觉技术概述1．2．1机

7、器视觉的概念在生产活动中，人眼担负着很多重要的任务：放置和固定工件、确定工序、检测外观和尺寸、确定产品的一致性等⋯。近年来，生产速度和产品质量要求不断提高，对产品的生产速度和检测精度的要求已经超过了人工检验的能力，同时随着成像、计算机、图像处理等技术的发展，这些任务正越来越多地被所谓的机器视觉系统所代替。80年代初，Man"首先提出了第一个较为完善的视觉系统框架。目前最权威的是美国制造工程师协会机器视觉分会和美国机器人工业协会的自动化视觉分会对机器视觉的定义【21=‘‘机器视觉是通过光学装置和非接触传感器自

8、动地接收2山东大学硕士学位论文和处理一个真实物体的图像，以获得所需信息或用于控制机器运动的装置。”许多专家也认同一个更为形象的解释：“机器视觉就是用机器代替人眼进行观察和判断”。总的来说，机器视觉就是建立在图像处理、模式识别、人工智能和视觉计算基础上的一门前沿交叉学科。它的目标是从图像中恢复一个场景的有用信息。机器视觉系统是指通过图像采集装置将被采集的目标转换成图像信号，然后传送给专用的图像处理系统，根据像素分布