基于機(jī)器視覺的啤酒瓶瓶口檢測(cè)系統(tǒng)的研究.pdf

1、本課題來源于山東萬世德檢測(cè)包裝系統(tǒng)技術(shù)有限公司的研發(fā)項(xiàng)目“高速全自動(dòng)啤酒瓶智能檢測(cè)機(jī)器人”，該機(jī)器人是在線非接觸式自動(dòng)檢測(cè)機(jī)器人，由啤酒瓶傳送模塊、進(jìn)瓶檢測(cè)模塊、機(jī)器視覺檢測(cè)模塊和剔除器模塊四個(gè)單元模塊構(gòu)成。機(jī)器視覺模塊由四套獨(dú)立的視覺檢測(cè)系統(tǒng)組成，分別對(duì)生產(chǎn)線上的啤酒瓶瓶口、瓶底、進(jìn)瓶側(cè)壁和出瓶側(cè)壁進(jìn)行圖像采集和圖像處理。本論文主要研究了瓶口檢測(cè)部分的圖像采集和圖像處理，其中圖像處理包括預(yù)處理、瓶口定位、檢測(cè)區(qū)域劃分和瓶口的缺陷分析及

2、識(shí)別。
　　預(yù)處理是圖像分析和缺陷識(shí)別的基礎(chǔ)，本文選用亮度對(duì)比度增強(qiáng)算法提高瓶口圖像的對(duì)比度，采用迭代法查找門限閾值對(duì)瓶口進(jìn)行二值化分割。
　　瓶口檢測(cè)的關(guān)鍵是定位，本文基于重心法和最小二乘擬合圓算法提出了瓶口圓心的雙定位算法，該算法對(duì)瓶口進(jìn)行了兩次定位，且查找密封環(huán)的內(nèi)外側(cè)兩個(gè)圓心和半徑。首先設(shè)定平分瓶口圓周的直線型感興趣區(qū)域（ROI），在感興趣區(qū)域內(nèi)做二值化處理，采用徑向掃描法查找出密封環(huán)外側(cè)的邊緣點(diǎn),用重心法估算出圓心

3、和半徑；根據(jù)估算的圓心及半徑重新設(shè)定精確的直線型感興趣區(qū)域，采用雙徑向掃描法查找出瓶口密封環(huán)內(nèi)外側(cè)邊緣點(diǎn)，應(yīng)用最小二乘擬合圓算法擬合最佳的內(nèi)外側(cè)圓，計(jì)算出兩個(gè)圓的圓心及半徑。
　　瓶口缺陷分為斷口、破損口和臟污三類，根據(jù)瓶口密封環(huán)的內(nèi)外側(cè)圓心及半徑將瓶口劃分成三個(gè)檢測(cè)區(qū)域，分別檢測(cè)上述三類缺陷。
　　對(duì)于斷口和破損口檢測(cè)，本文提出了基于感興趣直線的置信值累積的計(jì)算方法。首先在待檢測(cè)區(qū)域設(shè)定直線型感興趣區(qū)域，在感興趣內(nèi)做二值化

4、處理；然后計(jì)算每條感興趣直線上白像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，根據(jù)白像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)對(duì)每條感興趣直線分配相應(yīng)的置信值和相關(guān)檢測(cè)范圍；最后根據(jù)置信累積值判定是否有斷口或破損。
　　對(duì)于瓶口密封面上是否有臟污的檢測(cè)，本文參考其它文獻(xiàn)資料采用連通域分析的方法進(jìn)行分析處理。首先是查找出所有連通區(qū)域并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記，然后提取每個(gè)連通區(qū)域的面積特征值，根據(jù)面積特正值的大小判定該連通域是否屬于臟污區(qū)域。
　　本文所提出的瓶口自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)方案經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，獲得了比較