西門子機(jī)器視覺在PET飲料瓶缺陷檢測中的應(yīng)用
摘 要：吹瓶、灌裝、套標(biāo)、噴碼是影響PET飲料瓶質(zhì)量的四道關(guān)鍵工序。為了實現(xiàn)在這幾道工序中的PET飲料瓶外觀缺陷檢測自動化，本文研究了用西門子機(jī)器視覺[1]技術(shù)結(jié)合西門子自動化[2]設(shè)備在線檢測PET飲料瓶的外觀缺陷并自動剔除不合格產(chǎn)品的方法。在實際生產(chǎn)過程的運(yùn)用中，杭州華峰自動化系統(tǒng)公司的PET飲料瓶檢測系統(tǒng)得到了多家飲料廠商的好評。
關(guān)鍵詞：PET飲料瓶 缺陷檢測 西門子機(jī)器視覺 自動化
1 引言
隨著人民生活水平的提高，飲料的市場需求量也不斷增加，產(chǎn)品的質(zhì)量就成為了生產(chǎn)廠商和消費(fèi)者關(guān)注的問題。而飲料瓶外觀的好壞直接或間接影響到其內(nèi)部飲料的質(zhì)量，所以為了減少不合格品的數(shù)量，需要增加檢測工序。手工外觀檢驗和產(chǎn)品標(biāo)記昂貴和不可靠。同時又意味著不近人情的單調(diào)工作。這里，自動化機(jī)器視覺系統(tǒng)提供了解決這些問題的方案。
2 PET飲料瓶的缺陷
吹瓶、灌裝、套標(biāo)和貼標(biāo)、噴碼是影響PET飲料瓶質(zhì)量的四道關(guān)鍵工序。首先在吹瓶工序，高溫氣體被吹入瓶胚并經(jīng)過特定模具的壓制成為瓶子，在這個過程中瓶子可能出現(xiàn)變形、歪脖子等情況；在灌裝工序，PET瓶會出現(xiàn)漏灌、少灌、蓋擰松和擰歪等情況；在套標(biāo)和貼標(biāo)工序，標(biāo)簽會被套歪、漏套等情況；在噴碼工序，由于噴碼機(jī)的偶然故障，導(dǎo)致碼的漏噴和錯噴等情況。這些情況中輕微的會導(dǎo)致產(chǎn)品外觀的不美觀，嚴(yán)重的會導(dǎo)致飲料內(nèi)部質(zhì)量發(fā)生變化，特別象茶飲料和乳類飲料。影響飲料瓶質(zhì)量的幾個缺陷為：高蓋、歪蓋、破蓋、無蓋、淺量、錯標(biāo)、無噴碼。如圖1：
圖1
3 利用機(jī)器視覺實現(xiàn)PET飲料瓶的外觀缺陷的自動化檢測
隨著飲料需求的不斷增大，以及客戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求，越來越多的飲料生產(chǎn)廠商采用自動化PET瓶缺陷檢測系統(tǒng)，對PET瓶的外觀缺陷進(jìn)行綜合檢測。這種方法代替了傳統(tǒng)的人工方法以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，解決了人工方法效率低、速度慢，以及受檢測人員主觀性制約等不確定因素帶來的誤檢及漏檢，實現(xiàn)更好的100%產(chǎn)品在線檢測。
3.1機(jī)器視覺系統(tǒng)概述
機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過圖像攝取裝置（分CMOS相機(jī)和CCD相機(jī)兩種）把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單元，通過數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別。進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。
3.2機(jī)器視覺實現(xiàn)PET飲料瓶的外觀缺陷的自動化檢測方案
本文采用了杭州華峰自動化系統(tǒng)有限公司開發(fā)的PET飲料瓶檢測系統(tǒng)用于PET飲料瓶的外觀缺陷檢測。該系統(tǒng)以西門子圖像處理器[3]為核心，并結(jié)合西門子自動化設(shè)備，形成了既有簡單的數(shù)字信號接口又有復(fù)雜的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)接口的系統(tǒng)，讓用戶能選擇適合自己工況的系統(tǒng)，既方便又節(jié)省投資。
其基本檢測處理流程如圖2，簡易系統(tǒng)框架如圖3：
工作原理：首先光纖傳感器感應(yīng)到瓶子，然后觸發(fā)圖像處理器拍攝圖片，并進(jìn)行圖像分析處理，最后驅(qū)動剔除裝置。
3.3杭州華峰的PET瓶視覺檢測系統(tǒng)功能簡介
①、能在線完成對象的存在性檢測、模型比較、形狀檢驗、位置和方向識別、工件的測量、ID/2D代碼的計算、OCR/OCV。
②、該系統(tǒng)目前的實際檢測速度達(dá)到1500瓶/分鐘。
③、能通過剔除裝置準(zhǔn)確剔除檢測出的次品 （通過加裝速度編碼器自動跟蹤傳送帶速度）。
④、能實現(xiàn)以下統(tǒng)計功能并在現(xiàn)場觸摸屏上顯示（安裝打印機(jī)可打?。簡挝划a(chǎn)品通過時的不合格品數(shù)量和比例，單位時間內(nèi)通過產(chǎn)品的不合格品數(shù)量和比例，各班次生產(chǎn)的產(chǎn)品總量及檢測出的次品數(shù)量、每月累計生產(chǎn)產(chǎn)品的總量及檢測出的次品數(shù)量。
⑤、能存儲生產(chǎn)線上各種產(chǎn)品的檢測程序并能方便地通過現(xiàn)場觸摸屏加以選擇。
⑥、能通過以太網(wǎng)接口和計算機(jī)通訊，實現(xiàn)在線監(jiān)控、在線修改檢測程序、在線記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)、在線保存用戶所需的實時圖像（合格產(chǎn)品的圖像和不合格產(chǎn)品的圖像）。
⑦、能根據(jù)生產(chǎn)線上所需檢測的不同產(chǎn)品方便地調(diào)節(jié)視覺檢測裝置的高度。
⑧、機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)為獨(dú)立系統(tǒng)，可方便地接入或退出使用，所需各種硬件、軟件由廠家提供。
⑨、機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)安裝、維護(hù)、拆卸方便。
4 結(jié)論
該系統(tǒng)現(xiàn)已成功運(yùn)用于國內(nèi)幾家知名飲料企業(yè)的生產(chǎn)線上，效果非常好。不僅滿足用戶的現(xiàn)有需求，而且還為用戶預(yù)留很多的功能和升級空間，這些功能在今后的檢測任務(wù)中將會發(fā)揮更多的作用，為用戶解決更多的問題，節(jié)省很多的升級費(fèi)用。如：打印接口、上位機(jī)通訊接口、報警接口、標(biāo)簽檢測功能、提速功能等。更重要的是該系統(tǒng)能嚴(yán)格的控制用戶產(chǎn)品的質(zhì)量，減少了很多的人工成本。隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高，人工費(fèi)用的增長，該系統(tǒng)的應(yīng)用前景將會更加廣闊。
（轉(zhuǎn)載）
