机器视觉的瓶盖检测系统设计(附件)【字数：7700】
近年来，随着中国经济不断的高速发展，中国目前已经成为世界上最大的制造业国家之一。但是，基于机器视觉的智能检测技术成为了限制我们不断发展的瓶颈之一。在饮料瓶盖生产线上，由于封装机的异常或者瓶盖本身的缺陷，可能会导致生产出的产品不合格，然而普通的人工检测劳动强度较大，主观性的误差也会相对较大，很难满足生产的要求。本课题是以机器视觉技术作为基础，用数字图像处理技术的方法，在工业机器视觉饮料瓶盖缺陷检测的应用背景下，通过对视觉检测系统平台的引入，以及对瓶盖缺陷检测的流程和图像处理软件的仔细分析与研究。本检测系统利用LabVIEW作为图像处理软件，使用NI Vision Developments Module(VDM)视觉开发包，在检测缺陷过程中，选择了平常使用的USB台灯作为主要照明工具,选择今贵S9型CMOS Sensor网络摄像头，开发设计了基于机器视觉的瓶盖缺陷检测系统。通过这套系统能够快速的检测出有瑕疵的，不标准的饮料瓶瓶盖，从而提高产品的合格率。
目录
引言 1
一、瓶盖检测系统的方案设计 3
（一）方案设计 3
（二）方案主要功能模块 3
二、设计方案分析及开发平台 4
（一）设计要求 4
（二）硬件模块 4
（三）外观缺陷检测系统设计方案 5
三、瓶盖外观缺陷检测系统设计 7
（一）图像采集VI设计 7
（二）图像处理VI设计 8
（三）缺陷检测系统VI设计 9
（三）核心控件及函数 10
四、系统软件的实现及测试分析 12
（一）图像采集实验及分析 12
（二）缺陷类型检测调试 13
（三）检测通过的调试 14
总结 15
致谢 16
参考文献 17
引言
伴随着人民生活水平的不断提高，饮料瓶包装在各行各业中也得到了广泛的应用。可口可乐公司从自上世纪90年代中期开始，慢慢的用塑料防盗瓶盖把铝盖替代了，于是很多饮料生产商利用塑料防盗瓶盖这一改变稳扎稳打，伴随着市场的推进，渐渐地进入了瓶装饮料包装行业。由于塑料瓶盖具有很多的优势，比如重量比较轻巧、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
使用起来更加方便等，因此很多做食品、饮料的企业都选择了塑料瓶盖。而包装过程中，瓶盖的包装是一个重要步骤，它的用途是让产品质量得以保障，也更能突出产品自身的特点。近些年来，食品安全问题越来越被重视，消费者对食品包装的质量及安全要求也越来越高；同时随着企业之间竞争的加剧，包装的质量已经关系到一个生产企业是否可以生存。因此塑料瓶盖在生产完成时，工厂会对其进行严格的质量检测，如果瓶盖上的图案在印刷的过程中有漏印、错误印刷、颜色错误等，或者瓶盖的里面有脏的污点以及瓶盖是否是标准的圆形等，只要有上述任何一种缺陷的产品都要进行剔除。然而从目前的行业大背景来看，大部分企业还是采用人工检测的方式，但是人工的检测在自动化的今天具有很大的弊端，如没有一套完整的检测标准，而且工人在长期不变的工作环境中容易产生疲劳感，诸多因素的影响将会导致不合格产品，最终导致消费者在消费过程中的不满，甚至对塑料瓶盖生产企业的信心丢失；同时，生产企业也需要一大批工人投放在生产线上，这样就会使大量的人力财力消耗在生产中，也间接让企业在同行业当中的竞争力削减很多。
机器视觉对目标的识别、测量与检测不像人类那样用眼睛，它使用现代光学与系统控制技术，通过多种学科技术的交叉融合，最后利用专业的软件对信号进行处理。这样能够最大化的减少人工的使用，加快工作进程，提高工作效率。
在现在的工业生产过程中，大多数企业都会涉及到产品的检测，而且是各种类型的检测，饮料瓶厂商可能会检测瓶盖外观或者图案的印刷、吊灯厂商可能会对灯罩尺寸进行检测、制造桶面的厂商可能会检测桶装面中是否缺少料包等。而不管上述的哪种检测，都会让使用人工检测的生产商耗费大量的工人在生产线上，并且这种工作还是日复一日，没有任何的技术可言。这样不仅浪费大量的时间，还会消耗大量的资金，因为工人不像机器那样，他们时间长了还会劳累，所以无法保证产品应有的通过率。而在如此激烈的竞争环境中，企业必须让自己的产品具有相当强的竞争力，这就要求产品合格率满足市场需求。另外一点，当一些企业需要对颜色进行检测或者一些高精度的检测时，人工检测是无法完成的，相比而言，利用机器视觉对所需的产品进行检测就可以很完美的解决这个问题。
基于机器视觉的瓶盖缺陷的检测系统在检测精度上具有很大的优势，并且系统的检测速度也是比较快的。本课题的研究意义就是用所学的理论知识通过软件技术，并利用机器视觉代替人工进行实际生产的检测，以此降低成产过程的资金投入，提高产品检测效率。
机器视觉技术作为一门现代新颖的科学技术，它是利用计算机对人的视觉系统进行模拟并将其应用到各个领域。机器视觉和人眼相似，它采集信息就像人眼搜集周围信息一样，采集目标图像的过程和机器“眼睛”在搜索记忆信息相同，算法检测处理过程就是机器“大脑”思维。其中实现图像定位的一种重要途径便是灰度定位，其算法可以求出模板图像的灰度值与待测目标图像的灰度值，再经过相关参数对比得出目标具体位置。因为图像中每个像素点的灰度值与算法后的值存在相应的关联，所以不同光照强度的变化使得机器视觉非常灵敏。在现实生产过程中系统设备在吸收和反射光源时存在不可避免的差异，从而对准确定位和品质通过具有一定的影响，如今机器视觉技术已成为了一种创新型技术并具有很大的发展空间。
一、瓶盖检测系统的方案设计
（一）方案设计
采用的是使用LabVIEW 2014开发平台作为后期对图像的处理软件，LabVIEW作为我们专业中学习过，甚至考试过的一门课程，自己平时对其得的接触相比较其他软件来说还算是比较多的，所以使用起来也相对比较容易，而LabVIEW作为美国国家仪器NI公司下的软件工具，可以借助相应的视觉工具开发包，可以利用工具包中的相关函数，这样，不用像C语言那样编程也可以实现我们想要达到的预期目标。LabVIEW自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，可以将很方便的转化维数组进行存储，并且可以对图像进行选择性的学习。
饮料瓶瓶盖表面缺陷检测系统的软件流程图如图11所示。
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图11 缺陷检测系统软件流程图
（二）方案主要功能模块
瓶盖检测系统的几个主要模块包括：
1）图像采集模块采用的是台灯作为主要照明光源，摄像头采用的是“今贵”品牌下的S9网络高清摄像头，1200万的像素，并且是USB免驱动网络摄像头，将其应用上基本符合设计要求。
目录
引言 1
一、瓶盖检测系统的方案设计 3
（一）方案设计 3
（二）方案主要功能模块 3
二、设计方案分析及开发平台 4
（一）设计要求 4
（二）硬件模块 4
（三）外观缺陷检测系统设计方案 5
三、瓶盖外观缺陷检测系统设计 7
（一）图像采集VI设计 7
（二）图像处理VI设计 8
（三）缺陷检测系统VI设计 9
（三）核心控件及函数 10
四、系统软件的实现及测试分析 12
（一）图像采集实验及分析 12
（二）缺陷类型检测调试 13
（三）检测通过的调试 14
总结 15
致谢 16
参考文献 17
引言
伴随着人民生活水平的不断提高，饮料瓶包装在各行各业中也得到了广泛的应用。可口可乐公司从自上世纪90年代中期开始，慢慢的用塑料防盗瓶盖把铝盖替代了，于是很多饮料生产商利用塑料防盗瓶盖这一改变稳扎稳打，伴随着市场的推进，渐渐地进入了瓶装饮料包装行业。由于塑料瓶盖具有很多的优势，比如重量比较轻巧、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
使用起来更加方便等，因此很多做食品、饮料的企业都选择了塑料瓶盖。而包装过程中，瓶盖的包装是一个重要步骤，它的用途是让产品质量得以保障，也更能突出产品自身的特点。近些年来，食品安全问题越来越被重视，消费者对食品包装的质量及安全要求也越来越高；同时随着企业之间竞争的加剧，包装的质量已经关系到一个生产企业是否可以生存。因此塑料瓶盖在生产完成时，工厂会对其进行严格的质量检测，如果瓶盖上的图案在印刷的过程中有漏印、错误印刷、颜色错误等，或者瓶盖的里面有脏的污点以及瓶盖是否是标准的圆形等，只要有上述任何一种缺陷的产品都要进行剔除。然而从目前的行业大背景来看，大部分企业还是采用人工检测的方式，但是人工的检测在自动化的今天具有很大的弊端，如没有一套完整的检测标准，而且工人在长期不变的工作环境中容易产生疲劳感，诸多因素的影响将会导致不合格产品，最终导致消费者在消费过程中的不满，甚至对塑料瓶盖生产企业的信心丢失；同时，生产企业也需要一大批工人投放在生产线上，这样就会使大量的人力财力消耗在生产中，也间接让企业在同行业当中的竞争力削减很多。
机器视觉对目标的识别、测量与检测不像人类那样用眼睛，它使用现代光学与系统控制技术，通过多种学科技术的交叉融合，最后利用专业的软件对信号进行处理。这样能够最大化的减少人工的使用，加快工作进程，提高工作效率。
在现在的工业生产过程中，大多数企业都会涉及到产品的检测，而且是各种类型的检测，饮料瓶厂商可能会检测瓶盖外观或者图案的印刷、吊灯厂商可能会对灯罩尺寸进行检测、制造桶面的厂商可能会检测桶装面中是否缺少料包等。而不管上述的哪种检测，都会让使用人工检测的生产商耗费大量的工人在生产线上，并且这种工作还是日复一日，没有任何的技术可言。这样不仅浪费大量的时间，还会消耗大量的资金，因为工人不像机器那样，他们时间长了还会劳累，所以无法保证产品应有的通过率。而在如此激烈的竞争环境中，企业必须让自己的产品具有相当强的竞争力，这就要求产品合格率满足市场需求。另外一点，当一些企业需要对颜色进行检测或者一些高精度的检测时，人工检测是无法完成的，相比而言，利用机器视觉对所需的产品进行检测就可以很完美的解决这个问题。
基于机器视觉的瓶盖缺陷的检测系统在检测精度上具有很大的优势，并且系统的检测速度也是比较快的。本课题的研究意义就是用所学的理论知识通过软件技术，并利用机器视觉代替人工进行实际生产的检测，以此降低成产过程的资金投入，提高产品检测效率。
机器视觉技术作为一门现代新颖的科学技术，它是利用计算机对人的视觉系统进行模拟并将其应用到各个领域。机器视觉和人眼相似，它采集信息就像人眼搜集周围信息一样，采集目标图像的过程和机器“眼睛”在搜索记忆信息相同，算法检测处理过程就是机器“大脑”思维。其中实现图像定位的一种重要途径便是灰度定位，其算法可以求出模板图像的灰度值与待测目标图像的灰度值，再经过相关参数对比得出目标具体位置。因为图像中每个像素点的灰度值与算法后的值存在相应的关联，所以不同光照强度的变化使得机器视觉非常灵敏。在现实生产过程中系统设备在吸收和反射光源时存在不可避免的差异，从而对准确定位和品质通过具有一定的影响，如今机器视觉技术已成为了一种创新型技术并具有很大的发展空间。
一、瓶盖检测系统的方案设计
（一）方案设计
采用的是使用LabVIEW 2014开发平台作为后期对图像的处理软件，LabVIEW作为我们专业中学习过，甚至考试过的一门课程，自己平时对其得的接触相比较其他软件来说还算是比较多的，所以使用起来也相对比较容易，而LabVIEW作为美国国家仪器NI公司下的软件工具，可以借助相应的视觉工具开发包，可以利用工具包中的相关函数，这样，不用像C语言那样编程也可以实现我们想要达到的预期目标。LabVIEW自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，可以将很方便的转化维数组进行存储，并且可以对图像进行选择性的学习。
饮料瓶瓶盖表面缺陷检测系统的软件流程图如图11所示。
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图11 缺陷检测系统软件流程图
（二）方案主要功能模块
瓶盖检测系统的几个主要模块包括：
1）图像采集模块采用的是台灯作为主要照明光源，摄像头采用的是“今贵”品牌下的S9网络高清摄像头，1200万的像素，并且是USB免驱动网络摄像头，将其应用上基本符合设计要求。
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