符合市場(chǎng)需求的玻璃瓶制造程序   

       玻璃瓶生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生各種的缺陷產(chǎn)品，給產(chǎn)品帶來(lái)嚴重隱患。為了提高玻璃瓶出廠(chǎng)質(zhì)量，玻璃瓶廠(chǎng)家現在靠人工檢查挑除廢品。但人工檢查速度慢，需要占用大量的人力、物力資源和場(chǎng)地資源，而且人眼極易出現疲勞和疏忽的情況。隨著(zhù)計算機技術(shù)不斷發(fā)展，現在已經(jīng)逐步使用計算機代替人工進(jìn)行質(zhì)量檢測，這樣檢測標準可以通過(guò)系統進(jìn)行設置，不受主觀(guān)因素的影響，連續準確可靠地完成檢測工作。
玻璃瓶質(zhì)量檢測要求
    本系統針對藥用玻璃瓶的缺陷檢測，包括白色瓶、棕色瓶及有刻度的玻璃瓶等，如圖1所示。

    圖1 待檢測玻璃瓶示例

系統主要檢測功能包括：
    A、尺寸檢測（包括玻璃瓶瓶高、玻璃瓶身外徑、玻璃瓶口外徑、玻璃瓶口高度等）；
    B\玻璃瓶身外觀(guān)缺陷（包括氣泡、雜質(zhì)、褶皺、橫豎條紋、粘連、結石、裂紋、刻痕、擦傷及明顯的油臟、手印等）；
    C、玻璃瓶底缺陷從側面可以拍攝到（包括瓶底凹凸不平、底刺、偏底等）；
    D、玻璃瓶肩部缺陷（包括斜肩、歪瓶、與瓶身類(lèi)似的外觀(guān)缺陷等）；
    E、玻璃瓶口部分的檢測內容是除了檢測玻璃瓶瓶身外觀(guān)上那些缺陷類(lèi)型外，還需要檢測缺口、破口、圓口不齊等缺陷。
硬件設計
    根據檢測缺陷類(lèi)型的需求，系統采用五臺高速攝像機，當玻璃瓶在傳送帶上的運動(dòng)過(guò)程中，系統采用外觸發(fā)方式在固定位置準確抓拍四個(gè)側面的圖像和一個(gè)玻璃瓶口圖像，然后圖像傳輸到兩臺高性能處理器中進(jìn)行處理和分析計算，其結果匯總到一臺服務(wù)器上進(jìn)行統一控制和顯示。攝像機選用大恒DH-HV1310FM，分辨率為1280*1024，支持8bit或12bit輸出。四個(gè)側面攝像機之間的夾角為90度，保證整個(gè)瓶的檢測沒(méi)有盲區。玻璃瓶口部分單獨采用一個(gè)相機進(jìn)行處理，采用碗形燈光源進(jìn)行拍攝圖像。
    根據缺陷的特征綜合分析，發(fā)現對于玻璃瓶身外側缺陷，采用高亮度背光源的打光方式能很好地反映各種缺陷；對于玻璃瓶口表面缺陷，考慮生產(chǎn)線(xiàn)特點(diǎn)和充分反映玻璃瓶口表面缺陷的要求，自行設計一種碗形光源，這樣在不改變現有生產(chǎn)線(xiàn)設備上很好地檢測玻璃瓶口部分缺陷。
    由于生產(chǎn)線(xiàn)上玻璃玻璃瓶的類(lèi)型可能會(huì )根據需求經(jīng)常更換(玻璃瓶高度范圍在15-150mm)，鏡頭的選擇我們充分考慮這個(gè)因素，采用的是computar公司的M3Z1228C-MP變焦鏡頭，在本系統中獲得較好的圖像，同時(shí)滿(mǎn)足不同尺寸的玻璃瓶在視場(chǎng)內成像要求。
    同時(shí)設計一個(gè)專(zhuān)用的信號處理器，接收處理傳感器的觸發(fā)信號，同時(shí)將觸發(fā)信號轉發(fā)到攝像機。另外可由接收圖像處理器發(fā)送來(lái)的剔廢信息，通過(guò)編碼器自動(dòng)計算延遲行數并準確輸出剔廢觸發(fā)信號。
硬件整體結構如圖2所示：

圖2 硬件系統結構原理圖

軟件設計
    整個(gè)系統軟件采用VC++6.0開(kāi)發(fā)，分為兩個(gè)部分：服務(wù)器部分完成信息的綜合，數據存儲以及后續的檢測結果信息統計分析；檢測端部分主要完成圖像采集和缺陷分析。對于檢測系統來(lái)說(shuō)，其核心部分為缺陷檢測算法部分，系統算法部分是基于DHImage庫的基礎上自行開(kāi)發(fā)完成，檢測算法流程如圖3所示。

圖3 檢測算法流程圖

    由于在生產(chǎn)線(xiàn)中輸送玻璃的傳送帶有時(shí)會(huì )發(fā)生抖動(dòng)，導致拍攝的玻璃瓶圖像發(fā)生傾斜，為了精確地測量相關(guān)尺寸，我們必須對玻璃瓶進(jìn)行定位。系統首先查找玻璃瓶外輪廓，然后采用基于輪廓配準的方法來(lái)精確定位，這為后續尺寸測量提供很好地保證。為了減少圖像邊緣很多陰影干擾，同時(shí)獲得盡可能大的檢測區域，我們在分析缺陷前增加了一個(gè)搜索檢測區域的步驟，主要就是根據玻璃瓶自身特點(diǎn)自動(dòng)計算內部實(shí)際區域，同時(shí)對于一些在邊緣的缺陷(氣泡，裂紋)進(jìn)行預判。在后面的BLOB(連通區域塊，可能是缺陷或是干擾)分析中，我們充分考慮玻璃瓶掛霜不均勻性，玻璃瓶厚度不均勻性等的影響，并對薄皮、炸身等不明顯缺陷特征進(jìn)行深入分析，其中部分缺陷圖像示例如圖4所示，開(kāi)發(fā)一套專(zhuān)門(mén)針對玻璃瓶缺陷分析的算法模塊。

圖4 部分缺陷圖像

現場(chǎng)測試結果
    在系統開(kāi)發(fā)階段，我們在實(shí)驗室采用與現場(chǎng)類(lèi)似的傳送帶和輸瓶機等機械設備，設計安裝一套玻璃瓶自動(dòng)輸送系統，通過(guò)在實(shí)驗室連續一個(gè)月的系統測試后，我們把這套系統分階段地安裝在白色瓶、白色帶刻度瓶、棕色瓶、棕色帶刻度瓶以及管瓶生產(chǎn)線(xiàn)，其系統主監控界面如圖5所示。

圖5系統運行主界面

    在實(shí)際使用中我們根據各種不同種類(lèi)玻璃瓶特點(diǎn)，完善檢測算法，最后進(jìn)行優(yōu)化整合，現在檢測系統根據選擇不同選項，靈活地根據生產(chǎn)需要檢測不同種類(lèi)的玻璃瓶。
    通過(guò)一年多現場(chǎng)使用表明，該系統完全能滿(mǎn)足藥用玻璃瓶質(zhì)量檢測要求，大大提高其生產(chǎn)效率，同時(shí)為生產(chǎn)合格的產(chǎn)品提供有效保證。但為了提供完美的檢測設備，我們在保證現有檢測速度的同時(shí)需要在以下幾個(gè)方面繼續研究：對于瓶口有螺紋部分缺陷的研究；對于不規則刻度部分缺陷的研究；對于瓶底部分小缺陷研究；完善對缺陷玻璃瓶的錯誤類(lèi)型統計分析，為工廠(chǎng)改進(jìn)生產(chǎn)工藝提供參考