吳奕鍇 王 宇

（1.廣州中學，廣州 510520；2.廣東省智能制造研究所，廣州 510000）

隨著生活水平的提高，人們對生活品質(zhì)的追求越來越高，使用香水的人也越來越多。各種各樣的香水瓶也越來越多，尤其是以玻璃材質(zhì)的香水瓶最為居多。每一種玻璃香水瓶的制作加工工藝都是不一樣的，其最后的質(zhì)檢要求也是不同的。隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，機器視覺技術(shù)在檢測、測量應用方面逐漸廣泛[1-4]。機器視覺測量具有非接觸性、精度高、自動化智能水平高等優(yōu)點，已被廣泛用于許多工業(yè)測量領域。張?zhí)鞂C器視覺應用于彎管空間參數(shù)，在特定的測量條件下解決了大尺寸復雜彎管空間參數(shù)的問題。王中飛利用機器視覺測量微片狀物厚度的方法，降低了測量系統(tǒng)成本，提高了測量速度。朱曉林將機器視覺用于機械零件，實現(xiàn)了一般平面曲線的測量。B M Kumar將機器視覺用于測量旋轉(zhuǎn)工件的表面粗糙度。

我國對機器視覺技術(shù)應用于工業(yè)在線測量檢測的研究起步較晚。基于圖像處理技術(shù)，一些科研機構(gòu)和高校開展了香水瓶瓶口缺陷的檢測。但是，對于多口的玻璃香水瓶瓶口的測量檢測，涉及不多。目前的玻璃香水瓶口徑的測量檢測依然依靠人工完成，檢測效率較低，而且多口玻璃香水瓶測量檢測的誤差較大，出錯率較高。因此，研究所設計了一種基于機器視覺技術(shù)的玻璃香水瓶口徑檢測裝置。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框架設計

整個系統(tǒng)主要由兩個部分組成：硬件部分和軟件部分，兩部分之間通過千兆網(wǎng)口通信，整體框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體框架圖

香水瓶觸發(fā)采集傳感器，圖像采集模塊中的工業(yè)相機開始采集香水瓶瓶口圖像，經(jīng)過一系列的數(shù)學形態(tài)學處理，提取香水瓶瓶口特征，進行測量檢測[5]。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 相機與光源

系統(tǒng)的硬件主要包括PC控制端、相機、鏡頭、光源、傳感器等[6]。香水瓶瓶口為多層口且為玻璃材質(zhì)，因此工業(yè)相機選用高幀率200萬像素工業(yè)相機，如圖2所示，以滿足香水瓶瓶口產(chǎn)線的快速識別檢測。

在光源方面，考慮到香水瓶是玻璃材質(zhì)，瓶口會反光，結(jié)合生產(chǎn)線實際使用工況，選用紅光無影光源來配合圖像采集[7]。燈珠角度45°，可以很好地抑制從香水瓶瓶口表面反射的光，同時也能避開環(huán)境光的影響，以獲得高質(zhì)量的圖像，光源如圖3所示。

圖2 工業(yè)相機

圖3 環(huán)形光源

2.2 多傳感器融合

對香水瓶瓶口尺寸測量檢測生產(chǎn)線而言，測量檢測軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性是生產(chǎn)線實現(xiàn)自動化、智能化的前提[8]。在香水瓶瓶口測量檢測軟件系統(tǒng)中的圖像采集部分和圖像處理部分，分別由采集觸發(fā)傳感器和圖像處理觸發(fā)傳感器來完成，各傳感器的選型及參數(shù)如表1所示。

表1 傳感器硬件選型與參數(shù)

3 系統(tǒng)軟件框架設計

3.1 軟件框架設計

系統(tǒng)軟件處理流程如圖4所示，主要包括傳圖像采集部分、預處理部分、標定測量檢測部分。傳感器觸發(fā)后，相機開始采集香水瓶瓶口圖像，香水瓶觸發(fā)位移傳感器后，圖像部分開始一系列的處理，最后由軟件對香水瓶瓶口尺寸進行測量檢測，并顯示結(jié)果[9]。

圖4 系統(tǒng)軟件框架圖

3.2 軟件系統(tǒng)界面設計

軟件界面運行于PC工控機上，采用VS環(huán)境開發(fā)。通過軟件界面可以創(chuàng)建檢測模板，設置好檢測區(qū)域參數(shù)，打開相機進行實時圖像采集，進行香水瓶產(chǎn)品的實時識別檢測，并將處理得到的結(jié)果顯示在軟件界面上，如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)軟件界面

4 試驗與分析

在實際生產(chǎn)中，快速準確地對香水瓶瓶口尺寸進行測量檢測，是提高香水瓶產(chǎn)品檢測效率的關鍵。基于機器視覺技術(shù)的玻璃香水瓶口徑檢測系統(tǒng)，通過多傳感器融合技術(shù)，獲取香水瓶瓶口圖像，經(jīng)過處理分析識別軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化測量檢測。在相同數(shù)量、相同瓶口口徑的情況下，測量檢測系統(tǒng)和人工檢測同一批香水瓶瓶口尺寸時的對比結(jié)果如表2所示。

表2 試驗數(shù)據(jù)

從試驗結(jié)果可以看出，在系統(tǒng)測量檢測100個合格香水瓶產(chǎn)品的試驗中，分別進行了6組試驗，系統(tǒng)的誤檢率均在4%內(nèi)，且比較穩(wěn)定。系統(tǒng)所用時間均在250s左右，高效且穩(wěn)定。可見，系統(tǒng)滿足了自動化高效的要求，且合格率高。

5 結(jié)語

玻璃香水瓶口徑檢測系統(tǒng)具有較好的測量檢測性，該系統(tǒng)的誤檢率均不超過4%，在誤差范圍內(nèi)系統(tǒng)所用時間均在250s左右，保證了檢測的高效性且系統(tǒng)穩(wěn)定。新的操作系統(tǒng)可以高效、高質(zhì)地測量檢測香水瓶瓶口口徑，達到了香水瓶瓶口徑測量檢測自動化的項目要求，有較高的應用推廣價值。