【摘要】针对饮料行业中存在的质量检测及如何提高生产效率问题，提出了运用机器视觉系统对其进行分析应用，使得企业能够达到生产要求并且大大提高了生产效率。

【关键词】机器视觉；饮料行业；生产效率

一、引言

如今产品质量问题越来越受到重视，对产品质量的检测是关系人们身体健康的前提，所以要从根本出发坚决杜绝不合格产品流入市场。机器视觉系统是解决这一问题的一个有效可行的措施，其利用高尖端的科技技术对产品进行检测，满足企业对产品的检测要求。本文针对实际可乐及啤酒企业生产线上存在的问题及要求，运用机器视觉系统加以分析解决，达到了良好的效果。

二、系统组成

机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。其特点是提高生产的产品质量和生产线自动化程度。尤其是在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人眼难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉；同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。

机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）将要检测的目标转换成数字量信号，这些数字量信号再传送给专用的图像处理系统（分嵌入式和视频卡方式），图像处理系统根据要检测的任务要求来设置检测任务。然后根据判别的结果来控制现场的设备动作。机器视觉系统在线质量检测是其最主要的应用之一，因为它是非接触测量，测量速度快且精度高，因而可以实时在线检测[2]。目前在饮料灌装生产线上，视觉产品获得了一定的应用，如娃哈哈、康师傅等。现今视觉产品分两大类：

1.嵌入式系统

嵌入式系统将全部的视觉系统所需要的硬件：CCD、内存、处理器以及通讯口压缩在一个“黑箱”式的模块里。优点是性价比高，使用方便，对环境的适应性强。嵌入式系统的发展速度最快，是机器视觉的发展趋势。

2.基于PC的系统

基于PC的系统是传统的机器视觉系统，硬件包括：CCD相机、视觉采集卡、PC等。目前居于市场的主导地位，但价格昂贵，对工业环境的适应性弱。

机器视觉检测系统结构图如图1所示。

三、检测系统设计

（一）企业存在的问题及相关设计要求

如今饮料行业在生产线上还处在用人眼来识别产品的质量问题，一般一个生产线上要安排3～4个人轮流检测，这样不但操作人员工作强度高而且质量也存在着严重的隐患，随着自动化水平的提高，生产线上的要求越来越苛刻，工艺越来越复杂，这种以人工来检测的方法势必不符合生产的需求，这样就要求出现一种更快更准的检测系统，即机器视觉检测系统。

1.饮料生产线检测要求

（1）检测瓶盖的高低状况；

（2）检测瓶内液位的高低；

（3）检测瓶子的标识状况；

（4）将不合格产品剔除；

（5）在触摸屏上显示信息；

（6）检测速度为800瓶/分。

2.饮料瓶在线检测要求

（1）啤酒瓶缺陷检测（包括瓶身裂纹、瓶口破损）；

（2）啤酒瓶有无异物；

（3）啤酒瓶是否混入其它类型瓶；

（4）检测速度应达到500瓶/分。

3.灌装生产线检测要求

（1）灌装液位检测；

（2）异物检测。

（二）系统设计分析

根据要求对系统进行分析，在线检测系统构成由三台视觉相机分布成120度，这样可以检测到瓶体整体；还有一台装置位于瓶上部用于检测瓶盖缺陷及字体质量。应用4台相机保证完成对瓶体各个方向上的检测。这样便可以将检测到的不合格产品剔除出去。具体过程为，待检测产品通过光电传感器通过系统总线把信号传给视觉系统，通过视觉系统的软件设定可以实时的对产品进行检测，如发现不合格产品，传输给PLC控制信号，PLC动作，驱动剔除装置把不合格产品剔除到另一跳输送带上。

（三）算法

当然，对于不同的设备有不同的软件，也就有不同的算法。在这里介绍一种使用的算法-susan算法。它是一种直接利用图像灰度有效地进行边缘、角点检测和滤波等的低层次图像处理算法，它不仅方法简单，能在较强噪声中提取出目标的特征（边缘、角点），而且定位准确，并对局部噪声不敏感。

系统考虑到以后可能会出现外围的扩展与生产线的增加使输入输出点增加，这里用到的控制装置为西门子S7-200系列CPU224的PLC以便备用。具体设计图如图2所示。

其中，I0.1，I0.2分别为启动按钮与计数输入，I0.3，I0.4，I0.5分别指示输入，（这里没有考虑瓶子上方的相机，如果有要求增加一个I0.6输入点即可）Q0.0为系统输出，即剔除装置，Q0.1为系统指示灯。剔除装置的参数，输出力：100公斤，伸出速度：190mm/s，回程速度：250mm/s，尺寸：600×600×600（mm）。

四、结语

本文所提供的设计方案涉及的问题及所提到的工艺要求，通过机器视觉是完全可以实现的。机器视觉的未来是非常乐观的，相信在不断提高自己的前提下，随着国内自动化程度的提高，整个社会对产品质量要求的提升，不仅仅在食品饮料行业中，还有如电子与电气制造，机械工程，汽车，制造业等行业中对生产效率要求的提升，机器视觉这个新产品，新概念也会深入人心。

参考文献

[1]赵颖全，杨军.西门子机器视觉系统在PET饮料瓶缺陷检测中的应用[J].可编程控制器与工厂自动化， 2006（04）.

[2]范祥，卢道华.机器视觉在工业领域中的研究应用[J].现代制造工程，2007（06）：129-132.

[3]叶青松.基于机器视觉的工业检测研究——实时药九检测系统[D].江南大学，2008（03）.

[4]孙涛.基于图像匹配的PET饮料瓶封装缺陷检测研究[D].广东工业大学，2008（05）.

[5]刘继胜，钟良.机器视觉技术在质量检测中的应用[J].现代制造工程，2004（2）：99-101.