摘要：为了提高自动灌装机自动化程度，避免次品流入市场，提高液体灌装检测效率。提出了一种基干DSI和CCD相机的机器视觉液体自动灌装机检测方法，工业CCD相机将采集的图像信号传送到DSP中进行图像处理最后DSP将检测结果传送到下位机，PLC中，PLC根据检测结果操纵剔除机构进行次品剔除。大量实验结果证明该检测线系统检测速度可达20000瓶/小时，准确率高达99.7%。该系统完全能够取代传统人工检测，大大提高了检测效率和准确率，有效提高了液体灌装生产线自动程度。
目前随着液体灌装技术的快速发展，对液体灌装质量要求越来越高。在液体灌装过程中，通常会出现瓶口破碎、液位不合格以及瓶底碎物等不合格产品流入市场，对品牌和企业形象造成了严重影响传统液体灌装检测方式是人工灯光检测，但该检测方法检测效率低下，劳动强度大，检测准确率受到工人视觉疲劳程度影响，因此人工灯光检测并不能保证检测的高效率和高准确率。机器视觉检测技术是近几年来发展的一门先进的检测方法，是一和高度自动化和智能化的检测技术，通过工业摄像机采集到图像，并通过计算机对图像进行图像滤波、边缘检测等图像处理，最后通过可编程控制器控制执行机构对不合格产品进行剔除-。机器视觉检测具有检测效率高、自动化程度高、检测精度高等优点，在测量过程中大大减小了劳动力4.3基于上述分析本文提出了一种基于DSP和CCD相机相结合的液体灌装生产线检测系统，通过光电传感器触发相机采集，将采集的信息传送到图像处理模块，图像处理模块通过图像去噪、图像增强、图像分割等算法对采集到的图像进行处理，最后根据判断结果将信号传送到PLC中，PLC根据信息对剔除机构进行控制。
1检测系统三维结构
灌装系统根据传送方式可以分为直线传送以及旋转传送两大类。
(1)空瓶传送与等距分瓶：此部分在检测系统的最前端，该部分与后端的传送带进行连接，空瓶经过清洗机清洗洁净后，通过输送机将液体瓶传送到分瓶机构，分瓶机构将瓶子进行等距调整，保证了每个瓶子都有充分的检测时间，通过改变分瓶机构的速度便可对液体瓶之间的间距进行调整。
(2)瓶身检测：待检测的液体瓶被传送到瓶身检测模块，液体瓶在通过两面反光镜之间时，触发光电传感器，DSP将信号传送到瓶身CCD相机中，CCD相机对经过反光镜折射后的液体瓶拍照获得清洗准确的图像。
(3)瓶口检测：瓶身检测完毕后，被输送到瓶口检测模块，经过光源照射后由CCD相机进行瓶口拍照，将采集到的图像传送到DSP中进行进一步处理。
(4)瓶底检测模块：瓶底光源选择背光源式照明，该照明可以获得更加清晰的边缘轮廓。
(5)瓶体传送带：通过两条平行传送带将瓶体夹紧，在传送过程中传送带利用阻力较大的纵向齿轮保证瓶体悬空，便于对瓶口、瓶底、瓶身进行顺利的图像采集。
(6)剔除模块：当瓶口、瓶身、瓶底三个检测过程完成后，瓶子经过尾部定位光电开关并继续往前运行，控制系统中软件对经过的瓶子进行判断，如果是次品则PLC将高电平信号传送到电磁阀中，此时剔除气缸便动作将次品瓶体快速剔除。
2检测系统硬件设计
机器视觉检测系统其中主要包括图像采集模块、图像处理模块、计算机系统智能处理模块以及控制输出四大部分构成。模数转换器(ADC)将相机输出的图像信息转换成数字图像并由CPLD将图像存储到SRAM中，SRAM与DSP链接，后期图像由DSP进行处理；DSP处理图像完毕后，通过串口、通用输入和输出口输出最终结果。
图像采集模块：光学设备的选择需要考虑目标的透明性能、生产线震动情况以及背景环境变化等问题，选择的图像采集设备要能够根据生产环境的光线变化以及生产线速度进行自适应调整。光源选择寿命长、功耗低、无辐射的LED光源图像处理模块：图像处理模块是采用一个或多个数字信号处理器DSP进行高速运算，对采集到的图像进行去噪、边缘化以及图像增强等一系列复杂处理，其主要特点是运行速度快。本文选择的是T公司最新的DSP芯片TMS320C6201B作为数字信号处理系统，该芯中能够达到600MHzCIock，4800MIPS的处理速度。此外该硬件能够进行重复编程，能够根据检测物体特性以及检测目的进行适当编程，并能够通过JTAG接口将程序快速下载到DSP和CPLD中，从而大大提高了整个机器视觉检测系统的可修改性。
输出控制模块：输出控制计量模块控制器核心为西门子S7-200PLC，主要负责数据读取与显示，并下达有关操作指令以及参数设置。例如当检测单元发现不合格瓶后会立即出发PLC进行计数，以便准确的计算出检测机尾端次品瓶的位置，并发送剔除命令，从而控制剔除机构将次品以次推入旁路。
存储单元主要由FASH和SDRAM构成。FLASH主要用于系统程序代码的存储，系统在每次得电时，从FLASH里读取系统程序。SDRAM为同步动态随机存储器，采用3.3V工作电压，带宽64位，SDRAM将CPU与RAM通过同一个时钟锁在起，使RAM和CPU能够同时共享时钟周期。SDRAM基于双存储体结构，内含两个交错的存储阵列，当CPU从一个存储体或阵列访问数据时，另一个以为数据读写做好了准备，通过两个存储阵列的紧密切换，读取效率得到了成倍的提高显示单元主要由LCD、LCD控制器(S3C2400)触摸屏组成。LCD能够对图像处理结构进行实时显示，触摸屏主要负责PLC系统的控制。I/0单元主要用于系统的输入和出控制，系统通过I/0数字量的输出和输入控制别除机构的动作。
3检测系统软件设计
液体灌装机机器视觉检测系统软件由多个模块构成，用以对视觉检测系统进行控制和监控，在使用过程中，用户可以根据实际需求灵活选取不同模块，通过不同模块组合便可得到不同功能的检测系统，系统软件能够完成的功能包括：
(1)液体瓶身、瓶口、瓶底的在线检测；
(2)液体瓶内液位高度检测；
(3)瓶内污物检测；
(4)次品剔除机构控制以及剔除速度等参数设置；
(5)远程操作和故障代码显示；
(6)历史报警信息存储并生成故障数据报表；
机器视觉检测系统软件主要由图像采集检测模块、输出控制模块以及监控模块。
4实验结果分析
为了验证本文所设计的机器视觉灌装系统的可靠性与稳定性，将机器视觉检测系统与人工灯光检测进行对比，选取生产线上500mL的液体5批次每批次300瓶进行检测。检测速度设定在20000瓶/h，根据液体厂实际工作过程中人工灯检速度为1000瓶/h。检测本套机器视觉检测系统的误检率和漏检率，机器视觉检测系统的误检率明显低于人工灯检的物件率，机器视觉检测系统的漏检率也要低于人工灯检的漏检率。综合以上可以看出，该套智能自动填充系统具有较高的检测精度和较高的检测效率。
