基于机器视觉的口服液在线检测系统的研究

摘要

红桃K口服液属于保健类产品。其包装为透明塑料瓶，经机器吹鼓压制而成，是可以适应快速生产线的保健药剂包装，具有饮用方便卫生等优点。但包装工艺在生产过程中也容易造成封装的口服液溶剂不满、包装瓶瓶身有杂质、压制时瓶体变形等问题。 在线生产线速度快，靠人工用肉眼检测，跟不上生产速度，人员浪费也大。另一方面，工人长期工作疲劳容易导致漏检、误检等现象发生。 本系统的研究目的是开发一套适合红桃K口服液的在线视觉检测系统，本系统利用机器视觉技术，对塑料透明瓶装口服液的装量、瓶身杂质、成型三方面进行实时在线检测。整个系统包括，硬件部分和软件部分，硬件部分又包括光源、镜头、CCD照相机、图像捕获卡；软件部分包括预处理、图像分割和图像识别部分。 本系统在生产线上采集装有液体的口服液，每幅图片拍摄5瓶口服液，然后分别针对口服液的需要检测的三项内容分别进行检测。1)首先检测装量，预处理时本系统采用不常见的1 x 30均值滤波模板对图像滤波，主要是为了消除瓶身因不规则成型在成像时造成的干扰，阈值分割中根据直方图法选择灰度50的阈值，分割后的二值图像中还有一些细微干扰，像进行处理，效果很好。最后在识别前，我们利用数学形态学的二值形态学对图对图像进行细化，主要目的是为了减少计算量，加快检测速度。2)针对瓶身杂质检测，本系统提出一种改进的区域定位分割和区域内像素点替代法，简单快捷的排除噪声干扰。3)针对成型检测，本系统在充分考查口服液的成型特点后，对其成型的特征区域进行提取，利用模板匹配算法识别结果。 口服液在线识别系统软件是基于Visual C++实现的，利用红桃K集团提供的不合格口服液进行大量实验，该系统的检测能有效排除各种干扰，检测精度能达到95％。实验表明，本系统算法简单易行，能达到在线检测的要求

目录

文摘

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声明

第1章引言

1.1机器视觉的发展及国内外研究现状

1.2课题的意义及现状

1.3论文主要研究内容及组织安排

第2章口服液检测成像系统的构建

2.1口服液检测成像系统的照明系统

2.1.1几种光源的比较

2.1.2光源的照射方式

2.1.3口服液包装特性

2.1.4针对不同检测项目的照明分析

2.1.5口服液成像实验及结论

2.2镜头、ECD摄像机和图像采集卡的选择

2.2.1成像的几何光学基础

2.2.2CCD摄像机的选择

2.2.3图像采集卡的选择

2.2.4镜头的选择

2.3数字化输出单元

2.4本章小结

第3章图像的预处理

3.1概述

3.2直方图均衡化

3.3图像的滤波

3.3.1均值滤波

3.3.2中值滤波

3.3.3口服液图像滤波实验及其分析

3.4本章小结

第4章图像的分割

4.1系统相关分割技术

4.1.1阈值变换

4.1.2数学形态学

4.2垂直投影分割

4.2.1口服液装量检测投影定位分割

4.2.2口服液成型检测投影分割

4.3口服液杂质区域分割

4.3.1边缘检测

4.3.2口服液杂质区域分割

4.4本章小结

第5章图像的识别

5.1液位的识别

5.1.1平均值法计算液位

5.1.2改进算法

5.2瓶身杂质识别

5.2.1像素点替代

5.2.2面积和周长的计算

5.2.3轮廓跟踪和提取

5.3成型特征的识别

5.3.1模板匹配

5.3.2模板的选择及试验结果

5.4本章小结

第6章软件系统和实验分析

6.1软件系统

6.1.1系统及模块流程图

6.1.2系统界面

6.2实验分析

第7章总结与展望

参考文献

致谢

附录1攻读硕士学位期间发表的论文