饮料空瓶检测机器人软件系统研究与开发

摘要

啤酒是饮料的一种，本文以回收啤酒瓶为研究对象。目前，我国啤酒销量已经连续多年位居世界第一，而用于生产的啤酒瓶80％是回收的旧瓶。回收的啤酒瓶可能存在各种缺陷，因此，必须在进行罐装前对回收瓶进行清洗和检测。传统的检测方式为人工灯检，要求工作人员在暗室中进行，配备简单的检测灯箱，通过目视检测回收瓶是否有缺陷，这种方法检查速度慢、操作繁琐、可靠性差和漏检率高，并且检测人员容易产生疲劳感。而基于机器视觉的回收瓶视觉检测机器人可以实现检测速度快、精度高、稳定性好全自动检测。当前我国在回收瓶检测设备方面的技术远远落后于发达国家，随着我国的啤酒产业高速发展，急需我国在这一方面的技术有所突破。为此，本论文对回收瓶视觉检测机器人进行了深入、系统的研究。
　　本论文的研究工作、主要成果和创新点包括以下几个方面：
　　1、本文在深入研究了国外相关成果的基础上，主要介绍了回收啤酒瓶视觉检测的概念和国内市场的需求，以及与视觉检测息息相关的机器视觉技术，最后介绍了机器视觉在各行业中的应用。总结了国外研发的回收瓶视觉检测机器人的相关成果。
　　2、饮料空瓶检测机器人的总体设计，主要研究了回收瓶检测机器人的系统及其基本结构。首先，在机械结构中介绍了直线式传送系统和各结构的功能作用。其次，介绍了坏瓶剔除系统及其工作原理。在回收瓶检测机器人电气控制系统中介绍了基于工控机的控制系统方案，控制系统由一台西门子S7-200PLC实现。
　　3、介绍了数字图像处理技术在回收瓶检测机器人中的应用。对于瓶口图像定位，提出了基于随机点霍夫变换圆检测方法。对于瓶底图像定位，首先用梯度法霍夫圆定位进行初步定位，然后利用阈值分割、轮廓提取和圆拟合进行精确定位。
　　4、研制了回收瓶实验样机，完成了整个实验系统的机械、电气控制部分的设计、安装和调试，介绍了基于工控机的回收瓶检测机器人的工作流程和软件构架，用 Micosoft Visual Studio2012开发了基于工控机的整套软件平台，并建立了算法数据库。通过检测系统和样机的研发，发现并解决了许多一开始没考虑到的实际问题，为下一步的研发积累了大量的实际经验。

目录

声明

第 1章 绪 论

1 .1课题研究背景

1 .2机器视觉概述

1 .3全自动化智能制造生产线介绍

1 .4饮料空瓶检测机器人国内外研究现状

1 .5本文的主要研究内容

第 2章饮料空瓶检测机器人总体设计

2 .2机械结构系统

2 .3坏瓶剔除系统

2 .4电气控制系统

2 .5光源照明系统

2 .6视觉成像系统

2 .7本章小结

第 3章饮料空瓶检测机器人瓶口瓶底定位算法研究

3 .2图像预处理

3 .3瓶口定位算法研究

3 .4瓶底定位算法研究

3 .5本章小结

第 4 章饮料空瓶视觉检测实验平台及系统软件实现

4 .1 引言

4 .2饮料空瓶视觉检测实验系统平台

4 .3饮料空瓶视觉检测系统软件实现

4 .4本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B 攻读学位期间参加的科研项目