论文摘要
最近几年我国啤酒产量增长迅速,啤酒产销量已连续五年居世界第一位。灌装前对啤酒瓶质量及卫生的检查是啤酒生产过程中的一个必需环节。国外啤酒生产企业普遍采用机器视觉检测设备对灌装生产线上的啤酒瓶进行质量及卫生检测。国内啤酒装备制造企业还未推出成熟可靠的空瓶检测设备,因此国内企业每年要花费大量的资金购买国外的检测设备。而国外产品价格昂贵,国内只有少数大型啤酒生产企业购买了在线空瓶检测设备。本课题研究的目标就是开发具有自主知识产权的国产高速空瓶检测系统,以增强我国啤酒装备制造行业的技术实力、提高国内啤酒生产企业的效益和啤酒的质量。在线高速智能空瓶检测系统是集精密机械、机器视觉、高频检测、精确控制于一体的光机电算高速在线检测设备,各部分需互相协调,精密配合才能达到期望的检测效果。其主要涉及光学、图像处理、模式识别、信息融合、质量控制、自动控制等知识。本文针对在线高速智能空瓶检测系统的关键技术进行了如下几方面研究:(1)通过对啤酒灌装工艺的分析,本着性能稳定、结构简单、便于实现的原则,设计了在线高速智能空瓶检测系统的的总体结构,提出了系统各单元间集成的接口标准并对相关设备进行了选型。(2)研究了在线高速智能空瓶检测系统的系统集成、网络结构以及控制单元、图像处理单元与人机界面的通讯问题,介绍了系统加密以及辅助系统设计。(3)提出了对空瓶分组检测、对检测信息读写采用指针、间接寻址及交叉定位的方式。实现了对输送带上数量庞大的空瓶的高速检测及检测信息的高效访问,降低了系统对控制单元硬件的要求和软件开发的难度,提高了系统的执行效率。(4)提出了基于约束脉冲的干扰抑制、排除方法,增强了系统的鲁棒性。通过在系统中任意两个相邻检测单元之间建立的约束关系,实现了对空瓶意外离线或检测单元外部扰动等偶然因素造成干扰的实时检测,解决了由此造成的误检测、误剔除问题。(5)分析了在空瓶检测过程中进行检测质量控制的必要性和可行性,在系统中引入统计过程控制SPC(Statistical Process Control),实时监控整个检测过程,确保检测的稳定性。(6)对在线高速智能空瓶检测系统中的多传感器信息融合技术进行了研究,分析了各个检测单元及整体的信息融合结构和融合规则。本文通过理论分析研究以及在试验平台上所做的大量试验,证明了本文所提出的集光机电算于一体的在线高速智能空瓶检测系统结构合理、性能稳定。目前研发的样机运行稳定、可靠,各项指标已达到或超过预期目标。