塑料软瓶封装质量自动检测系统设计文献综述

文献综述与调研报告

1.课题研究的现状

随着社会不断进步,人民生活水平不断提高,人们对消费品的质量也有了越来越高的要求,产品的质量就成为了生产厂商和消费者最关注的问题。近年来,巨大的市场需求使化妆品生产行业保持着平稳快速的发展，而作为化妆品的包装瓶之一的塑料软瓶的封装缺陷会直接影响化妆品质量、安全等，对高速生产过程中的化妆品进行塑料软瓶封装的质量进行自动化在线检测可以有效地检测出缺陷品，保证产品质量。

国内外已有一些学者对瓶子封装质量自动检测技术做了相关研究，并应用于实际生产中。国内学者陆帆^[1]提出了利用机器视觉检测PET瓶封装质量，并设计了基于机器视觉技术的PET瓶封装质量检测系统，成功的通过使用匹配定位、边缘提取和对比检测等方法，实现了对PET瓶封装质量的检测。邹振兴^[2]则开发了基于SOPC技术的瓶盖缺陷检测算法，釆取阈值分割提取区域后再进行边缘提取的技术，利用了边缘提取的信息与模板图片进行对比判断瓶盖的好坏。孙涛^[3]研究适用于饮料瓶封装缺陷检测的快速图像匹配算法,提高了匹配速度,并保证了匹配精度,同时通过软件编程进行实验分析和比较,验证了此算法的正确性和适用性。郑云峰^[4]将瓶盖轮廓线检测算法和支撑环检测算法结合起来，完成了对PET瓶盖检测以及异常分类的功能，同时也很好地克服了在实际检测中PET瓶可能存在的震动造而成的歪斜所带来的检测误差，但是在实验过程中强烈的自然光照射对实验结果的影响较大，稳定性尚且不够。刘焕军^[5]则对瓶子的智能检测方法进行了一些研究，主要是从检测系统的设计方面进行研究，在算法方面，他提出了以运用支持向量机为主的，对瓶身、瓶底、瓶口和瓶内液体等方面的检测方法。徐捷波^[6]研发出了医用铝塑组合瓶盖，将传统的医用药剂的封装瓶盖丁基橡胶塞取代，这种瓶盖纯净，且性质稳定，并且密闭性较好。何修远^[7]选取匹配定位与阈值分割相结合的定位排查法检测瓶口缺陷，避免了全局阈值提取法导致的误判，但是其问题在于算法不够稳定，瓶盖位置的不稳定可能导致微小缺陷不能完全的呈现出来。黄伟基^[8]探索了一种基于DSP的瓶盖缺陷检测算法，该算法原理是基于阈值分割的提取方法，并对提取到的区域进行投影，求XY方向上的半径，通过比较半径的大小来判别瓶盖变形与否，但这种方法只能用来检测瓶盖的表面轮廓，却不能用来检测瓶盖的封装缺陷。徐驰^[9]则研发了基于智能视觉系统的饮料瓶缺陷检测技术，并通过实验证明了该方法的可行性。陈琨^[10]以PE瓶灌装牛奶生产技术难题为研究背景，结合了史陶比尔生产的TX90型机器人，设计并实现了以PE瓶检测与分拣的系统，并做了有关系统的调试、实验，证明了该方法的有效性。田原^[11]等人提出一种新的平面点集间的和各自平移、尺度、旋转变化与排列次序无关的距离描述,并且在此基础上，他给出了一种新的目标检测和识别算法，彭晓明^[12]等人则提出一种在仿射变换条件下，利用距离进行目标搜索的高效算法, 韦燕凤^[13]等人提出了一种基于网格结构图像的从粗到细的目标匹配的混合算法，这些算法皆可作为塑料软瓶封装质量自动检测系统的算法。应该说的是，近些年来，我国把科研成果转换为实际工程方面做了许多工作，并且获得了许多成果。

国外学者HuiMin Ma ^[14]提出了利用8个摄像机捕获图像，通过对所捕获的图像进行图像定位、预处理以及图像识别等处理用以检测玻璃瓶的缺陷，通过研究大量的数据，表明了检测瓶子上部分的误检率可达到2%。马来西亚民国大学的Leila Yazdi ^[15]则提出了利用一些限制条件来检测瓶盖与瓶身的封装质量，并通过图像处理的方法进行了检测，证明了机器视觉检测方法的可行性，而且检测速度较快。学者Yehu Shen ^[16]提出了利用模板匹配的方法来检测瓶盖任意形状的划痕，错误率可低于1.5%。Liu H ^[17]通过对瓶盖图像进行边缘检测、Hough变换等预处理方法，利用了支持向量机分类算法对定位出得瓶盖进行检测，同样也可达到检测瓶盖封装质量的要求。而德国的Frimin C^[18]等人则将模糊控制与神经网络相结合，对于玻璃瓶的缺陷进行检测，并将目标特征分为大小、形状、位置等10个输入参数，对目标整体进行了检测。Ma H^[19]提出了一种用于检测矿泉水瓶的视觉检测方法，该算法原理是将水瓶图像分割为多个区域，根据像素的密集程度来判断图像区域中是否存在缺陷，虽然此方法检测速度较快，但检测特征单一，使得检测结果存在一定的误差。

2.课题研究的意义和价值

相比国内而言，国外开发了一些已经实际应用的塑料软瓶封装质量自动检测系统，但问题的重点在于其核心技术对外严格保密，尤其是检测算法等关键技术方面，国外相关行业采取了严密的封锁措施。国内相关研究起步较晚，离产业化尚有一定差距，因而国外设备价格就非常高。因此，对于国内而言，研究拥有自主知识产权的塑料软瓶封装质量自动检测系统是当前最重要的事，不仅能极大降低生产商的成本，并且能够提高生产线的自动化程度。而对生产企业来说，意识到技术发展的趋势并且首先去付诸实施者无疑将走在竞争前列，因此，生产企业更愿意接受低成本、高效益、高精度的塑料软瓶封装质量自动检测系统。

参考文献

[1]陆帆.PET瓶封装质量视觉检测系统的设计[D]

[2]邹振兴，谢云，林奇鸿，等． 基于 SOPC 技术的 PET 瓶缺陷检测系统设计［J］． 现代电子技术，2009，32( 10) : 58－61．