西门子机器视觉在PET饮料瓶缺陷检测中的应用
摘  要：吹瓶、灌装、套标、喷码是影响PET饮料瓶质量的四道关键工序。为了实现在这几道工序中的PET饮料瓶外观缺陷检测自动化，本文研究了用西门子机器视觉[1]技术结合西门子自动化[2]设备在线检测PET饮料瓶的外观缺陷并自动剔除不合格产品的方法。在实际生产过程的运用中，杭州华峰自动化系统公司的PET饮料瓶检测系统得到了多家饮料厂商的好评。
关键词：PET饮料瓶   缺陷检测   西门子机器视觉   自动化

1 引言

    随着人民生活水平的提高，饮料的市场需求量也不断增加，产品的质量就成为了生产厂商和消费者关注的问题。而饮料瓶外观的好坏直接或间接影响到其内部饮料的质量，所以为了减少不合格品的数量，需要增加检测工序。手工外观检验和产品标记昂贵和不可靠。同时又意味着不近人情的单调工作。这里，自动化机器视觉系统提供了解决这些问题的方案。

2 PET饮料瓶的缺陷

    吹瓶、灌装、套标和贴标、喷码是影响PET饮料瓶质量的四道关键工序。首先在吹瓶工序，高温气体被吹入瓶胚并经过特定模具的压制成为瓶子，在这个过程中瓶子可能出现变形、歪脖子等情况；在灌装工序，PET瓶会出现漏灌、少灌、盖拧松和拧歪等情况；在套标和贴标工序，标签会被套歪、漏套等情况；在喷码工序，由于喷码机的偶然故障，导致码的漏喷和错喷等情况。这些情况中轻微的会导致产品外观的不美观，严重的会导致饮料内部质量发生变化，特别象茶饮料和乳类饮料。影响饮料瓶质量的几个缺陷为：高盖、歪盖、破盖、无盖、浅量、错标、无喷码。如图1：

                                                                                    图1

3 利用机器视觉实现PET饮料瓶的外观缺陷的自动化检测

    随着饮料需求的不断增大，以及客户对产品质量的要求，越来越多的饮料生产厂商采用自动化PET瓶缺陷检测系统，对PET瓶的外观缺陷进行综合检测。这种方法代替了传统的人工方法以提高生产效率和产品质量，解决了人工方法效率低、速度慢，以及受检测人员主观性制约等不确定因素带来的误检及漏检，实现更好的100%产品在线检测。

3.1机器视觉系统概述

    机器视觉系统是指通过图像摄取装置（分CMOS相机和CCD相机两种）把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单元，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

3.2机器视觉实现PET饮料瓶的外观缺陷的自动化检测方案

    本文采用了杭州华峰自动化系统有限公司开发的PET饮料瓶检测系统用于PET饮料瓶的外观缺陷检测。该系统以西门子图像处理器[3]为核心，并结合西门子自动化设备，形成了既有简单的数字信号接口又有复杂的工业网络接口的系统，让用户能选择适合自己工况的系统，既方便又节省投资。
其基本检测处理流程如图2，简易系统框架如图3：

   工作原理：首先光纤传感器感应到瓶子，然后触发图像处理器拍摄图片，并进行图像分析处理，最后驱动剔除装置。

3.3杭州华峰的PET瓶视觉检测系统功能简介

①、能在线完成对象的存在性检测、模型比较、形状检验、位置和方向识别、工件的测量、ID/2D代码的计算、OCR/OCV。
②、该系统目前的实际检测速度达到1500瓶/分钟。
③、能通过剔除装置准确剔除检测出的次品 （通过加装速度编码器自动跟踪传送带速度）。
④、能实现以下统计功能并在现场触摸屏上显示（安装打印机可打印）：单位产品通过时的不合格品数量和比例，单位时间内通过产品的不合格品数量和比例，各班次生产的产品总量及检测出的次品数量、每月累计生产产品的总量及检测出的次品数量。
⑤、能存储生产线上各种产品的检测程序并能方便地通过现场触摸屏加以选择。
⑥、能通过以太网接口和计算机通讯，实现在线监控、在线修改检测程序、在线记录生产数据、在线保存用户所需的实时图像（合格产品的图像和不合格产品的图像）。
⑦、能根据生产线上所需检测的不同产品方便地调节视觉检测装置的高度。
⑧、机器视觉检测系统为独立系统，可方便地接入或退出使用，所需各种硬件、软件由厂家提供。
⑨、机器视觉检测系统安装、维护、拆卸方便。

4 结论

    该系统现已成功运用于国内几家知名饮料企业的生产线上，效果非常好。不仅满足用户的现有需求，而且还为用户预留很多的功能和升级空间，这些功能在今后的检测任务中将会发挥更多的作用，为用户解决更多的问题，节省很多的升级费用。如：打印接口、上位机通讯接口、报警接口、标签检测功能、提速功能等。更重要的是该系统能严格的控制用户产品的质量，减少了很多的人工成本。随着工业自动化水平的不断提高，人工费用的增长，该系统的应用前景将会更加广阔。