Application of Siemens Machine Vision System in PET Beverage Bottle Defect Testing
1 引言
隨著人民生活水平的提高，飲料的市場(chǎng)需求量也不斷增加，產(chǎn)品的質(zhì)量就成為了生產(chǎn)廠商和消費(fèi)者關(guān)注的問(wèn)題。而飲料瓶外觀的好壞直接或間接影響到其內(nèi)部飲料的質(zhì)量，所以為了減少不合格品的數(shù)量，需要增加檢測(cè)工序。手工外觀檢驗(yàn)和產(chǎn)品標(biāo)記昂貴和不可靠。同時(shí)又意味著不近人情的單調(diào)工作。這里，自動(dòng)化機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)提供了解決這些問(wèn)題的方案。
2 PET飲料瓶灌裝過(guò)程分析
吹瓶、灌裝、套標(biāo)和貼標(biāo)、噴碼是影響PET飲料瓶質(zhì)量的四道關(guān)鍵工序。首先在吹瓶工序，高溫氣體被吹入瓶胚并經(jīng)過(guò)特定模具的壓制成為瓶子，在這個(gè)過(guò)程中瓶子可能出現(xiàn)變形、歪脖子等情況;在灌裝工序，PET瓶會(huì)出現(xiàn)漏灌、少灌、蓋擰松和擰歪等情況;在套標(biāo)和貼標(biāo)工序，標(biāo)簽會(huì)被套歪、漏套等情況;在噴碼工序，由于噴碼機(jī)的偶然故障，導(dǎo)致碼的漏噴和錯(cuò)噴等情況。這些情況中輕微的會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品外觀的不美觀，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致飲料內(nèi)部質(zhì)量發(fā)生變化，特別象茶飲料和乳類飲料。影響飲料瓶質(zhì)量的幾個(gè)缺陷為:高蓋、歪蓋、破蓋、無(wú)蓋、淺量、錯(cuò)標(biāo)、無(wú)噴碼。如圖1所示。
3 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的缺陷自動(dòng)化檢測(cè)
隨著飲料需求的不斷增大，以及客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求，越來(lái)越多的飲料生產(chǎn)廠商采用自動(dòng)化PET瓶缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)PET瓶的外觀缺陷進(jìn)行綜合檢測(cè)。這種方法代替了傳統(tǒng)的人工方法以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，解決了人工方法效率低、速度慢，以及受檢測(cè)人員主觀性制約等不確定因素帶來(lái)的誤檢及漏檢，實(shí)現(xiàn)更好的100%產(chǎn)品在線檢測(cè)。
圖1 灌裝質(zhì)量缺陷3.1 機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方案
本項(xiàng)目采用了杭州華峰自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司開(kāi)發(fā)的PET飲料瓶檢測(cè)系統(tǒng)，用于PET飲料瓶的外觀缺陷檢測(cè)。該系統(tǒng)以西門子圖像處理器[3]為核心，并結(jié)合西門子自動(dòng)化設(shè)備，組成了既有數(shù)字信號(hào)接口又有復(fù)雜的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)接口的完善系統(tǒng)，為用戶提供節(jié)省投資的方案。其基本檢測(cè)處理流程如圖2，簡(jiǎn)易系統(tǒng)框架如圖3。
圖2 基本檢測(cè)流程圖
圖3 為系統(tǒng)簡(jiǎn)易圖3.2 工作原理
首先通過(guò)光纖傳感器感應(yīng)到瓶子，然后觸發(fā)圖像處理器拍攝圖片，圖像采集來(lái)后，對(duì)圖像進(jìn)行二值化、目標(biāo)定位、測(cè)量、特征匹配、OCR(光學(xué)字符識(shí)別)等圖像分析處理，處理的結(jié)果傳至PLC進(jìn)行邏輯控制，并根據(jù)傳送帶當(dāng)前的速度來(lái)驅(qū)動(dòng)剔除裝置，準(zhǔn)確地剔除不合格產(chǎn)品。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn):本系統(tǒng)采用了西門子嵌入式圖像處理器，其集成化的模塊，很容易根據(jù)客戶現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和客戶的要求來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置和外觀。該系統(tǒng)外觀使用全不銹鋼材料，符合了食品飲料行業(yè)的規(guī)范;獨(dú)立式的機(jī)械結(jié)構(gòu)，容易安裝于流水線的任何位置;通過(guò)西門子觸摸屏和PLC的連接，使得操作工容易在線切換不同產(chǎn)品的程序，并可以從觸摸屏查看實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù);根據(jù)單條流水線產(chǎn)品的多樣化，系統(tǒng)采用了X-Y-Z都可以調(diào)節(jié)的機(jī)械機(jī)構(gòu)，讓用戶操作更靈活。
4 結(jié)束語(yǔ)
該系統(tǒng)現(xiàn)已成功運(yùn)用于國(guó)內(nèi)幾家知名飲料企業(yè)的生產(chǎn)線上，效果理想，準(zhǔn)確率達(dá)到了99.9999%。不僅滿足用戶的現(xiàn)有需求，而且還為用戶預(yù)留很多的功能和升級(jí)空間，這些功能在今后的檢測(cè)任務(wù)中將會(huì)發(fā)揮更多的作用，為用戶解決更多的問(wèn)題，節(jié)省很多的升級(jí)費(fèi)用。如:打印接口、上位機(jī)通訊接口、報(bào)警接口、標(biāo)簽檢測(cè)功能、提速功能等。更重要的是該系統(tǒng)能嚴(yán)格的控制用戶產(chǎn)品的質(zhì)量，減少了大量人工成本。隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，人工費(fèi)用的增長(zhǎng)，預(yù)期該系統(tǒng)將會(huì)有更加廣闊應(yīng)用前景。
