机器视觉系统应用在当代包装行业中.docx

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1、机器视觉系统应用在当代包装行业中网络转载导语：们开场考虑把计算机的快速性、可靠性、结果的可重复性，与人类视觉的高度智能化和抽象才能相结合，由此产生了机器视觉的概念。一般地讲，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判定机器视觉的概念引入和主要应用在当代消费中，涉及到各种各样的检查、测量和零件识别应用，例如零配件尺寸检查和自动装配的完好性检查，电子装配线的元件自动定位，饮料瓶盖的印刷质量检查，产品包装上的条码和字符识别等。这类应用的共同特点是连续大批量消费、对外观质量的要求非常高。通常这种带有高度重复性和智能性的工作只能靠人工检测来完成，我们经常在一些工厂的当代化流水线后面看到数以百计甚至逾千的检测

2、工人来执行这道工序，在给工厂增加宏大的人工本钱和治理本钱的同时，仍然不能保证100%的检验合格率即“零缺陷，而当今企业之间的竞争，已经不允许哪怕是0.1%的缺陷存在。有些时候，如微小尺寸的准确快速测量，外形匹配，颜色辨识等，用人眼根本无法连续稳定地进展，其它物理量传感器也难有用武之地。这时，人们开场考虑把计算机的快速性、可靠性、结果的可重复性，与人类视觉的高度智能化和抽象才能相结合，由此产生了机器视觉的概念。一般地讲，就是用机器代替人眼来做测量和判定。首先采用CCD照相机将被摄取目的转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进

3、展各种运算来抽取目的的特征，如：面积、长度、数目、位置等；最后，根据预设的容许度和其他条件输出结果，如：尺寸、角度、偏移量、个数、合格/不合格、有/无等。机器视觉的特点是自动化、客观、非接触和高精度，与一般意义上的图像处理系统相比，机器视觉强调的是精度和速度，以及工业现场环境下的可靠性。机器视觉极适用于大批量消费经过中的测量、检查和辨识，如：零件装配完好性，装配尺寸精度，零件加工精度，位置/角度测量，零件识别，特性/字符识别等。其最大的应用行业为：汽车，制药，电子与电气，制造，包装/食品/饮料，医学。如对汽车仪表盘加工精度的检查，高速贴片机上对电子元件的快速定位，对管脚数目的检查，对IC外表印

4、字符的辨识，胶囊消费中对胶囊壁厚和外观缺陷的检查，轴承消费中对滚珠数目和破损情况的检查，食品包装上面对消费日期的辨识，对标签贴放位置的检查。目前，国际上视觉系统的应用方兴未艾，1998年的市场规模为46亿美元，而在国内，工业视觉系统尚处于概念导入期，各行业的领先企业在解决了消费自动化的问题以后，已开场将目光转向视觉测量自动化方面。机器视觉的系统构成和分类典型的视觉系统一般包括如下局部：光源，镜头，CCD照相机，图像处理单元或者图像捕捉卡，图像处理软件，监视器，通讯/输入输出单元等。视觉系统的输出并非图像视频信号，而是经过运算处理之后的检测结果，如尺寸数据。上位机如PC和PLC实时获得检测结果后

5、，指挥运动系统或者I/O系统执行相应的控制动作，如定位和分选。从视觉系统的运行环境分类，可分为PC-BASED系统和PLC-BASED系统。基于PC的系统利用了其开放性，高度的编程灵敏性和良好的Windows界面，同时系统总体本钱较低。以美国DATATRANSLATION公司为例，系统内含高性能图像捕捉卡,一般可接多个镜头，配套软件方面，从低到高有几个层次，如Windows95/98/NT环境下C/C+编程用DLL，可视化控件activeX提供VB和VC+下的图形化编程环境，甚至Windows下的面向对象的机器视觉组态软件，用户可用它快速开发复杂高级的应用。在基于PLC的系统中，视觉的作用更像

6、一个智能化的传感器，图像处理单元独立于系统，通过串行总线和I/O与PLC交换数据。系统硬件一般利用高速专用ASIC或者嵌入式计算机进展图像处理，系统软件固化在图像处理器中，通过类似于游戏键盘的简单装置对显示在监视器中的菜单进展配置，或者在PC上开发软件然后下载。基于PLC的系统表达了可靠性高、集成化，小型化、高速化、低本钱的特点，代表厂商为日本松下、德国Siemens等。SIEMENSSIMATICVS710机器视觉系统的特点德国Siemens公司在工业图像处理方面拥有超过20年经历积累，SIMATICVIDEOMAT是第一个高性能的单色和彩色图像处理系统，并成为SIMATIC自动化系统中极重

7、要的产品。而99年推出的SIMATICVS710是业内第一个智能化的、一体化的、带PROFIBUS接口的、分布式的灰度级工业视觉系统，它将图像处理器、CCD、I/O集成在一个小型机箱内，提供PROFIBUS的联网方式通讯速率达12Mbps或者集成的I/O和RS232接口。更重要的，通过PCWINDOWS下的ProVision参数化软件进展组态，VS710第一次将PC的灵敏性，PLC的可靠性、分布式网络技术，和一体化设计结合在一起，使得西门子在PC和PLC体系之间找到了完美的平衡。SIMATICVS710的主要技术特点如下：集成数字化照相机1.高分辨率CCD，768X512方形像素2.直接像素数

8、字化采样，无转换误差3.集玉成帧快门，合适运动物体4.快门速度1/50-1/10，000s可选5.集成频闪控制集成CPU快速处理灰度图像1.80486100MCPU，直接处理像素数据2.16MBRAM，可执行复杂程序3.16MBFLASHDISK,最多存储200个程序4.2MB图像存储器，可在处理图像时同步抓取下一幅图像5.采用倍速扫描技术，图像收集经过中即可进展评估6.半帧形式时吞吐率达25件/秒，全帧形式时达16件/秒采用标准连接接口1.PROFIBUS-DP,传输率9.6Kbit/s-12Mbit/s2.节点地址号1-125，标准9针接口，RS4853.RS232接口，9.6Kbit/s

9、-115Kbit/s4.数字2I/4O,24V/0.5A,光电隔离5.直接VGA监视器接口6.标准C-mount镜头接口7.工业24V,0.6A电源采用ProVision软件进展参数化1.利用PROFIBUS-DP对几个附属VS710进展远程配置，包括图像传输2.针对所有参数的在线示教功能，用RS232和PROFIBUS进展在线参数传输3.完好的检查工具边沿检测，园/环形式搜索4.友好的界面，dragdrop,copypaste5.画面只显示有问题的图像而不影响处理性能运行温度范围0-50摄氏度EC,UL,CSA,FM认证SIMATICVS710在包装行业的应用VS710的几个重要的特征：一体

10、化和小型化、网络化、编程灵敏性、可靠性和经济性，使之在包装领域有着广泛的应用，如瓶子的分类和液位测量，标签、盖子、盒子的检查，可乐瓶的外形、尺寸、密封性、完好性的检查等。从包装物的外形上分类有：包装盒、包装箱，包装袋，金属箔，管状、泡状、盘状、杯状，广口瓶、细口瓶，罐状，桶状等。从包装内容上分类有：1.食品和饮料：食品、糖果、烟草、饮料含酒精和不含酒精；2.化装品：清洁类和洗涤类、磨面类、乳液类；3.制药：药片、胶囊、药膏、药液；4.建材和化工：粉剂、颗粒、液体；5.金属：电器、工具、连接件。举例如下：1.工程：检查烟盒的印刷图案在盒体和翻盖的连接处是否匹配速度：8-10只/秒好处：代替人工，

11、高速度。2.工程：检查放在底盘上的饼干的外形是否破碎和完好性是否有缺失速度：16块/秒好处：保证每一块饼干在包装前外形完好。3.工程：化装品瓶子外观质量的最终检查i.标签种类ii.标签位置和偏移量iii.瓶子的种类iv.盖子是否盖紧速度：20个/秒好处：只有外观最完美的产品才能分开灌装线，标签和瓶子内容完全对应。4.工程：灌装线上啤酒瓶检测i.瓶体分类ii.标签检查iii.瓶口破损检测iv.灌装液位测量速度：25只/秒，支持静态和动态测量好处：减少系统停机时间，进步效率。5.工程：标签印刷是否与实物相符i.印刷代码识别OCRii.印刷质量检查iii.外表检测iv.外形轮廓检查速度：10件/秒，

12、支持静态和动态测量6.工程：旋开式瓶盖内衬垫测量i.内衬垫本身完好性多料/少料ii.油污检测速度：16个/秒7.工程：皇冠式瓶盖印刷质量测量i.图案是否印偏ii.图案是否模糊速度：10个/秒8.工程：口服液瓶尺寸和外观检查i.瓶高，瓶口直径，垂直度ii.瓶口裂纹速度：10个/秒结论总之，应用机器视觉系统可以大幅降低检验本钱，进步产品质量，加快消费速度和效率。作为高精度、非接触的测量方案，视觉系统涉及到光学和图像处理算法，本身就是高度专业化的产品，在整个测量控制系统中，往往要与运动控制系统配合完成位置矫正和进给控制；另外，消费线上对多工序进展同步连续检测时，必须使视觉系统具备分布式联网才能。机器视觉与运动控制，网络通讯等先进技术的结合正在改变工业自动化消费的相貌。目前国内已经出现了像北京四通电机公司这样的具备运动控制，机器视觉，网络通讯几方面技术背景的系统集成商，他们专业化的技术支持和效劳才能使之成为原始供给商和最终用户之间的桥梁。而对包装企业来讲，意识到技术开展的趋势并首先付诸施行者无疑将走在竞争的前列。