基于视觉的瓶装矿泉水悬浮物自动检测技术研究

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瓶装矿泉水在我国零售行业占有巨大市场份额,是日常生活中必不可少的饮品。但是,由于现存的生产设备和检测设备有很多不足,在矿泉水的灌装过程中可能包含可见的悬浮物,例如纸屑、胶布、标签、蜘蛛等,这些含有悬浮物的产品一旦流入市场,不仅会损害到人的健康,也会对企业的声誉和经济造成巨大损失。在瓶装矿泉水出厂前需要检测里面是否存在悬浮物颗粒,中国目前大多数水企都是采用人工观察的方法,这种检测方式已经不能很好满足生产的需求,存在很多诸如准确度低、检测速度慢、费时费力并且易受到干扰、依赖员工的主观感觉、检测效果不好、可靠性差的缺点,无法从根本上保证产品的质量,也无法满足高速生产线的生产要求。针对这一问题,本文基于计算机视觉技术,建立了一种瓶装矿泉水中悬浮物颗粒自动检测方法,包括图像采集、悬浮物颗粒目标识别、数量统计及尺寸参数检测等图像分析处理流程。在此基础上,设计了瓶装矿泉水中悬浮物颗粒自动检测装置,阐述了该装置的结构及工作原理,并进行了瓶装矿泉水中悬浮物颗粒检测实验。首先,介绍了基于视觉的瓶装矿泉水检测系统的研究背景和意义,并根据矿泉水中可见悬浮物的特点,提出了瓶装矿泉水视觉检测系统总体设计方案,系统详细介绍了光源和照明方式、图像采集系统、工业相机等关键技术。其次,对采集到的含有运动悬浮物的序列图像进行预处理主要是为了减少或消除在成像过程中背景噪声带来的干扰。同时为了防止矿泉水瓶滚动到检测工位时发生的轻微抖动影响检测,本文提出了一种抖动消除算法,可以去除由抖动引起的噪声,与此同时保留了悬浮物检测目标的信息,降低了图像动态帧差分处理后的大面积噪声干扰。进一步地,本文提出一种旋转投影算法检测悬浮物的尺寸,并进行数量统计,从定性和定量两个方面对瓶装矿泉水中是否存在悬浮物颗粒进行检测,悬浮物颗粒数量统计准确,具有较高的精确度。最后,在研究以上技术的理论基础上,设计了验证试验,开发一套简易装置,给出了详细试验方案,并对检测结果进行误差分析与讨论,为下一步的研究奠定基础,试验表明,将上述装置及方法用于瓶装矿泉水出厂前检测,具有检测准确、节约人力、工作效率高、操作简单的特点。
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