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，飲料的市場需求量也不斷增加，產品的質量就成為了生產廠商和消費者關注的問題。而飲料瓶外觀的好壞直接或間接影響到其內部飲料的質量，所以為了減少不合格品的數量，需要增加檢測工序。手工外觀檢驗和產品標記昂貴和不可靠。同時又意味著不近人情的單調工作。這里，自動化機器視覺檢測系統提供了解決這些問題的方案。
2 PET飲料瓶灌裝過程分析
吹瓶、灌裝、套標和貼標、噴碼是影響PET飲料瓶質量的四道關鍵工序。首先在吹瓶工序，高溫氣體被吹入瓶胚并經過特定模具的壓制成為瓶子，在這個過程中瓶子可能出現變形、歪脖子等情況;在灌裝工序，PET瓶會出現漏灌、少灌、蓋擰松和擰歪等情況;在套標和貼標工序，標簽會被套歪、漏套等情況;在噴碼工序，由于噴碼機的偶然故障，導致碼的漏噴和錯噴等情況。這些情況中輕微的會導致產品外觀的不美觀，嚴重的會導致飲料內部質量發生變化，特別象茶飲料和乳類飲料。影響飲料瓶質量的幾個缺陷為:高蓋、歪蓋、破蓋、無蓋、淺量、錯標、無噴碼。如圖1所示。
3 機器視覺技術實現的缺陷自動化檢測
隨著飲料需求的不斷增大，以及客戶對產品質量的要求，越來越多的飲料生產廠商采用自動化PET瓶缺陷檢測系統，對PET瓶的外觀缺陷進行綜合檢測。這種方法代替了傳統的人工方法以提高生產效率和產品質量，解決了人工方法效率低、速度慢，以及受檢測人員主觀性制約等不確定因素帶來的誤檢及漏檢，實現更好的100%產品在線檢測。
圖1 灌裝質量缺陷3.1 機器視覺檢測方案
本項目采用了杭州華峰自動化系統有限公司開發的PET飲料瓶檢測系統，用于PET飲料瓶的外觀缺陷檢測。該系統以西門子圖像處理器[3]為核心，并結合西門子自動化設備，組成了既有數字信號接口又有復雜的工業網絡接口的完善系統，為用戶提供節省投資的方案。其基本檢測處理流程如圖2，簡易系統框架如圖3。
圖2 基本檢測流程圖
圖3 為系統簡易圖3.2 工作原理
首先通過光纖傳感器感應到瓶子，然后觸發圖像處理器拍攝圖片，圖像采集來后，對圖像進行二值化、目標定位、測量、特征匹配、OCR(光學字符識別)等圖像分析處理，處理的結果傳至PLC進行邏輯控制，并根據傳送帶當前的速度來驅動剔除裝置，準確地剔除不合格產品。
系統設計特點:本系統采用了西門子嵌入式圖像處理器，其集成化的模塊，很容易根據客戶現場的環境和客戶的要求來設計系統配置和外觀。該系統外觀使用全不銹鋼材料，符合了食品飲料行業的規范;獨立式的機械結構，容易安裝于流水線的任何位置;通過西門子觸摸屏和PLC的連接，使得操作工容易在線切換不同產品的程序，并可以從觸摸屏查看實時檢測數據;根據單條流水線產品的多樣化，系統采用了X-Y-Z都可以調節的機械機構，讓用戶操作更靈活。
4 結束語
該系統現已成功運用于國內幾家知名飲料企業的生產線上，效果理想，準確率達到了99.9999%。不僅滿足用戶的現有需求，而且還為用戶預留很多的功能和升級空間，這些功能在今后的檢測任務中將會發揮更多的作用，為用戶解決更多的問題，節省很多的升級費用。如:打印接口、上位機通訊接口、報警接口、標簽檢測功能、提速功能等。更重要的是該系統能嚴格的控制用戶產品的質量，減少了大量人工成本。隨著工業自動化水平的不斷提高，人工費用的增長，預期該系統將會有更加廣闊應用前景。
