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啤酒生产线的啤酒瓶自动检验设备

发布时间:2019-06-10 12:10 来源:未知 编辑:admin

  项目背景:整条瓶装啤酒生产线包括上瓶、验瓶、装酒、消毒、加盖、验酒、贴标等几道工序。其中啤酒瓶在线检测装置和控制系统是啤酒生产线的重要组成部分,是实现啤酒生产线整线自动化、高效率、低能耗经济运行的决定性因素之一,也是今后啤酒生产自动化的研究重点。目前国内啤酒企业使用的关键检测装置还都依赖进口,这是我国啤酒设备技术发展中的薄弱环节。本课题基于机器视觉技术和技术,研究的目标就是要制造出技术含量高、功能完善、运行稳定可靠的适应高速、高效啤酒生产线的在线检测和自控系统产品。

  主要内容:本设备是啤酒生产线整线自动化中的关键检验装置,主要用来检验啤酒瓶的质量,包括破口,瓶壁带有霉斑、拉丝、异物、火碱等。本设备基于机器视觉技术,通过FPGA实现。设备通过摄像头实时获得生产线上的啤酒瓶照片,针对不同的质量问题,通过相应的图像分析与识别算法,得出检验结果,并将存在质量问题的啤酒瓶自动处理、记录。管理员可以通过网络远程监控整个生产线上的检验进度。而且系统带有智能安装配置向导,引导操作人员快速进行安装配置设备。本系统大大提高了生产效率,并改善了人员的工作环境。

  本方案现在已经完成前期车间调查与可行性分析。正在进行原型设计和算法设计阶段。

  主要关键技术为:图像快速获取和预处理技术,啤酒瓶质量分析和识别算法的硬件实现,生产线机械控制改造,远程网络监控,系统安装配置程序。

  啤酒瓶破口,霉斑,拉丝,异物,火碱等相关质量指标的识别算法,并通过FPGA硬件实现。

  针对不同的啤酒瓶质量问题并行检验,保证设备快速处理,满足生产线流水速度。

  实现啤酒生产线的自动化在线检验与处理装置。通过网络远程监控,提高生产效率,改善工作条件。

  系统自带的安装配置向导,根据现场环境进行参数自动调整,并自动指导工程人员安装设备,从而简化安装及维护。

  硬件装置的可重用性,通过更换相应软件,使得本设备用于其他关键环节检验,如验酒环节。

  由于啤酒瓶图像画面很干净,如果啤酒瓶有破口,霉斑,拉丝,异物,火碱等不合格现象,在画面上将有明显的特征。目前此方面的图像识别算法比较容易实现,实时性也较高,可以满足啤酒生产线的速度。摄像头像素和处理速度都可以满足设备的要求。而且本方案已经进行过现场调查,吸取了现场工程人员的建议,在系统设计中加入了可靠性设计。

  图2 啤酒瓶检验生产线可见,本系统主要由光源、摄像头、图像处理单元、控制单元、机械装置、显示器、机械部分和远程监控主机等组成,其中图像处理单元和控制单元由Spartan 3E完成。其职能分别为:光源提供稳定的、长效的光源,保证取像质量;摄像头用于获取啤酒瓶图片;控制单元对系统的功能执行予以控制;图像处理单元对数据进行处理、分析,判断各种不合格现象;显示器用来显示检验结果和生产线状况;机械部分完成生产线传动,啤酒瓶触发和实时处理等动作;监控主机用来远程监视生产线的状况。

  (2)图像处理和识别:对采样图像做专门的识别算法,检测图样中的污点等不合格现象。

  (3)控制单元:由FPGA开发板控制机械装置,自动处理不合格啤酒,并记录检测结果,保证生产线的正常运行。

  (5)智能安装配置向导:在设备安装过程中,该向导能够自动设置参数,并指导操作人员进行很方便地安装和维护。

  系统使用Spartan 3E Starter Board作为核心控制板,外加图像传感器模块,控制装置,显示器和网络监控模块。使用Expansion Connectors,RS232接口,PS/2接口,VGA接口,10/100 M网络接口和LCD 显示屏。系统需要实时拍照,获取啤酒瓶图像,送入FPGA图像处理模块,处理后执行控制装置和显示设备。生产线管理员可以通过网络远程监控检验情况。设备在安装和维护时需要使用键盘和VGA显示器配置系统。考虑到系统开发的周期和性能,我们选用Spartan 3E 作为开发平台,使用ISE design software,以及相应的开发工具。

  系统安装配置程序;图像数据采集模块;图像预处理模块;图像分析比对模块;数据记录处理;机械控制模块和远程网络控制模块。

  系统开发采用整体设计+模块开发的方式,对于图像识别算法的硬件实现,我们先通过

  (3)满足瓶酒瓶不同类型质量问题的检验,并满足生产线)实时地响应网络远程监控功能。

  图像传感器模块:啤酒生产线上的传速度很快,但啤酒瓶的图片色彩简单,因此需要选用的图像传感器响应速度快,但对色位要求不高。图像传感器通过扩展接口与Spartan 3E开发板相连。

  控制装置:控制装置需要与啤酒生产线结合在一块设计,通过扩展接口与Spartan 3E相连。响应速度要符合生产线.测试设备

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