王海栋+赵巨峰+高秀敏
摘要： 结合药品生产线瓶盖缝隙检测的具体需求，提出一种视觉成像采集系统的筛选与设计思路以及在此基础上的视觉图像处理方法。分析了视觉图像信息采集系统与具体生产线需求的关系，确定了图像采集系统的参数，设计了透射式照明与成像采集系统架构。在获取视觉图像后，提出使用区域标记算法、canny边缘检测算法、黑白二值化算法等，自动寻找瓶盖区域并确定瓶盖缝隙的像素宽度，最终给出实际物理宽度。测试实验表明，该系统测量的准确率为100%，最大误差值为0.016 mm，最大误差百分比为2.73%，平均误差百分比为1.15%。
关键词： 视觉检测； 瓶盖缝隙； 在线自动化
中图分类号： TB96文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.04.001
Abstract： According to demand of gap detection of cap in the drug production line，a method was proposed to solve the problem.The proposed method includes the selection and design for visual imaging system，and the image processing algorithm based on the system.The relationship between visual image capture system and production line was analyzed.The authors determined the parameter of image capture system and designed the structure of transillumination and image acquisition system.After the acquisition of the image，region labeling algorithm，and the canny edge detection algorithmbinary algorithm were used to automatically search the cap area and calculate the width of pixels of the gap.Finally，the actual physical width was obtained from the pixels width.The experimental results demonstrate that the accuracy of the propose method is 100%，and the maximal error is 0.016 mm.The results also give out that the maximal error 2.73%，and the average error is 1.15%.
Keywords： vision inspection； gap of cap； online automation operation
引言
随着我国先进制造业的发展，对工业生产的在线自动化提出了更高的要求[1]，人工检测的低效与长期成本迫使产业升级，“机器换人”成了必经之路。
视觉检测技术充分结合光电检测、图像处理等技术，通过整合设计将其应用于生产线，能够对产品的尺寸、瑕疵等进行快速检测与判别，从而实现生产线的自动化检测与运行[2-3]。这类技术具有非接触、定制化、速度快等优点[4-5]。视觉检测是一个朝阳行业，市场潜力巨大，随着“机器换人”的深入，视觉检测系统在工业生产线的应用越来越普遍[6]。
视觉成像采集与处理算法设计在视觉检测中是最重要的，设计合理的系统与处理方法是实现高准确率、高效率检测能力的关键。针对这个问题，本文结合具体的药品生产线瓶盖缝隙检测需求，重点解决了视觉成像采集系统的筛选与设计，以及在此基础上的处理算法研究。
1在线系统的视觉检测
对于一个针对生产线的视觉检测系统，主要包括机械架构与照明装置组装（机械结构支撑与照明设备），成像系统与视觉检测辨识算法设计与研发（成像相机、数据采集与视觉处理系统）。典型的视觉检测在线系统如图1（a）所示。在整个系统中，机械支撑架构承载相机面向生产线，照明系统对生产线进行照明，CCD或CMOS工业相机高速采集生产线的图像，经采集之后进入工业计算机，通过工业计算的视觉检测软件进行自动检测。在线作业中，最主要的是精度与速度，精度是保证准确率的关键，而速度是生产线正常运行的要求。因此，在整个系统中，视觉检测技术是最核心的技术，类似于“人脑”的思考与判断。
杭州一个制药厂家的实际药品生产线中，如图1（b）所示，要求橡胶软盖子的帽檐与瓶体之间的距离不能超过1 mm，且药瓶移动的速度为750个/min。为找出生产线上不符合要求的瓶子，采用视觉检测技术实现自动分拣。
2瓶盖缝隙的视觉检测
2.1与生产线匹配的视觉检测系统
根据检测距离为1 mm，以及检测速度必须满足750个/min的要求，需要选择合适的相机与计算设备。
计算设备一般采用工业电脑，选购了一款技嘉GB-BXI7H-4500BRIX的工控电脑，内存8 GB，128 GB的固态硬盘，USB 3.0接口，可扩展，性能非常好，以符合后期处理算法软件的实时处理。对于相机，需要能够快速获取视觉信息，且只要包含瓶子瓶盖即可；此外，生产线上的瓶子靠相互挤压运动，因此相机采集信息的速度要快，以减少成像中的抖动模糊；USB类的相机更佳，接口最方便。对相机的选择进行具体分析。
