基于VisionPro 的啤酒盖缺陷检测系统开发

孟银娜，张云鹏

（河南机电职业学院智能工程学院，河南郑州 450000）

0 引言

缺陷检测通常是指对物品表面缺陷的检测，表面缺陷检测系统采用了先进的机器视觉检测技术，对工件表面的斑点、凹坑、划痕、色差、缺损等缺陷进行检测[1]。啤酒瓶盖表面缺陷种类繁多，其中出现最多的缺陷主要是字符缺失、多漆和划痕等，目前针对啤酒酒瓶盖表面印刷缺陷的检测主要依靠人工筛选，容易造成视觉疲劳且检测效率较低、对细微缺陷的检出率低[2]。传统的人工检测已经无法满足现行市场的需求，因此，以瓶盖检测机为代表的机器视觉作为新兴的检测方式已经逐渐代替人工。基于机器视觉的瓶盖表面不良无损检测方式，可有效检测出缺陷，也可提高生产率。

1 系统软件设计

本文设计的啤酒瓶盖缺陷检测系统是基于康耐视VisionPro 机器视觉工具，在Visual Basic 图形化编程环境上进行二次开发实现的。VisionPro 是基于PC架构的新技术，功能灵活、强大，主要应用于各种复杂的机器视觉领域[1]。它集成了用于定位、检测、识别、测量和通信等任务的工具库，还提供了对VB.NET、C#、VC++的支持。通过上述高级语言调用VisionPro 控件，能够方便、灵活地开发出视觉应用程序。本文基于VisionPro 的工具库和ToolBlock 高级脚本，进行视觉检测系统的软件开发。软件总体设计如图1 所示。

图1 软件总体设计

1.1 图像获取和预处理

CogAcqFifoTool 用于图像的加载[3]，可以加载预先保存好的图像，也可以连接相机实时采集图像，实时处理。为了测试系统稳定性，本系统采用包含啤酒瓶盖印刷板表面字符缺失、多漆缺陷和划痕缺陷的图库进行测试。因为在VisionPro中有些工具不能处理彩色图像，所以必须将图像转换为8位灰度图像才能正常工作。采用CogImageConvertTool工具进行图像格式转换，将16 位彩色图像转换为8 位灰度图像。

1.2 缺陷识别与显示

CogHistogramTool 工具能对整张图像或图像中某一区域的像素分布情况进行统计分析，除了能够生成灰度直方图外，还能够统计图像的像素总数、平均灰度值、像素中值、出现概率最大的像素值、最大或最小像素值和像素的标准值等信息。利用灰度直方图，可以为图像二值化分割提供阈值参考，左侧的峰值代表物体的灰度值，右侧的峰值代表背景的灰度值，两峰值的中间像素值可以很好地将物体和背景分割开。

啤酒瓶盖缺陷定位的思路是选择一组瓶盖样品，用CogHistogramTool 工具对样品的图像进行统计分析，不同的样品会有不同的灰度直方图和像素统计结果。经过比对分析，合格品的平均值小于170，瑕疵品的平均值大于170，由此得出170 就是合格品和瑕疵品的分界线（图2、图3）。

图2 统计信息（瑕疵品）

图3 统计信息（合格品）

CogToolBlock 工具可以根据功能来组织视觉工具，创建重复利用的模块，为复杂的视觉逻辑任务提供简单的接口。同时提供了一项非常重要的功能——能够在其中编写脚本程序。其有4 种脚本可以选择，分别是C#低级脚本、C#高级脚本、VB.NET 低级脚本、VB.NET 高级脚本。本系统利用CogHistogramTool 工具平均值的结果作为输入接口，把判断结果作为输出接口，输入接口的数据类型选择INT，输出接口的数据类型选择String，编写C#简单脚本来完成合格品或瑕疵品的判断（图4）。

图4 C#简单脚本

CogCreateGraphicLabelTool 工具用于信息显示，本系统把文字显示自连接到原图，将CogToolBlock 的res与文本显示的text 类型连接，选择器类型修改为text，适当字体颜色以及文字的显示位置。

2 生成操作界面

VisionPro 的4 种开发模式[4]是Quickbuild 视觉+向导生成的操作界面、Quickbuild 视觉+修改的操作界面（使用QuickBuild 互动开发视觉、输入和输出和工作控件，使用应用程序向导生成操作界面（VB 或C#），使用Visual Studio 定制生成的操作界面）、Quickbuild视觉+自定义的操作界面（使用QuickBuild 互动开发视觉、输入和输出和工作控件，使用Visual Studio 定制生成的操作界面）、自定义应用程序（使用VisionPro API 并利用Visual Studio 开发自定义应用程序）。本系统选择Quickbuild 视觉+向导生成的操作界面。利用VisionPro 的ApplicationWizard 功能进行配置，应用程序命名为啤酒瓶盖检测应用程序（图5）。

图5 应用程序命名

对CogHistogramTool 工具中的Results.mean 等需要显示在操作界面的参数进行相应配置（图6）。

图6 配置显示参数

3 测试结果

双击打开生成的啤酒瓶盖检测软件，测试画面如图7 所示。单击“单次运行”按钮，在界面的左上角能看到产品是否合格，单击“持续运行”，系统即可连续检测瓶盖的缺陷情况，从而判断瓶盖是否满足合格品的条件。

图7 测试画面

4 结束语

啤酒酒瓶盖制作表面图案时，因为印刷板损坏和印刷工艺等问题，会出现字符缺失、多漆和划痕等缺陷，影响瓶盖的美观。本文基于VisionPro 软件的机器视觉检测方法，研发一种非接触式的瓶盖表面缺陷检测自动检测系统，实现了啤酒瓶盖表面缺陷的简单、快速、准确检测。目前该系统仅能检测啤酒瓶盖的平面缺陷，对其他类型啤酒瓶盖的缺陷检测还需进一步研究。