基于图像处理技术的玻璃裂纹检测系统软件设计

摘? 要 随着中国社会经济的迅速发展，对玻璃外观质量的要求越来越高，玻璃瓶裂纹检测是玻璃瓶质量检查的重要方面之一。。传统的人工检测方法容易漏检、检测速度慢、检测时间长，效率不高，已经不能满足现在的要求，因此如何更加有效的检测出玻璃裂缝已成为一个很热门的话题。 本课题基于VB的开发平台，利用图像处理的知识对玻璃瓶图像预处理、图像分割、图像特征提取和图像缺陷识别，进而完成对玻璃瓶裂缝的检测工作。本课题图像预处理分为图像滤波和图像锐化，其中图像平滑的方法为中值滤波法，，图像锐化的方法为梯度锐化；图像分割所用方法为固定值法，迭代法和直方图；提取可疑裂缝的面积和周长，计算圆形度，以此判读是否为裂缝。 关键字：玻璃裂缝，中值滤波法，迭代法 随着中国社会经济的迅速发展，对玻璃外观质量的要求越来越高，玻璃瓶裂纹检测是玻璃瓶质量检查的重要方面之一。玻璃瓶生产过程中，流水线上的玻璃瓶经常会出现瓶口裂纹、瓶口炸口、瓶颈裂缝等缺陷。带有这些缺陷的玻璃瓶，一旦装入有气压的液体，非常容易爆炸发生危险。缺陷瓶流入市场，给企业形象造成损害，同时埋下了极大的安全隐患。 在生产企业中对于玻璃瓶的缺陷检测，国内玻璃生产的现状以及国际玻璃事业的发展趋势要求平板玻璃企业加快现代化步伐，坚持高技术起点，依靠技术进步，大力发展高水平的优质平板玻璃，提高在国际市场上的竞争能力。目前国内玻璃瓶生产厂家大多采用人工检测方法，容易受人眼分辨能力和易疲劳等主观因素的影响，无法保质保量地完成生产任务。国外大多采用机械装置与玻璃瓶直接接触的方式进行检测。利用计算机视觉的方法进行无接触的玻璃瓶裂纹检测具有造价低和灵活性高等优点，有着重要的研究价值。 目前机器视觉与运动控制、网络通讯等信息技术的结合正在改变玻璃瓶自动化生产的面貌。而对玻璃瓶生产企业来说，意识到技术发展的趋势并首先付诸实施者无疑将走在竞争的前列，因此，低成本、高精度、高效益的基于机器视觉的玻璃瓶检测系统逐渐被玻璃瓶生产厂家所接受。目前国内玻璃行业都在设法提高产品质量，增强自身竞争力来面对市场的挑战。 2.1 玻璃瓶裂缝检测现状及分析 检测玻璃瓶裂缝通常采取三种方式：人工灯光检测，基于传感技术的检测，基于机器视觉的无接触检测。其中人工检测不仅增加人工成本和管理成本，同时由于人眼容易疲劳且具有不稳定性，无法保证检测的合格率，并且随着近几年生产流水线速度的提升，人眼在精度、速度上的限制，根本无法用人工来完成检测。基于传感技术的检测虽然在质量和速度上能满足生产的需要，但它存在检测设备的制造代价高，灵活性差等缺点。 九十年代以来，随着数字图像处理技术的成熟，计算机软硬件、光学器件的迅速发展，基于机器视觉的无接触检测代替另外两种检测方式成为发展的趋势。应用机器视觉的玻璃瓶检测系统能够大幅降低检测成本，提高产品质量，加快生产速度和效率。作为高精度、非接触的测量和检测方案，视觉系统涉及到光学和图像处理算法，而且生产线上对多工序进行同步连续检测时，必须使视觉系统具备分布式联网能力。 美国NI公司研制的基于PC的视觉检测系统，将机器视觉、运动控制功能与LabView虚拟仪器软件相结合，取得了非常突出的成效。德国Siemens公司在1999年推出的智能化工业视觉系统SIMATIC VS710，提供了一体化的、分布式的高档图像处理方案。它将CCD、图像处理器、I/O 集成在一个小型机箱内，提供 PROFIBUS 的联网方式或集成的I/O 和RS232接口。通过Windows下的ProVision参数化软件进行组态。具有集成数字化照相机和快速图像处理器，标准连线接口，ProVision组态软件等优点。 美国工业动力机械有限公司开发了采用摄像技术的全方位空瓶检测机。摄像技术空瓶检测机采用反射光学系统、高分辨率摄像技术和自动变焦技术，对各个检测项目进行精确的检测。对于直径为 mm 95 的瓶子，可检测的异物面积大于等于 3.5×3.5 2mm ，精确度为 98％，检测mm 64 口径的空瓶时，检测速度可达700瓶/分钟。此外，德国的 MIHO 系统、HEUFT系统都是此类系统的典型代表。 2.2课题的提出 国外公司在九十年代初就开始研制计算机视觉在线检测设备，他们有着雄厚的经济实力和不断成熟的技术。目前已经有多家公司生产和出售该类产品，主要集中在美国和德国，以美国NI公司和德国 SIEMENS 公司为代表。虽然这些设备的价格昂贵，但依然很受国内玻璃生产厂家的欢迎。 在国内，各行业的领先企业在解决了生产自动化的问题以后，已经开始将技术革新的目光转向视觉测量自动化方面。由于国内玻璃瓶的生产并没有执行一个统一标准，以至各厂家玻璃瓶瓶高、 瓶底以及瓶壁的厚度都有较大的差异， 使玻璃瓶检测系统的推广应用存在一定的阻力。? 国内对于玻璃瓶的自动检测刚刚于近年开始起步，仅有少数几个厂家在进行玻璃制品在线检测设备的研制，但其产品体现的技术水平仅相当于国外九十年代的水平。现在仅有四通公司与广州大元公司利用日本的视觉系统建立了实验系统，另外湖南大学在此方面也取得了较大的成果。但总体来说，国内基于机器视觉的玻璃瓶检测系统的研究与应用还是比较落后的。 因此，目前在国内研制具有自主知识产权的玻璃瓶检测系统具有重要的社会效益和经济效益。 本课题是采用图像处理的知识，基于VB的开发平台，对玻璃瓶进行处理分析，判断是否有裂缝。