（一）機(jī)器視覺的原理 機(jī)器視覺是用計(jì)算機(jī)來分析從攝像機(jī)所獲得的圖像的 一種方法，分析結(jié)果被用來報(bào)告信息（探測結(jié)果）、控制工藝 過程或移動物體。 采用CCD照相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給 專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn) 變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取 目標(biāo)的特征，如：面積、長度、數(shù)量、位置等；_后，根據(jù)預(yù)設(shè)的 容許度和其他條件輸出結(jié)果，如：尺寸、角度、偏移量、個(gè)數(shù)、 合格，不合格、有，無等。

（二）機(jī)器視覺的特點(diǎn) 機(jī)器視覺檢測技術(shù)具有速度快、精度高、自動化程度高 等突出的優(yōu)點(diǎn)，能很好的滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求，在實(shí)際中 顯示出廣闊的應(yīng)用前景。機(jī)器視覺與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺從廣義 上來說都是利用圖像處理技術(shù)達(dá)到對目標(biāo)的理解職別等，但 是從應(yīng)用上來說機(jī)器視覺具有_的特點(diǎn)：

1．機(jī)器視覺是一項(xiàng)綜合技術(shù)，其中包括數(shù)字圖像處理技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)、控制技術(shù)、電光源照明技術(shù)、光學(xué)成像技 1 10 術(shù)、傳感器技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)， 人機(jī)接口技術(shù)等。這些技術(shù)在機(jī)器視覺中是并列關(guān)系，相互 協(xié)調(diào)應(yīng)用才能構(gòu)成一個(gè)成功的機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)。

2．機(jī)器視覺_調(diào)實(shí)用性，要求能夠適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中惡劣的環(huán)境，要有合理的性價(jià)比，要有通用的工業(yè)接口，能夠由 普通工人來操作，有較高的容錯(cuò)能力，有較高的安全性，不會 破壞工業(yè)產(chǎn)品，還_有較強(qiáng)的通用性和可移植性。

3．機(jī)器視覺_調(diào)實(shí)時(shí)性，要求高速度和高精度，因而計(jì)算機(jī)視覺和數(shù)字圖像處理理論中的許多技術(shù)日前還難以應(yīng)用于機(jī)器視覺，它們的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)_其在工業(yè)生產(chǎn)中的 實(shí)際應(yīng)用速度。

二、玻璃瓶檢測的特點(diǎn) 玻璃瓶的檢測具有如下特點(diǎn)：
（一）材料是玻璃，這對很多傳統(tǒng)檢測技術(shù)來說是個(gè)難題。
（二）玻璃瓶檢測強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)、在線，確保對過程實(shí)現(xiàn)全面控制，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的合格率。比如現(xiàn)在很多酒生產(chǎn) 線生產(chǎn)速度在36000瓶／時(shí)以上，這是許多傳統(tǒng)檢測手段無 法提供的。
（三）空瓶形狀復(fù)雜，不利于實(shí)現(xiàn)接觸方式檢測，而非接 觸方式是傳統(tǒng)檢測技術(shù)所不能解決的問題。 針對玻璃瓶檢測的特點(diǎn)與要求，實(shí)際中主要針對四個(gè)方 面進(jìn)行檢測，即瓶口檢測：瓶口密封面檢測，螺紋檢測；瓶壁 檢測：瓶壁內(nèi)、外表面污物檢測，磨損度檢測；瓶底檢測：瓶底 污物，裂紋；瓶內(nèi)殘液檢測：殘留堿液，殘留油，殘留水。 空瓶經(jīng)過檢測機(jī)，如果上述四項(xiàng)檢測都合格，則順利進(jìn) 入生產(chǎn)線的下一個(gè)環(huán)節(jié)，如果不合格將由剔除器來剔除。如 瓶子破損則被剔除到垃圾箱，直接銷毀；如瓶子內(nèi)有殘留液， 則剔除到另一條傳送帶，經(jīng)過傳送帶傳送到洗瓶環(huán)節(jié)。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在圖像的采集處理上，系統(tǒng)通過四個(gè)相機(jī)分別獲取瓶口、瓶底、瓶壁的圖像，并加以識別處理，圖象處理的結(jié)果可送入人機(jī)界面，也可以通訊給PLC。人機(jī)界面與驗(yàn)瓶機(jī)PLC 通訊，可以讀寫PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)。瓶子通過無壓力傳送單元傳 入驗(yàn)瓶機(jī)，而驗(yàn)瓶機(jī)PLC結(jié)合檢測元件與編碼器，_終達(dá)到剔除不合格瓶子的結(jié)果。

（一）CPU模塊 選用SIMATIC S7—300系列CPU315—2DP。它具有MPI 接口和PROFIBUS—DP主／從接口，可用于中大規(guī)模的I／O配 置，也可用于建立分布式I／O結(jié)構(gòu)，正適合建立與各遠(yuǎn)程子站 相接的結(jié)構(gòu)。它具有64K的程序存貯器，2048個(gè)位存貯器，64 個(gè)計(jì)數(shù)器，128個(gè)定時(shí)器，定時(shí)范圍為10ms一9990s。 CPU315-2DP總I／0地址空間為102411024字節(jié)，其中過 程映像I／0為128／128字節(jié)。數(shù)字I／0總數(shù)為8192個(gè)通道，其 中集中的I／0為1024個(gè)通道。模擬I／0總數(shù)為512個(gè)通道， 其中集中的I／0通道數(shù)為256~1280。每個(gè)系統(tǒng)可以擴(kuò)展32 個(gè)模塊，模塊內(nèi)集成背板總線。

（二 ）視覺傳感器 視覺傳感器采用VS710，它是一個(gè)智能化的、一體化的、 帶PROFIBUS接口的、分布式的灰度級工業(yè)視覺系統(tǒng)，它將 圖象處理器、CCD、I／O集成在一個(gè)小型機(jī)箱內(nèi)，提供 PROFIBUS的聯(lián)網(wǎng)方式或集成的I／O和RS232接口。更重要 的是，通過PC WINDOWS下的Pro Vision參數(shù)化軟件進(jìn)行組 態(tài)，VS710_次將PC的靈活性、PLC的可靠性、分布式網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)和一體化設(shè)計(jì)結(jié)合在一起，在PLC和PC體系之間找 到了_的平衡口一。 VS710集成數(shù)字化照相機(jī)：高分辨率CCD，768×512方 形象素；直接象素?cái)?shù)字化采樣，無轉(zhuǎn)換誤差；集成全幀快門， 適合運(yùn)動物體。 VS710集成CPU快速處理灰度圖像：80486 100M CPU， 直接處理象素?cái)?shù)據(jù)；16MB RAM，可執(zhí)行復(fù)雜程序；16MB FLASHDISK，_多存儲200個(gè)程序；2MB圖像存儲器，可在處 理圖像時(shí)同步抓取下一幅圖像；采用倍速掃描技術(shù)，圖像采 集過程中即可進(jìn)行評估；半幀模式時(shí)吞吐率達(dá)25件／秒，全 幀模式時(shí)達(dá)16件／秒。 VST10采用標(biāo)準(zhǔn)連接接口：PROFIBUS—DP，傳輸率 9．6Kbps-12Mbps； 節(jié)點(diǎn)地址號1-125，標(biāo)準(zhǔn)9針接口； 9．6Kbps一1 15Kbps。 VS710采用ProVision軟件進(jìn)行參數(shù)化： 利用 PROFIBUS—DP對幾個(gè)從屬VS710進(jìn)行遠(yuǎn)程配置；用RS232 和PROFIBUS進(jìn)行在線參數(shù)傳輸；畫面只顯示有問題的圖像 而不影響處理性能。

（三）視頻檢測環(huán)節(jié) 以瓶底檢測為例，閃光燈通過光學(xué)透鏡和濾光系統(tǒng)照射 在瓶口中，瓶口密封面反射光線傳送到CCD相機(jī)，在CCD相 機(jī)中成像為圓環(huán)。處理后的圖像將用于評估，以判斷瓶口的好壞。圖像的主要形狀是環(huán)形，如果沿環(huán)形的某個(gè)位置上有缺 陷，則缺陷處的灰度相對環(huán)形的其他位置會有一個(gè)較大的變 化。這個(gè)灰度的變化是我們檢測的重要參數(shù)，通過它可以確 定瓶口是否有缺損。圖3為有殘缺瓶口的圖像。在圖像上畫一條線，然后分析線上的灰度值，對灰度的變化進(jìn)行分析，變化_的點(diǎn)即為外邊緣點(diǎn)，同樣的方法找另外兩個(gè)點(diǎn)，通過三點(diǎn)即可以確定圓心。使用相同的畫線分 析灰度變化的方法可以找到內(nèi)徑圓，這樣_得到我們所要處理的_區(qū)域，在這個(gè)圓環(huán)內(nèi)尋找灰度變化點(diǎn)，從而找到缺陷點(diǎn)。