[发明专利]基于FPGA的PET瓶盖缺陷实时检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的PET瓶盖缺陷实时检测系统，其特征在于：它主要由机架、从动滚筒、主动滚筒、伺服电机、输送带、超声波传感器、FPGA处理器、红色环形光源和高速面阵相机构成，从动滚筒和主动滚筒水平设在机架上，输送带设在从动滚筒和主动滚筒上，所述红色环形光源设在输送带的上方，高速面阵相机设在红色环形光源的正上方，所述超声波传感器设在输送带的上下两侧且位于红色环形光源的正下方，待检PET瓶盖放在输送带上，伺服电机通过主动滚筒带动输送带移动，所述超声波传感器检测到待检PET瓶盖时，将信息传送给FPGA处理器，FPGA处理器关闭伺服电机，并启动高速面阵相机，高速面阵相机拍到的待检PET瓶盖图像传送给FPGA处理器，FPGA处理器，用以判定待检PET瓶盖图像是否存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的PET瓶盖缺陷实时检测系统，其特征在于：所述高速面阵相机为CMOS型高速面阵相机。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA的PET瓶盖缺陷实时检测系统，其特征在于：还包括光照箱以及固定在光光照箱内的侧壁上的支架，所述红色环形光源和高速面阵相机固定在支架上。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基于FPGA的PET瓶盖缺陷实时检测系统，其特征在于：还包括气动式机械手、合格瓶盖通道和不合格瓶盖通道，合格瓶盖通道和不合格瓶盖通道设在输送带的输出端，合格瓶盖流入合格瓶盖通道；FPGA处理器控制气动式机械手，气动式机械手将不合格瓶盖送入不合格瓶盖通道。

5.根据权利要求4所述的基于FPGA的PET瓶盖缺陷实时检测系统，其特征在于：所述机架为长方体结构，输送带为黑色皮带。

6.根据权利要求5所述的基于FPGA的PET瓶盖缺陷实时检测系统，其特征在于：所述FPGA处理器通过10/100 Ethernet口与数据中心连接。

7.根据权利要求1所述的基于FPGA的PET瓶盖缺陷实时检测系统，其特征在于：所述FPGA处理器的芯片采用型号为CycloneIII EP3C40F484C8的芯片。

8.利用权利要求1至7任一项所述的基于FPGA的PET瓶盖缺陷实时检测系统对PET瓶盖缺陷实时检测的方法，其特征在于：包括以下步骤：A、图像采集：输送带上的PET瓶盖经过光照箱时，高速相机采集一帧图像并传送FPGA处理器；B、图像处理：FPGA处理器对采集到的图像进行高斯滤波，去除噪声对污点判断的干扰，同时保留锐利的瓶盖的瓶盖螺纹圈与密封圈边缘；C、图像检测分析：FPGA处理器对经过处理的图像进行阈值分割，通过Blob分析确定瓶盖圆心，使用游程编码的方式判断出污点的存在与否，计算连通区域得出污点大小。

9.根据权利要求8所述的PET瓶盖缺陷实时检测的方法，其特征在于：所述图像检测分析中，FPGA处理器在进行污点判断的同时判断螺纹圈是否存在缺陷，具体的螺纹圈检测的步骤如下：(1)以(CenterColumnCoor,CenterRowCoor)为圆心、水平右方Excircle_DiameterDist/2处为第一点，逆时针方向生成常量Num_SearchBox个长为Excircle_DiameterDist+10搜索矩形；(2)对每个矩形区域执行投影处理，垂直扫描区域获得投影波形；(3)执行微分处理，确定保持最大偏差值为100%；(4)针对最高差异波形的三个邻近像素执行插值计算，精确测量边缘点位置；(5)求出成对边缘点之间的Euclidean distance相互比较，最大值与最小值之差不在允许公差范围内则判定为螺纹圈存在缺陷；其中，变量CenterRowCoor 为当前图像中瓶盖圆心纵坐标，CenterColumnCoor 为当前图像瓶盖圆心横坐标，常量Excircle_DiameterDist为标准螺纹圈半径。

10.根据权利要求8或9所述的PET瓶盖缺陷实时检测的方法，其特征在于：所述图像检测分析中，FPGA处理器在进行污点判断的同时还判断密封圈是否存在缺陷，具体的密封圈检测的步骤如下：(1) 以(CenterColumnCoor,CenterRowCoor)为圆心、水平右方Innercircle_DiameterDist/2处为第一点，逆时针方向生成常量Num_SearchBox个长为Innercircle_DiameterDist+10搜索矩形；(2)对每个矩形区域执行投影处理，垂直扫描区域获得投影波形；(3)执行微分处理，确定保持最大偏差值为100%；(4)针对最高差异波形的三个邻近像素执行插值计算，精确测量边缘点位置；(5)求出成对边缘点之间的Euclidean distance相互比较，最大值与最小值之差不在允许公差范围内则判定为密封圈存在缺陷；其中，变量CenterRowCoor 为当前图像中瓶盖圆心纵坐标，CenterColumnCoor 为当前图像瓶盖圆心横坐标，常量Innercircle_DiameterDist为标准密封圈半径。