基于机器视觉的饮料瓶盖缺陷检测

很多酒水饮料都采用瓶装方式，并且会将很多重要的生产信息，如生产日期、品牌logo标识等打码或印制在瓶盖上。在生产过程中，需要对瓶盖上的信息（如生产日期字符检测、logo识别、划痕等）进行检测。在瓶盖上的标识码、LOGO甚至划痕、脏污等缺陷的检测中，光源的选择和具体打光方案的实施，对于目标的成功检出发挥着至关重要的作用。以下分享乐视科技在一些饮料瓶盖字符识别、表面缺陷检测方面的光源选择和打光案例。

金属饮料瓶盖生产日期字符检测

该案例需要检测具体不同颜色的瓶盖上的日期字符。这项检测任务的难点在于瓶盖上的颜色种类较多，背景干扰大（见下图a）。采用多种类型光源测试后，最后确定采用垂直光路的同轴光源（见图2）。

图1（a）被检测瓶盖实物图，一个瓶盖上存在多种颜色；

图1（b）采用高亮照射使背景与图案为白色，突出黑色字符；瓶盖为白色背景，比较反光，采用高亮照射使背景与图案为白色，只显现黑色字符，对比明显。

图1（c）采用数字控制器自动调节照明亮度，保证背景和被识别字符具有一定对比度。瓶盖表面磨砂且有轻微的变形，光源过亮会使背景与字符同时过曝；采用数字控制器自动调节到合适的亮度，虽然背景没有图1（b）对比明显，但是还是有一定的对比效果，能够保证稳定检测判定。

图2：金属瓶盖上的生产日期字符检测所用的光源及打光方案。

啤酒瓶盖上的二维码与字符图案检测

此项目需求能够准确测出防伪二维码、绿色印刷字符图案。如果仅检测防伪喷码，采用绿色光源即可滤掉字符图案背景；但二者需同时检测，这使得拍摄难度增加，因为字符图案也是需要检测的内容，所以不能消除字符图案。如果对比差别不大，两者会相互干扰，影响检测判断。来看看该如何考虑呢。

经综合分析采用低角度环形光源，颜色为黄色拍摄（见图3），使背景为灰白色，字符图案为灰色，防伪二维码为白色，整体对比效果明显（见图4）。

图3：瓶酒瓶盖上的二维码与字符检测所用的光源及打光方案。

图4：（a）被检测瓶盖实物图；（b）（c）采用低角度环形光源，使背景呈灰白色，字符图案为灰色，防伪二维码为白色。

塑料饮料瓶盖上的字符印刷检测

该项目的要求是检测塑料饮料瓶盖上印刷字符的有无。此类检测要求相对简单，从图5中看，不合格的瓶盖是没有印刷的白色无特征瓶盖（见图5c）；合格的瓶盖为带颜色且有印刷字符的瓶盖（见图5b）。

经测试判断，采用环型无影光源拍摄（见图6），既能保证检测面均匀，又能实现很好的对比效果。图5（b）中，拍摄的图像均匀且LOGO与背景对比明显；图5（c）中，瓶盖上没有印刷LOGO为全白无特征，判定为不合格产品。

图5：（a）被检测瓶盖实物图；以及合格（b）和不合格（c）的产品。

图6：塑料瓶盖上的字符有无检测所用的光源及打光方案。

塑料瓶盖表面缺陷检测

该项目需要检测塑料瓶盖的表面划痕、碰伤、脏污等缺陷，一般采用高角度垂直光路类型的光源，如高角度环形光或同轴光源；但是瓶盖表面带有微弱的曲面、且为磨砂面，因此采用此类光源会成像不均匀，导致灰度差别比较大，影响检测结果。

分析后采用圆顶光源，并适当提高工作距离，接近于高角度光源类型照射（见图7）。这样既能保证成像的均匀性，也具有垂直光路的效果，能实现对比效果明显的成像（见图8）。

图7：塑料瓶盖表面缺陷检测所用的光源及打光方案。

图8：（a）被检测瓶盖实物图以及（b）（c）表面划痕缺陷检测。

饮料吸嘴盖表面脏污检测

儿童饮料吸嘴盖不仅对卫生有着极高的要求，而且对产品材质也非常有讲究。该项目要求检测吸嘴盖上的脏污、瑕疵等特征。因为吸嘴需要360°一整圈全检，所以这也增加了检测难度。此项目采用双相机在侧面每次1/2拍摄面，条形光源在正上方稍做倾斜拍摄。这样既能保持低角度类型表面检测，也能尽可能增大均匀的照射面积（见图9）。

图10（b）为表面干净无瑕疵的OK品，图10（c）为表面存在脏污的NG产品，缺陷目标能够很轻易地被识别出来。

图9：吸嘴盖表面脏污、瑕疵检测所用的光源及打光方案。

图10：（a）被检测吸嘴盖实物图以及（b）干净无瑕疵的产品和（c）有脏污的产品。

希望今天讲的几个实际案例分析能够帮到您，有更多的方法和建议也欢迎分享。深圳市双翌光电科技有限公司有着多年的机器视觉行业经验，在机器视觉的软件应用领域上有着众多成功的案例和解决方案。双翌光电一直以来致力于机器视觉的开发、应用以及销售，为客户提供整体机器视觉解决方案及服务，把机器视觉技术应用到智能生产中。