机器视觉系统对灌装奶油生产线上的灌装、施加密封膜和密封盖这三个环节进行自动化检测，防止不合格产品的流出。

在装在容器中的人造奶油出厂之前，对其进行严格检查是一项比较艰巨的任务，至少这是一家工厂遍布整个北欧的大型人造奶油生产商的经验之谈。这家生产商需要在出厂前对大约400种人造奶油品类和包装的组合进行检查。

每种人造奶油产品，都包括一个填充人造奶油的灌装容器、一个密封薄膜和一个密封盖。印有不同语言的标签和品牌图案，会直接添加到塑料容器上。塑料容器（包括标签和品牌图案）由供应商提供，供应商将这些塑料容器以摞在一起的盖子、容器和薄膜的形式，运送给人造奶油生产商。

在人造奶油生产工厂，当操作员将摞在一起的塑料容器放到灌装机上完成人造奶油灌装时，他们只能看到塑料容器的顶部和底部，这意味着操作员不太容易确定摞在一起的所有塑料容器上，是否都具有相同的标签和品牌图案。

当然，人造奶油也有很多品类。例如，抹在面包上的奶油可以由橄榄、红花、大豆或其他来源的油制成。

人工抽样检测流程

以往，制造商采用人工抽检的检测程序，操作员会将产品从生产线上取下，在生产过程中的两个环节对其进行检查：一次是在将薄膜贴在装满人造奶油的容器上之后；另一次是在容器被盖上盖子之后。Bytronic Vision Automation公司CTO John Dunlop指出：“操作员每隔15分钟会取下一个产品进行检测，并记录所有细节。”Bytronic公司是一家专门面向制造业的机器视觉系统集成商。

这种人工抽检的方式并非理想选择，因为操作员不可能对每个产品都进行检测，所以很可能有不合格的产品会发送给零售商。Dunlop说：“比如，有些时候会将瑞典厂商的盖子，盖到俄罗斯厂商的容器上。”

这家人造奶油生产商决定部署自动化检测流程，他们选择与康耐视以及康耐视的集成商伙伴Bytronic合作，为其提供自动化检测解决方案。该项目总共包括51条生产线，分布在北欧几个国家的五家工厂中。

自动化检测

Bytronic制造了坚固耐用的不锈钢支架用于固定相机，不锈钢支架上带有丙烯有机玻璃镜头罩。不锈钢支架安装在金属轨道上，便于工厂操作员在清洁人造奶油生产机械时移走相机支架。奶油生产机械时移走相机支架奶油生产机械时移走相机支架。

图1 人造奶油自动检测系统取代了人工抽检流程

相机安装在靠近生产过程开始的地方，每条生产线上装配有两个相机支架，一个支架安装在生产线的底部，另一个安装在顶部。底部的相机位于容器被装满人造奶油之前的位置，并在容器装满人造奶油前和装满奶油后，分别拍摄容器的图像。顶部的相机位于装满奶油的容器被盖上盖子之后的位置，相机先拍摄容器被封上密封膜的图像，然后再拍摄盖上盖子的图像。

每条生产线上都装配有一组相机支架。每个支架上安装的相机数量各不相同，这取决于一条生产线内有多少产品通道；最大的生产线包括七条产品通道。每个支架的宽度约为10英寸（约25.4cm），高度约为6英寸（约15.24cm）。

对于生产线上的每一件产品，智能相机都会拍摄其图像并对图像进行处理，然后将“合格”或“不合格”的信号传送给PLC，PLC与灌装奶油和组装成品的自动化机器集成在一起。如果出现“不合格”信号，则生产过程停止，操作员将故障产品下线。智能相机将故障图像传输到一台单独的PC上，用于永久记录。

智能相机系统

这套自动检测系统使用了康耐视公司的In-Sight 5605智能相机，该相机搭载2/3英寸CCD图像传感器，分辨率为2448×2048，帧率为16fps，提供C-Mount镜头接口。

Bytronic使用专有的视觉编程语言Cognex In Sight Spreadsheet，创建特定的图案和图像识别算法，以确定检测中的每个产品是否合格。算法会将每个产品的图像与其应该具有的正确特征进行比较。

相机内的软件使用文件传输协议（FTP）将图像传输到中央PLC，并使用开放平台通信（OPC）协议将“合格”或“不合格”信号传送给生产机器。

照明

为了给检测过程提供照明，Bytronic选择了TPL Vision UK公司提供的IP69K Washdown RGB LED背光条形灯。

“这意味着对于不同的产品，我们可以使用不同的光源布置来照明。如果我们知道在红光照明灯下产品看起来会更清晰，那么我们就点亮红光。”Dunlop指出。例如，印有红色圣诞装饰的容器或盖子，在使用红光照明时，成像效果并不好。

这些照明灯的防护等级可达IP69K，因此工作人员在清洁生产机器时不必拆除它们。

图2 自动检测系统，包括安装在支架上的智能相机和LED条形灯

实施挑战

Bytronic的工程师完成该项目克服了三个主要挑战。

第一个挑战是该生产商对包装或标签需要频繁更换。Dunlop说：“在每个工厂中，每天都会处理一个包装或标签更换情况。”对于每一次更换，工厂人员都需要决定使用什么颜色的光照明，以及如何设置相机曝光来捕捉产品的最佳图像，从而实现自动化检测。

为了实现对检测系统进行这些更改，Bytronic的工程师编写了一个测试程序，使用不同的照明和曝光组合来拍摄图像，以便工厂人员能够选择出能实现最佳图像的参数组合。

第二个挑战是工厂中所使用的生产机器生产年代久远。这些机器最早还是在20世纪80年代安装的，因此Bytronic团队很难找到合适的位置安装相机支架。

Dunlop表示：“我们必须进行一些非常仔细的机械设计，以便能够在现有的机器中安装相机支架。必须为安装相机寻找空间，并且要确保相机的安装位置能够拍摄到想要看到的东西。”

第三个挑战是员工希望在清洁灌装机器时能够移除相机，而且机器的清洁频率比较高。Dunlop解释说：“工作人员会使用沸腾的烧碱清洗机器，这对相机支架并不友好。”

这就是为什么Bytronic的工程师设计了相机支架和跟踪系统，这使得移走和重新安装相机系统变得更加容易。

结果

自从安装了这套自动检测系统，这家人造奶油生产商还没有收到任何来自超市的投诉或退货。Dunlop表示，事实上，向零售商发送错误产品的风险几乎是不存在的，因为每一个产品都在生产线上接受了检测。

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