随着国家对食品安全的日益重视，啤酒生产企业对啤酒质量也愈发重视，很多啤酒生产企业在灌装生产线上使用了各种在线检测设备以确保啤酒的质量。在线空瓶验瓶系统是在灌装前对空瓶缺陷和异物进行检测的设备。传统的灌装前啤酒瓶检验方式是人工灯光检验，这种方式效率低、精度差、检验人员易疲劳难以保证检测质量。机器视觉检测技术在国外已经发展到比较成熟的阶段，而国产机器视觉检测设备的研发还在起步阶段，因此目前国内市场上的在线空瓶检测系统主要还是依赖进口。然而进口设备价格昂贵，后期维护费用高，同时因为不能很好的适应我国啤酒瓶回收瓶占多数的现状，检测效果不是很理想。本课题的目的就是研发一套既适合我国国情，又拥有完全的自主知识产权、低成本的在线空瓶检测系统。　　 在线空瓶检测系统是集机器视觉、精密机械、实时控制于一体的高速在线检测设备，要求各部分精密配合，互相协调才能达到预期检测效果。其主要技术包括光学、机器视觉、图像处理、计算机控制、变频调速等。为了完成该系统的设计和开发，本课题主要包括如下工作：　　 根据在线空瓶检测系统的功能要求，设计机器视觉硬件系统架构。首先设计了双CPU卡的高配置双系统工控PC作为核心处理和控制单元，然后分别对瓶口检测、瓶底检测、瓶壁检测所要用到的光源、镜头、相机以及采集卡进行了详细的理论分析和合理的选型，最后根据运动控制部分的功能要求，本课题设计了基于数据采集卡和运动控制卡板卡的运动控制架构。　　 在硬件系统搭建成功的基础上，对整个系统的软件系统进行设计与开发。在visual C++软件开发环境中，利用C++语言的封装性和继承性的特点开发了整个软件系统，包括基于多线程技术的图像采集和图像处理软件以及基于板卡开发技术的运动控制软件，并对两部分软件的通信方式进行了设计与实现。　　 对空瓶图像处理算法进行了研究以及代码实现。首先本课题研究了能够应用于在线空瓶检测系统空瓶图像处理的关键图像处理技术，然后根据空瓶图像各个部分的成像特点划分了检测区域以及实现了各个检测单元的缺陷检测步骤。在这过程中，提出了一些创新性的空瓶图像处理算法，包括旋转扇形扫描法判断整圆、改进的密集度分析法判断缺陷、以及瓶壁图像快速定位法等。　　 对软件优化方法进行了研究。合理地利用全局变量、多线程技术以及Windows消息机制可以有效地优化软件系统。提出样机的测试方法，并根据检测标准详细地记录了测试数据，并对测试数据进行了分析。　　 通过机器视觉软硬件系统研究与设计以及在试验平台上对样机进行的大量测试，证明了本文提出的集光机电于一体的在线空瓶检测系统结构合理、性能稳定，各项指标已达到或超过预期目标。