由于食品安全事故频发,人们对一次性餐具的质量越发重视,另一方面,随着人工成本逐年攀升,生产商对纸杯质量检测自动化的需求日益膨胀。本文针对纸杯生产过程中出现的各种可视缺陷如:杯口变形、尺寸偏差、暴口、污渍、褶皱,杯内异物等,采用机器视觉技术和嵌入式系统开发技术,研究开发了一套基于ZYNQ的嵌入式纸杯可视缺陷的机器视觉检测系统,旨在实现对纸杯产品的自动检测,减轻工人劳动强度,提高生产效率。本文的主要工作如下:1、针对纸杯杯口尺寸偏差,圆度变形以及暴口这三种形态缺陷,本文提出一种以基于最小外接圆法评定缺陷的新算法。该算法的基本思想是从与杯口轮廓有两点或三点接触的初始圆出发,在保持圆与轮廓始终有两点或三点接触,且这两点和三点符合一定要求的条件下,通过不断向圆外更换接触点,逐步寻找更大的圆,直到找到的圆包容所有轮廓,即为杯口轮廓的最小外接圆。最后依最小外接圆实现对杯口的尺寸偏差、圆度误差以及暴口缺陷的评定。实验结果表明:此算法没有原理性误差、精度高;而且原理简单、易于编程实现;算法高效、求解速度快;可满足准确,实时测量的要求。2、针对杯底轮廓分离效果不稳定的问题,本文提出了“取灰度值最小N点法”计算动态阈值,克服了固定阈值的缺点;还提出了“分区二值化”的方法避免了因光照不均匀导致分离出的轮廓点不均匀的情况;采用“内部点膨胀排除法”和“包容框扫描法”排除了块状和点状污渍的干扰,从而提高了杯底轮廓提取的准确性。3、针对杯口区域因弧形形状造成自身灰度变化大,普通的污渍检测方法误检率较高的问题,本文设计了“切向边缘检测算子”,实现了杯口污渍的检测,解决了误检问题。4、在镜头选型时针对纸杯在镜头轴向存在一定的深度,成像质量受弥散圆影响的情况,本文建立了数学模型,分析总结了相关规律和相关镜头参数的选型原则。5、设计了 CMOS图像传感器AR0134的驱动电路,并在ZYNQ中可编程逻,辑(FPGA)部分实现了由并行数字视频信号接口和视频DMA引擎模块组成的图像采集通道,实现了高速图像采集。6、移植了嵌入式Linux系统、编写了设备驱动程序,并基于本文所提算法、QT/Embedded库与OpenCV库,开发了 GUI纸杯可视缺陷检测软件,并针对实时性做了相关设计。7、以ZYNQ开发板Zedboard为开发平台,实现了嵌入式纸杯可视缺陷检测系统的验证系统。经实际测试,该系统可对纸杯生产中的形态缺陷,污渍等可视缺陷进行有效检测,检测效果令人满意,其平均耗时在201ms以下,可满足生产实时性要求。与传统的PC机+工业相机的机器视觉解决方案相比,本文开发的嵌入式纸杯可视缺陷检测系统体积小,成本低,能耗小。