System for the detection of bottle misalignments for a bottle spraying system of a glass manufacturer

Abstract

The topic of this dissertation concerns a challenge faced by the equipment manufacturer for the glass industry, Vidromecânica. The growing demand for efficiency and innovation has driven the manufacturing industry to adopt advanced automation solutions. In today's competitive environment, where consumer expectations are increasingly high, companies are constantly seeking ways to optimize their processes and improve the quality of their products.The field of computer vision emerges as a crucial tool in this new era of industry, where automated processes are becoming increasingly predominant, driving us toward Industry 4.0.This project aims to automate a spraying process that requires an integrated control system. During this process, a substance is applied to the external surface of the bottles to give them their final coating. These bottles are arranged in parallel lines, with the sprayer moving through the empty spaces between these lines, spraying only the outside. At this stage, a control system is essential to check if the bottles are correctly positioned. Otherwise, the sprayer must be stopped before applying the substance, thus avoiding potential health issues for the end consumers.Moreover, automating the spraying process promises a range of significant benefits. Among these, a substantial increase in operational efficiency is expected, resulting in higher productivity and cost reduction. The precision and consistency provided by the computer vision system will also contribute to improving the final product's quality, ensuring a uniform finish on all bottles. Finally, by minimizing the waste of the sprayed substance, the system will help optimize resources and the environmental sustainability of the manufacturing process.This work employs a computer vision system capable of capturing images using an industrial camera with an Ethernet interface and detecting bottles frame by frame through methods to be studied, such as the Hough transform, adapted for circle detection. Subsequently, possible misalignments are detected to prevent the substance from being sprayed inside the bottles.This dissertation was carried out as part of the VidroTec 4.0 project - Bottle Spraying Control System, funded by the company Vidromecânica.

O tema desta dissertação diz respeito a um desafio enfrentado pelo fabricante de equipamentos para a indústria vidreira, a Vidromecânica. A crescente demanda por eficiência e inovação tem impulsionado a indústria de fabricação a adotar soluções avançadas de automação. No cenário atual, onde a competição é vigorosa e as expectativas dos consumidores cada vez mais altas, as empresas procuram, constantemente, formas de otimizar os seus processos e melhorar a qualidade dos seus produtos. A área da visão por computador emerge como uma ferramenta crucial nesta nova era da indústria, onde os processos automatizados se estão a tornar cada vez mais predominantes, impulsionando-nos em direção à Indústria 4.0.Este projeto visa automatizar um processo de pulverização que demanda um sistema de controle integrado. Durante o processo em questão, é aplicada uma substância na superfície externa das garrafas, de forma a conferir-lhes o acabamento final. Estas garrafas são dispostas em linhas paralelas, sendo que o pulverizador percorre os espaços vazios entre essas linhas, pulverizando apenas a parte externa. Nesta fase, é essencial um sistema de controle que verifique se as garrafas estão posicionadas corretamente. Caso contrário, o pulverizador deve ser interrompido antes de aplicar a substância, evitando, assim, possíveis problemas de saúde para os consumidores finais. Além disso, a automação do processo de pulverização promete uma série de benefícios significativos. Entre eles, espera-se um aumento substancial da eficiência operacional, resultando numa maior produtividade e redução de custos. A precisão e consistência proporcionadas pelo sistema de visão por computador também contribuirão para a melhoria da qualidade do produto final, assegurando um acabamento uniforme em todas as garrafas. Por fim, ao minimizar o desperdício de substância pulverizada, o sistema ajudará a otimizar os recursos e a sustentabilidade ambiental do processo de fabricação.O presente trabalho recorre a um sistema de visão por computador, capaz de capturar imagens por meio de uma câmera industrial, com interface Ethernet e detectar, frame a frame, as garrafas por meio de métodos a estudar, como a transformada de Hough, adaptada para detecção de círculos. Posteriormente, procede-se à deteção de possíveis desalinhamentos, de modo a evitar a ejeção da substância para dentro das garrafas.Esta dissertação foi realizada no âmbito do projeto VidroTec 4.0 - Sistema de Controle do Sistema de Pulverização de Garrafas, financiado pela empresa Vidromecânica.