專利名稱：機(jī)器視覺系統(tǒng)對輸液導(dǎo)管瑕疵的自動檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行在線檢測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在輸液導(dǎo)管生產(chǎn)現(xiàn)場，利用機(jī)器視覺系統(tǒng)對輸液導(dǎo)管是否存在氣泡、劃痕、異物等瑕疵進(jìn)行自動檢測的方法。
背景技術(shù)：
在流水作業(yè)的輸液導(dǎo)管生產(chǎn)車間現(xiàn)場，需要對輸液導(dǎo)管是否存在氣泡、劃痕、異物等瑕疵進(jìn)行在線檢測?，F(xiàn)有技術(shù)中，對輸液導(dǎo)管瑕疵的在線檢測依靠人工進(jìn)行檢測，在輸液導(dǎo)管生產(chǎn)機(jī)旁設(shè)約80人進(jìn)行輸液導(dǎo)管各種瑕疵的檢測和處理，根據(jù)檢測結(jié)果將產(chǎn)品分為合格品(無瑕疵)和不合格品(有瑕疵)。不合格品直接作為廢品剔除。人工檢測存在的缺點(diǎn)主要有生產(chǎn)車間現(xiàn)場通風(fēng)差，工人檢測工作環(huán)境惡劣，勞動強(qiáng)度大；正常人眼在不間斷觀測運(yùn)動物體30min左右，即會眼花、眼脹等不適，檢測人員無法長時(shí)間不間斷工作，無法保證產(chǎn)品出廠合格率；輸液導(dǎo)管的瑕疵種類眾多，有的瑕疵十分細(xì)小，人眼無法準(zhǔn)確判斷，誤差大，出錯機(jī)會很多，無法保證檢測質(zhì)量；專業(yè)人員輸液導(dǎo)管瑕疵的速度最高為0. 5個/s，對生產(chǎn)速率有極大限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)對輸液導(dǎo)管瑕疵的在線檢測依靠人工進(jìn)行檢測，工人容易產(chǎn)生視覺疲勞，勞動強(qiáng)度大，無法保證產(chǎn)品合格率以及檢測質(zhì)量，監(jiān)測速度低等問題，本發(fā)明提供一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對輸液導(dǎo)管瑕疵的自動檢測方法，其大大降低工人的檢測勞動強(qiáng)度，檢測精度高、速度快，可以有效保證出廠產(chǎn)品的合格率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對輸液導(dǎo)管瑕疵的自動檢測方法，包括以下步驟
(1)將輸液導(dǎo)管固定在工裝條夾具上，使工裝條夾具在線運(yùn)行，將拍攝相機(jī)固定在在線運(yùn)行的工裝條夾具一側(cè)；根據(jù)待檢測輸液導(dǎo)管的尺寸大小及輸液導(dǎo)管朝向，選擇鏡頭的焦距，調(diào)整拍攝相機(jī)的拍攝角度、拍攝距離、光圈大小、曝光時(shí)間，以便獲取清晰的拍攝圖像；
(2)啟動所述工業(yè)相機(jī)，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)輸液導(dǎo)管的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過圖像算法處理，提取輸液導(dǎo)管的圖像，將獲取的該輸液導(dǎo)管圖像作為輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像，貯存于計(jì)算機(jī)中；
(3)將與輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像是否存在差異設(shè)為檢測參量；
(4)計(jì)算機(jī)取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號，由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝在線運(yùn)行輸液導(dǎo)管的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)供檢測；
(5)計(jì)算機(jī)通過圖像算法處理，提取輸液導(dǎo)管的圖像；
(6)計(jì)算機(jī)對所述輸液導(dǎo)管是否存在瑕疵進(jìn)行檢測；該檢測是將所述輸液導(dǎo)管圖像與輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，檢測輸液導(dǎo)管圖像中是否存在輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像中沒有的圖形；(7)通過圖像差異判斷該產(chǎn)品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將廢品從指定的出料口進(jìn)行剔除。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為對所述第(7)步，具體按下述步驟進(jìn)行瑕疵的判斷和分檢
(8)判斷是否存在瑕疵，若不存在瑕疵則轉(zhuǎn)向第(9)步，若存在瑕疵則轉(zhuǎn)向第(10)步；
(9)作為合格品進(jìn)行分揀；
(10)直接作為廢品剔除。以及，其進(jìn)一步的技術(shù)方案為對所述第(7)步，當(dāng)檢測到產(chǎn)品為廢品時(shí)，計(jì)算機(jī)將通過人機(jī)界面進(jìn)行圖像提示，并啟動報(bào)警裝置。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是
本發(fā)明采用機(jī)器視覺系統(tǒng)對輸液導(dǎo)管是否存在氣泡、劃痕、異物瑕疵進(jìn)行自動在線檢測，取代人工檢測。具有對產(chǎn)品檢測合格品、廢品這兩類產(chǎn)品的記錄、分類、統(tǒng)計(jì)、存儲、查詢功能。并通過友好人機(jī)界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報(bào)警提示，大大降低工人的檢測勞動強(qiáng)度。人工檢測速度一般為0. 5個/s，而機(jī)器視覺系統(tǒng)檢測速度可達(dá)3、個/s，機(jī)器視覺系統(tǒng)的產(chǎn)品檢測速度是人工的6、倍，極大提高了生產(chǎn)效率。人工檢測由于環(huán)境和生理的原因，無法M小時(shí)不間斷進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測，而采用機(jī)器視覺系統(tǒng)檢測則使其成為可能。設(shè)備的生產(chǎn)時(shí)間可最大限度地延長，提高了設(shè)備的利用率。人為檢測由于通風(fēng)差、視覺易疲勞，很難連續(xù)跟蹤產(chǎn)品質(zhì)量。檢測正確率靠人工很難保證，非正常次品率一般在8 10%左右，造成了生產(chǎn)資源和生產(chǎn)成本的極大浪費(fèi)；機(jī)器視覺系統(tǒng)的檢測精度較高，從而大大提高產(chǎn)品合格率以及檢測質(zhì)量。


圖1是無瑕疵的輸液導(dǎo)管圖像。圖2是存在氣泡的輸液導(dǎo)管圖像。圖3是存在劃痕的輸液導(dǎo)管圖像。圖4是存在異物的輸液導(dǎo)管圖像圖5是本發(fā)明的工藝步驟圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說明。圖1、圖2、圖3、圖4所顯示的是從輸液導(dǎo)管正面拍攝并經(jīng)過處理后的實(shí)際圖像。在圖1、圖2、圖3、圖4所示的拍攝圖像中，四周空白部分為輸液導(dǎo)管圖像經(jīng)過去噪軟件處理后的透明空間，所示實(shí)線條為輸液導(dǎo)管處理后的輪廓圖像。由于輸液導(dǎo)管較長，圖中省略一部分，省略部分用雙點(diǎn)劃線表示。實(shí)施例1，對存在氣泡的輸液導(dǎo)管產(chǎn)品的檢測 如圖2所示的輸液導(dǎo)管圖像，其上部存在氣泡。將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機(jī)固定在輸液導(dǎo)管的正前方，相機(jī)距輸液導(dǎo)管側(cè)面的距離約為100mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調(diào)至8mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時(shí)間調(diào)為0. 41ms。采用專用白色LED碗光源，從相機(jī)相對輸液導(dǎo)管的異側(cè)方進(jìn)行照射(背光)，并使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩(wěn)定地取得視覺圖像，體現(xiàn)輸液導(dǎo)管的明顯特征。本項(xiàng)目的LED碗光源使用CCS公司的機(jī)器視覺專用光源(也可使用其他公司的LED碗光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計(jì)算機(jī)的屏幕。采用生產(chǎn)線上的工裝條夾具將輸液導(dǎo)管固定，使各輸液導(dǎo)管統(tǒng)一朝向。通過皮帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行輸液導(dǎo)管的輸送，保證輸液導(dǎo)管按一定的方向和速度，穩(wěn)定地進(jìn)入檢測裝置。啟動所述工業(yè)相機(jī)，預(yù)拍攝一無瑕疵的標(biāo)準(zhǔn)輸液導(dǎo)管的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過圖像算法處理，提取輸液導(dǎo)管的圖像，將獲取的該輸液導(dǎo)管圖像作為輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像(如圖1)，貯存于計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號，啟動所述工業(yè)相機(jī)拍攝在線運(yùn)行的輸液導(dǎo)管的圖像，并將獲取的輸液導(dǎo)管圖像，貯存于計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)對所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進(jìn)行圖像處理，使圖像更清晰，更符合輸液導(dǎo)管的真實(shí)情況。上述圖像處理過程中所采用的算法均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)算法。計(jì)算機(jī)對所述輸液導(dǎo)管圖像與輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像的進(jìn)行比較；檢測出該輸液導(dǎo)管圖像中有輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像中不存在的圖形A，該圖形A即為氣泡所產(chǎn)生的圖形，則該產(chǎn)品為不合格品；計(jì)算機(jī)通過友好人機(jī)界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報(bào)警提示，對該類不合格品進(jìn)行記錄、分類、統(tǒng)計(jì)入庫。實(shí)施例2，對存在氣泡的輸液導(dǎo)管產(chǎn)品的檢測 如圖3所示的輸液導(dǎo)管圖像，其中部存在劃痕。將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機(jī)固定在輸液導(dǎo)管的正前方，相機(jī)距輸液導(dǎo)管側(cè)面的距離約為100mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調(diào)至8mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時(shí)間調(diào)為0. 41ms。采用專用白色LED碗光源，從相機(jī)相對輸液導(dǎo)管的異側(cè)方進(jìn)行照射(背光)，并使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩(wěn)定地取得視覺圖像，體現(xiàn)輸液導(dǎo)管的明顯特征。本項(xiàng)目的LED碗光源使用CCS公司的機(jī)器視覺專用光源(也可使用其他公司的LED碗光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計(jì)算機(jī)的屏幕。采用生產(chǎn)線上的工裝條夾具將輸液導(dǎo)管固定，使各輸液導(dǎo)管統(tǒng)一朝向。通過皮帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行輸液導(dǎo)管的輸送，保證輸液導(dǎo)管按一定的方向和速度，穩(wěn)定地進(jìn)入檢測裝置。啟動所述工業(yè)相機(jī)，預(yù)拍攝一無瑕疵的標(biāo)準(zhǔn)輸液導(dǎo)管的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過圖像算法處理，提取輸液導(dǎo)管的圖像，將獲取的該輸液導(dǎo)管圖像作為輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像(如圖1)，貯存于計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號，啟動所述工業(yè)相機(jī)拍攝在線運(yùn)行的輸液導(dǎo)管的圖像，并將獲取的輸液導(dǎo)管圖像，貯存于計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)對所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進(jìn)行圖像處理，使圖像更清晰，更符合輸液導(dǎo)管的真實(shí)情況。上述圖像處理過程中所采用的算法均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)算法。計(jì)算機(jī)對所述輸液導(dǎo)管圖像與輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像的進(jìn)行比較；檢測出該輸液導(dǎo)管圖像中有輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像中不存在的圖形B，該圖形B即為劃痕所產(chǎn)生的圖形，則該產(chǎn)品為不合格品；計(jì)算機(jī)通過友好人機(jī)界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報(bào)警提示，對該類不合格品進(jìn)行記錄、分類、統(tǒng)計(jì)入庫。實(shí)施例3，對存在氣泡的輸液導(dǎo)管產(chǎn)品的檢測 如圖4所示的輸液導(dǎo)管圖像，其下部存在異物。將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機(jī)固定在輸液導(dǎo)管的正前方，相機(jī)距輸液導(dǎo)管側(cè)面的距離約為100mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調(diào)至8mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時(shí)間調(diào)為0. 41ms。采用專用白色LED碗光源，從相機(jī)相對輸液導(dǎo)管的異側(cè)方進(jìn)行照射(背光)，并使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩(wěn)定地取得視覺圖像，體現(xiàn)輸液導(dǎo)管的明顯特征。本項(xiàng)目的LED碗光源使用CCS公司的機(jī)器視覺專用光源(也可使用其他公司的LED碗光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計(jì)算機(jī)的屏幕。采用生產(chǎn)線上的工裝條夾具將輸液導(dǎo)管固定，使各輸液導(dǎo)管統(tǒng)一朝向。通過皮帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行輸液導(dǎo)管的輸送，保證輸液導(dǎo)管按一定的方向和速度，穩(wěn)定地進(jìn)入檢測裝置。啟動所述工業(yè)相機(jī)，預(yù)拍攝一無瑕疵的標(biāo)準(zhǔn)輸液導(dǎo)管的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過圖像算法處理，提取輸液導(dǎo)管的圖像，將獲取的該輸液導(dǎo)管圖像作為輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像(如圖1)，貯存于計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號，啟動所述工業(yè)相機(jī)拍攝在線運(yùn)行的輸液導(dǎo)管的圖像，并將獲取的輸液導(dǎo)管圖像，貯存于計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)對所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進(jìn)行圖像處理，使圖像更清晰，更符合輸液導(dǎo)管的真實(shí)情況。上述圖像處理過程中所采用的算法均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)算法。計(jì)算機(jī)對所述輸液導(dǎo)管圖像與輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像的進(jìn)行比較；檢測出該輸液導(dǎo)管圖像中有輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像中不存在的圖形C，該圖形C即為異物所產(chǎn)生的圖形，則該產(chǎn)品為不合格品；計(jì)算機(jī)通過友好人機(jī)界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報(bào)警提示，對該類不合格品進(jìn)行記錄、分類、統(tǒng)計(jì)入庫。以上所有實(shí)施例中使用的圖像采集設(shè)備(相機(jī)、照射光源、電源、圖像采集卡等)及存貯設(shè)備(硬盤、光盤、軟盤等)、圖像處理設(shè)備(圖像處理器的硬件及軟件)、圖像顯示設(shè)備 (硬件及軟件)、報(bào)警裝置以及上述各部分的控制系統(tǒng)(硬件及軟件)皆采用已有技術(shù)設(shè)計(jì)制作或直接采用相關(guān)市售產(chǎn)品。以上所述的本發(fā)明的工藝步驟示于圖5。最后需要注意的是，以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對輸液導(dǎo)管瑕疵的自動檢測方法，其特征在于包括以下步驟(1)將輸液導(dǎo)管固定在工裝條夾具上，使工裝條夾具在線運(yùn)行，將拍攝相機(jī)固定在在線運(yùn)行的工裝條夾具一側(cè)；根據(jù)待檢測輸液導(dǎo)管的尺寸大小及輸液導(dǎo)管朝向，選擇鏡頭的焦距，調(diào)整拍攝相機(jī)的拍攝角度、拍攝距離、光圈大小、曝光時(shí)間，以便獲取清晰的拍攝圖像；(2)啟動所述工業(yè)相機(jī)，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)輸液導(dǎo)管的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過圖像算法處理，提取輸液導(dǎo)管的圖像，將獲取的該輸液導(dǎo)管圖像作為輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像，貯存于計(jì)算機(jī)中；(3)將與輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像是否存在差異設(shè)為檢測參量；(4)計(jì)算機(jī)取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號，由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝在線運(yùn)行輸液導(dǎo)管的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)供檢測；(5)計(jì)算機(jī)通過圖像算法處理，提取輸液導(dǎo)管的圖像；(6)計(jì)算機(jī)對所述輸液導(dǎo)管是否存在瑕疵進(jìn)行檢測；該檢測是將所述輸液導(dǎo)管圖像與輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，檢測輸液導(dǎo)管圖像中是否存在輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像中沒有的圖形；(7)通過圖像差異判斷該產(chǎn)品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將廢品從指定的出料口進(jìn)行剔除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)器視覺系統(tǒng)對輸液導(dǎo)管瑕疵的自動檢測方法，其特征在于對所述第(7)步，具體按下述步驟進(jìn)行瑕疵的判斷和分檢(8)判斷是否存在瑕疵，若不存在瑕疵則轉(zhuǎn)向第(9)步，若存在瑕疵則轉(zhuǎn)向第(10)步；(9)作為合格品進(jìn)行分揀；(10)直接作為廢品剔除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)器視覺系統(tǒng)對輸液導(dǎo)管瑕疵的自動檢測方法，其特征在于對所述第(7)步，當(dāng)檢測到產(chǎn)品為廢品時(shí)，計(jì)算機(jī)將通過人機(jī)界面進(jìn)行圖像提示，并啟動報(bào)警直ο
全文摘要
本發(fā)明提供一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對輸液導(dǎo)管瑕疵的自動檢測方法，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)輸液導(dǎo)管的圖像作為輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像貯存于計(jì)算機(jī)中，將與輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像的是否存在差異設(shè)為檢測參量，由外部觸發(fā)與控制信號啟動相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝在線運(yùn)行輸液導(dǎo)管的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)供檢測，計(jì)算機(jī)通過圖像算法處理，提取輸液導(dǎo)管的圖像，并與輸液導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，判斷該產(chǎn)品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將廢品從指定出料口進(jìn)行剔除。本發(fā)明對輸液導(dǎo)管瑕疵的檢測精度高、速度快，可以有效保證產(chǎn)品的合格率。
文檔編號G01N21/89GK102495072SQ201110359050
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者董仲偉 申請人:無錫眾望四維科技有限公司