專利名稱：機器視覺系統(tǒng)對輸液瓶瓶口破裂的自動檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用機器視覺系統(tǒng)進行在線檢測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在輸液瓶生產(chǎn)現(xiàn)場，利用機器視覺系統(tǒng)對輸液瓶瓶口是否破裂進行自動檢測的方法。
背景技術(shù)：
在流水作業(yè)的輸液瓶生產(chǎn)現(xiàn)場，需要對輸液瓶的瓶口是否破裂進行在線檢測?，F(xiàn)有技術(shù)中，對輸液瓶瓶口的在線檢測依靠人工進行檢測，在輸液瓶生產(chǎn)機旁設(shè)約80人進行輸液瓶瓶口破裂的檢測和處理，根據(jù)檢測結(jié)果將產(chǎn)品分為合格品(如瓶口變形比例< 10% 及沒有變形)和不合格品(如瓶口變形比例> 10%)。不合格品直接作為廢品剔除。人工檢測存在的缺點主要有生產(chǎn)車間現(xiàn)場通風(fēng)差，工人檢測工作環(huán)境惡劣，勞動強度大；正常人眼在不間斷觀測運動物體30min左右，即會眼花、眼脹等不適，檢測人員無法長時間不間斷工作，無法保證產(chǎn)品出廠合格率；輸液瓶瓶口破裂檢測是帶很高精度的檢測，人眼無法準(zhǔn)確判斷，誤差大，出錯機會很多，無法保證檢測質(zhì)量；專業(yè)人員檢測輸液瓶瓶口破裂的速度最高為0. 5個/s，對生產(chǎn)速率有極大限制。發(fā)明的內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)對輸液瓶瓶口破裂的在線檢測依靠人工進行檢測，工人容易產(chǎn)生視覺疲勞，勞動強度大，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)明提供一種機器視覺系統(tǒng)對輸液瓶瓶口破裂的自動檢測方法，其大大降低工人的檢測勞動強度，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
一種機器視覺系統(tǒng)對輸液瓶瓶口破裂的自動檢測方法，包括以下步驟
(1)將輸液瓶固定在工裝條夾具上，使工裝條夾具在線運行，將拍攝相機固定在在線運行的工裝條夾具上方；根據(jù)待檢測輸液瓶瓶口的尺寸大小及輸液瓶瓶口朝向，選擇鏡頭的焦距，調(diào)整拍攝相機的拍攝角度、拍攝距離、光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；
(2)啟動所述工業(yè)相機，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的瓶口圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取輸液瓶瓶口的圖像，將獲取的該輸液瓶瓶口圖像作為瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像，貯存于計算機中；
(3)將與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的差異比例設(shè)為檢測參量；
(4)計算機取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行輸液瓶瓶口的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；
(5)計算機通過圖像算法處理，提取輸液瓶瓶口的圖像；
(6)計算機對所述輸液瓶瓶口圖像與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的差異比例進行計算；該差異比例是所述輸液瓶瓶口圖像與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的面積差異占瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像面積的比例，該比例值即是輸液瓶瓶口破裂的差異比例；
(7)通過計算出的差異比例判斷該產(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行剔除。其進一步的技術(shù)方案為對所述第(7)步，具體按下述步驟進行刻度的判斷和分檢
(8)判斷瓶口差異比例是否在合格范圍<10%，如在合格范圍則轉(zhuǎn)向第(9)步，若大于等于合格范圍彡10%則轉(zhuǎn)向第(10)步；
(9)作為合格品進行分揀；
(10)直接作為廢品剔除。以及，其進一步的技術(shù)方案為對所述第(7)步，當(dāng)檢測到產(chǎn)品為廢品時，計算機將通過人機界面進行圖像提示，并啟動報警裝置。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是
本發(fā)明采用機器視覺系統(tǒng)對輸液瓶瓶口破裂進行自動在線檢測，取代人工檢測，用戶可自動進行檢測精度的調(diào)節(jié)。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、 存儲、查詢功能。并通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示， 大大降低工人的檢測勞動強度。人工檢測速度一般為0. 5個/s，而機器視覺系統(tǒng)檢測速度可達3、個/s，機器視覺系統(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小時不間斷進行產(chǎn)品質(zhì)量檢測，而采用機器視覺系統(tǒng)檢測則使其成為可能。設(shè)備的生產(chǎn)時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；機器視覺系統(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是正常的輸液瓶瓶口圖像。圖2是不存在明顯破裂的輸液瓶瓶口圖像。圖3是存在明顯破裂的輸液瓶瓶口圖像。圖4是本發(fā)明的工藝步驟圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步說明。圖1、圖2、圖3是從輸液瓶瓶口上方拍攝并經(jīng)過處理后的實際圖像。在圖1、圖2、圖3所示的拍攝圖像中，四周空白部分為輸液瓶瓶口圖像經(jīng)過去噪軟件處理后的透明空間，所示實線條為輸液瓶瓶口處理后的輪廓圖像。在圖2、圖3中，所示虛線條是用于比對的瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像。實施例1，對合格輸液瓶瓶口的檢測
如圖2所示的輸液瓶瓶口圖像，其右側(cè)存在破裂。將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機固定在輸液瓶瓶口的上方，相機距輸液瓶瓶口上端面的距離約為100mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調(diào)至8mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時間調(diào)為0.41ms。設(shè)定合格品正?？潭热笔П壤畲鬄?0%。采用專用白色LED環(huán)形光源，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)輸液瓶瓶口的明顯特征。本項目的LED環(huán)形光源使用CCS公司的機器視覺專用光源(也可使用其他公司的LED環(huán)形光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計算機的屏幕。采用生產(chǎn)線上的工裝條夾具將輸液瓶的底面固定，使各輸液瓶瓶口統(tǒng)一朝上。通過皮帶傳輸系統(tǒng)進行輸液瓶的輸送，保證輸液瓶按一定的方向和速度，穩(wěn)定地進入檢測裝置。啟動所述工業(yè)相機，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的瓶口圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取輸液瓶瓶口的圖像，將獲取的該輸液瓶瓶口圖像作為瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像(如圖1)，貯存于計算機中。計算機根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，啟動所述工業(yè)相機拍攝在線運行的輸液瓶瓶口的圖像，并將獲取的輸液瓶瓶口圖像，貯存于計算機中。計算機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行圖像處理，使圖像更清晰，更符合輸液瓶瓶口的真實情況。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。計算機對輸液瓶瓶口破裂的差異比例進行計算。該差異比例是所述輸液瓶瓶口圖像與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的面積差異，占瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像面積的比例，該比例值即是輸液瓶瓶口破裂的差異比例。如檢測出該產(chǎn)品的差異比例為8% (圖2中的情況)；則該產(chǎn)品為合格品；計算機對該類合格品進行記錄、分類、統(tǒng)計入庫。實施例2，對存在破裂的輸液瓶瓶口的檢測 如圖3所示的輸液瓶瓶口圖像，其右側(cè)存在破裂。將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機固定在輸液瓶瓶口的上方，相機距輸液瓶瓶口上端面的距離約為100mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調(diào)至8mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時間調(diào)為0.41ms。設(shè)定合格品正?？潭热笔П壤畲鬄?0%。采用專用白色LED環(huán)形光源， 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)輸液瓶瓶口的明顯特征。本項目的LED環(huán)形光源使用CCS公司的機器視覺專用光源(也可使用其他公司的LED環(huán)形光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計算機的屏幕。采用生產(chǎn)線上的工裝條夾具將輸液瓶的底面固定，使各輸液瓶瓶口統(tǒng)一朝上。通過皮帶傳輸系統(tǒng)進行輸液瓶的輸送，保證輸液瓶按一定的方向和速度，穩(wěn)定地進入檢測裝置。啟動所述工業(yè)相機，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的瓶口圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取輸液瓶瓶口的圖像，將獲取的該輸液瓶瓶口圖像作為瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像(如圖1)，貯存于計算機中。計算機根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，啟動所述工業(yè)相機拍攝在線運行的輸液瓶瓶口的圖像，并將獲取的輸液瓶瓶口圖像，貯存于計算機中。計算機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行圖像處理，使圖像更清晰，更符合輸液瓶瓶口的真實情況。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。計算機對輸液瓶瓶口破裂的差異比例進行計算。該差異比例是所述輸液瓶瓶口圖
5像與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的面積差異，占瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像面積的比例，該比例值即是輸液瓶瓶口破裂的差異比例。如檢測出該產(chǎn)品的差異比例為11% (圖3中的情況)；則該產(chǎn)品為不合格品。計算機通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，對該類不合格品進行記錄、分類、統(tǒng)計入庫。以上所有實施例中使用的圖像采集設(shè)備(相機、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4。最后需要注意的是，以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例?？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)想到的其他改進和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機器視覺系統(tǒng)對輸液瓶瓶口破裂的自動檢測方法，其特征在于包括以下步驟(1)將輸液瓶固定在工裝條夾具上，使工裝條夾具在線運行，將拍攝相機固定在在線運行的工裝條夾具上方；根據(jù)待檢測輸液瓶瓶口的尺寸大小及輸液瓶瓶口朝向，選擇鏡頭的焦距，調(diào)整拍攝相機的拍攝角度、拍攝距離、光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；(2)啟動所述工業(yè)相機，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的瓶口圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取輸液瓶瓶口的圖像，將獲取的該輸液瓶瓶口圖像作為瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像，貯存于計算機中；(3)將與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的差異比例設(shè)為檢測參量；(4)計算機取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行輸液瓶瓶口的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；(5)計算機通過圖像算法處理，提取輸液瓶瓶口的圖像；(6)計算機對所述輸液瓶瓶口圖像與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的差異比例進行計算；該差異比例是所述輸液瓶瓶口圖像與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的面積差異占瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像面積的比例，該比例值即是輸液瓶瓶口破裂的差異比例；(7)通過計算出的差異比例判斷該產(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行剔除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機器視覺系統(tǒng)對輸液瓶瓶口破裂的自動檢測方法，其特征在于對所述第(7)步，具體按下述步驟進行刻度的判斷和分檢(8)判斷瓶口差異比例是否在合格范圍<10%，如在合格范圍則轉(zhuǎn)向第(9)步，若大于等于合格范圍彡10%則轉(zhuǎn)向第(10)步；(9)作為合格品進行分揀；(10)直接作為廢品剔除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述機器視覺系統(tǒng)對輸液瓶瓶口破裂的自動檢測方法，其特征在于對所述第(7)步，當(dāng)檢測到產(chǎn)品為廢品時，計算機將通過人機界面進行圖像提示，并啟動報目衣且。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機器視覺系統(tǒng)對輸液瓶瓶口破裂的自動檢測方法，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的瓶口圖像作為瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像貯存于計算機中，將與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的差異比例設(shè)為檢測參量，根據(jù)用戶要求設(shè)置不同檢測參量的檢測精度以及合格范圍，由外部觸發(fā)與控制信號啟動相機實時拍攝在線運行輸液瓶瓶口的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測，計算機通過圖像算法處理，提取輸液瓶瓶口的圖像，并對差異進行計算，通過計算出的差異判斷該產(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出料口進行剔除。本發(fā)明對輸液瓶瓶口破裂的檢測精度高、速度快，可以有效保證產(chǎn)品的合格率。
文檔編號G01N21/89GK102507602SQ20111035907
公開日2012年6月20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