機器視覺系統對輸液瓶瓶身瑕疵的自動檢測方法
2023-05-24 09:17:16
專利名稱：機器視覺系統對輸液瓶瓶身瑕疵的自動檢測方法
技術領域：
本發明涉及利用機器視覺系統進行在線檢測的技術領域，尤其涉及在輸液瓶生產現場，利用機器視覺系統對輸液瓶瓶身是否存在氣泡、裂痕、結石等瑕疵進行自動檢測的方法。
背景技術：
在流水作業的輸液瓶生產車間現場，需要對輸液瓶瓶身是否存在氣泡、裂痕、結石等瑕疵進行在線檢測。現有技術中，對輸液瓶瓶身瑕疵的在線檢測依靠人工進行檢測，在輸液瓶生產機旁設約80人進行輸液瓶各種瑕疵的檢測和處理，根據檢測結果將產品分為合格品(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主要有生產車間現場通風差，工人檢測工作環境惡劣，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，無法保證產品出廠合格率；輸液瓶的瑕疵種類眾多，有的瑕疵十分細小，人眼無法準確判斷，誤差大，出錯機會很多，無法保證檢測質量；專業人員輸液瓶瓶身瑕疵的速度最高為0. 5個/s，對生產速率有極大限制。
發明內容
針對現有技術對輸液瓶瓶身瑕疵的在線檢測依靠人工進行檢測，工人容易產生視覺疲勞，勞動強度大，無法保證產品合格率以及檢測質量，監測速度低等問題，本發明提供一種機器視覺系統對輸液瓶瓶身瑕疵的自動檢測方法，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品的合格率。本發明的技術方案如下
一種機器視覺系統對輸液瓶瓶身瑕疵的自動檢測方法，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一側；根據待檢測輸液瓶的尺寸大小及輸液瓶朝向，選擇鏡頭的焦距，調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 )啟動所述工業相機，預拍攝一標準輸液瓶瓶身的圖像，並將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取輸液瓶瓶身的圖像，將獲取的該輸液瓶瓶身圖像作為輸液瓶瓶身標準圖像，貯存於計算機中；
(3)將與輸液瓶瓶身標準圖像是否存在差異設為檢測參量；
(4)計算機取得相機與生產進程同步的觸發與控制信號，由外部觸發與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行輸液瓶瓶身的圖像，並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，提取輸液瓶瓶身的圖像；
(6)計算機對所述輸液瓶瓶身是否存在瑕疵進行檢測；該檢測是將所述輸液瓶瓶身圖像與輸液瓶瓶身標準圖像進行比較，檢測輸液瓶瓶身圖像中是否存在輸液瓶瓶身標準圖像中沒有的圖形；(7)通過圖像差異判斷該產品是屬於合格品還是廢品，通過外部觸發與控制信號將廢品從指定的出料口進行剔除。其進一步的技術方案為對所述第(7)步，具體按下述步驟進行瑕疵的判斷和分檢
(8)判斷是否存在瑕疵，若不存在瑕疵則轉向第(9)步，若存在瑕疵則轉向第(10)步；
(9)作為合格品進行分揀；
(10)直接作為廢品剔除。以及，其進一步的技術方案為對所述第(7)步，當檢測到產品為廢品時，計算機將通過人機界面進行圖像提示，並啟動報警裝置。本發明的有益技術效果是
本發明採用機器視覺系統對輸液瓶瓶身是否存在氣泡、裂痕、結石瑕疵進行自動在線檢測，取代人工檢測。具有對產品檢測合格品、廢品這兩類產品的記錄、分類、統計、存儲、查詢功能。並通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，並給予聲、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，而機器視覺系統檢測速度可達3、個/s，機器視覺系統的產品檢測速度是人工的6、倍，極大提高了生產效率。人工檢測由於環境和生理的原因，無法M小時不間斷進行產品質量檢測，而採用機器視覺系統檢測則使其成為可能。設備的生產時間可最大限度地延長，提高了設備的利用率。人為檢測由於通風差、視覺易疲勞，很難連續跟蹤產品質量。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，造成了生產資源和生產成本的極大浪費；機器視覺系統的檢測精度較高，從而大大提高產品合格率以及檢測質量。
圖1是無瑕疵的輸液瓶瓶身圖像。圖2是存在氣泡的輸液瓶瓶身圖像。圖3是存在裂痕的輸液瓶瓶身圖像。圖4是存在結石的輸液瓶瓶身圖像圖5是本發明的工藝步驟圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步說明。圖1、圖2、圖3、圖4所顯示的是從輸液瓶瓶身正面拍攝並經過處理後的實際圖像。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瓶瓶身圖像經過去噪軟體處理後的透明空間，所示實線條為輸液瓶瓶身處理後的輪廓圖像。實施例1，對瓶身存在氣泡的輸液瓶產品的檢測 如圖2所示的輸液瓶瓶身圖像，其左上角存在氣泡。將Basler ACA640-100GM型工業相機固定在輸液瓶的正前方，相機距輸液瓶側面的距離約為100mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調至8mm，光圈調到最大值，曝光時間調為 0. 41ms。採用專用白色LED碗光源，從相機相對輸液瓶的異側方進行照射(背光)，並使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩定地取得視覺圖像，體現輸液瓶的明顯特徵。本項目的LED碗光源使用CCS公司的機器視覺專用光源(也可使用其他公司的 LED碗光源)，以便能比較穩定地拍攝到清晰的圖像，並顯示於計算機的屏幕。採用生產線上的工裝條夾具將輸液瓶固定，使各輸液瓶統一朝向。通過皮帶傳輸系統進行輸液瓶的輸送， 保證輸液瓶按一定的方向和速度，穩定地進入檢測裝置。啟動所述工業相機，預拍攝一無瑕疵的標準輸液瓶瓶身的圖像，並將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取輸液瓶瓶身的圖像，將獲取的該輸液瓶瓶身圖像作為輸液瓶瓶身標準圖像(如圖1 )，貯存於計算機中。計算機根據不同生產廠商所生產設備的不同控制系統，取得相機與生產進程同步的觸發與控制信號，啟動所述工業相機拍攝在線運行的輸液瓶瓶身的圖像，並將獲取的輸液瓶瓶身圖像，貯存於計算機中。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，更符合輸液瓶的真實情況。上述圖像處理過程中所採用的算法均為現有技術中的常規算法。計算機對所述輸液瓶瓶身圖像與輸液瓶瓶身標準圖像的進行比較；檢測出該輸液瓶瓶身圖像中存在輸液瓶瓶身標準圖像中不存在的圖形A，該圖形A即為氣泡所產生的圖形，則該產品為不合格品；計算機通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，並給予聲、光報警提示，對該類不合格品進行記錄、分類、統計入庫。實施例2，對瓶身存在裂痕的輸液瓶產品的檢測 如圖3所示的輸液瓶瓶身圖像，其中部存在裂痕。將Basler ACA640-100GM型工業相機固定在輸液瓶的正前方，相機距輸液瓶側面的距離約為100mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調至8mm，光圈調到最大值，曝光時間調為 0. 41ms。採用專用白色LED碗光源，從相機相對輸液瓶的異側方進行照射(背光)，並使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩定地取得視覺圖像，體現輸液瓶的明顯特徵。本項目的LED碗光源使用CCS公司的機器視覺專用光源(也可使用其他公司的 LED碗光源)，以便能比較穩定地拍攝到清晰的圖像，並顯示於計算機的屏幕。採用生產線上的工裝條夾具將輸液瓶固定，使各輸液瓶統一朝向。通過皮帶傳輸系統進行輸液瓶的輸送， 保證輸液瓶按一定的方向和速度，穩定地進入檢測裝置。啟動所述工業相機，預拍攝一無瑕疵的標準輸液瓶瓶身的圖像，並將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取輸液瓶瓶身的圖像，將獲取的該輸液瓶瓶身圖像作為輸液瓶瓶身標準圖像(如圖1 )，貯存於計算機中。計算機根據不同生產廠商所生產設備的不同控制系統，取得相機與生產進程同步的觸發與控制信號，啟動所述工業相機拍攝在線運行的輸液瓶瓶身的圖像，並將獲取的輸液瓶瓶身圖像，貯存於計算機中。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，更符合輸液瓶的真實情況。上述圖像處理過程中所採用的算法均為現有技術中的常規算法。計算機對所述輸液瓶瓶身圖像與輸液瓶瓶身標準圖像的進行比較；檢測出該輸液瓶瓶身圖像中存在輸液瓶瓶身標準圖像中不存在的圖形B，該圖形B即為裂痕所產生的圖形，則該產品為不合格品；計算機通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，並給予聲、光報警提示，對該類不合格品進行記錄、分類、統計入庫。實施例3，對瓶身存在結石的輸液瓶產品的檢測 如圖4所示的輸液瓶瓶身圖像，其右下角存在結石。將Basler ACA640-100GM型工業相機固定在輸液瓶的正前方，相機距輸液瓶側面的距離約為100mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調至8mm，光圈調到最大值，曝光時間調為 0. 41ms。採用專用白色LED碗光源，從相機相對輸液瓶的異側方進行照射(背光)，並使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩定地取得視覺圖像，體現輸液瓶的明顯特徵。本項目的LED碗光源使用CCS公司的機器視覺專用光源(也可使用其他公司的 LED碗光源)，以便能比較穩定地拍攝到清晰的圖像，並顯示於計算機的屏幕。採用生產線上的工裝條夾具將輸液瓶固定，使各輸液瓶統一朝向。通過皮帶傳輸系統進行輸液瓶的輸送， 保證輸液瓶按一定的方向和速度，穩定地進入檢測裝置。啟動所述工業相機，預拍攝一無瑕疵的標準輸液瓶瓶身的圖像，並將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取輸液瓶瓶身的圖像，將獲取的該輸液瓶瓶身圖像作為輸液瓶瓶身標準圖像(如圖1 )，貯存於計算機中。計算機根據不同生產廠商所生產設備的不同控制系統，取得相機與生產進程同步的觸發與控制信號，啟動所述工業相機拍攝在線運行的輸液瓶瓶身的圖像，並將獲取的輸液瓶瓶身圖像，貯存於計算機中。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，更符合輸液瓶的真實情況。上述圖像處理過程中所採用的算法均為現有技術中的常規算法。計算機對所述輸液瓶瓶身圖像與輸液瓶瓶身標準圖像的進行比較；檢測出該輸液瓶瓶身圖像中存在輸液瓶瓶身標準圖像中不存在的圖形C，該圖形C即為結石所產生的圖形，則該產品為不合格品；計算機通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，並給予聲、光報警提示，對該類不合格品進行記錄、分類、統計入庫。以上所有實施例中使用的圖像採集設備(相機、照射光源、電源、圖像採集卡等)及存貯設備(硬碟、光碟、軟盤等)、圖像處理設備(圖像處理器的硬體及軟體)、圖像顯示設備 (硬體及軟體)、報警裝置以及上述各部分的控制系統(硬體及軟體)皆採用已有技術設計製作或直接採用相關市售產品。以上所述的本發明的工藝步驟示於圖5。最後需要注意的是，以上所述的僅是本發明的優選實施方式，本發明不限於以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本發明的精神和構思的前提下直接導出或聯想到的其他改進和變化，均應認為包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種機器視覺系統對輸液瓶瓶身瑕疵的自動檢測方法，其特徵在於包括以下步驟 (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一側；根據待檢測輸液瓶的尺寸大小及輸液瓶朝向，選擇鏡頭的焦距，調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 )啟動所述工業相機，預拍攝一標準輸液瓶瓶身的圖像，並將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取輸液瓶瓶身的圖像，將獲取的該輸液瓶瓶身圖像作為輸液瓶瓶身標準圖像，貯存於計算機中；(3)將與輸液瓶瓶身標準圖像是否存在差異設為檢測參量；(4)計算機取得相機與生產進程同步的觸發與控制信號，由外部觸發與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行輸液瓶瓶身的圖像，並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，提取輸液瓶瓶身的圖像；(6)計算機對所述輸液瓶瓶身是否存在瑕疵進行檢測；該檢測是將所述輸液瓶瓶身圖像與輸液瓶瓶身標準圖像進行比較，檢測輸液瓶瓶身圖像中是否存在輸液瓶瓶身標準圖像中沒有的圖形；(7)通過圖像差異判斷該產品是屬於合格品還是廢品，通過外部觸發與控制信號將廢品從指定的出料口進行剔除。
2.根據權利要求1所述機器視覺系統對輸液瓶瓶身瑕疵的自動檢測方法，其特徵在於對所述第(7)步，具體按下述步驟進行瑕疵的判斷和分檢(8)判斷是否存在瑕疵，若不存在瑕疵則轉向第(9)步，若存在瑕疵則轉向第(10)步；(9)作為合格品進行分揀；(10)直接作為廢品剔除。
3.根據權利要求1所述機器視覺系統對輸液瓶瓶身瑕疵的自動檢測方法，其特徵在於對所述第(7)步，當檢測到產品為廢品時，計算機將通過人機界面進行圖像提示，並啟動報目衣且。
全文摘要
本發明提供一種機器視覺系統對輸液瓶瓶身瑕疵的自動檢測方法，預拍攝一標準輸液瓶瓶身的圖像作為輸液瓶標準圖像貯存於計算機中，將與輸液瓶瓶身標準圖像的是否存在差異設為檢測參量，由外部觸發與控制信號啟動相機實時拍攝在線運行輸液瓶瓶身的圖像，並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，提取輸液瓶瓶身的圖像，並與輸液瓶瓶身標準圖像進行比較，判斷該產品是屬於合格品還是廢品，通過外部觸發與控制信號將廢品從指定出料口進行剔除。本發明對輸液瓶瓶身瑕疵的檢測精度高、速度快，可以有效保證產品的合格率。
文檔編號G01N21/896GK102495077SQ201110359069
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者董仲偉 申請人:無錫眾望四維科技有限公司