瓶裝液體中異物的自動檢測方法
2023-06-11 15:12:31
專利名稱：瓶裝液體中異物的自動檢測方法
技術領域：
本發明屬於自動化檢測技術領域，進一步是指瓶裝液體中異物的自動檢測方法。
背景技術：
瓶裝液體(如藥液)中異物的檢測主要是檢測瓶裝液體中是否含有不溶於液體的各種物質，如玻璃塊等。隨著人們生活水平的不斷提高，健康成為了人們最大的追求，因此也就對產品的質量提出了比以往更高的要求。由於技術條件的限制，此前瓶裝液體(如藥液)中異物的檢測還是採用人工燈檢的方法，即在一定的燈照條件下，用人眼直接觀察瓶裝藥液，以發現是否存在異物及異物的大小。多年來，人們投入了大量的人力和物力，採用了各種技術，均無成熟可行的方案。
中國發明專利號第01131193.2號說明書中公開了一種藥液可見微粒分布的檢測方法，它主要用於安瓿瓶中藥液微米級大小的可見微粒分布的檢測；其採用的是一均勻的平面光線，從安瓿瓶的側面照射，而CCD攝像機與平面光線的入射角度要相交在10度到45度之間才能獲得滿意效果。由於該技術方案採用的是一均勻的平面光線，從安瓿瓶的側面照射的方法，CCD攝像機從安瓿瓶的側面獲取圖像，因此在瓶子的一個圓周當中微粒只有很小的機率經過光照面，而只有此時攝像機才能捕捉到一幅有效的含有微粒的圖像，而在大部分的時間裡，攝像機無法捕捉到有粒子的圖像，為了使瓶中的粒子能在有限的時間內增加經過光面的次數，就必須使瓶子產生高速旋轉，但由此也要求設備有較高的機械性能，增加了設備的造價；同時還要求連續採集的圖像幀數達到數十幀才能滿足檢出率大於90％以上的要求(實際上檢出率須大於99％以上才能符合用戶應用的要求)，由此也導致了該方法檢測效率很低，並且這種方法對於瓶中液體顏色較淺微粒比較小時還是有效的，而對於像中藥口服液瓶中需要檢出的異物(如玻璃等)都比較大並且藥液顏色又比較深，導致無法有效的將異物旋起，即使將其旋起了，也由於藥液透光性不好，因此CCD攝像機也就無法將其捕捉到，這種檢測方法對於象口服液瓶或液體飲料瓶中異物的檢測是無效的。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，針對現有技術存在的缺陷，提出一種瓶裝液體中異物的自動檢測方法，該方法能實現對瓶裝液體中異物的自動檢測且檢測結果可靠，它由於不受人為因素的影響，因而能有效的保證出廠產品的質量。
本發明的技術解決方案是，所述瓶裝液體中異物的自動檢測方法的步驟為(1)通過一機械手夾具從頂部或側面夾持裝有液體的待檢瓶瓶體，留出供檢測用的瓶體部分；(2)啟動所述機械手夾具上的旋瓶機構，使待檢瓶體沿中心軸線產生旋轉，然後停止旋轉並保持待檢瓶瓶體完全靜止不動；
(3)使用一光源從該瓶體下方位置照射該瓶體底部，或使用一平板型背光光源從該瓶體側面位置照射該瓶體，並使瓶體能被光線完全照射到；(4)啟動位於所述瓶體側面的攝像機，對瓶體靜止不動而瓶體內的液體及異物仍在旋動的該瓶體進行連續的圖像採樣；(5)用常規圖像處理方法對採樣得到的連續圖像進行處理，並同預設參數進行比較而得出該瓶體內液體中有無沉澱異物的判定。
以下對本發明做出進一步說明。
本發明所述自動檢測方法中，使瓶體沿中心軸線以一定的速度旋轉，這個旋轉速度控制在3000rpm以下，如轉速為10-3000rpm，旋瓶的時間控制在5秒以內，如0.02-5秒。
本發明方法中，如果待檢瓶中的液體顏色較淺時，可使用一光源從該瓶體下方位置照射該瓶體底部(參見圖1)；如果待檢瓶中液體顏色較深時，可使用一平板型背光光源從該瓶體側面位置照射該瓶體(參見圖2)。
所述從瓶體下方位置照射瓶體底部時，可採用一圓柱形雷射光源，該光源可以由在一半導體雷射器前加裝光學透鏡組獲得，此圓柱型雷射的直徑最好與待檢瓶的直徑相當；所述一平板型背光光源可採用已有技術的各種適宜發光器件。
本發明所述的瓶裝液體中異物的自動檢測方法，其中攝像機的一種優選位置為與待檢瓶體成90°，在瓶體完全停止而液體及沉澱異物尚在運動，此時才能啟動攝像機連續攝取瓶體的序列圖像。
本發明所述的瓶裝液體中異物的自動檢測方法，其中對連續攝取的瓶體序列圖像進行處理的一種常規方法的過程包括(1)依據不合格品的檢出率的要求確定要攝取的瓶體的序列圖像的幀數P1、P2、......、Pi，幀數越多不合格品的檢出率越高，但所用時間也越長，幀數最少兩幀；(2)將採集的序列圖像中的相鄰圖像或間隔圖像進行兩兩圖像的按位相減；(3)以0-255中的某一個值作為域值，對每一次兩兩圖像按位相減後的結果進行二值化處理；(4)將二值化處理後的結果，依據用戶預先設定的參數進行相關的匹配運算；(5)根據匹配運算後的結果來做出瓶體內藥液中是否有異物存在的判斷。
上述的處理算法可以通過計算機軟體和硬體電路兩種方法加以實現。
由以上可知，本發明為瓶裝液體中異物的自動檢測方法，由於採用了完全照射待檢瓶體的方法，使瓶中運動的異物完全處於光照條件下，因此對旋瓶速度的要求和圖像採樣的幀數可大大降低，圖像採樣幀數最低只要二幀即可達到理想的檢測效果，從而大大降低了對設備的技術要求，縮短了檢測時間，極大地提高了檢測效率；此方法能實現對不同大小的瓶體、不同顏色深淺的液體、已有技術裝置不能檢測到的所述瓶裝液體中異物的自動檢測，且檢測效果可靠，適於對瓶裝口服液等藥液及瓶裝飲料、調味料等各種瓶裝液體的檢測。
圖1為實施本發明瓶裝液體中異物自動檢測方法的原理示意圖之一(其中箭頭為光線投射方向)；圖2為實施本發明瓶裝液體中異物自動檢測方法的原理示意圖之二(其中箭頭為光線投射方向)；在附圖中1-旋瓶電機， 2-機械手夾具，3-待檢瓶，4-CCD攝像機，5-圖像處理及控制系統，6-平板型背光板光源，7-圓柱型光源。
具體實施例方式
參見圖1或圖2，待檢對象為瓶裝口服液，用一機械手夾具2從頂部夾持住待檢瓶體3的頸部，留出瓶體供檢測用，啟動機械手夾具上的旋瓶電機1帶動機械手夾具2的轉動，使口服液瓶3沿中心軸線以不高於3000轉/分鐘的速度旋轉，旋瓶時間以50毫秒到3秒為最宜；旋瓶後停止轉動要保持口服液瓶的瓶體完全靜止不動，而口服液瓶內的液體及異物仍在繼續旋轉；瓶體正下方的光源6或一側光源7保持接通，使得待檢瓶體能夠被光線完全照射到；在瓶體完全靜止不動，而瓶體內的液體及異物仍在繼續旋轉時啟動CCD攝像機4，對瓶體進行連續的圖像採樣，CCD攝像機4連續不斷地將採樣得到的圖像以標準的模擬視頻信號的方式通過電纜傳送到圖像處理及控制系統5，圖像處理及控制系統5中的圖像處理系統對採樣得到的連續圖像進行數位化處理，將處理後的數字序列圖像進行兩兩圖像相減，將每一次相減後的結果再按照一定的域值進行二值化處理，將二值化處理後的結果依據設定的參數進行相關的匹配運算，根據匹配運算後的結果做出瓶體內是否有異物的判斷。
旋瓶速度採用1300轉/分鐘，旋瓶200毫秒後停止旋瓶，延時100毫秒後，啟動CCD攝像機對瓶體連續採樣兩幀圖像，將採樣到的圖像，經A/D轉換後，形成256(像素)×256(像素)×8bit的數字圖像，將此兩幀圖像進行按位相減後，以某一域值對相減後的結果進行二值化處理，再對二值化處理後的圖像運用模板匹配算法對圖像進行匹配運算，在圖像中尋找是否有超標的沉澱異物存在，從而做出此只產品是否合格的判定。
權利要求
1.一種瓶裝液體中異物的自動檢測方法，其特徵是，它的步驟是(1)通過一機械手夾具從頂部或側面夾持裝有液體的待檢瓶瓶體，留出供檢測用的瓶體部分；(2)啟動所述機械手夾具上的旋瓶機構，使待檢瓶體沿中心軸線產生旋轉，然後停止旋轉並保持待檢瓶瓶體完全靜止不動；(3)使用一光源從該瓶體下方位置照射該瓶體底部，或使用一平板型背光光源從該瓶體側面位置照射該瓶體，並使瓶體能被光線完全照射到；(4)啟動位於所述瓶體側面的攝像機，對瓶體靜止不動而瓶體內的液體及異物仍在旋動的該瓶體進行連續的圖像採樣；(5)用常規圖像處理方法對採樣得到的連續圖像進行處理，並同預設參數進行比較而得出該瓶體內液體中有無異物的判定。
2.根據權利要求1所述的瓶裝液體中異物的自動檢測方法，其特徵是，瓶體的旋轉速度為10-3000rpm，旋轉的時間為0.02-5秒。
3.根據權利要求1所述的瓶裝液體中異物的自動檢測方法，其特徵是，所述對採樣得到的連續圖像進行處理的常規圖像處理方法是(1)依據不合格品的檢出率的要求確定要攝取的瓶體序列圖像的幀數P1、P2、……、Pi，幀數越多不合格品的檢出率越高，但所用時間也越長，幀數最少兩幀；(2)將採集的序列圖像中的相鄰圖像或間隔圖像進行兩兩圖像的按位相減；(3)以0-255中的某一個值作為域值，對每一次兩兩圖像按位相減後的結果進行二值化處理；(4)將二值化處理後的結果，依據用戶預先設定的參數進行相關的匹配運算；(5)根據匹配運算後的結果來做出瓶裝液體中是否有異物的判斷。
全文摘要
一種瓶裝液體中異物的自動檢測方法，步驟是用一機械手夾持裝有液體的瓶體；啟動所述機械手上的旋瓶機構，使瓶體沿中心軸線產生旋轉，然後停止旋轉並保持瓶體靜止不動；使用一光源從瓶體下方或側面照射該瓶體；啟動位於所述瓶體側面的攝像機，對瓶體靜止不動而瓶體內的液體及異物仍在旋動的該瓶體進行連續的圖像採樣；用常規圖像處理方法對採樣得到的連續圖像進行處理，並同預設參數進行比較得出瓶內液體中有無異物的判定。本發明能實現對不同大小瓶體、瓶內不同深淺顏色的液體進行檢測，可廣泛用於對瓶裝口服液等藥液及瓶裝飲料、調味料等各種瓶裝液體的在線檢測。
文檔編號G01N21/88GK1693884SQ20051006543
公開日2005年11月9日 申請日期2005年4月7日 優先權日2004年5月9日
發明者劉巨昌, 舒利忠, 譚向東, 謝欣燦, 陽盛權 申請人:劉巨昌, 舒利忠, 譚向東, 謝欣燦, 陽盛權