自動燈檢機異物檢測裝置製造方法

2023-10-28 04:57:12

自動燈檢機異物檢測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自動燈檢機異物檢測裝置，包括一個以上的檢測工位，每個檢測工位上設有相機、用於提供明場照明的明場光源組件和用於提供暗場照明的暗場光源組件，所述明場光源組件和暗場光源組件交替地照亮同一個待檢測瓶體，所述相機在待檢測瓶體被照亮時對待檢測瓶體進行圖像採集。本實用新型結構簡單、成本低廉、檢測效率和精度高、可在一個工位同時實現明場與暗場檢測。
【專利說明】自動燈檢機異物檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型主要涉及食品、醫藥包裝機械領域，特指一種用於自動燈檢機上的異物檢測裝置。
【背景技術】
[0002]在食品、醫藥包裝設備領域，為了檢測瓶裝液態食品或藥品(如:安瓿瓶、口服液、西林瓶等)中的異物，常採用人工燈檢和自動燈檢的方法。由於人工燈檢檢測精度不夠，檢測結果易受人為主觀情緒影響等因素，現在人工燈檢逐步被自動燈檢所替代。
[0003]現有燈檢機，是在一個轉盤上設置多個異物檢測工位，這些工位包括至少一個明場檢測工位和至少一個暗場檢測工位，明場和暗場工位所檢測的異物的物理性質(這裡主要指光學性質)也不同。明場檢測工位採用明場光源照明，主要檢測諸如頭髮絲、黑塊等不透明異物；採集的照片主要特徵是照片的整體灰度值較高，而異物表現出的灰度值一定小於圖像處理區域的整體灰度值。暗場檢測工位採用暗場光源照明，主要檢測諸如玻璃屑、白塊等反射或散射比較強的異物；採集的照片主要特徵是照片的整體灰度值較低，而異物表現出的灰度值一定大於圖像處理區域的整體灰度值。正是明場和暗場所採集照片之間的這種物理上的矛盾，一般認為在同一個工位上不能同時實現對頭髮絲、黑塊、玻璃屑、白塊等異物的檢測。自動燈檢機的這種明場檢測工位與暗場檢測工位分開檢測的設計已經相對成熟，但工位分開有一個不可能完全消除的缺陷，即明場檢測工位和暗場檢測工位的光源同時打開和同時關閉，使得兩工位之間雜光相互影響，導致誤檢率和漏檢率增加。再者，每個工位的相機、瓶子和光源進行同步圖像採集前需要對瓶子進行高速旋轉並剎車，這個過程瓶子容易破裂使得藥液濺出損壞相機、鏡頭，並且每個工位需要設置對應的機械結構以及旋瓶控制系統，導致整個異物檢測裝置的結構非常龐大複雜，造價較高。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題在於:針對現有技術存在的不足，提供一種結構簡單、成本低廉、檢測效率和精度高、可在一個工位同時實現明場與暗場檢測的自動燈檢機異物檢測裝置。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案:
[0006]一種自動燈檢機異物檢測裝置，包括一個以上的檢測工位，每個檢測工位上設有相機、用於提供明場照明的明場光源組件和用於提供暗場照明的暗場光源組件，所述明場光源組件和暗場光源組件交替地照亮同一個待檢測瓶體，所述相機在待檢測瓶體被照亮時對待檢測瓶體進行圖像採集。
[0007]作為上述技術方案的進一步改進:
[0008]每個所述檢測工位上對同一個待檢測瓶體進行圖像採集的相機為一個，所述相機對待檢測瓶體交替地進行明場圖像採集和暗場圖像採集。
[0009]所述相機水平布置朝向待檢測瓶體；或者，所述相機的布置方向與水平方向呈一定夾角，待檢測瓶體的圖像通過反光鏡或稜鏡反射入相機。
[0010]每個所述檢測工位上對同一個待檢測瓶體進行圖像採集的相機為兩個，其中一個相機對待檢測瓶體進行明場圖像採集，另一個相機對待檢測瓶體進行暗場圖像採集。
[0011]同一個檢測工位上的兩個相機中，其中一個相機水平布置朝向待檢測瓶體，另一個相機的布置方向與水平方向呈一定夾角，水平布置的相機與待檢測瓶體之間設有一可將待檢測瓶體的圖像反射入另一個相機的分光鏡。
[0012]另一個相機的布置方向與水平方向呈90度夾角，所述分光鏡的布置方向與水平方向呈45度夾角。
[0013]所述明場光源組件包括面向待檢測瓶體的面光源，所述面光源與相機分別布置於待檢測瓶體的兩側，所述暗場光源組件包括位於待檢測瓶體底部並豎直照向待檢測瓶體的底光源。
[0014]所述暗場光源組件還包括位於待檢測瓶體一側並傾斜照向待檢測瓶體的側光源，所述側光源與面光源位於待檢測瓶體的同一側；或者，所述側光源與面光源分別位於待檢測瓶體的相對兩側。
[0015]所述面光源為背光源，所述底光源為LED點光源，所述側光源為LED點光源或條形光源。
[0016]所述明場光源組件和暗場光源組件每次照亮瓶體的時間大於相機每次採集圖像的時間。
[0017]所述明場光源組件和暗場光源組件的光譜至少為可見光、近紅外光或紫外光的任
意一種。
[0018]與現有技術相比，本實用新型的優點在於:
[0019]1、本實用新型的自動燈檢機異物檢測裝置，通過在一個檢測工位上同時設置明場光源組件和暗場光源組件，並使明場光源組件和暗場光源組件交替地照亮同一個待檢測瓶體，從而使同一個檢測工位上的相機能夠交替地對待檢測瓶體進行明場圖像採集和暗場圖像採集，實現在同一個檢測工位同時對頭髮絲、黑塊、玻璃屑、白塊等異物的檢測，可將檢測工位的數量縮減一半，簡化了整個異物檢測裝置的機械結構和伺服控制系統，降低了成本；同時，檢測工位的數量縮減一半，能夠大大降低由於機械不穩定或者瓶體高速旋轉將瓶體甩出和破損對相機鏡頭的損壞概率。
[0020]2、本實用新型的自動燈檢機異物檢測裝置，由於明場光源組件與暗場光源組件交替照亮瓶體，即，明場光源組件打開時，暗場光源組件關閉；暗場光源組件打開時，明場光源關閉，這樣可以有效消除明場光源組件與暗場光源組件之間的雜光影響，提高異物檢測效率和精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型在自動燈檢機上的位置示意圖。
[0022]圖2為實施例1中第一種相機布置結構示意圖。
[0023]圖3為實施例1中第二種相機布置結構示意圖。
[0024]圖4為實施例1中第三種相機布置結構示意圖。
[0025]圖5為實施例1在側光源與背光源分設於待檢測瓶體兩側時的結構示意圖。[0026]圖6為實施例1在圖5的基礎上增設偏振片時的結構示意圖。
[0027]圖7為實施例1在圖6的基礎上增設濾光片時的結構示意圖。
[0028]圖8為實施例2的結構示意圖。
[0029]圖9為實施例1各信號對比示意圖。
[0030]圖10為實施例1圖像採集情況示意圖。
[0031]圖11為實施例2各信號對比示意圖。
[0032]圖12為實施例2圖像採集情況示意圖。
[0033]圖例說明:1、檢測工位；2、相機；3、瓶體；4、反光鏡；5、稜鏡；6、分光鏡；7、面光源；8、底光源；9、側光源；10、偏振片；11、濾光片；12、燈檢盤；13、進瓶部件；14、出瓶部件；15、託瓶機構；16、壓瓶機構。
【具體實施方式】
[0034]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0035]實施例1:
[0036]如圖1所示，本實施例的自動燈檢機異物檢測裝置，包括一個以上的檢測工位1，本實施例以一個為例，若檢測工位I為多個，則沿燈檢盤12的圓周方向布置。每個檢測工位I上設有相機2、用於提供明場照明的明場光源組件和用於提供暗場照明的暗場光源組件，明場光源組件和暗場光源組件交替地照亮同一個待檢測瓶體3，相機2在待檢測瓶體3被照亮時對待檢測瓶體3進行圖像採集。工作時，瓶體3從進瓶部件13進入燈檢盤12，進入燈檢盤12後，參見圖2，瓶體3支承於託瓶機構15上，瓶體3頂部通過壓瓶機構16壓緊。瓶體3進入檢測工位I之前，通過旋瓶機構(圖未示)進行高速旋轉並剎車，旋轉速度根據瓶內液體的裝量、異物主要特徵等來確定，旋轉速度一般為100?2000r/s。剎車後瓶體停止轉動，隨燈檢盤12旋轉運動一段時間進入檢測工位I。進入檢測工位I後，燈檢機的PLC發出同步控制信號，相機2、明場光源組件和暗場光源組件在跟蹤機構(圖未示)的帶動下跟隨燈檢盤12 —起旋轉。此時相機2、明場光源組件、暗場光源組件與對應的待檢測瓶體3處於相對靜止，開始進行異物檢測。檢測過程中，明場光源組件和暗場光源組件交替地打開關閉(即交替頻閃)，從而交替地對同一個待檢測瓶體3進行照明；待檢測瓶體3每次被照亮時，都通過相機2進行圖像採集，取得一幀圖像；經過一段時間的採集後，便可取得多幀明場圖像和暗場圖像，實現對瓶內液體中頭髮絲、黑塊、玻璃屑、白塊等異物的同時檢測。檢測完成的瓶體3仍然跟隨燈檢盤12旋轉進入出瓶部件14，相機2、明場光源組件和暗場光源組件則在跟蹤機構的帶動下快速返回至初始位置，開始對下一個瓶體3進行異物檢測。
[0037]參見圖2，本實施例中，每個檢測工位I上對同一個待檢測瓶體3進行圖像採集的相機2為一個,相機2可採用面陣CCD相機或面陣CMOS相機，相機2對待檢測瓶體3交替地進行明場圖像採集和暗場圖像採集，採集的圖像如圖10所示。
[0038]參見圖2，本實施例中，相機2水平布置朝向待檢測瓶體3，可非常方便地對瓶體3進行圖像採集。當然，為了避免瓶體3破碎或者甩出對相機2鏡頭造成損壞，也可設置成圖3所示，使相機2的布置方向與水平方向呈一定夾角，待檢測瓶體3的圖像通過反光鏡4反射入相機2。還可設置成圖4所示，使相機2的布置方向與水平方向呈一定夾角，待檢測瓶體3的圖像通過稜鏡5反射入相機2。這兩種布置方式中，優選地，相機2的布置方向與水平方向的夾角為90度，反光鏡4或稜鏡5的反射面與水平方向的夾角為45度。
[0039]本實施例中，明場光源組件包括面向待檢測瓶體3的面光源7，面光源7與相機2分別布置於待檢測瓶體3的兩側，實際應用中，相機2可位於燈檢盤12的外側，也可位於燈檢盤12的內側。暗場光源組件包括位於待檢測瓶體3底部並豎直照向待檢測瓶體3的底光源8。託瓶機構15具有通光孔(圖未示)，底光源8的光穿過通光孔照到待檢測瓶體3上。
[0040]本實施例中，為了增強暗場光源組件的光強，暗場光源組件還包括位於待檢測瓶體3 —側並傾斜照向待檢測瓶體3的側光源9。
[0041]本實施例中，面光源7採用光束髮散均勻的背光源，底光源8採用LED點光源，側光源9採用LED點光源或條形光源。當然，各光源也可根據實際需要採用雷射、雷射二極體、螢光燈或滷素燈等。各光源的光譜可根據實際需要採用至少可見光、近紅外光或紫外光的任意一種。當瓶體3為透明、半透明時，優先使用可見光光源，可見光光源包括寬光譜的白光光源和單色可見光光源(例如藍光、綠光、紅光光源);當瓶體3為深色、甚至人眼看起來為黑色時，優先使用近紅外光源，尤其指78(Tl000nm波段的近紅外光源。
[0042]參見圖2，本實施例中，側光源9與面光源7位於待檢測瓶體3的同一側，可避免側光源9發出的光被面光源7反射形成雜光幹擾。
[0043]當然，為了使面光源7的設計空間更充裕，離瓶體3更近，以降低面光源7的尺寸需求，使整個檢測裝置的結構更加緊湊，也可如圖5所示，將側光源9與面光源7分設於待檢測瓶體3的相對兩側。由於此情況下側光源9發出的光會被面光源7反射形成雜光幹擾，為了解決此情況，可如圖6所示，在面光源7與待檢測瓶體3之間設置偏振片10，從而有效減小雜光影響。還可如圖7所示，進一步在相機2與待檢測瓶體3之間設置濾光片11，對深顏色瓶體3的檢測，濾光片11選擇可見光截止濾光片；對於透明瓶體3的檢測，濾光片11選擇帶通濾光片。另外，增加濾光片11，可以減少環境雜光的影響。
[0044]圖9為本實施例檢測過程中PLC控制信號、各光源頻閃信號、相機2圖像採集信號的對比示意圖，以水平方向代表時間軸。從圖中可以看出，明場光源組件和暗場光源組件每次打開的時間大於相機2每次採集圖像的時間，可使相機2採集的圖像更加精確。各光源、相機2以及所對應的一個瓶體3的同步檢測過程為:PLC控制信號上升沿到達，面光源7打開；經過一段時間延遲，相機2圖像採集信號上升沿到達，快門打開，圖像採集開始；經過一段時間曝光，相機2圖像採集信號下降沿到達，快門關閉，一幀明場圖像採集完畢；經過一段時間延遲，面光源7頻閃信號下降沿到達，面光源7關閉；此時底光源8和側光源9頻閃信號上升沿到達，兩個光源同時打開；經過一段時間延遲，相機2圖像採集信號上升沿到達，快門打開，圖像採集開始；經過一段時間曝光，相機2圖像採集信號下降沿到達，快門關閉，一幀暗場圖像採集完畢；經過一段時間延遲，底光源8和側光源9頻閃信號下降沿到達，兩個光源同時關閉；此時面光源7頻閃信號上升沿到達，面光源7打開，進入下一幀明場圖像與暗場圖像採集。一段時間後，PLC控制信號下降沿到達，各光源、相機2以及所對應的瓶體3的同步過程結束，單個工位對該瓶體3的明場圖像與暗場圖像採集結束，圖像採集結果如圖10所示。檢測完成的瓶體3仍然跟隨燈檢盤12 —起運動進入出瓶部件14，各光源、相機2則沿著原來的軌跡迅速返回至初始位置，PLC控制信號上升沿再次到達，進入對下一個瓶體3的同步檢測過程。
[0045]從圖10可以看出，一個同步檢測過程中，相機2對瓶體3交替地進行明場圖像採集和暗場圖像採集。明場圖像中異物表現出的灰度值小於圖像整體灰度值，異物在序列圖像中表現出運動的特性；暗場圖像中異物表現出的灰度值大於圖像整體灰度值，異物在序列圖像中同樣表現出運動的特性。
[0046]實施例2:
[0047]參見圖8，本實施的結構與實施例1大致相同，不同之處在於:每個檢測工位I上對同一個待檢測瓶體3進行圖像採集的相機2為兩個，其中一個相機2對待檢測瓶體3進行明場圖像採集，另一個相機2對待檢測瓶體3進行暗場圖像採集。兩個相機2分別採集的圖像如圖12所示。由於採用兩個相機2分別進行明場圖像採集和暗場圖像採集，因此對相機2幀率和數據採集卡速度的要求降低，在採集圖像數量相同的情況下，雙相機結構中的相機幀率可以為單相機結構的一半。另外雙相機結構可以簡化整個軟體和系統結構，圖像處理也更為方便，在高檢測速度和通過增加一個同步周期內拍照數量來提高檢測精度的情況下雙相機結構更具優勢。與單相機檢測相比，雙相機檢測可在達到同樣檢測速度的前提下降低相機2的成本，或者在使用相同相機2的前提下，通過提高光源頻閃速度來提高檢測速度。
[0048]本實施例中，同一個檢測工位I上的兩個相機2中，其中一個相機2水平布置朝向待檢測瓶體3，另一個相機2的布置方向與水平方向呈一定夾角，水平布置的相機2與待檢測瓶體3之間設有一可將待檢測瓶體3的圖像反射入另一個相機2的分光鏡6。優選地，另一個相機2的布置方向與水平方向呈90度夾角，分光鏡6的布置方向與水平方向呈45度夾角。
[0049]同樣地，雙相機檢測結構也可採用單相機檢測結構中所提到的「面光源7與相機2分別布置於待檢測瓶體3的兩側」、「在面光源7與待檢測瓶體3之間設置偏振片10」、「在水平布置的相機2與待檢測瓶體3之間設置濾光片11」等布置方式，其設計思路和所能達到的效果與單相機檢測結構相同。
[0050]圖11為本實施例檢測過程中PLC控制信號、各光源頻閃信號、兩個相機2圖像採集信號的對比不意圖，其中，第一相機代表水平布置的相機2,第二相機代表另一個相機2,以水平方向代表時間軸。各光源、兩個相機2以及所對應的一個瓶體3的同步檢測過程為:PLC控制信號上升沿到達，面光源7打開；經過一段時間延遲，第一相機圖像採集信號上升沿到達，快門打開，圖像採集開始；經過一段時間曝光，第一相機圖像採集信號下降沿到達，快門關閉，一幀明場圖像採集完畢；經過一段時間延遲，面光源7頻閃信號下降沿到達，面光源7關閉；此時底光源8和側光源9頻閃信號上升沿到達，兩個光源同時打開；經過一段時間延遲，第二相機圖像採集信號上升沿到達，快門打開，圖像採集開始；經過一段時間曝光，第二相機圖像採集信號下降沿到達，快門關閉，一幀暗場圖像採集完畢；經過一段時間延遲，底光源8和側光源9頻閃信號下降沿到達，兩個光源同時關閉；此時面光源7頻閃信號上升沿到達，面光源7打開，進入下一幀明場圖像與暗場圖像採集。一段時間後，PLC控制信號下降沿到達，各光源、兩個相機2以及所對應的瓶體3的同步過程結束，單個工位對該瓶體3的明場圖像與暗場圖像採集結束，圖像採集結果如圖12所示。檢測完成的瓶體3仍然跟隨燈檢盤12 —起運動進入出瓶部件14，各光源、兩個相機2則沿著原來的軌跡迅速返回至初始位置，PLC控制信號上升沿再次到達，進入對下一個瓶體3的同步檢測過程。
[0051]從圖10可以看出，一個同步檢測過程中，第一相機對瓶體3進行明場圖像採集，第二相機對瓶體3進行暗場圖像採集。明場圖像中異物表現出的灰度值小於圖像整體灰度值，異物在序列圖像中表現出運動的特性；暗場圖像中異物表現出的灰度值大於圖像整體灰度值，異物在序列圖像中同樣表現出運動的特性。
[0052]以上僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本實用新型思路下的技術方案均屬於本實用新型的保護範圍。應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種自動燈檢機異物檢測裝置，包括一個以上的檢測工位(1)，其特徵在於:每個檢測工位(I)上設有相機(2)、用於提供明場照明的明場光源組件和用於提供暗場照明的暗場光源組件，所述明場光源組件和暗場光源組件交替地照亮同一個待檢測瓶體(3)，所述相機(2)在待檢測瓶體(3)被照亮時對待檢測瓶體(3)進行圖像採集。
2.根據權利要求1所述的自動燈檢機異物檢測裝置，其特徵在於:每個所述檢測工位(I)上對同一個待檢測瓶體(3)進行圖像採集的相機(2)為一個，所述相機(2)對待檢測瓶體(3)交替地進行明場圖像採集和暗場圖像採集。
3.根據權利要求2所述的自動燈檢機異物檢測裝置，其特徵在於:所述相機(2)水平布置朝向待檢測瓶體(3);或者，所述相機(2)的布置方向與水平方向呈一定夾角，待檢測瓶體(3)的圖像通過反光鏡(4)或稜鏡(5)反射入相機(2)。
4.根據權利要求1所述的自動燈檢機異物檢測裝置，其特徵在於:每個所述檢測工位(I)上對同一個待檢測瓶體(3)進行圖像採集的相機(2)為兩個，其中一個相機(2)對待檢測瓶體(3)進行明場圖像採集，另一個相機(2)對待檢測瓶體(3)進行暗場圖像採集。
5.根據權利要求4所述的自動燈檢機異物檢測裝置，其特徵在於:同一個檢測工位(I)上的兩個相機(2)中,其中一個相機(2)水平布置朝向待檢測瓶體(3),另一個相機(2)的布置方向與水平方向呈一定夾角，水平布置的相機(2)與待檢測瓶體(3)之間設有一可將待檢測瓶體(3)的圖像反射入另一個相機(2)的分光鏡(6)。
6.根據權利要求5所述的自動燈檢機異物檢測裝置，其特徵在於:另一個相機(2)的布置方向與水平方向呈90度夾角，所述分光鏡(6 )的布置方向與水平方向呈45度夾角。
7.根據權利要求1至6中任意一項所述的自動燈檢機異物檢測裝置，其特徵在於:所述明場光源組件包括面向待檢測瓶體(3)的面光源(7)，所述面光源(7)與相機(2)分別布置於待檢測瓶體(3)的兩側，所述暗場光源組件包括位於待檢測瓶體(3)底部並豎直照向待檢測瓶體(3)的底光源(8)。
8.根據權利要求7所述的自動燈檢機異物檢測裝置，其特徵在於:所述暗場光源組件還包括位於待檢測瓶體(3) —側並傾斜照向待檢測瓶體(3)的側光源(9)，所述側光源(9)與面光源(7)位於待檢測瓶體(3)的同一側；或者，所述側光源(9)與面光源(7)分別位於待檢測瓶體(3)的相對兩側。
9.根據權利要求8所述的自動燈檢機異物檢測裝置，其特徵在於:所述面光源(7)為背光源，所述底光源(8)為LED點光源，所述側光源(9)為LED點光源或條形光源。
10.根據權利要求1至6中任意一項所述的自動燈檢機異物檢測裝置，其特徵在於:所述明場光源組件和暗場光源組件每次照亮瓶體(3)的時間大於相機(2)每次採集圖像的時間。
11.根據權利要求1至6中任意一項所述的自動燈檢機異物檢測裝置，其特徵在於:所述明場光源組件和暗場光源組件的光譜至少為可見光、近紅外光或紫外光的任意一種。
【文檔編號】G01N21/01GK203490180SQ201320568375
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2013年9月13日
【發明者】朱劍平, 餘再歡, 李姝潔 申請人:楚天科技股份有限公司