專利名稱：機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)輸液瓶瓶口破裂的自動(dòng)檢測(cè)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(cè)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在輸液瓶生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，利用機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)輸液瓶瓶口是否破裂進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)的方法。
背景技術(shù)：
在流水作業(yè)的輸液瓶生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，需要對(duì)輸液瓶的瓶口是否破裂進(jìn)行在線檢測(cè)?，F(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)輸液瓶瓶口的在線檢測(cè)依靠人工進(jìn)行檢測(cè)，在輸液瓶生產(chǎn)機(jī)旁設(shè)約80人進(jìn)行輸液瓶瓶口破裂的檢測(cè)和處理，根據(jù)檢測(cè)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(cè)存在的缺點(diǎn)主要有生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)差，工人檢測(cè)工作環(huán)境惡劣，勞動(dòng)強(qiáng)度大；正常人眼在不間斷觀測(cè)運(yùn)動(dòng)物體30min左右，即會(huì)眼花、眼脹等不適，檢測(cè)人員無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間不間斷工作，無(wú)法保證產(chǎn)品出廠合格率；輸液瓶瓶口破裂檢測(cè)是帶很高精度的檢測(cè)，人眼無(wú)法準(zhǔn)確判斷，誤差大，出錯(cuò)機(jī)會(huì)很多，無(wú)法保證檢測(cè)質(zhì)量；專業(yè)人員檢測(cè)輸液瓶瓶口破裂的速度最高為0. 5個(gè)/s，對(duì)生產(chǎn)速率有極大限制。發(fā)明的內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)輸液瓶瓶口破裂的在線檢測(cè)依靠人工進(jìn)行檢測(cè)，工人容易產(chǎn)生視覺疲勞，勞動(dòng)強(qiáng)度大，無(wú)法保證產(chǎn)品合格率以及檢測(cè)質(zhì)量，監(jiān)測(cè)速度低等問題，本發(fā)明提供一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)輸液瓶瓶口破裂的自動(dòng)檢測(cè)方法，其大大降低工人的檢測(cè)勞動(dòng)強(qiáng)度，檢測(cè)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(duì)輸液瓶瓶口破裂的自動(dòng)檢測(cè)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(yùn)行，將拍攝相機(jī)固定在在線運(yùn)行的工裝條夾具上方；根據(jù)待檢測(cè)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(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(dòng)所述工業(yè)相機(jī)，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(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)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(jì)算機(jī)中；
(3)將與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的差異比例設(shè)為檢測(cè)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(hào)，由外部觸發(fā)與控制信號(hào)啟動(dòng)所述相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝在線運(yùn)行輸液瓶瓶口的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)供檢測(cè)；
(5)計(jì)算機(jī)通過(guò)圖像算法處理，提取輸液瓶瓶口的圖像；
(6)計(jì)算機(jī)對(duì)所述輸液瓶瓶口圖像與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的差異比例進(jìn)行計(jì)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(guò)計(jì)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(guò)外部觸發(fā)與控制信號(hào)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(duì)所述第(7)步，具體按下述步驟進(jìn)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(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(duì)所述第(7)步，當(dāng)檢測(cè)到產(chǎn)品為廢品時(shí)，計(jì)算機(jī)將通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行圖像提示，并啟動(dòng)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(duì)輸液瓶瓶口破裂進(jìn)行自動(dòng)在線檢測(cè)，取代人工檢測(cè)，用戶可自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)精度的調(diào)節(jié)。具有對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)合格品、廢品這兩類產(chǎn)品的記錄、分類、統(tǒng)計(jì)、 存儲(chǔ)、查詢功能。并通過(guò)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(cè)勞動(dòng)強(qiáng)度。人工檢測(cè)速度一般為0. 5個(gè)/s，而機(jī)器視覺系統(tǒng)檢測(cè)速度可達(dá)3、個(gè)/s，機(jī)器視覺系統(tǒng)的產(chǎn)品檢測(cè)速度是人工的6、倍，極大提高了生產(chǎn)效率。人工檢測(cè)由于環(huán)境和生理的原因，無(wú)法M小時(shí)不間斷進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)，而采用機(jī)器視覺系統(tǒng)檢測(cè)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(zhǎng)，提高了設(shè)備的利用率。人為檢測(cè)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(cè)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(cè)精度較高，從而大大提高產(chǎn)品合格率以及檢測(cè)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(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。圖1、圖2、圖3是從輸液瓶瓶口上方拍攝并經(jīng)過(guò)處理后的實(shí)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(guò)去噪軟件處理后的透明空間，所示實(shí)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(duì)的瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像。實(shí)施例1，對(duì)合格輸液瓶瓶口的檢測(cè)
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(jī)固定在輸液瓶瓶口的上方，相機(jī)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(shí)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(lái)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(xiàng)目的LED環(huán)形光源使用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(jì)算機(jī)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(guò)皮帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)入檢測(cè)裝置。啟動(dòng)所述工業(yè)相機(jī)，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(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)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(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(hào)，啟動(dòng)所述工業(yè)相機(jī)拍攝在線運(yùn)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(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)對(duì)所拍攝的圖像通過(guò)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，更符合輸液瓶瓶口的真實(shí)情況。上述圖像處理過(guò)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(duì)輸液瓶瓶口破裂的差異比例進(jìn)行計(jì)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(cè)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(jì)算機(jī)對(duì)該類合格品進(jìn)行記錄、分類、統(tǒng)計(jì)入庫(kù)。實(shí)施例2，對(duì)存在破裂的輸液瓶瓶口的檢測(cè) 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(jī)固定在輸液瓶瓶口的上方，相機(jī)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(shí)間調(diào)為0.41ms。設(shè)定合格品正常刻度缺失比例最大為10%。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(lái)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(xiàng)目的LED環(huán)形光源使用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(jì)算機(jī)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(guò)皮帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)入檢測(cè)裝置。啟動(dòng)所述工業(yè)相機(jī)，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(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)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(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(hào)，啟動(dòng)所述工業(yè)相機(jī)拍攝在線運(yùn)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(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)對(duì)所拍攝的圖像通過(guò)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，更符合輸液瓶瓶口的真實(shí)情況。上述圖像處理過(guò)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(duì)輸液瓶瓶口破裂的差異比例進(jìn)行計(jì)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(cè)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(jì)算機(jī)通過(guò)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(duì)該類不合格品進(jìn)行記錄、分類、統(tǒng)計(jì)入庫(kù)。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(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(duì)輸液瓶瓶口破裂的自動(dòng)檢測(cè)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(yùn)行，將拍攝相機(jī)固定在在線運(yùn)行的工裝條夾具上方；根據(jù)待檢測(cè)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(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(dòng)所述工業(yè)相機(jī)，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(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)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(jì)算機(jī)中；(3)將與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的差異比例設(shè)為檢測(cè)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(hào)，由外部觸發(fā)與控制信號(hào)啟動(dòng)所述相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝在線運(yùn)行輸液瓶瓶口的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)供檢測(cè)；(5)計(jì)算機(jī)通過(guò)圖像算法處理，提取輸液瓶瓶口的圖像；(6)計(jì)算機(jī)對(duì)所述輸液瓶瓶口圖像與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的差異比例進(jìn)行計(jì)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(guò)計(jì)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(guò)外部觸發(fā)與控制信號(hào)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(duì)輸液瓶瓶口破裂的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于對(duì)所述第(7)步，具體按下述步驟進(jìn)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(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(duì)輸液瓶瓶口破裂的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于對(duì)所述第(7)步，當(dāng)檢測(cè)到產(chǎn)品為廢品時(shí)，計(jì)算機(jī)將通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行圖像提示，并啟動(dòng)報(bào)目衣且。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)輸液瓶瓶口破裂的自動(dòng)檢測(cè)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(jì)算機(jī)中，將與瓶口標(biāo)準(zhǔn)圖像的差異比例設(shè)為檢測(cè)參量，根據(jù)用戶要求設(shè)置不同檢測(cè)參量的檢測(cè)精度以及合格范圍，由外部觸發(fā)與控制信號(hào)啟動(dòng)相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝在線運(yùn)行輸液瓶瓶口的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)供檢測(cè)，計(jì)算機(jī)通過(guò)圖像算法處理，提取輸液瓶瓶口的圖像，并對(duì)差異進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)計(jì)算出的差異判斷該產(chǎn)品是屬于合格品還是廢品，通過(guò)外部觸發(fā)與控制信號(hào)將廢品從指定出料口進(jìn)行剔除。本發(fā)明對(duì)輸液瓶瓶口破裂的檢測(cè)精度高、速度快，可以有效保證產(chǎn)品的合格率。
文檔編號(hào)G01N21/89GK102507602SQ20111035907
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)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(qǐng)人:無(wú)錫眾望四維科技有限公司