一种检测异物的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种视觉检测瓶中异物的方法和装置。

背景技术

目前，对于瓶中液体是否有异物的检测，比如对于白酒的成品检测中的异物检测，目前还是用人工视觉检测，不仅效率底且容易漏检。

然而，如果用计算机视觉系统检测，由于瓶子的局部几何造型、花纹图案，会产生折光、反光，影响计算机识别，而且，如果连接到包装流水线上，会影响到包装流水线的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测异物的方法和装置，能够在包装流水线上对已封盖的透明瓶中的清澈液体检测其中是否有异物，提高检测效率。

根据本发明的第一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种检测异物的方法，用于检测已封盖的透明或半透明瓶中的透明或半透明液体中是否有异物，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将瓶子依次等距地由输送机械输送；

(2)将瓶子在输送机械上自转，并在进入拍摄位置前减速；将瓶子由输送机械输送而依次经过多个拍摄位置，而沿瓶子的周向进行多个角度的拍摄；

由视觉系统对拍摄照片进行处理，判断照片中的瓶中液体中是否存在异物，输出检测结果，如果是不良品，由剔瓶装置将判断为不良品的瓶子剔除。

进一步地，瓶子在进入所述输送机械之前，先进行等距处理然后进入翻转装置，将瓶子翻转再翻回后，再在输送机械上自转。

进一步地，在自转和拍照区域的输送机械为输送路径为沿圆弧轨迹的输送机械。

进一步地，视觉系统对拍摄照片的处理步骤包括：

1)、计算单幅图像的平均值，根据平均值对图像进行噪声消除；

2)、对单幅图像进行阈值判断，对图像进行阈值分割；

3)、对分割获得的图像进行初次筛选，去除噪点干扰和液体气泡干扰，获得备选区域，对备选区域中的嫌疑物，根据设定的阈值筛选符合条件的异物；

4)、得到单幅图像的判断结果，并根据单张图像初步判断拍摄对象是良品或者不良品；

重复步骤1)-4)，获得各幅图像的判断结果；如果有2幅图像以上判断为良品，则判断此拍摄对象为良品，否则为不良品。

以上进一步的技术方案也可组合使用。

根据本发明的第二个方面，本发明采用以下技术方案：

一种检测异物的装置，其特征在于：包括输送装置；所述输送装置上沿输送路线均匀设置多个第一瓶子连接机构；所述第一瓶子连接机构为可自转的瓶子连接机构并与变速驱动机构连接；

所述检测异物的装置沿所述输送路线设置多个拍照位置，在拍照位置设置拍摄装置，所述拍摄装置的拍摄时机受控制装置控制。

进一步地，所述输送装置为输送路线为圆弧形的输送装置；所述输送装置上沿圆周均匀设置多个所述第一瓶子连接机构。

进一步地，所述第一瓶子连接机构为可升降的机构，所述输送装置上沿输送路线均匀设置多个第二瓶子连接机构；第一瓶子连接机构与第二瓶子连接机构一一对应，所述第二瓶子连接机构用于在瓶子进入输送装置至自转前的连接输送以及拍摄后输出前的瓶子输送。

进一步地，所述第一瓶子连接机构为可升降的机构，所述输送装置上沿圆周均匀设置多个第二瓶子连接机构；第一瓶子连接机构与第二瓶子连接机构一一对应，所述第二瓶子连接机构用于在瓶子进入输送装置至自转前的连接输送以及拍摄后输出前的瓶子输送。

进一步地，所述第一瓶子输送机构通过下降来取处在第二瓶子连接机构上的瓶子以及将瓶子交给第二瓶子机构；所述第一瓶子输送机构在取瓶后通过上升到高位而和变速驱动机构连接。

进一步地，所述检测异物的装置在输送装置之前还设置翻转装置，用于来回颠倒瓶子，所述翻转装置设置多个第三瓶子连接机构，用于和瓶子连接，所述翻转装置通过瓶子转送机构和所述输送装置衔接。

进一步地，在所述输送装置之前设置瓶子前后间距的定距装置。

进一步地，在所述翻转装置之前设置瓶子前后间距的定距装置。

以上进一步的技术方案也可组合使用。

由于采用本发明的技术方案，能够在瓶子封盖后直接在后续的流水线上对已封盖的透明或半透明瓶中的透明或半透明液体检测其中是否有异物，提高了检测效率。

附图说明

图1位本发明实施例的示意图。

图2为本发明实施例中的输送装置与拍摄装置的组合示意图。

图3为本发明实施例中的第一瓶子连接机构与拍摄装置的组合示意图。

具体实施方式

参照附图。本发明提供的检测异物装置用于检测已封盖的一种检测异物的方法，用于检测已封盖的透明或半透明瓶中的透明或半透明液体中是否有异物，比如对于玻璃瓶装白酒内的异物检测。本发明的检测异物装置包括输送装置100；所述输送装置100通过一级或多级的转接输送装置连接到包装流水线，待检测的已封盖的瓶子200被转接输送装置自动送入本发明的输送装置100中，其中部分的转接输送装置还可具有分距功能、翻转功能等，这将在以下内容中具体描述。

所述输送装置100沿输送路线均匀设置多个第一瓶子连接机构1；所述第一瓶子连接机构1为可自转的瓶子连接机构并与变速驱动机构连接；所述检测异物的装置沿所述输送路线设置多个拍照位置，在拍照位置设置拍摄装置3，所述拍摄装置的拍摄时机受控制装置控制。

所述输送装置100采用输送路线为圆弧形的输送装置；所述输送装置上沿圆周均匀设置多个所述第一瓶子连接机构1。第一瓶子连接机构1可采用可夹爪或吸盘。第一瓶子连接机构1的连接架上设置转轴10，转轴10连接齿轮21或其它连接结构而和变速驱动机构连接。所述变速驱动机构采用电机2作为动力，通过齿轮22与齿轮21连接或通过其它动力连接结构，而和第一瓶子连接机构1连接。电机2可以驱动第一瓶子连接机构1单向转动或正反转动，其目的是使瓶内液体被机械操作晃动，避免异物沉底而不易被拍摄以及能够拍摄到不被反光、折光影响(或少受影响)的照片而容易被计算机正确识别。所述变速驱动机构可以变速驱动，这样，在拍摄前能够使第一瓶子连接机构1以较高的速度自转，而在拍摄区域时，可以降低自转速度甚至降低至零，而便于拍摄能够被计算机识别的照片。

第一瓶子连接机构1自转的另一个目的是能够便于所述多个拍摄装置3能够从不同角度拍摄瓶子，以便克服瓶子局部有折光、反光的问题，最佳地，从起始拍摄位到离开最后一个拍摄位，瓶子200自转一圈或接近一圈。第一连接机构1以及与其连接的瓶子具有公转和自转的运动，使得能够通过对自转方向的改变，在相同转速的情况下，具有不同的拍摄间隙。

所述第一瓶子连接机构1可以直接作为从瓶子200输入到输送装置100到从输送装置100输出的整段输送行程中的瓶子连接机构。也可以另外设置第二瓶子连接机构4，所述第一瓶子连接机构1为可升降的机构，所述输送装置100上沿圆周输送路线均匀设置多个第二瓶子连接机构4；第一瓶子连接机构1与第二瓶子连接机构4一一对应，第二瓶子连接机构4处在第一瓶子连接机构1的下方，所述第二瓶子连接机构4用于在瓶子200进入输送装置100的输入位101至自转前的连接输送以及拍摄后输出前的瓶子输送。第二瓶子连接机构4可采用夹爪或卡位。在瓶子200进入输送装置100时由第二瓶子连接机构4承接，在自转前，所述第一瓶子输送机构1通过下降来取处在第二瓶子连接机构4上的瓶子200，然后第一瓶子输送机构1抬升，瓶子200离开第二瓶子连接机构4并且第一瓶子输送机构1与变速驱动机构连接，而能被驱动自转。在拍摄结束后，所述第一瓶子输送机构1通过下降而将瓶子200交给第二瓶子机构，然后再由第二瓶子机构在输送装置100的输出位102将瓶子200与下一级的输送装置300交接。

所述第一瓶子连接机构1的升降，可以通过凸轮101来控制，凸轮101采用端面凸轮，在第一瓶子连接机构1的上方，沿所述圆周输送的方向设置，所述第一瓶子连接机构1上设置连接结构12，在连接结构12上设置支撑在凸轮101的端面上的滚动部件11，通过滚动部件11在凸轮端面上的循环运行，凸轮101支撑各个第一瓶子连接机构1并控制各个第一瓶子连接机构1的升降。

所述转轴10和连接结构12转动连接并可一起升降。转轴10通过其上的键槽而和变速驱动机构上的齿轮21连接。变速驱动机构的安装结构23与所述输送装置100中的上转盘102连接，第二瓶子连接机构4和所述输送装置100中的下转盘103连接。

所述拍摄装置3的设置数量一般为超过3个，可以设置10个左右，不同的拍摄装置拍摄拍摄瓶子的不同角度位置，以能够拍摄到不被反光、折光影响(或少受影响)的照片而容易被计算机正确识别及筛选。在本实施例中，采用了12个拍摄装置，瓶子从起始拍摄位到离开最后一个拍摄位自转一圈，保证可以拍摄到没有瓶子花纹的至少两幅图像。

拍摄装置3一般等距设置，被配置有拍摄辅助光源31，拍摄装置3、辅助光源31设置在支架34上，光电开关33及其反射板32被安装在支架35上，支架35固定在支架34上。拍摄装置3与辅助光源31分别处在瓶子经过路线的两侧，拍摄装置3在外侧，从外侧向内侧拍摄，形成相对封闭的拍摄环境。辅助光源31采用组合的板形光源，布置在相对封闭的拍摄环境的内侧，对应瓶体角度对产品进行打光，达到一个稳定的拍照环境。所述光源是白色光源。拍摄光源31可以一对一地配置于拍摄装置3，或者一对多地配置于拍摄装置3。对于拍摄时机的控制，可以用光电开关33作为感应器，光电开关与控制装置连接，当光电开关感应到有瓶子经过时，发送信号给控制装置，由控制装置控制拍摄装置拍摄，光电开关可以一对一地配置于拍摄装置3，也可在起始位设置光电开关，而控制装置通过延时控制来控制多个拍摄装置的拍摄时机。

所述检测异物的装置在输送装置100之前还设置翻转装置400，其不仅转接输送瓶子200，同时还用于来回颠倒瓶子200，使沉底异物漂浮在液体中，以便后续自转效果的充分发挥，所述翻转装置400设置多个第三瓶子连接机构401，用于和瓶子200连接，第三瓶子连接机构401采用可翻转的夹瓶机构，所述翻转装置400的输送路线也可为圆弧形，沿圆周路线等距地设置第三瓶子连接机构401，翻转装置400通过瓶子转送机构500和所述输送装置100衔接。瓶子转送机构500可采用带瓶子卡位的转盘。

本发明提供的检测异物装置在进入装置处设置瓶子前后间距的定距装置600，定距装置600可采用螺旋输送装置，在转接输送瓶子200时，对瓶子200的间距按螺纹间距定距，定距装置600与翻转装置400之间设置转接输送机构700。瓶子转送机构700可采用带瓶子卡位的转盘。

在输送装置100之后的输出装置800上可设置剔除装置801，剔除装置801与控制装置连接，控制装置可根据不良品的拍摄时间、运动距离和运动速度而算出不良品到达剔除机构801的时间而控制剔除装置801在相应的时间做相应的剔除动作，将不良品剔除出输出装置800，分流到另一条产线上。剔除机构可以采用机械抓手、推杆等执行机构。在输出装置800和输送装置100可采用瓶子转送机构连接，即前述的下一级的输送装置300，其可采用带瓶子卡位的转盘。

上述的输送装置100、翻转装置400采用直线式的输送装置时，同样也可实现翻转、自转、拍摄的工作。

本发明对于已封盖的透明或半透明瓶中的透明或半透明液体中是否有异物的检测过程如下：

(1)将瓶子依次等距地由输送机械输送；

(2)将瓶子在输送机械上自转，并在进入拍摄位置前减速，将瓶子由输送机械输送而依次经过多个拍摄位置，而沿瓶子的周向进行多个角度的拍摄；

由视觉系统对拍摄照片进行处理，判断照片中的瓶中液体中是否存在异物，输出检测结果，如果是不良品，由控制装置控制剔瓶装置动作而将不良品剔除。

瓶子在进入所述输送机械之前，先进行等距处理然后进入翻转装置，将瓶子翻转再翻回后，再在输送机械上自转。

对于各拍摄装置对于同一个瓶子所拍到的照片，设置在拍摄装置中的视觉系统的处理步骤包括：

1)、对图像初步处理，计算单幅图像的平均值，根据平均值对图像进行噪声消除；

2)、对单幅图像进行阈值判断，对图像进行阈值分割，比如去掉照片中明显是瓶子附属物的图形，比如，酒瓶上的瓶贴等，便于找到需要判断的区域，减少后续需要处理的数据量；

3)、对分割获得的图像进行初次筛选，去除噪点干扰和液体气泡干扰，可以通过提前设置一些起泡的大小范围的数值或者形态，通过对比进行去除干扰，比如一般气泡都比液体中的异物要小，比如气泡一般呈圆形。而噪点是瓶子表面的脏点，其往往也比液体中的异物要小；

在此基础上，获得异物对比的备选区域，判断备选区域中是否有符合筛选条件的嫌疑物，可以通过提前设置的一些参数作为判断阈值，比如面积、灰度值、圆半径、圆直径等等，作为参考值，判断哪些是异物，这些阈值可以通过计算机学习而不断得到优化。

4)、得到单幅图像的判断结果，并根据单张图像初步判断拍摄对象是良品或者不良品；

重复步骤1)-4)，获得同一个瓶子的各幅图像的判断结果。

所述控制装置通过通信装置和视觉系统通信连接，下达拍摄指令和接收数据。如果有2幅图像以上判断为良品，则判断此拍摄对象为良品，否则为不良品。

所述视觉系统分析拍摄的照片中产品在旋转360度过程中是否有异物杂质，单相机图像进行处理，等待将6-12相机处理完成后逻辑判断输出结果。如果6-12相机检测的有良品，则符合要求，否则判断为不良品，将此瓶体的结果信息发送给踢瓶系统，并根据计算当瓶体到达踢瓶机构时，将不良瓶体分流到另一条产线上。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。