一种用于玻璃瓶口不足的缺陷检测方法

技术领域

本发明涉及玻璃瓶瓶口缺陷检测技术领域，尤其涉及一种用于玻璃瓶口不足的缺陷检测方法。

背景技术

在生产大口玻璃瓶的过程中，口不足是一种常见的缺陷，较为明显的口不足缺陷可通过综合验瓶机的气密性检测功能检出，微小的口不足缺陷无法通过现有设备在生产阶段检出，人工灯检亦无法检出，下游客户使用大口瓶作为食品容器时，一般会采用带安全纽的旋盖进行密封，微小口不足造成的漏气会使安全纽浮起，从而起到提醒作用。现在下游客户对瓶罐生产商的要求进一步提高，要求瓶罐匹配不带安全纽的瓶盖，同时也不能有漏气变质的产品流向最终消费者，因此瓶罐生产商必须采用新的方法可靠检测微小口不足缺陷以满足客户需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于玻璃瓶口不足的缺陷检测方法，解决现有大口玻璃瓶缺陷检测精度不高，影响食品生产包装保质的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于玻璃瓶口不足的缺陷检测方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：选取玻璃瓶口待检测区域的范围，得到瓶口待检测区域；

步骤2：将瓶口待检测区域中的玻璃瓶口边框识别出来，然后生成玻璃瓶口的最小外接矩形，然后对最小外界矩形进行缩小处理得到缩小的矩形区域；

步骤3：将矩形区域与瓶口待检测区域进行融合处理，得到填充区域；

步骤4：对填充区域生成轮廓线，然后对轮廓线进行拟合，得到若干条线段的坐标和斜率；

步骤5：将若干条线段的坐标和斜率进行过滤得到拟合线段参数数组；

步骤6：将拟合线段参数数组中以线段起点横坐标做升序排列，得到排序后的斜率数组；

步骤7：对斜率数组内的元素按照下标的由小到大判断趁势，当斜率数值变化为连续下降时，表示瓶口合格，否则不合格。

进一步地，步骤1的具体过程为：将摄像头安装在玻璃瓶传送的传送线的斜上方，然后将玻璃瓶放上传送线上进行传送，使用摄像头拍摄出需检测的玻璃瓶口的区域，得到检测玻璃瓶口区的图像，然后手动在检测玻璃瓶口区的图像上设置出矩形选区，然后对矩形选区进行阀值分割并过滤掉背景和杂点，获取玻璃瓶口图像的有效像素。

进一步地，步骤2的中：以玻璃瓶口的最小外接矩形为基准，顶边的纵坐标保持不变，左右两边横坐标对称向内移动，底边纵坐标向上移动，获得缩小的矩形选区，将瓶口两侧的瓶口竖直边和瓶口竖直边两侧的瓶口范围过滤在外。

进一步地，步骤3的中：将缩小的矩形选区与瓶口待检测区域进行布尔运算，保留重叠区域，然后对重叠区域做内部填充获得没有孔隙的待测填充区域，待测填充区域为由左右两边的竖直线、底边的水平线和顶端的弧形线围成的封闭区域，该区域顶端的弧形线为与瓶口弧度重合的曲线。

进一步地，步骤4的中：将填充区域贴上二维坐标轴上，然后在填充区域的外侧生成轮廓线，删除左右竖直线和底边水平线，仅保留顶部曲线，然后使用道格拉斯-普克算法(Douglas-Peucker algorithm)对顶部曲线进行拟合，拟合过程如下：

1)在顶部曲线首尾X,Y点之间连接一条线段XY，该线段为曲线的弦；

2)获取曲线上离XY直线段距离最大的点Z，计算其与XY的距离d；

3)比较该距离d与预先给定的阈值Max1的大小，如果d

4)如果d>Max1，则用点Z将曲线分为XZ和ZY两端，并分别对两端曲线进行1～3的处理；

5)当所有曲线都处理完毕时，一次连接各个分割点形成的折线，即可以作为顶部曲线的拟合线；

6)获取每一段拟合线段的起点横坐标和斜率，放入数组中待用。

进一步地，步骤6的中：把每个线段的起点的横坐标设置与每个线段的斜率映射关系，然后对横坐标的数值进行做升序处理，得到排序后的横坐标数值数组，然后横坐标的数值映射的斜率替换数值，得到斜率数组。

进一步地，步骤7的中：用斜率数组的第n+1项减去第n项，查看所有结果是否为依次减小，如果是依次减小，那么说明瓶口曲线为一个连续的拱形曲线，可以判定瓶口合格；如果计算结果并非依次减小，而是出现了变大的情况，那么说明瓶口曲线在拱形上出现了下凹或者凸刺，可以判定瓶口不合格。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明采用计算机视觉技术，基于本发明的检测设备可以做到无接触检测，无需依赖复杂的机械，因此可以做到远高于机械接触式检测的检测速率，通过图像处理提炼出的特征参数与实物缺陷有显著的因果联系，因此检测精度也远高于机械接触式检测；另外由于避免了机械振动与卡滞等因素带来的影响，漏检率和误检率大大降低，同时调试难度、维保开销也得到降低，普通的口不足缺陷也可以兼容检出，因此生产线后端的综合验瓶机可以省略一套机械式气密性检测设备，腾出一个宝贵的工位由于其他检测，同时提高了检测精度，避免后期食物储藏出现变质的情况。

附图说明

图1是本发明方法流程图；

图2是本发明检测过程图；

图3是本发明填充区域图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

如图1-3所示，一种用于玻璃瓶口不足的缺陷检测方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：将摄像头安装在玻璃瓶传送的传送线的斜上方，然后将玻璃瓶放上传送线上进行传送，使用摄像头拍摄出需检测的玻璃瓶口的区域，得到检测玻璃瓶口区的图像，然后手动在检测玻璃瓶口区的图像上设置出矩形选区，然后对矩形选区进行二值化处理并过滤掉杂点。

步骤2：将瓶口待检测区域中的玻璃瓶口边缘识别出来，然后生成玻璃瓶有效图像的最小外接矩形，然后对最小外接矩形进行缩小处理得到缩小的矩形区域以此过滤无需检测的部分。以玻璃瓶口的最小外接矩形为基准，顶端边的纵坐标保持不变，左右两边横坐标对称向内移动，底边纵坐标向上移动，获得缩小的矩形选区，将瓶口两侧的瓶口竖直边和瓶口竖直边两侧的瓶口范围过滤在外。

步骤3：将缩小的矩形区域与瓶口待检测区域的重叠部分取出，得到重叠区域。对重叠区域做内部填充获得待测填充区域，待测填充区域的形状为封闭区域，包括左右两边的竖直线、底边的水平线和顶端的弧形线，左右两边为竖直线，顶端的弧形线为与瓶口弧度重合的曲线。

步骤4：对填充区域生成轮廓线，然后对轮廓线进行拟合，得到若干条线段的坐标和斜率。将填充区域贴上二维坐标轴上，然后在填充区域的外侧生成轮廓线，然后对轮廓线进行拟合，拟合的过程中，不断调整参数，从而保证在拟合线段时贴合待测轮廓和时线段长为最优解，避免出现细碎的线段，然后将每条线段的起始点坐标和斜率放入一个数组内。

对顶部曲线进行拟合过程包括如下步骤：、

1)在顶部曲线首尾X，Y点之间连接一条线段XY，线段XY为曲线的弦；

2)获取曲线上离XY直线段距离最大的点Z，计算曲线与XY的距离d；

3)比较距离d与预先给定的阈值Max1的大小，如果d

4)如果d>Max1，则用点Z将曲线分为XZ和ZY两端，并分别对两端曲线进行步骤1)～3)的处理；

5)当所有曲线都处理完毕时，一次连接各个分割点形成的折线，即可以作为顶部曲线的拟合线；

6)获取每一段拟合线段的起点横坐标和斜率，放入数组中待用。

步骤5：将若干条线段的坐标和斜率进行过滤得到拟合线段参数数组。对数组进行做过滤处理，滤除待测填充区域的左右竖直线和底边所对应的拟合线段的坐标和斜率数字，获得瓶口待检测区域拟合的线段参数数组。

步骤6：将拟合线段参数数组中以线段起点横坐标做升序排列，得到排序后的斜率数组。获取拟合线段参数数组中每个线段的起始点的横坐标的数值，把每个线段的起始点的横坐标设置与每个线段的斜率映射关系，然后对横坐标的数值进行做升序处理，得到排序后的横坐标数值数组，然后横坐标的数值映射的斜率替换数值，得到斜率数组。

步骤7：对斜率数组内的元素按照下标的由小到大判断趁势，当斜率数值变化为连续下降时，表示瓶口合格，否则不合格。

通过瓶口轮廓拟合线段的斜率变化趋势来判断瓶口是否出现缺陷，基于本发明所述算法的检测设备已在昱华玻璃成功投入使用，经过数月的实际使用，效果符合预期，解决了微小口不足缺陷无法可靠检测的问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。