专利名称：基于机器视觉的瓶身缺陷自动检测装置及方法
技术领域：
本发明属于自动检测技术领域，特别是关于检测瓶身缺陷的装置。
背景技术：
随着全球经济一体化趋势的加剧，塑料瓶制造行业对产品质量的要求也越来越高，迫使相关行业的公司和企业在产品的质量检验上投入更多的人力财力。在塑料瓶的制作过程中，瓶身的缺陷是衡量产品质量的一个重要方面。而瓶身带有不良缺陷的塑料瓶流入市场后不但会引起客户的投诉及索赔，而且给生产厂家带来难以预计的名誉和经济损失，直接影响生产厂家的市场形象，同时也损害了顾客的利益。目前进行瓶身不良的检测的主要是用人工检测，在塑料瓶生产运行过程中，不同类型的缺陷纷纷涌现出来，如气泡、缺料、黑点、打伤、成型不良等；传统检测方式，由操作工目测检查是否存在缺陷问题，并进行相应剔除。人工检测法直观，但存在较大盲区，并受主观因素影响较大，工人工作强度大，长时间工作易造成视觉疲劳，出现判断错误，影响产品的质量检测；当线体速度过快时，操作工基本无法完成检测。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种基于机器视觉的可以适应瓶身检测的自动检测装置。本发明通过以下技术方案实现一种基于机器视觉的瓶身缺陷自动检测装置，待检瓶体由带有导轨的流水线传输，在导轨旁固定有五个摄像机，包括一个用于拍摄瓶口图像的前端摄像机、三个用于拍摄瓶身图像的瓶身摄像机和一个用于拍摄瓶底图像的瓶底摄像机，其中，前端摄像机采用环光光源，其他四个摄像机均采用背光光源，每个瓶身摄像机的观测角度均不同；编码器固定在传动轴的末端，用于感知流水线的运动节拍，到位传感器用于感知瓶体位置，两者感知的信号被送入控制器，由控制器根据感知的信号控制各个摄像机拍摄图像，各个摄像机拍摄的图像被送入计算机，由计算机根据图像检测待检瓶体是否存在缺陷。本发明同时提供一种采用上述的装置实现的基于机器视觉的瓶身缺陷自动检测方法，包括下列步骤(1)控制器根据到位传感器和编码器的输入信号感知酱包传送线的运动节拍，并控制各个摄像机拍照；(2)摄像机拍摄的图像被送入计算机；(3)瓶口毛边缺陷的检测对前端摄像机拍摄的图像进行预处理后，查找瓶口边缘，拟合瓶口内圆、外圆，再检测外圆外侧与内圆内侧灰度值是否在正常范围内；(4)对于瓶口打伤、瓶底打伤、瓶口缺料、成型不良缺陷的检测根据不同的检测位置选择不同的定位方法；对检测区域进行模板匹配，相似度低于预设的阀值则判定其为不良；(5)对于瓶身气泡、瓶底气泡、瓶身黑点、破洞缺陷的检测对被测图像进行二值
3化处理后，遮盖非检测区域，再使用合格图像减去被测图像，若剩余图片灰度值高于设定的阈值，则判定为不良；(6)计算机向控制器发送检测结果。本发明的瓶身缺陷自动检测装置，通过采集图像，检测瓶身缺陷，对于有缺陷的产品及时报警或剔除，从而保证产品的质量。该装置应用于类似吹瓶线体上，完全克服了人工目测法中主观因素的干扰和大部分盲区，能快速、客观、准确地对瓶身存在的缺陷问题进行检测，大大提高产品质量的检测精度和效率。
图1 本发明硬件系统外观组成示意图；附图标注说明1计算机；2线体；3黑白面阵摄像机；4照明光源；5编码器；6伺服电机；7到位传感器。
具体实施例方式参见图1，本发明的基于机器视觉的瓶身缺陷自动检测装置，主要包括计算机1、 线体2、黑白面阵摄像机3、照明光源4、编码器5、伺服电机6、到位传感器7、图像采集系统由黑白面阵CCD摄像机3和安装在计算机中的图像采集卡构成，照明光源4采用环光和背光。计算机内部装有图像采集控制软件和图像分析检测软件。本实例适用于检测吹瓶线体，到位传感器安装在线体前端，编码器安装传送轴上， 编码器与旋转轴的旋转保持同步，安装在传动轴上的编码器，到位传感器和编码器输出的信号均被送入PLC控制器；光源采用环光和背光、摄像机是采用面阵CCD摄像机，前端摄像机安装在环光正上方，其他4个摄像机均采用背光；编码器固定在传动轴的末端，用于感知流水线的运动节拍，到位传感器为光电传感器，用于感知前端摄像机处的检测工位是否存在瓶体，PLC控制器根据接收的到位传感器和编码器的信号感知瓶体是否进入检测工位及线体运动节奏，从而可以控制各个CXD摄像机触发拍照的时刻；摄像机，光源、到位传感器、 PLC编程控制器和电机及其驱动器等的供电均通过线缆由机柜内电源完成。实现的方法PLC控制器(图中未画出)根据接收的到位传感器和编码器的信号感知瓶体是否进入检测工位及线体运动节奏，发送相机触发信号，前端摄像机首先开始拍摄瓶口图像，为瓶口毛边、瓶口打伤、瓶口缺料等提供图像支持；随着线体的运行，接下来的三个相机分别从不同的角度拍摄，每个相机的观测角度范围为120度，三个相机联动，保证瓶身的全景，为成型不良、瓶身气泡、瓶身黑点、破洞等提供完整的图像支持；最后的摄像机拍摄瓶底图像，为瓶底打伤、瓶底气泡、破洞等提供图像支持；所有采集的图像全部传输到计算机，由软件对图像进行缺陷分析.如图2所示，软件根据不同检测项软件分为以下几种方法1.瓶口毛边相机触发拍照；图像预处理(包括图像二值化，腐蚀膨胀等，使瓶口边缘更加清晰)；查找瓶口边缘；拟合瓶口内圆、外圆；检测外圆外侧与内圆内侧灰度值是否在正常范围内。2.瓶口打伤、瓶底打伤、瓶口缺料、成型不良相机触发拍照；根据不同的检测位置选择不同的定位方法；对检测区域进行模板匹配，相似度低于预设的阀值则判定其为不
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3.瓶身气泡、瓶底气泡、瓶身黑点、破洞相机触发拍照；由于瓶体本身是透明的， 当某部位存在上述缺陷时候，该部位的图像的灰度值要大些，根据这一原理，采用如下的方法进行缺陷检测对图像进行二值化处理；mask(遮盖)非检测区域；使用预存的合格图像减去被测图像，若剩余图片灰度值过高，高于某个预设的阈值，则判定为不良。将分析结果整合，若有一处检测不良则由报警器报警，由后端的剔除装置予以统一剔除。
权利要求
1.一种基于机器视觉的瓶身缺陷自动检测装置，待检瓶体由带有导轨的流水线传输， 其特征在于，在导轨旁固定有五个摄像机，包括一个用于拍摄瓶口图像的前端摄像机、三个用于拍摄瓶身图像的瓶身摄像机和一个用于拍摄瓶底图像的瓶底摄像机，其中，前端摄像机采用环光光源，其他四个摄像机均采用背光光源，每个瓶身摄像机的观测角度均不同；编码器固定在传动轴的末端，用于感知流水线的运动节拍，到位传感器用于感知瓶体位置，两者感知的信号被送入控制器，由控制器根据感知的信号控制各个摄像机拍摄图像，各个摄像机拍摄的图像被送入计算机，由计算机根据图像检测待检瓶体是否存在缺陷。
2.一种采用权利要求1所述的装置实现的基于机器视觉的瓶身缺陷自动检测方法，包括下列步骤(1)控制器根据到位传感器和编码器的输入信号感知酱包传送线的运动节拍，并控制各个摄像机拍照；(2)摄像机拍摄的图像被送入计算机；(3)瓶口毛边缺陷的检测对前端摄像机拍摄的图像进行预处理后，查找瓶口边缘，拟合瓶口内圆、外圆，再检测外圆外侧与内圆内侧灰度值是否在正常范围内；(4)对于瓶口打伤、瓶底打伤、瓶口缺料、成型不良缺陷的检测根据不同的检测位置选择不同的定位方法；对检测区域进行模板匹配，相似度低于预设的阀值则判定其为不良；(5)对于瓶身气泡、瓶底气泡、瓶身黑点、破洞缺陷的检测对被测图像进行二值化处理后，遮盖非检测区域，再使用合格图像减去被测图像，若剩余图片灰度值高于设定的阈值，则判定为不良。(6)计算机向控制器发送检测结果。
全文摘要
本发明属于自动检测技术领域，涉及一种基于机器视觉的瓶身缺陷自动检测装置，待检瓶体由带有导轨的流水线传输，在导轨旁固定有五个摄像机，包括一个用于拍摄瓶口图像的前端摄像机、三个用于拍摄瓶身图像的瓶身摄像机和一个用于拍摄瓶底图像的瓶底摄像机；编码器用于感知流水线的运动节拍，到位传感器用于感知瓶体位置，由控制器根据感知的信号控制各个摄像机拍摄图像，各个摄像机拍摄的图像被送入计算机，由计算机根据图像检测待检瓶体是否存在缺陷。本发明同时提供一种采用上述装置实现的瓶身缺陷自动检测方法。本发明克服了人工目测法中主观因素的干扰和大部分盲区，能快速、准确地检出瓶身存在的缺陷，提高产品质量的检测精度和效率。
文档编号G01N21/896GK102539443SQ20111045073
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者亢君, 任海燕, 南兆龙, 周昌波, 孟振, 马永发 申请人:天津普达软件技术有限公司
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