一种透明药瓶底部积料缺陷检测系统与方法技术方案

本发明专利技术公开的透明药瓶底部积料缺陷检测系统，包括计算机、工业相机以及成像装置，工业相机用于采集透明药瓶图像，计算机通过图像分析与识别得到透明药瓶底部积料区域的底边斜高差、左梯度值、右梯度值、下部梯度左侧值、下部梯度右侧值，并与预设参数范围进行比对判断透明药瓶是否合格。透明药瓶底部积料缺陷的检测方法包括：获取透明药瓶底部积料区域的图像；采用最小二乘拟合方法得到目标区域；利用最大梯度计算目标区域的底边斜高差、左梯度值、右梯度值、下部梯度左侧值以及下部梯度右侧值，然后预设阈值进行比对。本发明专利技术采用单相机，一次成像，具有成本低、精度高、工作效率高、定位精准、检测系统结构简单、检测识别运算量小的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种透明药瓶底部积料缺陷检测系统与方法
本专利技术属于光学检测
，具体涉及一种透明药瓶底部积料缺陷检测系统，还涉及利用该检测系统的缺陷检测方法。
技术介绍
目前对于透明药瓶底部的积料缺陷检测，最普遍与最传统的方法是人工目视检测法，通过人眼查看透明药瓶底部是否存在积料缺陷。但是目视法费时费力，劳动强度大，效率低，主观因素影响较大，而且随着检测时间的加长，很容易导致检测员出现视觉疲劳，从而使缺陷漏检率变高。生产线生产过程中，仅仅靠人工检测不仅费时费力，而且很多细小的瑕疵不容易被发现，因此目视法已经满足不了生产线高效率、高质量的要求。公开号为CN103257144的中国专利提出了一种基于机器视觉的塑料瓶瓶口余料检测方法及装置。该方法通过位置传感器点亮光源并触发相机拍照图像的效果只突出瓶口内的细节，使用Hopfield神经网络建立缺陷识别模型，通过在检测多个塑料瓶的瓶口内有余料和无余料时的图像作为样本，然后训练该样本，获得神经元的权值。但是，这种方法没有准确的定位以及校正，很容易出现误差；使用Hopfield神经网络、训练样本，检测识别运算量大。公开号为CN105675619的中国专利提出了一种旋转式瓶身照相检测方法。该方法通过旋转式瓶身照相检测装置，其结构为光源设置于玻璃瓶的一侧，相机组设置于玻璃瓶的另一侧，光源与相机组相互对应，使用四个相机对玻璃瓶360°连续拍摄，并对每幅图像进行处理，检测识别玻璃瓶的缺陷。但是这种方法需要使用四个相机对玻璃瓶360°连续拍摄，设备成本较高；而且需要对每幅图像进行处理，检测识别玻璃瓶的缺陷，系统结构复杂，检测算法运算量大，致使检测速度慢。综上，本领域内急需能快速有效地检测出透明药瓶底部的积料缺陷，提高工作效率，降低废品率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种透明药瓶底部积料缺陷检测系统，解决了人工检测耗时长、效率低的问题。本专利技术的目的还在于提供一种透明药瓶底部积料缺陷检测方法。本专利技术所采用的一种技术方案是：一种透明药瓶底部积料缺陷检测系统，包括载物台，所述载物台上设置有信号连接的计算机和工业相机，所述载物台的支架上设置有竖直放置的透明药瓶，所述工业相机用于获取所述透明药瓶底部积料区域的图像并传输给所述计算机，所述计算机通过图像得到透明药瓶底部积料区域的底边斜高差Y、左梯度值Gy-L、右梯度值Gy-R、反向左梯度值GyO-L、反向右梯度值GyO-R，并与预设阈值进行比对判断所述透明药瓶是否合格。进一步的，所述检测系统还包括与工业相机信号相连的光源控制器，所述光源控制器连接有球积分光源，所述球积分光源位于所述透明药瓶的下方。更进一步的，所述球积分光源设置于所述载物台上，并与所述载物台水平面呈10°-50°的夹角。进一步的，所述光源控制器还连接有背光光源，所述背光光源正对所述透明药瓶的侧面设置。进一步的，所述工业相机还连接有光电传感器，所述光电传感器正对所述透明药瓶的瓶口位置并与瓶口同高。本专利技术所采用的另一种技术方案是：一种透明药瓶底部积料缺陷检测方法，包括以下步骤：步骤1、获取透明药瓶底部积料区域的彩色图像；步骤2、将所述彩色图像转换为灰度图像并进行预处理获取所述透明药瓶的边缘图像；步骤3、采用最小二乘拟合方法，对所述边缘图像中透明药瓶的两侧拟合得到两条直线L1、L2及对透明药瓶底部拟合得到直线L3，根据所需检测的目标区域在拟合直线L3往瓶口上移D个像素处得到直线L4，由L1、L2、L3、L4对目标区域进行粗定位；步骤4、将直线L1、L2分别往所述透明药瓶的中心位置平移D1、D2个像素得到直线L5、L6，由直线L3、L4、L5、L6所形成的区域实现对目标区域的准确定位；步骤5、基于最大梯度的计算方法，求解所述目标区域内底部积料位置的边缘的底边斜高差Y、左梯度值Gy-L、右梯度值Gy-R、反向左梯度值GyO-L以及反向右梯度值GyO-R；步骤6、根据步骤5获取的所述底边斜高差Y、左梯度值Gy-L、右梯度值Gy-R、反向左梯度值GyO-L以及反向右梯度值GyO-R与预设阈值进行比对，如果上述参数全部在预设阈值内则判定所述透明药瓶底部积料合格，否则判定不合格。进一步的，所述步骤3和步骤4中获取直线L1、L2、L3的具体步骤均为：建立XOY的平面坐标系，获取所述边缘图像的像素坐标点(xi，yi)，i＝1，2，3...，N；采用直线拟合方法，令目标直线方程y＝ax+b；基于最小二乘准则有：对该式求偏导数，则有：解上述偏导数方程组，可得：将求得的a、b值代入y＝ax+b，分别可得到直线L1、L2、L3的目标直线方程。进一步的，所述步骤5中最大梯度算法具体为：正向梯度的计算方法：反向梯度的计算方法：其中k为梯度的搜素步长；在此基础上，左梯度值Gy-L、右梯度值Gy-R采用正向搜素，分别表征所述边缘图像上部边缘左侧的梯度最大值，以及右侧边缘的最大值，计算表达式如下：其中，ibegin表示所述边缘图像上部边缘X方向的起始坐标，w表示边缘图像的X方向的宽度；同时，反向左梯度值GyO-L、反向右梯度值GyO-R采用反向搜素，分别表征边缘图像上部边缘反向左侧梯度最大值，以及反向右侧梯度最大值，计算表达式如下：令梯度极值位于的像素坐标点的纵坐标yk与梯度的映射函数关系F为：yk＝F(Gy(xk))其中，Gy(xk)表征横坐标为xk的目标点的梯度值；令左梯度值Gy-L、右梯度值Gy-R、反向左梯度值GyO-L以及反向右梯度值GyO-R对应的目标点的横坐标为x1，x2，x3，x4，则根据映射函数关系F得到所述x1，x2，x3，x4对应的纵坐标y1，y2，y3，y4：y1＝F(Gy_L(x))y2＝F(GyO_L(x))y3＝F(Gy_R(x))y4＝F(GyO_R(x))则底边斜高差Y表述为：Y＝|Max{y1,y3}-Max{y2,y4}|，其中Y的单位为像素个数。事例性的，以像素点为单位所述D＝500，D1＝500，D2＝500。事例性的，以像素点为单位，所述预设阈值的具体参数为Y1≤80，50≤Gy-L1≤180，60≤Gy-R1≤180，20≤GyO-L1≤100，30≤GyO-R1≤120。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种透明药瓶底部积料缺陷检测系统与方法，将机器视觉引入透明药瓶质量的检测中，解决了人工检测耗时长、效率低的问题，其采用单相机，一次成像，具有成本低、精度高、工作效率高、定位精准、检测系统结构简单、检测识别运算量小的特点，与传统的目视法相比，可实现更准确、更快速的检测出透明药瓶底部积料缺陷，达到生产线自动化、高效率、高质量的要求。附图说明图1为本专利技术的透明药瓶底部积料缺陷检测系统的结构示意图；图2为本专利技术的透明药瓶底部积料缺陷检测方法的流程图；图3为本专利技术的透明药瓶底部积料缺陷检测方法定位示意图；图4为本专利技术实施例250ml透明药瓶合格样品示意图；图5为本专利技术实施例250ml透明药瓶有积料的的样品示意图；图6为本专利技术实施例的决策算法图。图中，101.计算机，102.工业相机，103.光学镜头，104.光源控制器，105.球积分光源，106.背光光源，107.光电传感器，108.透明药瓶。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供的透明药瓶底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透明药瓶底部积料缺陷检测系统，其特征在于，所述检测系统包括载物台，所述载物台上设置有信号连接的计算机和工业相机，所述载物台的支架上设置有竖直放置的透明药瓶，所述工业相机用于获取所述透明药瓶底部积料区域的图像并传输给所述计算机，所述计算机通过图像得到透明药瓶底部积料区域的底边斜高差Y、左梯度值Gy‑L、右梯度值Gy‑R、反向左梯度值GyO‑L、反向右梯度值GyO‑R，并与预设参数范围进行比对判断所述透明药瓶是否合格。

【技术特征摘要】
1.一种透明药瓶底部积料缺陷检测系统，其特征在于，所述检测系统包括载物台，所述载物台上设置有信号连接的计算机和工业相机，所述载物台的支架上设置有竖直放置的透明药瓶，所述工业相机用于获取所述透明药瓶底部积料区域的图像并传输给所述计算机，所述计算机通过图像得到透明药瓶底部积料区域的底边斜高差Y、左梯度值Gy-L、右梯度值Gy-R、反向左梯度值GyO-L、反向右梯度值GyO-R，并与预设参数范围进行比对判断所述透明药瓶是否合格。2.如权利要求1所述的透明药瓶底部积料缺陷检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括与工业相机信号相连的光源控制器，所述光源控制器连接有球积分光源，所述球积分光源位于所述透明药瓶的下方。3.如权利要求2所述的透明药瓶底部积料缺陷检测系统，其特征在于，所述球积分光源设置于所述载物台上，并与所述载物台水平面呈10°-50°的夹角。4.如权利要求2所述的透明药瓶底部积料缺陷检测系统，其特征在于，所述光源控制器还连接有背光光源，所述背光光源正对所述透明药瓶的侧面设置。5.如权利要求1所述的透明药瓶底部积料缺陷检测系统，其特征在于，所述工业相机还连接有光电传感器，所述光电传感器正对所述透明药瓶的瓶口位置并与瓶口同高。6.一种透明药瓶底部积料缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取透明药瓶底部积料区域的彩色图像；步骤2、将所述彩色图像转换为灰度图像并进行预处理获取所述透明药瓶的边缘图像；步骤3、采用最小二乘拟合方法，对所述边缘图像中透明药瓶的两侧拟合得到两条直线L1、L2及对透明药瓶底部拟合得到直线L3，根据所需检测的目标区域在拟合直线L3往瓶口上移D个像素处得到直线L4，由L1、L2、L3、L4对目标区域进行粗定位；步骤4、将直线L1、L2分别往所述透明药瓶的中心位置平移D1、D2个像素得到直线L5、L6，由直线L3、L4、L5、L6所形成的区域实现对目标区域的准确定位；步骤5、基于最大梯度的计算方法，求解所述目标区域内底部积料位置的边缘的底边斜高差Y、左梯度值Gy-L、右梯度值Gy-R、反向左梯度值GyO-L以及反向右梯度值GyO-R；步骤6、根据步骤5获取的所述底边斜高差Y、左梯度值Gy-L、右梯度值Gy-R、反向左梯度值GyO-L以及反向右梯度值GyO-R与预设阈值进行比对，如果上...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟球盛，黄丰权，侯文峰，周华，
申请(专利权)人：广州番禺职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44