基于单目机器视觉的产品质量检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于单目机器视觉的产品质量检测装置及方法，包括内圆台面反射镜、光源和摄影装置，光源与摄影装置位于内圆台面反射镜的中轴线上；内圆台面反射镜正下方设有传输装置，光源用于照亮经过内圆台面反射镜下方的产品，内圆台面反射镜用于将从产品反射回的光线反射至摄影装置；还包括位置检测装置、不良品剔除装置和工控装置，摄影装置、位置检测装置和不良品剔除装置分别与所述工控装置相连接。本发明专利技术通过采用内圆台面反射镜，实现用一个摄影装置采集产品的外侧表面的图像，避免了模板训练复杂、使用繁琐等问题；通过将采集的环形图像转换为矩形图像，使得对缺陷特征的提取和识别更加准确，不易漏检和错检；还有效地降低了成本。

Device and method for detecting product quality based on monocular machine vision

The invention discloses a product quality detection device and method based on monocular machine vision, including a round table mirror, light source and camera device, light source and camera device is located inside the round table mirror on the axis; a transmission device in a round table just below the mirror, a light source for illuminating the inner circle below table mirror products, in a round table mirror for reflecting light to the camera from the product reflected; also includes a position detection device, removing defective device and control device, is connected with the photographic device, position detection device and good removing device is respectively connected with the control device. The invention adopts a round table mirror, with a camera on the outer surface of the image acquisition products, avoid the template training complex, cumbersome to use and other issues; through the collected annular image is converted into a rectangular image, makes the extraction of defect features and identification of more accurate, not easily missed and false detection it effectively reduces the cost.

【技术实现步骤摘要】
基于单目机器视觉的产品质量检测装置及方法
本专利技术属于机器视觉检测
，具体涉及一种基于单目机器视觉的产品质量检测装置及方法。
技术介绍
机器视觉检测技术主要借助于机器视觉系统，用该系统实现人眼睛的检测功能。该系统涉及的技术主要包括：光学技术、电子技术、图像处理技术、机械自动化技术及计算机控制技术等。医用铝塑盖是通过热压铆合组合在一起的一种新型瓶盖，广泛应用于抗生素粉针剂、输液制剂、冻干剂及口服液制剂的瓶口封装。目前这种瓶盖质量检测方法为大多数为人工检出，这种方法效率低、漏检率高，检测人员容易产生视觉疲劳，从而影响检测效果，影响产品质量。因此迫切需要研制基于机器视觉技术检测系统，能够实现速度快、精度高的自动化检测。目前已有基于机器视觉的检测方法及装置，一般采用三至四个工业摄像机对铝塑盖侧面进行图像采样，然后进一步采用模板匹配算法等实现缺陷的检测，存在系统复杂成本高的问题；另一方面，采用多个摄像头采集数据，存在不同摄像头采集数据差异，需要对多个摄像头图像进行模板训练及匹配，模板训练较为复杂，使用较为繁琐；一般三至四个摄像头均是以一定角度进行拍摄三至四副侧面图像，直接采用采集的图像进行模板训练和缺陷识别，不利于一些缺陷特征的提取和识别，从而造成漏检和错检。
技术实现思路
针对现有技术中所存在的不足，本专利技术公开了一种速度快、精度高，不易造成漏检错检的基于单目机器视觉的产品质量检测装置。基于单目机器视觉的产品质量检测装置，包括内圆台面反射镜、设置在所述内圆台面反射镜内部空腔上部的光源、设置在所述内圆台面反射镜与所述光源上方的摄影装置，所述光源与摄影装置位于所述内圆台面反射镜的中轴线上；所述内圆台面反射镜正下方设有用于将待检测的产品沿一个方向传输的传输装置，所述光源用于射出光线照亮经过所述内圆台面反射镜下方的所述产品，所述内圆台面反射镜用于将从所述产品反射回的光线反射至摄影装置；还包括位置检测装置和不良品剔除装置，所述位置检测装置设置在所述传输装置上的产品进入光源照射范围之前的位置的一侧，所述不良品剔除装置设置在所述传输装置上的产品离开光源照射范围之后的位置的一侧；还包括工控装置，所述摄影装置、位置检测装置和不良品剔除装置分别与所述工控装置相连接。作为进一步优化，所述光源包括白光LED、匀化滤光片，所述白光LED呈环状阵列分布且朝向下方设置，所述匀化滤光片设置在对应于白光LED的光线射出的位置。作为进一步优化，所述白光LED均朝光源内侧下方旋转，旋转后所述白光LED的朝向与竖直方向呈60°夹角；所述内圆台面反射镜的截面内侧壁与中轴线呈30°夹角。作为进一步优化，所述位置检测装置是反射式光电传感器，所述反射式光电传感器用于接收产品在通过时反射的光线，产生触发摄影的信号并向工控装置发送。本专利技术还公开了一种基于单目机器视觉的产品质量检测方法。基于单目机器视觉的产品质量检测方法，采用上述任一种基于单目机器视觉的产品质量检测装置，包括如下步骤：步骤1：当在传输装置上的产品经过位置检测装置时，位置检测装置产生摄影触发信号并向摄影装置和工控装置发送；步骤2：摄影装置接收到位置检测装置发来的信号并经过预设时间T后开始进行图像拍摄并将图像缓存在摄影装置内，之后摄影装置向工控装置发送图像已缓存的信号，预设时间T为产品4从触发位置检测装置6的位置移动到内圆台面反射镜1下方且整个处于光源2照射下的位置所需的时间；步骤3：工控装置在接收到位置检测装置发来的摄影触发信号和摄影装置发来的图像已缓存的信号后，读取摄影装置缓存的图像信息，并通过图像坐标变换方法将拍摄的环形图像转换成侧面展开的矩形图像；步骤4：工控装置在展开的矩形图像的基础上进行模板训练，并基于模板匹配的算法来判断产品是否存在缺陷；若存在缺陷，则工控装置向不良品剔除装置发出剔除产品的信号，不良品剔除装置让存在缺陷的产品从传输装置上脱离。进一步地，所述步骤3中的图像坐标变换方法具体如下：建立两个直角坐标系，其一为环形图像的坐标系，其二为变换后的矩形图像坐标系；设P(x,y)为矩形图像中的任意像素，P'(x',y')为相对应的环形区域中的像素，同时该点也可以用极坐标表示，并设P'(ρ,θ)，其中ρ为该点到环形区域中心点O(xc,yc)的距离，θ为ρ与x轴的夹角称，通过极坐标到直角坐标的变化，则有：设定环形图像中P'(ρ,θ)与中心点O的极坐标ρ、θ，分别与展开的矩形图像中的某一P(x,y)点的行或列相对应，即ρ、θ每增加Δρ、Δθ，且均为像素单位，相对应的矩形区域中x、y分别增加Δx、Δy，且均为像素单位，则有：设A'(ρ,θ)环形图像展开的起始点与矩形图像的起始点A(x0,y0)相对应，则有：根据(3)可得到：将(4)代入(1)，则有：采用(5)即可实现环形图像到矩形图像的坐标变换。进一步地，所述预设时间T由以下方法确定：设所述产品触发位置检测装置的位置离传输装置起点的距离为S1，所述产品的图像采样位置离传输装置起点的距离为S2，所述传输装置的传输速度为V，则：相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、通过采用一个内圆台面反射镜，可以实现用一个摄影装置采集整个产品的外侧表面的图像，从而避免了多个摄影装置采集不同的图像导致的模板训练复杂、使用繁琐等问题；2、通过将采集的环形图像转换为矩形图像，使工控装置能更好地对图像进行处理，使得对缺陷特征的提取和识别也更加简单准确，不易造成漏检和错检；3、采用单个摄像装置，有效地降低了设备的成本，降低了系统的复杂度，提高了系统稳定性。附图说明图1为本专利技术中装置的结构示意图；图2为本专利技术中光源的剖视图；图3为本专利技术中环形图像到矩形图像坐标变换示意图；其中，1-内圆台面反射镜，2-光源，21-白光LED，22-匀化滤光片，23-电气线缆，24-散热支架，3-摄影装置，4-产品，41-不良品，5-传输装置，6-位置检测装置，7-不良品剔除装置，8-工控装置。具体实施方式为了使专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。实施例1：基于单目机器视觉的产品质量检测装置，如图1所示，包括内圆台面反射镜1、设置在所述内圆台面反射镜1内部空腔上部的光源2、设置在所述内圆台面反射镜1与所述光源2上方的摄影装置3，所述光源2与摄影装置3位于所述内圆台面反射镜1的中轴线上。所述内圆台面反射镜1正下方设有用于将待检测的产品4沿一个方向传输的传输装置5，所述光源2用于射出光线照亮经过所述内圆台面反射镜1下方的所述产品4，所述内圆台面反射镜1用于将从所述产品4反射回的光线反射至摄影装置3。还包括位置检测装置6和不良品剔除装置7，所述位置检测装置6设置在所述传输装置5上产品4进入光源2照射范围之前的位置的一侧，所述不良品剔除装置7设置在所述传输装置5上产品4离开光源2照射范围之后的位置的一侧。还包括工控装置8，所述摄影装置3、位置检测装置6和不良品剔除装置7分别与所述工控装置相连接。本实施例中的摄影装置通常是相机，可以是工业相机，例如采用千兆以太网工业相机，带外触发和硬件缓存，分辨率设定为2048*1536，帧频为40HZ，能实现2000个/分钟的高分辨率的图像采集。本实施实例中的工控装置，可以是工控计算机，内部基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于单目机器视觉的产品质量检测装置，其特征在于：包括内圆台面反射镜、设置在所述内圆台面反射镜内部空腔上部的光源、设置在所述内圆台面反射镜与所述光源上方的摄影装置，所述光源与摄影装置位于所述内圆台面反射镜的中轴线上；所述内圆台面反射镜正下方设有用于将待检测的产品沿一个方向传输的传输装置，所述光源用于射出光线照亮经过所述内圆台面反射镜下方的所述产品，所述内圆台面反射镜用于将从所述产品反射回的光线反射至摄影装置；还包括位置检测装置和不良品剔除装置，所述位置检测装置设置在所述传输装置上的产品进入光源照射范围之前的位置的一侧，所述不良品剔除装置设置在所述传输装置上的产品离开光源照射范围之后的位置的一侧；还包括工控装置，所述摄影装置、位置检测装置和不良品剔除装置分别与所述工控装置相连接。

【技术特征摘要】
1.基于单目机器视觉的产品质量检测装置，其特征在于：包括内圆台面反射镜、设置在所述内圆台面反射镜内部空腔上部的光源、设置在所述内圆台面反射镜与所述光源上方的摄影装置，所述光源与摄影装置位于所述内圆台面反射镜的中轴线上；所述内圆台面反射镜正下方设有用于将待检测的产品沿一个方向传输的传输装置，所述光源用于射出光线照亮经过所述内圆台面反射镜下方的所述产品，所述内圆台面反射镜用于将从所述产品反射回的光线反射至摄影装置；还包括位置检测装置和不良品剔除装置，所述位置检测装置设置在所述传输装置上的产品进入光源照射范围之前的位置的一侧，所述不良品剔除装置设置在所述传输装置上的产品离开光源照射范围之后的位置的一侧；还包括工控装置，所述摄影装置、位置检测装置和不良品剔除装置分别与所述工控装置相连接。2.根据权利要求1所述的基于单目机器视觉的产品质量检测装置，其特征在于：所述光源包括白光LED、匀化滤光片，所述白光LED呈环状阵列分布且朝向下方设置，所述匀化滤光片设置在对应于白光LED的光线射出的位置。3.根据权利要求2所述的基于单目机器视觉的产品质量检测装置，其特征在于：所述白光LED均朝光源内侧下方旋转，旋转后所述白光LED的朝向与竖直方向呈60°夹角；所述内圆台面反射镜的截面内侧壁与中轴线呈30°夹角。4.根据权利要求1所述的基于单目机器视觉的产品质量检测装置，其特征在于：所述位置检测装置是反射式光电传感器，所述反射式光电传感器用于接收产品在通过时反射的光线，产生触发摄影的信号并向工控装置发送。5.基于单目机器视觉的产品质量检测方法，采用如权利要求1～4任一所述的基于单目机器视觉的产品质量检测装置，其特征在于包括如下步骤：步骤1：当在传输装置上的产品经过位置检测装置时，位置检测装置产生摄影触发信号并向摄影装置和工控装置发送；步骤2：摄影装置接收到位置检测装置发来的信号并经过预设时间T后开始进行图像拍摄并将图像缓存在摄影装置内，之后摄影装置向工控装置发送图像已缓存的信号，预设时间T为产品4从触发位置检测装置6的位置移动到内圆台面反射镜1下方且整个处于光源2照射下的位置所需的时间；步骤3：工控装置在接收到位置检测装置发来的摄影触发信号和摄影装置发来的图像已缓存的信号后，读取摄影装置缓存的图像信息，并通过图像坐标变换方法将拍摄的环形图像转换成侧面展开的矩形图像；步骤4：工控装置在展开的矩形图像的基础上进行模板训练，并基于模板匹配的算法来判断产品是否存在缺陷；若存在缺陷，则工控装置向不良品剔...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗萍，徐晓莉，
申请(专利权)人：重庆普耀科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50