一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置及标记方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置，其包括至少一个摄像头、光源、计算机、PLC控制端、传送带、喷涂装置以及红外传感器，摄像头、红外传感器、计算机以及PLC控制端相互之间通讯连接，红外传感器的输出端连接PLC控制端的输入端，PLC控制端的输出端连接光源的输入端以及摄像头的输入端，摄像头的输出端连接计算机的输入端，计算机的输出端连接PLC控制端的输入端，PLC控制端的输出端连接喷涂装置的输入端，本发明专利技术能够基于机器视觉对陶瓷碗次品进行标记，减少重复工作，提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置及标记方法
本专利技术涉及机器视觉检测系统，具体地涉及一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置及标记方法。
技术介绍
随着全球经济一体化趋势的加剧，企业之间的竞争体现在方方面面，低次品率更是企业核心竞争力的重要组成部分。如何提升对次品的检测效率，降低商品的次品率，树立企业形象，已经摆在每个企业面前。在人们的日常生活中，陶瓷碗作为生活必需品，人们对碗的外形等特征也更为注意，“畸形”碗会直接影响生产商家以及销售商的市场形象。目前的缺陷检测主要有转换到频域进行检测、使用神经网络进行检测、与模板图像对比等方法，其计算方式繁杂，需要大量的数据做支撑。
技术实现思路
本专利技术针对目前的缺陷检测方法计算方式繁杂、需要大量数据做支撑，提出了一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置及标记方法，能够基于机器视觉对陶瓷碗次品进行标记，减少重复工作，提高工作效率。具体地，本专利技术提供一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置，其包括至少一个摄像头、光源、计算机、PLC控制端、传送带、喷涂装置以及红外传感器，所述摄像头、红外传感器、计算机以及PLC控制端相互之间通讯连接，所述红外传感器的输出端连接所述PLC控制端的输入端，所述PLC控制端的输出端连接所述光源的输入端以及所述摄像头的输入端，所述摄像头的输出端连接所述计算机的输入端，所述计算机的输出端连接所述PLC控制端的输入端，所述PLC控制端的输出端连接所述喷涂装置的输入端，所述摄像头借助于支架于传送带正上方且与传送带垂直设置，所述红外传感器用来感知陶瓷碗的位置，进而反馈给PLC控制端，从而控制摄像头的拍照时间；所述计算机根据输入的陶瓷碗图像，分析图像中的陶瓷碗缺陷系数以及多种角度下的椭圆度，从而判断陶瓷碗是否达标，并在陶瓷碗未达标的情况下输出信号至所述PLC控制器，所述PLC控制器根据计算机反馈的信号对陶瓷碗次品执行喷涂操作，并且控制光源、接收红外传感器的信号及控制摄像头的拍照；所述光源为条形光源，所述光源借助于支架固定设置于传送带两侧的斜上方；所述喷涂装置位于摄像头的一侧，并且喷嘴朝向摄像头正下方的传送带位置；所述红外传感器包括三对红外发射管和红外接收管，红外发射管和红外接收管分别位于传送带的两侧，所述红外传感器的高度与传送带上的待检测陶瓷碗的高度一致。优选地，所述红外传感器的三对红外发射管为水平排列，端部两侧的发射管之间的距离为d，d＝0.95D，中间发射管位于两侧发射管的中间位置，当三对发射管同时被遮挡时，虽然待检测陶瓷的大小会存在些许误差，但d始终满足0.9D＜d＜1.0D条件，其中，D为发射管所在高度对应的陶瓷碗的标准宽度。优选地，本专利技术还提供一种陶瓷碗次品标记方法，其包括如下步骤：S1、当红外传感器的三对红外发射管和接收管均检测到遮挡时，则判断为待检测陶瓷碗到达摄像头的正下方，PLC控制器向摄像机发生开始摄像的指令，摄像机获取待检测陶瓷碗的图像并将图像传送至计算机；S2、计算机根据输入的陶瓷碗图像，分析图像中的陶瓷碗缺陷系数以及多种角度下的椭圆度，从而判断陶瓷碗是否达标，并在陶瓷碗未达标的情况下输出信号至所述PLC控制器；S3、PLC控制端控制喷涂装置在次品上喷涂标记。优选地，步骤S2具体包括以下子步骤：S21、计算机对图像进行Canny边缘检测，检测出边缘后使用大律法对其进行二值化处理，然后对二值化后的图像进行闭操作，之后将图像分别旋转0°、30°、60°、90°，获取四种不同旋转角度图像的最小外接矩形，其中此最小外接矩形的任意边平行或垂直于图像的长或宽，并利用此外接矩形近似计算图像在四种旋转角度下待检测陶瓷碗的碗口的椭圆度θ，如下式所示，式中，h为外接矩形的长，w为外接矩形的宽，取四种角度下的最大的θmax值，根据θmax值判定该待检测陶瓷碗碗口的外形是否符合要求，当该待检测陶瓷碗碗口的外形不符合要求时，则输出该不符合要求的消息至PLC控制端；S22、同时，计算机对二值图像内最大闭合曲线内部的图像进行处理，用于检测待检测陶瓷碗碗口内部的缺陷系数搜索碗口内所有边缘像素，将所有的像素按照是否在同一连通区域内的逻辑分为N个连通区域，计算每个连通区域的最小外接圆的半径大小Rn，并求出N个连通区域中的最大值Rnmax，并计算其缺陷系数缺陷系数的计算公式如下式所示，式中，Rb为陶瓷碗半径的标准值，得到缺陷系数后，根据缺陷系数值判定该待检测陶瓷碗碗口的外形是否符合要求，当该待检测陶瓷碗碗口的外形不符合要求时，则同样输出该不符合要求的消息至PLC控制端。优选地，步骤S21中，当0＜θmax≤0.1时，则判定该待检测陶瓷碗碗口的外形符合要求；当0.1＜θmax时，则判定该待检测陶瓷碗碗口的外形不符合要求。优选地，步骤S22中，当时，则判定该待检测陶瓷碗的缺陷没有超标；当时，则判定该待检测陶瓷碗的缺陷已经超标。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术提出了一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记仪器，能够基于机器视觉对陶瓷碗次品进行标记，减少重复工作，提高工作效率。(2)本专利技术使用的算法依据传统的机器视觉算法提出了两个新的判别标准：椭圆度和缺陷系数，两个判别标准计算量低，可以有效地缩短计算时间；(3)算法中采用双重判别标准，分别对陶瓷碗的碗口外形和内部缺陷大小进行检测，其中碗口外形使用四种不同角度下的数据来计算椭圆度，避免单一角度数据的局限性造成判别结果出现错误，内部缺陷大小可以直观的反映碗口内的瑕疵是否超标。本专利技术的双重标准可以更为全面的体现陶瓷碗的质量，有效地提高判别的准确度。(4)本专利技术所使用的硬件设备使用的均为价格比较便宜的器件，不依赖于昂贵的高精尖仪器，整体设备的成本不高，能够在保证精度的情况下有效地降低生成成本，增加产品收益，适合大范围内进行推广。附图说明图1为本专利技术的一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记仪器的工作流程图；图2为本专利技术的一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记仪器的示意图；图3为本专利技术的一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记仪器的陶瓷碗图像处理流程图；图4a为本专利技术实施例中碗1的示意图；图4b为本专利技术实施例中碗2的示意图；图5a为本专利技术实施例中Canny边缘检测后的碗1的示意图；图5b为本专利技术实施例中Canny边缘检测后的碗2的示意图；图6a为本专利技术实施例中二值化后的碗1的示意图；图6b为本专利技术实施例中二值化后的碗2的示意图；图7a为本专利技术实施例中闭操作后的碗1的示意图；图7b为本专利技术实施例中闭操作后的碗2的示意图；图8a为本专利技术实施例中旋转0°时的碗1的图像；以及图8b为本专利技术实施例中旋转0°时的碗2的图像。图中部分附图标号如下：1-摄像头；2-光源；3-支架；4-计算机；5-PLC控制端；6-陶瓷碗；7-传送带；8-喷涂装置；9-红外传感器。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置，其特征在于：其包括至少一个摄像头、光源、计算机、PLC控制端、传送带、喷涂装置以及红外传感器，所述摄像头、红外传感器、计算机以及PLC控制端相互之间通讯连接，所述红外传感器的输出端连接所述PLC控制端的输入端，所述PLC控制端的输出端连接所述光源的输入端以及所述摄像头的输入端，所述摄像头的输出端连接所述计算机的输入端，所述计算机的输出端连接所述PLC控制端的输入端，所述PLC控制端的输出端连接所述喷涂装置的输入端，/n所述摄像头借助于支架于传送带正上方且与传送带垂直设置，所述红外传感器用来感知陶瓷碗的位置，进而反馈给PLC控制端，从而控制摄像头的拍照时间；所述计算机根据输入的陶瓷碗图像，分析图像中的陶瓷碗缺陷系数以及多种角度下的椭圆度，从而判断陶瓷碗是否达标，并在陶瓷碗未达标的情况下输出信号至所述PLC控制器，所述PLC控制器根据计算机反馈的信号对陶瓷碗次品执行喷涂操作，并且控制光源、接收红外传感器的信号及控制摄像头的拍照；/n所述光源为条形光源，所述光源借助于支架固定设置于传送带两侧的斜上方；所述喷涂装置位于摄像头的一侧，并且喷嘴朝向摄像头正下方的传送带位置；所述红外传感器包括三对红外发射管和红外接收管，红外发射管和红外接收管分别位于传送带的两侧，所述红外传感器的高度与传送带上的待检测陶瓷碗的高度一致。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置，其特征在于：其包括至少一个摄像头、光源、计算机、PLC控制端、传送带、喷涂装置以及红外传感器，所述摄像头、红外传感器、计算机以及PLC控制端相互之间通讯连接，所述红外传感器的输出端连接所述PLC控制端的输入端，所述PLC控制端的输出端连接所述光源的输入端以及所述摄像头的输入端，所述摄像头的输出端连接所述计算机的输入端，所述计算机的输出端连接所述PLC控制端的输入端，所述PLC控制端的输出端连接所述喷涂装置的输入端，
所述摄像头借助于支架于传送带正上方且与传送带垂直设置，所述红外传感器用来感知陶瓷碗的位置，进而反馈给PLC控制端，从而控制摄像头的拍照时间；所述计算机根据输入的陶瓷碗图像，分析图像中的陶瓷碗缺陷系数以及多种角度下的椭圆度，从而判断陶瓷碗是否达标，并在陶瓷碗未达标的情况下输出信号至所述PLC控制器，所述PLC控制器根据计算机反馈的信号对陶瓷碗次品执行喷涂操作，并且控制光源、接收红外传感器的信号及控制摄像头的拍照；
所述光源为条形光源，所述光源借助于支架固定设置于传送带两侧的斜上方；所述喷涂装置位于摄像头的一侧，并且喷嘴朝向摄像头正下方的传送带位置；所述红外传感器包括三对红外发射管和红外接收管，红外发射管和红外接收管分别位于传送带的两侧，所述红外传感器的高度与传送带上的待检测陶瓷碗的高度一致。


2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置，其特征在于：所述红外传感器的三对红外发射管为水平排列，端部两侧的发射管之间的距离为d，d＝0.95D，中间发射管位于两侧发射管的中间位置，当三对发射管同时被遮挡时，虽然待检测陶瓷的大小会存在些许误差，但d始终满足0.9D＜d＜1.0D条件，其中，D为发射管所在高度对应的陶瓷碗的标准宽度。


3.一种利用权利要求1所述的基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置进行陶瓷碗次品标记的方法，其特征在于：其包括如下步骤：
S1、当红外传感器的三对红外发射管和接收管均检测到遮挡时，则判断为待检测陶瓷碗到达摄像头的正下方，PLC控制器向摄像机发生开始摄像的指令，摄像机获取待检测陶瓷碗的图像并将图像传送至计算机；
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【专利技术属性】
技术研发人员：张立国，郎梦园，田广军，金梅，张勇，张少阔，张子豪，刘博，孙胜春，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13