生产线异形瓶装液体中的异物机器视觉识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种生产线异形瓶装液体中的异物机器视觉识别方法，包括以下步骤：１．将异形瓶导入第一检测工位，并将异形瓶倒置，拍摄图像以检测黑色异物；２．将异形瓶导入第二检测工位，异形瓶处于正常位置，拍摄图像以检测白色异物；３．对获得的多帧序列图像进行数字图像跟踪处理获得该异形瓶是否合格的判断结果；４．根据判断结果将不合格的异形瓶从检测流水线中剔除出去。本发明专利技术还公开了一种实现该方法的生产线异形瓶装液体中的异物机器视觉识别装置。本发明专利技术能实现生产线异形瓶装液体中的异物的自动和快速检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业机器视觉检测领域，涉及一种瓶装液体生产、灌装线上的自动检测 装置，特别涉及一种生产线异形瓶装液体中的异物机器视觉识别方法及装置。
技术介绍
我国是一个酒类、医药、饮料等瓶装产品的生产与消费大国。近年来，随着消费水 平的不断提高，美国现行药品生产管理规范(cGMP)以及美国食品及药物管理局FDA 标准的推广，在此类行业中，严格按照生产标准操作成为必然。FDA更注重强调可追 溯性和可说明性，诠释可靠性、准确性的概念。而目前，国内厂商并没有在PLC软件、 远程控制、在线检测等方面很好地理解这一概念。我们应当全面考虑在控制系统中反映 工艺状态、工作性能曲线、故障报警和维修检查等功能参数，并且具有设备故障报警记 录和统计功能；能够存储主要参数，并能对于当前工艺曲线和内存中的工艺曲线进行搜 索；电源设有故障保护，可配有UPS，安全存储数据，并有电源恢复时的安全措施；具 有按照工艺要求的连锁功能以及能顾及前后设备的联机性控制等。这必将推动后GMP 时代的中国食品、医药机械装备市场向着先进性、可靠性和完整性方向发展。由于生产工艺或生产环境等方面的原因，酒类、医药、饮料等瓶装产品内可能含有 玻璃碎屑、铝屑、橡皮屑、毛发、纤维等异物，这些都对使用者造成极大的危害。因此， 对产品内杂质的检测正是保证产品质量的关键环节。然而，长期以来，这种带有高度重 复性和智能性的工作在我国行业领域中主要依赖人工肉眼检测，其主观性强，可重复性 差，生产效率与检测准确率得不到保证，由此产品召回时有报道，成本居高不下，而进 口自动检测设备价格昂贵，技术支持困难，这些都严重制约着食品、医药制造装备的健 康发展。特别是各个行业越来越注重产品的个性化包装，各式各样的异形瓶(非规则的 圆形瓶)大量使用，丰富了市场，同时也给检测环节提出了更高的要求，而目前国内外 各科研单位研发的药品可见异物半自动及全自动检测设备均是针对规则的不同大小的圆形瓶，其检测方法是利用驱动装置驱动圆形瓶加速旋转到设定速度，然后快速制动，拍摄瓶装液体的序列图像并进行分析，若有异物时，给出剔除信号。此外，国内也公开 了一些其他类型液体的检测装置，但他们均存在着以下缺点(1)检测对象要求严格。 由于该类检测装置采用了旋转一急停一拍摄一分析的检测方法，使得该方法只适用于圆 柱状瓶装的液体，在高速沿瓶体中轴线旋转过程中不会产生气泡，而对于扁平状异形瓶 时，经过实验，沿中轴线旋转则会产生大量气泡，这必将影响系统的检测精度，增大误 检率。(2)机械运动平稳性差。由于在检测过程中每个瓶子都需要高速旋转、急停、拍 照等工序，系统机构复杂且易出现整机震动等，运行稳定性差。(3)检测速度慢。对于 需急停拍摄检测的装置，为降低系统由于急停所带来的转动冲量对相机拍摄的影响，工 作时的转动速度不可能太快，导致检测速度较慢。因此，异形瓶装产品生产厂家迫切需 要一种高速度、高精度、高度自动化的自动灯检设备以代替人工检测。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，克服现有异形瓶异物检测中存在的人工检测效率低、可 重复性差、漏检率高、精度低、检测人员容易疲劳等问题，提供一种生产线异形瓶装液 体中的异物机器视觉识别方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为一种生产线异形瓶装液体中的异物机器视觉识别方法，其特征在于，包括以下步骤A) 将异形瓶导入第一检测工位，并将异形瓶倒置，在背部给光的条件下跟踪拍摄 多帧序列图像，用以检测异形瓶中的黑色异物；B) 将异形瓶导入第二检测工位，在该第二检测工位，异形瓶已转回到正常位置， 在底部给光的条件下跟踪拍摄多帧序列图像，用以检测异形瓶中的白色异物；C) 对获得的多帧序列图像进行数字图像跟踪处理以及帧间对比，区分出是异形瓶 瓶壁的瑕疵还是液体中的异物，并给出该异形瓶是否合格的判断结果；D) 根据所述的判断结果将不合格的异形瓶从检测流水线中剔除出去。 根据权利要求1所述的生产线异形瓶装液体中的异物机器视觉识别方法，其特征在于，所述的将异形瓶倒置的过程分为三个阶段(a)将异形瓶从速度为O开始以加速 度32.7rad^匀加速到3.27rad/s再保持，共旋转75度，(b)以加速度12 rad^匀减速至 0.87 rad/s再保持该速度转动，共转动30度，(c)以加速度24 rad/s"匀加速至3.27rad/s， 再保持该速度匀速翻转0.2s,再以加速度-32.7rad/sZ减速至0，共旋转75度。一种生产线异形瓶装液体中的异物机器视觉识别装置，其特征在于，包括主旋转 工作台、传送带、旋转绞龙、进瓶星轮、双头异形瓶夹持手爪、高速摄像机、可旋转摆 臂、出瓶星轮、拨叉、导向星轮、次品传送轨道和合格品传送轨道；所述的双头异形瓶夹持手爪设置在所述的主旋转工作台的圆周位置并随主旋转工 作台一起旋转，所述的双头异形瓶夹持手爪与异形瓶翻转机构连接，所述的异形瓶翻转 机构按照在主旋转工作台上；所述的高速摄像机设置在所述的可旋转摆臂上；所述的主 旋转工作台和可旋转摆臂的旋转轴线重合，即可沿同一轴线分别旋转；所述的传送带、旋转绞龙、进瓶星轮、主旋转工作台和出瓶星轮依次配合连接， 将异形瓶从所述的传送带导入，并由所述的出瓶星轮导出；所述的合格品传送轨道通过导向星轮与所述的出瓶星轮配合连接；所述的次品传 送轨道与所述的出瓶星轮配合连接；用于分流正品和次品的所述拨叉设置在导向星轮和 出瓶星轮之间；所述的可旋转摆臂和高速摄像机形成的机构为2套，分别设置在所述主旋转工作 台的第一检测工位和第二检测工位上，在第一检测工位上，与所述高速摄像机对应的光 源为背部光源；在第二检测工位上，与所述高速摄像机对应的光源为底部光源。所述的异形瓶翻转机构包括旋转连杆和用于驱动旋转连杆转动的驱动轮；所述的 旋转连杆一端连接所述的双头异形瓶夹持手爪，另一端通过直齿圆锥齿轮与所述的驱动 轮配合连接；所述的旋转连杆由设置在所述的主旋转工作台圆周上的通孔限位。所述的双头异形瓶夹持手爪由两个相同的手爪组成，每一个手爪的结构为包括 夹持左手爪、夹持右手爪、设置在夹持左手爪和夹持右手爪之间的动臂隔板、连接夹持 左手爪的夹持手爪从动臂以及连接夹持右手爪的主动臂，所述夹持手爪主动臂和夹持手 爪从动臂之间通过齿轮啮合连接，所述的夹持手爪主动臂还与旋转连杆的一端连接，旋 转连杆的另一端与旋转凸轮连接。其特征在于，所述的夹持手爪主动臂与夹持手爪从动臂之间设置有拉力弹簧。每一个所述的可旋转摆臂上设置有2个高速摄像机。本专利技术所具有的有益效果有与现有技术相比，本专利技术的有益效果具体体现在1 、有效填补了国内没有生产线异形瓶装液体中的异物机器视觉识别装置的空白，为以后研发新产品提供了新想法，新思路。2、 检测精度高。本专利技术采用两个检测工位分别逐瓶检测可见白色异物和黑色异物， 利用摄像机先进的成像放大技术，数字图像处理方法，可以检测到肉眼所不能见的微小颗粒，如玻璃屑、铝屑、毛发、漂浮物等，并将它们无一遗漏的检查出来，保证了出 厂产品的质量。3、 检测速度快。在线全自动灯检装置克服了人工灯检需要搬运、手动抽取、标记 等繁琐的程序，对杂质进行分类检测，简化了图像处理算法，提高了检测速度。4、 可移植性、适应性强。增加摄像机头数以及夹持手爪，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产线异形瓶装液体中的异物机器视觉识别方法，其特征在于，包括以下步骤：　１）将异形瓶导入第一检测工位，并将异形瓶倒置，在背部给光的条件下跟踪拍摄多帧序列图像，用以检测异形瓶中的黑色异物；　２）将异形瓶导入第二检测工位，在该第 二检测工位，异形瓶已转回到正常位置，在底部给光的条件下跟踪拍摄多帧序列图像，用以检测异形瓶中的白色异物；　３）对获得的多帧序列图像进行数字图像跟踪处理以及帧间对比，区分出是异形瓶瓶壁的瑕疵还是液体中的异物，并给出该异形瓶是否合格的判断 结果；　４）根据所述的判断结果将不合格的异形瓶从检测流水线中剔除出去。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀南，葛继，周博文，张辉，朱惠峰，秦虹，肖方良，章倢，曹麟，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]