CN104815804B - 罐体倒罐检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种罐体倒罐检测装置及检测方法，其检测装置包括图像采集模块，所述图像采集模块包括相机、反射镜和光源，所述反射镜包括环形镜子和锥形镜子，所述环形镜子的内环面和锥形镜子的锥面为光学镜面；所述光源为环形无影光源，该环形无影光源的内部为锥形发光部，该锥形发光部的大口径端朝下；所述相机、锥形镜子、环形镜子和环形无影光源自上而下依次排列，且所述相机、锥形镜子、环形镜子和环形无影光源的轴线共线；所述锥形镜子和环形镜子之间的间距可调。本发明的倒罐检测装置，采集图像的方式具有抗外部光线干扰能力强的特点，并且检测范围较大，通用性较好，对于需要检测多用型号罐体的企业而言，可以有效节约设备成本。

Description

罐体倒罐检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及检测领域，具体涉及一种罐体倒罐检测装置及检测方法。

背景技术

在罐体流水线生产中，可能会因为某些原因罐体出现颠倒，如果没有及时发现而流通到客户或者是消费者处，会对企业的形象和信誉产生非常大的影响，同时造成非常大的经济损失。然而目前大多数的检测方法都是采用人工肉眼观测，如果发现有倒罐出现，还需要手动将倒罐取出，通过这一方式可以减少一定的倒罐出现率，但是人都有精神不集中或者其他客观原因无法百分百准确无误的把所有的倒罐剔除掉，而且人工检测的费用是很高的。如果有一种可自动剔除装置，以上的问题便可解决，既提高了生产效率，也避免了错误的产生，最大限度的降低经济损失。

现有检测技术大多是针对特定的罐体或者特定朝向的罐体设计的专用检测设备，例如申请号为“201020301309.1”、专利名称为“一种带有颠倒罐检测机构的铁罐输送装置”的中国实用新型专利，申请号为“201020301588.1”、专利名称为“一种通过条型码检测颠倒罐的设备”的中国实用新型专利，申请号为“201320026771.9”、专利名称为“颠倒罐自动感应剔除装置”的中国实用新型专利。上述技术对硬件的要求均非常的高，而且通用性较差，成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决现有技术中倒罐检测装置对硬件要求较高、通用性较差且成本较高的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种罐体倒罐检测装置，包括图像采集模块，所述图像采集模块包括相机、反射镜和光源，所述反射镜包括环形镜子和锥形镜子，所述环形镜子的内环面和锥形镜子的锥面为光学镜面；所述光源为环形无影光源，该环形无影光源的内部为锥形发光部，该锥形发光部的大口径端朝下；所述相机、锥形镜子、环形镜子和环形无影光源自上而下依次排列，且所述相机、锥形镜子、环形镜子和环形无影光源的轴线共线；所述锥形镜子和环形镜子之间的间距可调。

进一步的，所述锥形镜子与环形镜子之间还设有透光板，所述锥形镜子固定设置于所述透光板上，所述环形镜子中的影像可穿过所述透光板反射在锥形镜子的镜面上。

进一步的，所述透光板为亚克力板。

进一步的，还包括上位机、下位机、电源模块、传输带和剔除模块，所述电源模块分别与上位机和下位机电连接，所述下位机分别与上位机、剔除模块、图像采集模块电连接，所述图像采集模块还和上位机电连接。

进一步的，所述图像采集模块还包括传感器一，该传感器一设于传输带上用于感应光源正下方的位置，所述传感器一与下位机电连接。

进一步的，所述剔除模块设于传输带上传感器一的下游位置，所述剔除模块包括传感器二、喷气嘴和电磁阀，所述传感器二与下位机电连接，所述电磁阀通过气阀控制器与下位机电连接，所述电磁阀设于喷气嘴与空压机连接的管路上。

进一步的，还包括支撑架与框体，所述图像采集模块、电源模块和下位机均设于框体内，所述支撑架竖直设置，所述框体在支撑架上可上下移动。

进一步的，所述框体上还设置有滑座，该滑座上设置有导向孔，所述滑座通过导向孔套设于支撑架上并可在支撑架滑动；还包括竖直设置的丝杠，所述滑座上设置有与所述丝杠相匹配的螺纹孔，所述滑座通过该螺纹孔旋接于丝杠上。

进一步的，所述丝杠的顶端设置有用于驱动丝杠旋转的手柄。

一种罐体倒罐检测方法，包括以下步骤：

(1)启动罐体倒罐检测装置，并启动罐体倒罐检测***；

(2)根据样品的口径和高度，对锥形镜子与环形镜子间距、框体的高度进行调节，并对相机的参数进行设置；

(3)当传感器一感应到样品位于光源的正下方时，传感器一将感应到的信息传输至下位机，由下位机控制相机拍照，相机拍照得到的数据传输至上位机，如有图像信息，则对图像进行分析处理；如无图像信息，则对相机进行设置；

(4)上述对图像分析处理方法是：利用图像采集模块得到将罐体图案映射为圆形的图片后，对图片进行环状截取操作，得到包含有特征信息的罐身图案信息，之后将环状图像从极坐标系映射到笛卡尔坐标系，达到将畸变的特征信息还原为矩形的目的；之后，对处理后的图像做边缘检测，得到黑白边缘轮廓图像，在此基础上，将特征信息提取出，可以成功检测到特征信息；由于特征信息只分布于罐体的上半部或者下半部，当固定提取某半部图片后，可以利用特征信息的有无来确定此罐体是正放还是倒放；

(5)上位机将是否存在特征信息的数据发送至下位机，若有特征信息，则电磁阀不开启，喷气嘴不喷气；若无特征信息，则电磁阀开启，喷气嘴喷气，将不包含特征信息的罐体吹出传输带。

本发明的倒罐检测装置，当样品位于光源的正下方时，环形无影光源照亮样品的圆周面，样品圆周面上的信息反射到环形镜子的镜面上，该环形镜子镜面上的信息进一步穿过透光板，反射到锥形镜子的镜面上，该锥形镜子镜面上的信息再次进行反射，并呈竖直方向进入相机的镜头并成像。采用此方法采集图像具有抗外部光线干扰能力强的特点，通过调节环形镜子和锥形镜子之间的间距和框体的高度，使该罐体倒罐检测装置可以检测不同口径、不同高度的罐体。该罐体倒罐检测装置的检测范围较大，通用性较好，对于需要检测多用型号罐体的企业而言，可以有效节约设备成本。

附图说明

图1为本实施例罐体倒罐检测装置的结构示意图；

图2为本实施例罐体倒罐检测装置中图像采集模块的光路成像示意图；

图3为本实施例罐体倒罐检测装置中各模块之间的连接示意框图；

图4为本实施例罐体倒罐检测装置的工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例的一种罐体倒罐检测装置，包括上位机、下位机80、支撑架42、框体30、图像采集模块20、电源模块81、传输带50和剔除模块。其中下位机80、图像采集模块20和电源模块81设于框体30内，支撑架42竖直设置，并且框体30在支撑架42上可上下移动。具体的，在框体30上还设置有滑座40，该滑座40上设置有导向孔，且该滑座40通过导向孔套设于支撑架42上并可在支撑架42滑动。在支撑架42旁还设有竖直设置的丝杠41，在滑座40上设置有与丝杠41相匹配的螺纹孔，上述滑座40通过该螺纹孔旋接于丝杠41上。通过驱动装置驱动丝杠41旋转即可控制框体30上下移动，上述丝杠41可以通过电机驱动，也可以通过设于丝杠顶端的手柄43手动驱动。需要说明的是，框体30的升降并不局限于本实施例中丝杠驱动的方式。

作为本实施例最重要的改进，图像采集模块20包括相机24、反射镜和光源21，其反射镜包括环形镜子22和锥形镜子23，该环形镜子22的内环面和锥形镜子23的锥面均为光学镜面。上述光源21为环形无影光源，该环形无影光源的内部为锥形发光部，并且该锥形发光部的大口径端朝下。进一步的，上述相机24、锥形镜子23、环形镜子22和环形无影光源自上而下依次排列，且相机、锥形镜子、环形镜子和环形无影光源的轴线共线。另外，本实施例中锥形镜子23和环形镜子22之间的间距可调，至于调节间距的方式，并非本发明的创新点，采用现有技术任意可以实现两个镜子之间的间距可调的实施方式均可，故在本实施例中不做赘述。

进一步的，由于上述图像采集模块20设置于框体30内，故在锥形镜子23与环形镜子22之间还设置了支撑用透光板25，上述锥形镜子23固定设置于透光板25上，环形镜子22中的影像则可穿过透光板25反射在锥形镜子23的镜面上。优选的，上述透光板采用亚克力板。亚克力由英文Acrylic音译而来,Acrylic丙烯酸类和甲基丙烯酸类化学品的通称。亚克力(ACRYLIC)，俗名特殊处理有机玻璃，具有透光性佳、抗冲击力强的特点，亚克力板的透光可达92％以上，所需的灯光强度较小，节省电能。环形镜子22和环形无影光源则通过隔板31安装于框体30内，环形镜子22设于隔板31的上部，环形无影光源设于隔板31的下部，在其隔板31上还设有与环形镜子22、环形无影光源相适应的圆孔。

如图2所示，当样品10位于光源21的正下方时，环形无影光源照亮样品10的圆周面，样品10圆周面上的信息反射到环形镜子22的镜面上，该环形镜子22镜面上的信息进一步穿过亚克力板，反射到锥形镜子23的镜面上，该锥形镜子23镜面上的信息再次进行反射，并呈竖直方向进入相机的镜头并成像。采用此方法采集图像具有抗外部光线干扰能力强的特点，通过调节环形镜子22和锥形镜子23之间的间距和框体30的高度，使该罐体倒罐检测装置可以检测不同口径、不同高度的罐体。该罐体倒罐检测装置的检测范围较大，通用性较好，对于需要检测多用型号罐体的企业而言，可以有效节约设备成本。

进一步的，如图1所示，本实施例的图像采集模块20还包括传感器一60，该传感器一60设于传输带上用于感应光源正下方的位置，当样品10在传输带50上行进至光源的正下方时，传感器一60被触发并发送信号。

进一步的，本实施例的剔除模块设于传输带50上传感器一60的下游位置，该剔除模块包括传感器二61、喷气嘴70和电磁阀71，该电磁阀71设于喷气嘴70与空压机连接的管路上。

本实施例中的上位机优选为装有Windows***、并装有串口通信接口和千兆网卡网线接口的计算机电脑，在上述计算机上装有基于机器视觉的智能缺陷检测***。

本实施例中下位机80的电路板是在STM32系列芯片的基础上搭建，其设有电源接口、相机触发接口、传感器信号接口、气阀控制信号接口以及串口通信接口。如图3所示，下位机80的各接口分别通过电源线和数据线等与开关电源、光源适配器82、相机24、电磁阀71、传感器一60及传感器二61相连接。本实施例的电源模块81包括外接电源和开关电源，外接电源为220V，分别与上位机和开关电源接通，开关电源的输出电压为24V，并与下位机连通。进一步的，上位机还分别与下位机和相机通过电连接，相机的数据可以传输至上位机，上位机的命令可以传输至下位机。

本实施例罐体倒罐检测装置的工作流程如图4所示，包括以下步骤：

(1)启动罐体倒罐检测装置，并启动罐体倒罐检测***；

(2)根据样品的口径和高度，对锥形镜子与环形镜子间距、框体的高度进行调节，并对相机的参数进行设置；

(3)当传感器一感应到样品位于光源的正下方时，传感器一将感应到的信息传输至下位机，由下位机控制相机拍照，相机拍照得到的数据传输至上位机，如有图像信息，则对图像进行分析处理；如无图像信息，则对相机进行设置；

(4)上述对图像分析处理方法是：利用图像采集模块得到将罐体图案映射为圆形的图片后，对图片进行环状截取操作，得到包含有特征信息的罐身图案信息，之后将环状图像从极坐标系映射到笛卡尔坐标系，达到将畸变的特征信息还原为矩形的目的；之后，对处理后的图像做边缘检测，得到较为清晰的黑白边缘轮廓图像，在此基础上，将特征信息提取出，可以成功检测到特征信息；由于特征信息只分布于罐体的上半部或者下半部，当固定提取某半部图片后，可以利用特征信息的有无来确定此罐体是正放还是倒放；

(5)上位机将是否存在特征信息的数据发送至下位机，若有特征信息，则电磁阀不开启，喷气嘴不喷气；若无特征信息，则电磁阀开启，喷气嘴喷气，将不包含特征信息的罐体(即颠倒的罐体)吹出传输带。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种罐体倒罐检测装置，包括图像采集模块，其特征在于，所述图像采集模块包括相机、反射镜和光源，所述反射镜包括环形镜子和锥形镜子，所述环形镜子的内环面和锥形镜子的锥面为光学镜面；所述光源为环形无影光源，该环形无影光源的内部为锥形发光部，该锥形发光部的大口径端朝下；所述相机、锥形镜子、环形镜子和环形无影光源自上而下依次排列，且所述相机、锥形镜子、环形镜子和环形无影光源的轴线共线；所述锥形镜子和环形镜子之间的间距可调；所述锥形镜子与环形镜子之间还设有透光板，所述锥形镜子固定设置于所述透光板上，所述环形镜子中的影像可穿过所述透光板反射在锥形镜子的镜面上。

2.按照权利要求1所述的罐体倒罐检测装置，其特征在于，所述透光板为亚克力板。

3.按照权利要求1或2所述的罐体倒罐检测装置，其特征在于，还包括上位机、下位机、电源模块、传输带和剔除模块，所述电源模块分别与上位机和下位机电连接，所述下位机分别与上位机、剔除模块、图像采集模块电连接，所述图像采集模块还和上位机电连接。

4.按照权利要求3所述的罐体倒罐检测装置，其特征在于，所述图像采集模块还包括传感器一，该传感器一设于传输带上用于感应光源正下方的位置，所述传感器一与下位机电连接。

5.按照权利要求3所述的罐体倒罐检测装置，其特征在于，所述剔除模块设于传输带上传感器一的下游位置，所述剔除模块包括传感器二、喷气嘴和电磁阀，所述传感器二与下位机电连接，所述电磁阀通过气阀控制器与下位机电连接，所述电磁阀设于喷气嘴与空压机连接的管路上。

6.按照权利要求4或5所述的罐体倒罐检测装置，其特征在于，还包括支撑架与框体，所述图像采集模块、电源模块和下位机均设于框体内，所述支撑架竖直设置，所述框体在支撑架上可上下移动。

7.按照权利要求6所述的罐体倒罐检测装置，其特征在于，所述框体上还设置有滑座，该滑座上设置有导向孔，所述滑座通过导向孔套设于支撑架上并可在支撑架滑动；还包括竖直设置的丝杠，所述滑座上设置有与所述丝杠相匹配的螺纹孔，所述滑座通过该螺纹孔旋接于丝杠上。

8.按照权利要求7所述的罐体倒罐检测装置，其特征在于，所述丝杠的顶端设置有用于驱动丝杠旋转的手柄。

9.一种罐体倒罐检测方法，其特征在于，使用权利要求8所述的罐体倒罐检测装置，所述罐体倒罐检测方法包括以下步骤：

(1)启动罐体倒罐检测装置，并启动罐体倒罐检测***；

(2)根据样品的口径和高度，对锥形镜子与环形镜子间距、框体的高度进行调节，并对相机的参数进行设置；

(3)当传感器一感应到样品位于光源的正下方时，传感器一将感应到的信息传输至下位机，由下位机控制相机拍照，相机拍照得到的数据传输至上位机，如有图像信息，则对图像进行分析处理；如无图像信息，则对相机进行设置；

(4)上述对图像分析处理方法是：利用图像采集模块得到将罐体图案映射为圆形的图片后，对图片进行环状截取操作，得到包含有特征信息的罐身图案信息，之后将环状图像从极坐标系映射到笛卡尔坐标系，达到将畸变的特征信息还原为矩形的目的；之后，对处理后的图像做边缘检测，得到黑白边缘轮廓图像，在此基础上，将特征信息提取出，可以成功检测到特征信息；由于特征信息只分布于罐体的上半部或者下半部，当固定提取某半部图片后，可以利用特征信息的有无来确定此罐体是正放还是倒放；

(5)上位机将是否存在特征信息的数据发送至下位机，若有特征信息，则电磁阀不开启，喷气嘴不喷气；若无特征信息，则电磁阀开启，喷气嘴喷气，将不包含特征信息的罐体吹出传输带。