CN107931159A - 一种基于视觉的塑料容器自动检测*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于视觉的塑料容器自动检测***，检测***包括传输单元、检测单元、图像处理单元、剔除单元和控制单元，所述传输单元用于传送待检测塑料容器；所述检测单元包括第一图像采集子单元、第二图像采集子单元、第三图像采集子单元、以及第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器；所述图像处理单元根据图像的情况判断被检测塑料容器的相应部位是否合格；所述控制单元能够对应开启第一、第二和第三图像采集子单元，能够根据相应部位不合格的结果，发出剔除指令；所述剔除单元用于剔除对应的被检测塑料容器。本发明的检测***能够实现对塑料容器的智能化检测，自动化程度高，检测精度高，节能高效。

Description

一种基于视觉的塑料容器自动检测***

技术领域

本发明属于自动检测技术领域，更具体地讲，涉及一种基于视觉的塑料容器自动检测***。

背景技术

近年来，随着消费水平的提高以及相关法律、法规的完善，对塑料容器制造行业的产品质量要求也越来越高。由于在塑料容器的生产过程中可能会存在容器壁破损、裂缝等缺陷，严重影响产品的质量。

目前，在很多行业中还存在通过人工完成对塑料容器质量的检测，但人工检测容易出现漏检、错检的情况，同时人工检测效率低下。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种检测效率高，检测精度高，高效节能的基于视觉的塑料容器自动检测***。

为了实现上述目的，本发明的提供了一种基于视觉的塑料容器自动检测***，所述检测***包括传输单元、检测单元、图像处理单元、剔除单元和控制单元，所述传输单元包括用于传送待检测塑料容器的传送构件；所述检测单元包括能够对经所述传送构件传送的待检测塑料容器的口部和肩部的图像进行采集的第一图像采集子单元、能够对经所述传送构件传送的待检塑料容器的身部的图像进行采集的第二图像采集子单元、能够对经所述传送构件传送的待检塑料容器的外底部的图像进行采集的第三图像采集子单元、以及能够检测塑料容器是否到达所述第一图像采集子单元的第一位置传感器、能够检测塑料容器是否到达所述第二图像采集子单元的第二位置传感器和能够检测塑料容器是否到达所述第三图像采集子单元的第三位置传感器；所述图像处理单元分别接收检测单元的第一图像采集子单元、第二图像采集子单元和第三图像采集子单元采集的图像，并根据图像的情况判断被检测塑料容器的相应部位是否合格；所述控制单元能够分别根据第一、第二和第三位置传感器的检测结果对应开启第一、第二和第三图像采集子单元，能够根据图像处理单元所提供的被检测塑料容器的相应部位不合格的结果，发出剔除指令；所述剔除单元接收所述控制单元发出的剔除指令，并从所述传送构件上剔除对应的被检测塑料容器。

在本发明的基于视觉的塑料容器自动检测***的一个示例性实施例中，所述第一图像采集子单元、第二图像采集子单元和第三图像采集子单元沿传送构件的传送方向串行布置，且所述第二图像采集子单元位于最下游。所述剔除单元可以设置在沿传送构件的传送方向的第二图像采集子单元后。

在本发明的基于视觉的塑料容器自动检测***的一个示例性实施例中，所述剔除单元包括沿传送构件的传送方向设置在第一图像采集子单元之后的第一子剔除单元、设置在第二图像采集子单元之后的第二子剔除单元和设置在第三图像采集子单元之后的第三子剔除单元，其中，所述第一子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的口部和肩部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器；所述第二子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的身部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器；所述第三子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的外底部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器。

在本发明的基于视觉的塑料容器自动检测***的一个示例性实施例中，所述第一图像采集子单元包括设置在位于传送构件上的待检测塑料容器的口部和肩部上方的第一打光单元和第一拍照单元；所述第二图像采集子单元包括设置在位于传送构件上的待检测塑料容器的身部四周的第二交叉打光单元和第二拍照单元；第三图像采集子单元包括设置在位于传送构件上的待检测塑料容器的外底部下方的第三打光单元和第三拍照单元。所述第二交叉打光单元包括以待检测塑料容器的高度方向为光线投射中心轴的第一、第二、第三和第四面光源，以对待检测塑料容器的身部进行打光，第一至第四面光源各自分别具有光强为30000-100000勒克斯的第一打光状态和光强为200000-400000勒克斯的第二打光状态，其中，第一面光源与第三面光源彼此相向设置，第二面光源与第四面光源彼此相向设置；所述第二拍照单元包括第一、第二、第三和第四子拍照机构，其中，第一子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第一面光源打光的待检测塑料容器的第一身部区域进行拍照，第二子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第二面光源打光的待检测塑料容器的第二身部区域进行拍照，第三子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第三面光源打光的待检测塑料容器的第三身部区域进行拍照，第四子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第四面光源打光的待检测塑料容器的第四身部区域进行拍照。所述控制单元能够在所述待检测塑料容器移动至第二位置传感器时使第一至第四面光源分时段经历第一打光状态和第二打光状态，并且在第一至第四面光源处于第一打光状态时相应地打开第一、第二、第三和第四子拍照机构，在第一和第二面光源处于第二打光状态时相应地打开第三和第四子拍照机构，在第三和第四面光源处于第二打光状态时相应地打开第一和第二子拍照机构，并且第一和第三面光源不同时处于第二打光状态，第二和第四面光源不同时处于第二打光状态。优选的，所述第一打光状态的光强为50000-80000勒克斯，所述第二打光状态的光强为300000-400000勒克斯。所述控制单元能够使第一至第四面光源处于第一打光状态的时间为10ms～30ms，随后使第一至第四面光源处于第二打光状态的时间为10ms～30ms。

与现有技术相比，本发明的检测***有益效果包括：(1)检测结果精确，可以针对容器的不同部分进行精确检测；(2)可以实现分别对口肩部区域、身部区域以及外底部区域存在缺陷的塑料容器进行分类剔除；(3)高效节能，本***可以按照检测部位所耗功率的大小进行工序设计，并设置三个子剔除单元，可以在消耗功率较小的部位提前将不良塑料容器剔除，不但省掉后续大功率部位的检测环节，而且还减轻了处理器的负担，降低了出错概率。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了根据本发明一个示例性实施例的基于视觉的塑料容器自动检测***示意简图。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的基于视觉的塑料容器自动检测***。

具体来讲，一方面，本发明可以将塑料容器分为口肩部区域(口部区域和肩部区域)、身部区域以及外底部区域三个区域进行分别检测，并对身部区域进行两次图像采集，显著的提高了塑料容器检测精度；另一方面，本发明以口肩部区域、身部区域以及外底部区域检测所需要的功耗大小进行依次排序检测，将功耗最小的部位区域进行最先检测，将功耗最大的部位区域进行最后检测，并与在各个检测区域完成后分别设置的剔除单元相配合，一旦检测出塑料容器某部位存在缺陷，紧接着就进行剔除，省掉后续功率比较大区域的视觉检测，不但高效节能，并且实现了对存在不同缺陷的塑料容器进行分类。

图1示出了根据本发明示例性实施例的基于视觉的塑料容器自动检测***示意简图。

本发明的提供了一种基于视觉的塑料容器自动检测***。在本发明的基于视觉的塑料容器自动检测***的一个示例性实施例中，所述检测***可以包括传输单元、检测单元、图像处理单元、剔除单元以及控制单元。

所述传输单元可以包括用于传送待检测塑料容器的传送构件，待检测塑料容器由传送构件流水线式传输检测。所述传送构件可以是传送带，但本发明的传送构件不限于此，例如，传送链等均可。

所述检测单元可以包括第一图像采集子单元、第二图像采集子单元以及第三图像采集子单元。所述的第一图像采集子单元能够对经所述传送构件传送的待检测塑料容器的口部和肩部的图像进行采集。所述第二图像采集子单元能够对经所述传送构件传送的待检塑料容器的身部的图像进行采集。所述第三图像采集子单元能够对经所述传送构件传送的待检塑料容器的外底部的图像进行采集。

所述检测单元还可以包括能够检测塑料容器是否到达所述第一图像采集子单元的第一位置传感器，能够检测塑料容器是否到达所述第二图像采集子单元的第二位置传感器以及能够检测塑料容器是否到达所述第三图像采集子单元的第三位置传感器。所述各位置传感器可以位于传送带的两侧、底部或者上方位置。所述各位置传感器所处的位置只要能够检测塑料容器是否达到第一、第二以及第三图像采集子单元均可。

所述图像处理单元能够用于分别接收检测单元的第一图像采集子单元、第二图像采集子单元和第三图像采集子单元采集得到的图像，并根据第一图像采集子单元采集的图像情况判断被检测塑料容器的口部和肩部是否合格，根据第二图像采集子单元采集的图像情况判定被检测塑料容器的身部是否合格，根据第三图像采集子单元采集的图像情况判定被检测塑料容器的外底部是否合格。例如，让各图像采集子单元采集得到的图像与合格的塑料容器的相应部位图像进行比对，比对的参数可以包括图像灰度值、面积、反射率、折射率等，以判定相应检测部位是否合格。

所述控制单元能够分别根据第一、第二和第三位置传感器的检测结果对应开启第一、第二和第三图像采集子单元。即当第一位置传感器检测到所述被检测塑料容器进入第一图像采集子单元时，能够开启第一图像采集子单元。当第二位置传感器检测到所述被检测塑料容器进入第二图像采集子单元，能够开启第二图像采集子单元。当第三位置传感器检测到所述被检测塑料容器进入第三图像采集子单元，能够开启第三图像采集子单元。并且，控制单元能够根据图像处理单元所提供的被检测塑料容器的相应的口肩部、身部以及外底部不合格的结果，发出剔除指令；

所述剔除单元可以接收所述控制单元发出的剔除指令，并从所述传送构件上剔除对应的被检测塑料容器。所述剔除单元可以包括剔除装置。

在本示例中，所述第一图像采集子单元、第二图像采集子单元和第三图像采集子单元可以沿传送构件的传送方向串行布置，即可以依次序将第一、第二和第三图像采集子单元布置。所述第一图像采集子单元、第二图像采集子单元和第三图像采集子单元的排列顺序可以任意调整。优选的，由于塑料容器身部的检测功耗最大，可以将所述第二图像采集子单元位于最下游，所述第一图像采集单元与第二图像采集单元可以根据所需功耗大小进行排序，将功耗最小的排在最上游，将功耗次之的排在中游，可以很好的减少检测所需能耗。

以上，剔除单元可以是仅设置在最下游的第二图像采集子单元之后，也可以是所述剔除单元设置为包括三个子剔除单元。第一子剔除单元设置在沿传送构件的传送方向的第一图像采集子单元之后，第二子剔除单元设置在沿传送构件的传送方向的第二图像采集子单元之后以及第三子剔除单元设置在沿传送构件的传送方向的第三图像采集子单元之后。因此，所述第一子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的口部和肩部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器；所述第二子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的身部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器；所述第三子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的外底部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器。设置三个子剔除单元，当图像处理单元的各图像采集子单元一旦检测出塑料容器的相应部位存在缺陷时，紧接着就可以进行剔除，省掉后续功率比较大部位的视觉检测，例如容器身部区域的视觉检测。将塑料容器的相应检测部位区域按照功耗大小进行排序，再分别设置三个子剔除单元，一方面，检测***更加高效节能；另一方面，可以对不合格塑料容器可以进行分类剔除，可以将将相同缺陷的塑料容器归于同一类，方便后续加工处理。例如，如图1所述，将对塑料容器的各部位进行图像采集的图像采集子单元沿传送构件的传送方向串行布置，假设容器外底部的检测功耗低于口肩部(口部和肩部)的检测功耗，需要首先进行塑料容器外底部检测，即将第一图像采集子单元排在最上游，然后进行塑料容器口部和肩部检测，最后进行塑料容器身部检测，并在检测各部位后均设置相应的剔除单元以剔除存在缺陷的塑料容器。

在本示例中，所述第一图像采集子单元可以包括设置在位于传送带上的待检测塑料容器的口部和肩部上方的第一打光单元和第一拍照单元。所述第二图像采集子单元包括设置在位于传送带上的待检测塑料容器的身部四周的第二交叉打光单元和第二拍照单元。第三图像采集子单元包括设置在位于传送带上的待检测塑料容器的外底部下方的第三打光单元和第三拍照单元。

以上，第一打光单元可以为具有多个第一发光件的环状灯带，例如，LED环形灯带，并且所述多个第一发光件中的每个发光件以不完全相同的角度向待测的塑料容器口部和肩部投射光线，所述第一打光单元设置为由上往下打光。第三打光单元可以为具有多个第三发光件的环状灯带，例如，LED环形灯带，并且所述多个第三发光件中的每个发光件以不完全相同的角度向待测的塑料容器外底部投射光线，所述第三打光单元设置为由上往下打光。

以上，所述第二交叉打光单元可以包括以待检测塑料容器的高度方向为光线投射中心轴的第一、第二、第三和第四面光源，以对待检测塑料容器的身部进行打光。所述第二拍照单元可以包括第一、第二、第三和第四子拍照机构。所述第一子拍照机构与第一面光源相应设置，第二子拍照机构与第二面光源相应设置，第三子拍照机构与第三面光源相应设置，第四子拍照机构与第四面光源相应设置。所述第一子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第一面光源打光的待检测塑料容器的第一身部区域进行拍照。第二子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第二面光源打光的待检测塑料容器的第二身部区域进行拍照。第三子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第三面光源打光的待检测塑料容器的第三身部区域进行拍照。第四子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第四面光源打光的待检测塑料容器的第四身部区域进行拍照。所述第一身部区域、第二身部区域、第三身部区域以及第四身部区域组成了塑料容器的整个身部。

以上，所述第一、第二、第三和第四面光源可以两两相互平行设置。第一面光源与第三面光源平行相向设置，第二面光源与第四面光源平行相向设置。所述各子拍照机构均包括用于拍照的拍照设备，所述拍照设备可以设置在相应的面光源的中部位置。但本发明的拍照设备设置的位置不限，能够对塑料容器身部进行良好的图像采集均可。

以上，所述控制单元能够在所述待检测塑料容器移动至第二位置传感器时使第一至第四面光源分时段经历第一打光状态和第二打光状态，并且在第一至第四面光源处于第一打光状态时相应地打开第一、第二、第三和第四子拍照机构，在第一至第四面光源处于第二打光状态时相应地打开第一、第二、第三和第四子拍照机构，并且第一、第二、第三和第四面光源的两个以上面光源不能同时处于第二打光状态。

这里，第一打光状态是进行反射式拍照，即表面打光。当第一面光源打光时，需要相应的开启第一子拍照机构；第二面光源打光时，需要相应的开启第二子拍照机构；第三面光源打光时，需要相应的开启第三子拍照机构；第四面光源打光时，需要相应的开启第四子拍照机构。在第一打光状态时，第一、第二、第三以及第四面光源打光的顺序可以任意调整，也可以是两两同时开启或者先开启其中的三个光源，再打开最后一个，亦或者4个面光源同时开启，优选的，为了提高检测效率，在第一打光状态时，4个面光源同时开启。第二打光状态是进行透射式拍照，即背透打光。在第二打光状态时，第一、第二、第三以及第四面光源打光的顺序可以任意调整，但由于透射式拍照需要的光强度很高，不能同时打开两面以上的面光源，在第二打光状态时仅能同时打开一面光源。

这里，使用两次不同的打光状态对塑料容器的身部进行图像采集检测，第一次表面打光能有效的解决塑料容器表面上的缺陷，例如：表面黑点等。第二次背透打光能够解决塑料容器内部缺陷，例如：异色，内部黑点等，使用两次不同的打光状态就能完整检测出塑料容器的缺陷。

以上，在第一打光状态时，所述第一面光源可以具有30000lux-100000lux(勒克斯)的光强，所述第二面光源可以具有30000lux-100000lux的光强，所述第三面光源可以具有30000lux-100000lux的光强，所述第四面光源可以具有30000lux-100000lux的光强。在第一次打光状态是为了让容器的表面发光均匀，所述第一、第二、第三和第四面光源的光源强度可以相同的。优选的，所述第一、第二、第三和第四面光源均可以具有50000lux-80000lux的光强。

在第二打光状态时，所述第一面光源可以具有200000lux-400000lux的光强，所述第二面光源可以具有200000lux-400000lux的光强，所述第三面光源可以具有200000lux-400000lux的光强，所述第四面光源可以具有200000lux-400000lux的光强。在第二次打光状态是为了要穿透容器，所述第一、第二、第三和第四面光源的光源强度可以相同的。优选的，所述第一、第二、第三和第四面光源均可以具有300000lux-400000lux的光强。

以上，所述控制单元能够使第一面光源处于第一打光状态的时间可以为10ms-30ms，处于第二打光状态的时间可以为10ms-30ms。第二面光源处于第一打光状态的时间可以为10ms-30ms，处于第二打光状态的时间可以为10ms-30ms。第三面光源处于第一打光状态的时间可以为10ms-30ms，处于第二打光状态的时间可以为10ms-30ms。第四面光源处于第一打光状态的时间可以为10ms-30ms，处于第二打光状态的时间可以为10ms-30ms。以上打光时间可以是相应部位的图像采集能加准确，效率更高。

以上，由于检测***主要功耗在图像采集、光源以及图像处理，容器身部部位的检测需要4块大功率面光源，处理器的最大功率也是在容器身部部位检测时产生。因此检测***的最大功率消耗在塑料容器身部的检测，进而将所述第二图像采集子单元位于最下游，以节约能耗。

这里，将理解的是，尽管在本发明使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种单元、机构、组件、状态等，但是这些单元、机构、组件、状态等不应该受这些术语限制。这些术语仅用来将一个单元、机构、组件、状态与另一个单元、机构、组件、状态区分开来，在没有特别说明的情况下，所述“第一”、“第二”、“第三”等并不代表严格的先后顺序。

综上所述，本发明的检测***的图像采集方式可以对塑料容器的不同部位图像进行精确采集，使检测结果更加准确；可以实现对存在缺陷的塑料容器进行分类剔除；高效节能，出错概率低。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (9)

1.一种基于视觉的塑料容器自动检测***，其特征在于，所述检测***包括传输单元、检测单元、图像处理单元、剔除单元和控制单元，

所述传输单元包括用于传送待检测塑料容器的传送构件；

所述检测单元包括能够对经所述传送构件传送的待检测塑料容器的口部和肩部的图像进行采集的第一图像采集子单元、能够对经所述传送构件传送的待检塑料容器的身部的图像进行采集的第二图像采集子单元、能够对经所述传送构件传送的待检塑料容器的外底部的图像进行采集的第三图像采集子单元、以及能够检测塑料容器是否到达所述第一图像采集子单元的第一位置传感器、能够检测塑料容器是否到达所述第二图像采集子单元的第二位置传感器和能够检测塑料容器是否到达所述第三图像采集子单元的第三位置传感器；

所述图像处理单元分别接收检测单元的第一图像采集子单元、第二图像采集子单元和第三图像采集子单元采集的图像，并根据图像的情况判断被检测塑料容器的相应部位是否合格；

所述控制单元能够分别根据第一、第二和第三位置传感器的检测结果对应开启第一、第二和第三图像采集子单元，能够根据图像处理单元所提供的被检测塑料容器的相应部位不合格的结果，发出剔除指令；

所述剔除单元接收所述控制单元发出的剔除指令，并从所述传送构件上剔除对应的被检测塑料容器。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的塑料容器自动检测***，其特征在于，所述第一图像采集子单元、第二图像采集子单元和第三图像采集子单元沿传送构件的传送方向串行布置，且所述第二图像采集子单元位于最下游。

3.根据权利要求2所述的基于视觉的塑料容器自动检测***，其特征在于，所述剔除单元设置在沿传送构件的传送方向的第二图像采集子单元之后。

4.根据权利要求1或2所述的基于视觉的塑料容器自动检测***，其特征在于，所述剔除单元包括沿传送构件的传送方向设置在第一图像采集子单元之后的第一子剔除单元、设置在第二图像采集子单元之后的第二子剔除单元和设置在第三图像采集子单元之后的第三子剔除单元，其中，所述第一子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的口部和肩部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器；所述第二子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的身部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器；所述第三子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的外底部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器。

5.根据权利要求1所述的基于视觉的塑料容器自动检测***，其特征在于，所述第一图像采集子单元包括设置在位于传送构件上的待检测塑料容器的口部和肩部上方的第一打光单元和第一拍照单元；所述第二图像采集子单元包括设置在位于传送构件上的待检测塑料容器的身部四周的第二交叉打光单元和第二拍照单元；第三图像采集子单元包括设置在位于传送构件上的待检测塑料容器的外底部下方的第三打光单元和第三拍照单元。

6.根据权利要求5所述的基于视觉的塑料容器自动检测***，其特征在于，所述第二交叉打光单元包括以待检测塑料容器的高度方向为光线投射中心轴的第一、第二、第三和第四面光源，以对待检测塑料容器的身部进行打光，第一至第四面光源各自分别具有光强为30000-100000勒克斯的第一打光状态和光强为200000-400000勒克斯的第二打光状态，其中，第一面光源与第三面光源彼此相向设置，第二面光源与第四面光源彼此相向设置；

所述第二拍照单元包括第一、第二、第三和第四子拍照机构，其中，第一子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第一面光源打光的待检测塑料容器的第一身部区域进行拍照，第二子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第二面光源打光的待检测塑料容器的第二身部区域进行拍照，第三子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第三面光源打光的待检测塑料容器的第三身部区域进行拍照，第四子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第四面光源打光的待检测塑料容器的第四身部区域进行拍照。

7.根据权利要求6所述的基于视觉的塑料容器自动检测***，其特征在于，所述控制单元能够在所述待检测塑料容器移动至第二位置传感器时使第一至第四面光源分时段经历第一打光状态和第二打光状态，并且在第一至第四面光源处于第一打光状态时相应地打开第一、第二、第三和第四子拍照机构，在第一和第二面光源处于第二打光状态时相应地打开第三和第四子拍照机构，在第三和第四面光源处于第二打光状态时相应地打开第一和第二子拍照机构，并且第一和第三面光源不同时处于第二打光状态，第二和第四面光源不同时处于第二打光状态。

8.根据权利要求6所述的基于视觉的塑料容器自动检测***，其特征在于，所述第一打光状态的光强为50000-80000勒克斯，所述第二打光状态的光强为300000-400000勒克斯。

9.根据权利要求6所述的基于视觉的塑料容器自动检测***，其特征在于，所述控制单元能够使第一至第四面光源处于第一打光状态的时间为10ms～30ms，随后使第一至第四面光源处于第二打光状态的时间为10ms～30ms。