CN109406534A - 一种药瓶底部拉环缺陷检测装置及方法 - Google Patents

一种药瓶底部拉环缺陷检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种药瓶底部拉环缺陷检测装置及方法,该装置包括:框架主体,该框架主体具有一装配平台,装配平台上设置所述自动转动分拣机械装置,自动转动分拣机械装置侧下方设置背光光源和光源,待检测目标设置于自动转动分拣机械装置上,其底部要通过所述自动转动分拣机械装置的转动从所述光源的上方经过,保证所述背光光源与光源同时照亮待检测目标底部,所述红外传感器与图像采集装置临近所述光源设置,当待检测目标转到所述光源的上方时,触发所述红外传感器,通过所述红外传感器触发所述图像采集装置采集图像信息,并将采集的图像信息传送至所述图像检测控制器,本发明精确、快速地检测出药瓶特别是250mL透明药瓶底部拉环缺陷。

Description

一种药瓶底部拉环缺陷检测装置及方法
技术领域
本发明涉及缺陷检测技术领域,特别是涉及一种基于特征匹配的250mL透明药瓶底部拉环缺陷视觉检测装置及方法。
背景技术
透明塑料药瓶是主要用于灌装葡萄糖与生理盐水的包装瓶,瓶底的拉环缺陷严重阻碍了药瓶的正常使用,有时还会造成瓶底穿孔,甚至会污染葡萄糖与生理盐水,对人体生命造成威胁。目前,一般采用人工目视检测的方法,这种方法检测效率低,检测精度低,并且容易漏检,不容易实现药瓶生产的自动化实时质量监控。
为提高检测效率,公开号为CN205439224U的中国实用新型专利提出了一种瓶子检测装置,该装置通过插头对瓶口内壁的积料进行检测,该检测方法虽然省去了人工检测,提高了生产效率,但是检测方式较为简单,检测效率有待提升。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足,本发明之目的在于提供一种药瓶底部拉环缺陷检测装置及方法,以精确、快速地检测出药瓶特别是250mL透明药瓶底部拉环缺陷。
为达上述及其它目的,本发明提出一种药瓶底部拉环缺陷检测装置,包括:框架主体(1)、自动转动分拣机械装置(3)、背光光源(4)、光源(5)、红外传感器(6)、图像采集装置(7)以及图像检测控制器(8),所述框架主体(1) 具有一装配平台(2),装配平台(2)上设置所述自动转动分拣机械装置(3),所述自动转动分拣机械装置(3)侧下方设置背光光源(4)和光源(5),待检测目标设置于所述自动转动分拣机械装置(3)上,其底部要通过所述自动转动分拣机械装置(3)的转动从所述光源(5)的上方经过,保证所述背光光源(4) 与光源(5)同时照亮待检测目标底部,所述红外传感器(6)与图像采集装置 (7)临近所述光源(5),当待检测目标转到所述光源(5)的上方时,触发所述红外传感器(6),所述红外传感器(6)触发后触发所述图像采集装置(7) 采集图像信息,并将采集的图像信息传送至所述图像检测控制器(8)。
优选地,所述自动转动分拣机械装置(3)采用旋转平台及夹具结构,依次将待检测目标通过所述夹具固定于所述旋转平台上,利用所述旋转平台的转动使待测目标依次通过所述光源(5)上方。
优选地,所述背光光源采用高亮LED背光光源,所述高亮LED背光光源与所述装配平台设置存在夹角θ,所述夹角θ的角度范围θ∈[30°,60°]。
优选地,所述图像采集装置(7)与水平面成夹角β,该夹角β的角度范围β∈[-15°,15°]。
优选地,所述图像采集装置(7)与待检测目标的底部尽可能的在同一平面。
优选地,所述光源(5)采用高亮LED球积分光源。
为达到上述目的,本发明还提供一种药瓶底部拉环缺陷检测方法,包括如下步骤:
步骤S1,对获得的图像进行灰度处理;
步骤S2,对灰度图像进行区域分割,获取与缺陷特征相关联的目标区域;
步骤S3,对目标区域进行特征选取,并根据选取的特征对目标区域进行特征值计算,根据计算结果确定缺陷检测结果。
优选地,于步骤S2之前,还包括如下步骤:
对处理后的灰度图像进行中值滤波,消除噪声信号。
优选地,于步骤S3中,选取的特征至少包括高度特征、角点特征以及面积特征。
优选地,步骤S3进一步包括:
步骤S300,获得该目标区域的每点坐标,找出该目标区域的最高点(X1, Y1),然后接着找出最低点(X2,Y2),计算出该目标区域的总的高度差,并于求得该目标区域的总高后,将其与相应的合格的总高的值域范围进行对比,若不在合格范围内,则被判定为不合格产品,否则进入下一特征判断;
步骤S301,对目标区域所存在的不规则多边形的物体形状,根据各个顶点坐标计算获得该目标区域的总面积,并将其与相应的合格总面积的值域范围进行对比,若不在合格范围内,则被判定为不合格产品,否则接着进入下一特征判断;
步骤S302,根据获得目标区域的拉环区域内四个角点坐标,计算目标区域的角点特征,将其与相应的合格角点特征的值域范围进行对比,若不在合格范围内,则被判定为不合格产品,若通过,则判定当前待检测目标为合格产品。
与现有技术相比,本发明一种药瓶底部拉环缺陷检测装置及方法通过采用高亮LED背光光源与球积分光源进行暗场成像,利用图像检测控制器采用缺陷检测方法对获得图像进行分析处理,对目标区域进行特征选取,并根据选取的特征对目标区域进行特征值计算,最后根据合格样品的特征值分布区域,建立判别准则,以确定是否为合格样品,精确、快速地实现了对药瓶特别是250mL 透明药瓶底部拉环缺陷的自动检测。
附图说明
图1为本发明一种药瓶底部拉环缺陷检测装置的***结构示意图;
图2为本发明一种药瓶底部拉环缺陷检测方法的步骤流程图;
图3A-图3E为本发明具体实施例中中250ml透明药瓶底部拉环部分区域形状分析图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用,本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用,在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种药瓶底部拉环缺陷检测装置的立体结构示意图。如图1 所示,本发明一种药瓶底部拉环缺陷检测装置,包括:框架主体1、自动转动分拣机械装置3、背光光源4、光源5、红外传感器6、图像采集装置7以及图像检测控制器8。
其中,框架主体1具有一装配平台2,装配平台2上设置自动转动分拣机械装置3,所述自动转动分拣机械装置3采用旋转平台及夹具结构,即依次将待检测目标(例如透明药瓶)通过夹具固定于旋转平台上,所述自动转动分拣机械装置3侧下方设置背光光源4和光源5,在本发明具体实施例中,背光光源4 采用高亮LED背光光源,光源5采用高亮LED球积分光源,高亮LED背光光源4与装配平台存在一定的夹角θ,该夹角的角度范围θ∈[30°,60°],为了能有效地进行瓶底缺陷检测,待检测目标(即所要进行缺陷检测的透明药瓶)必须由高亮LED球积分打亮,所以待检测目标(即所要进行缺陷检测的透明药瓶)底部要从高亮LED球积分光源5的上方经过,保证高亮LED背光光源4与高亮 LED球积分光源5同时照亮待检测目标底部,这样可以确保将目标特征完全突显出来。
红外传感器6临近光源5,当待检测目标转到光源5的上方时,触发红外传感器6,红外传感器6触发后触发图像采集装置7采集图像信息,并将采集的图像信息传送至图像检测控制器8。在本发明具体实施例中,图像采集装置7采用高性能工业相机与水平面成一定的夹角β设置,该夹角的角度范围β∈[-15°,15°],其设置位置以能拍摄到经过光源5上方的待检测目标的底部为宜。由于高性能工业相机所能拍摄到的范围有限,那么高性能工业相机与待检测目标(透明药瓶)底部尽可能的在同一平面上,这样才能保证将目标完整的呈现出来。
在本发明具体实施例中,图像检测控制器8采用一计算机实现,其通过对获得的图像信息进行图像识别处理,根据自动转动分拣机械装置对待检测目标图片的位置,进行判定是否偏移,进而实现药瓶底部拉环缺陷检测。
以下将配合图1及图2说明本发明之透明药瓶底部拉环缺陷检测的检测过程:当要进行透明药瓶底部拉环缺陷检测时,将待检测的药瓶依次通过夹具固定于自动转动分拣机械装置的旋转平台,当通过旋转平台将待检测药瓶旋转至高亮LED球积分光源5的上方时,此时高亮LED背光光源4与高亮LED球积分光源5同时照亮检测目标底部,此时触发红外传感器6,红外传感器6触发后则触发图像采集装置7采集图像信息,并将采集的图像信息传送至图像检测控制器8,然后图像检测控制器8则通过对获得的图像信息进行图像识别处理,根据自动转动分拣机械装置对待检测目标图片的位置,进行判定是否偏移,进而实现该透明药瓶底部拉环的缺陷检测。
图2为本发明一种药瓶底部拉环缺陷检测方法的步骤流程图。如图2所示,本发明一种药瓶底部拉环缺陷检测方法,包括如下步骤:
步骤S1,对获得的图像进行灰度处理。由于灰度图像有利于对物体的特征分析与提取,进而有利于后面的分析工作;因此本发明首先要将获得的彩色图像处理成灰度图像。由于对图像的灰度化处理已为成熟的现有技术,在此不予赘述。
步骤S2,对处理后的灰度图像进行中值滤波,消除噪声信号。由于通过相机获得图像中不可避免的会存在噪声信号,因此为提高图像处理的效率,需先对图像进行噪声处理,以去除噪声。由于对图像的去噪处理的具体手段采用的也是现有技术,在此不予赘述。
步骤S3,对去噪后的灰度图像进行区域分割,获取与缺陷特征相关联的目标区域。这里所说的区域分割是用多条直线将图像分为多个区域,将与缺陷特征相关联的区域分割出来,然后对这一部分区域的特征数据进行提取就变得极其容易。
步骤S4,对目标区域进行特征选取,并根据选取的特征对目标区域进行特征值计算,根据计算结果确定缺陷检测结果。
图3A-图3E为本发明具体实施例中中250ml透明药瓶底部拉环部分区域形状分析图。图3A为正常药瓶拉环部分,图3B为缺环药瓶拉环部分,图3C- 图3E分别为翘环药瓶拉环部分的三种示例图。根据对250ml透明药瓶底部拉环部分区域形状分析,目标区域主要用到的特征有:高度特征、角点特征和面积特征,但不同的特征可能对缺陷的表现能力不同,所以通过相应的特征把相应的缺陷类别呈现出,这特征对相应的缺陷应该有着更快捷更正确的识别手段。
具体地,对于选取的不同特征的目标的特征值计算步骤如下:
1、高度特征
在本发明具体实施例中,需要求得在同一坐标轴的不同区域的总高,具体地,已知区域的每点坐标,并可得到每个区域的最高的与最低点坐标,对框选的区域的的总高进行求值。因此,再本发明具体实施例中,先获得目标区域的每点坐标,找出该目标区域的最高点(X1,Y1),然后接着找出最低点(X2,Y2),计算出该目标区域的总的高度差,其对应的关系式为:
H=Y1-Y2
在求出目标区域的总高后,与相应的合格的总高的值域范围(这个可预先获得)进行对比,如果不在合格范围内,则被判定为不合格产品,将被回收,如果通过了,则接着进入下一特征判断。
2、面积特征
在本发明具体实施例中,需要求得框选区域的总面积,由于该区域所存在的物体形状是不规则多边形,该多边形形状比较复杂,但已知各个顶点坐标,并可以找出,多边形的各个顶点按逆时针排列分别是V1,V2,…Vn,顶点坐标依次是(X1,Y1),(X2,Y2)...(Xn,Yn),那么面积则可以通过下式获得:
需说明的是,如果顶点的顺序是顺时针的,那么通过上式获得的面积为负,则需对其取正。
在求出目标区域的总面积后,与相应的合格总面积的值域范围(这个可以预先获得)进行对比,如果不在合格范围内,则被判定为不合格产品,将被回收,如果通过,接着进入下一特征判断。
3、角点特征
已知拉环区域内四个角点坐标分别是:(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3),(X4,Y4), (X1,Y1),(X2Y2)是拉环上方的两个角点,(X3,Y3),(X4,Y4)是拉环下方的两个角点,
H1=|Y1-Y3|,H2=|Y2-Y4|
其中H1是左边角点高差,H2是右边角点高差
S1=|X3,X1|,S2=|X4-X2|
其中S1是左边角点水平间距,S2是右边角点水平间距
在求出目标区域的角点特征后,与相应的合格角点特征的值域范围(可预先获得)进行对比,其对比的形状及不同的缺陷类型如图3A-图3E所示,如果不在合格范围内,则被判定为不合格产品,将被回收,若通过,则透明药瓶底部拉环缺陷视觉检测过程结束,合格的瓶子将被送往下一流程。
综上所述,本发明一种药瓶底部拉环缺陷检测装置及方法通过采用高亮 LED背光光源与球积分光源进行暗场成像,利用图像检测控制器采用缺陷检测方法对获得图像进行分析处理,对目标区域进行特征选取,并根据选取的特征对目标区域进行特征值计算,最后根据合格样品的特征值分布区域,建立判别准则,以确定是否为合格样品,精确、快速地实现了对药瓶特别是250mL透明药瓶底部拉环缺陷的自动检测。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰与改变。因此,本发明的权利保护范围,应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种药瓶底部拉环缺陷检测装置,包括:框架主体(1)、自动转动分拣机械装置(3)、背光光源(4)、光源(5)、红外传感器(6)、图像采集装置(7)以及图像检测控制器(8),所述框架主体(1)具有一装配平台(2),装配平台(2)上设置所述自动转动分拣机械装置(3),所述自动转动分拣机械装置(3)侧下方设置背光光源(4)和光源(5),待检测目标设置于所述自动转动分拣机械装置(3)上,其底部要通过所述自动转动分拣机械装置(3)的转动从所述光源(5)的上方经过,以保证所述背光光源(4)与光源(5)同时照亮待检测目标底部,所述红外传感器(6)与图像采集装置(7)临近所述光源(5),当待检测目标转到所述光源(5)的上方时,触发所述红外传感器(6),通过所述红外传感器(6)触发所述图像采集装置(7)采集图像信息,并将采集的图像信息传送至所述图像检测控制器(8)。
2.如权利要求1所述的一种药瓶底部拉环缺陷检测装置,其特征在于:所述自动转动分拣机械装置(3)采用旋转平台及夹具结构,依次将待检测目标通过所述夹具固定于所述旋转平台上,利用所述旋转平台的转动使待测目标依次通过所述光源(5)上方。
3.如权利要求2所述的一种药瓶底部拉环缺陷检测装置,其特征在于:所述背光光源采用高亮LED背光光源,所述高亮LED背光光源与所述装配平台设置存在夹角θ,所述夹角θ的角度范围θ∈[30°,60°]。
4.如权利要求3所述的一种药瓶底部拉环缺陷检测装置,其特征在于:所述图像采集装置(7)与水平面成夹角β,该夹角β的角度范围β∈[-15°,15°]。
5.如权利要求3所述的一种药瓶底部拉环缺陷检测装置,其特征在于:所述图像采集装置(7)与待检测目标的底部尽可能的在同一平面。
6.如权利要求1所述的一种药瓶底部拉环缺陷检测装置,其特征在于:所述光源(5)采用高亮LED球积分光源。
7.一种药瓶底部拉环缺陷检测方法,包括如下步骤:
步骤S1,对获得的图像进行灰度处理;
步骤S2,对灰度图像进行区域分割,获取与缺陷特征相关联的目标区域;
步骤S3,对目标区域进行特征选取,并根据选取的特征对目标区域进行特征值计算,根据计算结果确定缺陷检测结果。
8.如权利要求7所述的一种药瓶底部拉环缺陷检测方法,其特征在于,于步骤S2之前,还包括如下步骤:
对处理后的灰度图像进行中值滤波,消除噪声信号。
9.如权利要求7所述的一种药瓶底部拉环缺陷检测方法,其特征在于,于步骤S3中,选取的特征至少包括高度特征、角点特征以及面积特征。
10.如权利要求9所述的一种药瓶底部拉环缺陷检测方法,其特征在于,步骤S3进一步包括:
步骤S300,获得该目标区域的每点坐标,找出该目标区域的最高点以及最低点,计算出该目标区域的总的高度差,并于求得该目标区域的总高后,将其与相应的合格的总高的值域范围进行对比,若不在合格范围内,则被判定为不合格产品,否则进入下一特征判断;
步骤S301,对目标区域所存在的不规则多边形的物体形状,根据各个顶点坐标计算获得该目标区域的总面积,并将其与相应的合格总面积的值域范围进行对比,若不在合格范围内,则被判定为不合格产品,否则接着进入下一特征判断;
步骤S302,根据获得目标区域的拉环区域内四个角点坐标,计算目标区域的角点特征,将其与相应的合格角点特征的值域范围进行对比,若不在合格范围内,则被判定为不合格产品,若通过,则判定当前待检测目标为合格产品。
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