CN111152998A - 基于机器视觉***的包装检测流水线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉***的包装检测流水线，属于视觉检测装置领域，用于包装检测，其包括安装有视觉识别相机的安装架体，所述安装架体包括平行设置的两根底座，在底座上设置有弧形框架，所述弧形框架为两根且平行设置，在弧形框架上加工有阶梯部，相邻的阶梯部构成滑槽，滑槽在其两侧的底部和顶部分别安装有底同步杆、顶同步杆，在底同步杆、顶同步杆之间连接有同步带，在弧形框架两侧的同步带上分别安装有相机安装板A、相机安装板B，相机安装板A、相机安装板B上安装有视觉识别相机；弧形框架一侧的底同步杆与驱动电机的输出轴连接，驱动电机位于底座上。其能够实现输送带两侧安装识别相机的安装与调整，以适应不同产品的生产需求。

Description

基于机器视觉***的包装检测流水线

技术领域

本申请属于包装检测装置领域，具体地说，尤其涉及一种基于机器视觉***的包装检测流水线。

背景技术

传统的生产流水线上所加工的产品多种多样，产品具有不同的形状，其外包装也是多种多样，而且传统的流水线加工数量较大，依靠传统的人工分拣检测外包装的话，不仅劳动量巨大，而且还容易产生视觉疲劳，漏检率较高。为了解决上述问题，依靠机器视觉***的包装检测设备应运而生，其能够通过视觉识别相机及图片识别软件的配合，识别处外包装具有缺陷的商品，并通过机械手将上述产品挑出。

而上述段落中已经提及，生产流水线上所加工的产品较多，而无论生产流水线所生产商品是何种，其都需要用到输送带，如何在输送带上设置视觉识别装置，以及视觉识别装置在何种位置，成为人们需要解决的技术问题之一。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于机器视觉***的包装检测流水线，其能够实现输送带两侧安装识别相机的安装与调整，以适应不同产品的生产需求。

为达到上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：

本发明中所述的基于机器视觉***的包装检测流水线，至少包括安装有视觉识别相机的安装架体，所述安装架体包括平行设置的两根底座，在底座上设置有弧形框架，所述弧形框架为两根且平行设置，在弧形框架上加工有阶梯部，相邻的阶梯部构成滑槽，滑槽在其两侧的底部和顶部分别安装有底同步杆、顶同步杆，在底同步杆、顶同步杆之间连接有同步带，在弧形框架两侧的同步带上分别安装有相机安装板A、相机安装板B，相机安装板A、相机安装板B上安装有视觉识别相机；所述弧形框架一侧的底同步杆与驱动电机的输出轴连接，驱动电机位于底座上。

进一步地讲，本发明所述的底座为长条状板体，在底座的底部加工有导轨槽，导轨槽与流水线两侧的滑轨配合。

进一步地讲，本发明所述的底座在其前端和后端分别加工有矩形通孔，矩形通孔的两侧设置有立板，立板上安装有驱动轮，驱动轮通过传动装置与动力结构连接，所述动力机构位于底座上。

进一步地讲，本发明所述的相机安装板A的两端安装有挂杆，挂杆为柱形杆体；所述挂杆的另一端固定在固定板上，固定板安装于外层的同步带上。

进一步地讲，本发明所述的固定板为双层板体构成，且分别位于外层同步带的内外两侧，双层板体之间通过紧固螺栓连接。

进一步地讲，本发明所述的相机安装板B固定在内层的同步带上，其余内层的同步带之间通过连接件连接；所述的相机安装板B的两侧通过轴体安装有滑轮，滑轮位于滑槽内。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本发明通过在流水线两侧设置弧形框架，弧形框架上设置可调整的视觉识别相机，根据所生产物品的实际需求灵活设置识别相机识别角度和位置，且结构简单、性能稳定，灵活性高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图一。

图2是本发明的结构示意图二。

图3是本发明中视觉识别相机的原理示意图。

图4是本发明中视觉识别相机的图像处理过程。

图中：1、导轨槽；2、底座；3、驱动轮；4、驱动电机；5、弧形框架；6、同步带；7、滑槽；8、顶同步杆；9、固定板；10、矩形通孔；11、底同步杆；12、挂杆；13、相机安装板A；14、滑轮；15、相机安装板B。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请所述的技术方案作进一步地描述说明。需要说明的是，在下述段落可能涉及的方位名词，包括但不限位“上、下、左、右、前、后”等，其所依据的方位均为对应的说明书附图中所展示的视觉方位，其不应当也不该被视为是对本技术方案保护范围的限定，其目的仅为方便本领域的技术人员更好地理解说明书中所述的技术方案。

在下述段落的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等类似表述应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以依据具体情况结合本领域的公知常识、设计规范、标准文献等理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

一种基于机器视觉***的包装检测流水线，至少包括安装有视觉识别相机的安装架体，所述安装架体包括平行设置的两根底座2，在底座2上设置有弧形框架5，所述弧形框架5为两根且平行设置，在弧形框架5上加工有阶梯部，相邻的阶梯部构成滑槽7，滑槽7在其两侧的底部和顶部分别安装有底同步杆11、顶同步杆8，在底同步杆11、顶同步杆8之间连接有同步带6，在弧形框架5两侧的同步带6上分别安装有相机安装板A13、相机安装板B15，相机安装板A13、相机安装板B15上安装有视觉识别相机；所述弧形框架5一侧的底同步杆11与驱动电机4的输出轴连接，驱动电机4位于底座2上；所述底座2为长条状板体，在底座2的底部加工有导轨槽1，导轨槽1与流水线两侧的滑轨配合；所述底座2在其前端和后端分别加工有矩形通孔10，矩形通孔10的两侧设置有立板，立板上安装有驱动轮3，驱动轮3通过传动装置与动力结构连接，所述动力机构位于底座2上；所述相机安装板A13的两端安装有挂杆12，挂杆12为柱形杆体；所述挂杆12的另一端固定在固定板9上，固定板9安装于外层的同步带6上；所述固定板9为双层板体构成，且分别位于外层同步带6的内外两侧，双层板体之间通过紧固螺栓连接；所述相机安装板B15固定在内层的同步带6上，其余内层的同步带6之间通过连接件连接；所述的相机安装板B15的两侧通过轴体安装有滑轮14，滑轮14位于滑槽7内。

在上述实施例的基础上，利用下述段落继续对其中涉及到的技术特征及该技术特征在本技术方案中所起到的功能、作用进行详细的描述，以帮助本领域的技术人员充分理解技术方案并且予以重现。

本发明中所述的底座2为长条状板体，在底座2的下方加工有纵向截面为矩形的导轨槽1。底座2通过导轨槽1安装于流水线输送带两侧的滑轨上。这样设置的目的在于能够满足底座2在流水线输送带上的移动需求，继而实现整体装置位置的可调性。

在本发明中，所述的底座2在其前端和后端加工有矩形结构的矩形通孔10，矩形通孔10用于将驱动轮3与底部的滑轨接触，继而通过动力机构来实现驱动轮3的转动，驱动轮3的转动能够带动整体结构在滑轨上的移动。

在本发明中，所述的弧形框架5分别与两侧的底座2连接，底座2为平行设置的两根矩形板体。所述矩形框架5为两根相距一定距离的弧形板体，在矩形框架5上加工有阶梯结构构成的滑槽7，在滑槽7的底部和顶部分别安装有底同步杆11、顶同步杆8。同步带6绕过同步杆后构成环形带体。当通过驱动电机4带动底同步杆11转动的时候，同步带6动作与之连接的同步杆转动。同步杆两端通过轴承结构安装于弧形框架5上。

由于有顶同步杆8的作用，使得位于同步带6上的相机安装板A13、相加安装板B15只能够在底部到顶部的区域内运动。而且相机安装板A13、相机安装板B15分别位于环形结构的同步带6外层或内层，设置不同层上的两者能够同时向顶部或者底部运动，从而实现两侧的视觉识别相机具有相同的高度或者相同的角度。

由于相机安装板A13、相机安装板B15设置在内层或者外层的同步带6上，两者之间的连接结构具有区别，例如相机安装板A13通过挂杆12安装在固定板9上，挂杆12能够为相机安装板A13和固定板9之间提供足够的距离及支撑。所述的固定板9为双层板体结构，双层板体结构能够夹持住该位置的同步带6，以保证连接的稳定性。由于在本发明中采用双层板体夹持的结构，也便于在同步带6上调整位置。

在本发明中，所述的相机安装板B15是通过铆钉或者紧固螺钉安装在同步带6内层上的，其可以在相机安装板B15的两侧通过轴体安装有滑轮14，滑轮14能够与滑槽7配合以实现相机安装板B15稳定的移动。

如图3所示，在本发明中，所述的视觉识别相机由图像采集单元、图像处理单元、信息存储单元、信息通讯单元、显示单元组成，其中所述的图像采集单元采用如光学***、照明***、CCD或CMOS相机、图像采集卡构成，所述图像处理单元通过内置的图像处理软件实现对图像采集单元所采集图像的分析与计算，并将处理结果与信息存储单元中所存储的信息进行比对，并将比对结果通过信息通讯单元传送至如机械手臂在内的执行机构。同时，本发明中的显示单元能够将比对结果进行显示，以便于操作人员及时掌握视觉识别结果及执行情况。

在本发明中，所述的视觉识别相机是依据所安装结构来实现图像采集的，其视觉识别相机***所执行的图像采集方法如下：

S1、预先采集包装图样，并且根据图样提取包装特征。

S2、承载有物品的输送带将物品运送至视觉识别相机的采样区域。

S3、视觉识别相机对输送的物品进行采样，并将采样后的图片发送至图像处理单元进行处理。

S4、图像处理单元对视觉识别相机采样后的图片进行处理，提取图片中的包装特征。

S5、图像处理单元将提取的包装特征与信息储存单元中存储的包装特征进行对比，并将对比结果通过信息通讯单元传动至执行单元。

S6、执行单元通过执行机构将输送带上包装不合格的物品进行剔除，若视觉识别相机比对结果正确，则执行单元部执行剔除动作。

在上述过程中，所述的步骤S1中所述的预先采集包装图样应当采集多种不同尺寸、不同规格的包装图案，通过将上述预先采集的图样进行不同比例尺的缩放，并且对不同比例尺缩放下的包装图案进行包装图案特征的提取(如现有技术中存在的RPN卷积网络和SVM分类器)，上述不同缩放比例下的包装图案被存储在视觉识别相机***中的信息存储单元中。

在上述过程中，所述的步骤S3中视觉识别相机采用CCD或CMOS相机实现图像的采集，并且通过图像分割算法将所采集图像中的包装与背景进行分割，以初步实现所采集图像中背景的抑制，防止背景对于后续图像中包装特征的提取。

在上述过程中，所述的步骤S1和步骤S3中均涉及到图样中包装特征的提取。由于在实际生产线中，物品的包装主要涉及到外包装图案的色彩、外包装中图案的结构、外包装中图案的形状等，采用人工神经网络分类算法，学习与改进技术特征中提取到的外包装长度、外包装宽度、外包装的长宽比、外包装的颜色、外包装的图案、外包装边缘整齐度等特征。在步骤S3识别图像后，将包装图案与背景图案通过图像分割算法进行分离，提取外包装长度、外包装宽度、外包装的长宽比、外包装的颜色、外包装的图案、外包装边缘整齐度等特征，并且按照外边缘整齐度、外包装尺寸、外包装图样进行模型的搭建，并且将搭建的模型数据与所存储的特征信息进行比对，继而得到视觉识别的结果。

本发明中，视觉识别相机在对流水线输送带上的物品进行识别的过程中，其需要进行三次的动作，即在弧形框架5与底座2的连接位置处、弧形框架5中与水平面呈45°夹角的位置处，弧形框架5的靠近定点的位置处(由于顶同步杆8限制，其并不能够达到最顶点)，视觉识别相机分别安装于相加安装板A13、相机安装板B15，两者能够带动视觉识别相机在待拍照物品的两侧进行90°方向上的外包装拍照识别，针对包装较大、具有多面结构的物品具有较高的图像采集效果和图像识别效果。

以上仅为本发明的实施例，其并不能够作为对本发明保护范围的限定，本领域的技术人员在本发明所公开技术内容的基础上所做之延伸，均应当视为在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于机器视觉***的包装检测流水线，至少包括安装有视觉识别相机的安装架体，其特征在于：所述安装架体包括平行设置的两根底座(2)，在底座(2)上设置有弧形框架(5)，所述弧形框架(5)为两根且平行设置，在弧形框架(5)上加工有阶梯部，相邻的阶梯部构成滑槽(7)，滑槽(7)在其两侧的底部和顶部分别安装有底同步杆(11)、顶同步杆(8)，在底同步杆(11)、顶同步杆(8)之间连接有同步带(6)，在弧形框架(5)两侧的同步带(6)上分别安装有相机安装板A(13)、相机安装板B(15)，相机安装板A(13)、相机安装板B(15)上安装有视觉识别相机；所述弧形框架(5)一侧的底同步杆(11)与驱动电机(4)的输出轴连接，驱动电机(4)位于底座(2)上。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉***的包装检测流水线，其特征在于：所述底座(2)为长条状板体，在底座(2)的底部加工有导轨槽(1)，导轨槽(1)与流水线两侧的滑轨配合。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉***的包装检测流水线，其特征在于：所述底座(2)在其前端和后端分别加工有矩形通孔(10)，矩形通孔(10)的两侧设置有立板，立板上安装有驱动轮(3)，驱动轮(3)通过传动装置与动力结构连接，所述动力机构位于底座(2)上。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉***的包装检测流水线，其特征在于：所述相机安装板A(13)的两端安装有挂杆(12)，挂杆(12)为柱形杆体；所述挂杆(12)的另一端固定在固定板(9)上，固定板(9)安装于外层的同步带(6)上。

5.根据权利要求4所述的基于机器视觉***的包装检测流水线，其特征在于：所述固定板(9)为双层板体构成，且分别位于同步带(6)外层的内外两侧，双层板体之间通过紧固螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉***的包装检测流水线，其特征在于：所述相机安装板B(15)固定在内层的同步带(6)上，其余内层的同步带(6)之间通过连接件连接；所述的相机安装板B(15)的两侧通过轴体安装有滑轮(14)，滑轮(14)位于滑槽(7)内。

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