CN112222000A - 玻璃瓶满口容量及瑕疵检测装置 - Google Patents

玻璃瓶满口容量及瑕疵检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于玻璃瓶检测设备技术领域，尤其涉及玻璃瓶满口容量及瑕疵检测装置，包括拉伸段、称重段、分拣段和自动控制器；拉伸段包括传动皮带A、电机A和变频器，电机A驱动传动皮带A传送，变频器控制电机A瞬间加速从而拉远瓶距；称重段包括传动皮带B，传动皮带B下方安装有用于对玻璃瓶称重的压力传感器；分拣段上游设置有进行玻璃瓶瓶口瑕疵、内外径尺寸数据采集的视觉采集器A和顶部光源，分拣段的下游的设置有左、右光源、反光板、视觉采集器B、视觉采集器C和残留液检测器。本发明解决了玻璃瓶满口容量及瑕疵在线检测困难的问题，具有自动化、智能化、检测精度高，检测效率快等优点，为玻璃瓶检测领域提供新思路。

Description

玻璃瓶满口容量及瑕疵检测装置
技术领域
本发明属于玻璃瓶检测设备技术领域，尤其涉及玻璃瓶满口容量及瑕疵检测装置。
背景技术
由古至今玻璃瓶的使用范围涵盖各个领域，尤其在医药、白酒、啤酒、调味品、饮料等领域极为广泛，特别在涉及民生和品牌效应时对玻璃瓶的要求极为严格。目前而言，国内在玻璃瓶检验检测技术研究上处于发酵期，存在玻璃瓶满口容量不一致而导致液位高度不同的视觉体验，并且由于外在因素的干扰使玻璃瓶出现裂纹、瓶口缺损、瓶身内有气泡、瓶颈扭曲、瓶壁内污渍、瓶壁厚度不均匀等现象，所以研制一套既能解决玻璃瓶满口容量又能解决玻璃瓶瑕疵的装置势在必行。
发明内容
为解决背景技术中玻璃瓶满口容量及瑕疵检测的问题，本发明提供玻璃瓶满口容量及瑕疵检测装置，本发明具有自动化、智能化、检测精度高，检测效率快等优点，为玻璃瓶检测领域提供新思路。
本发明提供的技术方案是：一种玻璃瓶满口容量及瑕疵检测装置，包括拉伸段、称重段、分拣段和自动控制***；所述的拉伸段包括支座、传动皮带A、电机A和变频器，所述的传动皮带A安装于支座上，所述的电机A作为动力源驱动传动皮带A传送，所述的变频器控制电机A瞬间加速从而拉远瓶距，传动皮带A的侧面设置有防止传送过程中玻璃瓶摔落的遮挡板，遮挡板固接于支座上，拉伸段的输入端设置有用于检测是否有瓶输入的光电传感器A，拉伸段还设置有用于检测是否有倒瓶的光电传感器B；所述的称重段包括支座、传动皮带B、电机B和变频器,所述的传动皮带B安装于所述的支座上，所述的驱动电机B作为动力源驱动传动皮带B传送，所述的变频器控制电机B调速，传动皮带B下方安装有用于对玻璃瓶称重的压力传感器；所述的分拣段包括支座、传动皮带C、电机C和变频器，所述的传动皮带C安装于支座上，所述的电机C作为动力源驱动传动皮带C传送，所述的变频器控制电机C调速，分拣段上游设置有进行玻璃瓶瓶口瑕疵、内外径尺寸数据采集的视觉采集器A以及提升通透性的顶部光源，分拣段上游还设置有触发视觉采集器A进行数据采集的光电传感器C；所述的分拣段的下游的设置有左光源、右光源、反光板、视觉采集器B、视觉采集器C和残留液检测器，所述的左光源和右光源分别位于传动皮带C的两侧，左光源的照射光经过玻璃瓶后的折射光经过反光板传至视觉采集器B，右光源的照射光经过玻璃瓶后的折射光经过反光板传至视觉采集器C；传动皮带C的传送末端设置有分拣机械手；分拣段的下游还设置有触发残留液检测器进行残留液检测的光电传感器D、检测是否存在误剔除玻璃瓶的光电传感器E和检测是否存在传输堵塞的光电传感器F；所述的分拣段末端固接有固定板，固定板上固接有支撑杆，支撑杆位于传动皮带C正上方，所述的视觉采集器A、视觉采集器B、视觉采集器C均固接于所述的支撑杆上；所述的电机A、电机B、电机C的电机轴上安装有转速编码器；所述的自动控制***包括控制器、触摸显示器和声光报警器，所述的视觉采集器A、视觉采集器B、视觉采集器C、转速编码器、光电传感器A、光电传感器B、光电传感器C、光电传感器D、光电传感器E、光电传感器F、压力传感器、残留液检测器分别与控制器的输入端通讯连接，所述的声光报警器和变频器分别与控制器的输出端通讯连接，所述的触摸显示器与控制器双向通讯连接。
进一步的，所述的分拣机械手包括转臂、转动轴、双作用气缸、空气压缩机和气体流向调节阀，所述的转臂与转动轴固接，所述的双作用气缸的活塞端部固接有齿条，转动轴上固接有与所示齿条啮合的齿轮，所述的空气压缩机通过气体流向调节阀与双作用气缸连接，气体流向调节阀内安装有电磁开关，当电磁开关开通后，压力气体推动双作用气缸带动旋转轴转动；当电磁开关闭合时，压力气体反向流动，将双作用气缸推回原位，完成一次剔除动作；所述的电磁开关与控制器的输出端通讯连接。
进一步的，所述的支座底端设置有可调节高度的调高支腿，所述的调高支腿包括地脚和调节丝杠，所述的调节丝杠可相对地脚和支座转动。
本发明的有益效果为：
1.本发明实现了对玻璃瓶连续动态传输、检测和分拣，整个过程处于实时动态的监管中。替代传统人工抽样，有效节省人力物力，提高时间成本和经济效益，并且能对所有玻璃瓶进行检测，使检测数据更加全面、更具权威。
2.本发明可以根据玻璃瓶生产的供需量，有效的调控检测速度，能达到速度自匹配，速度快、精度高，并且能适应各种检测环境。
3.本发明非接触检测，可以统一玻璃瓶的检测标准，同时不会对观测者造成损伤，从而提高***的可靠性、安全性。
4.本发明具有较宽的光谱响应范围，替代传统人工观测的光谱弊端，扩展检测的视觉范围。
5.本发明长时间稳定工作，解决人工长期观测的视觉疲劳，而机器视觉则可以长时间地作检测、分析和识别任务，提供工作效率和检测准确率。
6.本发明装置具备自学习功能，根据大数据分析和AI算法的处理，能够根据不同瓶型、不同的瓶色、不同的瑕疵种类、不同的瓶重匹配不同的速度进行相关操作，实现智能化、智慧化的自控模式。
7.本发明根据视觉机器采集实瓶(已灌装液体)正上方液体与瓶壁接触形成相应形状，根据视觉采集器采集相应尺寸，并判断液位高度，进而进行实瓶分拣，为液位高度一致性判断提供新的思路。
附图说明
图1是本发明的侧视图。
图2是本发明的分拣段俯视图。
图3是本发明中打光、反光的侧视图。
图4是本发明中光电传感器分布的侧视图。
图5是本发明数据采集及控制***和执行组件的连接示意图。
图6是本发明检测流程图。
图中：1-支座，2-调节丝杠，3-地脚，4-传动皮带A，5-遮挡板，6-声光报警器，7-控制器，8-触摸显示器，9-启停电源，10-急停开关，11.1-电机A，11.2-电机B，11.3-电机C，12-压力传感器，13.1-顶部光源，13.2-左光源，13.3-右光源，14.1-视觉采集器A，14.2-视觉采集器B，14.3-视觉采集器C，15-支撑杆，16-双作用气缸，17-转动轴，18-固定板，19-转臂，20-气体流向调节阀，21-空气压缩机，22-残留液检测器，23.1-反光板A，23.2-反光板B，23.3-反光板C，23.4-反光板D，23.5-反光板E，23.6-反光板F，24-玻璃瓶，25.1-光电传感器A，25.2-光电传感器B，25.3-光电传感器C，25.4-光电传感器D，25.5-光电传感器E，25.6-光电传感器F。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本实施例包括拉伸段、称重段、分拣段和自动控制***四部分构成。
流水线上传来的玻璃瓶24，瓶与瓶之间的距离大约1-2cm，由于瓶距离太近，易发生多个玻璃瓶24同时进行重量测量的问题，导致单瓶重测量不准确，为了避免此问题发生，需要进行拉伸瓶距。
所述的拉伸段包括支座1、传动皮带A4.1、电机A11.1和变频器，支座1起支撑作用，所述的传动皮带A4.1安装于支座1上，所述的电机A11.1作为动力源驱动传动皮带A4.1传送，所述的变频器控制电机A11.1瞬间加速从而拉远瓶距，传动皮带A4.1的侧面设置有防止传送过程中玻璃瓶24摔落的遮挡板5，遮挡板5固接于支座1上，本发明可根据不同种类的玻璃瓶24自匹配不同的拉伸速度，既保证玻璃瓶24之间的距离又能保证玻璃瓶24不倒，使整个检测准确和可靠。拉伸段的输入端设置有用于检测是否有瓶输入的光电传感器A25.1，若10秒内没有玻璃瓶24输入则检测设备停止运行，拉伸段还设置有用于检测是否有倒瓶的光电传感器B25.2，若有倒瓶则检测设备停止运行，并触发声光报警器6进行报警，提醒工作人员进行相关的操作。
玻璃瓶24通过拉伸段进入称重段，设玻璃瓶24的重量为m，玻璃瓶24的密度为ρ，玻璃瓶24的内体积(满口容量)为v1，玻璃瓶24的外体积(玻璃瓶24制造磨具的内空)为v2。
m＝ρ(v2-v1) (1)
v1＝(ρv2-m)/ρ (2)
Figure BDA0002686643070000041
公式(3)中玻璃瓶24的密度ρ可以通过实验进行求解，所以公式(3)为二元一次方程，可知满口容量v1由玻璃瓶24的重量m及玻璃瓶24的外体积(玻璃瓶24制造磨具的内空)v2决定，所以影响参数m及v2是控制的重点。
所述的称重段包括支座1、传动皮带B4.2、电机B11.2和变频器,所述的传动皮带B4.2安装于所述的支座1上，所述的驱动电机B11.2作为动力源驱动传动皮带B4.2传送，所述的变频器控制电机B11.2调速，当存在传输堵塞或其他情况时，通过变频器调整电机B4.2的转速，传动皮带B4.2下方安装有用于对玻璃瓶24称重的压力传感器12，压力传感器12实时采集玻璃瓶24的重量参数m，根据预设的质量进行玻璃瓶24的分拣，当玻璃瓶24的重量超过或者低于预设值时，触发转臂19进行分拣操作，并且光电传感器B25.4实时记录通过称重段的玻璃瓶24数量，当通过数量达到一定量时，触发声光报警器6进行报警，提醒工作人员及时更换磨具。称重段只完成了重量检测，对于影响满口容量的另一个参数v2，则在分拣段进行。
所述的分拣段包括支座1、传动皮带C4.3、电机C11.3和变频器，所述的传动皮带C4.3安装于支座1上，所述的电机C11.3作为动力源驱动传动皮带C4.3传送，所述的变频器控制电机C11.3调速，当存在传输堵塞或其他情况时，通过变频器调整电机C4.3的转速。分拣段上游设置有进行玻璃瓶24瓶口瑕疵、内外径尺寸数据采集的视觉采集器A14.1以及提升通透性的顶部光源13.1，分拣段上游还设置有触发视觉采集器A14.1进行数据采集的光电传感器C25.3。当玻璃瓶24通过视觉采集器A14.1正下方时，光电传感器C25.3触发视觉采集器A14.1进行玻璃瓶24瓶口瑕疵、内外径尺寸数据采集，通过视觉采集器A14.1采集到的内外径尺寸，经控制器7自动计算得到的数值超过或者低于预设值时，触发转臂19进行分拣操作，保证玻璃瓶的外体积v2一致。因此，本发明是通过玻璃瓶24的质量和外体积换算玻璃瓶的满口容量。只有两个参数同时达标才视为合格。
满口容量检测完毕以后，进行玻璃瓶瑕疵检测，玻璃瓶瑕疵检测包括两部分，其中一部分为瓶口瑕疵检测，另一部分为瓶体瑕疵检测，这两部分检测均在分拣段完成。
瓶口的瑕疵包括毛刺、裂纹、缺陷、污渍、气泡、斑点、瓶口厚度等参数，当玻璃瓶通过视觉采集器A14.1正下方时，光电传感器C25.3触发视觉采集器A14.1进行玻璃瓶瓶口瑕疵数据采集，并把数据传送到控制器7进行分析处理，如果玻璃瓶瓶口数据合格则通过，不合格则触发转臂19进行剔除。并且正上方的视觉采集器A14.1还可以进行实瓶已灌装液体的液位检测，当液体的定量灌装一般灌装到瓶颈处，此时正上方向下进行视觉数据采集时，液体会与瓶壁接触形成相应的形状，视觉采集器A14.1会采集形成形状的尺寸，超出预设尺寸，液位高度不合格触发转臂19进行剔除，为液位高度一致性判断提供新的思路。
瓶体的瑕疵包括气泡、油渍、污点、划痕、光洁度、叠纹、连丝、凉纹等，所述的分拣段的下游的设置有左光源13.2、右光源13.3、反光板、视觉采集器B14.2、视觉采集器C14.3。如图2-3所示，所述的左光源13.2和右光源13.3分别位于传动皮带C4.3的两侧，左光源13.2的照射光经过玻璃瓶后的折射光经过反光板传至视觉采集器B14.2，右光源13.3的照射光经过玻璃瓶后的折射光经过反光板传至视觉采集器C14.3；左光源13.2与右光源13.3为瓶身打光，保证瑕疵检测的透明度，光源根据玻璃瓶颜色与材质的不同采用万能光源，适应各种情形。反光板B23.2和反光板C23.3及反光板E23.5和反光板F23.6把光由不同的角度聚集到一个方向，由反光板A23.1和反光板D23.4反光，视觉采集器B14.2、和视觉采集器C14.3进行采集，本发明有利于用最少的视觉采集器采集更多的采集位置，优化视觉采集器的数量。瓶身的瑕疵检测用相对的两个光源进行两侧打光，反光板进行不同角度聚光，所述的视觉采集器A14.1、视觉采集器B14.2、视觉采集器C14.3均固接于所述的支撑杆15上，视支撑杆15可以根据不同的需求进行高度的调节。所述的分拣段末端固接有固定板18，固定板18上固接有支撑杆15，支撑杆15位于传动皮带C4.3正上方。
传动皮带C4.3的传送末端设置有分拣机械手。
分拣段的下游还设置有触发残留液检测器22进行残留液检测的光电传感器D25.4，光电传感器25.4检测到玻璃瓶时会触发残留液检测器22进行残留液检测，如果此装置应用到灌装生产线，当残留液检测必须进行，因为玻璃瓶中留有残留液会影响相应液体的质量，留有残留液的玻璃瓶必须进行剔除。
分拣段的下游还设置有检测是否存在误剔除玻璃瓶的光电传感器E25.5，若是装置停止运行，分拣段的下游还设置有检测是否存在传输堵塞的光电传感器F25.6，光电传感器F25.6检测传送带上是否存在传输堵塞，若是则自动匹配设备的运行速度，进行堵塞缓解。
所述的电机A11.1、电机B11.2、电机C11.3的电机轴上安装有转速编码器；对电机的转速进行测量，从而可调节整个传送带的传送速度。
所述的自动控制***包括控制器7、触摸显示器8和声光报警器6，所述的视觉采集器A14.1、视觉采集器B14.2、视觉采集器C14.3、转速编码器、光电传感器A25.1、光电传感器B25.2、光电传感器C25.3、光电传感器D25.4、光电传感器E25.5、光电传感器F25.6、压力传感器12、残留液检测器22分别与控制器7的输入端通讯连接，所述的声光报警器6和变频器分别与控制器7的输出端通讯连接，所述的触摸显示器8与控制器7双向通讯连接。触摸显示器8可以进行相关参数的设置，实时采集的数据和处理分析数据显示，并且和控制器7互联，控制器7控制整套装置的运转。启停电源9控制装置的启停操作，启停电源9下方安装急停开关10，急停开关被打开装置立即停止运行。装置安有声光报警器6，出现紧急情况以声、光的形式报警。
所述的分拣机械手包括转臂19、转动轴17、双作用气缸16、空气压缩机21和气体流向调节阀20，所述的转臂19与转动轴17固接，所述的双作用气缸16的活塞端部固接有齿条，转动轴17上固接有与所示齿条啮合的齿轮，所述的空气压缩机21通过气体流向调节阀20与双作用气缸16连接，气体流向调节阀20内安装有电磁开关，当电磁开关开通后，压力气体推动双作用气缸16带动旋转轴17转动；当电磁开关闭合时，压力气体反向流动，将双作用气缸16推回原位，完成一次剔除动作；所述的电磁开关与控制器7的输出端通讯连接。
分拣段中采用实用的剔除装置，空气压缩机21提供一定压力的气体，气体流向调节阀20，气体流向调节阀20对空气压缩机21中的气体进行过滤，同时根据玻璃瓶的重量和形状对双作用气缸16的压力指标做出适当的调压处理，气体流向调节阀20的内部安装电磁开关，控制器7的可以控制电磁开关控制气体导向，当电磁开关开通后，压力气体推动双作用气缸16带动旋转轴17转动；当电磁开关闭合时，压力气体反向流动，将双作用气缸16推回原位，完成一次剔除动作。气体流向调节阀20通过调节气压和控制器7控制电磁开关的开闭时间来改变旋转轴17及转臂的运动速度，以适应不同生产速度的要求。
所述的支座1底端设置有可调节高度的调高支腿，所述的调高支腿包括地脚3和调节丝杠2，所述的调节丝杠2可相对地脚3和支座1转动。
综上所述，本发明的优点为：本发明实现了对玻璃瓶连续动态传输、检测和分拣，整个过程处于实时动态的监管中。替代传统人工抽样，有效节省人力物力，提高时间成本和经济效益，并且能对所有玻璃瓶进行检测，使检测数据更加全面、更具权威；本发明可以根据玻璃瓶生产的供需量，有效的调控检测速度，能达到速度自匹配，速度快、精度高，并且能适应各种检测环境；本发明非接触检测，可以统一玻璃瓶的检测标准，同时不会对观测者造成损伤，从而提高***的可靠性、安全性；本发明具有较宽的光谱响应范围，替代传统人工观测的光谱弊端，扩展检测的视觉范围；本发明长时间稳定工作，解决人工长期观测的视觉疲劳，而机器视觉则可以长时间地作检测、分析和识别任务，提供工作效率和检测准确率；本发明装置具备自学习功能，根据大数据分析和AI算法的处理，能够根据不同瓶型、不同的瓶色、不同的瑕疵种类、不同的瓶重匹配不同的速度进行相关操作，实现智能化、智慧化的自控模式；本发明根据视觉机器采集实瓶已灌装液体正上方液体与瓶壁接触形成相应形状，根据视觉采集器采集相应尺寸，并判断液位高度，进而进行实瓶分拣，为液位高度一致性判断提供新的思路。

Claims (3)

1.一种玻璃瓶满口容量及瑕疵检测装置，其特征在于：包括拉伸段、称重段、分拣段和自动控制***；
所述的拉伸段包括支座(1)、传动皮带A(4.1)、电机A(11.1)和变频器，所述的传动皮带A(4.1)安装于支座(1)上，所述的电机A(11.1)作为动力源驱动传动皮带A(4.1)传送，所述的变频器控制电机A(11.1)瞬间加速从而拉远瓶距，传动皮带A(4.1)的侧面设置有防止传送过程中玻璃瓶摔落的遮挡板(5)，遮挡板(5)固接于支座(1)上，拉伸段的输入端设置有用于检测是否有瓶输入的光电传感器A(25.1)，拉伸段还设置有用于检测是否有倒瓶的光电传感器B(25.2)；
所述的称重段包括支座(1)、传动皮带B(4.2)、电机B(11.2)和变频器,所述的传动皮带B(4.2)安装于所述的支座(1)上，所述的驱动电机B(11.2)作为动力源驱动传动皮带B(4.2)传送，所述的变频器控制电机B(11.2)调速，传动皮带B(4.2)下方安装有用于对玻璃瓶称重的压力传感器(12)；
所述的分拣段包括支座(1)、传动皮带C(4.3)、电机C(11.3)和变频器，所述的传动皮带C(4.3)安装于支座(1)上，所述的电机C(11.3)作为动力源驱动传动皮带C(4.3)传送，所述的变频器控制电机C(11.3)调速，分拣段上游设置有进行玻璃瓶瓶口瑕疵、内外径尺寸数据采集的视觉采集器A(14.1)以及提升通透性的顶部光源(13.1)，分拣段上游还设置有触发视觉采集器A(14.1)进行数据采集的光电传感器C(25.3)；所述的分拣段的下游的设置有左光源(13.2)、右光源(13.3)、反光板、视觉采集器B(14.2)、视觉采集器C(14.3)和残留液检测器(22)，所述的左光源(13.2)和右光源(13.3)分别位于传动皮带C(4.3)的两侧，左光源(13.2)的照射光经过玻璃瓶后的折射光经过反光板传至视觉采集器B(14.2)，右光源(13.3)的照射光经过玻璃瓶后的折射光经过反光板传至视觉采集器C(14.3)；传动皮带C(4.3)的传送末端设置有分拣机械手；分拣段的下游还设置有触发残留液检测器(22)进行残留液检测的光电传感器D(25.4)、检测是否存在误剔除玻璃瓶的光电传感器E(25.5)和检测是否存在传输堵塞的光电传感器F(25.6)；所述的分拣段末端固接有固定板(18)，固定板(18)上固接有支撑杆(15)，支撑杆(15)位于传动皮带C(4.3)正上方，所述的视觉采集器A(14.1)、视觉采集器B(14.2)、视觉采集器C(14.3)均固接于所述的支撑杆(15)上；
所述的电机A(11.1)、电机B(11.2)、电机C(11.3)的电机轴上安装有转速编码器；
所述的自动控制***包括控制器(7)、触摸显示器(8)和声光报警器(6)，所述的视觉采集器A(14.1)、视觉采集器B(14.2)、视觉采集器C(14.3)、转速编码器、光电传感器A(25.1)、光电传感器B(25.2)、光电传感器C(25.3)、光电传感器D(25.4)、光电传感器E(25.5)、光电传感器F(25.6)、压力传感器(12)、残留液检测器(22)分别与控制器(7)的输入端通讯连接，所述的声光报警器(6)和变频器分别与控制器(7)的输出端通讯连接，所述的触摸显示器(8)与控制器(7)双向通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃瓶满口容量及瑕疵检测装置，其特征在于：所述的分拣机械手包括转臂(19)、转动轴(17)、双作用气缸(16)、空气压缩机(21)和气体流向调节阀(20)，所述的转臂(19)与转动轴(17)固接，所述的双作用气缸(16)的活塞端部固接有齿条，转动轴(17)上固接有与所示齿条啮合的齿轮，所述的空气压缩机(21)通过气体流向调节阀(20)与双作用气缸(16)连接，气体流向调节阀(20)内安装有电磁开关，当电磁开关开通后，压力气体推动双作用气缸(16)带动旋转轴(17)转动；当电磁开关闭合时，压力气体反向流动，将双作用气缸(16)推回原位，完成一次剔除动作；所述的电磁开关与控制器(7)的输出端通讯连接。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃瓶满口容量及瑕疵检测装置，其特征在于：所述的支座(1)底端设置有可调节高度的调高支腿，所述的调高支腿包括地脚(3)和调节丝杠(2)，所述的调节丝杠(2)可相对地脚(3)和支座(1)转动。
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