CN101936917A - 透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置，机架、相机架和伺服电机均设置在底座上；检测台设置在机架上，伺服电机通过皮带传动机构与用于放置检测对象的橡胶托盘连接，具有压杆轴的压杆机构呈竖直方向设置在机架上，压杆轴下端的橡胶触头压住检测对象的上端；CCD相机设置在相机架上，CCD相机的镜头与检测对象处于同一高度，橡胶托盘的底部与检测台处于同一高度，在检测台上设有用于给检测对象提供背光的背光源，检测台下方设有用于给检测对象底部提供背光的底光源。该透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置是一种结构简单，适用范围广、自动化与功能集成度程度高的自动检测装置。

Description

透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置

技术领域

本发明涉及一种透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置，用于口服液、医用西林瓶和安瓿所含异物杂质及瓶身外观和装量的检测。

技术背景

据中国制药装备行业协会的调查，目前我国制药行业中与澄明度检测工序有关的灯检技术，主要还是处于人工目测阶段，起初的检测是单靠人眼对着光源来判断，后来采用一种通过光学透镜对药液内异物进行放大后用人眼观测、手工剔废的半自动检测方法，人工检测缺陷在于1)检测精度低，检测质量受人为因素影响，错误、误检率较高；2)工人劳动强度大，工作环境差；3)人力资源浪费，无法满足当前工业现代化管理要求。随着科技的发展，国内外的科研单位开发出了自动化程度较高的药剂灯检设备，然而在提高效率的同时，却存在着结构庞杂、造价高等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提出一种透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置，该透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置是一种结构简单，适用范围广、自动化与功能集成度程度高的自动检测装置。

本发明的技术解决方案如下：

一种透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置，机架、相机架和伺服电机均设置在底座上；检测台设置在机架上，伺服电机通过皮带传动机构与用于放置检测对象的橡胶托盘连接，具有压杆轴的压杆机构呈竖直方向设置在机架上，压杆轴下端的橡胶触头压住检测对象的上端；

CCD相机设置在相机架上，CCD相机的镜头与检测对象处于同一高度，橡胶托盘的底部与检测台处于同一高度，在检测台上设有用于给检测对象提供背光的背光源，检测台下方设有用于给检测对象底部提供背光的底光源，在检测对象与CCD相机之间设有第一偏振片。

压杆机构包括压杆轴套盖、压杆轴套、弹簧、压杆轴盖、压杆轴、轴承和设置在压杆轴下端的橡胶触头，弹簧设置在压杆轴套盖和压杆轴盖之间，压杆轴套固定在机架上。

机架上设有电气控制箱，在电气控制箱内，PLC与工控计算机连接，工控计算机内设置有图像采集卡，伺服电机、底光源控制器、背光源控制器和次品报警装置均与PLC连接，图像采集卡的输入端接CCD相机。

在检测对象与背光源之间设有第二偏振片，第一偏振片的偏振光与第二偏振片的偏振光角度相互垂直。

所述的相机架为磁式相机架。

本发明的透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置，由机械部分、电气控制部分和机器视觉系统组成。机械部分包括底座，检测台，夹持机构，伺服传动装置，电气控制箱。底座用以承载整个检测平台，且可供磁式相机架自由移动及固定；检测台是一个供检测的水平台，承载电气箱和检测对象；夹持机构由上压杆轴和下托盘组成，用于高速旋转时固定检测对象的装置，托盘和压杆头部是橡胶结构，这样的软结构既不会压坏玻璃瓶，同时还提供了比较大的摩擦系数，能较好的传动安瓿瓶，防止出现空转。上压杆轴设计为可上下活动的由弹簧提供压力的压杆，且橡胶托盘可更换，以便检测不同大小检测对象；伺服传动装置由伺服电机，主从传动轮，传动皮带和传动轴构成。伺服电机带动主传动轮，主传动轮通过传动皮带拖动从传动轮，最后由传动轴拖动玻璃瓶高速转动；电气控制箱用于承载电气元器件。

电气控制部分包括工业控制计算机，伺服控制传动机构，工业CCD相机，光源控制器，报警器以及可编程逻辑控制器。机器启动，由工业控制计算机调整速度参数及各种时间参数；伺服控制传动机构由伺服电机，伺服驱动器和可编程逻辑控制器组成，带动玻璃瓶高速转动和急停；光源控制器和工业CCD相机通过可编程控制器发出的信号触发。

机器视觉系统包括工业控制计算机，工业CCD相机，面板光源，点光源，光源控制器，图像采集卡，偏振片。光源在成像过程中对检测对象给光，工业CCD相机对通过检测工位的检测对象成像并通过图像传输通道传输到计算机中，计算机对获取的检测对象图像进行质量判别。

本发明的有益效果为：

与传统的检测设备相比，本发明具有功能集成度高的特点，在一个相机工位上集成了外观、黑色颗粒异物、白色颗粒异物的检测，同时具有高智能化特点，在某一检测环节上出现次品则系统会自动停止。另外，相比于现有的轮盘式检测机构的复杂结构，本发明的结构简单，成本低，易于实施。

附图说明

图1为本发明的机械整机图；

图2为本发明的机械部分的传动结构图；

图3为本发明的机械部分的传动轴内部结构图；

图4为本发明的光照方案底光图；

图5为本发明的光照方案背光图；

图6是本发明电气控制系统的原理图。

图例说明：

1-底座；2-底光源；3-伺服电机；4-检测台；5-底橡胶托盘；6-检测对象；7-红色LED背光源；8-压杆轴橡胶触头；9-指示灯及电气控制按钮；10-电器控制箱；11-压杆轴套；12-固定件；13-压杆轴；14-CCD相机；15-磁式相机架；31-M6螺钉；32-主传动轮；44-从动轮；45-固定螺钉；46-传动皮带；47-空心传动轴；48-轴承；49-轴套盖；111-第二轴承；112-压杆轴盖；113-弹簧；114-压杆轴套盖，115-第一偏振片，116-第二偏振片，117-机架。

具体实施方式

以下实施方式和实施例旨在进一步说明本发明，而不是对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示，本发明的透明瓶装液体内的可见异物在线视觉检测装置，它包括底座1、底光源2、伺服电机3、检测台4、底橡胶托盘5、检测对象6、红色LED背光源7、压杆轴橡胶触头8、指示灯及电气控制按钮9、电气控制箱10、压杆轴套11、固定件12、压杆轴13、CCD相机14、磁式相机架15。底座1为铁质结构，用以承载整个检测平台，且可供磁式相机架15自由移动及固定；指示灯及电气控制按钮9包括两个电气控制按钮和三个信号显示灯，其中黑色按钮为上电按钮，红色按钮为紧急停止按钮，绿色灯为上电显示灯，红色灯为次品报警灯，黄色为故障信号灯；电气控制箱10包括可编程逻辑控制器、24V电源、伺服电机驱动器、继电器；磁式相机架15可用来调整CCD相机14的高度及与检测对象之间的距离；

图2和图3为传动结构图，它包括M6螺钉31、主传动轮32、从动轮44、固定螺钉45、传动皮带46、空心传动轴47、轴承48、轴套盖49、第二轴承111、压杆轴盖112、弹簧113、压杆轴套盖114。伺服电机3带动主传动轮32，由传动皮带46带动从动轮，从而由空心传动轴47带动检测对象6高速旋转，压杆轴13也会随着检测对象而转动，底橡胶托盘5和压杆轴橡胶触头8的橡胶结构既不会挤坏瓶子，而且还可以提供较大的摩擦力，从而平稳的带动检测对象高速旋转与急停，且可通过更换不同型号的底橡胶托盘来兼容不同的检测对象，压杆轴套11内部的弹簧结构不仅可提供固定检测对象的压力，且可以使压杆轴在一定的范围内可上下自由活动，这样的结构可以检测不同高度的对象。

具体操作过程如下：将检测对象放入底橡胶托盘5，通过指示灯及电气控制按钮9上的黑色按钮给系统上电，在人机界面上启动软件，先设置参数，包括伺服电机的速度和加减速时间，光源控制器点亮时间，相机拍照的延迟触发时间及帧间时间间隔；然后点击启动系统，伺服电机3先以4转/秒的速度旋转，在转速平稳时由可编程控制器触发背光源控制器点亮红色LED背光源7约300ms，同时触发CCD相机拍照，取2-4帧图像，图像传输至工业计算机进行处理，这些图像用以对检测对象的瓶身外观及装量进行检测，若检测对象为不合格品，则系统立即停止后续的动作，同时点亮报警灯；若为合格品，则伺服电机3通过加速时间将检测对象加速至设定的速度(如20转/秒，该速度可以调整，视具体情况而定)且平稳运行一定的时间。加速时间为100ms-200ms，平稳运行时间5s，然后通过较短的减速时间(减速时间为100ms以内)使检测对象6立即停止旋转，由可编程逻辑控制器发出信号同时触发底光源控制器及CCD相机14，使底光源点亮100ms，同时获取4-7帧图像，图像传输至工业计算机进行处理，这一步骤主要用于检测液体中的白色颗粒异物(如玻璃屑、纤维等)，若为不合格品，系统停止同时点亮报警灯；若为合格品，则点亮红色LED背光源7约100ms，同时获取4-7帧图像，用以检测液体中的黑丝颗粒异物(如结晶体、黑点、毛发等)，若为不合格品，则点亮报警灯。

参见图4和图5为本发明装置的光照方案，根据成像特性将异物分为黑色异物和白色异物两类，图4中的背光方案中采用两片偏振光相互垂直的偏振片分别置于CCD相机14与检测对象6之间和红色LED背光源7与检测对象6之间，用于检测黑色颗粒异物(如结晶体、黑点、毛发等)；图5中的底光方案中同样在镜头前设置了偏振片，底光源2发出的光线经过空心传动轴47穿透检测对象6的底部而取得光线，用来检测白色杂质(如玻璃屑、纤维等)。偏振片的作用是用来滤除干扰光。

图5为本发明装置的电气原理图。

Claims (5)

1.一种透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置，其特征在于，机架、相机架和伺服电机均设置在底座上；检测台设置在机架上，伺服电机通过皮带传动机构与用于放置检测对象的橡胶托盘连接，具有压杆轴的压杆机构呈竖直方向设置在机架上，压杆轴下端的橡胶触头压住检测对象的上端；

CCD相机设置在相机架上，CCD相机的镜头与检测对象处于同一高度，橡胶托盘的底部与检测台处于同一高度，在检测台上设有用于给检测对象提供背光的背光源，检测台下方设有用于给检测对象底部提供背光的底光源，在检测对象与CCD相机之间设有第一偏振片。

2.根据权利要求1所述的透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置，其特征在于，压杆机构包括压杆轴套盖、压杆轴套、弹簧、压杆轴盖、压杆轴、轴承和设置在压杆轴下端的橡胶触头，弹簧设置在压杆轴套盖和压杆轴盖之间，压杆轴套固定在机架上。

3.根据权利要求1所述的透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置，其特征在于，机架上设有电气控制箱，在电气控制箱内，PLC与工控计算机连接，工控计算机内设置有图像采集卡，伺服电机、底光源控制器、背光源控制器和次品报警装置均与PLC连接，图像采集卡的输入端接CCD相机。

4.根据权利要求1-3任一项所述的透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置，其特征在于，在检测对象与背光源之间设有第二偏振片，第一偏振片的偏振光与第二偏振片的偏振光角度相互垂直。

5.根据权利要求1-3任一项所述的透明瓶外观及液体内的可见异物在线视觉检测装置，其特征在于，所述的相机架为磁式相机架。

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