CN102053091A - 一种用于塑胶药瓶表面缺陷的视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于塑胶药瓶表面缺陷的视觉检测装置。所述视觉检测装置由环形光源(1)、相机(2)、控制软件(3)电脑(4)、光电传感器(5)、点光源(6)、电控柜(7)、剔除装置(8)和防护罩(9)组成。环形光源(1)和点光源(6)分别由电源线(10)连接至电控柜(7)内部；环形光源(1)位于相机(2)正前方，点光源(6)位于待检测产品(13)的正上方；电脑(4)分别与相机(2)及电控柜(7)连接。本发明的检测精度可以达到药瓶瓶身黑点直径最小为0.5mm，实现了瓶体360°全方位检测。可以实时、快速、准确和长时间连续进行产品检测，本发明有效控制塑胶药瓶表面缺陷检出率为99.99％，有利监控产品质量，有较大的工业化生产应用价值。

Description

一种用于塑胶药瓶表面缺陷的视觉检测装置

技术领域

本发明涉及检测装置，具体涉及使用SMART CAMERA(以下简称工业用智能相机)进行视觉检测的装置，尤其涉及一种用于塑胶药瓶表面缺陷的视觉检测装置。

背景技术

在制造药品容器塑胶药瓶的生产流水线中，药瓶的生产需要经过下料、吹瓶、传送、检漏和包装等多个流程，对于药瓶生产，要求对每个环节都要进行严格的质检。目前，主要采用人工方式进行质检。但是，人工方式的质检，由于操作者的疲劳度、责任心或经验等主观因素以及其它非人为客观因素的制约，往往还是会有少量的漏检不合格产品出现，这些不合格产品会给药瓶生产厂家、药品生产厂家、以及最终消费者带来很大的损失及危害。为进一步严格控制药瓶质量，采用视觉检测技术来检测，在最大范围内减少或者杜绝上述现象产生，从而提高产品质量。

机器视觉(Machine vision)也称计算机视觉(Computer vision)是一项迅速发展的新技术，机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来实现模式识别、产品分类、控制现场设备动作等功能。

相比较人工检测而言，机器视觉检测可以实现无接触、不停机以及大大提高检测质量，最大程度实现不合格产品的再利用，减少企业成本，检测完毕后，剔除设备对不合格产品进行100％剔除，防止流向市场，确保产品质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述不足之处，改进人工检测的缺陷，实现无接触、不停机以及瓶体360°全方位的检测，达到提高检测质量的目的。

本发明提供一种用于塑胶药瓶表面缺陷的视觉检测装置。由环形光源、相机、控制软件、电脑、光电传感器、点光源、电控柜、剔除装置和防护罩组成。

本发明装置中分别设置三个光源、相机和光电传感器；三个光源分别装于三个工业用智能相机正前方，光源中间有直径3-7厘米直径的开口，以便相机镜头伸出取景，点光源位于待检测产品正上方，光电传感器置于相机旁安装，光电传感器的触发信号线连接至相机，用来启动相机的图像捕获功能。电脑分别与三个相机及电控柜连接，电脑内部安装控制软件，用于控制相机检测程序。

本发明是用软件控制，使用三台(LED)发光二极管光源对产品进行打光，三台相机取图和内部集成的图像处理技术对药瓶表面进行检测和对不合格产品剔除的一种视觉检测装置。

所述的软件是一款使用C#语言开发的第三方控制平台，具体内容为：进行产品的实时监控、检测图像的显示、产品的选型、产品程序的切换、产品数量的显示、以及分道、用户控制等参数的更改，对整个检测系统实行基本的控制。

所述的相机是一种内部集成多种图像处理算法的一种工业用智能相机，分辨率为130万。而图像处理技术是工业用智能相机内部芯片集成的图像处理算法。本发明使用BANNER(邦纳)P4A1.3、SICK、RVSI、DVT等品牌的相机，优选BANNER(邦纳)P4A1.3。三台相机之间以120°角度，用支架安装于传送带线体两侧，其中一台在一侧，另外两台在另一侧用作全方位检测摄像。

所述的环形光源为机器视觉专用的环形光，为LED(发光二极管)发光光源，为蓝光光源。具体型号为LEDBR150×110M。点光源型号为DG-3W-B。

所述电脑为PC机或平板电脑，直接放置于防护罩外旁。

所述防护罩为：(长×宽×高)(110CM-160CM)×(100CM-140CM)×(130CM-170CM)尺寸的长方体，防护罩是用不透光材料制成的暗房，并有四个支脚支于地上，它直接罩在相机检测部分周围，并且在防护罩通过传送带的部位，分别设一个入口、一个出口，入口与出口互相对应，供传送带入与出运动。防护罩将检测系统遮蔽起来，主要防止本系统受到外部环境干扰，包括无意触碰、外界光源影响以及现场灰尘对检测效果的影响。

本发明基于下述原理：

使用三台相机分别拍摄一张合格图像，然后将相机用网线连至电脑，运用相机自带软件控制相机内部的图像处理算法为BLOB算法，算法出自：《机器视觉算法与应用》作者：(德国)斯蒂格(Steger C.)(德国)尤里奇(Ulrich M.)(德国)威德曼(Wiedemann C.)译者：杨少荣。使用该算法对该合格图像进行处理，并且进行剔除标准的设置，之后将该图像保存至相机，点击开始工作，此时相机已自行进入准备状态。移除PC机。随后以120°装置三个相机，每台相机前方均安装一支LED蓝光光源，对产品进行打光。上方的点光源对检测产品进行补光。传送带运行过程中，通过安装在相机上的合适镜头获得图像，传于CCD(电荷耦合元件)图像传感器接收图像并转化为电信号，再通过集成在相机内部的视觉算法对这些数据进行分析、计算、处理之后与原相机内保存的合格产品模板进行对比，图片相符则为合格，图片不符则为不合格，最后得出检测结果，发送不合格产品信号于传送带PLC(可编程逻辑控制器)，PLC(可编程逻辑控制器)作出判断发送信号至剔除装置进行不合格产品剔除。

本发明检测的精度可以达到药瓶瓶身黑点或者黄斑直径最小为0.5mm，能进行实时在线检测，采用三个相机扩充了单一镜头的景深检测效果，实现了瓶体360°全方位检测。本发明可以快速、准确和长时间连续进行产品检测，提高生产效率，降低了人工检测的误差，因人工检测不合格品检出率仅为60％，而本发明有效控制药瓶检出率为99.99％，控制了各种损失，有利监控产品质量，有较大的工业化生产应用价值。

本发明所克服的难点在于：

第一：瓶体是圆柱形，如果要检测全部瓶体部分，单只相机无法完成此项工作，所以使用三台相机同时工作，以120°角度分置安装。第二：由于产品为瓶体，而且为无色或半透明，无色瓶体光源打光的反光度比较高，在相同的光圈大小内所需要的曝光时间较短，半透明瓶体透光度较高，在相同的光圈内需要较高的曝光时间和增益，所以光源的均匀度和亮度非常重要，而且多余光源会对瓶体造成阴影，使检测误检率增加。因此设计出防护罩来对本系统进行外部环境干扰的防护，包括无意触碰、外界光源影响等。第三：由于产品种类、规格较多，长度最大的产品，可以使用相同焦距12MM的镜头时，瓶体长度相同，直径差异较大，同一款镜头的景深无法达到检测效果可以调整相机工作距离，使图像更加清晰；第四：由于镜头的焦距改变，大焦距镜头的可视角度会比小焦距镜头的可视角度小，所以，更换产品后，相机的工作高度可以随产品要求改变；第五：蓝色点光源的运用可以使无色瓶体表面光的亮度处于均匀和饱和，为获取完整清晰的图像提供了必要的条件。

附图说明

图1本发明一种用于塑胶药瓶表面缺陷的视觉检测装置示意图

具体实施方式

如图1所示本发明一种用于塑胶药瓶表面缺陷的视觉检测装置。由环形光源1、相机2、控制软件3、电脑4、光电传感器5、点光源6、电控柜7、剔除装置8和防护罩9组成。本发明装置中分别设置三个环形光源1、三个相机2和三个光电传感器5；光电传感器5的触发信号线12连接至相机2用来启动相机的图像捕获功能；三个环形光源1分别装于三个相机2正前方，三个环形光源1的中间均有直径3-7厘米直径的圆形开口，以便相机镜头伸出取景。三个相机2之间以120度分别用支架16安装于传送带17两侧，其中一台相机2在一侧，另外两台相机2在另一侧，这样三个相机2就可用作全方位检测摄像了。

点光源6位于待检测产品13的正上方；电脑4内部安装控制软件3，用于控制相机2的检测程序。环形光源1和点光源6分别由电源线10连接至电控柜7内部；相机2由电源线10连接至电控柜7内部，网线11连接至电脑4；信号线18连接光电传感器5和剔除装置8至电控柜7；电脑4分别与三个相机2及电控柜7连接。黑色箭头19为传送带17运动方向。

所述防护罩9有四个支脚支于地上，它直接罩在相机检测部分周围，并且在防护罩9通过传送带17的部位，分别设一个入口14、一个出口15，所述入口14与出口15互相对应，供传送带进入与输出。防护罩将检测系统遮蔽起来，主要防止本系统受到外部环境干扰，包括无意触碰、外界光源影响以及现场灰尘对检测效果的影响。

在使用时，将三台相机2通过网线11连接于电控柜7内路由器，然后再连至电脑4。开启三台相机2及环形光源1、点光源6。待测塑料药瓶13进入传送带，当塑料药瓶13传送至光电传感器5的工作范围时，光电传感器5发送到达信号至三台相机2，三台相机2根据所设置的曝光延时进行图像捕获，三台相机2捕获图像后，相机内部集成的图像处理算法对图像进行分析，跟模板进行对比；(所述模板为上述使用三台相机分别拍摄一张合格图像，然后将相机2用网线11连至电脑4，运用相机自带软件控制相机内部的图像处理算法为BLOB算法，(算法出自：《机器视觉算法与应用》作者：(德国)斯蒂格(Steger C.)(德国)尤里奇(Ulrich M.)(德国)威德曼(Wiedemann C.)译者：杨少荣。)使用该算法对该合格图像进行处理，并且进行剔除标准的设置，将该图像保存至相机内部，作为经图像处理算法处理之后的合格图片)，三台相机2中如有任意一台相机发现不合格药瓶，便会发出指令于PLC，其它相机2不管是否有无不合格产品信号输出，PLC也将给予剔除机构信号将不合格品通过剔除装置8进行剔除。并保存不合格产品图片于电脑4内的硬盘，以便以后调用查看。如果出现同时多台相机出现不合格图片，即一种产品的的多个部分均有缺陷，只保存任意一张图片，以免造成保存速度偏慢、保存空间偏大。检测完一次，便进入下次被光电传感器5触发状态，等待下一次检测。

本发明一种用于塑胶药瓶表面缺陷的视觉检测装置可以快速、准确和长时间连续进行产品检测，提高生产效率，本发明有效控制塑胶药瓶表面缺陷药瓶检出率为99.99％，控制了各种损失，有利监控产品质量，有较大的工业化生产应用价值。

Claims (10)

1.一种用于塑胶药瓶表面缺陷的视觉检测装置，其特征在于所述视觉检测装置由环形光源(1)、相机(2)、控制软件(3)、电脑(4)、光电传感器(5)、点光源(6)、电控柜(7)、剔除装置(8)和防护罩(9)组成；所述环形光源(1)装于相机(2)正前方；光电传感器(5)的触发信号线(12)连接至相机(2)；点光源(6)位于待检测产品(13)的正上方；电脑(4)内部安装控制软件(3)，用于控制相机(2)的检测程序；环形光源(1)和点光源(6)分别由电源线(10)连接至电控柜(7)内部；相机(2)由电源线(10)连接至电控柜(7)内部，网线(11)连接至电脑(4)；光电传感器(5)的触发信号线(12)连接至相机(2)；信号线(18)连接光电传感器(5)和剔除装置(8)至电控柜(7)；电脑(4)分别与相机(2)及电控柜(7)连接；所述防护罩(9)有四个支脚支于地上，它直接罩在相机(2)检测部分周围，并且在防护罩(9)通过传送带(17)的部位，分别设一个入口(14)、一个出口(15)，所述入口(14)与出口(15)互相对应。

2.根据权利要求1所述视觉检测装置，其特征在于所述装置中分别设置三个环形光源(1)、三个相机(2)和三个光电传感器(5)；三个光源(1)分别装于三个相机(2)的正前方。

3.根据权利要求2所述视觉检测装置，其特征在于所述环形光源(1)中间有直径为3-7厘米直径的开口。

4.根据权利要求1所述视觉检测装置，其特征在于所述的环形光源(1)为LED发光二极管发光光源，蓝光光源，型号为LEDBR150×110M。

5.根据权利要求1所述视觉检测装置，其特征在于所述的相机(2)分辨率为130万，选自BANNER P4A1.3、SICK、RVSI或DVT工业用智能相机，三台相机(2)之间以120°角度用支架(16)安装于传送带(17)两侧，其中一台相机(2)在一侧，另外两台相机(2)在另一侧。

6.根据权利要求1所述视觉检测装置，其特征在于所述的相机(2)为BANNER P4A1.3工业用智能相机。

7.根据权利要求1所述视觉检测装置，其特征在于所述控制软件(3)安装于电脑(4)内部；所述的软件(3)是一款使用C#语言开发的第三方控制平台，进行产品的实时监控、检测图像的显示、产品的选型、产品程序的切换、产品数量的显示、以及分道、用户控制等参数的更改，对整个检测系统实行基本的控制。

8.根据权利要求1所述视觉检测装置，其特征在于所述电脑(4)为PC机或平板电脑。

9.根据权利要求1所述视觉检测装置，其特征在于所述的点光源(6)型号为DG-3W-B。

10.根据权利要求1所述视觉检测装置，其特征在于所述防护罩(9)为长110CM-160CM、宽100CM-140CM、高130CM-170CM的长方体；用不透光材料制成。

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