CN103234981A - 一种双视觉金属罐内壁检测方法及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双视觉金属罐内壁检测方法及检测系统，其中检测系统包括剪切机、印刷设备、烘干设备、罐体成型设备以及生产线，所述剪切机、印刷设备、烘干设备、罐体成型设备依次由前到后顺序设置在生产线上，所述罐体成型设备之后的生产线上安装有双视觉金属罐内壁检测系统，包括由前到后依次安装在生产线上的罐内底视觉检测系统和罐内壁视觉检测系统。本发明分别对罐内底和内壁进行检测，提升检测精度，能够及时剔除不不合格品，提升产品质量，并且提高生产系统的稳定性，有效节约生产成本，实现绿色生产。

Description

一种双视觉金属罐内壁检测方法及检测系统

技术领域

本发明属于检测领域，涉及金属包装罐的内壁质量检测，尤其是一种双视觉金属罐内壁检测方法及检测系统。

背景技术

随着金属罐生产线的高速化以及品质要求的不断提高，采用人工肉眼检测的方法，已无法满足品质保证的要求。另一方面，随着近年信息技术的快速发展，使基于机器视觉的在线检测技术在检测精度等方面已经达到或超过人工检测，而在抗疲劳性等方面具备人工检测所不能比拟的优势，同时也可以实现质量检测与质量管理的信息化。

国内的金属制罐行业在近几年虽得到了突飞猛进的发展，但仍处于初期快速发展阶段。迄今为止，金属制罐企业更多地关注产能的扩大，还未对产品质量有足够的重视，这也造成了国内相关企业对金属制罐领域的在线检测技术的研究与开发方面的投入不足。但是，随着企业间竞争的不断加剧和用户对食品安全的重视程度日益提高，金属制罐企业开始认识到产品质量是其今后稳步发展的关键。为此，金属制罐企业已逐步开始将工作重点转移到提高产品质量上来，这必将带来相关质量检测系统需求的快速增长。

目前，如意大利的SACMI与美国Applied Vision等厂商已开发并在国内销售其金属罐内壁检测等视觉检测系统。上述系统可以实现高速的缺陷检测，并具有剔除功能。但上述软件价格昂贵，且操作界面多为英文，使用复杂。同时，上述系统是以服务国外生产企业为主设计的，而国内企业的生产环境、设备等与国外厂家有较大区别，尤其是原材料质量差异较大，所以并不适合我国企业生产实际情况，难以在我国制罐企业普及推广。另外，上述系统的安装及维护多需国外技术人员来华进行，所以后期使用费用也非常昂贵。另一方面，由于国外的金属制罐生产设备运行稳定且原材料质量较高，所以国外的在线检测系统更多地注重对每一个最终产品是否合格的检验，而忽略了生产过程中的检验，因而也不具备通过对积累的大量产品质量检测数据分析，难以通过分析到生产线上不同工艺步骤所使用的哪些生产设备存在问题。

目前的金属罐内壁检测系统均是采用一套光学系统同时进行内壁与罐底的检测，这就带来了很难进一步提高检测精度的问题。这是因为，由于内壁区域与光学系统的视平面垂直，故容易出现随着物距的增加，内壁区域在视平面上的投影面积将显著减小。也就是说利用光学系统所获得的数字图像中，单位像素所描述的实际面积存在着较大的差距，即靠近罐顶部分的内壁区域与罐底部分的单位像素所描述的实际面积大，靠近罐底部分的内壁区域的单位像素描述的实际面积小，对靠近罐底部分的内壁区域所存在瑕疵的检测能力将显著下降，而实际生产中靠近罐底部分的内壁由于接近焊缝更容易存在瑕疵问题，目前的统一检测系统由于像素面积较小容易出现漏检，造成无法及时剔除不合格品，影响最终产品质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种设计科学、结构简单、节能高效、检测精度高的双视觉金属罐内壁检测系统。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种双视觉金属罐内壁检测方法，包括①剪切；②套印；③烘干；④裁切；⑤罐体成型；⑥外观检测；⑦密封性检测；⑧装配以及出厂检验，其特征在于：在⑤罐体成型之后与⑥外观检测之间，进行双视觉金属罐内检测，该双视觉金属罐内包括罐内底视觉检测步骤以及罐内壁视觉检测步骤。

而且，所述罐内底视觉检测步骤具体为：

⑴金属罐传送，待检测的金属罐开口向上依次排布在生产线上并匀速传送，进入罐内底检测区域，触发光电传感器，将检测信号发送给罐内底检测系统的数据采集模块；

⑵采集罐内底图像，罐内底检测系统的数据采集模块接收到光电传感器的信号，并将拍照信号发送给安装在生产线上方的高速工业摄像机，该高速工业摄像机拍摄罐内图像，并将获取的图像传送给罐内底检测系统的分析模块；

⑶提取罐内底区域，高速工业摄像机所获取的图像信息传动给罐内底检测系统的图像处理模块并转化为灰度直方图，罐内底检测系统的图像处理模块根据设定的阈值提取中部圆形区域，对提取的罐内底区域进行填充、凸壳、膨胀、腐蚀和差分一些列形态学处理获得完整的罐内底图像；

⑷检测罐内底，上一步获取的完整罐内底图像进入罐内底检测系统的分析模块与标准样本对比，从而进行黏漆、漏胶、划伤、污点等缺陷的检测，判别出不合格的产品；

⑸剔除不合格产品，检测罐内底完成后，罐内底检测系统的分析模块将信号传送给罐内底检测系统的剔除模块，将判别为不合格的产品从生产线上剔除，合格产品随生产线继续传送进入后续步骤。

而且，所述金属罐内壁视觉检测方法具体为：

⑴进入罐内壁检测区，待检测的金属罐进入罐内壁检测区，触发光电传感器，光电传感器向罐内壁检测系统的数据采集模块发送信号；

⑵采集罐内壁图像，罐内壁检测系统的数据采集模块接收到光电传感器的信号，并将拍照信号发送给安装在生产线上方的鱼眼工业摄像机，该鱼眼工业摄像机配装鱼眼镜头；

⑶提取罐内壁图像，鱼眼工业摄像机所获取的图像信息传送到罐内壁检测系统的图像处理模块并且被转化为灰度直方图，罐内壁检测系统的图像处理模块根据设定的阈值提取该图中面积最大的连通区域，再对该区域进行填充、凸壳、膨胀、腐蚀和差分一些列形态学处理获得完整的环形罐内壁图像；

⑷去除焊缝区域，由于获得的环形区域部分中包含有焊缝区域，焊缝区域造成后续的对比带来困难，根据焊缝部分高亮度的特点，罐内壁检测系统的图像处理模块利用设定阈值获得焊缝的边缘区域，再利用形态学膨胀、腐蚀和凸壳等操作获得测试样本的焊缝区域，从上一步获得环形罐内壁图像中去除焊缝区域的图像，获得最终的待检测区域图像；

⑸检测罐内壁，上一步所获得的待检测区域图像进入罐内壁检测系统的分析模块与标准样本对比，进行黏漆、漏胶、划伤、污点等缺陷的检测，检验判别出不合格的产品；

⑹剔除不合格产品，检测罐内壁完成后，罐内壁检测系统的分析模块将信号传送给剔除模块，将判别为不合格的产品从生产线上剔除，合格产品随生产线进入后续步骤。

而且，所述罐内壁视觉检测步骤设置在罐内底视觉检测步骤之前。

一种双视觉金属罐内壁检测系统，包括剪切机、印刷设备、烘干设备、罐体成型设备以及生产线，所述剪切机、印刷设备、烘干设备、罐体成型设备依次由前到后顺序设置在生产线上，其特征在于：所述罐体成型设备之后的生产线上安装有双视觉金属罐内壁检测系统，该双视觉金属罐内壁检测系统包括罐内底视觉检测系统和罐内壁视觉检测系统。

而且，所述罐内底视觉检测系统安装在罐内壁视觉检测系统之前或之后的生产线上。

而且，所述罐内壁检测系统包括光电传感器、鱼眼工业摄像机、数据采集模块、图形处理模块、分析模块以及剔除模块，所述光电传感器、鱼眼工业摄像机、数据采集模块、图形处理模块、分析模块以及剔除模块依次设置在生产线上。

而且，所述罐内底检测系统包括光电传感器、高速工业摄像机、数据采集模块、图形处理模块、分析模块以及剔除模块，所述光电传感器、高速工业摄像机、数据采集模块、图形处理模块、分析模块以及剔除模块依次设置在生产线上。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明对内壁部分的检测采用鱼眼镜头摄像机，最大限度地提高靠近罐底部分的内壁区域的单位像素的描述能力，从而提高靠近罐底的内壁区域的检测能力，提升检测精度。

2、本发明利用两套光学系统分别进行罐底与内壁的检测，及时剔除不合格品，并且能采集并存储出现瑕疵的数据，有利于分析生产线上哪一工艺步骤出现的问题较多，从而对相应设备进行调整，提高生产系统的稳定性，从根本上保障产品质量。

3、本发明及时剔除不合格品还能够防止不合格品流入下一环节，有效减少了不合格产品对于后续加工工序的原材料以及能源的浪费，有效节约生产成本，实现绿色生产。

4、本发明生产过程中实时在线的100%全检以及不合格品的及时剔除，最大限度的减少原材料与后续工序的浪费，降低了废品率，从而进一步提高制罐企业的生产效率与生产质量。

5、本发明分别对罐内底和内壁进行检测，提升检测精度，能够及时剔除不不合格品，提升产品质量，并且提高生产系统的稳定性，有效节约生产成本，实现绿色生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明的方法流程示意图；

图2为本发明的系统结构图；

图3a为罐内图像的灰度直方图；

图3b为罐内图像的待检测区域分布图；

图3c为提取出的罐内壁环形图像；

图4a为鱼眼镜头拍摄的图像；

图4b为常规镜头拍摄的图像；

图5为本发明另一实施例的流程示意图；

图6为本发明另一实施例的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1：

一种双视觉金属罐内壁检测系统，如图2所示，包括剪切机、印刷设备、烘干设备、罐体成型设备以及生产线，所述剪切机、印刷设备、烘干设备、罐体成型设备依次由前到后顺序设置在生产线上，本发明的创新点在于：

该罐体成型设备之后的生产线上安装有双视觉金属罐内壁检测系统，包括由前到后依次安装在生产线上的罐内底视觉检测系统和罐内壁视觉检测系统，依次对金属罐进行实时在线检测，具体为：

该罐内底检测系统包括光电传感器、高速工业摄像机、数据采集模块、图形处理模块、分析模块以及剔除模块，所述光电传感器、高速工业摄像机、数据采集模块、图形处理模块、分析模块以及剔除模块依次设置在生产线上。

该罐内壁检测系统包括光电传感器、鱼眼工业摄像机、数据采集模块、图形处理模块、分析模块以及剔除模块，所述光电传感器、鱼眼工业摄像机、数据采集模块、图形处理模块、分析模块以及剔除模块依次设置在生产线上。

本实施例中检测系统的检测方法的具体方法为：

一种双视觉金属罐内壁检测系统的检测方法，待检测的金属罐生产方法具体步骤包括：①剪切，用剪切机将卷材裁切成大张的长方形板材；②套印，对长方形板材进行涂漆及装裱印刷；③烘干，将套印后的长方形板材进行烘干；④裁切，将长方形板材裁切成标准尺寸的小张马口铁；⑤罐体成型，将裁切获得的小张马口铁在罐体成型设备内翻卷并封边、封底制成罐体；⑥外观检测，对成型的罐体内、外表面进行人工筛检；⑦密封性检测，对罐体进行气密性检测；⑧装配以及出厂检验，对罐体内外壁以及罐盖进行最终检测、装配，剔除不合格的产品。

本检测方法的创新点在于：

生产步骤⑤罐体成型之后，采用本双视觉金属罐内壁检测系统对生产线上产品进行100%实时在线检测，包括依次进行的罐内底视觉检测以及罐内壁视觉检测。

具体步骤如下：

⑴金属罐传送，待检测的金属罐开口向上依次排布在生产线上并匀速传送，进入罐内底检测区域，触发光电传感器，将检测信号发送给罐内底检测系统的数据采集模块；

⑵采集罐内底图像，罐内底检测系统的数据采集模块接收到光电传感器的信号，并将拍照信号发送给安装在生产线上方的高速工业摄像机，该高速工业摄像机拍摄罐内图像，并将获取的图像传送给罐内底检测系统的分析模块；

⑶提取罐内底区域，高速工业摄像机所获取的图像信息传动给罐内底检测系统的图像处理模块并转化为灰度直方图，罐内底检测系统的图像处理模块根据设定的阈值提取中部圆形区域，对提取的罐内底区域进行填充、凸壳、膨胀、腐蚀和差分一些列形态学处理获得完整的罐内底图像；

⑷检测罐内底，上一步获取的完整罐内底图像进入罐内底检测系统的分析模块与标准样本对比，从而进行黏漆、漏胶、划伤、污点等缺陷的检测，判别出不合格的产品；

⑸剔除不合格产品，检测罐内底完成后，罐内底检测系统的分析模块将信号传送给罐内底检测系统的剔除模块，将判别为不合格的产品从生产线上剔除，合格产品随生产线继续传送进入后续步骤；

⑹进入罐内壁检测区，待检测的金属罐进入罐内壁检测区，触发光电传感器，光电传感器向罐内壁检测系统的数据采集模块发送信号；

⑺采集罐内壁图像，罐内壁检测系统的数据采集模块接收到光电传感器的信号，并将拍照信号发送给安装在生产线上方的鱼眼工业摄像机，该鱼眼工业摄像机配装鱼眼镜头；

⑻提取罐内壁图像，鱼眼工业摄像机所获取的图像信息传送到罐内壁检测系统的图像处理模块并且被转化为灰度直方图，罐内壁检测系统的图像处理模块根据设定的阈值提取该图中面积最大的连通区域，再对该区域进行填充、凸壳、膨胀、腐蚀和差分一些列形态学处理获得完整的环形罐内壁图像；

⑼去除焊缝区域，由于获得的环形区域部分中包含有焊缝区域，焊缝区域造成后续的对比带来困难，根据焊缝部分高亮度的特点，罐内壁检测系统的图像处理模块利用设定阈值获得焊缝的边缘区域，再利用形态学膨胀、腐蚀和凸壳等操作获得测试样本的焊缝区域，从上一步获得环形罐内壁图像中去除焊缝区域的图像，获得最终的待检测区域图像；

⑽检测罐内壁，上一步所获得的待检测区域图像进入罐内壁检测系统的分析模块与标准样本对比，进行黏漆、漏胶、划伤、污点等缺陷的检测，检验判别出不合格的产品；

⑾剔除不合格产品，检测罐内壁完成后，罐内壁检测系统的分析模块将信号传送给剔除模块，将判别为不合格的产品从生产线上剔除，合格产品随生产线进入后续步骤。

上述步骤⑴至步骤⑸为罐内底视觉检测步骤，步骤⑹至步骤⑾为罐内壁视觉检测步骤。

实施例2：

本系统的另一实施方式，与实施例1相比，其区别在于：

所述罐内底视觉检测系统安装在罐内壁视觉检测系统之前的生产线上。

上述实施例中系统的检测方法：

与实施例1中检测方法相比，其区别在于：所述罐内壁视觉检测步骤设置在罐内底视觉检测步骤之前。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (8)

1.一种双视觉金属罐内壁检测方法，包括①剪切；②套印；③烘干；④裁切；⑤罐体成型；⑥外观检测；⑦密封性检测；⑧装配以及出厂检验，其特征在于：在⑤罐体成型之后与⑥外观检测之间，进行双视觉金属罐内检测，该双视觉金属罐内包括罐内底视觉检测步骤以及罐内壁视觉检测步骤。

2.根据权利要求1所述的双视觉金属罐内壁检测方法，其特征在于：所述罐内底视觉检测步骤具体为：

⑴金属罐传送，待检测的金属罐开口向上依次排布在生产线上并匀速传送，进入罐内底检测区域，触发光电传感器，将检测信号发送给罐内底检测系统的数据采集模块；

⑵采集罐内底图像，罐内底检测系统的数据采集模块接收到光电传感器的信号，并将拍照信号发送给安装在生产线上方的高速工业摄像机，该高速工业摄像机拍摄罐内图像，并将获取的图像传送给罐内底检测系统的分析模块；

⑶提取罐内底区域，高速工业摄像机所获取的图像信息传动给罐内底检测系统的图像处理模块并转化为灰度直方图，罐内底检测系统的图像处理模块根据设定的阈值提取中部圆形区域，对提取的罐内底区域进行填充、凸壳、膨胀、腐蚀和差分一些列形态学处理获得完整的罐内底图像；

⑷检测罐内底，上一步获取的完整罐内底图像进入罐内底检测系统的分析模块与标准样本对比，从而进行黏漆、漏胶、划伤、污点等缺陷的检测，判别出不合格的产品；

⑸剔除不合格产品，检测罐内底完成后，罐内底检测系统的分析模块将信号传送给罐内底检测系统的剔除模块，将判别为不合格的产品从生产线上剔除，合格产品随生产线继续传送进入后续步骤。

3.根据权利要求1所述的双视觉金属罐内壁检测方法，其特征在于：所述金属罐内壁视觉检测方法具体为：

⑴进入罐内壁检测区，待检测的金属罐进入罐内壁检测区，触发光电传感器，光电传感器向罐内壁检测系统的数据采集模块发送信号；

⑵采集罐内壁图像，罐内壁检测系统的数据采集模块接收到光电传感器的信号，并将拍照信号发送给安装在生产线上方的鱼眼工业摄像机，该鱼眼工业摄像机配装鱼眼镜头；

⑶提取罐内壁图像，鱼眼工业摄像机所获取的图像信息传送到罐内壁检测系统的图像处理模块并且被转化为灰度直方图，罐内壁检测系统的图像处理模块根据设定的阈值提取该图中面积最大的连通区域，再对该区域进行填充、凸壳、膨胀、腐蚀和差分一些列形态学处理获得完整的环形罐内壁图像；

⑷去除焊缝区域，由于获得的环形区域部分中包含有焊缝区域，焊缝区域造成后续的对比带来困难，根据焊缝部分高亮度的特点，罐内壁检测系统的图像处理模块利用设定阈值获得焊缝的边缘区域，再利用形态学膨胀、腐蚀和凸壳等操作获得测试样本的焊缝区域，从上一步获得环形罐内壁图像中去除焊缝区域的图像，获得最终的待检测区域图像；

⑸检测罐内壁，上一步所获得的待检测区域图像进入罐内壁检测系统的分析模块与标准样本对比，进行黏漆、漏胶、划伤、污点等缺陷的检测，检验判别出不合格的产品；

⑹剔除不合格产品，检测罐内壁完成后，罐内壁检测系统的分析模块将信号传送给剔除模块，将判别为不合格的产品从生产线上剔除，合格产品随生产线进入后续步骤。

4.根据权利要求1所述的双视觉金属罐内壁检测系统，其特征在于：所述罐内壁视觉检测步骤设置在罐内底视觉检测步骤之前。

5.一种双视觉金属罐内壁检测系统，包括剪切机、印刷设备、烘干设备、罐体成型设备以及生产线，所述剪切机、印刷设备、烘干设备、罐体成型设备依次由前到后顺序设置在生产线上，其特征在于：所述罐体成型设备之后的生产线上安装有双视觉金属罐内壁检测系统，该双视觉金属罐内壁检测系统包括罐内底视觉检测系统和罐内壁视觉检测系统。

6.根据权利要求5所述的双视觉金属罐内壁检测系统，其特征在于：所述罐内底视觉检测系统安装在罐内壁视觉检测系统之前或之后的生产线上。

7.根据权利要求5所述的双视觉金属罐内壁检测系统，其特征在于：所述罐内壁检测系统包括光电传感器、鱼眼工业摄像机、数据采集模块、图形处理模块、分析模块以及剔除模块，所述光电传感器、鱼眼工业摄像机、数据采集模块、图形处理模块、分析模块以及剔除模块依次设置在生产线上。

8.根据权利要求5所述的双视觉金属罐内壁检测系统，其特征在于：所述罐内底检测系统包括光电传感器、高速工业摄像机、数据采集模块、图形处理模块、分析模块以及剔除模块，所述光电传感器、高速工业摄像机、数据采集模块、图形处理模块、分析模块以及剔除模块依次设置在生产线上。

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