CN103344183A - 一种糖块尺寸检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种糖块尺寸检测装置及方法，所述装置包括垂直/水平镜头、垂直/水平镜头固定压条、垂直/水平镜头安装调整架、垂直/水平光源、垂直/水平光源联接件、水平旋转台及联接件和装置基板。本发明还公开了利用所述装置检测糖块几何尺寸的方法。本发明中，镜头采集糖块的轮廓图像，水平旋转台调整糖块的水平姿态，光源对糖块进行照明。检测时，糖块水平放置，从垂直和水平两个方向采集其轮廓图像，调整糖块的水平姿态并采集最终图像，对图像处理得到糖块的长宽高尺寸。本发明能够测量常见的两类糖块的尺寸，测量精度优于100微米，且检测过程简单，稍作改动可用于糖块生产线的在线检测，本发明具有广泛的应用前景和可观的社会经济效益。

Description

一种糖块尺寸检测装置及方法

技术领域

本发明属于图像测量技术领域，尤其是一种糖块尺寸检测装置及方法，以实现糖块长宽高三维尺寸的测量。该装置由智能摄像镜头、水平旋转台、和光源构成。该系统可用于糖块生产过程中长宽高三维尺寸的检测和控制。

背景技术

在糖块生产线上，需要通过对糖块尺寸的随机抽样和检测，实现糖块加工质量的监测和控制，避免因糖块大小变化引起糖纸不合适，从而影响糖块的包装质量等问题的发生。目前糖块生产厂家主要靠人工使用游标卡尺测量糖块的长宽高。这种方法效率低，测量结果因人而异，尤其是测量容易变形的软糖时，精度非常低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服上述不足、满足糖块尺寸检测需求的检测装置和方法。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提出一种糖块尺寸检测装置，该装置包括：垂直镜头1、垂直镜头固定压条2、垂直镜头安装调整架3、垂直光源4、垂直光源联接件5、水平旋转台联接件6、水平旋转台7、水平光源联接件8、水平光源9、装置基板10、水平镜头安装调整架11、水平镜头12、水平镜头固定压条13，其中：

所述水平旋转台7通过所述水平旋转台联接件6与所述装置基板10相联接；

所述水平光源9通过所述水平光源联接件8与所述水平旋转台7的上表面相联接，所述水平光源9的上表面可直接放置被检测糖块，以为所述糖块的成像提供照明背光；

所述垂直镜头1通过所述垂直镜头安装调整架3与所述装置基板10相联接，以在其景深范围内采集到无畸变的垂直糖块轮廓图像，所述垂直镜头1通过所述垂直镜头固定压条2对其位置进行固定；

所述垂直光源4通过所述垂直光源联接件5与所述装置基板10相联接，以为所述糖块的成像提供照明背光；

所述水平镜头12通过所述水平镜头安装调整架11与所述装置基板10相联接，以在其景深范围内采集到无畸变的水平糖块轮廓图像，所述水平镜头12通过所述水平镜头固定压条13对其位置进行固定

根据本发明的另一方面，提出一种利用所述检测装置对糖块的尺寸进行检测的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，将糖块放置到水平光源上，使得糖块的最大面与所述水平光源的上表面相接触，且位于所述水平光源的中心位置；

步骤2，打开水平光源和垂直光源，分别使用水平镜头和垂直镜头从两个方向采集所述糖块的图像；

步骤3，对所述垂直镜头采集得到的垂直图像进行处理，得到糖块的长度和宽度；

步骤4，对所述水平镜头采集得到的水平图像进行处理得到糖块的高度。

根据本发明的另一方面，提出一种利用所述检测装置对糖块的尺寸进行检测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，将糖块放置到水平光源上，使得糖块的最大面与所述水平光源的上表面接触，且位于所述水平光源的中心位置；

步骤2，打开水平光源和垂直光源，使用垂直镜头从上方采集所述糖块的图像，并对图像进行处理得到糖块的长度尺寸和长度方向，计算长度方向与水平光轴之间的夹角，驱动水平旋转台旋转使得二者之间的夹角为零；

步骤3，使用水平镜头从侧方采集所述糖块的图像，并对图像进行处理得到糖块的宽度尺寸和高度尺寸。

本发明利用视觉检测技术对糖块的长宽高三维尺寸进行检测，是一个完整的、具有通用性和实用性的方法，可方便高效的实现糖块尺寸的自动化检测。研究证明，测量精度优于100微米，并且检测过程简单，稍作改动可用于糖块生产线的在线检测。本发明具有广泛的应用前景和可观的社会经济效益。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的糖块尺寸检测装置结构图。

图2为被检测糖块类型示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1为根据本发明一实施例的糖块尺寸检测装置结构图，如图1所示，所述糖块尺寸检测装置包括垂直镜头1、垂直镜头固定压条2、垂直镜头安装调整架3、垂直光源4、垂直光源联接件5、水平旋转台联接件6、水平旋转台7、水平光源联接件8、水平光源9、装置基板10、水平镜头安装调整架11、水平镜头12、水平镜头固定压条13，其中：

所述水平旋转台7通过所述水平旋转台联接件6与所述装置基板10相联接，所述水平旋转台7可以实现360°的旋转，以对随意放置的糖块的水平姿态进行调整；

所述水平光源9通过所述水平光源联接件8与所述水平旋转台7的上表面相联接，所述水平光源9的上表面可直接放置被检测糖块，以为所述糖块的成像提供照明背光；

所述垂直镜头1通过所述垂直镜头安装调整架3与所述装置基板10相联接，以在其景深范围内采集到无畸变的垂直糖块轮廓图像，所述垂直镜头1可沿所述垂直镜头安装调整架3上下运动以调整糖块在其景深范围内，所述垂直镜头1调节完成后使用所述垂直镜头固定压条2对所述垂直镜头1的位置进行固定；

所述垂直光源4通过所述垂直光源联接件5与所述装置基板10相联接，以为所述糖块的成像提供照明背光；

所述水平镜头12通过所述水平镜头安装调整架11与所述装置基板10相联接，以在其景深范围内采集到无畸变的水平糖块轮廓图像，所述水平镜头12可沿所述水平镜头安装调整架11左右运动以调整糖块在其景深范围内，所述水平镜头12调节完成后使用所述水平镜头固定压条13对所述水平镜头12的位置进行固定。

在本发明一实施例中，所述垂直镜头1、水平镜头12均为带有CCD的智能远心摄像镜头；所述垂直光源4、水平光源9均为LED背光源。

在使用所述检测装置时，只需要人工随意的将糖块放置在两个镜头的视场中，便可以自动检测出糖块的长宽高三维尺寸。

所述检测装置可以实现如图2所示的两种类型糖块的检测。图2a为类型Ⅰ糖块，其最大面为平面，图2b为类型Ⅱ糖块，其最大面为圆柱面。本发明针对这两种类型的糖块提出了相应的检测方法，其中：

对于类型Ⅰ糖块的检测方法包括以下步骤：

步骤1，将糖块放置到水平光源上，使得糖块的最大面与所述水平光源的上表面相接触，且位于所述水平光源的中心位置；

步骤2，打开水平光源和垂直光源，分别使用水平镜头和垂直镜头从两个方向采集所述糖块的图像，图2c示出了类型Ⅰ糖块的垂直图像，图2e示出了类型Ⅰ糖块的水平图像；

步骤3，对所述垂直镜头采集得到的垂直图像进行处理，得到糖块的长度和宽度；

所述步骤3进一步包括：

首先，对于所述垂直镜头采集得到的垂直图像，比如运用背景差分法和固定阈值法得到关于糖块边缘的二值化图像；

然后，根据所述二值化图像得到所述糖块的边缘点集，利用一对平行线沿着边缘点集进行360度旋转相切，得到所述糖块边缘的最长和最短像素值，再乘以所述垂直镜头的像素当量，得到所述糖块边缘的最长距离和最短距离，即为所述糖块的长度和宽度。

步骤4，对所述水平镜头采集得到的水平图像进行处理得到糖块的高度。

所述步骤4进一步包括：

对于所述水平镜头得到的水平图像，比如采用固定阈值法扫描得到所述糖块的最高点在所述水平图像中的坐标，计算得到所述最高点到基准直线的垂直距离，并使其乘以所述水平镜头的像素当量，得到所述糖块的高度，其中，所述基准直线为水平光源上表面所满足的直线方程。

对于类型Ⅱ糖块的检测方法包括以下步骤：

步骤1，将糖块放置到水平光源上，使得糖块的最大面与所述水平光源的上表面接触，且位于所述水平光源的中心位置；

步骤2，打开水平光源和垂直光源，使用垂直镜头从上方采集所述糖块的图像，并对图像进行处理得到糖块的长度尺寸和长度方向，计算长度方向与水平光轴之间的夹角，驱动水平旋转台旋转使得二者之间的夹角为零，图2d示出了类型Ⅱ糖块的垂直图像；

所述步骤2进一步包括：

首先，对于所述垂直镜头得到的糖块图像，得到关于糖块边缘的二值化图像；

然后，根据所述二值化图像得到所述糖块的最小面积外接矩形，即得到所述糖块的长度尺寸和长度方向。

步骤3，使用水平镜头从侧方采集所述糖块的图像，并对图像进行处理得到糖块的宽度尺寸和高度尺寸，图2f示出了类型Ⅱ糖块的水平图像。

所述步骤3进一步包括：

首先，对于所述水平镜头得到的糖块图像，比如运用背景差分法和固定阈值法得到所述糖块侧面的二值化图像；

然后，根据所述二值化图像得到所述糖块侧面的最小面积外接矩形，所述外接矩形的长和宽分别乘以所述水平镜头的像素当量，得到所述糖果的宽度和高度。

在本发明一实施例中，镜头使用北京博科创新机器视觉技术有限公司生产的型号为BT23064的远心镜头，该镜头的视场为32.4mm×26.9mm；水平旋转台使用日本西格玛公司生产的型号为SGSP-60YAW的转台，该转台可以实现±180°的水平角度调整；光源使用奥普特公司生产的发光尺寸为80mm×80mm的LED光源。利用上述检测装置按照所述检测方法对于两种类型糖块分别进行了检测实验，实验结果表明，本发明能够准确有效的实现糖块的长宽高检测，且检测精度优于100μm。

综上，本发明实施方便，能够方便快速、高精度的实现糖块尺寸检测，可以满足糖块加工过程中糖块尺寸检测和控制的需要。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种糖块尺寸检测装置，其特征在于，该装置包括：垂直镜头（1）、垂直镜头固定压条（2）、垂直镜头安装调整架（3）、垂直光源（4）、垂直光源联接件（5）、水平旋转台联接件（6）、水平旋转台（7）、水平光源联接件（8）、水平光源（9）、装置基板（10）、水平镜头安装调整架（11）、水平镜头（12）、水平镜头固定压条（13），其中：

所述水平旋转台（7）通过所述水平旋转台联接件（6）与所述装置基板（10）相联接；

所述水平光源（9）通过所述水平光源联接件（8）与所述水平旋转台（7）的上表面相联接，所述水平光源（9）的上表面可直接放置被检测糖块，以为所述糖块的成像提供照明背光；

所述垂直镜头（1）通过所述垂直镜头安装调整架（3）与所述装置基板（10）相联接，以在其景深范围内采集到无畸变的垂直糖块轮廓图像，所述垂直镜头（1）通过所述垂直镜头固定压条（2）对其位置进行固定；

所述垂直光源（4）通过所述垂直光源联接件（5）与所述装置基板（10）相联接，以为所述糖块的成像提供照明背光；

所述水平镜头（12）通过所述水平镜头安装调整架（11）与所述装置基板（10）相联接，以在其景深范围内采集到无畸变的水平糖块轮廓图像，所述水平镜头（12）通过所述水平镜头固定压条（13）对其位置进行固定。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水平旋转台（7）可以实现360°的旋转，以对随意放置的糖块的水平姿态进行调整。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述垂直镜头（1）可沿所述垂直镜头安装调整架（3）上下运动以调整糖块在其景深范围内。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水平镜头（12）可沿所述水平镜头安装调整架（11）左右运动以调整糖块在其景深范围内。

5.一种利用权利要求1所述的检测装置对糖块的尺寸进行检测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，将糖块放置到水平光源上，使得糖块的最大面与所述水平光源的上表面相接触，且位于所述水平光源的中心位置；

步骤2，打开水平光源和垂直光源，分别使用水平镜头和垂直镜头从两个方向采集所述糖块的图像；

步骤3，对所述垂直镜头采集得到的垂直图像进行处理，得到糖块的长度和宽度；

步骤4，对所述水平镜头采集得到的水平图像进行处理得到糖块的高度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：

首先，对于所述垂直镜头采集得到的垂直图像，比如运用背景差分法和固定阈值法得到关于糖块边缘的二值化图像；

然后，根据所述二值化图像得到所述糖块的边缘点集，利用一对平行线沿着边缘点集进行360度旋转相切，得到所述糖块边缘的最长和最短像素值，再乘以所述垂直镜头的像素当量，得到所述糖块边缘的最长距离和最短距离，即为所述糖块的长度和宽度。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：

对于所述水平镜头得到的水平图像，比如采用固定阈值法扫描得到所述糖块的最高点在所述水平图像中的坐标，计算得到所述最高点到基准直线的垂直距离，并使其乘以所述水平镜头的像素当量，得到所述糖块的高度，其中，所述基准直线为水平光源上表面所满足的直线方程。

8.一种利用权利要求1所述的检测装置对糖块的尺寸进行检测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，将糖块放置到水平光源上，使得糖块的最大面与所述水平光源的上表面接触，且位于所述水平光源的中心位置；

步骤2，打开水平光源和垂直光源，使用垂直镜头从上方采集所述糖块的图像，并对图像进行处理得到糖块的长度尺寸和长度方向，计算长度方向与水平光轴之间的夹角，驱动水平旋转台旋转使得二者之间的夹角为零；

步骤3，使用水平镜头从侧方采集所述糖块的图像，并对图像进行处理得到糖块的宽度尺寸和高度尺寸。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括：

首先，对于所述垂直镜头得到的糖块图像，得到关于糖块边缘的二值化图像；

然后，根据所述二值化图像得到所述糖块的最小面积外接矩形，即得到所述糖块的长度尺寸和长度方向。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：

首先，对于所述水平镜头得到的糖块图像，比如运用背景差分法和固定阈值法得到所述糖块侧面的二值化图像；

然后，根据所述二值化图像得到所述糖块侧面的最小面积外接矩形，所述外接矩形的长和宽分别乘以所述水平镜头的像素当量，得到所述糖果的宽度和高度。

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