CN103743756A - 一种容器内壁在线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种容器内壁在线检测装置及方法，包括：摄像机，用于呈现硬管内窥镜获取的容器内壁图像；转接镜头，用于连接所述摄像机和硬管内窥镜；硬管内窥镜，用于插入被测容器内部获取容器内壁图像；旋转台，用于搭载被测容器，并带动被测容器进行旋转；图像分析装置，用于分析摄像机呈现的容器内壁序列图像，并获取检测结果。通过本发明公开的容器内壁在线检测装置及方法，能够精确获取容器内壁360度无死角图像，实现容器内壁的在线检测，把不合格品剔除出生产线，满足在线实时检测的需求。该方法具有很强的适应性，能广泛应用于透明和不透明容器的内壁在线检测，减少次品流入市场的概率，提高生产线的自动化水平。

Description

一种容器内壁在线检测装置及方法

技术领域

本发明涉及工业自动化检测技术领域，尤其涉及一种容器内壁在线检测装置及方法。

背景技术

现代工业产品的多样化对包装容器提出了更高的要求，包装容器检测成为了自动化生产线上的一个重要环节。包装容器检测可以分为离线抽检和在线检测，离线抽检主要指在生产线上随机抽取样品进行检测，速度慢，不能代表生产线的实际检测情况。目前，生产线上的包装容器在线检测主要依靠人工检测，若发现包装容器不合格，则手动剔除出生产线。人工检测时不可避免的存在效率低，漏检率高，精度低等问题，检测结果的重复性和一致性差，且长时间从事检测工作也给检测人员的健康带来危害，因此企业招工困难，人工成本和管理成本也大幅提高。

由于人工检测的诸多弊端，目前有科研机构和公司正在研发针对包装容器的外壁进行检测的方法和装置，比如采用机器视觉原理，在生产线上检测包装外侧脏污和皱摺等等。然而，大量的包装产品，不仅需要检测容器外壁，同样需要检测容器内壁，如陶瓷瓶装白酒，内壁上可能粘有异物，但由于瓶体不透明，相机从外面无法对内部成像，又如玻璃瓶装啤酒，由于外壁刮痕和脏污的影响，现有成像方法无法准确识别粘在瓶内壁的霉斑。目前，市场上尚无内壁检测设备出现，也没有良好的容器内壁检测方法研究的报道。因此，生产企业迫切需要一种容器内壁在线检测装置及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何解决现有的高速自动化生产流水线上容器内壁异物等缺陷的检测问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种容器内壁在线检测装置，包括：

摄像机，用于呈现硬管内窥镜获取的容器内壁图像；

转接镜头，用于连接所述摄像机和硬管内窥镜；

硬管内窥镜，用于插入被测容器内部获取容器内壁图像；

旋转台，用于搭载被测容器，并带动被测容器进行旋转；

图像分析装置，用于分析摄像机呈现的容器内壁序列图像，并获取检测结果。

其中，所述装置还包括：

控制器，用于对所述摄像机、硬管内窥镜和旋转台进行控制。

其中，所述硬管内窥镜包括成像孔，所述成像孔设置在所述硬管内窥镜的底端。

其中，所述硬管内窥镜的长度至少与被测容器的高度一致。

此外，本发明还提出了一种利用上述装置进行容器内壁在线检测方法，该方法包括以下步骤：

S1通过转接镜头连接硬管内窥镜和摄像机，所述摄像机可以直接拍摄所述硬管内窥镜获取的图像；

S2将硬管内窥镜插入被测容器内，被测容器底部放置在旋转台上；

S3当硬管内窥镜按照设定的深度插入被测容器后，旋转台带动被测容器旋转，硬管内窥镜获取被测容器内壁当前高度上的一组360度序列图像；

S4调整硬管内窥镜插入所述被测容器的深度，重复进行步骤S3，直到获取被测容器内壁全部高度的360度序列图像；

S5分析所述被测容器内壁全部高度的360度序列图像，得到检测结果。

其中，所述方法还包括步骤：

S6控制所述旋转台的旋转速度，根据所述旋转速度和所述硬管内窥镜的视野范围设定所述摄像机的拍摄频率。

其中，所述硬管内窥镜获取被测容器内壁当前高度上的一组360度序列图像具体为：

硬管内窥镜的成像孔获取被测容器内壁的反射光；

所述摄像机根据所述反射光获取被测容器内壁当前高度上的一组360度序列图像。

其中，所述分析所述被测容器内壁全部高度的360度序列图像获取检测结果具体包括：

对所述被测容器内壁全部高度的360度序列图像进行均值滤波；

对滤波后的图像进行快速归一化，使内壁全部高度的360度序列图像呈现统一的整体灰度值；

对归一化的所述图像进行局部动态二值化操作，获取内侧异物区域的集合，通过区域生长、连通域分析和特征提取，获得容器内壁异物缺陷的检测结果。

通过采用本发明所公开的一种容器内壁在线检测装置及方法，能够精确获取容器内壁360度无死角图像，实现容器内壁的在线检测，把不合格品剔除出生产线，满足在线实时检测的需求。该方法具有很强的适应性，能广泛应用于透明和不透明容器的内壁在线检测，减少次品流入市场的概率，提高生产线的自动化水平。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1：是本发明一种容器内壁在线检测装置的结构示意图；

图2：是一种利用本发明公开的装置进行容器内壁在线检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中提出了本发明提出了一种容器内壁在线检测装置，如图1所示，包括：

摄像机，用于呈现硬管内窥镜获取的容器内壁图像；

转接镜头，用于连接所述摄像机和硬管内窥镜；

硬管内窥镜，用于插入被测容器内部获取容器内壁图像；

旋转台，用于搭载被测容器，并带动被测容器进行旋转；

图像分析装置，用于分析摄像机呈现的容器内壁序列图像，并获取检测结果。

本实施例提供一种容器内壁在线检测装置，如图1所示，摄像机通过转接镜头，连接硬管内窥镜，并把内窥镜插入被测容器内，被测容器底部有一个旋转装置及旋转台，可以使容器按照一个设定速度旋转，当硬管内窥镜按照一个设定的深度插入被测容器后，旋转台带动被测容器旋转。

其中，所述装置还包括：

控制器，用于对所述摄像机、硬管内窥镜和旋转台进行控制。

其中，所述硬管内窥镜包括成像孔，所述成像孔设置在所述硬管内窥镜的底端。

其中，所述硬管内窥镜的长度至少与被测容器的高度一致。

此外，本发明还提出了一种利用上述装置进行容器内壁在线检测方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：

S1通过转接镜头连接硬管内窥镜和摄像机，所述摄像机可以直接拍摄所述硬管内窥镜获取的图像；

S2将硬管内窥镜插入被测容器内，被测容器底部放置在旋转台上；

S3当硬管内窥镜按照设定的深度插入被测容器后，旋转台带动被测容器旋转，硬管内窥镜获取被测容器内壁当前高度上的一组360度序列图像；

S4调整硬管内窥镜插入所述被测容器的深度，重复进行步骤S3，直到获取被测容器内壁全部高度的360度序列图像；

S5分析所述被测容器内壁全部高度的360度序列图像，得到检测结果。

其中，所述方法还包括步骤：

S6控制所述旋转台的旋转速度，根据所述旋转速度和所述硬管内窥镜的视野范围设定所述摄像机的拍摄频率。

本发明实施例以乳白色不透明塑料容器内壁异物检测为例来说明。本实施例主要包括两个部分：硬件实施方案和图像分析部分。硬件实施方案通过采用硬管内窥镜插入乳白色不透明塑料容器内，获取容器内壁图像，并且工业硬管内窥镜一边插入，塑料容器一边旋转，这样就能获取容器内壁的360度图像，实现全方位检测，；图像分析装置中主要利用获取的序列图像，快速提取瓶内异物点，实现在线检测。

本发明提供一种利用上述装置进行容器内壁在线检测方法，摄像机通过转接镜头，连接硬管内窥镜，并把内窥镜插入被测容器内，被测容器底部有一个旋转装置及旋转台，可以使容器按照一个设定速度旋转，当硬管内窥镜按照一个设定的深度插入被测容器后，旋转台带动被测容器旋转，控制器计算出旋转速度和拍摄的视野范围，并确定摄像机的拍摄频率，即控制摄像机每隔时间t获取一帧图像，摄像机每隔设定的时间后拍摄一帧图像，当被测容器旋转一圈后，摄像机获取了该被测物内壁某个高度上的一组360度全方位序列图像。然后，调整工业硬管内窥镜插入的高度，按照同样的方法获取另一组内壁序列图像。依此类推，获取整个容器内壁全部高度情况下的360度全方位序列图像。

其中，所述硬管内窥镜获取被测容器内壁当前高度上的一组360度序列图像具体为：

硬管内窥镜的成像孔获取被测容器内壁的反射光；

所述摄像机根据所述反射光获取被测容器内壁当前高度上的一组360度序列图像。

硬管内窥镜伸入被测容器内后，光照射到内壁异物上，反射光通过成像孔进入硬管内窥镜后到达摄像机，使其成像。

其中，所述分析所述被测容器内壁全部高度的360度序列图像获取检测结果具体包括：

对所述被测容器内壁全部高度的360度序列图像进行均值滤波；

对滤波后的图像进行快速归一化，使内壁全部高度的360度序列图像呈现统一的整体灰度值；

对归一化的所述图像进行局部动态二值化操作，获取内侧异物区域的集合，通过区域生长、连通域分析和特征提取，获得容器内壁异物缺陷的检测结果。

通过硬管内窥镜获取待测容器的序列图像后，提供以下几个步骤获取容器内壁异物检测结果。

改进型均值滤波。即选择n*n的窗口（n取大于3的奇数），对窗口内的像素值进行大小排序，去掉最大和最小的（n-1）/4个点，再把剩余的点取平均值，以此滤除黑色噪声点的干扰。

序列图像归一化。本实施例采用了图像的灰度归一化，首先挑选出一组效果良好的标准图像，计算其序列图像的灰度均值和最大最小值。然后计算当前的被测容器序列图像的灰度均值和最大最小值，并把其映射到标准图像上。

对图像进行局部动态二值化操作，获取内侧异物区域的集合，通过区域生长、连通域分析和特征提取，获得容器内壁异物等缺陷的检测结果。

通过采用本发明所公开的一种容器内壁在线检测装置及方法，能够精确获取容器内壁360度无死角图像，实现容器内壁的在线检测，把不合格品剔除出生产线，满足在线实时检测的需求。该方法具有很强的适应性，能广泛应用于透明和不透明容器的内壁在线检测，减少次品流入市场的概率，提高生产线的自动化水平。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限定，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种容器内壁在线检测装置，其特征在于，包括：

摄像机，用于呈现硬管内窥镜获取的容器内壁图像；

转接镜头，用于连接所述摄像机和硬管内窥镜；

硬管内窥镜，用于插入被测容器内部获取容器内壁图像；

旋转台，用于搭载被测容器，并带动被测容器进行旋转；

图像分析装置，用于分析摄像机呈现的容器内壁序列图像，并获取检测结果。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制器，用于对所述摄像机、硬管内窥镜和旋转台进行控制。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述硬管内窥镜包括成像孔，所述成像孔设置在所述硬管内窥镜的底端。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述硬管内窥镜的长度至少与被测容器的高度一致。

5.一种利用权利要求1-4所述的装置进行容器内壁在线检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1通过转接镜头连接硬管内窥镜和摄像机，所述摄像机可以直接拍摄所述硬管内窥镜获取的图像；

S2将硬管内窥镜插入被测容器内，被测容器底部放置在旋转台上；

S3当硬管内窥镜按照设定的深度插入被测容器后，旋转台带动被测容器旋转，硬管内窥镜获取被测容器内壁当前高度上的一组360度序列图像；

S4调整硬管内窥镜插入所述被测容器的深度，重复进行步骤S3，直到获取被测容器内壁全部高度的360度序列图像；

S5分析所述被测容器内壁全部高度的360度序列图像，得到检测结果。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

S6控制所述旋转台的旋转速度，根据所述旋转速度和所述硬管内窥镜的视野范围设定所述摄像机的拍摄频率。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述硬管内窥镜获取被测容器内壁当前高度上的一组360度序列图像具体为：

硬管内窥镜的成像孔获取被测容器内壁的反射光；

所述摄像机根据所述反射光获取被测容器内壁当前高度上的一组360度序列图像。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分析所述被测容器内壁全部高度的360度序列图像获取检测结果具体包括：

对所述被测容器内壁全部高度的360度序列图像进行均值滤波；

对滤波后的图像进行快速归一化，使内壁全部高度的360度序列图像呈现统一的整体灰度值；

对归一化的所述图像进行局部动态二值化操作，获取内侧异物区域的集合，通过区域生长、连通域分析和特征提取，获得容器内壁异物缺陷的检测结果。

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