CN103884651B - 一种全自动瓶盖质量检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全自动瓶盖质量检测系统，所述瓶盖质量检测系统包括：瓶盖传送装置、触发装置、瓶盖检测装置、剔废装置，所述瓶盖传送装置用于承载待测瓶盖并且将所述待测瓶盖传送通过检测位置；每个所述触发装置邻近一个检测位置设置，并且当所述待测瓶盖到达预定位置时，所述触发装置发出触发信号；所述瓶盖检测装置基于所述触发装置的触发信号对进入检测位置的所述待测瓶盖进行检测，并且判断所述待测瓶盖是否符合预定标准；所述剔废装置基于所述瓶盖检测装置的判断将不符合所述预定标准的瓶盖剔除。

Description

一种全自动瓶盖质量检测系统

技术领域

本发明涉及机器视觉领域，具体涉及产品质量检测领域。

背景技术

瓶盖在生产的过程当中，容易出现脏污，变形等缺陷，影响产品质量。生产加工及包装行业里，常需要对各种零器件进行在线质量检测，而瓶盖是一种经常需要检测的配件。瓶盖的质量缺陷会影响到后续产品的质量从而造成生产企业的损失。传统的生产线瓶盖质量检验是依靠人工完成，这种人工检测标准模糊，受人为主观因素影响较大，检测精度低。而且人眼检测会因为长时间工作产生视觉疲劳，从而出现漏检和误检。

虽然现有技术中已经存在了一些用于瓶盖检测的设备，但是这些设备要么不能对瓶盖进行全方位、立体的检测，要么占用场地过大、结构不够紧凑。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种全自动瓶盖质量检测系统，其特征在于，所述瓶盖质量检测系统包括：瓶盖传送装置、触发装置、瓶盖检测装置、剔废装置，

所述瓶盖传送装置用于承载待测瓶盖并且将所述待测瓶盖传送通过检测位置；

每个所述触发装置邻近一个检测位置设置，并且当所述待测瓶盖到达预定位置时，所述触发装置发出触发信号；

所述瓶盖检测装置基于所述触发装置的触发信号对进入检测位置的所述待测瓶盖进行检测，并且判断所述待测瓶盖是否符合预定标准；

所述剔废装置基于所述瓶盖检测装置的判断结果将不符合所述预定标准的瓶盖剔除，

所述瓶盖传送装置包括第一传送装置、第二传送装置，所述第一传送装置和所述第二传送装置通过一主动轮结合，构成翻面装置，所述第一传送装置采用窄传送带，所述第二传送装置采用宽传送带，所述主动轮的外周具有双层凹槽，第一凹槽的宽度大于等于宽传送带的宽度，第一凹槽中间带有第二凹槽，第二凹槽的宽度大于窄传送带的宽度，小于宽传送带的宽度。

进一步地，所述瓶盖检测装置包括：瓶盖顶部检测装置、瓶盖底部检测装置和瓶盖侧部检测装置。

进一步地，所述瓶盖侧部检测装置和所述瓶盖底部检测装置位于所述第一传送装置上方，所述瓶盖顶部检测装置位于所述第二传送装置上方。

进一步地，所述瓶盖侧部检测装置包括：环形光源、遮光器、一个或多个成像装置，

所述环形光源沿着其自身的环形结构发出环形的照射光；

所述传送装置承载待测瓶盖，并且所述传送装置能够反射所述环形光源所发出的照射光；

所述遮光器位于所述待测瓶盖和所述环形光源之间，阻挡所述环形光源所发出的光对所述待测瓶盖的直接照射；

所述一个或多个成像装置位于所述待测瓶盖的侧部，朝向所述待测瓶盖以拍摄所述待测瓶盖的图像。

进一步地，所述遮光器呈圆盘状，固定于所述环形光源下方，所述瓶盖侧部检测装置还包括遮光器连接装置，所述遮光器连接装置一端固定在所述环形光源中心的支架上，另一端固定在所述遮光器的上表面的中心；

所述环形光源的外缘上的任意一点与所述遮光器的外缘的对应点之间的连线的延长线落在检测区域之外；

所述待测瓶盖置于检测区域中，所述检测区域位于所述遮光器的中心的正下方；

所述检测装置还包括图像处理器，所述图像处理器与每个所述成像装置相连，以接收每个所述成像装置所采集的所述待测瓶盖的图像，并且基于所述图像检测所述待测瓶盖的表面的状况；所述遮光器的外径小于所述环形光源的外径。

进一步地，所述第一传送装置和所述第二传送装置中的至少一个上架设有导轨。

进一步地，所述检测装置的数目为三个，所述触发装置包括第一触发装置、第二触发装置和第三触发装置，所述剔废装置包括第一剔废装置、第二剔废装置和第三剔废装置，其中，每个检测装置的前方设置有一个触发装置，每个检测装置的后方设置有一个剔废装置。

附图说明

图1为本发明的全自动瓶盖检测系统的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明的全自动瓶盖检测系统的传送装置的结构示意图；

图3为本发明的全自动瓶盖检测系统的主动轮的左视图；

图4为本发明的全自动瓶盖检测系统的瓶盖侧部检测装置的结构示意图；

图5为本发明的带有遮光器的瓶盖侧部检测装置与常规的不带有遮光器的检测装置的光路对比图，其中，图中左侧部分采用了遮光器，图中右侧部分没有采用遮光器。

图6为本发明的全自动瓶盖检测系统所采用的瓶盖底部检测装置的主视图；

图7为图6所示瓶盖底部检测装置的俯视图；

图8为瓶盖底部检测装置的同轴光源的结构图。

具体实施方式

如图1所示，在本实施例中，全自动瓶盖检测系统包括瓶盖传送装置11、12，触发装置2、5、8，瓶盖检测装置3、6、9，剔废装置4、7、10。在本实施例中，采用三个瓶盖检测装置、三个触发装置和三个剔废装置(这些设备的数目可以根据需要调整)。

在一个实施例中，三个检测装置依次为瓶盖盖口和底面检测装置3和瓶盖侧面检测装置6以及下方的瓶盖顶面检测装置9。

瓶盖传送装置用于承载待测瓶盖并且将待测瓶盖传送通过检测位置。在每个检测工位，其前方均可以设置一个触发装置，其后方均可以设置一个剔废装置。当一个待测瓶盖到达预定位置(例如，检测位置边缘)时，相应的触发装置可以发出触发信号，以触发对应的检测装置。

瓶盖检测装置基于触发装置的触发信号对进入检测位置的待测瓶盖进行检测，并且判断待测瓶盖是否符合预定标准，例如，判断其是否有划痕、缺陷。本实施例中的检测装置可以采用普通的现有检测装置，也可以采用本发明中特有的检测装置。剔废装置基于瓶盖检测装置的输出将不符合预定标准的瓶盖剔除。

瓶盖盖口和底面质量检测装置3，可以单独使用同轴光源或圆顶光源，在同时使用两光源相配合时，圆顶光源在下，同轴光源在上。这样可以实现光源特性互补，摄像机在同轴光源之上，达到更好的拍摄效果。

瓶盖侧面质量检测装置6，使用环形光源，在环形光源四周架设摄像机，设置三或四个摄像机对通过环形光源下方的瓶盖进行拍图。

本实施例中的全自动瓶盖检测系统还可以包括图像识别装置(图中未示出)，在这种情况下，各检测装置均包括一个或多个成像装置。图像识别装置可以与每个瓶盖检测装置的成像装置相连，以接收每个成像装置所采集的待测瓶盖的图像。图像识别装置可以基于所接收到图像来检测所述待测瓶盖的状况。例如，是否满足预定标准，或是否与标准图像匹配，如若不匹配，则发出剔废信号给相应剔废装置。

本实施例中的全自动瓶盖检测系统还可以包括显示装置(图中未示出)，并且将显示装置与每个成像装置相连，用于显示所述成像装置所拍摄到的图像。工作人员或者图像识别装置可以基于该图像对待测瓶盖进行检测。

在一种实现方式中，在每个质量检测工位后都设置剔废装置。在另一种实现方式中，或者只在上下两层传送装置的末端分别设置剔废装置7和10，而上层的两个检测装置均可以向该剔废装置发出剔废信号，从而可以节省一个剔废工位。

在另一种实现方式中，所述触发装置包括触发器和延时器，所述触发器采用光电传感器，当有被检瓶盖通过光电传感器前方时，传感器触发延时器。延时器基于传送装置的传送速度，以及传感位置与三个检测位置之间的距离，分别设定计时量。经过第一计时量之后，延时器触发第一检测装置3，经过第二计时量之后，延时器触发第二检测装置6，经过第三计时量，延时器触发第三检测装置9。

翻面装置

图2示出了本发明所采用的传送装置的示意图(该图是从该图1中的后侧看去的视图，因此与图1中的传送装置在左右方向上是相反的)。如图2所示，瓶盖传送装置能够起到翻面装置的作用。该瓶盖传送装置包括上、下两个传送装置(也可以称为第一传送装置和第二传送装置)。两个传送装置通过一个主动轮206相连接，第一传送装置采用窄传送带并且设有一个从动轮201和一个定位轮202；第二传送装置采用宽传送带，并且设有一个从动轮207和三个定位轮203、204、205。

如图所示，第一从动轮201通过窄传送带经第一定位轮202与主动轮206相连接，换言之，窄传送带绕在第一从动轮201和主动轮206上，第一从动轮201位于主动轮206左侧，第一定位轮202位于主动轮206和第一从动轮201之间。第二定位轮203位于主动轮206上方，第三定位轮204和第四定位轮205分别位于主动轮206右侧，第二从动轮207位于主动轮206的左下方。宽传送带绕在从动轮207和三个定位轮203、204、205的外侧，并且宽传送带在第二定位轮203和从动轮207之间的部分绕在主动轮206的外侧。

待测产品通常从第一传送装置的左侧进入，通过窄传送带进入主动轮206的凹槽中。宽传送带从图中右侧压在主动轮206上，宽传送带用三个固定轮203、204、205来限定其位置。这样，当待测产品进入到主动轮206的凹槽中，并继续向右行进时，产品将被夹在两条传送带之间。产品经宽传送带包裹，随着主动轮的旋转被带下来，并翻转到宽传送带的内侧表面之上，完成翻面过程。

图3示出了本发明所采用的传送装置的主动轮206的侧部结构示意图。从图中可以看出，该主动轮206的外周(图中为上下两块)具有双层凹槽，第一凹槽的宽度大于等于宽传送带的宽度，第一凹槽中间带有第二凹槽，第二凹槽的宽度大于窄传送带的宽度，小于宽传送带的宽度，并且第二凹槽的深度大体等于待测瓶盖的厚度。采用本发明的这种主动轮结构，当瓶盖从窄传送带传送到主动轮时，瓶盖在窄传送带的带动下刚好进入到第二凹槽中，窄传送带位于凹槽内侧，宽传送带位于第一凹槽内、第二凹槽外，从而，通过窄传送带和宽传送带刚好将瓶盖夹持在凹槽中。此外，而且，第二凹槽的深度与瓶盖大体相同，所以在对瓶盖翻面时，瓶盖不会对传送带带来损伤，传送带也不会对瓶盖造成挤压。

本发明所采用的瓶盖传送装置既能够进行瓶盖传送又能够实现瓶盖的翻面，并且其结构简单，加工方便，可在传送过程中完成翻面工作，并保证传送过程稳定。

瓶盖侧面检测装置

图4为根据发明的一个实施例所采用的瓶盖侧面检测装置的结构示意图(其可以安装在3、6或9中的任意一个位置处)。如图4所示，该瓶盖侧面检测装置包括环形光源301、遮光器302、支撑装置304、一个或多个成像装置305。

在本实施例中，环形光源301置于待测瓶盖上方，沿着其自身的环形结构发出环形的照射光，环形的中心正对待测瓶盖(根据生产线的结构可以适当调整)。环形光源301可以采用环形灯、环形LED阵列等各种光源。环形光源的支架可以安装在环的中央。

遮光器302采用圆盘状结构，即，采用不透光的圆盘作为遮光器，该圆盘通过连接装置306固定在环形光源301的支架上。在一种实现方式中，遮光器302与连接装置306整合在一起。在本实施例中，支撑装置304可以为第一传送装置或第二传送装置(即，宽传送带或窄传送带)。支撑装置304承载或传送待测瓶盖，并且支撑装置304能够反射所述环形光源所发出的照射光。例如，支撑装置304可以为具有一定反光能力的传送装置。环形光源301发出的照射光照射到传送装置上之后，再反射到待测瓶盖的侧面上，以便对待测瓶盖进行间接照明。支撑装置304的反射面朝向环形光源301，并且，其反射面可以为漫反射面或全反射面。

本领域技术人员应该理解，还可以通过其他方式将圆盘固定在环形光源与待测瓶盖303之间。优选地，圆盘的外径小于环形光源的外径。更优选地，环形光源的外缘上的任意一点与遮光器的外缘的对应点之间的连线的延长线落在所述检测区域之外。换言之，圆盘的尺寸和位置要保证环形光源所发出的光并不直射到待测瓶盖上。

一个或多个成像装置305位于待测瓶盖(或检测位置)的侧部。本实施例中，采用四个成像装置从四个不同角度对待测瓶盖进行拍摄，四个成像装置彼此之间大体间隔90度，这样四个成像装置将能够拍摄到待测瓶盖的各个侧面的图像。可选地，每个成像装置通过一个成像基座307和支撑轴308固定在传送装置两侧的导轨上。成像基座307能够相对于支撑轴308改变姿态，以调整成像角度。

图5为采用遮光器与不采用遮光器的检测装置的光路对比图，其中，图中左侧部分采用了遮光器，图中右侧部分没有采用遮光器。如图5所示，图中最上部的为环形光源301，由于该视图是检测装置的正视图，所以，在图中，环形光源301仅呈现为一个长方形，其中，虚线两侧为发光部分，中间部分为环形的空心。

在图中的左侧，环形光源301所发出的光线一部分被遮光器302所遮挡，另一部分入射到支撑装置上。具体而言，环形光源301朝向待测瓶盖303所发出的光线311被遮光器302所遮挡，而环形光源301朝向支撑装置304所发出的光线313入射在支撑装置304上之后，经支撑装置304反射后照射在待测瓶盖303的侧面上。由于对待测瓶盖303侧面进行照射的光线是经过支撑装置304所反射的，如果待测瓶盖侧面具有划痕或其他损伤，则当成像装置305从侧面对待测瓶盖进行照射时，该划痕或损伤处的亮度将与其他无损伤处具有明显区别。

具体而言，在图5中以铝盖为例对待测瓶盖进行了描绘。从图中左侧可以看出，光线313照射在铝盖侧面的划痕上之后，大部分会向下反射，而不是朝向成像装置305反射。而如果光线经支撑装置304反射后入射在没有划伤的铝盖侧面，则该反射光大部分将经铝盖侧面反射而入射到左侧的成像装置305中。所以，当左侧的成像装置305从侧面对待测瓶盖进行拍摄时，该划痕或损伤处的亮度将与其他无损伤处具有明显区别

相反，从图5的右侧来看，如果没有遮光器302，则环形光源301朝向待测产品所发出的光线312直接入射在铝盖侧面。而如果铝盖侧面存在损伤，入射在损伤处的光线则很可能反射向成像装置305；如果铝盖侧面没有损伤，则该光线会反射向支撑装置304，因此，从右侧的成像装置305所拍摄到的铝盖侧面的图像中，划伤部分的亮度较亮，与没有划伤的部分区别不大。因此很难基于图像区分出铝盖侧面是否存在划伤。

因此，综上所述，采用遮光器302对铝盖侧面的表面进行损伤检测所得到的结果与不采用遮光器302对铝盖侧面的表面进行损伤检测所得到的结果相比，优势明显。

在本实施例中，图像识别装置可以将所采集的待测瓶盖的图像与标准产品的图像进行比较来判断是否存在损伤或者可以对所采集的待测瓶盖的图像进行特征提取，然后基于所提取的特征判断是否存在损伤。

另外，由于本实施例中的装置一般用于生产线中，光源的照明角度和相机的位置受生产线中现有机械结构的限制，因此，在具体应用中，可以对支撑装置与成像装置之间的位置关系进行适当调整，以便适应现场环境。

瓶盖底部检测装置

图6-8示出了根据本发明一个实施例的全自动瓶盖检测系统所采用的底部检测装置。如图所示，其包括摄像机401、同轴光源402、圆顶光源403、传送带404(其与图1中的11或12对应)、导轨406、触发机构407和控制器408。

传送带404用于传输瓶盖；导轨406设置在传送带404的一侧或者两侧，用来限制瓶盖的运行路径；触发机构407设置在瓶盖底部检测位置的周边，如可以设置在传送带的两侧或上方；圆顶光源403位于瓶盖底部检测位置的上方，该圆顶光源403开设有中心孔；同轴光源402位于圆顶光源403的正上方，该同轴光源402的中心线与圆顶光源的中心线重合，该同轴光源402的结构如图8所示，包括：盖体421、折射镜面422和LED光源423。其中盖体421为透明的玻璃盖或塑料盖，设置在折射镜面422的上方；折射镜面422为倾斜放置的镜面，其位于瓶盖的正上方；LED光源423在整个同轴光源402的侧边，其发射的光先投向折射镜面422，而后经折射镜面422折射到位于其下方的瓶盖上；摄像机401设置在所述同轴光源402的上方，其镜头的中心线正对着同轴光源402和圆顶光源403照射的瓶盖底部检测位置。控制器408通过线缆分别与摄像机401、同轴光源402、圆顶光源403和触发机构407相连。

该检测装置的工作原理如下：

瓶盖由传送带404传输，当瓶盖经过触发机构407时，触发机构407给控制器408一个信号，控制器408发控制信号给摄像机401、同轴光源402以及圆顶光源403；同轴光源402以及圆顶光源403接收到控制信号后开始发光，同轴光源402将光线通过镜面折射到被拍摄的瓶盖上，圆顶光源401也将光均匀地投向被拍摄的瓶盖上，瓶盖再反射给位于同轴光源402上方的摄像机401上，同时摄像机401接到控制信号后开始拍照，并将拍照后的图片传给控制器408；控制器408将接收到的瓶盖图像与预先设定的瓶盖标准图像进行对比分析，若发现二者相同，则确认瓶盖为好品，并发通知给剔废装置将好的瓶盖入好品仓；若发现二者不同，则发通知给剔废装置，剔废装置采用电磁阀或气缸将坏的瓶盖剔除掉。

上述导轨406可以为倾斜的其他形状，如S型或者直型，角度范围也可根据振料盘高度以及出料导轨形状进行调整。

上述同轴光源对划痕比较敏感，上述圆顶光源能够均匀照射，本发明采用圆顶光源在下，同轴光源在上的组合光照射方式，能消除单一光照射的阴影，同时能将瓶盖上的种种缺陷表现出来。如，是否存在变形、反盖、脏污、铆偏，铆轻、铆化、铆裂等缺陷。

上述实施例是以摄像机作为图像采集机构为例进行说明的，但是本发明并不局限于此，图像采集机构还可以为相机等其他设备。

这里控制器获知触发装置感应到瓶盖被传送带输送到检测位置后，控制光源照射以及成像装置采集瓶盖的图像信息，并分析处理后控制剔废装置进行剔废。

另外，本该检测装置可以采用同轴光源和圆顶光源同时进行照明，不仅照度均匀而且能够消除阴影，将瓶盖底面的质量问题清晰地凸现出来。

Claims (7)

1.一种全自动瓶盖质量检测系统，其特征在于，所述瓶盖质量检测系统包括：瓶盖传送装置、触发装置、瓶盖检测装置、剔废装置，

所述瓶盖传送装置用于承载待测瓶盖并且将所述待测瓶盖传送通过检测位置；

所述触发装置邻近检测位置设置，并且当所述待测瓶盖到达预定位置时，所述触发装置发出触发信号；

所述瓶盖检测装置基于所述触发装置的触发信号对进入检测位置的所述待测瓶盖进行检测，并且判断所述待测瓶盖是否符合预定标准；

所述剔废装置基于所述瓶盖检测装置的判断结果将不符合所述预定标准的瓶盖剔除，

其中，所述瓶盖检测装置包括瓶盖侧部检测装置，所述瓶盖侧部检测装置包括：环形光源、遮光器、一个或多个成像装置，

所述环形光源沿着其自身的环形结构发出环形的照射光；

所述瓶盖传送装置承载待测瓶盖，并且所述瓶盖传送装置能够反射所述环形光源所发出的照射光；

所述遮光器位于所述待测瓶盖和所述环形光源之间，阻挡所述环形光源所发出的光对所述待测瓶盖的直接照射；

所述一个或多个成像装置位于所述待测瓶盖的侧部，朝向所述待测瓶盖以拍摄所述待测瓶盖的图像。

2.根据权利要求1所述的全自动瓶盖质量检测系统，其特征在于，所述瓶盖检测装置还包括：瓶盖顶部检测装置和瓶盖底部检测装置。

3.根据权利要求2所述的全自动瓶盖质量检测系统，其特征在于，所述瓶盖传送装置包括第一传送装置、第二传送装置，所述第一传送装置和所述第二传送装置通过一主动轮结合，构成翻面装置，所述第一传送装置采用窄传送带，所述第二传送装置采用宽传送带，所述主动轮的外周具有双层凹槽，第一凹槽的宽度大于等于宽传送带的宽度，第一凹槽中间带有第二凹槽，第二凹槽的宽度大于窄传送带的宽度，小于宽传送带的宽度。

4.根据权利要求3所述的全自动瓶盖质量检测系统，其特征在于，所述瓶盖侧部检测装置和所述瓶盖底部检测装置位于所述第一传送装置上方，所述瓶盖顶部检测装置位于所述第二传送装置上方。

5.根据权利要求1所述的全自动瓶盖质量检测系统，其特征在于，所述遮光器呈圆盘状，固定于所述环形光源下方，所述瓶盖侧部检测装置还包括遮光器连接装置，所述遮光器连接装置一端固定在所述环形光源中心的支架上，另一端固定在所述遮光器的上表面的中心；

所述环形光源的外缘上的任意一点与所述遮光器的外缘的对应点之间的连线的延长线落在检测区域之外；

所述待测瓶盖置于检测区域中，所述检测区域位于所述遮光器的中心的正下方；

所述检测装置还包括图像处理器，所述图像处理器与每个所述成像装置相连，以接收每个所述成像装置所采集的所述待测瓶盖的图像，并且基于所述图像检测所述待测瓶盖的表面的状况；所述遮光器的外径小于所述环形光源的外径。

6.根据权利要求3所述的全自动瓶盖质量检测系统，其特征在于，所述第一传送装置和所述第二传送装置中的至少一个上架设有导轨。

7.根据权利要求1所述的全自动瓶盖质量检测系统，其特征在于，所述检测装置的数目为三个，所述触发装置包括第一触发装置、第二触发装置和第三触发装置，所述剔废装置包括第一剔废装置、第二剔废装置和第三剔废装置，其中，每个检测装置的前方设置有一个触发装置，每个检测装置的后方设置有一个剔废装置。