CN104354935B - 用于透明包装材料上拉线缺陷检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于透明包装材料上拉线缺陷检测装置，包括图像采集组件、控制器，其中图像采集组件由工业相机、LED光源构成，控制器包括工控板、单片机，工控板通过图像采集组件通讯接口与图像采集组件中工业相机通讯连接，图像采集组件中LED光源接入光源控制电路，单片机通过包装机组控制柜通讯接口与外部包装机组控制柜通讯连接。本发明用于检测带有拉线的透明包装材料包装过程中可能出现的拉线缺失、拉线偏移等问题。在检测到存在缺陷的拉线时向包装机组控制系统发送剔除信号，由包装机组控制系统在相应位置将缺陷产品剔除。
Description
技术领域
本发明涉及拉线缺陷检测装置领域，具体是一种用于透明包装材料上拉线缺陷检测装置。
背景技术
目前，市场上很多商品的包装盒外包裹了一层透明包装材料，可以起到一定的密封、防潮作用，为了便于用户拆开包装，在透明包装材料的内表面粘贴有一条约2-3mm宽的拉线。在这种带有拉线的透明材料包装过程中需要安装拉线质量检测装置，对拉线缺失、拉线偏移进行检测。现有的检测装置主要用于不透明拉线的质量检测，通过安装在拉线两侧光电传感器的收发器进行缺失和偏移判断，当拉线合格时，不透明拉线遮挡住发射器发射的光线，接收器的光电二极管处于不导通状态，输出为低电平；当出现拉线缺失或拉线偏移时，接收器的发光二极管处于导通状态，输出为高电平，这样通过接收器的输出电平来判断拉线是否合格。
目前，市场上很多透明包装材料采用了新工艺和具有环保性能的无色透明拉线，采用光电传感器的检测装置无法有效可靠地检出拉线缺陷，经常出现误检、漏检现象，导致不合格产品流入市场，同时也降低了包装设备的工作效率。
随着机器视觉技术的不断成熟，采用机器视觉技术对透明材料上拉线的检测是可行的，尤其是可以可靠地实现透明拉线的质量检测。在采用机器视觉技术的拉线检测装置中会用到工业相机及光源，工业相机及光源安装时需要与待检测的拉线有特定的距离及角度，而且还要保证工业相机镜头的清洁。工业相机及光源的安装调试效率较低，而且很难保证角度及位置的准确性。
发明内容 本发明的目的是提供一种用于透明包装材料上拉线缺陷检测装置，以解决现有技术检测包装过程中可能出现的拉线缺失、拉线偏移缺陷等问题，避免缺陷产品流入市场。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
用于透明包装材料上拉线缺陷检测装置，其特征在于：包括图像采集组件、控制器，其中：
图像采集组件由工业相机、LED光源构成，工业相机的光学镜采集待检测拉线图像，同时LED光源出射光投射至待检测拉线；
控制器包括工控板、单片机，工控板上接入有图像采集组件通讯接口、显示屏，单片机上接入有光源控制电路、包装机组控制柜通讯接口，所述工控板通过图像采集组件通讯接口与图像采集组件中工业相机通讯连接，图像采集组件中LED光源接入光源控制电路，所述单片机通过包装机组控制柜通讯接口与外部包装机组控制柜通讯连接；
单片机控制光源控制电路向LED光源提供恒流源，LED光源在恒流源驱动下向待检测拉线投射光线，工业相机在光线下采集待检测拉线的图像，并将采集到的待检测拉线的图像通过图像采集组件通讯接口传送至工控板，工控板将工业相机采集到的待检测拉线图像依次进行灰度化、垂直投影、滤波处理，然后用处理后的投影数据与预存在工控板中模板（模板即是合格待检测图像中的拉线生成的样板）的投影数据进行模板匹配，计算出一个最佳匹配位置与匹配系数，接着工控板根据计算得到的最佳匹配位置与匹配系数，判断待检测拉线是否存在缺陷，如果存在缺陷工控板向单片机发送处理结果，由单片机通过包装机组控制柜通讯接口向外部包装机组控制柜发送缺陷拉线剔除信号。
所述的用于透明包装材料上拉线缺陷检测装置，其特征在于：所述图像采集组件包括有顶部敞口的矩形壳体，壳体右侧侧壁前部开有窗口，窗口中安装有透明玻璃，壳体右侧侧壁后部向右拱出形成突出部，且突出部前侧壁设置为倾斜的斜壁，斜壁中亦开有窗口且斜壁窗口中亦安装有透明玻璃，所述壳体内设置有相机安装支架，相机安装支架前部安装有工业相机，且工业相机的镜头正对壳体右侧侧壁前部的透明玻璃，相机安装支架后部弯折并延伸至壳体突出部中，且相机安装支架后部安装有支撑座，支撑座上安装有LED光源，且LED光源正对突出部前侧斜壁中的透明玻璃，支撑座上还安装有位于LED光源与突出部前侧斜壁透明玻璃之间光路上的透镜，所述壳体左侧侧壁安装有电缆插座，所述工业相机、LED光源分别通过电缆与电缆插座连接，所述图像采集组件通讯接口、光源控制电路分别与电缆插座连接。
本发明的有益效果是：
1、采用机器视觉技术比传统的光电传感器更加灵活、直观。
2、机器视觉技术是一门比较成熟的技术，本发明中使用到的图像处理算法都是机器视觉领域成熟的常用算法，各种商用或开源的机器视觉函数库中都包含了这些算法，开发人员可以直接调用。
3、本发明可用于目前市场上使用的各种带拉线的透明包装材料缺陷检测，既避免了缺陷产品流入市场又减少了工作人员的工作量。另外，由于采用了机器视觉技术，而且带有触摸屏，操作人员操作更加直观、方便。
附图说明
图1为本发明装置结构框图。
图2为本发明图像采集组件结构俯视图。
图3为本发明工作流程图。
具体实施方式
如图1所示。用于透明包装材料上拉线缺陷检测装置，包括图像采集组件、控制器，其中：
图像采集组件由工业相机、LED光源构成，工业相机的光学镜采集待检测拉线图像，同时LED光源出射光投射至待检测拉线；
控制器包括工控板、单片机，工控板上接入有图像采集组件通讯接口、显示屏，单片机上接入有光源控制电路、包装机组控制柜通讯接口，工控板通过图像采集组件通讯接口与图像采集组件中工业相机通讯连接，图像采集组件中LED光源接入光源控制电路，单片机通过包装机组控制柜通讯接口与外部包装机组控制柜通讯连接；
如图3所示。单片机控制光源控制电路向LED光源提供恒流源，LED光源在恒流源驱动下向待检测拉线投射光线，工业相机在光线下采集待检测拉线的图像，并将采集到的待检测拉线的图像通过图像采集组件通讯接口传送至工控板，工控板将工业相机采集到的待检测拉线图像依次进行灰度化、垂直投影、滤波处理，然后用处理后的投影数据与预存在工控板中模板（模板即是合格待检测图像中的拉线生成的样板）的投影数据进行模板匹配，计算出一个最佳匹配位置与匹配系数，接着工控板根据计算得到的最佳匹配位置与匹配系数，判断待检测拉线是否存在缺陷，如果存在缺陷工控板向单片机发送处理结果，由单片机通过包装机组控制柜通讯接口向外部包装机组控制柜发送相应缺陷拉线剔除信号。
如图2所示。图像采集组件包括有顶部敞口的矩形壳体1，壳体1右侧侧壁前部开有窗口，窗口中安装有透明玻璃2，壳体1右侧侧壁后部向右拱出形成突出部3，且突出部3前侧壁设置为倾斜的斜壁，斜壁中亦开有窗口且斜壁窗口中亦安装有透明玻璃4，壳体1内设置有相机安装支架5，相机安装支架5前部安装有工业相机6，且工业相机6的镜头正对壳体1右侧侧壁前部的透明玻璃2，相机安装支架5后部弯折并延伸至壳体1突出部3中，且相机安装支架5后部安装有支撑座8，支撑座8上安装有LED光源9，且LED光源9正对突出部前侧斜壁中的透明玻璃7，支撑座8上还安装有位于LED光源9与突出部3前侧斜壁透明玻璃之间光路上的透镜10，壳体1左侧侧壁安装有电缆插座7，工业相机6、LED光源9分别通过电缆与电缆插座7连接，图像采集组件通讯接口、光源控制电路分别与电缆插座7连接。
本发明中，工控板用于操作系统以及上位机软件的运行。单片机负责执行上位机软件的控制命令，包括光源控制、与包装机组控制系统通讯等。图像采集组件通讯接口用于连接图像采集组件，工业相机通过该接口将拍摄的图片传送给控制器内的工控板。包装机控制系统通讯接口用于单片机向包装机组控制系统发送剔除信号。光源控制电路为LED提供恒流源。LVDS显示接口用于工控板与彩色液晶屏的连接。触摸屏接口用于工控板与触摸屏的连接。操作者可以通过液晶屏查看系统运行的相关信息，并通过触摸屏设置系统的相关参数。
本发明中，本发明中的图像处理程序首先将工业相机拍摄到的拉线图像依次进行灰度化、垂直投影、滤波等处理，然后用处理后的投影数据与模板的投影数据进行模板匹配，计算出一个最佳匹配位置与匹配系数。灰度化是为了将工业相机拍摄到的拉线RGB图像转换为单通道的GRAY图像，提高后续的处理速度；垂直投影是为了将二维图像作投影变换，将图像中拉线的特征转换为一维空间的数据特征，以利于后续快速模板匹配；滤波是为了消除投影数据中的一些干扰数据，保证后续模板匹配的准确性；计算检测图像投影数据与模板投影数据的最佳匹配位置与匹配系数是为了判断拉线是否存在缺陷。
本发明中，将镜头固定到工业相机6上。通过相机安装支架5将工业相机6固定到图像采集组件壳体1上。电缆插座7与LED光源9、工业相机6分别通过电缆连接。透镜10用粘合剂粘结在支撑座8上，LED光源9安装在支撑座8中，然后用压板11将其固定在相机安装支架5上。
本发明涉及一种基于机器视觉技术的透明包装材料上拉线缺陷检测装置，用于检测透明包装材料上的拉线在包装过程中可能出现的拉线缺失、偏移等缺陷问题。可用于目前市场上大量使用带有拉线的包装机，既避免了缺陷产品流入市场又减少了工作人员的工作量。主要由图像采集组件、控制器等外围设备组成。其中，控制器内包含一个工控板、一个接口板、一个带触摸屏的彩色液晶屏及一个母板，图像采集组件内包含一个CMOS工业相机、一个光学镜头、一个聚光透镜及一个LED光源。
Claims (2)
1.用于透明包装材料上拉线缺陷检测装置，其特征在于：包括图像采集组件、控制器，其中： 图像采集组件由工业相机、LED光源构成，工业相机的光学镜采集待检测拉线图像，同时LED光源出射光投射至待检测拉线； 控制器包括工控板、单片机，工控板上接入有图像采集组件通讯接口、显示屏，单片机上接入有光源控制电路、包装机组控制柜通讯接口，所述工控板通过图像采集组件通讯接口与图像采集组件中工业相机通讯连接，图像采集组件中LED光源接入光源控制电路，所述单片机通过包装机组控制柜通讯接口与外部包装机组控制柜通讯连接； 单片机控制光源控制电路向LED光源提供恒流源，LED光源在恒流源驱动下向待检测拉线投射光线，工业相机在光线下采集待检测拉线的图像，并将采集到的待检测拉线的图像通过图像采集组件通讯接口传送至工控板，工控板将工业相机采集到的待检测拉线图像依次进行灰度化、垂直投影、滤波处理，然后用处理后的投影数据与预存在工控板中模板的投影数据进行模板匹配，模板即是合格待检测图像中的拉线生成的样板，计算出一个最佳匹配位置与匹配系数，接着工控板根据计算得到的最佳匹配位置与匹配系数，判断待检测拉线是否存在缺陷，如果存在缺陷工控板向单片机发送处理结果，由单片机通过包装机组控制柜通讯接口向外部包装机组控制柜发送相应缺陷拉线剔除信号。
2.根据权利要求1所述的用于透明包装材料上拉线缺陷检测装置，其特征在于：所述图像采集组件包括有顶部敞口的矩形壳体，壳体右侧侧壁前部开有窗口，窗口中安装有透明玻璃，壳体右侧侧壁后部向右拱出形成突出部，且突出部前侧壁设置为倾斜的斜壁，斜壁中亦开有窗口且斜壁窗口中亦安装有透明玻璃，所述壳体内设置有相机安装支架，相机安装支架前部安装有工业相机，且工业相机的镜头正对壳体右侧侧壁前部的透明玻璃，相机安装支架后部弯折并延伸至壳体突出部中，且相机安装支架后部安装有支撑座，支撑座上安装有LED光源，且LED光源正对突出部前侧斜壁中的透明玻璃，支撑座上还安装有位于LED光源与突出部前侧斜壁透明玻璃之间光路上的透镜，所述壳体左侧侧壁安装有电缆插座，所述工业相机、LED光源分别通过电缆与电缆插座连接，所述图像采集组件通讯接口、光源控制电路分别与电缆插座连接。
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