CN105158267A - 一种360度瓶身流水线背光视觉检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种360度瓶身流水线背光视觉检测装置及方法，所述装置包括设置在流水线输送带上的前后两个检测工位，以及设置在流水线输送带同一侧的第一组相机、第三组光源、第四组相机和第二组光源、设置在流水线输送带另一侧的第二组相机、第四组光源、第三组相机和第一组光源。本发明解决了瓶身检测多角度高效拍照问题，利用工业相机和平面光源的高速曝光特性，实现了覆盖瓶身侧面的视觉成像，凸显了瓶身的污点、缺损、飞边、变形、薄厚不均等工业缺陷，采用两个检测工位，提高了空间利用率，结构紧凑合理，而且通过设定的拍照顺序，相机成像互不干扰，非常适合高速集成化机器视觉检测系统，从而实现了瓶身的高效流水线检测分选的目的。

Description

一种360度瓶身流水线背光视觉检测装置及方法

技术领域

本发明涉及全自动机器视觉检测技术领域，具体是一种360度瓶身流水线背光视觉检测装置及方法。

背景技术

半透明或者透明塑料瓶（或者玻璃瓶）的光学视觉检测系统一般采用背光拍照模式，即将瓶体置于相机和光源之间，通过图案的明暗来识别瓶身上的工艺缺陷。目前市场上常见的检测装置采用四个检测工位，空间利用率低，结构松散，无法满足当今高速集成化机器视觉检测系统的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、布局合理的360度瓶身流水线背光视觉检测装置及方法，能够实现覆盖瓶身侧面的360度全视角成像，适合高速集成化机器视觉检测系统。

本发明的技术方案为：

一种360度瓶身流水线背光视觉检测装置，该装置包括设置在流水线输送带上的前后两个检测工位，分别记为第一检测工位和第二检测工位，以及设置在流水线输送带同一侧的第一组相机、第三组光源、第四组相机和第二组光源、设置在流水线输送带另一侧的第二组相机、第四组光源、第三组相机和第一组光源；

所述第一组相机与第一组光源构成第一检测单元，所述第二组相机与第二组光源构成第二检测单元，所述第三组相机与第三组光源构成第三检测单元，所述第四组相机与第四组光源构成第四检测单元，共构成四个检测单元；所述第一检测单元和第二检测单元用于依次对到达第一检测工位的瓶身进行拍照，所述第三检测单元和第四检测单元用于依次对到达第二检测工位的瓶身进行拍照。

所述的360度瓶身流水线背光视觉检测装置，每个检测单元中，相机的光轴和光源的中轴线在流水线输送带所在平面上的投影重合。

所述的360度瓶身流水线背光视觉检测装置，所述第一组相机、第二组相机、第三组相机和第四组相机的光轴在流水线输送带所在平面上的投影交叉构成一个正方形，且所述正方形的对角线交点与两个检测工位的连线中点重合，所述第一检测工位设置在第一组相机和第二组相机的光轴在流水线输送带所在平面上的投影交叉处，所述第二检测工位设置在第三组相机和第四组相机的光轴在流水线输送带所在平面上的投影交叉处。

所述的360度瓶身流水线背光视觉检测装置，所述第一组相机与第三组光源紧靠设置，构成第一紧靠单元，所述第二组相机与第四组光源紧靠设置，构成第二紧靠单元，所述第三组相机与第一组光源紧靠设置，构成第三紧靠单元，所述第四组相机与第二组光源紧靠设置，构成第四紧靠单元；

其中，所述第一紧靠单元与第二紧靠单元关于两个检测工位的连线成轴对称分布，所述第三紧靠单元与第四紧靠单元关于两个检测工位的连线成轴对称分布；所述第一紧靠单元与第四紧靠单元关于两个检测工位连线的中垂线成轴对称分布，所述第二紧靠单元与第三紧靠单元关于两个检测工位连线的中垂线成轴对称分布。

所述的360度瓶身流水线背光视觉检测装置，所述两个检测工位之间的距离小于流水线输送带上的最小瓶间距。

所述的360度瓶身流水线背光视觉检测装置，每组相机由一个以上工业相机组成。

所述的360度瓶身流水线背光视觉检测装置，每组光源由一个以上面阵平面光源组成。

所述的一种360度瓶身流水线背光视觉检测装置的检测方法，包括以下步骤：

（1）所述第一检测单元和第二检测单元按照预设的拍照顺序，依次对到达第一检测工位的瓶身进行拍照；

（2）所述第三检测单元和第四检测单元按照预设的拍照顺序，依次对到达第二检测工位的瓶身进行拍照。

由上述技术方案可知，本发明解决了瓶身检测多角度高效拍照问题，通过在流水线输送带的两侧对称布置相机和光源，有机地将相机和光源两两组合构成一个检测单元，利用相机和光源的高速曝光特性以及光路交叉成像，实现了覆盖瓶身侧面的视觉成像，凸显了瓶身的污点、缺损、飞边、变形、薄厚不均等工业缺陷，采用两个距离较近的检测工位，提高了空间利用率，结构紧凑合理，而且通过设定的拍照顺序，相机成像互不干扰，非常适合高速集成化机器视觉检测系统，从而实现了瓶身的高效流水线检测分选的目的。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图；

图2是本发明的光路原理示意图；

图3是本发明的立体结构示意图；

图4是瓶口污点实拍图像；

图5是瓶身污点实拍图像。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

如图1所示，一种360度瓶身流水线背光视觉检测装置，包括设置在流水线输送带1上的第一检测工位21和第二检测工位22以及对称分布在流水线输送带1两侧的第一组工业相机31、第二组工业相机32、第三组工业相机33、第四组工业相机34、第一组平面光源41、第二组平面光源42、第三组平面光源43和第四组平面光源44。

第一组工业相机31与第三组平面光源43紧靠设置，构成第一紧靠单元，第二组工业相机32与第四组平面光源44紧靠设置，构成第二紧靠单元，第三组工业相机33与第一组平面光源41紧靠设置，构成第三紧靠单元，第四组工业相机34与第二组平面光源42紧靠设置，构成第四紧靠单元。

第一紧靠单元与第二紧靠单元关于两个检测工位21和22的连线成轴对称分布，第三紧靠单元与第四紧靠单元关于两个检测工位21和22的连线成轴对称分布；第一紧靠单元与第四紧靠单元关于两个检测工位21和22连线的中垂线成轴对称分布，第二紧靠单元与第三紧靠单元关于两个检测工位21和22连线的中垂线成轴对称分布；第一紧靠单元与第三紧靠单元关于两个检测工位21和22连线的中点成中心对称分布，第二紧靠单元与第四紧靠单元关于两个检测工位21和22连线的中点成中心对称分布。整体形成一种正八边形的结构，如图2所示。

第一组工业相机31和第一组平面光源41构成第一检测单元，第二组工业相机32和第二组平面光源42构成第二检测单元，第三组工业相机33和第三组平面光源43构成第三检测单元，第四组工业相机34和第四组平面光源44构成第四检测单元。每个检测单元中的工业相机和平面光源位于流水线输送带1的相异侧，使得检测工位置于工业相机与平面光源之间，构成背光检测模式，工业相机的光轴在流水线输送带所在平面上的投影与平面光源的中轴线在流水线输送带所在平面上的投影相重合，且工业相机的视野完全覆盖平面光源的发光区域。

第一组工业相机31、第二组工业相机32、第三组工业相机33和第四组工业相机34的光轴在流水线输送带1所在平面上的投影交叉构成一个正方形，且该正方形的对角线交点与两个检测工位21和22的连线中点重合，第一检测工位21设置在第一组工业相机31和第二组工业相机32的光轴在流水线输送带1所在平面上的投影交叉处，第二检测工位22设置在第三组工业相机33和第四组工业相机34的光轴在流水线输送带1所在平面上的投影交叉处。

每个检测单元负责拍摄瓶身的一个侧面，四个检测单元可以完整覆盖瓶身的全部侧面。每个检测单元的相机曝光时机独立可控，而检测单元内部的光源触发和相机曝光同时动作，保证背光成像的准确性和一致性。每组工业相机可以由一个到多个工业相机组成（图3中给出两个，分别拍摄瓶身主体和瓶口缺陷），以实现瓶身的分段细节成像，增加成像清晰度和解析度。当每组工业相机采用多个工业相机时，确保每个工业相机在流水线输送带1所在平面上的投影重合。实拍图像如图4、图5所示。

一种360度瓶身流水线背光视觉检测装置的检测方法，包括：

S1、第一检测单元和第二检测单元按照预设的拍照顺序，依次对到达第一检测工位21的瓶身进行拍照；

S2、第三检测单元和第四检测单元按照预设的拍照顺序，依次对到达第二检测工位22的瓶身进行拍照。

本发明的工作原理：

待检测的透明或半透明的瓶子在流水线输送带1上运输，当运行到第一检测工位21时，第一检测单元和第二检测单元都可以对上述瓶子进行拍照，由于工业相机在平面光源的配合下，曝光时间非常短（一般小于200微秒），所以第一检测单元和第二检测单元可以依次一前一后对瓶子拍照成像，而瓶子在此极短的曝光时间内近似位置不动（若流水线输送带1的速度是1m/s，则瓶子位移小于0.2mm），可以保证瓶子成像位置处于工业相机的视野范围之内，而且第一检测单元和第二检测单元成像互不影响。

当瓶子运行到第二检测工位22时，第三检测单元和第四检测单元分别对瓶子进行背光拍照，拍照时间极短，瓶子位置基本不变，第三检测单元和第四检测单元互不干扰。至此，四个检测单元捕获了流水线输送带1上的瓶子的四个侧面，后续再通过机器视觉算法对图像进行定位识别分析，便可完成工艺良品和工艺残次品的判断。

为防止检测单元相互干扰，第一检测工位21与第二检测工位22之间的距离需小于流水线上的最小瓶间距。否则，有一定的概率会出现对应于不同检测工位的平面光源同时被触发点亮的可能性。这一点，在实际应用中一般通过前级“分离机构”实现，或由制瓶机本身特点实现。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种360度瓶身流水线背光视觉检测装置，其特征在于：该装置包括设置在流水线输送带上的前后两个检测工位，分别记为第一检测工位和第二检测工位，以及设置在流水线输送带同一侧的第一组相机、第三组光源、第四组相机和第二组光源、设置在流水线输送带另一侧的第二组相机、第四组光源、第三组相机和第一组光源；

所述第一组相机与第一组光源构成第一检测单元，所述第二组相机与第二组光源构成第二检测单元，所述第三组相机与第三组光源构成第三检测单元，所述第四组相机与第四组光源构成第四检测单元，共构成四个检测单元；所述第一检测单元和第二检测单元用于依次对到达第一检测工位的瓶身进行拍照，所述第三检测单元和第四检测单元用于依次对到达第二检测工位的瓶身进行拍照。

2.根据权利要求1所述的360度瓶身流水线背光视觉检测装置，其特征在于：每个检测单元中，相机的光轴和光源的中轴线在流水线输送带所在平面上的投影重合。

3.根据权利要求1所述的360度瓶身流水线背光视觉检测装置，其特征在于：所述第一组相机、第二组相机、第三组相机和第四组相机的光轴在流水线输送带所在平面上的投影交叉构成一个正方形，且所述正方形的对角线交点与两个检测工位的连线中点重合，所述第一检测工位设置在第一组相机和第二组相机的光轴在流水线输送带所在平面上的投影交叉处，所述第二检测工位设置在第三组相机和第四组相机的光轴在流水线输送带所在平面上的投影交叉处。

4.根据权利要求1所述的360度瓶身流水线背光视觉检测装置，其特征在于：所述第一组相机与第三组光源紧靠设置，构成第一紧靠单元，所述第二组相机与第四组光源紧靠设置，构成第二紧靠单元，所述第三组相机与第一组光源紧靠设置，构成第三紧靠单元，所述第四组相机与第二组光源紧靠设置，构成第四紧靠单元；

其中，所述第一紧靠单元与第二紧靠单元关于两个检测工位的连线成轴对称分布，所述第三紧靠单元与第四紧靠单元关于两个检测工位的连线成轴对称分布；所述第一紧靠单元与第四紧靠单元关于两个检测工位连线的中垂线成轴对称分布，所述第二紧靠单元与第三紧靠单元关于两个检测工位连线的中垂线成轴对称分布。

5.根据权利要求1所述的360度瓶身流水线背光视觉检测装置，其特征在于：所述两个检测工位之间的距离小于流水线输送带上的最小瓶间距。

6.根据权利要求1所述的360度瓶身流水线背光视觉检测装置，其特征在于：每组相机由一个以上工业相机组成。

7.根据权利要求1所述的360度瓶身流水线背光视觉检测装置，其特征在于：每组光源由一个以上面阵平面光源组成。

8.根据权利要求1所述的一种360度瓶身流水线背光视觉检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）所述第一检测单元和第二检测单元按照预设的拍照顺序，依次对到达第一检测工位的瓶身进行拍照；

（2）所述第三检测单元和第四检测单元按照预设的拍照顺序，依次对到达第二检测工位的瓶身进行拍照。