CN106162102B - 灌装生产线药瓶定位分析系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种灌装生产线药瓶定位分析系统，包括图像处理模块，传动系统和控制器；该定位分析系统还包括摄像机，所述摄像机设置在传动系统上;系统中还设有第一标靶和第二标靶，两标靶均为长方形，大小相同；第一标靶和第二标靶中心位置的连线与传送带传送方向相互垂直；第一标靶和第二标靶与传送带中心线等距；图像处理模块通过视频线与摄像机相连；摄像机输出的图像数据流，依次经过所述图像处理模块内部的图像采集单元，数字化处理单元，特征提取单元，检测分析单元；所述检测分析单元的输出端连接控制器；所述控制器通过控制总线连接传动系统。本发明定位迅速、准确，具有广阔的应用前景。

Description

灌装生产线药瓶定位分析系统
技术领域
本发明涉及一种电检测系统领域，更具体地，涉及一种用于药品灌装生产线的药瓶定位分析系统。
背景技术
制药厂生产的液体药品，在流水线上主要靠传送带传递，实际生产过程中，在某些生产环节，例如不良品检测和剔除阶段，需要多名工人手工检测；此工作繁琐枯燥，工人容易疲惫和懈怠，严重影响检验质量；此外，工作量大，对企业而言，投入的人工成本也不低。
为解决上述问题，可以使用机械夹具代替人工夹取药瓶。但对于不同的生产线，传送带的传送速率，传送带上相邻药瓶的间隔，药瓶的尺寸形状等，都各不相同；普通的机械夹具又难以做到自适应。因而，需要设计一种能帮助机械夹具自动适应不同的生产过程的装置。同时，为了保证夹取过程迅速准确，首先需要定位好药瓶的位置；而药瓶本身又时刻在流水线上移动，因而还需要判断药瓶的运动速度和运动轨迹；因而需要设计一种药瓶的定位分析系统。
发明内容
本发明旨在提供一种灌装生产线药瓶定位分析系统，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明提供了一种灌装生产线药瓶定位分析系统，包括摄像机，图像处理模块，传动系统和控制器；所述摄像机设置在传动系统上；所述摄像机设置在传送带侧面，摄像机镜头主光轴与传送带传送方向相互垂直；系统中还设有第一标靶和第二标靶，两标靶均为长方形，大小相同；第一标靶和第二标靶中心位置的连线与传送带传送方向相互垂直；第一标靶和第二标靶与传送带中心线等距；图像处理模块通过视频线与摄像机相连；摄像机输出的图像数据流，依次经过所述图像处理模块内部的图像采集单元，数字化处理单元，特征提取单元，检测分析单元；所述检测分析单元的输出端连接控制器；所述控制器通过控制总线连接传动系统。
摄像机以每秒不少于30帧的速度拍摄不低于720P分辨率的图像。
所述摄像机使用的镜片均为非球面光学镜片。
本发明的有益效果是，摄像机可以按每秒30帧或者更高的采样率实时获取本装置可操作范围内的传送带上的场景，并将图像实时传输给位于第一控制盒内的图像分析模块，图像分析模块对图像做进一步处理，根据特征点分析，找到目标药瓶。本发明定位迅速，准确度高，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本装置的系统结构示意图；
图2为本装置的光学成像图。
其中：
1．传送带； 2．摄像机镜头；
3．第一标靶； 4．第二标靶；
5．主光轴。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。
如图1所示，一种灌装生产线药瓶定位分析系统，包括摄像机，图像处理模块，传动系统和控制器；所述摄像机设置在传动系统上；所述摄像机设置在传送带1侧面，摄像机镜头2主光轴5与传送带1传送方向相互垂直；系统中还设有第一标靶3和第二标靶4，两标靶均为长方形，大小相同；第一标靶3和第二标靶4中心位置的连线与传送带1传送方向相互垂直；第一标靶3和第二标靶4与传送带1中心线等距；图像处理模块通过视频线与摄像机相连；摄像机输出的图像数据流，依次经过所述图像处理模块内部的图像采集单元，数字化处理单元，特征提取单元，检测分析单元；所述检测分析单元的输出端连接控制器；所述控制器通过控制总线连接传动系统。
摄像机以每秒不少于30帧的速度拍摄不低于720P分辨率的图像。
摄像机将拍到的视频传输给图像处理模块；图像处理模块中的图像采集单元按帧获取图像数据并将其送入缓存区；数字化处理单元对缓存的图像帧进行色彩空间变换，变成YUV422格式的数字图像；特征提取单元从变换后的数字图像中提取目标物体的特征曲线，找到特征曲线对应的像素点集合，并确定所有所述像素点在整幅图像中的坐标位置；检测分析单元通过多帧连续图像中特征曲线对应的像素点变化，计算出目标物体的实时位置和运动速度，并对目标物体的运动轨迹做出预判；如图2所示，药瓶与摄像机镜头2之间的距离D，药瓶在传送带1上的传送速度V，由方程组
Figure 72689DEST_PATH_IMAGE001
确定；其中，
s：两个标靶之间的水平距离；
d：摄像机成像面相邻两个像素点之间的距离；
a：第一标靶长边在摄像机成像面对应的横向像素点的个数；
b：第一标靶长边在摄像机成像面对应的纵向像素点的个数；
m：第二标靶长边在摄像机成像面对应的横向像素点的个数；
n：第二标靶长边在摄像机成像面对应的纵向像素点的个数；
q：标靶AB边的长度；
g：摄像机拍摄图像的帧率；
h：两次取样帧之间间隔的帧数；
Pi：目标物体第i个特征点移动轨迹在摄像机成像面对应的横向像素点个数；
Qi：目标物体第i个特征点移动轨迹在摄像机成像面对应的纵向像素点个数;
x：目标物体特征点个数。
所述摄像机使用的镜片均为非球面光学镜片。
本装置设置在流水线的特定位置，考虑传动系统的移动范围，需要保证无论传动系统怎样移动，安装在传动系统上的摄像机拍摄到的传送带场景都是清晰的，而且标靶始终在场景内。因而摄像机选用大景深的型号；安装完毕首先将摄像机连接到显示器上，拧动摄像机镜头2聚焦清楚。
传动系统由伺服电机作为动力，控制摄像机和夹具前后左右动作。
本装置工作时，摄像机始终对准传送带1拍摄，每秒30帧或更多，每帧图像经特征提取后，都能通过分析判断出场景中药瓶的边缘，药瓶边缘映射到成像面中的轮廓对应的像素点坐标可知，经过x帧之后，同样可得新的药瓶边缘在成像面上对应的像素点坐标；同样，标靶的边沿对应的像素点坐标及变化情况也是可知的；将上述数值带入方程组（1）中，即可得到当前摄像机镜头2距离药瓶的距离；由于每秒不低于30帧的拍摄速率，而此计算过程对于处理器来说，1/30秒的时间足够；因而本系统可以实时监测药瓶的运动情况，即实现了药瓶的实时精确定位。

Claims (3)

1.一种灌装生产线药瓶定位分析系统，包括图像处理模块，传动系统和控制器；其特征在于，该定位分析系统还包括摄像机，所述摄像机设置在传动系统上；所述摄像机设置在传送带(1)侧面，摄像机镜头(2)主光轴(5)与传送带(1)传送方向相互垂直；系统中还设有第一标靶(3)和第二标靶(4)，两标靶均为长方形，大小相同；第一标靶(3)和第二标靶(4)中心位置的连线与传送带(1)传送方向相互垂直；第一标靶(3)和第二标靶(4)与传送带(1)中心线等距；图像处理模块通过视频线与摄像机相连；摄像机输出的图像数据流，依次经过所述图像处理模块内部的图像采集单元，数字化处理单元，特征提取单元，检测分析单元；所述检测分析单元的输出端连接控制器；所述控制器通过控制总线连接传动系统；
摄像机将拍到的视频传输给图像处理模块；图像处理模块中的图像采集单元按帧获取图像数据并将其送入缓存区；数字化处理单元对缓存的图像帧进行色彩空间变换，变成YUV422格式的数字图像；特征提取单元从变换后的数字图像中提取目标物体的特征曲线，找到特征曲线对应的像素点集合，并确定所有所述像素点在整幅图像中的坐标位置；检测分析单元通过多帧连续图像中特征曲线对应的像素点变化，计算出目标物体的实时位置和运动速度，并对目标物体的运动轨迹做出预判；假设药瓶与摄像机镜头（2）之间的距离D，药瓶在传送带（1）上的传送速度V，由方程组
Figure FDA0003545052250000011
确定；其中，
s：两个标靶之间的水平距离；
d：摄像机成像面相邻两个像素点之间的距离；
a：第一标靶长边在摄像机成像面对应的横向像素点的个数；
b：第一标靶长边在摄像机成像面对应的纵向像素点的个数；
m：第二标靶长边在摄像机成像面对应的横向像素点的个数；
n：第二标靶长边在摄像机成像面对应的纵向像素点的个数；
q：标靶AB边的长度；
g：摄像机拍摄图像的帧率；
h：两次取样帧之间间隔的帧数；
Pi：目标物体第i个特征点移动轨迹在摄像机成像面对应的横向像素点个数；
Qi：目标物体第i个特征点移动轨迹在摄像机成像面对应的纵向像素点个数；
x：目标物体特征点个数。
2.根据权利要求1所述的一种灌装生产线药瓶定位分析系统，其特征在于，所述摄像机以每秒不少于30帧的速度拍摄不低于720P分辨率的图像。
3.根据权利要求2所述的一种灌装生产线药瓶定位分析系统，其特征在于，所述摄像机使用的镜片均为非球面光学镜片。
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