CN106583268A - 基于机器视觉的pe瓶检测与分拣系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于机器视觉的PE瓶检测与分拣系统，包括运输传送单元、视觉检测单元、系统控制单元和分拣执行单元，所述的运输传送单元包括传送带平台和分拣摆放平台，所述的视觉检测单元包括第一工业相机、第二工业相机、环光源和背光源，第一相机和环光源安装在传送带正上方，第二相机和背光源垂直且侧放在传送带两侧；所述的分拣执行单元包括六轴机械臂和末端执行夹爪，所述视觉检测单元与所述系统控制单元相连，所述系统控制单元连接所述分拣执行单元。本发明结构简单、集成度高、鲁棒性强、安装方便、检测与分拣效率高和安全性好，有效的实现了PE瓶缺陷的检测与分拣工作。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人和机器视觉技术领域，具体为一种基于机器视觉的PE瓶检测与分拣系统。
背景技术
随着技术的进步，PE灌装精度和卫生都有很大的改善，但仍不能满足严格的食品生产标准。刚刚生产出来的灌装产品中，会存在充装率不达标或者密封缺陷等问题，一旦流入市场被人食用，会危及身体健康，损害企业形象。
机械臂搭配视觉系统使得系统柔性化程度更高，机械臂代替传动的分拣机构，减少了机械设计的难度，便于维修，可以作为独立单元，移植到任意的流水线或者其他工位。
发明内容
为了克服已有PE瓶检测与分拣采用人工方式的精度较低、工作效率较低的不足，本发明提供一种精度较高、工作效率较高的基于机器视觉的PE瓶检测与分拣系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于机器视觉的PE瓶检测与分拣系统，包括运输传送单元、视觉检测单元、系统控制单元和分拣执行单元，所述的运输传送单元包括传送带平台和分拣摆放平台，所述的视觉检测单元包括第一工业相机、第二工业相机、环光源和背光源，第一相机和环光源安装在传送带正上方，第二相机和背光源垂直且侧放在传送带两侧；所述的分拣执行单元包括六轴机械臂和末端执行夹爪，所述视觉检测单元与所述系统控制单元相连，所述系统控制单元连接所述分拣执行单元。
进一步，所述的运输传送单元包括白色传送带和用于实时记录反馈传送带上PE瓶移动距离的光电编码器，所述光电编码器安装在传送带上方。
再进一步，所述视觉检测单元还包括视觉软件系统，所述视觉软件系统包括In-Sight模块，该模块对采集到的PE瓶图像进行处理，计算PE瓶的位置坐标，检测判断不合格的PE瓶，并通过所述的控制器引导分拣执行机构完成分拣。
更进一步，所述的分拣执行单元中，所述的末端夹爪通过法兰盘与所述的机械臂相连，机械臂的控制端与所述的系统控制单元连接，所述机械臂放置在传送带一侧。
本发明的有益效果主要表现在：
1、结构简单，安装方便，采用六轴机械臂代替传送的分拣机构，提高了系统鲁棒性，简化了设备或装置结构。
2、准确性好，本发明通过视觉识别定位检测对PE瓶进行分类，并通过机械臂抓取摆放，分拣精度、准确率及自动化程度较高。
3、使用寿命长，本系统包括视觉系统、分拣执行机构、运输传送系统，通过视觉识别和控制，可以避免不必要的碰撞及生产时的人为干涉，延长系统的使用寿命。
4、生产效率高，通过视觉识别和控制的PE瓶检测与分拣系统，无需人为高强度进行分拣，方便快速准确的抓取PE瓶进行分类整齐排列，具有较高的生产效率。
附图说明
图1为基于机器视觉的PE瓶检测与分拣系统的整体结构示意图；
图2为本基于机器视觉的PE瓶检测与分拣系统的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2，一种基于机器视觉的在线PE瓶检测与分拣系统，该系统由四大单元组成：运输传送单元、视觉检测单元、系统控制单元、分拣执行单元。视觉检测单元设置在运输传送单元上方，视觉检测单元与系统控制单元相连，系统控制单元连接分拣执行单元。
运输传送单元包括白色传送带1和光电编码器9，光电编码器9安装在传送带1上方，其作用是实时记录反馈传送带上PE瓶移动距离。
视觉检测单元包括第一工业相机6、第二工业相机8、背光源7、环光源5、对应的支架4和视觉软件系统，所述的相机6和8为康耐视7200相机，所述的环光源5为红色光源，用于弥补室内光线不足或其它光源在拍照区分布不均匀，有效的确保拍照区域的光线的充足及光源分布的均匀，所述的第一相机6和环光源5安装在传送带正上方，所述的第二相机8和背光源7垂直且侧放在传送带1两侧，所述的视觉软件系统包括In-Sight模块，该模块对采集到的PE瓶图像进行处理，计算PE瓶的位置坐标，检测判断不合格的PE瓶，并通过所述的控制器10引导分拣执行机构完成分拣。
系统控制单元为机械臂的CS8C控制器10，分别与所述的视觉检测单元和分拣执行单元相连。
分拣执行单元主要用六轴机械臂3和末端夹抓2组成，所述的末端夹抓2通过法兰盘与所述的机械臂3相连，机械臂与3所述的CS8C控制器10连接，放置在传送带1一侧。
如图1和图2所示，一种采用上述基于机器视觉的PE瓶检测与分拣系统进行检测分拣的方法，包括如下步骤：
(1)PE瓶图像采集：通过光电编码器9记录传送带1位移变化，采用外部触发方式每隔20cm触发相机6和8拍照并传输给视觉系统软件进行图像处理；
(2)PE瓶图像预处理：对采集到的图像进行图像的滤波和锐化等处理，消除噪声对PE瓶图像的干扰；
(3)目标定位识别：使用基于轮廓周长的匹配方法对PE瓶图像匹配识别，使用基于最小二乘法拟合椭圆的方法完成质心位置的检测。
(4)缺陷检测：采用等分圆法和竖直积分投影法完成PE瓶瓶口缺陷检测和充装率的检测。
(5)跟踪抓取：将检测信号反馈给CS8C控制器10，根据系统反馈的位置信息，计算在线PE瓶在笛卡尔坐标系下的位置，控制机械臂3和末端夹抓2完成在线抓取。
(6)分类摆放：视觉系统将通过以太网的信息传输方式，将每个PE瓶的特征信息发送至机械臂控制系统10。并通过机械臂CS8C控制器10控制六轴机械臂3进行分拣，并在不同区域摆放整齐。
本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
Claims (4)
1.一种基于机器视觉的PE瓶检测与分拣系统，其特征在于：所述系统包括运输传送单元、视觉检测单元、系统控制单元和分拣执行单元，所述的运输传送单元包括传送带平台和分拣摆放平台，所述的视觉检测单元包括第一工业相机、第二工业相机、环光源和背光源，第一相机和环光源安装在传送带正上方，第二相机和背光源垂直且侧放在传送带两侧；所述的分拣执行单元包括六轴机械臂和末端执行夹爪，所述视觉检测单元与所述系统控制单元相连，所述系统控制单元连接所述分拣执行单元。
2.如权利要求1所述的基于机器视觉的PE瓶检测与分拣系统，其特征在于：所述的运输传送单元包括白色传送带和用于实时记录反馈传送带上PE瓶移动距离的光电编码器，所述光电编码器安装在传送带上方。
3.如权利要求1或2所述的基于机器视觉的PE瓶检测与分拣系统，其特征在于：所述视觉检测单元还包括视觉软件系统，所述视觉软件系统包括In-Sight模块，该模块对采集到的PE瓶图像进行处理，计算PE瓶的位置坐标，检测判断不合格的PE瓶，并通过所述的控制器引导分拣执行机构完成分拣。
4.如权利要求1或2所述基于机器视觉的PE瓶检测与分拣系统，其特征在于：所述的分拣执行单元中，所述的末端夹爪通过法兰盘与所述的机械臂相连，机械臂的控制端与所述的系统控制单元连接，所述机械臂放置在传送带一侧。
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