CN107096728A - 一种纸盒封装及喷码视觉检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纸盒封装及喷码视觉检测系统及方法，其中的系统包括：喷码检测相机、喷码检测光源及设置在纸盒上部的外形检测相机；至少一个第一激光光源，设置在纸盒上部，用于发射第一激光线，以在所述纸盒表面的第一端到第二端形成所述第一激光线；至少一个第二激光光源，设置在纸盒上部，用于发射第二激光线，以在所述纸盒表面的第一侧到第二侧形成所述第二激光线；图像处理装置，分别与外形检测相机及喷码检测相机连接，用于接收外形检测相机及喷码检测相机采集到的纸盒图像，根据纸盒图像判断当前纸盒是否封装完好及喷码是否合格。其可配合现有纸盒封装喷码生产线，实现对纸盒封装及表面喷码的实时在线检测，降低了漏检率，提高了检测精度。

Description

一种纸盒封装及喷码视觉检测系统及方法

技术领域

本发明涉及机器视觉工业自动化技术领域，尤其涉及一种纸盒封装及喷码视觉检测系统及方法。

背景技术

在食品、药品、日化等各个行业使用外表面带有喷码的纸盒或纸箱进行包装是一种非常常见的优质包装方式。自问世以来，在世界范围内得到飞速发展。在使用过程中，由于原材料质量、生产工艺等原因，常会出现喷码缺失、纸盒变形、封口不良等多种异常状态。目前国内各厂商对纸盒变形、封口不良和喷码缺失等缺陷的检测主要还是依靠工人肉眼识别，受限于工人的主观因素影响，漏检不良品较多，给生产厂家带来了大量损失。随着生产线速度的不断提高及人工成本的不断增加，这种纯粹依靠人工的检测方法显示出越来越大的弊端。

发明内容

为克服现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种纸盒封装及喷码视觉检测系统，其可配合现有纸盒封装喷码生产线，实现对纸盒封装及表面喷码的实时在线检测，降低了漏检率，提高了检测精度。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种纸盒封装及喷码视觉检测系统，其包括：喷码检测相机、喷码检测光源，及

外形检测相机，设置在纸盒上部，用于拍摄纸盒图像；

至少一个第一激光光源，设置在纸盒上部，用于发射第一激光线，以在所述纸盒表面的第一端到第二端形成所述第一激光线；

至少一个第二激光光源，设置在纸盒上部，用于发射第二激光线，以在所述纸盒表面的第一侧到第二侧形成所述第二激光线；

图像处理装置，分别与所述外形检测相机及喷码检测相机连接，用于接收所述外形检测相机及喷码检测相机采集到的纸盒图像，根据所述纸盒图像判断当前纸盒是否封装完好及喷码是否合格。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括第一封盒检测光电、第二封盒检测光电、第三封盒检测光电及第四封盒检测光电；

所述第一封盒检测光电和第二封盒检测光电设置于所述纸盒移动方向的两侧，用于检测所述纸盒的封装是否完好；

所述第三封盒检测光电和第四封盒检测光电设置于所述纸盒移动方向的两端，用于检测所述纸盒的封装是否完好。

进一步，还包括光电传感器、激光光源控制器和喷码检测光源控制器；

所述光电传感器分别与所述外形检测相机和喷码检测相机连接，用于感知待检测纸盒到达所述预定位置，并分别向所述外形检测相机和喷码检测相机发送触发信号；

所述激光光源控制器与所述外形检测相机连接，用于接收所述外形检测相机发送的触发信号，并控制所述第一激光光源和第二激光光源闪烁以进行拍照；

所述喷码检测光源控制器与所述喷码检测相机连接，用于接收所述喷码检测相机发送的触发信号，并控制所述喷码检测光源闪烁以进行拍照。

进一步，还包括PLC、与所述PLC连接的编码器和剔除器；

所述PLC分别与所述光电传感器、第一封盒检测光电、第二封盒检测光电、第三封盒检测光电、第四封盒检测光电及图像处理装置连接，用于根据所述光电传感器、第一封盒检测光电、第二封盒检测光电、第三封盒检测光电及第四封盒检测光电的触发信号和所述图像处理装置的图像处理结果控制所述剔除器的运行。

本发明还提供一种纸盒喷码视觉检测方法，其包括：

获取纸盒喷码图像；

对获取的纸盒喷码图像进行处理，获得图像信息；

根据所述图像信息判断当前纸盒上的喷码是否合格。

进一步，所述对获取的纸盒喷码图像进行处理，获得图像信息具体包括：

选取感兴趣区域；

对选取的感兴趣区域进行二值化，对二值化后的喷码进行膨胀操作以将所有的喷码连通成为一个连通域；

寻找所述连通域的最小外接矩形；

若所述最小外接矩形内的喷码图像的倾斜角大于预设阈值，则判断该喷码不合格。

进一步，还包括：

若所述最小外接矩形内的喷码图像的倾斜角小于预设阈值，则对该喷码图像进行旋转调整成水平状态；

判断喷码图像中的字符是否倒置，若倒置则将倒置的字符调整为正常状态，获得正常状态的喷码图像；

计算字符的形状数据，并分别与预设形状数据进行对比，确定喷码是否合格。

进一步，还包括：

将所述正常状态的喷码图像进行单字符分割，获得分割后的多个单字符；

计算字符的个数，并与标准字符个数对比判断喷码图像是否合格。

进一步，还包括：

寻找每个所述单字符的最小外接矩形；

计算每个所述单字符的倾斜角度，若任意一个或多个所述单字符的倾斜角度的大于预设阈值，则判断该喷码不合格；

若所有所述单字符的倾斜角度小于预设阈值，则将倾斜的单字符旋转调整为水平状态，获得水平状态的单字符图像；

计算每个单个字符的形状数据，并分别与预设形状数据进行对比，确定喷码是否合格。

进一步，还包括：将所述水平状态的单字符图像与标准单字符模板进行对比识别，判断每个单字符是否合格。

与现有技术相比，本发明提供的纸盒封装及喷码视觉检测系统，其同时实现纸盒的封装和喷码检测，检测精度高，检测效率高，纸盒封装的检测精度在1mm以上，并可配合现有的纸盒封装喷码生产线，对现有生产工艺无影响。

与现有技术相比，本发明提供的纸盒喷码视觉检测方法，其可提高喷码检测的精度，达到单个字符喷印错误、单个字符的缺失＜10％，远高于目前人工检测水平。

附图说明

图1、2为本发明实施例二提供的纸盒封装及喷码视觉检测系统的结构示意图；

图3为从第一激光光源和第二激光光源检测纸盒封装的视角所示出的视觉检测系统结构示意图；

图4为从第一封盒检测光电和第二封盒检测光电检测纸盒封装的视角所示出的视觉检测系统结构示意图；

图5为从第三封盒检测光电和第四封盒检测光电检测纸盒封装的视角所示出的视觉检测系统结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的纸盒封装及喷码视觉检测系统的结构流程示意图；

图7为本发明实施例三提供的纸盒喷码视觉检测方法的流程图；

图8为图7中步骤S2的流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-外形检测相机，2-第一激光光源，3-第二激光光源，4-第一激光线，5-第二激光线，6-纸盒，7-第一封盒检测光电，8-第二封盒检测光电，9-光电传感器，10-第三封盒检测光电，11-第四封盒检测光电，12-喷码检测光源，13-喷码检测相机，14-反光镜，15-光电反射板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例提供的纸盒封装及喷码视觉检测系统，其包括：喷码检测相机、喷码检测光源，及

外形检测相机，设置在纸盒上部，用于拍摄纸盒图像；

至少一个第一激光光源，设置在纸盒上部，用于发射第一激光线，以在所述纸盒表面的第一端到第二端形成所述第一激光线；

至少一个第二激光光源，设置在纸盒上部，用于发射第二激光线，以在所述纸盒表面的第一侧到第二侧形成所述第二激光线；

图像处理装置，分别与所述外形检测相机及喷码检测相机连接，用于接收所述外形检测相机及喷码检测相机采集到的纸盒图像，根据所述纸盒图像判断当前纸盒是否封装完好及喷码是否合格。

该检测系统可安装于现有的纸盒封装喷码检测线上，在纸盒进入该检测系统之前，可在输送线上选装对中装置，对纸盒的进入检测柜的姿态进行调整。通过布置第一激光光源和第二激光光源，可在纸盒的表面形成第一激光线和第二激光线，由于纸盒的姿态在之前已经过对中机构的调整，这两条激光线的长短和出现的位置应该是固定的，如果激光线的长短和出现的位置超出预设的范围则判断纸盒上边面的平整度不合格，则说明纸盒上有折页翘起，封装不合格。

同时，通过喷码检测相机和喷码检测光源获得纸盒的喷码图像，经图像处理装置处理后可判断当前所检测的纸盒的喷码是否合格。

实施例二

如图1所示，本实施例提供了纸盒封装及喷码视觉检测系统的其他实施方式，具体为：该检测系统包括：喷码检测相机13、喷码检测光源12，及

外形检测相机1，设置在纸盒上部，用于拍摄纸盒图像；

至少一个第一激光光源(未视出)，设置在纸盒上部，用于发射第一激光线，以在所述纸盒表面的第一端到第二端形成所述第一激光线；

至少一个第二激光光源(未视出)，设置在纸盒上部，用于发射第二激光线，以在所述纸盒表面的第一侧到第二侧形成所述第二激光线；

图像处理装置，分别与所述外形检测相机1及喷码检测相机13连接，用于接收所述外形检测相机1及喷码检测相机13采集到的纸盒图像，根据所述纸盒图像判断当前纸盒是否封装完好及喷码是否合格。

在该实施方式中，可将外形检测相机1置于纸盒上部的侧面，并可在纸盒上部设置反射镜14，纸盒表面的图像通过反射镜14的反射在外形检测相机1处成像，利用反射镜14的反射作用，可降低外形检测相机1的布置高度，减小该检测系统的体积和所占空间。

该检测系统还可设置光电传感器9、激光光源控制器和喷码检测光源控制器，该光电传感器9分别与所述外形检测相机1和喷码检测相机13连接，用于感知待检测纸盒到达所述预定位置，并分别向所述外形检测相机1和喷码检测相机13发送触发信号。当纸盒到达该检测系统时，光电传感器9中的光源发射的光线被纸盒遮挡，无法到达光电反射板15上，光电传感器9触发，启动后续的检测过程。该激光光源控制器与所述外形检测相机1连接，用于接收所述外形检测相机1发送的触发信号，并控制所述第一激光光源和第二激光光源闪烁以进行拍照。该喷码检测光源12控制器与所述喷码检测相机13连接，用于接收所述喷码检测相机13发送的触发信号，并控制所述喷码检测光源12闪烁以进行拍照。

为进一步检测纸盒的封装，在该实施方式中，如图1、2、6所示，还可引入第一封盒检测光电7、第二封盒检测光电8、第三封盒检测光电10及第四封盒检测光电11；其中的第一封盒检测光电7、第二封盒检测光电8、第三封盒检测光电10及第四封盒检测光电11可统称为外形光电传感器。将所述第一封盒检测光电7和第二封盒检测光电8设置于所述纸盒移动方向的两侧，将所述第三封盒检测光电10和第四封盒检测光电11设置于所述纸盒移动方向的两端。

在该实施方式中，如图6所示，该检测系统还可包括PLC、与所述PLC连接的编码器和剔除器；所述PLC分别与所述光电传感器、第一封盒检测光电、第二封盒检测光电、第三封盒检测光电、第四封盒检测光电及图像处理装置连接，用于根据所述光电传感器、第一封盒检测光电、第二封盒检测光电、第三封盒检测光电及第四封盒检测光电的触发信号和所述图像处理装置的图像处理结果控制所述剔除器的运行。

当光电传感器感知到待检测纸盒到达该检测系统时，当光电传感器感知到待检测纸盒到达该检测系统时，光电传感器被触发，向外形检测相机发送触发信号，激光光源控制器接收外形检测相机发送的信号，开始控制第一线激光光源和第二线激光光源闪烁同时外形检测相机拍照。可使用第一激光光源和第二激光光源在纸盒表面形成两条激光线，如图3所示，第一激光光源2发射的第一激光线4经过纸盒表面的第一端和第二端，第二激光光源3发射的第二激光线5经过纸盒的第一侧和第二侧，在进入该检测系统前，纸盒的姿态可利用对中机构进行调整，经这两条激光线打在调整后的纸盒表面上时，其长短和出现的位置应该是固定的，如果激光线的长短和出现的位置超出预设的范围，如图3所示，则判断纸盒上边面的平整度不合格，则说明纸盒上有折页翘起，封装不合格。

与此同时，PLC持续采集第一封盒检测光电、第二封盒检测光电、第三封盒检测光电和第四封盒检测光电的状态，直到光电传感器触发结束，如图4所示，第一封盒检测光电7和第二封盒检测光电8设置于所述纸盒移动方向的两侧，在PLC持续采集第一封盒检测光电7、第二封盒检测光电8、第三封盒检测光电10和第四封盒检测光电11的状态的过程中，如果第一封盒检测光电7或第二封盒检测光电8被触发则盒子A边或B边封盒不合格，说明A边或B边上有折页翘起。如图5所示，第三封盒检测光电10和第四封盒检测光电11设置于所述纸盒移动方向的两端，在PLC持续采集第一封盒检测光电7、第二封盒检测光电8、第三封盒检测光电10和第四封盒检测光电11的状态的过程中，如果第三封盒检测光电10或第四封盒检测光电11被触发则盒子C边或D边封盒不合格，说明C边或D边上有折页翘起。

当光电传感器感知到待检测纸盒到达该检测系统时，光电传感器被触发，喷码检测相机接收到该触发信号，向喷码检测光源控制器发送，喷码检测光源控制器控制喷码检测光源闪烁，同时，喷码检测相机拍照。并将喷码图像发送给图像处理系统，由图像处理系统判断喷码是否合格。

如图6所示，该检测系统还可包括编码器、界面处理工控机、触摸屏和报警灯。图像处理装置在对其接收的图像进行处理后，将处理结果发送给界面处理机，由界面处理机将结果显示在触摸屏上，图像处理装置同时将处理结果发送给PLC，PLC经运算后将运算结果发送给界面处理机，如果运算结果不合格，PLC则通过编码器追踪纸盒的移动的位置，当纸盒到达剔除器剔除工位时，PLC将不合格信号发送给剔除器和报警灯，剔除器将不合格的纸盒剔除到不良品暂存区。

该视觉检测系统的人机交互可通过触摸屏实现，界面工控机可通过无线或有线方式与服务器相连，将系统的运行状态上传至服务器，用户可使用PDA或手机通过wifi或internet查看服务器上的信息，并将操作指令传达给检测设备，方便远程操作、远程监控及对设备进行远程维护。

实施例三

如图7所示，基于实施例一或二所述的纸盒封装及喷码视觉检测系统，本实施例提供一种纸盒喷码视觉检测方法，其包括：

S1：获取纸盒喷码图像；

S2：对获取的纸盒喷码图像进行处理，获得图像信息；

S3：根据所述图像信息判断当前纸盒上的喷码是否合格。

如图8所示，其中的对获取的纸盒喷码图像进行处理，获得图像信息具体包括：

T1：选取感兴趣区域；

T2：对选取的感兴趣区域进行二值化，对二值化后的喷码进行膨胀操作以将所有的喷码连通成为一个连通域；

T3：寻找所述连通域的最小外接矩形；

T4：若所述最小外接矩形内的喷码图像的倾斜角大于预设阈值，则判断该喷码不合格。

其中，若所述最小外接矩形内的喷码图像的倾斜角小于预设阈值，则对该喷码图像进行旋转调整成水平状态；

判断喷码图像中的字符是否倒置，若倒置则将倒置的字符调整为正常状态，获得正常状态的喷码图像；

计算字符的形状数据，并分别与预设形状数据进行对比，确定喷码是否合格。

还可将正常状态的喷码图像进行单字符分割，获得分割后的多个单字符，并计算字符的个数，并与标准字符个数对比判断喷码图像是否合格。

在获得分割后的多个单字符后，还可寻找每个单字符的最小外接矩形；计算每个所述单字符的倾斜角度，若任意一个或多个所述单字符的倾斜角度的大于预设阈值，则判断该喷码不合格；若所有所述单字符的倾斜角度小于预设阈值，则将倾斜的单字符旋转调整为水平状态，获得水平状态的单字符图像；并计算每个单个字符的形状数据，并分别与预设形状数据进行对比，确定喷码是否合格。例如，可计算每个单字符的长度、宽度、长宽比、面积等形状数据与预设形状数据进行对比，可精确确定喷码是否合格。

还可将水平状态的单字符图像与标准单字符模板进行对比识别，判断每个单字符是否合格，例如，如果喷码中的多个字符之间出现错乱，通过与标准单字符模板分别进行一一对比识别，可快速判断每个单字符是否合格。

通过上述喷码视觉检测方法对纸盒喷码检测的精度可以达到单个字符喷印错误、单个字符的缺失＜10％，远高于目前人工检测水平；其检测速率可以达到30个/秒。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纸盒封装及喷码视觉检测系统，其特征在于，包括：喷码检测相机、喷码检测光源，及

外形检测相机，设置在纸盒上部，用于拍摄纸盒图像；

至少一个第一激光光源，设置在纸盒上部，用于发射第一激光线，以在所述纸盒表面的第一端到第二端形成所述第一激光线；

至少一个第二激光光源，设置在纸盒上部，用于发射第二激光线，以在所述纸盒表面的第一侧到第二侧形成所述第二激光线；

图像处理装置，分别与所述外形检测相机及喷码检测相机连接，用于接收所述外形检测相机及喷码检测相机采集到的纸盒图像，根据所述纸盒图像判断当前纸盒是否封装完好及喷码是否合格。

2.根据权利要求1所述的纸盒封装及喷码视觉检测系统，其特征在于，还包括第一封盒检测光电、第二封盒检测光电、第三封盒检测光电及第四封盒检测光电；

所述第一封盒检测光电和第二封盒检测光电设置于所述纸盒移动方向的两侧，用于检测所述纸盒的封装是否完好；

所述第三封盒检测光电和第四封盒检测光电设置于所述纸盒移动方向的两端，用于检测所述纸盒的封装是否完好。

3.根据权利要求1或2所述的纸盒封装及喷码视觉检测系统，其特征在于，还包括光电传感器、激光光源控制器和喷码检测光源控制器；

所述光电传感器分别与所述外形检测相机和喷码检测相机连接，用于感知待检测纸盒到达所述预定位置，并分别向所述外形检测相机和喷码检测相机发送触发信号；

所述激光光源控制器与所述外形检测相机连接，用于接收所述外形检测相机发送的触发信号，并控制所述第一激光光源和第二激光光源闪烁以进行拍照；

所述喷码检测光源控制器与所述喷码检测相机连接，用于接收所述喷码检测相机发送的触发信号，并控制所述喷码检测光源闪烁以进行拍照。

4.根据权利要求3所述的纸盒封装及喷码视觉检测系统，其特征在于，还包括PLC、与所述PLC连接的编码器和剔除器；

所述PLC分别与所述光电传感器、第一封盒检测光电、第二封盒检测光电、第三封盒检测光电、第四封盒检测光电及图像处理装置连接，用于根据所述光电传感器、第一封盒检测光电、第二封盒检测光电、第三封盒检测光电及第四封盒检测光电的触发信号和所述图像处理装置的图像处理结果控制所述剔除器的运行。

5.一种纸盒喷码视觉检测方法，其特征在于，包括：

获取纸盒喷码图像；

对获取的纸盒喷码图像进行处理，获得图像信息；

根据所述图像信息判断当前纸盒上的喷码是否合格。

6.根据权利要求5所述的纸盒喷码视觉检测方法，其特征在于，所述对获取的纸盒喷码图像进行处理，获得图像信息具体包括：

选取感兴趣区域；

对选取的感兴趣区域进行二值化，对二值化后的喷码进行膨胀操作以将所有的喷码连通成为一个连通域；

寻找所述连通域的最小外接矩形；

若所述最小外接矩形内的喷码图像的倾斜角大于预设阈值，则判断该喷码不合格。

7.根据权利要求6所述的纸盒喷码视觉检测方法，其特征在于，还包括：

若所述最小外接矩形内的喷码图像的倾斜角小于预设阈值，则对该喷码图像进行旋转调整成水平状态；

判断喷码图像中的字符是否倒置，若倒置则将倒置的字符调整为正常状态，获得正常状态的喷码图像；

计算字符的形状数据，并分别与预设形状数据进行对比，确定喷码是否合格。

8.根据权利要求7所述的纸盒喷码视觉检测方法，其特征在于，还包括：

将所述正常状态的喷码图像进行单字符分割，获得分割后的多个单字符；

计算字符的个数，并与标准字符个数对比判断喷码图像是否合格。

9.根据权利要求8所述的纸盒喷码视觉检测方法，其特征在于，还包括：

寻找每个所述单字符的最小外接矩形；

计算每个所述单字符的倾斜角度，若任意一个或多个所述单字符的倾斜角度的大于预设阈值，则判断该喷码不合格；

若所有所述单字符的倾斜角度小于预设阈值，则将倾斜的单字符旋转调整为水平状态，获得水平状态的单字符图像；

计算每个单个字符的形状数据，并分别与预设形状数据进行对比，确定喷码是否合格。

10.根据权利要求9所述的纸盒喷码视觉检测方法，其特征在于，还包括：将所述水平状态的单字符图像与标准单字符模板进行对比识别，判断每个单字符是否合格。