CN109142377B - 一种饮用矿泉水水质检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种饮用矿泉水水质检测装置，包括传送带Ⅰ、LED光源、传送带Ⅱ、斜坡、检测箱、摄像头、电动门Ⅰ、控制器、电动门Ⅱ、活动挡板，本装置能够适用于工业生产线上、并且能够用视觉传感器等硬件平台对饮用矿泉水进行检测，本发明检测装置能够采集到水充分摇匀后的图像，并对其进行分析处理，可将干净的水与混有杂质的水所得到的图像进行对比，从而分析出水中杂质颗粒度，进一步得出所测矿泉水是否含有固体漂浮物，是否符合标准的结论，本发明装置可实现流水线工作，适用于日常饮用矿泉水在出厂前是否含有固体漂浮物的检测，节约财力物力，有效提高工作效率，经济实用，操作简单。

Description

一种饮用矿泉水水质检测装置

技术领域

本发明涉及一种饮用矿泉水水质检测装置，属于水质检测研究领域。

背景技术

目前，瓶装矿泉水的生产工艺基本上都是：水源水→粗滤→精滤→去离子净化（离子交换、反渗透、蒸馏）→杀菌→灌装封盖→灯检→成品。而其中的灯检环节，其主要原理是利用人工肉眼来识别水中是否有漂浮颗粒等杂质，这种方法的缺点是：灯检人员视力不同，检测结果不同，质量不均一；操作工眼睛易疲劳，容易误检或漏检；长时间工作对操作工的眼睛有一定损害，员工思想压力大，易造成质量波动，产生漏检；生产效率低，费时费力，是大规模生产的产能瓶颈。

针对上述水质检测技术中存在的问题，提出一种应用于矿泉水杂质检测的装置。该装置利用计算机视觉的方法，对所测水质进行图像采集和分析，具有很高的准确性，同时它可实现流水线工作，可以将合格产品与不合格产品进行分类，大大提高生产效率。目前国内外关于水质检测的方法有很多，但是还没有专门运用于矿泉水水中杂质检测的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种饮用矿泉水水质检测装置，本装置能够适用于工业生产线上、并且能够用视觉传感器等硬件平台对饮用矿泉水进行检测，本发明检测装置能够采集到水充分摇匀后的图像，并对其进行分析处理，可将干净的水与混有杂质的水所得到的图像进行对比，从而分析出水中杂质颗粒度，进一步得出所测矿泉水是否含有固体漂浮物，是否符合标准的结论。本发明可以解决瓶装矿泉水，在出厂前需要检测里面是否存在固体漂浮物时靠人工来进行观察，费时费力、依赖人的主观感觉，检测效果不好的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种饮用矿泉水水质检测装置，包括传送带Ⅰ、LED光源、传送带Ⅱ、斜坡、检测箱、摄像头、电动门Ⅰ、控制器、电动门Ⅱ、活动挡板；

所述检测箱内顶部安装摄像头、控制器，所述检测箱的一侧壁设有入口，对应的另一侧壁上设有出口，且入口处设有活动挡板，活动挡板的一端与检测箱连接，且可绕检测箱前后运动，所述斜坡位于检测箱内，斜坡的顶端位于检测箱的入口处，斜坡的底端位于检测箱内，所述活动挡板位于斜坡顶端的正上方，所述传送带Ⅰ与斜坡顶端连接，所述电动门Ⅰ、电动门Ⅱ均包括电机和门，电动门Ⅱ的电机安装在斜坡下方，且电机与控制器连接，电动门Ⅱ的门倾斜安装在斜坡底端，电动门Ⅱ门的开闭由控制器进行控制，电动门Ⅱ的门关闭时，电动门Ⅱ的门顶端与斜坡底端连接，电动门Ⅱ的门底端位于电动门Ⅰ的前方，电动门Ⅱ的门打开时，电动门Ⅱ的门向门底端方向运动，所述电动门Ⅰ的电机安装在检测箱外壁上，且电机与控制器连接，电动门Ⅰ的门安装在检测箱的出口处，所述LED光源安装在检测箱后壁左下方，对斜坡底端的矿泉水瓶的底部进行垂直照射，所述摄像头、控制器分别通过导线与计算机连接。

所述LED光源包括LED灯、灯罩和凹面镜；所述LED灯外设有灯罩，且灯罩一端设有凹面镜。

所述摄像头通过导线与计算机连接，将拍摄图像传输至计算机，计算机利用差分法处理图像，得出待测矿泉水中固体颗粒物数量。

所述电动门Ⅱ的门下方设有传送带Ⅱ。

所述电动门Ⅱ的门通过轴安装在斜坡底端。

本发明的工作原理如下：

将待检测的饮用矿泉水按一定间距置于传送带Ⅰ上，检测样本推开活动挡板后到达斜坡后在斜坡滚动一段距离，最后停在电动门Ⅱ的门处，这样做的目的是使瓶中的水充分混合，使得细小的固体颗粒悬浮在水中，当LED光源中的LED灯从水瓶底端照射后，检测箱内顶端的摄像头可以捕捉到更为清晰的图像，有效地检测到水中的漂浮物，摄像头将采集到图像经数据线发送给计算机后，计算机利用差分算法对图像进行分析处理，处理依据是纯净的水与浑浊水所得到的图像是有很大差别的，光点越多，表示水中颗粒度越大，则水越不纯净，反之亦反，若检测结果合格则计算机将合数指令发送至控制器，由控制器控制电动门Ⅰ的电机运动从而打开电动门Ⅰ的门，同时电动门Ⅱ仍处于关闭状态，待测样本输送到传送带Ⅱ上进入包装环节后关闭电动门Ⅰ；若检测结果不合格则计算机将不合格指令发送至控制器，控制器控制电动门Ⅱ打开，同时电动门Ⅰ处于关闭状态，从而待测样本落入收集箱后，关闭电动门Ⅱ，完成不合格产品的筛选。

本发明用计算机视觉的方法检测水中杂质，计算机视觉是一门研究如何使机器“看”的科学，更进一步的说，就是是指用摄影机和电脑代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量等机器视觉，并进一步做图像处理，使电脑处理成为更适合人眼观察或传送给仪器检测的图像。

现有图像处理方法主要有两种，一是用纯硬件方式来实现图像的编码和解码，即采用专用芯片来完成；二是用纯软件的方式实现编解码运算，其优点在于算法易于更新，且造价低。本装置的图像处理的步骤为：提取原始图像→灰度→滤波→差分方法进行图像处理获取亮度值。上述步骤为对采集到的图像的处理，由于采集图像可能为彩色，而彩色图像色素太多，如果图像背景出现变化，图像就不能再进行处理，所以图像先灰度或变成二值图像，然后进行滤波，即把要处理的特定图像外的背景去掉，然后再对研究的图像进行算法处理，在本装置中主要是运用矿泉水在斜坡上滚动，使瓶中的水处于运动状态，且固体颗粒悬浮于水中，光从水瓶底部照射，可照射到整瓶水的状态，效果最佳；这样检测箱顶端的摄像头垂直拍摄，采集到多组图像，由于水瓶边缘或水瓶中的水在滚动后产生的气泡在图像中都会呈现出亮点，影响检测结果，需将其去除，所以利用多组图像相减所得亮度值之和即为该瓶矿泉水中固体颗粒物数量，通过此方法也可以对矿泉水质量检测进行评估。

本发明的有益效果是：

（1）本发明装置可实现流水线工作，适用于日常饮用矿泉水在出厂前是否含有固体漂浮物的检测，节约财力物力，有效提高工作效率，经济实用，操作简单。

（2）本发明采用计算机视觉的方法，运用比较精密的算法对所获图像处理，提高了检测的准确度。

附图说明

图1为本发明装置的俯视图；

图2为本发明装置的正视图；

图3为本发明装置的左视图；

图4为本发明LED光源的结构示意图；

图中各标号：1-传送带Ⅰ、2- LED光源、3-传送带Ⅱ、4-斜坡、5-检测箱、6-摄像头、7-电动门Ⅰ、8-控制器、9-电动门Ⅱ、10-活动挡板、11-LED灯、12-灯罩、13-凹面镜。

具体实施方式

下面结合附图和实施案例对本发明做进一步说明，以方便技术人员理解。

实施例1：如图1~4所示，本饮用矿泉水水质检测装置，包括传送带Ⅰ1、LED光源2、传送带Ⅱ3、斜坡4、检测箱5、摄像头6、电动门Ⅰ7、控制器8、电动门Ⅱ9、活动挡板10；

所述检测箱5内顶部安装摄像头6、控制器8，所述检测箱5的一侧壁设有入口，对应的另一侧壁上设有出口，且入口处设有活动挡板10，活动挡板10的一端与检测箱5连接，且可绕检测箱5前后运动，所述斜坡4位于检测箱5内，斜坡4的顶端位于检测箱5的入口处，斜坡4的底端位于检测箱5内，所述活动挡板10位于斜坡4顶端的正上方，所述传送带Ⅰ1与斜坡4顶端连接，所述电动门Ⅰ7、电动门Ⅱ9均包括电机和门，电动门Ⅱ9的电机安装在斜坡4下方，且电机与控制器8连接，电动门Ⅱ9的门倾斜安装在斜坡4底端，电动门Ⅱ9门的开闭由控制器8进行控制，电动门Ⅱ9的门关闭时，电动门Ⅱ9的门顶端与斜坡4底端连接，电动门Ⅱ9的门底端位于电动门Ⅰ7的前方，电动门Ⅱ9的门打开时，电动门Ⅱ9的向门底端方向运动，所述电动门Ⅰ7的电机安装在检测箱5外壁上，且电机与控制器8连接，电动门Ⅰ7的门安装在检测箱5的出口处，所述LED光源2安装在检测箱5后壁左下方，对斜坡4底端的矿泉水瓶的底部进行垂直照射，所述摄像头6、控制器8分别通过导线与计算机连接。

所述LED光源2包括LED灯11、灯罩12和凹面镜13；所述LED灯11外设有灯罩12，且灯罩12一端设有凹面镜13。

所述摄像头6通过导线与计算机连接，将拍摄图像传输至计算机，计算机利用差分法处理图像，得出待测矿泉水中固体颗粒物数量。

所述电动门Ⅰ7的门下方设有传送带Ⅱ3。

电动门Ⅱ9的门通过轴安装在斜坡4底端。

本实施例装置的工作过程如下：

将待检测的饮用矿泉水按一定间距置于传送带Ⅰ1上，检测样本推开活动挡板10后到达斜坡4后在斜坡4滚动一段距离，最后停在电动门Ⅱ9处，这样做的目的是使瓶中的水充分混合，使得细小的固体颗粒悬浮在水中，当LED光源2的LED灯11从水瓶底端照射后，检测箱5内顶端是我摄像头6可以捕捉到更为清晰的图像，有效地检测到水中的漂浮物，摄像头6将采集到图像经数据线发送给计算机后，计算机利用差分算法对图像进行分析处理，处理依据是纯净的水与浑浊水所得到的图像是有很大差别的，光点越多，表示水中颗粒度越大，则水越不纯净，反之亦反，若检测结果合格则计算机将合数指令发送至控制器8，由控制器8控制电动门Ⅰ7的电机运动从而打开电动门Ⅰ7的门，同时电动门Ⅱ9仍处于关闭状态，待测样本输送到传送带Ⅱ3上进入包装环节后关闭电动门Ⅰ7；若检测结果不合格则计算机将不合格指令发送至控制器8，控制器8控制电动门Ⅱ9打开，同时电动门Ⅰ7处于关闭状态，从而待测样本落入收集箱后，关闭电动门Ⅱ9，完成不合格产品的筛选。

摄像头6将采集到图像经数据线发送给计算机后，计算机处理的步骤为提取原始图像→灰度→滤波→差分方法进行图像处理获取亮度值，具体过程为对采集到的图像的处理，由于采集图像可能为彩色，而彩色图像色素太多，如果图像背景出现变化，图像就不能再进行处理，所以图像先灰度，然后进行滤波，即把要处理的特定图像外的背景去掉，然后再对研究的图像进行算法处理，处理依据是纯净的水与浑浊水所得到的图像是有很大差别的，光点越多，表示水中颗粒度越大，则水越不纯净，从而对不合格矿泉水进行筛查。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种饮用矿泉水水质检测装置，包括检测箱（5）和摄像头（6），其特征在于：还包括传送带Ⅰ（1）、LED光源（2）、传送带Ⅱ（3）、斜坡（4）、电动门Ⅰ（7）、控制器（8）、电动门Ⅱ（9）、活动挡板（10）；

所述检测箱（5）内顶部安装摄像头（6）、控制器（8），所述检测箱（5）的一侧壁设有入口，对应的另一侧壁上设有出口，且入口处设有活动挡板（10），活动挡板（10）的一端与检测箱（5）连接，且可绕检测箱（5）前后运动，所述斜坡（4）位于检测箱（5）内，斜坡（4）的顶端位于检测箱（5）的入口处，斜坡（4）的底端位于检测箱（5）内，所述活动挡板（10）位于斜坡（4）顶端的正上方，所述传送带Ⅰ（1）与斜坡（4）顶端连接，所述电动门Ⅰ（7）、电动门Ⅱ（9）均包括电机和门，电动门Ⅱ（9）的电机安装在斜坡（4）下方，且电机与控制器（8）连接，电动门Ⅱ（9）的门倾斜安装在斜坡（4）底端，电动门Ⅱ（9）门的开闭由控制器（8）进行控制，电动门Ⅱ（9）的门关闭时，电动门Ⅱ（9）的门顶端与斜坡（4）底端连接，电动门Ⅱ（9）的门底端位于电动门Ⅰ（7）的前方，电动门Ⅱ（9）的门打开时，电动门Ⅱ（9）的门向门底端方向运动，所述电动门Ⅰ（7）的电机安装在检测箱（5）外壁上，且电机与控制器（8）连接，电动门Ⅰ（7）的门安装在检测箱（5）的出口处，所述LED光源（2）安装在检测箱（5）后壁左下方，对斜坡（4）底端的矿泉水瓶的底部进行垂直照射，所述摄像头（6）、控制器（8）分别通过导线与计算机连接。

2.根据权利要求1所述的饮用矿泉水水质检测装置，其特征在于：所述LED光源（2）包括LED灯（11）、灯罩（12）和凹面镜（13）；所述LED灯（11）外设有灯罩（12），且灯罩（12）一端设有凹面镜（13）。

3.根据权利要求1所述的饮用矿泉水水质检测装置，其特征在于：所述摄像头（6）通过导线与计算机连接，将拍摄图像传输至计算机，计算机利用差分法处理图像，得出待测矿泉水中固体颗粒物数量。

4.根据权利要求1所述的饮用矿泉水水质检测装置，其特征在于：所述电动门Ⅰ（7）的门下方设有传送带Ⅱ（3）。

5.根据权利要求1所述的饮用矿泉水水质检测装置，其特征在于：电动门Ⅱ（9）的门通过轴安装在斜坡（4）底端。

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