CN109530270A - 一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统，包括图像采集单元、图像处理单元、PLC控制器；所述图像采集单元包括光源、镜头、相机、图像采集卡；所述光源包括LED灯光源、荧光灯光源、激光线光源，所述相机分别与所述LED灯光源、所述荧光灯光源及激光线光源相配合采集相应图像；通过相机与LED灯光源相配合采集面膜的轮廓及表面进行采集，经过图像处理单元与标准面膜进行比对后判断面膜的轮廓及表面是否存在缺陷；通过相机与荧光灯光源配合采集面膜，经过图像处理单元与标准面膜进行比对后判断面膜是否含有荧光剂；通过相机与激光线光源配合采集激光线在面膜上的状态图像，经过图像处理单元与标准面膜进行比对后判断面膜是否出现撕裂现象。

Description

一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统

技术领域

本发明属于检测技术领域，尤其涉及一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统。

背景技术

传统面膜裁切大多采用手工裁切、机器冲压裁切的方法和两个真空吸嘴开袋的方式，效率低下，且传统面膜从裁切到装袋步骤繁多，浪费了时间和人力成本且过程的消毒要求难以控制；为了解决这一技术问题，申请公布号为CN108100737A的中国专利公开了一种全自动面膜生产线，通过设置面膜放卷装置、面膜覆膜放卷装置的材料均经纠偏装置叠加进入第一滚筒模切机以在第一皮带输送线上形成面膜结构，设置面膜包装袋放卷装置与滚筒模切机连接以在第二皮带传输线上形成面膜包装袋，该面膜结构经面膜左右折叠座左右折叠后形成折叠面膜结构，该面膜包装袋在进入开袋装置后打开；且第一皮带输送线之上设置有气缸伸缩臂以使得折叠面膜结构在经气缸伸缩臂冲压折叠后落入面膜包装袋中，同时第二皮带传输线上的面膜包装袋由旋转真空开袋装置连续开袋，从而实现面膜的快速裁剪、快速折叠和快速装袋的功能，同时该生产线通过设置AGV小车和自动拼接装置实现了无间断供料；但是该专利不能检测出面膜的外轮廓缺陷、面膜表面缺陷、面膜撕裂及面膜是否含有荧光剂等，无法满足面膜的质量要求。

因此，亟需一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统来解决上述技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统，包括图像采集单元、图像处理单元、PLC控制器；所述图像采集单元包括光源、镜头、相机、图像采集卡；所述光源包括LED灯光源、荧光灯光源、激光线光源，所述相机分别与所述LED灯光源、所述荧光灯光源及激光线光源相配合采集相应图像。

在本系统中，光源是视觉检测中最重要的部分之一，光源的质量直接影响到一个视觉检测系统的可靠和稳定性，通过一定形式光线照射到面膜上，从而达到突出面膜的特征，好的光源能够改善整个系统的分辨率，使面膜和输送装置的到最佳的分离，可以大幅度的降低图像处理算法难度；不当的光源可能导致不好的情况会出现：相机的信噪比不够，当光源亮度达不到要求时，此时图像上出现噪声的几率也会增大，为了减小噪声，必然要加大光圈，从而导致景深的减小；当光源的亮度不够的时候，那么外界光对检测系统的影响也会增大，随之带来的花点和炫光等噪声会干扰许多重要信息，阴影会引起边缘的误检。

在检测系统中的镜头就相当于人眼的晶状体，所有信息都是通过镜头来获得，对于检测系统来说非常重要；镜头的主要参数包括波长、焦距、视角、接口、景深、光圈和快门等。

本系统中的图像采集单元主要用于存储采集的图像。

在所述图像处理单元中设置有标准面膜的各个参数，用于将所述图像采集单元采集的图像与标准面膜的进行比对，将比对结果传送至所述PLC控制器内。

更进一步的，所述相机与所述LED灯光源相配合采集面膜轮廓及面膜表面；所述相机与所述荧光灯光源相配合采集面膜在荧光灯照射下的图像；所述相机与激光线光源相配合采集激光线在面膜上的形态图像；所述图像采集单元将采集三次图像信息。

更进一步的，所述相机为CCD相机；CCD相机具有体积小、重量轻、不收磁场影响、具有抗震动和撞击的特性，适用于拍摄运动的物体。

更进一步的，所述图像采集单元将采集的图像传送至所述图像处理单元，经过所述图像处理单元处理后将处理信息传送至所述PLC控制器；所述图像处理单元包括预处理模块、毛刺缺陷检测模块、表面缺陷检测模块。

更进一步的，所述PLC控制器用于控制所述图像采集单元、所述运动控制平台、所述图像处理单元；所述PLC控制器将检测结果发送给机械装置。

更进一步的，所述机械装置为分拣装置；所述分拣装置包括第一分拣装置、第二分拣装置、第三分拣装置、第四分拣装置、第五分拣装置、第六分拣装置、第七分拣装置、第八分拣装置。

在用于输送面膜的输送装置上安装有光敏传感器，光敏传感器检测到输送装置上有面膜通过时传递信号给所述图像采集单元；此时，所述相机配合相应光源进行图像采集并将采集的图像信息传递给所述图像处理单元，所述图像处理单元将处理图像的结果传送至所述PLC控制器，所述PLC控制器根据结果控制所述机械装置对面膜进行分拣工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、通过相机与LED灯光源相配合采集面膜的轮廓及表面进行采集，经过图像处理单元与标准面膜进行比对后判断面膜的轮廓及表面是否存在缺陷。

2、通过相机与荧光灯光源配合采集面膜，经过图像处理单元与标准面膜进行比对后判断面膜是否含有荧光剂。

3、通过相机与激光线光源配合采集面膜图像，经过图像处理单元与标准面膜进行比对后判断面膜是否出现撕裂现象。

4、通过分拣装置对不同缺陷进行分拣，以免造成不合格产品相互混乱。

附图说明

图1为本发明实施例1的系统框图。

图2为本发明实施例1中面膜未出现撕裂时激光线的状态。

图3为本发明实施例1中面膜出现撕裂时激光线的状态。

图4为本发明实施例1中图像算法模块执行流程。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统，包括图像采集单元、图像处理单元、PLC控制器；所述图像采集单元包括光源、镜头、相机、图像采集卡；所述光源包括LED灯光源、荧光灯光源、激光线光源采集，所述相机分别与所述荧光灯光源及激光线光源相配合采集图像；在所述图像处理单元中设置有标准面膜的各个参数，用于将所述图像采集单元采集的图像与标准面膜的进行比对，将比对结果传送至所述PLC控制器内；所述PLC控制器根据比对结果判断面膜是否符合标准，以及后期的处理工作。

在本系统中，理想的光源应该是明亮、均匀、稳定的，现市面上光源种类众多，可以按照发光器件本身可以分为卤素灯、荧光灯、LED灯、氙灯等等，表1所示为视觉系统采用的光源特性比较。

表1机器视觉常采用的几种光源对比

在检测系统中的镜头就相当于人眼的晶状体，所有信息都是通过镜头来获得，对于检测系统来说非常重要；镜头的主要参数包括波长、焦距、视角、接口、景深、光圈和快门等；本系统选择的镜头参数如表2：

表2 镜头参数

本系统中的图像采集卡主要用存储采集的图像。

如图4所示，所述图像处理单元包括预处理模块、毛刺缺陷检测模块、表面缺陷检测模块、荧光剂检测模块、撕裂检测模块；所述预处理模块对图像进行二值化Bn、仿射变换、轮廓提取图等操作，从图像中提取出有效的面膜区域，提供给后续的缺陷检测算法使用；所述毛刺缺陷检测模块利用边缘检测、区域生长等算子对图像进行处理，提取出毛刺缺陷并给出缺陷等级结果；所述表面缺陷检测模块利用曲线拟合等算子对图像进行处理，提取面膜中缺块并给出缺块等级结果；所述荧光剂检测模块利用采集的图像与标准面膜进行比对并给出比对结果；所述撕裂检测模块采集激光线照射在面膜上的状态的图像与激光线照射在标准面膜的状态进行比对并给出结果；图像处理单元将处理结果发送至所述PLC控制器。

在本系统中，采用LED灯光源和相机的配合采集面膜的轮廓及面膜的表面，面膜的轮廓包括面膜外缘轮廓及面膜上眼眶及嘴部的轮廓；采用荧光灯光源和相机的配合采集表面图像，若面膜含有荧光剂，荧光灯光源照射在上面时会产生颜色变化，若面膜不含有荧光剂，面膜则不会发生变化；采用激光线光源和相机配合采集面膜内部图像，在相机的视野中，在面膜上形成一条与输送装置运动方向垂直的单色高亮细线，细线会随着输送装置的运行，扫描到输送带表面的各个部位，图2所示为面膜未出现撕裂时激光线的状态，图3所示为面膜出现撕裂状态时激光线的状态。

由于本系统不仅对面膜轮廓缺陷及面膜表面缺陷进行检测同时也对面膜荧光剂含量进行检测，故，在本系统中选择荧光灯光源及LED灯光源，同时也采用激光线光源对面膜撕裂缺陷进行检测；即，在本系统总所述图像采集单元将采集四次图像信息，分别为：LED灯光源和相机配合采集面膜轮廓图像信息采集；LED灯光源和相机配合采集面膜表面图像信息采集；荧光灯和相机配合采集面膜表面图像采集；激光线光源和相机配合采集面膜图像采集，四次图像采集的顺序由PLC控制器控制。

由于让光源长时间工作，对光源的寿命是一个严重的损伤，拍摄输送装置上的面膜时，一般都采用频闪灯，这样既可以最大限度的增加LED灯、荧光灯及激光线光源的使用寿命，同时可以很好的抓拍到输送装置上的面膜图像；当频闪频率比输送装置运动速度快的时候，那么获得的输送装置上面膜的图像其运动方向与输送装置运动方向相反；当频闪频率比输送装置运动速度慢的时候，那么获得的输送装置上面膜的图像其运动方向与输送装置运动方向相同；当频闪频率和输送装置运动速度严格匹配的时候，输送装置上的面膜不管是在快速还是慢速的运动，被抓获的图像显示的是面膜的静态图，面膜出现的位置相同，非常适合处理。

假设面膜沿着输送装置方向的尺寸为S，输送装置运动速度为V，系统的缩放比例为M，相机的像元尺寸为P，芯片尺寸为L，曝光时间为T，如果在每一次曝光过程中，面膜运动过程在相机成像变化量小于一个像素，则相机认为是同一个位置，因此可以得到比较清晰的图像。

所述相机为CCD相机，主要包括线扫、面扫两类，各种类型CCD相机的传感器构架，其性能见表3。

表3 各类相机性能和特点

根据本系统的检测要求：采用深圳迪美捷科技的DC300C彩色相机，其支持DirectShow、TWAIN、Photoshop、ACDSee等应用，兼容主流Windows操作系统，DC300C彩色相机在预览时采用低分辨率，抓拍时采用全分辨率；支持裸数据保存，支持自动/手动平衡，自动/手动曝光等功能。

所述图像采集单元将采集的图像传送至所述图像处理单元，经过所述图像处理单元处理后将处理信息传送至所述PLC控制器。

在所述PLC控制器中，存储有毛刺缺陷等级、表面缺块等级、荧光剂含量等级以及撕裂等级，在所述PLC控制器中再次对所述图像处理单元传送过来的数据进行再次计算并得出相应缺陷等级，针对相应等级做出下一步工作的指令。

毛刺缺陷主要是指面膜轮廓上的毛边，根据毛边的长度分为a级（＞5㎜）、b级（＞4㎜），当面膜外缘的毛边的长度为a级及眼眶毛边及嘴部毛边的长度为b级时；面膜表面缺陷等级主要为面膜表面缺块，当面膜表面每个缺块的面积大于2㎜²及面膜表面缺块处数为大于3处时，该面膜判断不合格面膜；当采集的面膜的图像与标准面膜进行对比出被采集的面膜含有荧光剂时，该面膜判断为不合格面膜；撕裂缺陷主要是指面膜出现分正常断裂及非正常撕裂的状态，当撕裂的长度大于5㎜时，该面膜判断为不合格面膜。

PLC控制器将缺陷等级分为以下等级：A级-面膜含有荧光剂；B级-面膜不含荧光剂但存在轮廓缺陷；C级-面膜不含荧光剂但存在表面缺块缺陷；D级-面膜不含荧光剂但存在撕裂缺陷；E级-面膜不含荧光剂但存在轮廓缺陷、表面缺块缺陷；F级-面膜不含荧光剂但存在轮廓缺陷、表面缺块缺陷及撕裂缺陷；E-面膜不含荧光剂但存在轮廓缺陷及撕裂缺陷；H级-面膜不含荧光剂但存在表面缺块缺陷及撕裂缺陷；PLC控制器将缺陷等级发送给机械装置。

PLC控制器也用于控制机械装置，机械装置包括第一分拣装置、第二分拣装置、第三分拣装置、第四分拣装置、第五分拣装置、第六分拣装置、第七分拣装置、第八分拣装置，每一个分拣装置对应一个回收处；当面膜的缺陷等级为A级时，PLC控制器控制第一分拣装置将缺陷等级为A的面膜分拣至相应回收处，含有荧光剂的面膜单独进行后期处理；当面膜的缺陷等级为B级时，PLC控制器控制第二分拣装置将缺陷等级为B的面膜分拣至相应回收处，通过回收处对缺陷等级为B的面膜进行再次修剪合格后进入下一工序；当面膜的缺陷等级为C级时，PLC控制器控制第三分拣装置将缺陷等级为C的面膜分拣至相应回收处后进入下一工序；当面膜的缺陷等级为D级时，PLC控制器控制第四分拣装置将缺陷等级为D的面膜分拣至相应回收处后进入下一工序；当面膜的缺陷等级为E级时，PLC控制器控制第五分拣装置将缺陷等级为E的面膜分拣至相应回收处后进入下一工序；当面膜的缺陷等级为F级时，PLC控制器控制第六分拣装置将缺陷等级为F的面膜分拣至相应回收处后进入下一工序；当面膜的缺陷等级为G级时，PLC控制器控制第七分拣装置将缺陷等级为G的面膜分拣至相应回收处后进入下一工序；当面膜的缺陷等级为H级时，PLC控制器控制第八分拣装置将缺陷等级为H的面膜分拣至相应回收处后进入下一工序。

本发明的在线视觉检测系统，通过相机与LED灯光源相配合采集面膜的轮廓及表面进行采集，经过图像处理单元与标准面膜进行比对后判断面膜的轮廓及表面是否存在缺陷；通过相机与荧光灯光源配合采集面膜，经过图像处理单元与标准面膜进行比对后判断面膜是否含有荧光剂；通过相机与激光线光源配合采集激光线在面膜上的状态图像，经过图像处理单元与标准面膜进行比对后判断面膜是否出现撕裂现象，通过上述方式能够综合实现对面膜表面缺陷的综合检测，便于工业生产中面膜生产的自动化和精细化，具有较好的应用前景。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (7)

1.一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统，包括PLC控制器，其特征在于，包括图像采集单元、图像处理单元；所述图像采集单元包括光源、镜头、相机、图像采集卡；所述光源包括LED灯光源、荧光灯光源、激光线光源，所述相机分别与LED灯光源、所述荧光灯光源及所述激光线光源相配合采集相应图像。

2.根据权利要求1所述的一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统，其特征在于，所述图像处理单元包括预处理模块、毛刺缺陷检测模块、表面缺陷检测模块、荧光剂检测模块、撕裂缺陷检测模块。

3.根据权利要求1所述的一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统，其特征在于，所述相机与所述LED灯光源相配合采集面膜轮廓及面膜表面；所述相机与所述荧光灯光源相配合采集面膜在荧光灯照射下的图像；所述相机与激光线光源相配合采集激光线在面膜上的状态图像。

4.根据权利要求1所述的一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统，其特征在于，所述相机为CCD相机。

5.根据权利要求2所述的一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统，其特征在于，所述图像采集单元将采集的图像传送至所述图像处理单元，经过所述图像处理单元处理后将处理信息传送至所述PLC控制器。

6.根据权利要求1所述的一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统，其特征在于，所述PLC控制器用于控制所述图像采集单元、所述图像处理单元；所述PLC控制器将检测结果发送给机械装置。

7.根据权利要求6所述的一种用于面膜生产线的在线视觉检测系统，其特征在于，所述机械装置为分拣装置。