CN109647738B - 一种高速成像分拣系统的分拣方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速成像分拣系统的分拣方法。在分拣系统中，所述主动力输送机和壳体均安装于机架上，所述壳体位于主动力输送机的中部，所述壳体与主动力输送机之间形成输送通道，所述输送通道的上端设有X射线接收器，所述工业平板计算机和控制按钮安装于壳体的一侧，所述指示灯安装于壳体的顶部，所述壳体的下端设有下侧安装腔，所述下侧安装腔内安装有主控制箱、动力控制箱和X射线发射装置，所述动力弯道安装于输送通道输出端的主动力输送机一侧，所述剔除机构安装于动力弯道和主动力输送机的连接处。本发明可以直观的显示被检品的内部图像，发现有任何不合格品后，将立即将不合格品剔除流水线，真正实现了高速分拣的功能。

Description

一种高速成像分拣系统的分拣方法

技术领域

本发明涉及分拣技术领域，更具体地说，特别涉及一种高速成像分拣系统的分拣方法。

背景技术

工业产品在包装后，通过肉眼无法直接观察内部是否有缺失、破损的情况，现今广泛采用称重式检测手段，通过动态检重称对被检品进行称量，但由于称量过程中需要稳定才能称量出准确的重量值，但因为流水线产量极高，还不能让被检品停留在检重称上进行准确称量，只能采用运动中称量的方式进行检测，极大的影响了检测精度，速度越快检测精度越低，所以只能压低自动包装设备的生产效率，来满足检测的要求。并且在包装后的被检品内部发生破损但重量没有改变，动态检重称也是无法判断(例如：药品中的药片发生断裂、啤酒瓶瓶嘴部分受到瓶内压力所致，造成瓶口部分碎裂，这几种情况总重量都不会改变)以上检测方式为肉眼无法直接观察到内部情况的被检品(一般为纸盒纸箱包装)。另外一种检测方式为人工检测(例如单面可直接看的内部药品的铝塑包装药品，或者塑封瓶装饮料等)但由于同样是流水线生产产量极高，由于人眼极易疲劳经常出现漏检的情况，还有另外一种极其不科学的检测方式，按照生产比例进行拆包抽检，不但造成了产品的损失，也无法代表全部产品的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速成像分拣系统及分拣方法，以克服现有技术所存在的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高速成像分拣系统，包括机架、主动力输送机、壳体、指示灯、工业平板计算机、控制按钮、动力弯道、X射线发射装置、X射线接收器和剔除机构；所述主动力输送机和壳体均安装于机架上，所述壳体位于主动力输送机的中部，所述壳体与主动力输送机之间形成输送通道，所述输送通道的上端设有X射线接收器，所述工业平板计算机和控制按钮安装于壳体的一侧，所述指示灯安装于壳体的顶部，所述壳体的下端设有下侧安装腔，所述下侧安装腔内安装有主控制箱、动力控制箱和X射线发射装置，所述动力弯道安装于输送通道输出端的主动力输送机一侧，所述剔除机构安装于动力弯道和主动力输送机的连接处；所述工业平板计算机内设有图像解析模块，该图像解析模块用于将X射线接收器传送来的数字信号进行合并处理并形成图像，再对图像进行变换和识别，判断被检品是否缺件或破损，且对是缺件或破损的被检品，通过剔除机构将其剔除至动力弯道上。

进一步地，所述主动力输送机的一端设有第一传感器，位于输送通道内的主动力输送机两侧设有第二传感器，位于输送通道出口处的主动力输送机两侧设有第三传感器，位于动力弯道的输入端设有第四传感器，位于动力弯道的输出端设有第五传感器。

进一步地，还包括连接在动力弯道输出端的无动力存储区。

进一步地，所述主控制箱内设有直流电源供电模块、图像数据传输模块和命令控制模块，所述直流电源供电模块与图像数据传输模块和命令控制模块连接，所述图像数据传输模块连接在X射线接收器和工业平板计算机内的图像解析模块之间，所述命令控制模块与工业平板计算机的输出端连接。

进一步地，所述X射线发射装置包括X射线发生器，以及用于控制X射线发生器的X射线发射控制器，所述X射线发生器与X射线接收器相对应，所述X射线发生器的输出端设有导光罩。

进一步地，所述输送通道的两侧设有防护板。

进一步地，所述壳体的前端下侧还设有与工业平板计算机连通的热敏打印机。

本发明还提供一种高速成像分拣系统的分拣方法，包括以下步骤：

S1、当第一传感器检测到被检品时，第一传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块发送指令至X射线发射控制器，X射线发射控制器控制打开X射线发生器，产生X射线，同时X射线接收器处于待机状态；

S2、当第二传感器触发时，第二传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块发送指令至X射线接收器，X射线接收器采集穿透被检品的X射线，并将X射线转换为电信号，再由电信号转换为数字信号，传输至工业平板电脑内的图像解析模块，图像解析模块将数字信号转换成图像显示到屏幕上，同时经过内部算法判别此图像是否符合标准要求，然后传输给命令控制模块，命令控制模块会根据合格或不合格进行下一步处理；

S3、当第三传感器触发时，第三传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块会根据工业平板电脑对图像识别是否符合标准要求，将指令传达给剔除机构，如被检品合格，剔除机构将不动作，如被检品不合格，剔除机构将被检品剔除至动力弯道上；

S4、当有不合格品被剔除时，第四传感器被触发，第四传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块接到信号后，判断不合格品已经被剔除。

进一步地，在步骤S4中，如有不合格品被检出但没有触发第四传感器，命令控制模块会将信息反馈到工业平板电脑，工业平板电脑会根据剔除数量总数减掉第四传感器的触发数量，得出未成功剔除数量，并作记录。

进一步地，若第五传感器在一设定时间被触发后，第五传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块接到信号后不做任何处理，如第五传感器被长时间触发后，第五传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块接到信号后会触发三色报警指示灯发出报警；

此时如有不合格品被检出，命令控制模块仍发出剔除指令，剔除机构将不合格品剔除流水线；

若第四传感器被触发在一设定时间，第四传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块接收到信号后，触发报警，同时命令控制模块拒绝执行工业平板电脑发出的剔除指令，工业平板电脑接到被拒绝执行的信号后，记录不合格品未被剔除。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明可以直观的显示被检品的内部图像，发现有任何不合格品后，将立即将不合格品剔除流水线，完全不影正常的生产过程，并且该系统可满足99％自动包装设备的产量需求，真正实现了高速分拣的功能。本发明除了克服速度限制以外，更重要的是解决了成像的问题，肉眼无法看到，通过该系统就将产品内的情况直接显示在主机的屏幕上，并且检测精度为0.2mm，任何瑕疵在通过监测系统的时候都会暴露无疑，将传统的检测方式像集成化数字化迈进一大步。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明高速成像分拣系统的主视图。

图2是本发明高速成像分拣系统的侧视图。

图3是本发明高速成像分拣系统的俯视图。

图4是本发明高速成像分拣系统的立体图。

图5是本发明高速成像分拣系统中各模块的连接框图。

图6是本发明高速成像分拣系统的一种影像示意图。

图7是本发明高速成像分拣系统的一种影像与实际产品示意图。

图8是本发明高速成像分拣系统的一种影像与实际产品示意图。

图9是本发明高速成像分拣系统的一种影像与实际产品示意图。

附图标记说明：1、机架，2、主动力输送机，3、壳体，4、指示灯，5、工业平板计算机，6、防护板，7、控制按钮，8、热敏打印机，9、下侧安装腔，10、动力弯道，11、X射线接收器，12、剔除机构，13、无动力存储区，14、主控制箱，15、动力控制箱，16、X射线发射控制器，17、X射线发生器，18、导光罩，19、气压套件，20、变频电机，A、第一传感器，B、第二传感器，C、第三传感器，D、第四传感器，E、第五传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1-图4所示，本发明提供一种高速成像分拣系统，包括机架1、主动力输送机2、壳体3、指示灯4、工业平板计算机5、控制按钮7、动力弯道10、X射线发射装置、X射线接收器11和剔除机构12；所述主动力输送机2和壳体3均安装于机架1上，所述壳体3位于主动力输送机2的中部，所述壳体3与主动力输送机2之间形成输送通道，所述输送通道的上端设有X射线接收器11，所述工业平板计算机5和控制按钮7安装于壳体3的一侧，所述指示灯4安装于壳体3的顶部，所述壳体3的下端设有下侧安装腔9，所述下侧安装腔9内安装有主控制箱、动力控制箱和X射线发射装置，所述动力弯道10安装于输送通道输出端的主动力输送机2一侧，所述剔除机构12安装于动力弯道10和主动力输送机2的连接处；所述工业平板计算机5内设有图像解析模块，该图像解析模块用于将X射线接收器11传送来的数字信号进行合并处理并形成图像，再对图像进行变换和识别，判断被检品是否缺件或破损，且对是缺件或破损的被检品，通过剔除机构将其剔除至动力弯道10上。

所述主动力输送机2的一端设有第一传感器A，位于输送通道内的主动力输送机2两侧设有第二传感器B，位于输送通道出口处的主动力输送机2两侧设有第三传感器C，位于动力弯道10的输入端设有第四传感器D，位于动力弯道10的输出端设有第五传感器E。第一传感器A、第二传感器B、第三传感器C、第四传感器D和第五传感器E均为光电传感器。

本发明还包括连接在动力弯道10输出端的无动力存储区13，用于存放动力弯道10传输来的带有缺件或破损被检品。

所述主动力输送机2通过动力控制箱15控制动作，主控制箱14用于控制指示灯4、工业平板计算机5、控制按钮7和热敏打印机8等。

所述主控制箱内设有直流电源供电模块、图像数据传输模块和命令控制模块，所述直流电源供电模块与图像数据传输模块和命令控制模块连接，所述图像数据传输模块连接在X射线接收器11和工业平板计算机5内的图像解析模块之间，所述命令控制模块与工业平板计算机5的输出端连接。

所述主控制箱内还具有空气开关(总电源)，交流接触器(供电控制)，直流继电器(由于单片机或PLC不能直接提供大电流，所以命令控制模块将驱动直流继电器，有直流继电器再去控制其他部件)，直流电源，单片机(也有其他型号采用PLC控制的)，适配器(给探测器及工业平板电脑供电，也是直流电源的一种)。

所述图像解析模块为嵌入在工业平板计算机5内的，是专门处理图像和做识别用的软件。

所述X射线发射装置包括X射线发生器17，以及用于控制X射线发生器17的X射线发射控制器16，所述X射线发生器17与X射线接收器11相对应，所述X射线发生器17的输出端设有导光罩18。

所述X射线接收器11主要包括光敏原件，用于接收X射线并转换为电信号，转换模块，用于将光敏原件发出的电信号转换成图像数字信号，传输模块，用于将图像的数字信号传输给工业平板计算机。

所述输送通道的两侧设有防护板6，用于保护被检品，防护板6可以分为通道铅防护，以及设在壳体内侧的铅防护。通道铅防护和壳体内侧的铅防护均设有X射线屏蔽层，保证X射线不会对外泄漏，保护周边环境不收影响。

所述壳体3的前端下侧还设有与工业平板计算机5连通的热敏打印机8，可以对记录等数据进行打印。

所述剔除机构12的结构是将现有的长滚筒变为了三个小的辊筒(本实施例共12个辊筒)，通过皮带与变频电机20的输出端连接，以驱动辊筒旋转，并且每个辊筒下端都有一个拨叉装置(拨叉装置为现有技术)，即通过一个拨叉连接器把所有拨叉都连接到一起，通过一个气压套件19的推拉动作，来完成辊筒的转向，进而实现剔除。

本发明还提供一种高速成像分拣系统的分拣方法，包括以下步骤：

第一步、当第一传感器A检测到被检品时，第一传感器A将信号传输至命令控制模块，命令控制模块发送指令至X射线发射控制器，X射线发射控制器控制打开X射线发生器，产生X射线，同时X射线接收器处于待机状态；

第二步、当第二传感器B触发时，第二传感器B将信号传输至命令控制模块，命令控制模块发送指令至X射线接收器11，X射线接收器11采集穿透被检品的X射线，并将X射线转换为电信号，再由电信号转换为数字信号，传输至工业平板电脑内的图像解析模块，图像解析模块将数字信号转换成图像显示到屏幕上，同时经过内部算法判别此图像是否符合标准要求，然后传输给命令控制模块，命令控制模块会根据合格或不合格进行下一步处理；

图像解析模块对图像进行整合，如图6所示，按图像显示方向来看的话，接受到的数字信号都是以最小分辨率逐列扫描的也就是线扫描方式的，通过单列的图像组合成整幅图像显出来，图像显示出来后开始对图像中灰度进行排查，如灰度不足说明被检品的量不足，如灰度正常，开始对图像中处理，如腐蚀算法将所有连接到一起的被检品阴影分开，然后统计被检品内部数量是多少，如满足要求即合格，否则判为不合格。同样也要对被检品的内部不应该出现阴影的位置进行分析，如不该出现阴影的部分有阴影存在，那就证明这边有异物，同样也会被判为不合格。

参阅图7-图9，每个图中左边为实际产品图，右边为影像图，可更直观了解，算法很多种但都是围绕图像中的阴影(即图像中黑色部分的灰度值)开展的，这些都是在用户使用之前进行的图像采集得出的数据，但不是通过采集完好的图像后，跟现在扫描出来的图像进行比对，而是找到平均的灰度值后确定为基准值，然后动态分析被检品图像，提高了容错率，保证每个被检品都能被准确的识别。图7的产品均为合格品，图8也为不合格产品，缺少一瓶酒，而图9中可以很直观的发现具有不合格品(即碎瓶)。

第三步、当第三传感器C触发时，第三传感器C将信号传输至命令控制模块，命令控制模块会根据工业平板电脑对图像识别是否符合标准要求，将指令传达给剔除机构，如被检品合格，剔除机构将不动作，如被检品不合格，剔除机构将被检品剔除至动力弯道10上；

第四步、当有不合格品被剔除时，第四传感器D被触发，第四传感器D将信号传输至命令控制模块，命令控制模块接到信号后，判断不合格品已经被剔除。

在第四步中，如有不合格品被检出但没有触发第四传感器D，命令控制模块会将信息反馈到工业平板电脑，工业平板电脑会根据剔除数量总数减掉第四传感器D的触发数量，得出未成功剔除数量，并作记录。

如第五传感器E被短时间触发后，第五传感器E将信号传输至命令控制模块，命令控制模块接到信号后不做任何处理，如第五传感器E被长时间(≥5s)触发后，第五传感器E将信号传输至命令控制模块，命令控制模块接到信号后会触发三色报警指示灯发出报警。报警作用是提示不合格品存储区已满，但此时如有不合格品被检出，命令控制模块仍能发出剔除指令，要求剔除机构将不合格品剔除流水线，剔除机构也将服从命令控制器的剔除指令。

当报警灯发出报警后仍然没有清理不合格品，导致不合格品继续堆积，直至第四传感器D被长时间触发(长时间≥2秒以上)，此时第四传感器D将信号传输至命令控制模块，命令控制模块接收到信号后，触发红色旋转报警灯(机壳上部有两个报警灯，高的是三色报警灯，矮的是红色旋转报警灯)，同时命令控制模块将拒绝执行工业平板电脑发出的剔除指令，工业平板电脑接到被拒绝执行的信号后，将记录下有不合格品未被剔除(如有)。

这是由于存储区及动力弯道都已堆满不合格品，如果再有不合格品被剔除机构朝弯道方向剔除，由于没有空间容纳不合格品，将会发生流水线阻塞的情况。

当上述第一至第三传感器被触发后信号将传输至命令控制模块，命令控制模块会开始计时，如果第一至第三光电传感器长时间被触发(>2s)，命令控制模块将会判断被检品的输送线路上有阻塞情况发生，命令控制模块停止被检品的输送线路同时启动报警。这是因为，在发生阻塞后才会长时间触发这三个传感器中的任何一个，所以需要停线。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高速成像分拣系统的分拣方法，该高速成像分拣系统包括机架、主动力输送机、壳体、指示灯、工业平板计算机、控制按钮、动力弯道、X射线发射装置、X射线接收器和剔除机构；所述主动力输送机和壳体均安装于机架上，所述壳体位于主动力输送机的中部，所述壳体与主动力输送机之间形成输送通道，所述输送通道的上端设有X射线接收器，所述工业平板计算机和控制按钮安装于壳体的一侧，所述指示灯安装于壳体的顶部，所述壳体的下端设有下侧安装腔，所述下侧安装腔内安装有主控制箱、动力控制箱和X射线发射装置，所述动力弯道安装于输送通道输出端的主动力输送机一侧，所述剔除机构安装于动力弯道和主动力输送机的连接处；所述工业平板计算机内设有图像解析模块，该图像解析模块用于将X射线接收器传送来的数字信号进行合并处理并形成图像，再对图像进行变换和识别，判断被检品是否缺件或破损，且对是缺件或破损的被检品，通过剔除机构将其剔除至动力弯道上；

所述主动力输送机的一端设有第一传感器，位于输送通道内的主动力输送机两侧设有第二传感器，位于输送通道出口处的主动力输送机两侧设有第三传感器，位于动力弯道的输入端设有第四传感器，位于动力弯道的输出端设有第五传感器；

所述主控制箱内设有直流电源供电模块、图像数据传输模块和命令控制模块，所述直流电源供电模块与图像数据传输模块和命令控制模块连接，所述图像数据传输模块连接在X射线接收器和工业平板计算机内的图像解析模块之间，所述命令控制模块与工业平板计算机的输出端连接；

所述X射线发射装置包括X射线发生器，以及用于控制X射线发生器的X射线发射控制器，所述X射线发生器与X射线接收器相对应，所述X射线发生器的输出端设有导光罩；

其特征在于：高速成像分拣系统的分拣方法，该方法包括以下步骤：

S1、当第一传感器检测到被检品时，第一传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块发送指令至X射线发射控制器，X射线发射控制器控制打开X射线发生器，产生X射线，同时X射线接收器处于待机状态；

S2、当第二传感器触发时，第二传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块发送指令至X射线接收器，X射线接收器采集穿透被检品的X射线，并将X射线转换为电信号，再由电信号转换为数字信号，传输至工业平板电脑内的图像解析模块，图像解析模块将数字信号转换成图像显示到屏幕上，同时经过内部算法判别此图像是否符合标准要求，然后传输给命令控制模块，命令控制模块会根据合格或不合格进行下一步处理；

S3、当第三传感器触发时，第三传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块会根据工业平板电脑对图像识别是否符合标准要求，将指令传达给剔除机构，如被检品合格，剔除机构将不动作，如被检品不合格，剔除机构将被检品剔除至动力弯道上；

S4、当有不合格品被剔除时，第四传感器被触发，第四传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块接到信号后，判断不合格品已经被剔除。

2.根据权利要求1所述的分拣方法，其特征在于：在步骤S4中，如有不合格品被检出但没有触发第四传感器，命令控制模块会将信息反馈到工业平板电脑，工业平板电脑会根据剔除数量总数减掉第四传感器的触发数量，得出未成功剔除数量，并作记录。

3.根据权利要求1所述的分拣方法，其特征在于：若第五传感器在一设定时间被触发后，第五传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块接到信号后不做任何处理，如第五传感器被长时间触发后，第五传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块接到信号后会触发三色报警指示灯发出报警；此时若有不合格品被检出，命令控制模块仍发出剔除指令，剔除机构将不合格品剔除流水线；若第四传感器被触发在一设定时间，第四传感器将信号传输至命令控制模块，命令控制模块接收到信号后，触发报警，同时命令控制模块拒绝执行工业平板电脑发出的剔除指令，工业平板电脑接到被拒绝执行的信号后，记录不合格品未被剔除。

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