CN109731794A - 基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统及方法，其中系统包括：传送机构、位置传感器、图像采集设备、数据处理器、控制器、缺陷品分离容器和清洗机构；清洗机构包括一超声波清洗槽、一超声波发生器和至少一组喷淋组件，超声波发生器连接多个换能器震头，换能器震头设置于超声波清洗槽内，每一组喷淋组件包括一高压清水喷头和一高压气体喷头；位置传感器和图像采集设备连接数据处理器；数据处理器、传送机构、超声波发生器、高压清水喷头和高压气体喷头连接控制器。本发明的一种基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统及方法，可实现对西林瓶的破损检测和规格自动识别，并根据其规格大小选择相应清洗流程，全自动地对西林瓶进行清洗。

Description

基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统及方法

技术领域

本发明涉及冷冻干燥控制领域，尤其涉及一种基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统及方法。

背景技术

目前国内部分厂商对西林瓶的测量和检测方式仍为人工检测，很多瓶部破损肉眼无法观测，不仅测量结果无法保证，并且工人工作强度大、效率低。当前机器视觉多用于对工业产品零件的检测上，但是缺少针对机械制药方面的玻璃瓶材料的测量判断。同时市场上的瓶类清洗程序多为根据西林瓶的规格人工判断输入，人工判断无法确定其输入的超声波功率是否能够保证清洗质量，对于西林瓶的损伤程度也无法估计。且若西林瓶规格发生变化，人工需再次更改程序，费时费力。故有些西林瓶清洗程序固定通用，并不会根据其尺寸大小进行变化，效率低下，更无法保证清洗质量。

也即，现有技术具有如下缺点：

1、人工检测西林瓶效率低，精度不稳定，无法规避人眼不可见的损伤；

2、清洗程序依靠工人经验输入，无法彻底清洗西林瓶，甚至会造成清洗过程中西林瓶损伤；

3、半自动洗瓶程序固定死板，不能根据西林瓶尺寸灵活变换；

4、无法实现全自动生产，工作效率低。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统及方法，可实现对西林瓶的破损检测和规格自动识别，并根据其规格大小选择相应清洗流程，全自动地对西林瓶进行清洗，实现西林瓶的检测清洗全自动化。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统，包括一传送机构、至少一位置传感器、一图像采集设备、一数据处理器、一控制器、一缺陷品分离容器和一清洗机构；所述清洗机构包括一超声波清洗槽、一超声波发生器和至少一组喷淋组件，所述超声波发生器连接多个换能器震头，所述换能器震头设置于所述超声波清洗槽内，每一组所述喷淋组件包括一高压清水喷头和一高压气体喷头；所述位置传感器、所述图像采集设备、所述缺陷品分离容器、所述超声波清洗槽和所述喷淋组件沿所述传送机构的一第一传送路径依次排布；所述位置传感器和所述图像采集设备连接所述数据处理器；所述数据处理器、所述传送机构、所述超声波发生器、所述高压清水喷头和所述高压气体喷头连接所述控制器。

优选地，所述位置传感器包括光电传感器。

优选地，所述图像采集设备包括一工业CCD相机和一图像采集卡，所述工业CCD相机通过所述图像采集卡连接所述数据处理器。

优选地，所述图像采集设备还包括一光源，所述光源连接所述控制器。

优选地，所述光源采用LED灯。

优选地，包括复数组所述组喷淋组件，且所述组喷淋组件沿所述第一传送路径以此排布。

优选地，所述传送机构包括一第一传送带和多个机械抓手，所述机械抓手间隔连接于所述第一传送带，且所述第一传送带和所述机械抓手分别连接所述控制器；所述第一传送带的传送路径为所述第一传送路径。

优选地，所述传送机构还包括一第二传送带，所述第二传送带一端位于所述第一传送带邻近所述位置传感器的一端的下方；所述第二传送带与所述控制器连接。

本发明的一种基于本发明所述的基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统的西林瓶自动清洗方法，包括步骤：

S1：通过所述第二传送带将至少一西林瓶传送至所述第一传送带下方；

S2：通过所述机械抓手对所述西林瓶进行抓取，被抓取后的所述西林瓶通过机械抓手沿所述第一传送带向靠近所述图像采集设备的方向传动；

S3：当所述位置传感器被所述西林瓶触发后，所述光源点亮，同时控制所述图像采集设备拍摄获取当前所述西林瓶的图像；

S4：所述数据处理器对所述图像进行第一图像处理，判断当前所述西林瓶是否存在破损；如存在，所述机械抓手将当前所述西林瓶移送至所述缺陷品分离容器内，结束步骤；否则，继续对所述图像进行第二图像处理，获得所述西林瓶的属性数据，所述属性数据包括尺寸数据和瓶壁厚度数据，且所述机械抓手将当前所述西林瓶向所述超声波清洗槽方向移动；

S5：所述数据处理器根据所述属性数据自预设的多个清洗模式中选择对应的一所述清洗模式作为当前清洗模式；

S6：根据所述当前清洗模式控制所述超声波发生器的工作参数，并将当前所述西林瓶移动至所述超声波清洗槽内进行超声波清洗；

S7：根据所述当前清洗模式控制所述喷淋组件对当前所述西林瓶进行清洗。

优选地，当当前所述西林瓶的尺寸数据小于一预设值时，在所述S7步骤中，先通过所述高压气体喷头对当前所述西林瓶进行喷气，再通过所述高压清水喷头对当前所述西林瓶进行冲洗，并重复该步骤至少一次。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

本发明的基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统，其通过传送机构、位置传感器、图像采集设备、数据处理器、控制器、缺陷品分离容器和清洗机构的配合，实现通过机器视觉对西林瓶进行检测，可挑选出肉眼不可见的破损瓶，可以有效规避因瓶部细小破损而在灌装过程中造成的“爆瓶”现象，避免产品的二次污染；同时得出的西林瓶尺寸大小更加精确，规避了人工测量误差，提高了测量精度和工作效率；实现了对西林瓶的预先去除缺陷品的全自动清洗。

本发明的一种西林瓶自动清洗方法，具有如下有益效果：

1、利用机器视觉进行西林瓶尺寸自动拣选、测量，节约了人工判断的时间，规避了人工检测的误差和污染，使后续清洗工作效率大大提高。

2、利用机器视觉进行获取西林瓶尺寸和厚度参数，系统自动选择清洗时超声波功率和清洗介质等参数，自动化程度高，准确性强。

3、利用机器视觉获取西林瓶的不同规格尺寸，系统能够决定西林瓶8的具体清洗程序和步骤，全自动清洗程序避免了过度清洗和清洗不当造成的瓶部破损，保证了西林瓶洗后的澄净度和清洗质量，大大提高了清洗效率。

4、系统根据西林瓶具体规格尺寸决定清洗程序和步骤可使西林瓶洗后更加澄净，符合药物生产的GMP认证要求。

5、特别针对小毫升数瓶，设计了特定清洗程序。特定的小瓶清洗程序在后续步骤前吹出瓶内污水，提高清洗效率。

附图说明

图1为本发明实施例的基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的西林瓶自动清洗方法的流程图。

具体实施方式

下面根据附图1和图2，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

请参阅图1，本发明实施例的一种基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统，包括一传送机构1、至少一位置传感器2、一图像采集设备3、一数据处理器4、一控制器5、一缺陷品分离容器6和一清洗机构7；清洗机构7包括一超声波清洗槽71、一超声波发生器72和至少一组喷淋组件73，超声波发生器72连接多个换能器震头721，换能器震头721设置于超声波清洗槽71内，每一组喷淋组件73包括一高压清水喷头731和一高压气体喷头732；位置传感器2、图像采集设备3、缺陷品分离容器6、超声波清洗槽71和喷淋组件73沿传送机构1的一第一传送路径依次排布；位置传感器2和图像采集设备3连接数据处理器4；数据处理器4、传送机构1、超声波发生器72、高压清水喷头731和高压气体喷头732连接控制器5。

本实施例中，位置传感器2包括光电传感器。

图像采集设备3包括一工业CCD相机31和一图像采集卡32，工业CCD相机31通过图像采集卡32连接数据处理器4。

本实施例中，图像采集设备3还包括一光源33，光源33连接控制器5。光源33采用LED灯。

本实施例中，包括复数组组喷淋组件73，且组喷淋组件73沿第一传送路径以此排布。

传送机构1包括一第一传送带11和多个机械抓手12，机械抓手12间隔连接于第一传送带11，且第一传送带11和机械抓手12分别连接控制器5；第一传送带11的传送路径为第一传送路径。

传送机构1还包括一第二传送带13，第二传送带13一端位于第一传送带11邻近位置传感器2的一端的下方；第二传送带与控制器5连接。

传送机构1、位置传感器2、图像采集设备3、数据处理器4、控制器5、缺陷品分离容器6和清洗机构7的配合，通过机器视觉对西林瓶进行检测，可挑选出肉眼不可见的破损瓶，可以有效规避因瓶部细小破损而在灌装过程中造成的“爆瓶”现象，避免产品的二次污染；同时得出的西林瓶8尺寸大小更加精确，规避了人工测量误差，提高了测量精度和工作效率；实现了对西林瓶8的预先去除缺陷品的全自动清洗。

请参阅图1和图2，本发明实施例的一种西林瓶自动清洗方法，其基于本实施例的基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统，包括步骤：

S1：通过第二传送带13将至少一西林瓶8传送至第一传送带11下方；

S2：通过机械抓手12对西林瓶8进行抓取，被抓取后的西林瓶8通过机械抓手12沿第一传送带11向靠近图像采集设备3的方向传动；

S3：当位置传感器2被西林瓶8触发后，光源33点亮，同时控制图像采集设备3拍摄获取当前西林瓶8的图像；

S4：数据处理器4对图像进行第一图像处理，判断当前西林瓶8是否存在破损；如存在，机械抓手12将当前西林瓶8移送至缺陷品分离容器6内，结束步骤；否则，继续对图像进行第二图像处理，获得西林瓶8的属性数据，属性数据包括尺寸数据和瓶壁厚度数据，且机械抓手12将当前西林瓶8向超声波清洗槽71方向移动；

S5：数据处理器4根据属性数据自预设的多个清洗模式中选择对应的一清洗模式作为当前清洗模式；

S6：根据当前清洗模式控制超声波发生器72的工作参数，并将当前西林瓶8移动至超声波清洗槽71内进行超声波清洗；

S7：根据当前清洗模式控制喷淋组件73对当前西林瓶8进行清洗。

其中，当当前西林瓶8的尺寸数据小于一预设值时，在S7步骤中，先通过高压气体喷头732对当前西林瓶8进行喷气，再通过高压清水喷头731对当前西林瓶8进行冲洗，并重复该步骤至少一次。

本发明实施例的一种西林瓶自动清洗方法，实现了对西林瓶8的破损检测和规格自动识别，可根据其规格大小选择相应清洗模式进行对应的清洗流程，全自动地对西林瓶8进行清洗。不同毫升数的西林瓶8规格各不相同，规格越大、瓶壁越厚，所需要的超声波功率越大，但超声波所产生的空穴作用有可能对清洗对象造成损伤，如果功率输入不当甚至会将西林瓶8震碎。故对超声波的频率、功率和清洗介质和清洗温度等参数的选择极其重要。现有的超声波洗瓶机采用“一超”加“三水三气”的清洗方式。“一超”指的是超声波清洗，是将超声波具有的高能量传递到表面污垢中，利用机械力使污物分离瓦解，从瓶壁上剥落下来；“三水三气”是指喷淋段的一道纯化水冲洗、一道压缩空气吹洗、二道纯化水冲洗、二道压缩空气吹洗、三道注射用水冲洗、三道压缩空气吹干，淋洗工艺一般是水气交替喷洗。但由于毫升数小的西林瓶8瓶口太小，虽然将瓶口朝下，瓶内的污水却无法倒出。带着污水的西林瓶8虽进入“三水三气”反冲阶段，但是效果却大打折扣。而本实施例中，清洗程序会根据西林瓶8规格大小自动选择“三水三气”的程序顺序，对于毫升数过小的西林瓶8程序会自动将喷淋段的第一个压缩空气吹洗步骤提前至第一步，将西林瓶8中的污水吹出，再进行接下来的冲洗步骤，这既避免了瓶子因清洁达不到GMP认证要求反复清洗而造成的损伤，也提高了工作效率。

本发明实施例的一种西林瓶自动清洗方法，具有如下有益效果：

1、利用机器视觉进行西林瓶8尺寸自动拣选、测量，节约了人工判断的时间，规避了人工检测的误差和污染，使后续清洗工作效率大大提高。

2、利用机器视觉进行获取西林瓶8尺寸和厚度参数，系统自动选择清洗时超声波功率和清洗介质等参数，自动化程度高，准确性强。

3、利用机器视觉获取西林瓶8的不同规格尺寸，系统能够决定西林瓶8的具体清洗程序和步骤，全自动清洗程序避免了过度清洗和清洗不当造成的瓶部破损，保证了西林瓶8洗后的澄净度和清洗质量，大大提高了清洗效率。

4、系统根据西林瓶8具体规格尺寸决定清洗程序和步骤可使西林瓶8洗后更加澄净，符合药物生产的GMP认证要求。

5、特别针对小毫升数瓶，设计了特定清洗程序。特定的小瓶清洗程序在后续步骤前吹出瓶内污水，提高清洗效率。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统，其特征在于，包括一传送机构、至少一位置传感器、一图像采集设备、一数据处理器、一控制器、一缺陷品分离容器和一清洗机构；所述清洗机构包括一超声波清洗槽、一超声波发生器和至少一组喷淋组件，所述超声波发生器连接多个换能器震头，所述换能器震头设置于所述超声波清洗槽内，每一组所述喷淋组件包括一高压清水喷头和一高压气体喷头；所述位置传感器、所述图像采集设备、所述缺陷品分离容器、所述超声波清洗槽和所述喷淋组件沿所述传送机构的一第一传送路径依次排布；所述位置传感器和所述图像采集设备连接所述数据处理器；所述数据处理器、所述传送机构、所述超声波发生器、所述高压清水喷头和所述高压气体喷头连接所述控制器。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统，其特征在于，所述位置传感器包括光电传感器。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统，其特征在于，所述图像采集设备包括一工业CCD相机和一图像采集卡，所述工业CCD相机通过所述图像采集卡连接所述数据处理器。

4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统，其特征在于，所述图像采集设备还包括一光源，所述光源连接所述控制器。

5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统，其特征在于，所述光源采用LED灯。

6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统，其特征在于，包括复数组所述组喷淋组件，且所述组喷淋组件沿所述第一传送路径以此排布。

7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统，其特征在于，所述传送机构包括一第一传送带和多个机械抓手，所述机械抓手间隔连接于所述第一传送带，且所述第一传送带和所述机械抓手分别连接所述控制器；所述第一传送带的传送路径为所述第一传送路径。

8.根据权利要求7所述的基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统，其特征在于，所述传送机构还包括一第二传送带，所述第二传送带一端位于所述第一传送带邻近所述位置传感器的一端的下方；所述第二传送带与所述控制器连接。

9.一种基于权利要求8所述的基于机器视觉的西林瓶自动清洗系统的西林瓶自动清洗方法，包括步骤：

S1：通过所述第二传送带将至少一西林瓶传送至所述第一传送带下方；

S2：通过所述机械抓手对所述西林瓶进行抓取，被抓取后的所述西林瓶通过机械抓手沿所述第一传送带向靠近所述图像采集设备的方向传动；

S3：当所述位置传感器被所述西林瓶触发后，所述光源点亮，同时控制所述图像采集设备拍摄获取当前所述西林瓶的图像；

S4：所述数据处理器对所述图像进行第一图像处理，判断当前所述西林瓶是否存在破损；如存在，所述机械抓手将当前所述西林瓶移送至所述缺陷品分离容器内，结束步骤；否则，继续对所述图像进行第二图像处理，获得所述西林瓶的属性数据，所述属性数据包括尺寸数据和瓶壁厚度数据，且所述机械抓手将当前所述西林瓶向所述超声波清洗槽方向移动；

S5：所述数据处理器根据所述属性数据自预设的多个清洗模式中选择对应的一所述清洗模式作为当前清洗模式；

S6：根据所述当前清洗模式控制所述超声波发生器的工作参数，并将当前所述西林瓶移动至所述超声波清洗槽内进行超声波清洗；

S7：根据所述当前清洗模式控制所述喷淋组件对当前所述西林瓶进行清洗。

10.根据权利要求9所述的西林瓶自动清洗方法，其特征在于，当当前所述西林瓶的尺寸数据小于一预设值时，在所述S7步骤中，先通过所述高压气体喷头对当前所述西林瓶进行喷气，再通过所述高压清水喷头对当前所述西林瓶进行冲洗，并重复该步骤至少一次。