CN110006917A - 一种瓶装白酒杂质在线视觉检测系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种瓶装白酒杂质在线视觉检测系统，包括机械执行机构、视觉检测系统以及控制系统，机械执行机构包括瓶装白酒传输平台、翻转机构、剔除机构；视觉检测系统包括工控机、第一传感器、第二传感器、相机、第一光源、第二光源；控制系统包括电气控制箱、PLC控制装置。本发明还提供了该在线视觉检测系统的实现方法，包括：瓶装白酒正立运输‑瓶装白酒倒立—为瓶装白酒打背光、拍摄—图像分析—暗缺陷异物识别—瓶装白酒正立运输—为瓶装白酒瓶底打光、拍摄—图像分析—亮缺陷异物识别—输出检测结果—剔除次品的过程。本发明能对瓶装白酒进行全方位的检测，无论是亮缺陷异物还是暗缺陷异物，均可被检测出来，及时、有效地实现了次品的剔除，确保了产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及视觉检测技术领域，具体涉及的是一种瓶装白酒杂质在线视觉检测系统及其实现方法。
背景技术
目前，在酒类的生产过程中，不可避免的会出现玻璃屑、铝屑、药渣、毛发、蚊虫等异物，而含有这些异物缺陷的产品极易对企业、品牌造成极坏的影响。
中国公开号为CN101692056A公开了一种保健酒中杂质自动检测方法和装置(以下简称对比技术1)，其通过设置检测轮盘、出瓶机构、分拣机构、机械手、摄像机和镜头，实现了酒瓶中杂质的检测。对比技术1主要的检测流程为：将瓶装酒输送至检测轮盘上—机械手将瓶装酒由正立翻转为倒立—为瓶装酒背部打光照射—瓶装酒边转动边高速拍摄其上的序列图像—利用序列图像中运动与精制对象在时间和空间上的差异性，区分出瓶身干扰与液体内部是否存在异物—剔除不合格品。
中国公开号为CN109626302A公开了一种啤酒瓶内异物的在线检测方法(以下简称对比技术2)，其同样通过工业相机和背景光源的设计，利用背景打光的方式，结合工业相机在大范围内采集酒瓶内的图像，可以检测出酒瓶中的气泡，并最终确认酒瓶中是否包含有异物(异物存在于气泡中)，从而及时将不合格的瓶装酒进行剔除。
上述技术虽然都可以识别不合格瓶装酒，但其并不能全面地检测出酒瓶内的异物，也就是其检测精度并不高，偶尔会出现次品未被剔除的情况。原因在于，申请人仔细研究后，认为瓶装酒内的异物缺陷可分为两类：亮缺陷和暗缺陷。其中亮缺陷主要有金属物、白纤物等；暗缺陷有蚊虫、毛发、药渣、氧化金属物、黑纤维等。而上述对比技术1、2，虽然都采用了背景光源进行打光拍摄，但最多将暗缺陷异物检测出来，对于亮缺陷异物的成像效果并不明显，也不存在这方面的考虑。虽然对比技术1还采用了轮盘转动+高速拍摄+计算机分析序列图像(主要是利用序列图像中运动与精制对象在时间和空间上的差异性)的方式来最大程度上识别出瓶装酒内的异物，但此种操作不仅设计复杂、成本较高，而且效率也较为低下。
并且，申请人还认为，对比技术2是利用了灌装后的啤酒经过很短一段时间就会产生一系列的气泡这一特点，在检测到气泡后即确认酒瓶中包含有异物。但对于其他酒类来说，气泡是最易被误报的伪缺陷，如果仅依靠酒瓶中的气泡来确认异物，则并不是很适用于其他酒类(例如白酒)瓶装酒的杂质在线检测。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种瓶装白酒杂质在线视觉检测系统及其实现方法，其具有设计简单、检测精度高、检测全面的优点，可快速、有效地检测出瓶装白酒中的异物，从而实现了次品的有效剔除，确保了产品的质量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种瓶装白酒杂质在线视觉检测系统，包括机械执行机构、视觉检测系统以及控制系统，其中：
所述机械执行机构包括用于放置瓶装白酒并将其进行运输的瓶装白酒传输平台，用于将瓶装白酒翻转的翻转机构，以及用于剔除次品的剔除机构；
所述视觉检测系统包括工控机，用于第一次感应瓶装白酒的第一传感器、第二次感应瓶装白酒的第二传感器，均与该工控机连接的、用于第一传感器和第二传感器各自感应到瓶装白酒时对瓶装白酒图像进行采集的多个相机，以及用于给瓶装白酒打背光的第一光源和用于给瓶装白酒瓶底打光的第二光源；
所述工控系统包括用于为机械执行机构和视觉检测系统供电的电气控制箱，以及用于控制瓶装白酒传输平台、翻转机构、剔除机构、第一传感器、第二传感器、第一光源和第二光源工作的PLC控制装置，并且所述工控机与PLC控制装置连接。
优选地，所述翻转机构为机械手。
优选地，所述第一传感器和第二传感器均为重力传感器、红外传感器或接近传感器。
进一步地，所述第二光源旁还设有黑色背景布。
基于上述基础，本发明还提供了该瓶装白酒杂质在线视觉检测系统的实现方法，包括以下步骤：
(1)将瓶装白酒抓取并以正立状态放置在瓶装白酒传输平台上，启动瓶装白酒传输平台运输瓶装白酒；
(2)在运输过程中，翻转机构将瓶装白酒翻转倒立，使沉降在瓶底的异物上浮到瓶中部区域，当第一传感器感应到瓶装白酒时，反馈至PLC装置，PLC控制装置控制瓶装白酒传输平台停止运输，并反馈至工控机；同时，PLC控制装置控制第一光源为瓶装白酒打背光；
(3)工控机控制相机在背光情况下从瓶装白酒对面或侧面对瓶装白酒进行拍照，获取瓶装白酒图像信息，并传入至工控机中；
(4)工控机获取瓶装白酒图像信息后进行分析，识别瓶装白酒中是否包含有暗缺陷异物；然后反馈给PLC控制装置，由PLC控制装置控制瓶装白酒传输平台继续运输瓶装白酒；
(5)在运输过程中，翻转机构将瓶装白酒翻转正立，使位于瓶盖底部异物上浮，当第二传感器感应到瓶装白酒时，反馈至PLC控制装置，PLC控制装置控制瓶装白酒传输平台停止运输，并反馈至工控机；同时，PLC控制装置控制第二光源为瓶装白酒瓶底打光；
(6)工控机控制相机在底光情况下从瓶装白酒侧面对瓶装白酒进行拍照，获取瓶装白酒图像信息，并传入至工控机中；
(7)工控机获取瓶装白酒图像信息后进行分析，识别瓶装白酒中是否包含有亮缺陷异物；然后将最终的检测结果输出，并根据检测结果反馈至PLC控制装置，由PLC控制装置控制剔除机构将含有异物的瓶装白酒剔除；
(8)循环步骤(1)～(7)。
进一步地，所述步骤(6)中，工控机控制相机在底光及黑色背景情况下对瓶装白酒进行拍照。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用对瓶装白酒打背光+打底光的方式，结合翻转机构对瓶装白酒的多次翻转以及多个相机的拍摄，通过二次图像采集(一次打背光+瓶装白酒倒立+对面或侧面拍摄，一次打底光+瓶装白酒正立+侧面拍摄)，可以有效采集所需的图像数据，然后经工控机进行分析后，可以全面地检测出瓶装白酒中的异物。应用本发明技术方案后，无论是亮缺陷异物还是暗缺陷异物，均可被在线检测出来，确保了次品的有效识别和剔除。
(2)本发明根据打光情况采用翻转机构对瓶装白酒进行正立翻转和倒立翻转切换，不仅有利于背光照射拍摄和底光照射拍摄，而且能够在拍摄过程中最大限度避免非异物性气泡的影响，大幅提高了异物检测的精确度。
(3)本发明还设置了黑色背景布，通过使用第二光源在瓶底打光，配合在瓶装白酒背面使用的黑色背景，可以使亮缺陷异物尽可能地凸显出来，从而进一步为后续识别亮缺陷异物做好铺垫。
(4)本发明结构简单、成本低廉，无需设置转盘、无需采用高速拍摄方式获取瓶装白酒图像，且控制精确、自动化程度高、适用范围广，因而非常适于瓶装白酒在线视觉检测方面大规模推广应用。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
图2为本发明-实施例中一种拍摄暗缺陷异物时的状态示意图。
图3为图2的成像效果示意图。
图4为本发明-实施例中一种拍摄亮缺陷异物时的状态示意图。
图5为图4的成像效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
本发明提供了一种瓶装白酒杂质在线视觉检测系统，用于实现瓶装白酒异物(杂质)的全面在线检测，确保不合格产品的有效剔除。如图1所示，本发明在系统设计方面主要包括机械执行机构、视觉检测系统以及控制系统。
所述的机械执行机构包括用于放置瓶装白酒并将其进行运输的瓶装白酒传输平台，用于将瓶装白酒翻转的翻转机构，以及用于剔除次品的剔除机构。本实施例中，所述的翻转机构优选采用机械手，控制简单，操作便捷。
所述的视觉检测系统包括工控机，用于第一次感应瓶装白酒的第一传感器、第二次感应瓶装白酒的第二传感器，均与该工控机连接的、用于第一传感器和第二传感器各自感应到瓶装白酒时对瓶装白酒图像进行采集的多个相机，以及用于给瓶装白酒打背光的第一光源和用于给瓶装白酒瓶底打光的第二光源。本实施例中的第一传感器和第二传感器均为重力传感器、红外传感器或接近传感器，成本低廉，且使用方便。而第一光源和第二光源均采用平面光源。
所述的控制系统则包括用于为机械执行机构和视觉检测系统供电的电气控制箱，以及用于控制瓶装白酒传输平台、翻转机构、剔除机构、第一传感器、第二传感器、第一光源和第二光源工作的PLC控制装置，并且所述工控机与PLC控制装置连接。
下面介绍本发明在线检测瓶装白酒杂质的实现流程，其包括如下步骤：
(1)将瓶装白酒抓取并以正立状态放置在瓶装白酒传输平台上，启动瓶装白酒传输平台运输瓶装白酒；
(2)在运输过程中，PLC控制装置控制翻转机构将瓶装白酒翻转倒立，使沉降在瓶底的异物上浮到瓶中部区域，当第一传感器感应到瓶装白酒时，反馈至PLC控制装置，PLC控制装置控制瓶装白酒传输平台停止运输，并反馈至工控机；同时，PLC控制装置控制第一光源为瓶装白酒打背光；
(3)工控机控制相机在背光情况下从瓶装白酒对面或侧面对瓶装白酒进行拍照，获取瓶装白酒图像信息，并传入至工控机中；
(4)工控机获取瓶装白酒图像信息后进行分析，识别瓶装白酒中是否包含有暗缺陷异物；然后反馈给PLC控制装置，由PLC控制装置控制瓶装白酒传输平台继续运输瓶装白酒；
(5)在运输过程中，PLC控制装置控制翻转机构将瓶装白酒翻转正立，使位于瓶盖底部异物上浮，当第二传感器感应到瓶装白酒时，反馈至PLC控制装置，PLC控制装置控制瓶装白酒传输平台停止运输，并反馈至工控机；同时，PLC控制装置控制第二光源为瓶装白酒瓶底打光；
(6)工控机控制相机在底光及黑色背景情况(在第二光源旁设置一块黑色背景布)下从瓶装白酒侧面对瓶装白酒进行拍照，获取瓶装白酒图像信息，并传入至工控机中；
(7)工控机获取瓶装白酒图像信息后进行分析，识别瓶装白酒中是否包含有亮缺陷异物；然后将最终的检测结果输出，并根据检测结果反馈至PLC控制装置，由PLC控制装置控制剔除机构(或者采用机械手、分拣机构)将含有异物的瓶装白酒剔除。
图2～5为本发明的应用示例，其中，图2为拍摄瓶装白酒暗缺陷异物时的状态，通过使用背光照射及利用瓶装白酒透明的特点，可以较好凸显出产品中的暗缺陷异物，其成像效果如图3所示；图4为拍摄瓶装白酒亮缺陷异物时的状态，通过使用尺寸较小的平面光源在瓶底打光，配合在瓶装白酒背面使用黑色背景，使得亮特征异物尽可能凸显出来，其成像效果如图5所示。从图中不难发现，采用本发明设计的方案，可以获得良好的成像效果，瓶装白酒中的暗缺陷异物和亮缺陷异物均可以被拍摄到。
本发明通过合理的系统结构及检测流程设计，对瓶装白酒进行了全方位的检测，无论是亮缺陷异物还是暗缺陷异物，均可被检测出来，从而及时、有效地实现了次品的剔除，确保了产品的质量，保障了企业的品牌和形象。本发明相比现有技术来说，技术进步十分明显，具有突出的实质性特点和显著的进步。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种瓶装白酒杂质在线视觉检测系统，其特征在于，包括机械执行机构、视觉检测系统以及控制系统，其中：
所述机械执行机构包括用于放置瓶装白酒并将其进行运输的瓶装白酒传输平台，用于将瓶装白酒翻转的翻转机构，以及用于剔除次品的剔除机构；
所述视觉检测系统包括工控机，用于第一次感应瓶装白酒的第一传感器、第二次感应瓶装白酒的第二传感器，均与该工控机连接的、用于第一传感器和第二传感器各自感应到瓶装白酒时对瓶装白酒图像进行采集的多个相机，以及用于给瓶装白酒打背光的第一光源和用于给瓶装白酒瓶底打光的第二光源；
所述工控系统包括用于为机械执行机构和视觉检测系统供电的电气控制箱，以及用于控制瓶装白酒传输平台、翻转机构、剔除机构、第一传感器、第二传感器、第一光源和第二光源工作的PLC控制装置，并且所述工控机与PLC控制装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种瓶装白酒杂质在线视觉检测系统，其特征在于，所述翻转机构为机械手。
3.根据权利要求1或2所述的一种瓶装白酒杂质在线视觉检测系统，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器均为重力传感器、红外传感器或接近传感器。
4.根据权利要求1所述的一种瓶装白酒杂质在线视觉检测系统，其特征在于，所述第二光源旁还设有黑色背景布。
5.一种瓶装白酒杂质在线视觉检测系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将瓶装白酒抓取并以正立状态放置在瓶装白酒传输平台上，启动瓶装白酒传输平台运输瓶装白酒；
(2)在运输过程中，翻转机构将瓶装白酒翻转倒立，使沉降在瓶底的异物上浮到瓶中部区域，当第一传感器感应到瓶装白酒时，反馈至PLC装置，PLC控制装置控制瓶装白酒传输平台停止运输，并反馈至工控机；同时，PLC控制装置控制第一光源为瓶装白酒打背光；
(3)工控机控制相机在背光情况下从瓶装白酒对面或侧面对瓶装白酒进行拍照，获取瓶装白酒图像信息，并传入至工控机中；
(4)工控机获取瓶装白酒图像信息后进行分析，识别瓶装白酒中是否包含有暗缺陷异物；然后反馈给PLC控制装置，由PLC控制装置控制瓶装白酒传输平台继续运输瓶装白酒；
(5)在运输过程中，翻转机构将瓶装白酒翻转正立，使位于瓶盖底部异物上浮，当第二传感器感应到瓶装白酒时，反馈至PLC控制装置，PLC控制装置控制瓶装白酒传输平台停止运输，并反馈至工控机；同时，PLC控制装置控制第二光源为瓶装白酒瓶底打光；
(6)工控机控制相机在底光情况下从瓶装白酒侧面对瓶装白酒进行拍照，获取瓶装白酒图像信息，并传入至工控机中；
(7)工控机获取瓶装白酒图像信息后进行分析，识别瓶装白酒中是否包含有亮缺陷异物；然后将最终的检测结果输出，并根据检测结果反馈至PLC控制装置，由PLC控制装置控制剔除机构将含有异物的瓶装白酒剔除；
(8)循环步骤(1)～(7)。
6.根据权利要求5所述的一种瓶装白酒杂质在线视觉检测系统的实现方法，其特征在于，所述步骤(6)中，工控机控制相机在底光及黑色背景情况下对瓶装白酒进行拍照。
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