CN110376205A - 一种基于机器视觉的生产线残余烟丝检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于机器视觉的生产线残余烟丝检测系统。待检测的烟丝桶置于辊子输送带上进行输送,手摇式滚珠丝杠直线模组安装在烟丝桶的上方,相机通过相机固定架与滚珠丝杠直线模组相连,相机与相机固定架相对转动连接,相机固定架与带槽圆盘连接,光源固定架与带槽圆盘连接并相对带槽圆盘水平转动;多个条形光源均转动安装在光源固定架上,条形光源的光源朝向待检测的烟丝桶设置,相机的镜头端竖直向下依次穿过带槽圆盘、光源固定架后朝向待检测的烟丝桶设置,控制器与相机通过数据线连接,光电传感器与控制器通过电缆线相连。本发明可对烟草已取出并清扫的烟丝桶内部进行图像采集检测,判断烟丝桶内有无烟丝残余。
Description
技术领域
本发明涉及机械和视觉检测领域,尤其涉及一种用于生产线残余烟丝检测的机器视觉检测系统。
背景技术
机器视觉检测系统主要包括检测平台、相机、光源、图像处理平台。但是,目前大部分的机器视觉检测系统都是以固定的相机光源位姿连接在检测平台上,能够适用的场景相对单一,也不能实现对物体不同角度的检测。机器视觉检测系统较多应用于固定位置物体的拍摄,对场景不一、产品规则不一的流水线生产不太适用。应用于流水线生产的机器视觉检测系统大多也是在某个工位停下之后进行拍摄处理,当产品数量比较多的时候,会占用很大一部分时间进行停下拍摄。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种生产线残余烟丝机器视觉检测系统,实现对烟草已取出的烟丝桶内部进行图像采集检测,判断烟丝桶内有无烟丝残余。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明包括主要由待检测的烟丝桶和辊子输送带组成的烟丝桶输送机构,待检测的烟丝桶置于水平设置的辊子输送带上进行输送,还包括手摇式滚珠丝杠直线模组、图像采集机构、光源调节机构和控制机构;图像采集机构、光源调节机构均与手摇式滚珠丝杠直线模组连接,手摇式滚珠丝杠直线模组带动图像采集机构、光源调节机构在烟丝桶上方共同水平移动。
图像采集机构包括相机和相机固定架,相机通过相机固定架与手摇式滚珠丝杠直线模组的滑块相连,具体地,相机固定架与滑块固定连接,相机与相机固定架非紧固连接:相机固定架在与相机连接的端面开有第一通孔、第一弧形滑槽和第二弧形滑槽,第一弧形滑槽和第二弧形滑槽开设在以第一通孔为中心的同一圆周上,相机固定架通过第一通孔、第一弧形滑槽和第二弧形滑槽与相机相连,第一通孔通过第一调节螺钉与相机拧松活动连接,使得相机绕第一通孔并沿第一弧形滑槽和第二弧形滑槽转动。
光源调节机构包括带槽圆盘、光源固定架和条形光源,相机固定架的底面与水平设置的带槽圆盘的中部固定连接,带槽圆盘的外圈表面沿周向均匀开有多个弧形滑槽,每个弧形滑槽中均滑动安装有螺栓,光源固定架通过螺栓与带槽圆盘连接并相对带槽圆盘水平转动;光源固定架沿周向间隔安装有多个条形光源,每个条形光源均转动安装在光源固定架上,条形光源的光源朝向待检测的烟丝桶设置,图像采集机构的相机的镜头端竖直向下依次穿过带槽圆盘、光源固定架后朝向待检测的烟丝桶设置;相机和条形光源的角度均可通过拧松螺丝进行手动调节。
控制机构安装在与手摇式滚珠丝杠直线模组处于同一水平直线的位置处,控制机构包括控制器和光电传感器,光电传感器的探测端朝向下方的辊子输送带设置,相机和光电传感器均与控制器相连。
每个条形光源的安装方式相同,具体是:条形光源水平布置在光源固定架上,光源固定架在条形光源的两端旁分别设有侧板,两个侧板上对称开有第二通孔和第三弧形滑槽,光源固定架通过侧板上的第二通孔和第三弧形滑槽与条形光源连接,第二通孔通过第二调节螺钉与条形光源的端部拧松活动连接,条形光源绕第二通孔并沿第三弧形滑槽转动,实现条形光源的内外转动调节,第三弧形滑槽限制了条形光源内外调节的角度。
手摇式滚珠丝杠直线模组包括安装座、丝杠、滑块、第一光轴、第二光轴和手摇轮,安装座固定安装在烟丝桶的上方,丝杠水平安装在安装座上且绕自身轴线转动,丝杠的一端通过联轴器与手摇轮同轴连接,丝杠轴线的两侧分别平行固定有第一光轴和第二光轴,第一光轴和第二光轴的两端均固定在安装座上,滑块同时套装在丝杠、第一光轴和第二光轴上,滑块与丝杠构成丝杠螺母副,滑块在丝杠螺母副的作用下沿第一光轴和第二光轴水平移动。
所述的检测系统还包括视觉平台机构、视觉平台机构包括水平型材、竖立型材、型材支架和型材座,辊子输送带非输送方向的两侧分别竖直固定有竖立型材,每个竖立型材的下部通过型材座及型材支架进行固定,两个竖立型材的上部之间通过水平型材连接形成H型,水平型材的两端分别通过一个直角连接件与竖立型材连接,水平型材上固定有直角连接板,手摇式滚珠丝杠直线模组的安装座通过螺丝固定安装在直角连接板上,从而使图像采集机构和光源调节机构位于烟丝桶的上方。
具体实施中,水平型材可以在竖立型材的不同高度处采用直角连接件连接,可以改变相机的拍摄高度,满足不同高度烟丝桶的检测需求。辊子输送带可以平稳输送烟丝桶。
安装座包括底板、第一侧板和第二侧板,底板的两端分别固定连接第一侧板和第二侧板形成“U”型的安装底座,第一侧板和第二侧板之间水平平行安装丝杠、第一光轴和第二光轴。
本发明通过摇动手摇轮使滚珠丝杠传动,从而改变滑块在水平方向的左右位置,实现相机以及光源装置的左右移动,满足不同规格烟丝桶的不同位置拍摄需求。进一步地,相机通过未旋紧的螺丝与相机固定架连接,使得相机在相机固定架上可以左右轻微转动,转动角度受第一弧形滑槽和第二弧形滑槽的限制,可以左右分别转动一定角度。进一步地,带槽圆盘上四个弧形滑槽可以使得光源固定架实现84度的水平转动;进一步地,四个条形光源均可内外调节45 度。本发明的相机和条形光源同时朝某个方向转动可以对物体进行不同角度的拍摄。
本发明的有益效果在于:采用滚珠丝杠直线模组可以调节整个一体化相机光源装置的左右位移,并且可以通过松开螺丝来微调相机的角度,旋紧螺丝即可固定好相机的角度。通过带槽圆盘可以实现整个光源机构的水平转动,通过光源固定架可以实现四根条形光源各自的内外偏转,适用场合十分广泛,可应用于不同规格不同位置的烟丝桶内部检测。
附图说明
图1为本发明实施例中视觉平台机构;
图2为本发明实施例中图像采集机构;
图3为本发明实施例中相机固定架分解示意图;
图4为本发明实施例中控制机构;
图5为本发明实施例中光源固定架图;
图6为本发明实施例中带槽圆盘和光源固定架分解示意图;
图7为本发明实施例中机器视觉检测系统装置图。
图8为本发明实施例中机器视觉检测系统的流程示意图。
图中:1-输送带支架、2-辊子输送带、3-烟丝桶、4-水平型材、5-直角连接件、6-竖立型材、7-型材支架、8-型材座、9-直角连接板、10-底板、11-第一侧板、12-第二侧板、13-第一紧固螺钉、14-丝杠、15-第一光轴、16-第二光轴、17- 滑块、18-手摇轮、19-联轴器、20-带槽圆盘、21-光源固定架、22-条形光源、23- 第二紧固螺钉、24-螺栓螺母紧固件、25-弧形滑槽、26-螺栓、27-第二调节螺钉、 28-第三弧形滑槽、29-相机、30-相机固定架、31-第一通孔、32-第一弧形滑槽、 33-第二弧形滑槽、34-第一调节螺钉、35-光电传感器、36-控制器、37-第二通孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的一种生产线残余烟丝机器视觉检测系统,包括视觉平台机构、图像采集机构和控制机构。
如图1、图7所示,视觉平台机构由辊子输送带2、输送带支架1、烟丝桶 3组成流水线生产中烟丝桶输送的机构,型材支架7通过型材座8与竖立型材6 连接到一起,在烟丝桶的上方用一根水平型材4通过两个直角连接件5与竖立型材6组成一个视觉平台支架。图像采集机构固定在水平型材4上面,可以通过滚珠丝杠直线模组实现左右移动。
如图2、图3、图4、图5所示,图像采集机构和水平型材4通过一个直角连接板9组成在一起,直角连接板上装一个手摇式滚珠丝杠直线模组,可以调节图像采集装置的左右移动,底板10和第一侧板11、第二侧板12通过八个第一紧固螺钉13连接在一起组成直线模组的底座,第一光轴15和第二光轴16支撑滑块,手摇轮18通过联轴器19与丝杠14连接在一起,通过手摇轮18的转动带动丝杠14转动实现滑块17的左右移动,滑块与相机固定架30通过四个第二紧固螺钉23连接在一起,相机固定架30上面开有第一通孔31和第一弧形滑槽32和第二弧形滑槽33,可以将相机29固定在相机固定架30上,当第一调节螺钉34没有旋紧时,相机固定架30与相机29构成的整体能够绕第一通孔31 转动,第一弧形滑槽32和第二弧形滑槽33限制了转动的角度,相机固定架30 与光源固定架21之间通过一块带槽圆盘20连接,相机固定架30上用两个螺栓螺母紧固件24将其与带槽圆盘20固定,带槽圆盘20中的四个弧形滑槽25与光源固定架21通过四个螺栓26连接,可以实现光源固定架21的转动,光源固定架21上装有四个条形光源22,条形光源22与光源固定架21构成的整体能够绕第二通孔37转动,实现条形光源22的内外调节,第三弧形滑槽28限制了条形光源22内外调节的角度。
进一步地,所述图像采集机构,转动手摇轮18可以通过滚珠丝杠传动改变滑块17的左右位置,实现相机光源装置左右移动,满足不同规格烟丝桶的不同位置拍摄需求。相机29在相机固定架30上可以左右轻微转动,转动角度受第一弧形滑槽32和第二弧形滑槽33的限制,可以左右分别转动6度。带槽圆盘上四个弧形滑槽25可以使得光源固定架21实现84度的水平转动。四根条形光源22均可内外调节45度。相机29和条形光源22同时朝某个方向转动可以对物体进行不同角度的拍摄。
如图6所示,控制机构安装在水平型材4上,控制机构包括控制器36和光电传感器35,控制器36与相机29通过数据线连接,光电传感器35与控制器 36通过电缆线相连。光电传感器35在检测到物体到达图像采集机构下方时,发送信号给控制器36,控制器再发送信号给相机29,相机29采集到图像返回控制器36,通过控制器36中算法处理,得出最后结果,由控制器35做出相应动作。
如图8所示,本发明的具体工作过程如下:
首先,辊子输送带2平稳输送多个待检测的烟丝桶3依次经过本发明的检测系统,若光电传感器35准确检测到烟丝桶3到达检测区域时,光电传感器35向控制器36发送信号,控制器36控制相机29拍摄在检测区域中的烟丝桶3的图像,因此本发明在流水线生产中并不需要产品停下一段时间进行图像采集,可以在输送过程中直接进行图像采集。
然后,相机29将采集到的图像返发送至控制器36进行图像处理,图像处理具体是:先采用图割算法,将烟丝桶3底面与侧面区分开,然后转化成HSV 通道图像,取其S饱和度通道图像,对其饱和度通道图像采用设置的阈值进行阈值处理得到二值化图像,残余烟丝的像素变成白色,最后判断二值化图像是否有白色部分即可判断出烟丝桶3内部是否还有残余烟丝。
针对不同规格的烟丝桶3来说,通过调节条形光源22向内或向外转动使得条形光源22能够更好适应不同规格的烟丝桶3进行照明,也可以通过调整相机 29的位置来对不同规格的烟丝桶3进行拍摄环境的设置。
最后,将控制器36判断为有残余烟丝的烟丝桶3再次进行清扫后重新进行检测;控制器36判断为已经清扫干净的烟丝桶3直接进入下一工位进行后续操作。
Claims (5)
1.一种基于机器视觉的生产线残余烟丝检测系统,包括主要由待检测的烟丝桶(3)和辊子输送带(2)组成的烟丝桶输送机构,待检测的烟丝桶(3)置于水平设置的辊子输送带(2)上进行输送,其特征在于:还包括手摇式滚珠丝杠直线模组、图像采集机构、光源调节机构和控制机构;图像采集机构、光源调节机构均与手摇式滚珠丝杠直线模组连接,手摇式滚珠丝杠直线模组带动图像采集机构、光源调节机构在烟丝桶(3)上方共同水平移动;
图像采集机构包括相机(29)和相机固定架(30),相机(29)通过相机固定架(30)与手摇式滚珠丝杠直线模组的滑块(17)相连,相机固定架(30)在与相机(29)连接的端面开有第一通孔(31)、第一弧形滑槽(32)和第二弧形滑槽(33),第一弧形滑槽(32)和第二弧形滑槽(33)开设在以第一通孔(31)为中心的同一圆周上,相机固定架(30)通过第一通孔(31)、第一弧形滑槽(32)和第二弧形滑槽(33)与相机(29)相连,第一通孔(31)通过第一调节螺钉(34)与相机(29)拧松活动连接,使得相机(29)绕第一通孔(31)并沿第一弧形滑槽(32)和第二弧形滑槽(33)转动;
光源调节机构包括带槽圆盘(20)、光源固定架(21)和条形光源(22),相机固定架(30)的底面与水平设置的带槽圆盘(20)的中部固定连接,带槽圆盘(20)的外圈表面沿周向均匀开有多个弧形滑槽(25),每个弧形滑槽(25)中均滑动安装有螺栓(26),光源固定架(21)通过螺栓(26)与带槽圆盘(20)连接并相对带槽圆盘(20)水平转动;光源固定架(21)沿周向间隔安装有多个条形光源(22),每个条形光源(22)均转动安装在光源固定架(21)上,条形光源(22)的光源朝向待检测的烟丝桶(3)设置,图像采集机构的相机(29)的镜头端竖直向下依次穿过带槽圆盘(20)、光源固定架(21)后朝向待检测的烟丝桶(3)设置;
控制机构安装在与手摇式滚珠丝杠直线模组处于同一水平直线的位置处,控制机构包括控制器(36)和光电传感器(35),光电传感器(35)的探测端朝向下方的辊子输送带(2)设置,相机(29)和光电传感器(35)均与控制器(36)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的生产线残余烟丝检测系统,其特征在于:所述的每个条形光源(22)的安装方式相同,具体是:条形光源(22)水平布置在光源固定架(21)上,光源固定架(21)在条形光源(22)的两端旁分别设有侧板,两个侧板上对称开有第二通孔(37)和第三弧形滑槽(28),光源固定架(21)通过侧板上的第二通孔(37)和第三弧形滑槽(28)与条形光源(22)连接,第二通孔(37)通过第二调节螺钉(27)与条形光源(22)的端部拧松活动连接,条形光源(22)绕第二通孔并沿第三弧形滑槽(28)转动。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的生产线残余烟丝检测系统,其特征在于:手摇式滚珠丝杠直线模组包括安装座、丝杠(14)、滑块(17)、第一光轴(15)、第二光轴(16)和手摇轮(18),安装座固定安装在烟丝桶(3)的上方,丝杠(14)水平安装在安装座上且绕自身轴线转动,丝杠(14)的一端通过联轴器(19)与手摇轮(18)同轴连接,丝杠(14)轴线的两侧分别平行固定有第一光轴(15)和第二光轴(16),第一光轴(15)和第二光轴(16)的两端均固定在安装座上,滑块(17)同时套装在丝杠(14)、第一光轴(15)和第二光轴(16)上,滑块(17)与丝杠(14)构成丝杠螺母副,滑块(17)在丝杠螺母副的作用下沿第一光轴(15)和第二光轴(16)水平移动。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的生产线残余烟丝检测系统,其特征在于:所述的检测系统还包括视觉平台机构、视觉平台机构包括水平型材(4)、竖立型材(6)、型材支架(7)和型材座(8),辊子输送带(2)非输送方向的两侧分别竖直固定有竖立型材(6),每个竖立型材(6)的下部通过型材座(8)及型材支架(7)进行固定,两个竖立型材(6)的上部之间通过水平型材(4)连接形成H型,水平型材(4)的两端分别通过一个直角连接件(5)与竖立型材(6)连接,水平型材(4)上固定有直角连接板(9),手摇式滚珠丝杠直线模组的安装座固定安装在直角连接板(9)上,从而使图像采集机构和光源调节机构位于烟丝桶(3)的上方。
5.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的生产线残余烟丝检测系统,其特征在于:安装座包括底板(10)、第一侧板(11)和第二侧板(12),底板(10)的两端分别固定连接第一侧板(11)和第二侧板(12)形成“U”型的安装底座,第一侧板(11)和第二侧板(12)之间水平平行安装丝杠(14)、第一光轴(15)和第二光轴(16)。
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