CN111141743A - 一种包膜检测设备及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包膜检测设备，包括基座，所述基座上设置有输送机构和检测机构，所述检测机构包括光源和设置于所述光源背光侧用于拍摄桶底的工业相机，桶底配的工业相机和光源对其进行拍照，检测桶底有无喷码，所述检测装置还包括用于拍摄桶壁围绕其设置的工业相机和与所述工业相机相配合的光源，所述工业相机位于所述光源背光侧设置，利用环绕桶壁的工业相机对桶壁及顶部的包膜是否出现破洞或皱褶。
Description
技术领域
本发明涉及食品包装领域，特别涉及一种包膜检测设备及其检测方法。
背景技术
目前，桶面生产线上采用人工检测的方法，每条生产线要有一个工人专门对包膜进行抽查检测，桶面包膜为透明塑料薄膜，当包膜褶皱面积或程度不是很明显时，人眼对其检测难免会有一定的误差，加之工人不可能对生产线上每一个桶面包膜进行检测，只是采取每个一定数量的桶面抽检，这样桶面包膜的有效检测率会很低，误检率会较高，直接影响生产线的有效运作。现针对此问题，我司自主研发桶面包膜的检测并同时检测桶底喷码有无，不仅代替人工，更重要的是很大提高了包膜检测的正确率。
发明内容
基于此，针对现有人工桶面包装检测效率低的问题，提供一种自动化检测桶面包膜缺陷及桶底喷码的装置及检测方法。
本发明的技术方案是：
一种包膜检测设备，包括基座，所述基座上设置有输送机构和检测机构，所述检测机构包括光源和设置于所述光源背光侧用于拍摄桶底的工业相机，桶底配的工业相机和光源对其进行拍照，检测桶底有无喷码。
进一步地，所述检测装置还包括用于拍摄桶壁围绕其设置的工业相机和与所述工业相机相配合的光源，所述工业相机位于所述光源背光侧设置，利用环绕桶壁的工业相机对桶壁及顶部的包膜是否出现破洞或皱褶。
优选的，所述用于拍摄桶壁的工业相机为至少两组，至少两组所述工业相机分别位于桶壁相对称的两侧和对角设置，分别对称和对角设置的工业相机能够对桶壁四周进行全面覆盖拍摄。
优选的，所述用于拍摄桶壁的工业相机和与所述工业相机相配合的光源相对于桶壁为可转动设置，可根据输送机构检测工位的不同进行旋转调整，便于工业相机进行对焦。
优选的，所述对角设置的工业相机与所述对称设置的工业相机拍摄角度呈60°-80°，使两组相机能够最有效的覆盖桶壁四周并进行拍摄检测。
进一步地，所述输送机构包括通过两端第一转动轴铰接的一组横梁，所述横梁的底部连接有装配驱动装置的安装座，所述驱动装置通过张紧机构铰接有至少两条输送带，所述输送带还铰接于所述横梁两端的第一转动轴上，至少两条铰接于所述第一转动轴上的输送带沿其两侧设置，铰接于所述第一转动轴两侧的输送带之间形成检测工位，所述检测工位的宽度小于桶底的直径长度，两侧的输送带能够带动桶体前进，同时使桶底喷码的位置能够被暴露在工业相机的拍摄范围内。
进一步地，所述张紧机构包括设置在所述安装座内两侧分别与所述输送带相配合的多组装配缺口，位于所述安装座内一侧的装配缺口为条状装配缺口，所述装配缺口内安装有套接轴承的安装杆，位于所述第一转动轴两侧的输送带分别与两组所述安装杆上的轴承活动连接，所述驱动装置位于所述装配缺口顶部或底部,条状装配缺口内的安装杆与其活动连接，通过安装杆在装配缺口内调节位置可实现输送带的松紧状态。
优选的，所述横梁底部位于安装座一侧设置有定滑轮，所述输送带与定滑轮铰接，设置定滑轮能够有效增大张紧机构的张紧强度和力度。
优选的，所述横梁内位于两端第一转动轴之间还铰接有两根设有距离差的第二转动轴，两根所述第二转动轴通过输送带与两端的第一转动轴分别进行活动连接，与所述第一转动轴和第二转斗轴活动连接的输送带位于所述检测工位上，两根第二转动轴之间的缺口为检测工位，拍摄桶底的工业相机和光源位于其底部，使光源能够光源能够对桶体有效地聚光，让工业相机能够拍摄清楚的检测相片。
进一步地，所述横梁朝向输送带的一侧设置有光电眼，用于检测桶体是否输送到相应的检测工位上。
优选的，所述其中一根横梁朝向输送带的一侧设置有气枪，气枪可喷出压缩气体对报废桶体喷出输送机构。
进一步地，其中另一根所述横梁背离输送带的一侧设置有与所述气枪相配合的排废料槽，喷出输送机构的报废桶体可通过排废料槽排出检测设备。
优选的，所述基座内设置有电控箱，其含有各种电气元器件，满足设备的电力系统正常运行。
一种如上述包膜检测设备的检测方法，包括以下步骤：
实时采集检测工位上的包膜图像；
根据灰度值上下限提取包膜检测区域；
计算区域的灰度均值，判断此灰度均值是否在亮度上下限内，若是，则判定为合格，则进入下一工序，若否，则判定为不合格，则剔除不合格品；
分析图像中灰度值小于预设灰度值的区域，计算各区域内的轮廓；轮廓最多的四个区域为收缩角的位置；
用sobel滤波计算褶皱的边缘面积，并统计整个区域的边缘面积，判断边缘面积是否超过设定的门限值，若是，则判断为不合格，剔除不合格品，若否，则判断为合格，则进入下一工序；
用大津自动阈值算法计算图像的灰度门限，并加上设定的偏移量[-10， +10]，作为破洞的灰度门限值，统计并判断检测区域中灰度值是否小于该门限值的区域面积，若是，则判断为合格品，验收完成，若否，则判断为不合格品，则剔除不合格品。
本发明的有益效果是：
1、采用五台高速工业相机配专用光源，通过定制机械设备把相机安装在桶面包膜成型后检测，定制皮带输送至检测工位，从侧面配四个相机和四个条形光进行拍照，检测包膜好坏，桶底配1个相机和1个环形光源进行拍照，检测桶底喷码有无，避免了人工检测速度慢的情况发生，且能够有效提高检测的效率和精度。
2、本设备可检测桶面外侧壁四周及顶部包膜破洞面积是否≥4cm2，检测桶面外侧壁四周及顶部包膜皱褶数量是否≥5条，皱褶长度是否≥2cm，检测桶底喷码有无，同时检测速最高达到220只/分钟，具有较高的检测效率精准检测力度。
3、对称设置的工业相机能够拍摄到检测工位上桶体相对两面侧壁包膜的情况进行检测，同时对角设置的工业相机能够对桶体另外两面侧壁包膜的情况进行拍摄，使桶体侧壁能够全部在工业相机的拍摄范围内。
4、可根据输送机构检测工位的不同进行旋转调整，便于工业相机进行对焦。
5、对角及对称工业相机呈一定角度设置能够得到最佳的拍摄方位，使桶体包膜被全部覆盖拍摄检测。
6、检测工位的宽度小于桶底的直径长度，两侧的输送带能够带动桶体前进，同时使桶底喷码的位置能够被暴露在工业相机的拍摄范围内。
7、通过更换直径不同的安装杆及厚度不同的轴承进行张紧调节。
8、通过安装杆在装配缺口内调节位置可实现输送带的松紧状态。
9、设置定滑轮能够有效增大张紧机构的张紧强度和力度。
10、两根第二转动轴之间的缺口为检测工位，拍摄桶底的工业相机和光源位于其底部，使光源能够光源能够对桶体有效地聚光，让工业相机能够拍摄清楚的检测相片。
11、通过电光眼可检测桶体是否到达检测工位上，到件检测工位后输送机构则停止运行，检测机构启动对其拍摄检测。
12、检测后为报废品的桶体通过气枪喷出的压缩气体将其喷出输送机构。
13、被喷出的报废桶体通过排废料槽可排出检测设备。
14、电控箱内含有各种电气元器件，满足设备的电力系统正常运行。
附图说明
图1是本发明实施例所述检测设备立体结构图；
图2为本发明实施例中检测设备内部结构立体图；
图3为本发明实施例中检测设备内部结构俯视图；
图4为本发明实施例中输送机构立体结构图；
图5为本发明实施例中输送机构侧视图；
图6为图2在L处的局部放大图；
附图标记说明：
1、保护壳体；2、基座；201、光源；202、工业相机；203、电控箱；211、横梁；2111、排废料槽；215、第一转动轴；212、安装座；2121、装配缺口； 2122、安装杆；2123、轴承；213、驱动装置；214、输送带；215、第二转动轴；216、检测工位；217、定滑轮；218、光电眼；219、气枪；3、报警灯；4、工控机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1：
如图1、图2、图3和图6所示，一种包膜检测设备，包括基座2，基座2 设置在保护壳体1内，保护壳体1用于保护内部机构同时起到防尘的作用，保护壳体1顶部还设置有工控机4和报警灯3，工控机4可以查看本设备软件实施检测的状态，当本设备检测出现异常时，报警灯3进行闪烁，基座2上设置有输送机构和检测机构，输送机构一端为进料端，另一端为出料端，保护壳体1 两侧均开设有与进料口和出料口相配合的进料端缺口和出料端缺口，检测机构包括自上至下依次设置的光源201和设置于光源201背光侧用于拍摄桶底是否存在喷码的工业相机202，用于拍摄桶底的工业相机202和与其相配合的光源 201通过连接在基座2底部的支杆固定于输送机构底部，同时与拍摄桶底的工业相机202相配合的光源201采用环形光源201，工业相机202的拍摄方向沿环形光源201内向输送机构方向延伸，可对检测样品的桶底喷码进行拍摄检测。
实施例2：
在其中一个实施例中，如图2和图3所示，检测装置还包括用于拍摄桶壁围绕其设置的工业相机202和与工业相机202相配合的光源201，基座2沿输送机构进料口至出料口的输送方向两侧均设置有与基座2连接的相对称的安装架，围绕桶壁设置的工业相机202和与工业相机202相配合的光源201均通过安装板进行螺栓固定在安装架上，与拍摄桶壁的工业相机202相配合的光源201采用条形光源201，条形光源201采用竖直设置，能够将桶壁四周进行照亮，便于工业相机202能够清楚的拍摄到桶壁上包膜的情况，同时工业相机202位于光源201背光侧设置，防止工业相机202拍摄的照片出现散光或聚焦不清的情况发生。
桶面包膜热封后，通过输送带214传送到检测设备上，在输送至检测工位 216前，传感器将信号发给检测软件，检测产品到检测工位216时，围绕桶壁设置的工业相机202接到软件发来信号，通过侧面光源201依托进行拍照采集图像，桶底的工业相机202也同时接到软件发来信号，通过底部环形光源201依托拍照采集图像。所有图像通过软件系统进行分析处理，判断包膜是否完整，桶底喷码是否有，不合格品在拍完照后剔除，合格品通过输送机构的出料端传送到下一步的装箱区域。
实施例3：
在其中一个实施例中，如图2和图3所示，用于拍摄桶壁的工业相机202 为两组，两组工业相机202分别位于桶壁相对称的两侧和对角设置，相对称的一组工业相机202内其中一个工业相机202的拍摄高度与桶体顶面平行能够对桶壁顶部包膜破洞面积及褶皱进行检测，检测桶壁的工业相机202能够检测桶面外侧壁四周及顶部包膜破洞面积是否≥4cm2，检测桶面外侧壁四周及顶部包膜皱褶数量是否≥5条，皱褶长度是否≥2cm。
上述是实施例中，与拍摄桶壁的工业相机202相配合的条形光源201为两组，两组条形光源201并列设置在检测工位216两侧且相距一定距离，相对称的两个工业相机202镜头拍摄方向均延伸出同一侧两个条形光源201之间并朝向检测工位216对桶壁进行拍摄。
实施例4：
在其中一个实施例中，如2和图3所示，用于拍摄桶壁的工业相机202和与工业相机202相配合的光源201相对于桶壁为可转动设置，工业相机202与条形光源201均通过转动杆与连接在基座2上的安装架进行固定，使工业相机 202和条形光源201实现转动，可根据输送机构上检测工位216的调整进行拍摄位置的转动调整及对光调整。
实施例5：
在其中一个实施例中，如2和图3所示，对角设置的工业相机202与对称设置的工业相机202拍摄角度呈70°，对称设置的工业相机202能够对桶壁顶部包膜及桶壁两侧进行覆盖拍摄检测，呈70°对角设置的工业相机202能够对桶壁朝向进料端和出料端的两侧壁面进行最佳的覆盖拍摄检测，使桶壁能够被工业相机202拍摄画面全部覆盖，保证检测的精确性。
实施例6：
在其中一个实施例中，如4和图5所示，输送机构包括通过两端第一转动轴215铰接的一组横梁211，两根横梁211通过安装板螺栓连接在基座2上，横梁211的底部连接有装配驱动装置213的安装座212，驱动装置213采用型号为 6IK180GN-YF/6GN5K的减速电机，同时安装座212为焊接在其中一根横梁211底部边沿处的板状结构，驱动装置213通过张紧机构铰接有两条输送带214，输送带214为PU食品材质的皮带，其具有较好的耐磨性和使用寿命，输送带214还铰接于横梁211两端的第一转动轴215上，两条铰接于横梁211两端的第一转动轴215上的输送带214沿其两侧设置，铰接于第一转动轴215两侧的输送带 214之间形成检测工位216，检测工位216的宽度小于桶底的直径长度，将桶体放置在检测工位216上，减速电机使两侧的输送带214带动桶体从进料端向出料端运动，桶底暴露在检测工位216上，拍摄桶底的工业相机202位于检测工位216底部，可对桶底是否存在喷码进行拍摄检测。
实施例7：
在其中一个实施例中，如4和图5所示，张紧机构包括设置在安装座212 内两侧分别与输送带214相配合的两组装配缺口2121，位于安装座212左侧的装配缺口2121并列设置，位于安装座212右侧的装配缺口2121并排设置，装配缺口2121内螺栓连接有套接轴承2123的安装杆2122，安装杆2122长端朝向输送带214方向设置，位于第一转动轴215两侧的输送带214分别与两组安装杆2122上的轴承2123活动连接，驱动装置213位于装配缺口2121的底部，使输送带214搭接在轴承2123的顶部。
上述实施例中，可通过更换直径不同的安装杆2122及厚度不同的轴承2123 进行张紧调节。
实施例8：
在其中一个实施例中，如5所示，位于安装座212内左侧并列设置的装配缺口2121为条状装配缺口2121，条状装配缺口2121内的安装杆2122与其活动连接，通过调节安装杆2122在条状装配缺口2121内滑动的位置可实现输送带 214的张紧调节，在进行放松输送带214时，将安装杆2122在条状装配缺口2121 内向左端移动，在进行收紧输送带214时，将安装杆2122在条状装配缺口2121 内向右端移动。
实施例9：
在其中一个实施例中，如5所示，横梁211底部位于安装座212一侧设置有定滑轮217，两根输送带214与定滑轮217顶部进行搭接，使张紧机构能够增大其调节松紧度的效果。
实施例10：
在其中一个实施例中，如4和图5所示，横梁211内位于两端第一转动轴 215之间还铰接有两根设有距离差的第二转动轴215，两根第二转动轴215通过输送带214与两端的第一转动轴215分别进行活动连接，通过铰接在驱动装置 213上的输送带214带动第一转动轴215转动的同时，使第一转动轴215利用铰接在第二转动轴215上的输送带214同时向同一方向进行转动，与第一转动轴 215和第二转动轴215活动连接的输送带214位于检测工位216上，使检测工位 216缩减至两根第二转动轴215之间的缺口大小，且拍摄桶底的工业相机202和环形光源201位于其底部，使环形光源201能够对桶体有效地聚光，使工业相机202能够拍摄清楚的检测相片。
实施例11：
在其中一个实施例中，如2和图3所示，横梁211朝向输送带214的一侧设置有光电眼218，光电眼218位于检测工位216的一侧，通过光电眼218可检测桶体是否到达检测工位216并停止输送带214运行进行拍摄检测。
实施例12：
在其中一个实施例中，如2和图3所示，其中一根横梁211朝向输送带214 的一侧设置有气枪219，经过检测机构检测后的桶体如为报废品则通过气枪219 将报废桶体喷出输送带214，合格品通皮带传送到下一步的装箱区域。
实施例13：
在其中一个实施例中，如2和图3所示，与设置气枪219的横梁211相对的另一根横梁211背离输送带214的一侧设置有排废料槽2111，被气枪219喷出的报废桶体从排废料槽2111排除检测设备，检测设备的保护壳体1侧面设置有配合排废料槽2111的缺口。
实施例14：
在其中一个实施例中，如2所示，基座2内设置有电控箱203，其含有各种电气元器件，满足设备的电力系统正常运行。
实施例15:
一种如上述包膜检测设备的检测方法，包括以下步骤：
实时采集检测工位上的包膜图像；
根据灰度值上下限提取包膜检测区域；
计算区域的灰度均值，判断此灰度均值是否在亮度上下限内，若是，则判定为合格，则进入下一工序，若否，则判定为不合格，则剔除不合格品；
分析图像中灰度值小于预设灰度值的区域，计算各区域内的轮廓；轮廓最多的四个区域为收缩角的位置；
用sobel滤波计算褶皱的边缘面积，并统计整个区域的边缘面积，判断边缘面积是否超过设定的门限值，若是，则判断为不合格，剔除不合格品，若否，则判断为合格，则进入下一工序；
用大津自动阈值算法计算图像的灰度门限，并加上设定的偏移量[-10， +10]，作为破洞的灰度门限值，统计并判断检测区域中灰度值是否小于该门限值的区域面积，若是，则判断为合格品，验收完成，若否，则判断为不合格品，则剔除不合格品。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种包膜检测设备，包括基座，其特征在于，所述基座上设置有输送机构和检测机构，所述检测机构包括光源和设置于所述光源背光侧用于拍摄桶底的工业相机，用于检测桶底的喷码。
2.根据权利要求1所述的一种包膜检测设备，其特征在于：所述检测装置还包括用于拍摄桶壁围绕其设置的工业相机和与所述工业相机相配合的光源，所述工业相机位于所述光源背光侧设置。
3.根据权利要求2所述的一种包膜检测设备，其特征在于：所述用于拍摄桶壁的工业相机为至少两组，至少两组所述工业相机分别位于桶壁相对称的两侧和对角设置。
4.根据权利要求3所述的一种包膜检测设备，其特征在于：所述对角设置的工业相机与所述对称设置的工业相机拍摄角度呈60°-80°。
5.根据权利要求1所述的一种包膜检测设备，其特征在于：所述输送机构包括通过两端第一转动轴铰接的一组横梁，所述横梁的底部连接有装配驱动装置的安装座，所述驱动装置通过张紧机构铰接有至少两条输送带，所述输送带还铰接于所述横梁两端的第一转动轴上，至少两条铰接于所述第一转动轴上的输送带沿其两侧设置，铰接于所述第一转动轴两侧的输送带之间形成检测工位，所述检测工位的宽度小于桶底的直径长度。
6.根据权利要求5所述的一种包膜检测设备，其特征在于：所述张紧机构包括设置在所述安装座内两侧分别与所述输送带相配合的多组装配缺口，位于所述安装座内一侧的装配缺口为条状装配缺口，所述装配缺口内安装有套接轴承的安装杆，位于所述第一转动轴两侧的输送带分别与两组所述安装杆上的轴承活动连接，所述驱动装置位于所述装配缺口顶部或底部。
7.根据权利要求6所述的一种包膜检测设备，其特征在于：所述横梁内位于两端第一转动轴之间还铰接有两根设有距离差的第二转动轴，两根所述第二转动轴通过输送带与两端的第一转动轴分别进行活动连接，与所述第一转动轴和第二转动轴活动连接的输送带位于所述检测工位上。
8.根据权利要求6所述的一种包膜检测设备，其特征在于：所述其中一根横梁朝向输送带的一侧设置有气枪。
9.根据权利要求8所述的一种包膜检测设备，其特征在于：其中另一根所述横梁背离输送带的一侧设置有与所述气枪相配合的排废料槽。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的包膜检测设备的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时采集检测工位上的包膜图像；
根据灰度值上下限提取包膜检测区域；
计算区域的灰度均值，判断此灰度均值是否在亮度上下限内，若是，则判定为合格，则进入下一工序，若否，则判定为不合格，则剔除不合格品；
分析图像中灰度值小于预设灰度值的区域，计算各区域内的轮廓；轮廓最多的四个区域为收缩角的位置；
用sobel滤波计算褶皱的边缘面积，并统计整个区域的边缘面积，判断边缘面积是否超过设定的门限值，若是，则判断为不合格，剔除不合格品，若否，则判断为合格，则进入下一工序；
用大津自动阈值算法计算图像的灰度门限，并加上设定的偏移量[-10，+10]，作为破洞的灰度门限值，统计并判断检测区域中灰度值是否小于该门限值的区域面积，若是，则判断为合格品，验收完成，若否，则判断为不合格品，则剔除不合格品。
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