CN111307826B - 一种瓶内粉末中异物在线视觉检测设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种瓶内粉末中异物在线视觉检测设备，其备包括由机架总成承载的转盘系统、在线的视觉系统以及至少一个物料传送系统。其中，所述的视觉系统的检测视场覆盖所述的转盘系统，所述的至少一个物料传送系统布置在所述转盘系统的周围；所述的转盘系统包括下转盘、限定在所述的下转盘上方进行平面移动的上转盘、带动所述下转盘旋转的第一电机以及固定在所述的下转盘上的第二电机，其中所述上转盘沿中心轴分布多个用于限定透明瓶运动的容纳腔，该容纳腔的开口朝上，并且所述上转盘由所述第二电机限定行程内执行往返直线运动，使所述上转盘相对于所述下转盘震荡地运动。本发明还提供了检测方法，其基于所述设备的上料、摇晃、检测、排异、和下料的步骤。

Description

一种瓶内粉末中异物在线视觉检测设备及方法
技术领域
本发明属于自动化检测技术领域，并涉及一种瓶内粉末中异物在线视觉检测设备及其方法。本发明用于对透光瓶内的异物细小颗粒粉状物中的杂质进行在线视觉检测。
背景技术
在医药粉针剂行业的药品生产中，一些注射类药品对于无菌生产的要求极高。目前对于此类粉状物的检测，通常都是在无菌流水线的末尾通过人工抽检来进行，其中：需要多次摇晃瓶内粉状物，然后对整体进行评估；其次，在医务人员将粉状物调制为液体后，通过肉眼判断瓶内是否有未溶解的杂物。如上两类操作过程对于目标异物对象的直接判断都有一定难度，而且还存在不稳定性。一些未及时发现的掺杂物可能严重威胁使用患者的健康，甚至引发生命危险。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种瓶内粉末中异物在线视觉检测设备及方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。本发明可以直接加载于生产线上，实现自动在线视觉检测药粉瓶内杂质缺陷，并提供便利使后续系统设备对异物做准确剔除。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种对瓶内粉末中的异物进行在线视觉检测的设备，包括由机架总成承载的转盘系统、在线的视觉系统以及至少一个物料传送系统。其中：所述的视觉系统的检测视场覆盖所述的转盘系统，所述的至少一个物料传送系统布置在所述转盘系统的周围；所述的转盘系统包括下转盘、限定在所述的下转盘上方进行平面移动的上转盘、带动所述下转盘旋转的第一电机以及固定在所述的下转盘上的第二电机，其中所述上转盘沿中心轴分布多个用于限定透明瓶运动的容纳腔，该容纳腔的开口朝上，并且所述上转盘由所述第二电机限定行程内执行往返直线运动，使所述上转盘相对于所述下转盘震荡地运动。
所述转盘系统包括：与机架总成的基座固定的第一电机支撑件；设置在下转盘上的第二电机固定件和平衡块，该第二电机固定件和平衡块分别与下转盘固定并相对地布置在下转盘的中心轴的两边；从所述的上转盘的底部延伸的并且相对于所述上转盘的中心轴对称布置的第一滚轮支撑件和第二滚轮支撑件；分别配合在第一滚轮支撑件和第二滚轮支撑件上的第一滚轮和第二滚轮，所述的第一滚轮和第二滚轮的转轴线平行，并且均与所述的上转盘的中心轴在空间上垂直；与所述的第二电机的输出轴连接的凸轮，该凸轮布置在所述的第一滚轮和第二滚轮之间，该凸轮的工作外径与所述的第一滚轮和第二滚轮之间的最小距离匹配。
其中所述凸轮包括多个凸弧部和多个凹弧部，并且其中：所述凸弧部和所述凹弧部的数量相同，并且是不小于三的奇数数量；所述凸弧部和所述凹弧部在所述凸轮的周向上间隔分布。
所述凹弧部的半径与所述凸弧部的半径的倍数比例在10至20之间。
在本发明的另一方面，每一个容纳腔成形为匹配至少一种透明瓶尺寸的长方体凹腔，该长方体凹腔的长度方向是从所述上转盘的中心轴指向该上转盘的外周；所述的上转盘包括与每一个容纳腔关联的卡扣、吸盘、第一状态灯和第二状态灯；并且所述卡扣设置在所述长方体凹腔内并远离所述上转盘中心轴，所述吸盘设置在所述长方体凹腔内的靠近所述上转盘中心轴的壁面上。
所述的视觉系统包括：与所述的机架总成固定并位于所述转盘系统上方的横梁；在所述横梁上任一滑动位置上固定的U型连接件；与所述U型连接件固定的第一相机连接板；与所述的第一相机连接板固定的第一相机，该第一相机布置为向下拍摄；以及与所述第一相机配合的第一镜头和第一环形光源，使得所述第一相机的视场至少覆盖所述的上转盘。
所述的视觉系统包括：与所述机架总成的基座固定连接的固定座；通过阶梯形的中空的支座与所述的固定座固定连接的立柱；具有与所述立柱的直径配合的尺寸的通孔的调节滑块；通过平行于立柱长度方向的梯形槽与所述调节滑块自锁地连接的U型滑台；与所述U型滑台固定的第二相机连接板；与所述的第二相机连接板固定的第二相机，该第二相机布置为向下拍摄；以及与所述第二相机配合的第二镜头和第二环形光源。优选地，所述第一相机可以用作监测相机，其中，通过顶丝使所述调节滑块与穿过该通孔的立柱锁紧在高于所述上转盘的高度，并且所述调节滑块设有调节所述U型滑台沿梯形槽移动的微调螺丝，使得在所述上转盘的容纳腔运动到所述第二相机下方时，所述第二相机的视场至少覆盖整个该容纳腔的范围。在一些实施例中，所述第二镜头可以是远心放大倍率镜头。
所述的至少一个物料传送系统包括上料传送系统、缺陷物料传送系统和下料传送系统，其中，每一个物料传送系统包括搬运模块和传送模块。
所述的传送模块包括传送带装置和设置在所述传送带装置上的一个或多个第一光传感器。并且所述的搬运模块包括：与所述机架总成的基座固定的至少一个支脚机构；由所述支脚机构支撑的横座，该横座的长度方向与所述支脚机构的长度方向垂直；由所述横座支撑的并且沿该横座的长度方向设置的传动丝杆；由所述横座支撑的搬运电机，该搬运电机与所述传动丝杆联接；与所述传动丝杆配合的运输滑块，该运输滑块在所述传动丝杆带动下线性运动；设置在所述横座的第二光传感器，该第二光传感器布置在所述运输滑块的行程范围；固定在所述运输滑块上的升降气缸，该升降气缸的运动方向与所述运输滑块的运动方向垂直；与所述升降气缸的活动元件固定的L型块；夹持在所述L型块上的吸嘴。
所述的支脚机构包括支脚板、与所述支脚板垂直的支脚柱和设置在所述支脚柱两相反侧的两个角撑件，每个角撑件均与所述支脚板和所述支脚柱固定。
所述机架总成包括：型材框架、与型材框架固定连接且水平布置的基座、布置在所述型材框架外侧的钣金件、门组件以及位于底部的滑轮。
所述的设备还包括位于机架总成内部的电控系统、位于机架总成外部的指示灯和与所述的视觉系统连接的显示屏。
一种瓶内粉末中异物在线视觉检测的方法，其包括如下步骤：通过物料传送系统将至少一个待测的透明瓶放置在转盘系统的容纳腔中装夹；通过转盘系统的第一电机传动使容纳腔中的透明瓶绕中心轴转动；在所述第一电机转动期间或者在该第一电机使容纳腔转动到视觉系统的检测范围时，通过转盘系统的第二电机传动使已装夹的透明瓶进行摇晃运动；通过视觉系统采集所述转盘系统中的已装夹的待测的透明瓶的图像；确定所采集的容纳腔中透明瓶的图像中有杂质，使所述转盘系统中的对应该容纳腔的状态灯发出第一指示信号，然后解除该透明瓶的装夹，并通过物料传送系统将该透明瓶送出；确定所采集的容纳腔中透明瓶的预定数量的图像中没有杂质，使所述转盘系统中的对应该容纳腔的状态灯发出第二指示信号，然后解除该透明瓶的装夹，并通过物料传送系统将该透明瓶送出。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的检测设备及方法，可以实现药瓶的自动上下料，以及良品和不良品的自动分拣；
(2)可以实现对高透光瓶内粉状物的检测，在保证瓶内粉状物不受外界污染的情况下对瓶内粉末状物进行缺陷检测、整体评估；
(3)可以实现对瓶装物品内粉末的整体评估或缺陷情况的在线视觉检测，对于生产品的质量检测环节有较高的应用价值；
(4)本发明的设备可以直接接入实际医药和一些粉针剂产品的无菌生产线中；
(4)本发明的设备中，通过使用奇数边形的凸轮主动旋转，带动两侧滚动轮，实现夹具内药粉瓶内药粉均匀晃匀，还通过底部转盘电机旋转，实现交替上料、转动检测、缺陷剔除、下料分拣等工序；
(5)本发明的设备中，可以使用远心放大倍率镜头相机对瓶内药粉进行实时检测，和配置顶部监测相机，在进行高效率检测的同时保证系统整体运行的安全性。
附图说明
图1为示例性实施例中本发明设备整体的立体结构示意图。
图2为示例性实施例中本发明设备的机架总成的立体结构示意图。
图3为示例性实施例中本发明设备的立体图，其中隐藏了机架总成和显示屏。
图4为示例性实施例中本发明设备的俯视图，其中隐藏了机架总成和显示屏。
图5为示例性实施例中本发明设备的传送模块的立体图。
图6为示例性实施例中本发明设备的搬运模块的立体图。
图7为示例性实施例中本发明设备的视觉系统的立体图。
图8为示例性实施例中本发明设备的转盘系统的立体图。
图9为示例性实施例中本发明设备的转盘系统从另一视角观看的立体图。
图10为示例性实施例中本发明设备的转盘系统上转盘的立体图。
图11为示例性实施例中本发明设备的凸轮的工作过程示意图。
图12为示例性实施例中本发明检测方法的流程图。
图中：
1机架总成 6转盘系统 910传送模块
101钣金件 601第一电机支撑件 911第一光传感器
102基座 602下转盘 912传送带装置
103型材框架 603第二电机固定件 920搬运模块
104门组件 604上转盘 921吸嘴
105滑轮 605凸轮 922L型块
2上料传送系统 606平衡块 923升降气缸
3视觉系统 6051凸弧部 924运输滑块
301横梁 6052凹弧部 925横座
302U型连接件 609第一电机 926传动丝杆
303第一相机连接板 610卡扣 928第二光传感器
304第一相机 611吸盘 929搬运电机
305第一镜头 612第一状态灯 930支脚机构
306第一环形光源 613第二状态灯 931支脚柱
307第二相机 615容纳腔 932支脚板
308第二相机连接板 616第一滚轮 933角撑件
309U型滑台 617第一滚轮支撑件 10透明瓶
310调节滑块 618第二滚轮支撑件
311立柱 619第二滚轮
312支座 629第二电机
313固定座 7缺陷物料传送系统
314第二镜头 8下料传送系统
315第二环形光源
4指示灯
5显示屏
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。
参见图1，在一实施例中，本发明的瓶内粉末中异物在线视觉检测设备包括由机架总成1所承载的上料传送系统2、视觉系统3、指示灯4、显示屏5、转盘系统6、缺陷物料传送系统7和下料传送系统8。被检测对象的容器瓶装有粉末状物体，一般为密封的透明瓶10。如图所示，这些透明瓶10可以经过上料传送系统2运送到转盘系统6，以触发视觉系统3进行在线视觉检测，然后经过下料传送系统8将检测后的透明瓶10从转盘系统6送出。此外，还可以通过缺陷物料传送系统7，将视觉系统3判断的内有杂质的透明瓶10送出。
在一实施例中，根据本发明的设备还可以包括位于机架总成1内部的电控系统，该电控系统包含IO电路板卡、网络适配器、电机驱动器、微处理单元(比如，CPU、DSP)和/或工控器件(比如，PLC、运动控制卡、工控PC)等。电控系统与指示灯4和与所述的视觉系统3连接的显示屏5。显示屏5可以直接连接至视觉系统3，以实时显示该视觉系统3监测的图像。显示屏5可以是工业触摸控制屏，用于显示检测结果(比如，检测药瓶产品是否良品)、在线显示机器运转状态(比如，上下料、视觉检测过程、缺陷产品下料等流程的在线监控)、操作调试/维护程序等。指示灯4与电控系统连接，用于紧急情况系统急停时的提示。
参照图2，在一实施例中，机架总成1包括：型材框架103、与型材框架103固定连接且水平布置的基座102、布置在所述型材框架103外侧的钣金件101、门组件104以及位于底部的滑轮105。其中，型材框架103可以由4040角接铝型材组成，基座102可以是平板形工作台，并且可以焊接型材框架103上。型材框架103还可以根据需求灵活配置尺寸，方便组装，还可以架接在工业生产线的任何位置。钣金件101不仅用于封装整个视觉系统3，还可以保护电控系统、内测气动线路以及提供收纳空间。门组件104可以实施为推拉门的形式，使用户可以伸入电控系统的控制柜，方便调试和维修设备内部的器件。在机架总成1底部布置滑轮105，方便设备灵活调动。
参照图3所示的设备的立体图，其中隐藏了机架总成1和显示屏5。视觉系统3从上向下的检测视场覆盖转盘系统6，视觉系统3和多个物料传送系统布置在所述转盘系统6的周围。如图3和图4所示，在一实施例中，上料传送系统2和下料传送系统8分别位于转盘系统6的两侧，缺陷物料传送系统7布置在上料传送系统2和下料传送系统8之间，并且这三个传送系统的端部分别靠近转盘系统6。优选地，所述的三个传送系统互相平行布置。应理解，也可以只用两个传送系统甚至仅一个传送系统实现普通瓶上下料及缺陷瓶下料的传送，而采用三个传送系统为了提高传送效率。
参照图4，在一实施例中，每个物料传送系统可以包括统一的传送模块910和搬运模块920，以模块化方式提高零件复用率，从而降低制造成本。优选地，传送模块910和搬运模块920的位置可以相互独立，使得传送模块910对物料的传送方向与搬运模块920对物料的搬运方向可以平行、垂直、或者成其它角度。如图4所示，在一实施例中，可以布置传送模块910和搬运模块920，使得陷物料传送系统的传送方向和搬运方向垂直，上下料传送系统8的传送方向和搬运方向垂直，从而实现紧凑的布局和减少设备体积。
参照图5，在一实施例中，所述的传送模块910包括传送带装置912和设置在所述传送带装置912上的一个或多个第一光传感器911。传送带装置912包括传送带，用以直线地传送透明瓶10，其中传送带的宽带尺寸大于或者略大于透明瓶10的高度尺寸，并且传送带的边缘可以设有挡边，使得透明瓶10如图示的横卧方式传送时不会掉出。第一光传感器911可以附装在传送带边缘的任意位置，用于检测传送带上是否有物料(或透明瓶10)经过，以触发输出电信号。例如对于上述的三个传送系统，第一光传感器911可以设置在上料/下料的初始位置使得有物料时触发传送带工作。对于上料传送系统2，还可以设置在靠近转盘系统6的位置使得有物料时触发搬运模块920工作。
参照图6，在一实施例中，所述的搬运模块920包括：与所述机架总成1的基座102固定的至少一个支脚机构930；由所述支脚机构930支撑的横座925，该横座925的长度方向与所述支脚机构930的长度方向垂直；由所述横座925支撑的并且沿该横座925的长度方向设置的传动丝杆926；由所述横座925支撑的搬运电机929，该搬运电机929与所述传动丝杆926联接；与所述传动丝杆926配合的运输滑块924，该运输滑块924在所述传动丝杆926带动下线性运动；设置在所述横座925的至少一个第二光传感器928，该第二光传感器928布置在所述运输滑块924(或与吸嘴921关联)的行程范围；固定在所述运输滑块924上的升降气缸923，该升降气缸923的运动方向与所述运输滑块924的运动方向基本垂直；与所述升降气缸923的活动元件固定的L型块922；夹持在所述L型块922上的吸嘴921(或者是气爪)。在本实施例中，第二光传感器928可以附装在横座925的任何位置，用于检测沿传动丝杠线性移动的运输滑块924，以触发输出电信号。例如，可以配置两个第二光传感器928，用作运输滑块924的行程限位。也可以仅配置一个第二光传感器928，以监测吸嘴921位于初始位置时的运输滑块924的位置。在其它实施例中，可以将升降气缸923替代成电动致动器或其它传动机构。
继续参照图6，在一实施例中，搬运模块920包括两个支脚机构930，每个支脚机构930包括支脚板932、与所述支脚板932垂直的支脚柱931和设置在所述支脚柱931两相反侧的两个角撑件933，每个角撑件933均与所述支脚板932和所述支脚柱931固定。组装形式且模块化的支脚机构930可以减少零件的加工难度，并增加零件服用率，从而降低成本。
下面结合图4至图6，描述传送系统相关的电气元件的配置方式。由于上料传送系统2、缺陷物料传送系统7和下料传送系统8的工作原理相似，这里仅以上料传送系统2为例进行描述。在一实施例中，配置一个第一光传感器911位于传送带装置912的拾取工位的上游，配置一个第二光传感器928位于横座925的中部位置，该位置对应吸嘴921的初始位置(或待命位置)。在本实施例中，当待测药粉瓶运送到第一光传感器911处，触发搬运电机929，使吸嘴921移动到传送带装置912的拾取工位。此时，持续运动的传送带装置912将待测瓶传送到拾取工位，从而控制升降气缸923运动下降到指定位置吸取待测瓶，然后控制搬运电机929和升降气缸923将待测瓶转移到目标的放置工位(比如，转盘系统6的上转盘604的放置工位)。待放置好待测瓶，吸嘴921回到初始位置触发第二光传感器928，等待下次上料信号通知。
参照图7，视觉系统3可以固定在机架总成1的型材框架103和基座102。在一实施例中，视觉系统3包括：与所述的机架总成1固定并位于所述转盘系统6上方的横梁301；在所述横梁301上任一滑动位置上固定的U型连接件302；与所述U型连接件302固定的第一相机连接板303；与所述的第一相机连接板303固定的第一相机304；以及与所述第一相机304配合的第一镜头305和第一环形光源306。第一相机304的视场覆盖转盘系统6，以监视待测瓶的运转状态，比如监测上料传送系统2是否将待测瓶正确放入上转盘604的容纳腔615内。优选地，第一相机304为千兆工业相机，第一镜头305为定焦距工业镜头。
在一实施例中，视觉系统3还包括：与所述机架总成1的基座102固定连接的固定座313，该固定座313具有U形槽，用于可调位置安装螺丝；通过阶梯形的中空的支座312与所述的固定座313固定连接的立柱311；具有与所述立柱311的直径配合的尺寸的通孔的调节滑块310；通过平行于立柱311长度方向的梯形槽与所述调节滑块310自锁地连接的U型滑台309；与所述U型滑台309固定的第二相机连接板308；与所述的第二相机连接板308固定的第二相机307；以及与所述第二相机307配合的第二镜头314和第二环形光源315。在本实施例中，可以通过顶丝使所述调节滑块310与穿过该通孔的立柱311锁紧在高于所述上转盘604的高度，并且所述调节滑块310设有调节所述U型滑台309沿梯形槽移动的微调螺丝。在所述上转盘604的容纳腔615运动到所述第二相机307下方的检测工位时，所述第二相机307的视场至少覆盖整个该容纳腔615的范围。优选地，第二相机307为千兆工业相机，所述第二镜头314是远心放大倍率镜头。
应理解，由于U型连接件302、固定座313和调节滑块310设有可调元件或者结构，允许调节第一相机304和第二相机307的空间位置，以满足调试和维护的灵活需求，和获得足够的检测视场范围和良好的对焦成像精度。
参照图8至图10，在一实施例中，所述的转盘系统6包括：与机架总成1的基座102固定的第一电机支撑件601；第一电机609；由第一电机支撑件601可转动地支撑或者由第一电机609输出轴直接连接支撑的下转盘602，该下转盘602的中心部与第一电机609的输出轴同轴；设置在下转盘602上的第二电机固定件603和平衡块606，该第二电机固定件603和平衡块606分别与下转盘602固定并相对地布置在下转盘602的中心轴的两边；第二电机629；限定在所述下转盘602上方进行平面移动的上转盘604；从所述的上转盘604的底部延伸的并且相对于所述上转盘604的中心轴对称布置的第一滚轮支撑件617和第二滚轮支撑件618；分别配合在第一滚轮支撑件617和第二滚轮支撑件618上的第一滚轮616和第二滚轮619，所述的第一滚轮616和第二滚轮619的转轴线平行，并且均与所述的上转盘604的中心轴在空间上垂直；与所述的第二电机629的输出轴连接的凸轮605，该凸轮605布置在所述的第一滚轮616和第二滚轮619之间，并且该凸轮605的工作外径与所述的第一滚轮616和第二滚轮619之间的最小距离匹配。具体地，由于凸轮605两端的滚轮顶住凸轮605边缘，通过第二电机629带动凸轮605旋转时产生位移偏差，进而可带动整个上盘连同其中的瓶内粉状物晃动。
具体地，第一滚轮支撑件617和第二滚轮支撑件618分别包括与第一滚轮616和第二滚轮619同轴配合的悬臂轴，该悬臂轴与向下延伸的滚轮支撑件垂直。这两个悬臂轴均相对于上转盘604的中心点在空间上平行对称。第二电机固定件603与上转盘604连同两个滚轮支撑件相互独立，并且互不运动干涉。
此外，所述凸轮605包括多个凸弧部6051和多个凹弧部6052，所述凸弧部6051和所述凹弧部6052在所述凸轮605的周向上间隔分布。所述凸弧部6051和所述凹弧部6052的数量相同，并且是不小于三的奇数数量。
图11所示为采用正三边形方式的凸轮605，还示出了匀速转动的凸轮605作用下的第一滚轮616和第二滚轮619的位移曲线。图11右半部分的曲线图中，阴影部分对应左半部分所示的凸轮605实际已转动的角度。从曲线图看出，本实施例的凸轮605的单向转动即可实现上转盘604的具有速度突变的摇晃摆动(即是，上转盘604相对于所述下转盘602震荡地运动)，使得对应凸轮605转动的电机运动控制方式简单。为了获得合适的摇晃变化效果，所述凹弧部6052的半径与所述凸弧部6051的半径的倍数比可以在10至20之间。此外，还可以通过第二电机629调节凸轮605的转速来改变摇晃频率。
返回参照图10，在一实施例中，所述上转盘604沿中心轴分布多个开口朝上的容纳腔615。优选地，如图所示每隔45°均布8个容纳腔615。此外，每一个容纳腔615成形为匹配至少一种透明瓶10尺寸的长方体凹腔，该长方体凹腔的长度方向是从所述上转盘604的中心轴指向该上转盘604的外周。每一个容纳腔615内设有卡扣610和吸盘611。吸盘611设置在容纳腔615靠近上转盘604中心轴的壁面，而卡扣610设置在容纳腔615内靠近上转盘604外周的位置，由此在上转盘604转动和/或摆动时，通过吸盘611实现的向心吸力能对瓶底实现良好的夹紧效果。此外，多个吸盘611环绕地设置靠近上转盘604中心轴，可以方便在转盘中心统一布置气路元件，有利于紧凑的结构设计和减少气动管件数量。
优选地，卡扣610为开口朝上的U型弹性件，其中卡扣610内壁的间距基本等于透明瓶10的瓶颈直径或宽度，并且卡扣610的开口处的内边设有倒角或倒圆，以允许透明瓶10容易进入容纳腔615并且被卡扣610的内壁卡住瓶颈。此外，每一个容纳腔615可以关联至少一个状态灯，比如颜色不同的(绿色的)第一状态灯612和(红色的)第二状态灯613。
一起参照图3、图8至图11，根据上述实施例，在待测瓶从上料传送系统2的拾取工位搬运到转盘系统6的放置工位上方时，需要提前调整好待测瓶的横卧姿态，使瓶盖朝向上转盘604的外周，瓶底朝向上转盘604中心。然后使待测瓶下降进入上转盘604的容纳腔615，从而被卡扣610夹住瓶颈，再通过真空吸盘611吸住瓶底。这时，卡扣610和吸盘611分别对瓶的两端卡紧和吸紧，使得待测瓶稳定地限制在容纳腔615内。在待测瓶被吸紧后，可以通过第一电机609带动下转盘602以及上转盘604一起转动，还可以通过第二电机629带动凸轮605转动进而触发上转盘604晃动，由此实现上转盘604中的待测瓶内物体的大幅晃动，以助于异物检测。
应理解，上述实施例中涉及的电机可以是伺服电机、步进电机或普通交直流电机等，可以匹配减速器和编码器。上述实施例中涉及的指示灯4或者状态灯可以是不同的颜色的灯元件，用于通过亮、暗、灭、闪动、颜色变化等，来反馈各种状况，比如，收纳腔是否空置、待测瓶是否被吸稳、是否在瓶中检测到异物、模块运转是否有故障、系统正常运行等。
参照图12，本发明提供的瓶内粉末中异物在线视觉检测的方法，包括上料、摇晃、检测、排异、和下料等步骤，具体地：
S1、上料步骤：通过物料传送系统将至少一个待测的透明瓶10放置在转盘系统6的容纳腔615中装夹；通过转盘系统6的第一电机609传动使容纳腔615中的透明瓶10绕中心轴转动，将空闲的容纳腔615转到放置工位，以继续上料，直到所有容纳腔615都装有预设数量的待测瓶(例如，可以根据检测频率或者检测批次的需要，可选地在一部分数量的容纳腔615装载待测瓶)。参照图3，具体地，当存在空闲(没有装载待测瓶)的容纳腔615时，允许上料传送系统2的搬运模块920工作。此外，待测瓶被拾放到容纳腔615中并被卡紧后，该容纳腔615关联的绿色状态灯亮(表明该容纳腔615已有待测物)，使下转盘602旋转45°(旋转角度可根据待测数量而自定义)将下一容纳腔615转到待测瓶放置工位，按此顺序依次装夹下一个待测瓶。当转盘中的绿色状态灯全亮表明上料全部完成。
S2、摇晃步骤：在所述第一电机609转动期间或者在该第一电机609使容纳腔615转动到视觉系统3的检测范围时，通过转盘系统6的第二电机629传动使已装夹的透明瓶10进行摇晃运动。具体地，可以在每次上料系统完成上料，且绿灯亮后，触发转盘系统6的第二电机629运转(比如，可以在转盘每转动45°摇晃操作触发一次)，对已装夹好的待测瓶内的粉状物摇晃混匀。
S3、检测步骤：通过视觉系统3采集所述转盘系统6中的已装夹的待测的透明瓶10的图像；执行图像识别应用程序，判断图像的目标区域是否存在目标的杂质或异物。优选地，整个视觉系统3对应每个瓶子会采集至少三次图片，每次采集图片后需要返回摇晃步骤再执行下一次采集。
S4、排异步骤：如果确定所采集的容纳腔615中透明瓶10的图像中有杂质，使所述转盘系统6发出对应该容纳腔615第一指示信号，然后关闭真空吸盘611，解除该透明瓶10的装夹，并将该透明瓶10从缺陷物料工位送出。具体地，若判断有杂质，则对应容纳腔615的红色状态灯亮，并向缺陷物料传送系统7发出工作指令。
S5、下料步骤：如果确定所采集的容纳腔615中透明瓶10的预定数量的图像中没有杂质，使所述转盘系统6发出对应该容纳腔615第二指示信号，然后关闭真空吸盘611，解除该透明瓶10的装夹，并将该透明瓶10从下料工位送出。具体地，若判断无杂质而要准备将该透明瓶10下料，则对应容纳腔615的绿色状态灯熄灭，并向下料传送系统8发出工作指令。
优选地，参照图4，对应上述实施例，上转盘604的放置工位、缺陷物料工位和下料工位分别间隔90°分布，从而为搬运模块920提供独立的操作空间，允许上料传送系统2、缺陷物料传送系统7和下料传送系统8可以不干涉地同时工作。
此外，根据本发明的方法，还可以包括监控步骤。
监控步骤：通过电控系统和视觉系统3监控所述设备的工作状态。比如，若检测出机械运行故障，电控系统触发电动器件急停，紧急报警指示灯4亮。此外，架设在机架总成1上部的第一相机304拍摄监视转盘系统6的上转盘604的运转状态(比如监视状态灯的反馈信号)，若有故障预警，使物料传送系统和转盘系统6工作暂停。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的原理和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (7)

1.一种瓶内粉末中异物检测设备，包括由机架总成(1)承载的转盘系统(6)、在线的视觉系统(3)以及至少一个物料传送系统，其特征在于：
所述的视觉系统(3)的检测视场覆盖所述的转盘系统(6)，所述的至少一个物料传送系统布置在所述转盘系统(6)的周围；
所述的转盘系统(6)包括下转盘(602)、限定在所述的下转盘(602)上方进行平面移动的上转盘(604)、带动所述下转盘(602)旋转的第一电机(609)以及固定在所述的下转盘(602)上的第二电机(629)，
其中所述上转盘(604)沿中心轴分布多个用于限定透明瓶(10)运动的容纳腔(615)，该容纳腔(615)的开口朝上，并且所述上转盘(604)由所述第二电机(629)限定行程内执行往返直线运动，使所述上转盘(604)相对于所述下转盘(602)震荡地运动；
所述转盘系统(6)还包括：
与机架总成(1)的基座(102)固定的第一电机支撑件(601)；
设置在下转盘(602)上的第二电机固定件(603)和平衡块(606)，该第二电机固定件(603)和平衡块(606)分别与下转盘(602)固定并相对地布置在下转盘(602)的中心轴的两边；
从所述的上转盘(604)的底部延伸的并且相对于所述上转盘(604)的中心轴对称布置的第一滚轮支撑件(617)和第二滚轮支撑件(618)；
分别配合在第一滚轮支撑件(617)和第二滚轮支撑件(618)上的第一滚轮(616)和第二滚轮(619)，所述的第一滚轮(616)和第二滚轮(619)的转轴线平行，并且均与所述的上转盘(604)的中心轴在空间上垂直；
与所述的第二电机(629)的输出轴连接的凸轮(605)，该凸轮(605)布置在所述的第一滚轮(616)和第二滚轮(619)之间，该凸轮(605)的工作外径与所述的第一滚轮(616)和第二滚轮(619)之间的最小距离匹配，
所述凸轮(605)包括多个凸弧部(6051)和多个凹弧部(6052)，并且其中：
所述凸弧部(6051)和所述凹弧部(6052)的数量相同，并且是不小于三的奇数数量；
所述凸弧部(6051)和所述凹弧部(6052)在所述凸轮(605)的周向上间隔分布，所述凹弧部(6052)的半径与所述凸弧部(6051)的半径的倍数比例在10至20之间。
2.根据权利要求1所述的瓶内粉末中异物检测设备，其中：
每一个容纳腔(615)成形为匹配至少一种透明瓶(10)尺寸的长方体凹腔，该长方体凹腔的长度方向是从所述上转盘(604)的中心轴指向该上转盘(604)的外周；
所述的上转盘(604)包括与每一个容纳腔(615)关联的卡扣(610)、吸盘(611)、第一状态灯(612)和第二状态灯(613)；并且
所述卡扣(610)设置在所述长方体凹腔内并远离所述上转盘(604)中心轴，所述吸盘(611)设置在所述长方体凹腔内的靠近所述上转盘(604)中心轴的壁面上。
3.根据权利要求1所述的瓶内粉末中异物检测设备，其中，所述的视觉系统(3)包括：
与所述的机架总成(1)固定并位于所述转盘系统(6)上方的横梁(301)；
在所述横梁(301)上任一滑动位置上固定的U型连接件(302)；
与所述U型连接件(302)固定的第一相机连接板(303)；
与所述的第一相机连接板(303)固定的第一相机(304)，该第一相机(304)布置为向下拍摄；
与所述第一相机(304)配合的第一镜头(305)和第一环形光源(306)，使得所述第一相机(304)的视场至少覆盖所述的上转盘(604)。
4.根据权利要求3所述的瓶内粉末中异物检测设备，其中，所述的视觉系统(3)包括：
与所述机架总成(1)的基座(102)固定连接的固定座(313)；
通过阶梯形的中空的支座(312)与所述的固定座(313)固定连接的立柱(311)；
具有与所述立柱(311)的直径配合的尺寸的通孔的调节滑块(310)；
通过平行于立柱(311)长度方向的梯形槽与所述调节滑块(310)自锁地连接的U型滑台(309)；
与所述U型滑台(309)固定的第二相机连接板(308)；
与所述的第二相机连接板(308)固定的第二相机(307)，该第二相机(307)布置为向下拍摄；
与所述第二相机(307)配合的第二镜头(314)和第二环形光源(315)，
其中，通过顶丝使所述调节滑块(310)与穿过该通孔的立柱(311)锁紧在高于所述上转盘(604)的高度，并且所述调节滑块(310)设有调节所述U型滑台(309)沿梯形槽移动的微调螺丝，使得在所述上转盘(604)的容纳腔(615)运动到所述第二相机(307)下方时，所述第二相机(307)的视场至少覆盖整个该容纳腔(615)的范围。
5.根据权利要求1所述的瓶内粉末中异物检测设备，其中，所述的至少一个物料传送系统包括上料传送系统(2)、缺陷物料传送系统(7)和下料传送系统(8)，其中，每一个物料传送系统包括搬运模块(920)和传送模块(910)。
6.根据权利要求5所述的瓶内粉末中异物检测设备，其中，所述的传送模块(910)包括传送带装置(912)和设置在所述传送带装置(912)上的一个或多个第一光传感器(911)，并且其中，所述的搬运模块(920)包括：
与所述机架总成(1)的基座(102)固定的至少一个支脚机构(930)；
由所述支脚机构(930)支撑的横座(925)，该横座(925)的长度方向与所述支脚机构(930)的长度方向垂直；
由所述横座(925)支撑的并且沿该横座(925)的长度方向设置的传动丝杆(926)；
由所述横座(925)支撑的搬运电机(929)，该搬运电机(929)与所述传动丝杆(926)联接；
与所述传动丝杆(926)配合的运输滑块(924)，该运输滑块(924)在所述传动丝杆(926)带动下线性运动；
设置在所述横座(925)的第二光传感器(928)，该第二光传感器(928)布置在所述运输滑块(924)的行程范围；
固定在所述运输滑块(924)上的升降气缸(923)，该升降气缸(923)的运动方向与所述运输滑块(924)的运动方向垂直；
与所述升降气缸(923)的活动元件固定的L型块(922)；
夹持在所述L型块(922)上的吸嘴(921)。
7.一种瓶内粉末中异物在线视觉检测的方法，其采用权利要求1至6中任一项权利要求所述的瓶内粉末中异物检测设备，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
通过物料传送系统将至少一个待测的透明瓶(10)放置在转盘系统(6)的容纳腔(615)中装夹；
通过转盘系统(6)的第一电机(609)传动使容纳腔(615)中的透明瓶(10)绕中心轴转动；
在所述第一电机(609)转动期间或者在该第一电机(609)使容纳腔(615)转动到视觉系统(3)的检测范围时，通过转盘系统(6)的第二电机(629)传动使已装夹的透明瓶(10)进行摇晃运动；
通过视觉系统(3)采集所述转盘系统(6)中的已装夹的待测的透明瓶(10)的图像；
确定所采集的容纳腔(615)中透明瓶(10)的图像中有杂质，使所述转盘系统(6)发出对应该容纳腔(615)第一指示信号，然后解除该透明瓶(10)的装夹，并通过物料传送系统将该透明瓶(10)送出；
确定所采集的容纳腔(615)中透明瓶(10)的预定数量的图像中没有杂质，使所述转盘系统(6)发出对应该容纳腔(615)第二指示信号，然后解除该透明瓶(10)的装夹，并通过物料传送系统将该透明瓶(10)送出。
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