CN111914823B - 一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开的属于在线检测设备技术领域，具体为一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，包括模穴号字符定位旋转模块、模穴号字符识别模块、主相机、主光学镜头、环形光源、主反射棱镜、副反射棱镜、加持机构、副相机、副光学镜头、面光源、传送运动机构和控制设备，该种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，通过配件的组合运用，快速识别瓶胚中的模穴号字符。一方面解决了圆柱状瓶胚表面字符位置随机，造成传统机器视觉无法直接探测以及识别模穴号的问题，另一方面通过模穴号旋转定位模块、旋转判定模型以及识别模块的流水线式分布，能够解决存在螺纹的瓶胚中模穴号的干扰成像问题，以及单面模穴号和双面对称模穴号的通用识别。

Description

一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备

技术领域

本发明涉及在线检测设备技术领域，具体为一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备。

背景技术

医疗用品是针对处理伤口或者处理疾病所用的物品的总称，而在医疗用品中就包括医疗塑料瓶胚。

在医疗塑料瓶胚生产中，为了便于不同批次瓶胚的管理，需要对其表面模穴号进行识别，从而便于后期对瓶胚质量进行追溯。

目前，对于柱状表面字符的识别，可以使用外窥镜的对柱状表面一次成像，但是如果瓶胚字符处于两个螺牙之间，利用外窥镜的方式，字符成像会被螺牙成像干扰，无法使得字符清晰成像。对于柱状表面字符的识别，也可以使用多个相机拼接的方法，围绕圆柱表面，从不同角度拍摄表面特征。然后进行图像的矫正和拼接，但是由于拼接误差以及拼接后字符的畸变，会降低字符识别的准确度。另外，在实际使用中，往往会利用线扫描的方式，即圆柱状瓶胚进行自转，线扫描相机对焦于字符表面，并且线状成像单元平行于样品旋转轴，从而能够将圆柱表面通过旋转进行完整成像，但是由于在实际加工和使用中，圆柱状瓶胚自转过程中，由于机械旋转中心与圆柱中轴线存在误差，并且旋转过程中存在机械抖动，从而容易造成线扫描的图像结果发生扭曲，同时造成字符的扭曲，进一步降低字符识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，以解决上述背景技术中提出的利用外窥镜的方式，字符成像会被螺牙成像干扰，无法使得字符清晰成像。对于柱状表面字符的识别，也可以使用多个相机拼接的方法，围绕圆柱表面，从不同角度拍摄表面特征。然后进行图像的矫正和拼接，但是由于拼接误差以及拼接后字符的畸变，会降低字符识别的准确度。另外，在实际使用中，往往会利用线扫描的方式，即圆柱状瓶胚进行自转，线扫描相机对焦于字符表面，并且线状成像单元平行于样品旋转轴，从而能够将圆柱表面通过旋转进行完整成像，但是由于在实际加工和使用中，圆柱状瓶胚自转过程中，由于机械旋转中心与圆柱中轴线存在误差，并且旋转过程中存在机械抖动，从而容易造成线扫描的图像结果发生扭曲，同时造成字符的扭曲，进一步降低字符识别的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，包括模穴号字符定位旋转模块、模穴号字符识别模块、主相机、主光学镜头、环形光源、主反射棱镜、副反射棱镜、加持机构、副相机、副光学镜头、面光源、传送运动机构和控制设备，所述传送运动机构的底部活动连接所述加持机构，所述加持机构的底部夹取有待识别瓶胚，所述待识别瓶胚的两侧套接所述主反射棱镜和所述副反射棱镜，所述待识别瓶胚的圆周外壁底部接触所述环形光源，所述环形光源的底部安装携带所述主光学镜头的所述主相机，携带所述副光学镜头的所述副相机的侧壁安装所述面光源，所述模穴号字符定位旋转模块和所述模穴号字符识别模块均电性连接所述控制设备，所述环形光源的顶部接触有瓶胚主活动圈，所述环形光源和所述瓶胚主活动圈之间预留有主光线结构和反射光线结构，所述待识别瓶胚的两端接触有背光源结构和成像系统结构。

优选的，所述主反射棱镜和所述副反射棱镜之间的成像角度为180°。

优选的，所述加持机构采用二指夹、环形卡扣的方式进行夹持，旋转机构使用旋转电机、气动方式实现旋转定位。

优选的，所述模穴号字符定位旋转模块中的光源可以包括能够将待识别瓶胚表面包含模穴号位置照亮的条形光或者环形光等光源。

优选的，所述传送运动机构为分布设计，选择使用两块棱镜/反射镜，四块棱镜/反射镜等多组棱镜/反射镜方式，将包含字符的螺纹信息完整成像在传感器中。

优选的，所述成像系统结构为小孔成像模型和透视成像模型。

优选的，所述模穴号字符识别模块的照明光源不局限于背面照明，同样可以使用背面平行光、正面垂直照明和环形照明等，将待检测字符照亮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，通过字符定位模块的360度成像和特征提取，并结合旋转判定模型，能够将瓶胚表面随机的模穴号字符旋转到单一视野的中央位置附近或者镜像位置附近，并且利用棱镜偏折光线，能够兼容存在螺纹的瓶胚中模穴号的成像，避免螺牙对模穴号的遮挡。另外，通过后续模穴号字符识别模块中的双识别单元，能够将上述位置的字符清晰成像和识别，并且能够兼容瓶胚的对称双模穴号成像和识别，提高识别的效率。该设备克服瓶胚螺纹位置处模穴号识别的技术难题，利用棱镜的折射效应，增加检测的视场角，并且结合圆柱表面有效的字符识别区域，以及实验经验和机械便捷性，设计旋转判定模型，从而能够快速完成随机状态的模穴号字符角度的判定和旋转，进一步利用双识别的单元模块，完成快速的模穴号识别，避免正面或者镜像模穴号字符的漏检。另外，该设备能够结合具体的生产线，完成快速的在线检测，节约人工检测的成本。

附图说明

图1为本发明瓶胚模穴号识别在线检测设备的原理示意图；

图2为本发明模穴号字符定位旋转模块的成像原理示意图；

图3为本发明模穴号字符位置的旋转判定模型示意图；

图4为本发明穴号字符的识别模块的成像原理图；

图5为本发明利用本设备的定位旋转模块，完成待检测瓶胚的图像采集，并根据旋转角度判定模型完成模穴号旋转后的图像采集示意图；

图6为本发明利用本设备的模穴号字符识别模块2，完成待识别模穴号的图像采集和模穴号的识别结果示意图。

图中：1模穴号字符定位旋转模块、2模穴号字符识别模块、3主相机、4 主光学镜头、5环形光源、6主反射棱镜、7副反射棱镜、8待识别瓶胚、9加持机构、10副相机、11副光学镜头、12面光源、13传送运动机构、14控制设备、15瓶胚主活动圈、16主光线结构、17反射光结构、18瓶胚副活动圈、 19背光源结构、20成像系统结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，提高检测效率和识别准确度。除此之外，该设备需要能够兼容存在螺纹的瓶胚模穴号识别，请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6，包括模穴号字符定位旋转模块1、模穴号字符识别模块2、主相机3、主光学镜头4、环形光源5、主反射棱镜6、副反射棱镜7、加持机构9、副相机10、副光学镜头11、面光源12、传送运动机构13和控制设备14；

请再次参阅图1、图2和图4，传送运动机构13的底部活动连接加持机构9，加持机构9的底部夹取有待识别瓶胚8，待识别瓶胚8的两侧套接主反射棱镜6和副反射棱镜7，待识别瓶胚8的圆周外壁底部接触环形光源5，环形光源5的底部安装携带主光学镜头4的主相机3，携带副光学镜头11的副相机10的侧壁安装面光源12，模穴号字符定位旋转模块1和模穴号字符识别模块2均电性连接控制设备14，环形光源5的顶部接触有瓶胚主活动圈15，环形光源5和瓶胚主活动圈15之间预留有主光线结构16和反射光线结构17，待识别瓶胚8的两端接触有背光源结构19和成像系统结构20，主反射棱镜6 和副反射棱镜7之间的成像角度为180°，加持机构9采用二指夹、环形卡扣的方式进行夹持，旋转机构使用旋转电机、气动方式实现旋转定位，模穴号字符定位旋转模块1中的光源可以包括能够将待识别瓶胚8表面包含模穴号位置照亮的条形光或者环形光等光源，传送运动机构13为分布设计，选择使用两块棱镜/反射镜，四块棱镜/反射镜等多组棱镜/反射镜方式，将包含字符的螺纹信息完整成像在传感器中，成像系统结构20为小孔成像模型和透视成像模型，模穴号字符识别模块2的照明光源不局限于背面照明，同样可以使用背面平行光、正面垂直照明和环形照明等，将待检测字符照亮；

在具体使用时：在线检测设备，主要包括两个模块，即模穴号字符定位旋转模块1和模穴号字符识别模块2，整体检测流程为：在流水线中，夹持机构固定瓶胚底部，将包含模穴号信息的瓶胚位置，送入模穴号字符定位旋转模块1中，然后判断出字符所在圆柱表面的位置，进一步根据字符位置以及旋转角度判定模型，完成瓶胚旋转，并将瓶胚送入模穴号字符识别模块2，完成字符的识别，整个过程，流水线中瓶胚为连续运动状态，其中模穴号字符定位旋转模块1主要是定位字符所在圆柱状表面的位置，然后旋转瓶胚，将字符旋转到模穴号字符识别模块2的视野中央附近，模穴号字符识别模块2，主要是将视野范围内的字符进行清晰成像，并完成字符识别的功能。

针对模穴号字符识别模块2，当瓶胚进入待检测区时，主相机3和副相机 10通过两个对称式的主反射棱镜6和副反射棱镜8完成瓶胚螺纹的360°成像，从而能够拍摄到完整地包含模穴号的局部图像，根据模穴号字符在主反射棱镜6和副反射棱镜8反射图像中的位置，近似判断出字符在圆柱状表面的位置。然后根据旋转角度判定模型旋转瓶胚，将模穴号字符识别模块2的视野中央位置附近，在实际使用中，对于瓶胚这种圆柱状表面中字符识别，虽然检测视野范围能够采集得到柱状表面两个180°的区域，但是由于该区域内为圆弧状分布，在边缘位置处的字符会产生较大的变形，影响识别的准确度。通过实验发现，只有字符出现在视野中央位置附近才能有较高的识别准确度，即字符识别有效区域对应的圆弧角度约为120°。对于瓶胚字符所在的圆弧表面，其对应的圆弧角度约为45°～90°。另外，需要注意的是，在判断字符所在位置时，虽然不是识别字符，但是由于背景的复杂，同样需要考虑字符位置判定的有效区域，结合上述角度的分析，本项目进一步考虑机械控制的便捷性，将字符定位的有效区域限定为90°，并设计旋转角度判定模型，根据字符在圆柱状表面出现的区域位置，将定位后机械旋转的角度划分为-45°，45°，-90°，90°四个角度，从而将待识别字符旋转到检测视野中央位置附近或者镜像位置。进一步，在字符识别模块中，布置两个识别单元，将视野中央位置附近以及镜像位置都能够有效识别出来，并且也能够提升检测效率。除此之外，为了保证经过主反射棱镜6和副反射棱镜8反射的成像光线能够拍摄到完整的模穴号字符，棱镜应低于模穴号字符的高度，并且在保证瓶胚经过棱镜时，不发生碰撞，间隙约为5mm。另外，为了保证模穴号经过主反射棱镜6和副反射棱镜8反射后的图像中，减少背景的杂散光，系统采用环形的无影光将待检测螺纹均匀照亮，避免一些高亮光对字符位置的判定产生干扰。

针对模穴号字符识别模块2，相对于待检测瓶胚模穴号，将均匀面光源和成像系统对称放置，从而能够完成模穴号的清晰成像。另外，本项目采用两个识别单元的设计：由于在旋转模块中，通过设计的旋转方式，能够将字符旋转到单个识别视野的中央位置附近或者镜像的视野位置，但是根据旋转判定模型，具体旋转到哪一种视野位置无法准确判断，因此选择布置双识别单元，避免单一识别单元会造成识别的遗漏。另外，在有些瓶胚的模穴号设计中，会采用对称的双模穴号，因此双识别单元能够兼容这种互为镜像的双模穴号字符的识别。从而在模穴号识别模块中采用双识别单元，一方面对于单一模穴号识别，能够避免单一识别单元无法拍摄到由于旋转造成的模穴号镜像问题；另一方面对于镜像分布的双模穴号识别，能够同时识别两个模穴号字符。当完成上述过程后，在模穴号识别模块中，待识别的模穴号字符完整地保存在图像中，接着可以利用现有的字符识别技术模块完成图像中的字符识别。其中，针对字符识别的方法，使用现有的算法模块，可以使用传统的字符分割后，根据特征相似度完成字符识别，也可以直接使用深度网络进行字符提取识别。

如图1所示的瓶胚中模穴号识别在线检测设备的原理图，包含待检测模穴号的瓶胚经过通过固定加持机构9和传输运动机构13，经过两个检测模块，即模穴号字符定位旋转模块1，模穴号字符识别模块2。在模穴号定位旋转模块1中，采用正面照明和成像的方式，即利用均匀的环形光源5将包含模穴号的瓶胚螺纹区域均匀照亮，然后利用主相机3和适配的主光学镜头4通过主反射棱镜镜6和副反射棱镜7，将360°的圆柱状表面，在一幅图像中，分别形成两个180°的子图像采集并保存下来。根据模穴号字符在圆柱状表面的图像位置和旋转判定模型，计算得到模穴号在瓶胚表面的位置，然后通过旋加持机构9旋转瓶胚角度，其中为了机械控制的便捷性，采用4个档位的旋转角度控制，即-45°，45°，-90°，90°四个角度。经过旋转判定模型得到其中一个角度的旋转，但是由于图像信息有限，通过旋转后，待识别的模穴号可能出现在模穴号字符识别模块2中单一成像视野的中央附近，也可能出现在其镜像的视野范围内，因此在模穴号字符识别模块2中，采用对称检测的双识别单元，及利用副相机10和适配的副光学镜头11，对待识别的瓶胚进行采集，同时采用均匀的面光源，从瓶胚另外一侧均匀照明待检测瓶胚的模穴号区域，其中双识别单元相对于待检测瓶胚位置对称放置，从镜像的两个方向拍摄图像，避免旋转后模穴号出现在单一视野范围的镜像位置处产生漏检，另外能够兼容瓶胚的对称模穴号识别。

针对模穴号字符定位旋转模块1，其检测的原理图如图2所示，环形光源 5出射的主光线结构16，照射在待识别瓶胚8的包含模穴号的表面区域中，经过样品表面反射和主反射棱镜6和副反射棱镜7的反射，形成反射光结构 17进入主光学镜头4和主相机3中，经过相机的采集能够得到待识别瓶胚8 的360°成像图像，即两个180°的子图像。利用棱镜偏折光线，能够增加成像的视场角，避免瓶胚中存在螺牙时会对模穴号成像产生干扰。然后，针对该图像，提取字符区域在图像中存在的位置，实现旋转角度的判定。

其中，针对模穴号字符位置的旋转角度判定模型如图3所示。在旋转角度判定之前，需要注意的是，虽然利用模穴号识别模块，能够拍摄到180°的半圆柱表面信息，但是真正有效识别出模穴号字符的区域为S，其中圆弧对应的角度约为120°。另外，在设计时，瓶胚表面的模穴号所在的圆弧对应的角度约为45°～90°的范围，如图3中Char所示。便于简化后期的控制流程，本项目将通过优化模型将模穴号字符Char旋转到中央圆弧区域，即区域A和B，其所在圆弧对应的角度约为90°。当模穴号字符没有完全出现在A和B区域内部时，需要根据不同的位置和角度判定模型旋转角度，如下所示：

(1)当模穴号字符出现在如图3(a)所示的区域时，即Char的部分字符出现在识别有效区域A中，但是B区域无字符Char，则可以通过二值化以及形态学等操作，分别提取A、B区域中的连通区域，判断A区域内存在字符，且B区域中没有字符出现(无需对字符识别)，即

则判定瓶胚待旋转角度为45°(顺时针旋转)；

(2)当模穴号字符出现在如图3(b)所示的区域时，即Char的部分字符出现在识别有效区域B中，但是A区域无字符Char，则可以通过二值化以及形态学等操作，分别提取A、B区域中的连通区域，判定B区域内存在字符，且A区域中没有字符出现(同样无需对字符识别)，即

则判定瓶胚待旋转角度为-45°(逆时针旋转)；

(3)当腔模号字符出现在如图3(c)(d)所示的区域时，即Char并没有出现在识别有效区域A和B中，则通过二值化以及形态学等操作，提取A 和B区域内的连通区域，判断A和B区域内无字符出现，即

需要注意的是，由于此时字符出现在C、E、D、F这四个靠近180°附近，其所在圆弧由于弧度较大导致成像信息较少，容易受到螺纹信息的干扰，从而无法直接通过二值化或者形态学操作判断字符出现在具体哪个区域内，从而将(c)(d)两种情况统一判定为旋转角度为90°(顺时针旋转)，从而可能将Char旋转到AB区域，也可能将Char旋转到GH区域，进一步通过识别模块的双识别单元分别针对AB和GH区域中可能出现的字符进行识别，同时如果待检测瓶胚螺纹位置出现对称的模穴号字符，那么后续识别工位能够同时是被AB和GH区域中的字符。

(4)当模穴号字符出现在如图3(e)所示的区域时，即Char的部分字符出现在识别有效区域G中，但是H区域无字符Char，则可以通过二值化以及形态学等操作，分别提取G、H区域中的连通区域，判断G区域内存在字符，且H区域中没有字符出现，即

则判定瓶胚待旋转角度为-45°(逆时针旋转)；

(5)当模穴号字符出现在如图3(f)所示的区域时，即Char的部分字符出现在识别有效区域H中，但是G区域无字符Char，则可以通过二值化以及形态学等操作，分别提取G、H区域中的连通区域，判断H区域内存在字符，且G区域中没有字符出现，即

则判定瓶胚带旋转角度为45°(顺时针旋转)；

综上所述，对于判断瓶胚待旋转角度，首先将模穴号定位模块采集的上下两部分180°子图像分为8个区域，及A～H区域，利用二值化和形态学等操作，在A、B、C、D四个区域内提取字符的连通区域，从而判定区域内是否存在Char字符(无需对字符进行识别)，根据Char出现的位置，判定待旋转角度θ为：

针对模穴号字符识别模块2，采用两个识别单元，如果瓶胚在设计时，只有一处位置存在模穴号，那么通过旋转模块后，模穴号将出现在AB或者GH 中的一个区域，但是无法获得具体的区域，通过两个对称的识别单元，则能够避免模穴号的漏检；如果瓶胚在设计时，存在对称设计的两个模穴号，则通过旋转模块后，模穴号将同时出现在AB和GH两个区域中，通过两个识别单元能够同时识别两个模穴号。其中模穴号识别单元的原理图如图4所示，面光源12形成均匀的入射光线，经过待识别瓶胚8后，透过包含模穴号的螺纹位置后，形成透射光线，进入成像系统结构20中，从而能够获得模穴号字符的图像正视图。需要注意的是，通过旋转模块后，此时模穴号字符在识别单元模块的视野中央位置附近。进一步利用传统的字符分割识别或者深度网络进行模穴号字符识别，能够很容易地实现待检测瓶胚的模穴号。

实施例1

以检测难度较大的螺纹瓶胚的模穴号检测为研究对象，如图1所示的瓶胚中模穴号识别在线检测设备的原理图，待识别模穴号的瓶胚8，首先经过模穴号字符定位旋转模块1，识别随机状态的模穴号字符在圆柱状瓶胚表面的位置，然后通过旋转机构9旋转瓶胚，将模穴号字符旋转到模穴号识别模块2 中的成像视野中央位置附近，完成模穴号的识别。

针对定位旋转模块1中，采用正面照明和成像的方式，其检测的原理图如图2所示，环形光源5出射的主光线结构16，照射在待识别瓶胚8的包含模穴号的表面区域中，经过样品表面反射和棱镜的反射，形成反射光结构17 进入成像镜头和相机中，经过相机的采集能够得到样品的360°成像图像，即两个180°的子图像。进一步，根据模穴号字符在圆柱状表面的图像位置和旋转判定模型，计算得到模穴号在瓶胚表面的位置，然后通过旋转机构旋转瓶胚角度。其中为了机械控制的便捷性，采用4个档位的旋转角度控制，即-45°， 45°，-90°，90°四个角度。经过旋转判定模型得到其中一个角度的旋转，但是由于图像信息有限，通过旋转后，待识别的模穴号可能出现在模穴号字符识别模块2中单一成像视野的中央附近，也可能出现在其镜像的视野范围内，因此在模穴号字符识别模块2中，采用对称检测的双识别单元，及利用相机和适配的成像镜头，对待识别的瓶胚进行采集，同时采用均匀的面光源，从瓶胚另外一侧均匀照明待检测瓶胚的模穴号区域，其中双识别单元相对于待检测瓶胚位置对称放置，从镜像的两个方向拍摄图像，避免旋转后模穴号出现在单一视野范围的镜像位置处产生漏检，另外能够兼容瓶胚的对称模穴号识别。

针对模穴号字符位置的旋转角度判定模型如图3所示。对于判断瓶胚待旋转角度，首先将模穴号定位模块采集的上下两部分180°子图像分为8个区域，及A～H区域，利用二值化和形态学等操作，在A、B、C、D四个区域内提取字符的连通区域，从而判定区域内是否存在Char字符(无需对字符进行识别)，根据Char出现的位置，判定待旋转角度θ为：

利用本设备的定位旋转模块1，完成待检测螺纹瓶胚的图像采集和模穴号字符位置的旋转，其实验结果如图5所示，其中(a)(b)(c)为模穴号字符旋转定位模块采集的图像，Region1和Region2分别对应圆柱状瓶胚表面的两个180°的子图像。将Region1和Region2分为A～H 8个区域。将图(a) 中的Region1和Region2的细节进行放大，利用二值化和形态学等操作提取区域内的字符对应的最小外接矩形，并且判定得到最小外接矩形分别出现在AB和GH区域内部，从而根据旋转角度判定模型，瓶胚待旋转的角度θ＝0°。

同样地，将图(b)的Region1和Region2区域中进行二值化和形态学等操作，提取区域内的字符对应的最小外界矩形，进一步根据最小外接矩形与 AB和GH4个区域的包含关系，确定瓶胚带旋转角度θ＝-45°，旋转后得到图像 (c)，从图像中发现其字符最小外接矩形所在的区域分别出现在AB和GH区域内部，后续只需要在识别模块中成像即可。

针对模穴号字符识别模块2，采用两个识别单元，如果瓶胚在设计时，只有一处位置存在模穴号，那么通过旋转模块后，模穴号将出现在AB或者GH 中的一个区域，但是无法获得具体的区域，通过两个对称的识别单元，则能够避免模穴号的漏检；如果瓶胚在设计时，存在对称设计的两个模穴号，则通过旋转模块后，模穴号将同时出现在AB和GH两个区域中，通过两个识别单元能够同时识别两个模穴号。其中模穴号识别单元的原理图如图4所示，面光源12形成均匀的入射光线19，经过瓶胚8后，透过包含模穴号的螺纹位置后，形成透射光线20，进入成像系统11和10中，从而能够获得模穴号字符的图像正视图。需要注意的是，通过旋转模块后，此时模穴号字符在识别单元模块的视野中央位置附近。进一步利用传统的字符分割识别或者深度网络进行模穴号字符识别，能够很容易地实现待检测瓶胚的模穴号。需要注意的是，为了保证对称设计的模穴号不会产生成像的相互串扰，需要根据待检测样品的属性，对成像系统的景深进行特殊考虑，本设备所使用成像景深约为4mm。

利用本设备的模穴号字符识别模块2，完成图像的采集和模穴号的识别，其实验结果如图6所示，(a)(b)分别表示两个识别单元采集得到的两个方向的模穴号数据。其中识别出的字符分别为：WA A 01 081以及BeVTeCh。在识别过程中，依托机构的稳定性，可以划定待检测区域，如下方子图所示区域，根据大量实验，系统存在机构的微小波动，但是待检测字符不会脱离该区域。因此，限定识别字符区域，能够减少处理的数据量以及减少周围复杂背景信息的干扰。另外需要注意的是，根据瓶胚模穴号设计的特殊性，无需区分模穴号的大小写，并且为了减少算法的复杂度，本项目在识别算法中并不涉及到待识别字符大小写的区分，如果后续相似项目需要区分大小写，可以将大小写字符做区分标记后，更新训练样本库，重新训练识别模型，然后完成字符中大小写的识别。

虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，其特征在于：包括模穴号字符定位旋转模块(1)、模穴号字符识别模块(2)、主相机(3)、主光学镜头(4)、环形光源(5)、主反射棱镜(6)、副反射棱镜(7)、加持机构(9)、副相机(10)、副光学镜头(11)、面光源(12)、传送运动机构(13)和控制设备(14)，所述传送运动机构(13)的底部活动连接所述加持机构(9)，所述加持机构(9)的底部夹取有待识别瓶胚(8)，所述待识别瓶胚(8)的两侧套接所述主反射棱镜(6)和所述副反射棱镜(7)，所述待识别瓶胚(8)的圆周外壁底部接触所述环形光源(5)，所述环形光源(5)的底部安装携带所述主光学镜头(4)的所述主相机(3)，携带所述副光学镜头(11)的所述副相机(10)的侧壁安装所述面光源(12)，所述模穴号字符定位旋转模块(1)和所述模穴号字符识别模块(2)均电性连接所述控制设备(14)，所述环形光源(5)的顶部接触有瓶胚主活动圈(15)，所述环形光源(5)和所述瓶胚主活动圈(15)之间预留有主光线结构(16)和反射光线结构(17)，所述待识别瓶胚(8)的两端接触有背光源结构(19)和成像系统结构(20)，所述模穴号字符定位旋转模块(1)用于执行通过字符定位模块的360度成像和特征提取，并结合旋转判定模型，能够将瓶胚表面随机的模穴号字符旋转到单一视野的中央位置附近或者镜像位置附近，并且利用棱镜偏折光线，能够兼容存在螺纹的瓶胚中模穴号的成像，模穴号定位模块采集的上下两部分180°子图像分为8个区域，及A～H区域，利用二值化和形态学操作，在A、B、C、D四个区域内提取字符的连通区域，从而判定区域内是否存在Char字符，根据Char出现的位置，判定待旋转角度θ。

2.根据权利要求1所述的一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，其特征在于：所述主反射棱镜(6)和所述副反射棱镜(7)之间的成像角度为180°。

3.根据权利要求2所述的一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，其特征在于：所述加持机构(9)采用二指夹、环形卡扣的方式进行夹持，旋转机构使用旋转电机、气动方式实现旋转定位。

4.根据权利要求3所述的一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，其特征在于：所述模穴号字符定位旋转模块(1)中的光源可以包括能够将待识别瓶胚(8)表面包含模穴号位置照亮的条形光或者环形光光源。

5.根据权利要求4所述的一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，其特征在于：所述传送运动机构(13)为分布设计，选择使用两块棱镜/反射镜，四块棱镜/反射镜多组棱镜/反射镜方式，将包含字符的螺纹信息完整成像在传感器中。

6.根据权利要求5所述的一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，其特征在于：所述成像系统结构(20)为小孔成像模型和透视成像模型。

7.根据权利要求6所述的一种用于瓶胚中模穴号识别的在线检测设备，其特征在于：所述模穴号字符识别模块(2)的照明光源不局限于背面照明，同样可以使用背面平行光、正面垂直照明和环形照明，将待检测字符照亮。

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