CN112040123B - 一种自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置 - Google Patents

一种自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置，包括用于输送片烟包的平面输送带，平面输送带的两侧分别设有两根竖直支架，同一侧的两根竖直支架之间设有上横杆和下横杆，两根上横杆之间固定有水平连接杆；水平连接杆上设有顶部视觉采集机构，顶部视觉采集机构包括顶部相机；两根下横杆上设有斜对角视觉采集机构，斜对角视觉采集机构包括两个斜对角相机；还包括控制机构，控制机构包括控制器和光电传感器，控制器分别与顶部相机和斜对角相机电连接，在光电传感器检测到片烟包进入监测区域时控制顶部相机和/或斜对角相机进行拍摄，并将拍摄的图像信息存储。利用本发明，可实现对烟草生产线上的片烟包进行全方位视觉采集。

Description

一种自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置
技术领域
本发明属于机械和视觉检测领域，尤其是涉及一种自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置。
背景技术
机器视觉采集系统是自动化生产线上常用的设备，主要包括视觉采集装置、相机、光源等。
如公开号为CN208613088U的中国专利文献公开了一种雪糕棒的视觉采集机构，该机构主要包括雪糕棒正反面拍摄相机、翻面机构、光源、雪糕棒输送机架；正反面拍摄相机位于翻面机构的两侧，光源位于相机和雪糕棒输送机架的中间位置，光源由三条LED灯组成，其中两侧LED灯向内侧打光，中间LED灯向下打光。
公开号为CN109632869A的中国专利文献公开了一种基于机器视觉的耐火材料图像采集装置，由安装架、水平移动系统、垂直移动系统、图像采集系统、光源、耐火材料固定装置和耐火材料机架组成。
但是，目前大部分的机器视觉采集系统大多用于采集某个角度、某个面的图像，并且适用的场景也比较单一，不能满足一些物体各个方向的图像采集。且机器视觉采集系统一般应用于一些特定的场景中，对于生产线中不同规格产品的全方位采集不太适用。生产线上的视觉采集装置往往需要产品在某个工位停下一定时间，然后再进行图像采集，这个过程在长时间高频率的产品生产中是非常耗时的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置，实现对烟草生产线上的片烟包进行全方位视觉采集的功能，可用于判断片烟包表面是否有塑料薄膜残余。
一种自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置，包括用于输送片烟包的平面输送带，所述平面输送带的两侧分别设有两根竖直支架，平面输送带同一侧的两根竖直支架之间设有可上下滑动固定在竖直支架上的上横杆和下横杆，两根上横杆之间固定有水平连接杆；
所述的水平连接杆上设有顶部视觉采集机构，所述的顶部视觉采集机构包括顶部相机；两根下横杆上设有斜对角视觉采集机构，所述的斜对角视觉采集机构包括两个呈斜对角设置在下横杆上的两个斜对角相机；
所述的片烟包视觉全方位采集装置还包括控制机构，所述的控制机构包括控制器和光电传感器，所述的控制器分别与顶部相机和斜对角相机电连接，用于在光电传感器检测到片烟包进入监测区域时控制顶部相机和/或斜对角相机进行拍摄，并将拍摄的图像信息存储。
本发明的装置在具体使用时，过程如下：控制机构的光电传感器在第一次检测到片烟包进入采集区域时，发送信号给控制器，控制器控制顶部视觉采集机构工作，从而采集片烟包顶部图像信息；经过烟草生产线机械机构的翻转，片烟包第二次进入检测区域，光电传感器再次发送信号给控制器，控制器控制斜对角视觉采集机构工作，从而采集片烟包剩下五个面的图像信息，控制器将这些图像信息存储，可用于查看和图像的后期处理。
进一步地，所述的顶部相机通过顶部相机支架可拆卸固定在水平连接杆的下表面，所述顶部相机支架的下表面通过光源安装板固定安装有顶面光源，所述的顶面光源上设有与顶部相机的镜头相匹配的通孔。
顶面光源上的孔能够保证相机顺利采集到片烟包顶面图像，相对应的，顶部相机支架和光源安装板上也设有与顶部相机的镜头相匹配的通孔。
进一步地，所述的斜对角相机通过滑动调节机构固定在下横杆的下表面，所述的滑动调节结构包括固定在下横杆下表面的导轨底座以及与导轨底座滑动配合的滑车，所述的滑车与斜对角相机之间通过一个电机丝杆机构连接，所述的电机丝杆机构用于调节斜对角相机的拍摄倾角。在工况改变的情况下，控制器可以控制电机丝杆机构从而改变斜对角相机的拍摄倾角。
所述的电机丝杆机构包括与滑车底部固定的电机丝杆机构底座以及固定在电机丝杆机构底座上的电机；电机的输出端通过联轴器与丝杆的一端固定，丝杆的另一端与固定在电机丝杆机构底座下表面的台阶轴承活动固定，丝杆上套设有与丝杆螺纹配合的滑块，滑块与连接板的一端铰接，连接板的另一端与相机安装板的一端铰接，相机安装板的另一端与电机丝杆机构底座铰接；所述的斜对角相机固定在相机安装板上；所述的控制器与电机电连接，用于通过控制电机的转动来调节斜对角相机的倾斜角度。
斜对角相机可以通过滑动调节机构调整斜对角相机的拍摄位置，移动到位置后，滑车与电机丝杆机构底座之间通过螺栓固定。另外，通过电机驱动丝杆，丝杆上的滑块移动可以通过连接板带动相机安装板的转动，从而自动调节斜对角相机的拍摄倾角，可以适应不同的工况。
进一步地，所述滑车的底部设有滑车直槽口，所述电机丝杆机构底座上设有底座直槽口，所述的滑车直槽口和底座直槽口之间通过螺栓固定。螺栓可在滑车直槽口和底座直槽口之间改变位置，从而调整相机拍摄的圆周角度。
每根竖直支架上设有朝向平面输送带的斜对角光源，可以实现对片烟包四个侧面的打光，保证图像采集的质量。
进一步地，所述的上横杆和下横杆通过直角连接件与竖直支架活动固定。可通过直角连接件调节改变上横杆和下横杆的高度，从而间接调节顶部相机和斜对角相机的采集高度。
进一步地，所述的控制机构设置在平面输送带的其中一侧，所述控制机构的控制器和光电传感器固定在立柱的顶面平台上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用顶部视觉采集机构和斜对角视觉采集机构对片烟包进行图像采集，可以实现片烟包翻转前后六个面的图像采集。顶部视觉采集机构可保证在打光质量良好的同时完成对片烟包顶面图像的采集，斜对角视觉采集机构可以保证在片烟包四个侧面和顶面打光质量良好的同时完成对片烟包五个面的采集，通过调整滑车位置可以调节拍摄的水平位置，通过直槽口螺栓的安装位置可以调节拍摄的圆周角度，通过控制电机可以实现对相机拍摄倾角的自动调节，控制器可以控制顶部和斜对角视觉采集机构的联动和斜对角相机的拍摄倾角，从而实现片烟包视觉全方位采集，适用场景非常广泛，可以应用于不同规格不同位置的片烟包的图像采集。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中顶部视觉采集机构的整体结构示意图；
图3为本发明实施例中顶部视觉采集机构的爆炸图；
图4为本发明实施例中斜对角视觉采集机构的整体结构示意图；
图5为本发明实施例中斜对角视觉采集机构的爆炸图；
图6为本发明实施例中侧面光源的整体结构示意图；
图7为本发明实施例中侧面光源的爆炸图；
图8为本发明实施例中控制机构的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，一种自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置，包括用于输送片烟包3的平面输送带1，平面输送带1安装在输送带支架2上；平面输送带1的两侧分别设有两根竖直支架4，平面输送带1同一侧的两根竖直支架4之间设有可上下滑动固定在竖直支架4上的上横杆61和下横杆62，两根上横杆61之间固定有水平连接杆7。
水平连接杆7上设有顶部视觉采集机构40，两根下横杆62上设有斜对角视觉采集机构41；上横杆61和下横杆62通过直角连接件8与竖直支架4活动固定，竖直支架4与型材座5连接，并固定在地面上。平面输送带1的侧面设有控制机构42，每根竖直支架4上设有朝向平面输送带1的斜对角光源43。
如图2～3所示，顶部视觉采集机构40包括顶部相机11，顶部相机11通过顶部相机支架12可拆卸固定在水平连接杆7的下表面，具体的，顶部相机11和顶部相机支架12通过螺丝连接在一起，可以通过调整相机水平位置，满足片烟包位置有变化时的采集。顶部相机支架12的下表面通过光源安装板9固定安装有顶面光源10，顶部相机支架12、光源安装板9和顶面光源10上均设有与顶部相机11的镜头相匹配的通孔，能够保证相机顺利采集到片烟包顶面图像。
如图4～5所示，两根下横杆62上设有斜对角视觉采集机构41，斜对角视觉采集机构41包括两个呈斜对角设置在下横杆62上的两个斜对角相机23。斜对角相机23通过滑动调节机构固定在下横杆62的下表面，滑动调节结构包括固定在下横杆下表面的导轨底座17以及与导轨底座17滑动配合的滑车22。滑车22上的四个轮子放在导轨底座17的上面，在滑车22的螺丝孔31上面安装并拧紧一颗螺丝，可以固定好滑车位置。滑车22与斜对角相机23之间通过一个电机丝杆机构连接，电机丝杆机构用于调节斜对角相机23的拍摄倾角。
具体的，如图5所示，电机丝杆机构由电机丝杆机构底座14、电机18、电机固定板13、联轴器15、丝杆20、滑块19、台阶轴承16、连接板21、相机安装板24组成。
电机丝杆机构底座14固定在滑车22底部，电机18固定在电机丝杆机构底座14上；电机18的输出端通过联轴器15与丝杆20的一端固定，丝杆20的另一端与固定在电机丝杆机构底座14下表面的台阶轴承16活动固定，丝杆20上套设有与丝杆20螺纹配合的滑块19，滑块19与连接板21的一端通过销铰接，连接板21的另一端与相机安装板24的一端通过销铰接，相机安装板24的另一端与电机丝杆机构底座14通过销铰接；斜对角相机23固定在相机安装板24上。
如图6～7所示，斜对角光源43包括四个面光源27，每个面光源27通过四个安装件34、两个组合板25、一个斜对角光源安装板26安装在竖直支架4上。
斜对角光源部分可以实现对片烟包四个侧面的打光，保证图像采集的质量；斜对角相机部分可以通过移动平台调整拍摄位置，滑车22与电机丝杆机构底座14之间通过螺栓连接，螺栓可在滑车直槽口32和电机丝杆机构的底座直槽口33之间改变位置，从而调整相机拍摄的圆周角度；电机18驱动丝杆20，丝杆20上的滑块19移动可以通过连接板21带动相机安装板24的转动，从而自动调节相机的拍摄倾角，可以适应不同的工况。
如图8所示，控制机构42包括立柱28、控制器29和光电传感器30，光电传感器30和控制器29安装在立柱28的平台上，立柱28固定在地面，控制器29与顶部相机11、斜对角相机23通过数据线连接，光电传感器30与控制器29通过采集线连接，斜对角的两个电机通过控制线与控制器29连接。
具体工作过程如下：控制机构的光电传感器30在第一次检测到片烟包3进入采集区域时，发送信号给控制器29，控制器29控制顶部视觉采集机构工作，从而采集片烟包3顶部图像信息；经过烟草生产线机械机构的翻转，片烟包3第二次进入检测区域，光电传感器30再次发送信号给控制器29，控制器29控制斜对角视觉采集机构工作，从而采集片烟包3剩下五个面的图像信息，控制器29将这些图像信息存储，可用于查看和图像的后期处理，在工况改变的情况下，控制器29可以控制电机转动从而改变斜对角相机的拍摄倾角。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置，包括用于输送片烟包的平面输送带(1)，其特征在于，所述平面输送带(1)的两侧分别设有两根竖直支架(4)，平面输送带(1)同一侧的两根竖直支架(4)之间设有可上下滑动固定在竖直支架(4)上的上横杆(61)和下横杆(62)，两根上横杆(61)之间固定有水平连接杆(7)；
所述的水平连接杆(7)上设有顶部视觉采集机构(40)，所述的顶部视觉采集机构(40)包括顶部相机(11)；两根下横杆(62)上设有斜对角视觉采集机构(41)，所述的斜对角视觉采集机构(41)包括两个呈斜对角设置在下横杆(62)上的两个斜对角相机(23)；
所述的片烟包视觉全方位采集装置还包括控制机构(42)，所述的控制机构(42)包括控制器(29)和光电传感器(30)，所述的控制器(29)分别与顶部相机(11)和斜对角相机(23)电连接，用于在光电传感器(30)检测到片烟包进入监测区域时控制顶部相机(11)和/或斜对角相机(23)进行拍摄，并将拍摄的图像信息存储；
所述的斜对角相机(23)通过滑动调节机构固定在下横杆(62)的下表面，所述的滑动调节结构包括固定在下横杆下表面的导轨底座(17)以及与导轨底座(17)滑动配合的滑车(22)，所述的滑车(22)与斜对角相机(23)之间通过一个电机丝杆机构连接，所述的电机丝杆机构用于调节斜对角相机(23)的拍摄倾角；
所述的电机丝杆机构包括与滑车(22)底部固定的电机丝杆机构底座(14)以及固定在电机丝杆机构底座(14)上的电机(18)；电机(18)的输出端通过联轴器(15)与丝杆(20)的一端固定，丝杆(20)的另一端与固定在电机丝杆机构底座(14)下表面的台阶轴承(16)活动固定，丝杆(20)上套设有与丝杆(20)螺纹配合的滑块(19)，滑块(19)与连接板(21)的一端铰接，连接板(21)的另一端与相机安装板(24)的一端铰接，相机安装板(24)的另一端与电机丝杆机构底座(14)铰接；
所述的斜对角相机(23)固定在相机安装板(24)上；所述的控制器(29)与电机(18)电连接，用于通过控制电机(18)的转动来调节斜对角相机(23)的倾斜角度。
2.根据权利要求1所述的自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置，其特征在于，所述的顶部相机(11)通过顶部相机支架(12)可拆卸固定在水平连接杆(7)的下表面，所述顶部相机支架(12)的下表面通过光源安装板(9)固定安装有顶面光源(10)，所述的顶面光源(10)上设有与顶部相机(11)的镜头相匹配的通孔。
3.根据权利要求1所述的自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置，其特征在于，所述滑车的底部设有滑车直槽口(32)，所述电机丝杆机构底座(14)上设有底座直槽口(33)，所述的滑车直槽口(32)和底座直槽口(33)之间通过螺栓固定。
4.根据权利要求1所述的自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置，其特征在于，每根竖直支架(4)上设有朝向平面输送带(1)的斜对角光源(43)。
5.根据权利要求1所述的自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置，其特征在于，所述的上横杆(61)和下横杆(62)通过直角连接件(8)与竖直支架(4)活动固定。
6.根据权利要求1所述的自动调节角度的片烟包视觉全方位采集装置，其特征在于，所述的控制机构(42)设置在平面输送带(1)的其中一侧，所述控制机构的控制器(29)和光电传感器(30)固定在立柱(28)的顶面平台上。
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