CN114166154B - 玻璃瓶底部平整度视觉测量方法、装置及系统 - Google Patents

玻璃瓶底部平整度视觉测量方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及自动检测技术领域，提出了玻璃瓶底部平整度视觉测量方法、装置及系统，测量方法包括：重复执行N次角度检测的步骤，得到合格次数；在合格次数大于设定次数时，判定玻璃瓶底部检测合格；角度检测步骤包括：获得玻璃瓶的侧视图像；确定侧视图像中的第一中心线和第二中心线；在第一直线与第一中心线或第二中心线的夹角满足设定范围时，将合格次数累加；其中，第一直线经过第一端点和第二端点；第一端点为第一中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；第二端点为第二中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点。通过上述技术方案，解决了现有技术中玻璃瓶底部缺陷人工检测费时费力、检测效率低的问题。

Description

玻璃瓶底部平整度视觉测量方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及自动检测技术领域，具体的，涉及玻璃瓶底部平整度视觉测量方法、装置及系统。
背景技术
现代的安瓿瓶是用玻璃管烧制的，广泛运用于盛放注射制剂和必须隔绝空气高纯度化学药品。
目前对于安瓿瓶底部缺陷检测，仍是采用人工目视检测法，通过人眼查看透明药瓶底部区域是否存在倾斜或凸起缺陷。这种人工目视法费时费力，检测效率低，漏检率高，因此目视法已经不能满足制药企业对药瓶生产线高效率、高质量的要求。
发明内容
本发明提出玻璃瓶底部平整度视觉测量方法、装置及系统，解决了相关技术中玻璃瓶底部缺陷人工检测费时费力、检测效率低的问题。
本发明的技术方案如下：
第一方面，玻璃瓶底部平整度视觉测量方法，包括：
重复执行N次角度检测的步骤，得到合格次数；
在合格次数大于设定次数时，判定玻璃瓶底部检测合格；
所述角度检测步骤包括：
获得玻璃瓶的侧视图像；
确定侧视图像中的第一中心线和第二中心线；所述第一中心线为第一边部图像的中心线，所述第二中心线为第二边部图像的中心线；所述第一边部图像和所述第二边部图像分别为玻璃瓶瓶身两侧的图像；
在第一直线与第一中心线或第二中心线的夹角满足设定范围时，将合格次数累加；其中，所述第一直线经过第一端点和第二端点；所述第一端点为所述第一中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；所述第二端点为所述第二中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；
以玻璃瓶瓶身的轴线为旋转轴，将玻璃瓶转动设定角度；前后两次转动的转动方向相同。
第二方面，玻璃瓶底部平整度视觉测量装置包括：
第一处理单元，用于重复执行N次角度检测的步骤，得到合格次数；
判断单元，用于在合格次数大于设定次数时，判断玻璃瓶底部检测合格；
所述角度检测步骤包括：
获得玻璃瓶的侧视图像；
确定侧视图像中的第一中心线和第二中心线；所述第一中心线为第一边部图像的中心线，所述第二中心线为第二边部图像的中心线；所述第一边部图像和所述第二边部图像分别为玻璃瓶瓶身两侧的图像；
在第一直线与第一中心线或第二中心线的夹角满足设定范围时，将合格次数累加；其中，所述第一直线经过第一端点和第二端点；所述第一端点为所述第一中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；所述第二端点为所述第二中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；
以玻璃瓶瓶身的轴线为旋转轴，将玻璃瓶转动设定角度；前后两次转动的转动方向相同。
第三方面，玻璃瓶底部平整度视觉测量系统，包括所述的玻璃瓶底部平整度视觉测量装置，还包括：
图像采集装置，设置在所述玻璃瓶的一侧，用于采集玻璃瓶的侧视图像；
光源，设置在所述玻璃瓶的另一侧。
第四方面，一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的玻璃瓶底部平整度视觉测量方法的步骤。
本发明的工作原理及有益效果为：
本发明实施例提出的测量方法，其包括多个角度检测步骤，每一角度检测步骤包括：首先获得玻璃瓶的侧视图像，然后确定侧视图像中的第一中心线和第二中心线，第一中心线的第一端点为第一中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点，第二中心线的第二端点为第二中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；如果玻璃瓶底部在第一端点和第二端点的离地高度相同，则第一中心线和第二中心线长度相同，第一端点与第二端点的连线，即第一直线与第一中心线(或第二中心线)垂直，夹角为90°。
根据上述原理，如果在测试中第一直线与第一中心线或第二中心线的夹角在设定范围，则表明该次测试合格；转动玻璃瓶，重复执行下一次角度检测的步骤；如此重复进行多次角度检测，如果累计的合格次数超过设定次数，则表明玻璃瓶底部平整度足够，没有凸起或倾斜。
本发明实现了玻璃瓶底部平整度的自动检测，节省了人工劳动强度，而且检测效率高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明方法流程图；
图2为玻璃瓶侧视图像示意图(第一端点和第二端点离地高度相同)；
图3为玻璃瓶侧视图像示意图(第一端点离地高度大于第二端点离地高度)；
图4为玻璃瓶侧视图像示意图(第一端点离地高度小于第二端点离地高度)；
图5为本发明中任一上边缘拟合点确定方法示意图；
图6为本发明装置结构示意图；
图中：1第一中心线，2第二中心线，3玻璃底部图像边缘，4第一直线，5玻璃瓶，6第一边部图像，7矩形检测区域，8上边缘线，9下边缘线，10第二边部图像，11第一扫描线，12上边缘拟合点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，为玻璃瓶底部平整度视觉测量方法流程图，包括：
S200：重复执行N次角度检测的步骤，得到合格次数；
S300：在合格次数大于设定次数时，判断玻璃瓶底部检测合格；
其中，角度检测步骤包括：
S210：获得玻璃瓶的侧视图像；
S220：确定侧视图像中的第一中心线和第二中心线；第一中心线为第一边部图像的中线，第二中心线为第二边部图像的中线；第一边部图像和第二边部图像分别为玻璃瓶瓶身两侧的图像；
S230：在第一直线与第一中心线或第二中心线的夹角满足设定范围时，将合格次数累加；其中，所述第一直线经过第一端点和第二端点；所述第一端点为所述第一中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；所述第二端点为所述第二中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；
其中，第一端点和第二端点的确定方法相同，以第一端点为例，按照从玻璃瓶口部到底部的方向，计算第一中心线上当前点与前一个点的灰度差值，在灰度差值大于设定阈值时，判断当前点为第一端点。底部图像边缘通过现有的OpenCV模板匹配算法可以得到，这里不再赘述。
S240：以玻璃瓶瓶身的中心线为转轴，将玻璃瓶向同一方向转动设定角度。
如图2-图4，为玻璃瓶侧视图像示意图，图像采集装置位于玻璃瓶的侧面，在该视觉角度下，玻璃瓶底部边缘为椭圆形，但是第一中心线和第二中心线的平行关系不变。
本发明实施例提出的测量方法，其包括多个角度检测步骤，每一角度检测步骤包括：首先获得玻璃瓶的侧视图像，然后确定侧视图像中的第一中心线和第二中心线，第一中心线的第一端点为第一中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点，第二中心线的第二端点为第二中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；如果玻璃瓶底部在第一端点和第二端点的离地高度相同，则第一中心线和第二中心线长度相同，第一端点与第二端点的连线，即第一直线与第一中心线(或第二中心线)垂直，夹角为90°。
根据上述原理，如果在测试中第一直线与第一中心线或第二中心线的夹角在设定范围，则表明该次测试合格；转动玻璃瓶，重复执行下一次角度检测的步骤；如此重复进行多次角度检测，如果累计的合格次数超过设定次数，则表明玻璃瓶底部平整度足够，没有凸起或倾斜。
本发明实现了玻璃瓶底部平整度的自动检测，节省了人工劳动强度，而且检测效率高。
进一步，所述确定侧视图像中的第一中心线，具体包括：
设置矩形检测区域，所述矩形检测区域与所述第一边部图像相交；
在所述矩形检测区域内，从上到下做多条第一扫描线，所述多条第一扫描线沿所述第一边部图像的长度方向并排排列；
所述多条第一扫描线与第一边部图像相交，得到多个上边缘拟合点；
将多个所述上边缘拟合点进行直线拟合，得到上边缘线；
在所述矩形检测区域内，从下到上做多条第二扫描线，且多条第二扫描线沿所述第一边部图像的长度方向并排排列；
所述多条第二扫描线与第一边部图像相交，得到多个下边缘拟合点；
将多个所述下边缘拟合点进行直线拟合，得到下边缘线；
确定上边缘线和下边缘线间的中心线，该中心线为第一中心线；
所述确定侧视图像中第二中心线的方法，与确定侧视图像中第一中心线的方法相同；
其中，任一所述上边缘拟合点的确定方法，包括：
沿任一第一扫描线方向，依次计算当前点与前一个点之间的灰度差值；
在灰度差值大于设定值时，标记当前点为上边缘拟合点；
任一所述下边缘拟合点的确定方法，与任一所述上边缘拟合点的确定方法相同。
如图2所示，本实施例中，玻璃瓶的侧视图像近似为矩形形状，第一边部图像和第二边部图像分别为矩形的两条边，矩形的长度方向为第一边部图像的长度方向。由于图像采集过程中会产生阴影，第一边部图像和第二边部图像均有一定的宽度。
确定侧视图像中第一中心线的方法，与确定侧视图像中第二中心线的方法相同，以第一中心线为例，其确定步骤为：设置矩形检测区域，矩形检测区域与第一边部图像相交，在矩形检测区域内，从上到下做第一扫描线组，多条第一扫描线从上侧与第一边部图像相交，得到多个上边缘拟合点，如图5所示，任一第一扫描线扫描至上边缘拟合点时，当前点的灰度与前一个点的灰度相比，其差值大于设定阈值；将多个上边缘拟合点进行直线拟合，得到上边缘线；然后，从下到上做第二扫描线组，多条第二扫描线从下侧与第二边部图像相交，得到多个下边缘拟合点，将多个下边缘拟合点进行直线拟合，得到下边缘线；确定上边缘线和下边缘线的中线，即为第一中心线。
采用相同的方法，设置矩形检测区域，与第二边部图像相交，依次进行上边缘线和下边缘线的检测，得到第二中心线。
本实施例中，矩形检测区域的设置，可以限定检测位置，以减少计算量。
图2中，第一端点和第二端点离地高度相同，第一中心和第二中心线长度相同，第一中心线和第一直线垂直；图3中，第一端点的离地高度大于第二端点的离地高度，第一直线和第一中心线的夹角小于90°；图4中，第一端点的离地高度小于第二端点的离地高度，第一直线和第一中心线的夹角大于90°。
当第一直线和第一中心线的夹角在88°～92°范围内时，判定本次检测合格，合格次数加一。
进一步，矩形检测区域的长度方向与第一边部图像的长度方向平行。
进一步，多条第一扫描线在矩形检测区域内等间隔排列；多条第二扫描线在矩形检测区域内等间隔排列。
多条第一扫描线在矩形检测区域内等间隔排列，实现在第一边部图像上等间隔采样取上边缘拟合点，提高上边缘线的拟合精度；多条第二扫描线在矩形检测区域内等间隔排列，实现在第一边部图像上等间隔采样取下边缘拟合点，提高下边缘线的拟合精度；再根据上边缘线和下边缘线，得到准确的第一中心线。
进一步，重复执行次数N≥20。
角度检测步骤的重复执行次数越多，检测结果越准确。经发明人的大量研究表明，重复执行次数至少为20次。
实施例二
基于与上述实施例一相同的发明构思，本实施例提出了玻璃瓶底部平整度视觉测量装置，结构示意图如图6所示，包括：
第一处理单元，用于重复执行N次角度检测的步骤，得到合格次数；
判断单元，用于在合格次数大于设定次数时，判断玻璃瓶底部检测合格；
所述角度检测步骤包括：
获得玻璃瓶的侧视图像；
确定侧视图像中的第一中心线和第二中心线；所述第一中心线为第一边部图像的中心线，所述第二中心线为第二边部图像的中心线；所述第一边部图像和所述第二边部图像分别为玻璃瓶瓶身两侧的图像；
在第一直线与第一中心线或第二中心线的夹角满足设定范围时，将合格次数累加；其中，所述第一直线经过第一端点和第二端点；所述第一端点为所述第一中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；所述第二端点为所述第二中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；
以玻璃瓶瓶身的轴线为旋转轴，将玻璃瓶转动设定角度；前后两次转动的转动方向相同。
进一步，还包括
第二处理单元，用于设置矩形检测区域，所述矩形检测区域与所述第一边部图像相交；
第三处理单元，用于在所述矩形检测区域内，从上到下做多条第一扫描线，所述多条第一扫描线沿所述第一边部图像的长度方向并排排列；多条所述第一扫描线与第一边部图像相交，得到多个上边缘拟合点；
第一拟合单元，用于将多个所述上边缘拟合点进行直线拟合，得到上边缘线；
第四处理单元，从下到上做多条第二扫描线，且多条第二扫描线沿所述第一边部图像的长度方向并排排列；多条所述第二扫描线与第一边部图像相交，得到多个下边缘拟合点；
第二拟合单元，用于将多个所述下边缘拟合点进行直线拟合，得到下边缘线；
计算单元，用于确定上边缘线和下边缘线的中线，该中线为第一中心线。
其中，任一所述上边缘拟合点的确定方法为：
沿任一第一扫描线方向，依次计算当前点与前一个点之间的灰度差值；
在灰度差值大于设定值时，标记当前点为上边缘拟合点；
任一所述下边缘拟合点的确定方法，与任一所述上边缘拟合点的确定方法相同。
实施例三
基于与上述实施例一相同的发明构思，本实施例提出了玻璃瓶底部平整度视觉测量系统，包括所述的玻璃瓶底部平整度视觉测量装置，还包括：
图像采集装置，设置在所述玻璃瓶的一侧，用于采集玻璃瓶的侧视图像；
光源，设置在所述玻璃瓶的另一侧。
本实施例中，玻璃瓶由夹持装置固定，夹持装置还能实现玻璃瓶沿其轴线的转动，图像采集装置可以采用摄像头、摄像机、相机、扫描仪等，图像采集装置设置在玻璃瓶的一侧，采集玻璃瓶的侧面照片，通过本领域常用的图像识别方法，识别出玻璃瓶的侧视图像，光源设置在玻璃瓶的另一侧，在光源的照射下，玻璃瓶的侧视图像出现如图1-图4所示的灰度对比。
实施例四
基于与上述实施例一相同的发明构思，本实施例提出了一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的玻璃瓶底部平整度视觉测量方法的步骤。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.玻璃瓶底部平整度视觉测量方法，其特征在于，包括：
重复执行N次角度检测步骤，得到合格次数；
在合格次数大于设定次数时，判定玻璃瓶底部检测合格；
所述角度检测步骤包括：
获得玻璃瓶的侧视图像；
确定侧视图像中的第一中心线和第二中心线；所述第一中心线为第一边部图像的中心线，所述第二中心线为第二边部图像的中心线；所述第一边部图像和所述第二边部图像分别为玻璃瓶瓶身两侧的图像；
在第一直线与第一中心线或第二中心线的夹角满足设定范围时，将合格次数累加；其中，所述第一直线经过第一端点和第二端点；所述第一端点为所述第一中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；所述第二端点为所述第二中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；所述设定范围为88°~92°；
以玻璃瓶瓶身的轴线为旋转轴，将玻璃瓶转动设定角度；前后两次转动的转动方向相同。
2.根据权利要求1所述的玻璃瓶底部平整度视觉测量方法，其特征在于，所述确定侧视图像中的第一中心线，具体包括：
设置矩形检测区域，所述矩形检测区域与所述第一边部图像相交；
在所述矩形检测区域内，按从上到下的扫描方向，做多条第一扫描线，所述多条第一扫描线沿所述第一边部图像的长度方向并排排列；
所述多条第一扫描线与第一边部图像相交，得到多个上边缘拟合点，每一第一扫描线对应一个上边缘拟合点；
将多个所述上边缘拟合点进行直线拟合，得到上边缘线；
在所述矩形检测区域内，按从下到上的扫描方向，做多条第二扫描线，且多条第二扫描线沿所述第一边部图像的长度方向并排排列；
所述多条第二扫描线与第一边部图像相交，得到多个下边缘拟合点，每一第二扫描线对应一个下边缘拟合点；
将多个所述下边缘拟合点进行直线拟合，得到下边缘线；
确定上边缘线和下边缘线间的中心线，该中心线为第一中心线；
所述确定侧视图像中第二中心线的方法，与确定侧视图像中第一中心线的方法相同；
其中，任一第一扫描线对应的上边缘拟合点的确定方法包括：
沿任一第一扫描线的扫描方向依次确定当前点；
计算当前点与前一个点之间的灰度差值；
在灰度差值大于设定值时，标记当前点为上边缘拟合点；
任一第二扫描线对应的下边缘拟合点的确定方法，与任一第一扫描线对应的上边缘拟合点的确定方法相同。
3.根据权利要求2所述的玻璃瓶底部平整度视觉测量方法，其特征在于，所述矩形检测区域的长度方向与所述第一边部图像的长度方向平行。
4.根据权利要求2所述的玻璃瓶底部平整度视觉测量方法，其特征在于，所述多条第一扫描线在所述矩形检测区域内等间隔排列；所述多条第二扫描线在所述矩形检测区域内等间隔排列。
5.根据权利要求1所述的玻璃瓶底部平整度视觉测量方法，其特征在于，重复执行次数N≥20。
6.玻璃瓶底部平整度视觉测量装置，其特征在于，包括：
第一处理单元，用于重复执行N次角度检测步骤，得到合格次数；
判断单元，用于在合格次数大于设定次数时，判断玻璃瓶底部检测合格；
所述角度检测步骤包括：
获得玻璃瓶的侧视图像；
确定侧视图像中的第一中心线和第二中心线；所述第一中心线为第一边部图像的中心线，所述第二中心线为第二边部图像的中心线；所述第一边部图像和所述第二边部图像分别为玻璃瓶瓶身两侧的图像；
在第一直线与第一中心线或第二中心线的夹角满足设定范围时，将合格次数累加；其中，所述第一直线经过第一端点和第二端点；所述第一端点为所述第一中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；所述第二端点为所述第二中心线与玻璃瓶底部图像边缘的交点；
以玻璃瓶瓶身的轴线为旋转轴，将玻璃瓶转动设定角度；前后两次转动的转动方向相同。
7.根据权利要求6所述的玻璃瓶底部平整度视觉测量装置，其特征在于，还包括
第二处理单元，用于设置矩形检测区域，所述矩形检测区域与所述第一边部图像相交；
第三处理单元，用于在所述矩形检测区域内，从上到下做多条第一扫描线，所述多条第一扫描线沿所述第一边部图像的长度方向并排排列；多条所述第一扫描线与第一边部图像相交，得到多个上边缘拟合点；
第一拟合单元，用于将多个所述上边缘拟合点进行直线拟合，得到上边缘线；
第四处理单元，从下到上做多条第二扫描线，且多条第二扫描线沿所述第一边部图像的长度方向并排排列；多条所述第二扫描线与第一边部图像相交，得到多个下边缘拟合点；
第二拟合单元，用于将多个所述下边缘拟合点进行直线拟合，得到下边缘线；
计算单元，用于确定上边缘线和下边缘线的中线，该中线为第一中心线；
其中，任一所述上边缘拟合点的确定方法为：
沿任一第一扫描线方向，依次计算当前点与前一个点之间的灰度差值；
在灰度差值大于设定值时，标记当前点为上边缘拟合点；
任一所述下边缘拟合点的确定方法，与任一所述上边缘拟合点的确定方法相同。
8.玻璃瓶底部平整度视觉测量系统，其特征在于，包括权利要求6~7任一项所述的玻璃瓶底部平整度视觉测量装置，还包括：
图像采集装置，设置在所述玻璃瓶的一侧，用于采集玻璃瓶的侧视图像；
光源，设置在所述玻璃瓶的另一侧。
9.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的玻璃瓶底部平整度视觉测量方法的步骤。
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