CN114459375A - 一种圆柱体失圆度的在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种圆柱体失圆度的在线检测方法，属于包装容器检测技术领域。通过至少一个光学展平机构将待检件的周面分解为若干个条状的局部图影，然后利用取像终端将全部的局部图影集合到同一平面内，形成待检件对应周面的图影集群；以相同方式获取标准件的图影集群，对比分析标准件的图影集群和待检件的图影集群以判断待检件的失圆情况；光学展平机构包括若干反光片和光源，光源能够使待检件发光，取像终端获取由待检件发出、经反光片一次反射后的图影。本发明具有效率高等优点。

Description

一种圆柱体失圆度的在线检测方法

技术领域

本发明属于包装容器检测技术领域，涉及一种圆柱体失圆度的在线检测方法。

背景技术

失圆度是指圆柱体通过圆柱中轴的横断面上，最大与最小直径的差值。例如汽车轮胎如果有失圆度，高速行驶过程中汽车就会上下起伏或者左右摆动的波动，因此汽车轮胎失圆度检测是个极为重要指标，通常需要专人专设备进行检测。不过，一些大规模生产圆柱体的厂家，比如圆柱体的玻璃空瓶，如果需要专人专设备进行全检的话，检测效率将极大限制生产能力。

通过调研玻璃空瓶的生产现场，发现生产工人检查如附图1中a类失圆、b类失圆和c类失圆时采用的方法是：将圆瓶放在非常平整的测量平台上，并且圆瓶靠近垂直立柱，一直保持圆瓶与垂直立柱接触，然后人手转动圆瓶一周，在人手转动过程中，观察立柱与圆瓶之间缝隙大小，如果任何地方发现缝隙大小超过2mm，视为失圆，主要是发现失圆度与瓶体起伏度关系很大。而如如图1中d类失圆情况，因起伏度几乎很小，一般人工无法检查。

因此，现有的方法存在如下问题：

1、效率极低，只能一个个检测；

2、劳动强度大，一方面需要手工转瓶，且瓶表面必须与立柱接触，另一方面需要目视缝隙(背光)，因而眼睛直视光线，伤害眼睛；

3、不能量化具体缝隙尺寸，由于是疲劳人眼方式观察，即时发现缝隙大小，也无法进行精准测量；

4、无法在线检测失圆；

5、由于人工不可控制因素，人工无法保证360度全角度测量缝隙；

6、如附图1中的d类失圆的程度无法人工判断。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种圆柱体失圆度的在线检测方法，本发明所要解决的技术问题是如何提高检测效率。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种圆柱体失圆度的在线检测方法，其特征在于，通过至少一个光学展平机构将待检件的周面分解为若干个条状的局部图影，然后利用取像终端将全部的局部图影集合到同一平面内，形成待检件对应周面的图影集群；以相同方式获取标准件的图影集群，对比分析标准件的图影集群和待检件的图影集群以判断待检件的失圆情况；所述光学展平机构包括若干反光片和光源，所述光源能够使待检件发光，所述取像终端获取由待检件发出、经反光片一次反射后的图影。

反光片为平直反光镜,两侧反光片左右对称，光线通过反光片进入相机的边缘,各光线的路径长度相当。

进一步的，所述取像终端为相机。

进一步的，所述光学展平机构中，各反光片分为两组，两组反光片对称分布在相机与待检件连线的两侧；同一组反光片中，相邻反光片之间具有间距。

进一步的，在待检件外围周向均匀设置多个光学展平机构以提高单次检测效率。

进一步的，在待检件外围周向均匀设置一个光学展平机构，通过单次旋转待检件90°的方式方式，分四次完成待检件全部周面的检测。

进一步的，在待检件外围周向均匀设置两个光学展平机构，通过旋转待检件90°的方式，两次完成待检件全部周面的检测。

进一步的，光源置于待检件上方，形成与待检件轴线平行的、照射面大于待检件外缘的竖直光线；光源下方叠置有一光栅板，光栅板上具有周向均匀分布的遮光区和透光区，所述遮光区和透光区相间设置。

光源发出的光线透过光栅板后照射在待检测件，如酒瓶的瓶肩位置，经瓶肩反射之后再照射至反光片，相机拍摄瓶肩部位的光线，如果是标准瓶肩，即不存在失圆和瑕疵，则相机获取瓶肩部分反射的图案为与光栅板对应的黑白相间纵条、或黑色纵条、或黑色纵条，假若瓶肩存在失圆，则相机获取的黑白纵条存在弯曲、断口，假若瓶肩存在瑕疵，则相机获取的黑白纵条存在于瑕疵对应的暗影或光斑。

光栅板还能够降低待检测件顶部的光照强度，避免瓶身局部出现过亮或曝光，使相机能够获取的图案效果更佳。

进一步的，光源置于待检件内腔，形成待检件由内至外的散射光线。

进一步的，在黑色背景下或光照强度低于光源光照强度的背景下完成对圆柱体失圆度的检测。

进一步的，将待检件置于输送带上，使各待检件逐一通过检测区，完成待检件的逐一检测；为满足待检件全周面的检测，输送带上设置能够驱使待检件旋转的旋转机构。

由于失圆是个表面渐变的起伏度概念，通过使待检件外壁面发光的方式，使待检件周面不同位置发出的光线集合在对应的反光片上，使待检件的曲面被分割为多个平直面，获取各平直面的图影集合，对比分析标准件的图影集合和待检件的图影集合，可以分析出待检件的失圆情况。

采用多个反光片的方式，确保单一相机视角可以获取待检件的多个角度的反光图影，能够观察到不同角度下圆瓶边缘，然后用机器视觉将边缘信息提取出来,对比和测算边缘黑线偏差，如果偏差超出设定范围，则可以报警提示失圆不良。

本方案能够高效的检测不同形式的多种失圆情况，可在线作业，设置简单易行，成本低，相比传统做法，能够极大的避免人工光学检测带来的眼部伤害。

附图说明

图1是圆柱体失圆的四种情况示意图(a图、b图和c图为圆柱体的剖视面，d图为圆柱体的横截面，虚线为标注件的参照线)

图2是本检测方法的原理示意图。

图3是光源和光栅板的结构示意图。

图4是光栅板的平面结构示意图。

图5是在待检件顶部打光时相机获取的图影样式。

图6是在待检件内部打光时相机获取的图影样式。

图中，1、待检件；2、反光片；3、取像终端；4、光源；5、光栅板；51、遮光区；52、透光区。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图2所示，以两个对称分布在待检件两侧的光学展平机构为例，每一个光学展平机构包含八片反光片，没四片为一组，对称分布在相机与待检件连线的两侧，在待检件顶部或底部设置光源的方式，使光线纵向发射在待检件外，如果存在如附图1所示的a类失圆、b类失圆和c类失圆，则相机获得的图影条会存在倾斜或弯曲或宽窄不一，如图5所示，通过与标准件的图影对比，设定失圆程度对应的次品标准，则可完成失圆剔除次品的在线高效作业。

在检测如图1中的d类失圆时，可在待检件内腔设置光源，形成散射状、由内至外的光线，如图6所示，光线通过反光片的反射后，通过相机拍照收集各反光片上的图影，如果待检件存在如附图1所示的d类失圆，则可能出现离相机最近的反光片上不能获得反光光线，也可以出现离相机最近的反光片对应的图影条很窄，如存在以上两种情况，则表示待检件存在d类失圆情况。

同一个光学展平机构中，各反光片的倾角以相机的拍照视角能够覆盖全部的反光片为要求，各反光片的分布位置以相机的拍摄标准件时能够形成黑白相间的图案为要求，各反光片的数量越密集，检测效果越好，但是也需要考虑设备的简约性和成本。

如图3和图4所示，光源4置于待检件1上方，形成与待检件1轴线平行的、照射面大于待检件1外缘的竖直光线；光源4下方叠置有一光栅板5，光栅板5上具有周向均匀分布的遮光区51和透光区52，所述遮光区51和透光区52相间设置。光源4发出的光线透过光栅板5后照射在待检测件1，如酒瓶的瓶肩位置，经瓶肩反射之后再照射至反光片2，相机拍摄瓶肩部位的光线，如果是标准瓶肩，即不存在失圆和瑕疵，则相机获取瓶肩部分反射的图案为与光栅板对应的黑白相间纵条、或黑色纵条、或黑色纵条，假若瓶肩存在失圆，则相机获取的黑白纵条存在弯曲、断口，假若瓶肩存在瑕疵，则相机获取的黑白纵条存在于瑕疵对应的暗影或光斑。

光栅板5还能够降低待检测件顶部的光照强度，避免瓶身局部出现过亮或曝光，使相机能够获取的图案效果更佳。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种圆柱体失圆度的在线检测方法，其特征在于，通过至少一个光学展平机构将待检件(1)的周面分解为若干个条状的局部图影，然后利用取像终端(3)将全部的局部图影集合到同一平面内，形成待检件(1)对应周面的图影集群；以相同方式获取标准件的图影集群，对比分析标准件的图影集群和待检件(1)的图影集群以判断待检件(1)的失圆情况；所述光学展平机构包括若干反光片(2)和光源，所述光源能够使待检件(1)发光，所述取像终端(3)获取由待检件(1)发出、经反光片(2)一次反射后的图影。

2.根据权利要求1所述一种圆柱体失圆度的在线检测方法，其特征在于，所述取像终端(3)为相机。

3.根据权利要求2所述一种圆柱体失圆度的在线检测方法，其特征在于，所述光学展平机构中，各反光片(2)分为两组，两组反光片(2)对称分布在相机与待检件(1)连线的两侧；同一组反光片(2)中，相邻反光片(2)之间具有间距。

4.根据权利要求2所述一种圆柱体失圆度的在线检测方法，其特征在于，在待检件(1)外围周向均匀设置多个光学展平机构以提高单次检测效率。

5.根据权利要求2所述一种圆柱体失圆度的在线检测方法，其特征在于，在待检件(1)外围周向均匀设置一个光学展平机构，通过单次旋转待检件(1)90°的方式方式，分四次完成待检件(1)全部周面的检测。

6.根据权利要求2所述一种圆柱体失圆度的在线检测方法，其特征在于，在待检件(1)外围周向均匀设置两个光学展平机构，通过旋转待检件(1)90°的方式，两次完成待检件(1)全部周面的检测。

7.根据权利要求2或3或4或5或6所述一种圆柱体失圆度的在线检测方法，其特征在于，光源(4)置于待检件(1)上方，形成与待检件(1)轴线平行的、照射面大于待检件(1)外缘的竖直光线；光源(4)下方叠置有一光栅板(5)，光栅板(5)上具有周向均匀分布的遮光区(51)和透光区(52)，所述遮光区(51)和透光区(52)相间设置。

8.根据权利要求2或3或4或5或6所述一种圆柱体失圆度的在线检测方法，其特征在于，光源置于待检件(1)内腔，形成待检件(1)由内至外的散射光线。

9.根据权利要求2或3或4或5或6所述一种圆柱体失圆度的在线检测方法，其特征在于，在黑色背景下或光照强度低于光源光照强度的背景下完成对圆柱体失圆度的检测。

10.根据权利要求2或3或4或5或6所述一种圆柱体失圆度的在线检测方法，其特征在于，将待检件(1)置于输送带上，使各待检件(1)逐一通过检测区，完成待检件(1)的逐一检测；为满足待检件(1)全周面的检测，输送带上设置能够驱使待检件(1)旋转的旋转机构。

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