CN116148185A - 一种桶形光源及视觉成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桶形光源及视觉成像方法，具体涉及检测光源技术领域，其中，所述桶形光源包括桶形结构的基座以及排布于所述基座的发光单元，所述基座沿其轴向设置有若干个检测区，每个所述检测区沿其周向将所述发光单元的所在区域划分为若干个检测分区。本发明通过沿轴向设置为若干个检测区，又将检测区沿周向设置为若干个检测分区，由于每个检测分区均具有发光单元，因此，各个分区均对待测物进行点亮打光，从而实现局部检测的功能，一方面，提升了光的利用效率，另一方面，也增强了检测的效率；另外，由于采用了桶形结构的基座，每个检测分区在打光时可以从不同的角度对待测物进行打光，从而有效地提高了检测的精度。

Description

一种桶形光源及视觉成像方法

技术领域

本发明涉及检测光源技术领域，尤其是一种桶形光源及视觉成像方法。

背景技术

在生产食品包装袋时，由于受到生产环境的影响，包装袋的表面或袋体内部因生产作业、静电等不完全可控因素影响而容易吸附生产环境中的异物，在将食品进行真空包装前，需要对包装袋进行异物检测，以保证产品质量。

由于上述真空包装袋通常是采用透明材质制成，目前，对于上述透明包装袋主要采用灯检法，即将包装袋直接对准光源，观察是否含有异物，并将含有异物的不合格产品剔除。但是传统的检测光源使用效果不佳，至少存在以下缺点：

1、检测精度差：检测光源主要采用单向角度照射的方式，即光线沿同一方向照射于包装袋上。但是透明包装袋材质表面通常具有反光特性，当异物混杂于包装袋材料中而非吸附在包装袋表面时，在单一方向的光线照射下，异物可能因包装袋材料的影响也会呈现反光的现象，进而影响异物的检测，导致检测的精度较差；

2、光检测的效率低：检测光源为背光光源，在检测的过程中，需要对包装袋进行整体拍摄和全部检测，尤其是对于大尺寸的包装袋检测时，检测的效率较低；

3、光源利用效率低：由于在光检测时需要对整个包装袋进行照明，无法对检测区域实现分区检测，因此，光源的利用率较低；

4、适用性差：检测光源通常为单一颜色光源设置，而在对于不同颜色的包装袋进行检测时，需要进行多次拍摄，拍摄的操作频繁，兼容性较差。

因此，上述问题亟待改善。

发明内容

为解决上述现有技术问题，本发明的目的之一在于提供一种桶形光源，包括：桶形结构的基座以及排布于所述基座的发光单元，所述基座沿其轴向设置有若干个检测区，每个所述检测区沿其周向将所述发光单元的所在区域划分为若干个检测分区。

作为对本发明中所述的桶形光源的进一步改进，还包括拍摄模块和控制模块，所述拍摄模块用于拍摄待测物，所述控制模块用于单独控制各个所述检测分区中的所述发光单元工作。

作为对本发明中所述的桶形光源的进一步改进，至少两个所述检测分区中的所述发光单元的发光颜色不相同。

作为对本发明中所述的桶形光源的进一步改进，所述检测区的数量为1-5个，每个所述检测区上的所述检测分区的数量为6~-30个。

作为对本发明中所述的桶形光源的进一步改进，所述发光单元为RGB可控光源，所述控制模块可根据所述发光单元参数进行色值定制输出。

作为对本发明中所述的桶形光源的进一步改进，还包括滤波组件，所述滤波组件用于接收定制输出的发光单元参数，并进行条件滤波。

本发明的有益效果之一体现在，本发明通过沿轴向设置为若干个检测区，又将检测区沿周向设置为若干个检测分区，由于每个检测分区均具有发光单元，因此，各个分区均对待测物进行点亮打光，从而实现局部检测的功能，一方面，提升了光的利用效率，另一方面，也增强了检测的效率；另外，由于采用了桶形结构的基座，每个检测分区在打光时可以从不同的角度对待测物进行打光，从而有效地提高了检测的精度。

本发明的目的之二在于提供了一种视觉成像方法，包括以下步骤：

对各个检测区及其对应的检测分区的先后工作顺序及检测截止条件进行预设；

根据设定的工作顺序，运行首个检测区中对应的检测分区的发光单元，并通过拍摄模块对待测物进行拍摄，得到第一图像；

检测所述第一图像中是否存在异物信息区域，若存在则输出所述第一图像，并将所述待测物标记为不合格品，检测结束；若不存在则按照设定的工作顺序继续运行下一检测分区的发光单元并拍摄得到第二图像，继续检测所述第二图像中是否存在异物信息区域，直到达到截止条件时，检测结束。

本发明的有益效果之二体现在提供了一种视觉成像方法，本发明通过预设截止条件以及顺序检测的方式，当检测到异物时即可停止检测，无需对待测物的所有部位进行全检，有效地提升了检测的效率。

本发明的目的之三在于还提供了另一种视觉成像方法，包括以下步骤：

同时点亮所述桶形光源中所有的发光元件，通过拍摄模块对待测物进行拍摄得到第一图像，根据所述第一图像检测出待测物的反光区域；

控制检测区中的其中一个检测分区的发光单元工作，并分别对所述待测物进行打光和拍摄，得到第二图像；

将所述第一图像与所述第二图像进行对比分析，若所述第二图像中存在异物信息区域，输出所述第二图像。

作为对本发明中所述的视觉成像方法的进一步改进，所述将所述第一图像与所述第二图像进行对比分析，包括：对所述第一图像中的反光区域与所述第二图像的对应区域进行对比：

若两者未存在相同的反光区域则继续检测所述第二图像的对应区域内是否存在异物信息区域，当存在异物信息区域时则输出所述第二图像，并将所述待测物标记为不合格品；

若两者存在相同的反光区域，则控制检测区中的另一个检测分区的发光单元工作，对所述待测物进行不同角度的打光和拍摄，得到第三图像，将所述第三图像与所述第一图像继续进行对比，若所述第三图像与所述第一图像仍存在相同的反光区域，则继续控制检测区中的不同检测分区的发光单元工作，直至由该检测分区获取的图像叠加与所述第一图像不存在完全相同的反光区域，或达到设定的截止条件时则停止拍摄，并对所述第三图像进行异物检测，当存在异物信息区域时则输出所述第三图像，并将所述待测物标记为不合格品。

作为对本发明中所述的视觉成像方法的进一步改进，所述根据所述第一图像检测出待测物的反光区域之后还包括对所述第一图像的非反光区域进行异物检测，若存在异物信息区域时则输出所述第一图像，并将所述待测物标记为不合格品。

本发明的有益效果之三体现在还提供了另一种视觉成像方法，该方法通过将同时点亮发光元件所拍摄的第一图像与各分区拍摄的第二图像、第三图像等进行对比分析，并通过设置相应的截止条件，实现了多层次的对比检测，从而有效地提升了异物检测的精度。

附图说明

图1为本发明所提供的桶形光源的结构示意图；

图2为本发明所提供的桶形光源的主视图；

图3为本发明所提供的检测分区均分结构的实施例示意图；

图4为本发明所提供的视觉成像方法的一种实施方式的步骤图；

图5为本发明所提供的视觉成像方法的另一种实施方式的步骤图；

图6为透明胶袋在显微镜下的划痕图像；

图7为透明胶袋在使用现有技术背光光源检测方式所呈现的图像；

图8为透明胶袋在使用本发明所提供的桶形光源检测得到的图像。

附图标记：

0-基座；1-检测区；2-检测分区。

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。

本发明提供了一种桶形结构的检测光源，该桶形光源主要用于对透明薄膜类物品的异物检测，尤其是非特定形状的透明包装的异物检测，例如使用透明袋包装的真空食品等，于本发明实施方式中，以食品类的透明包装袋为例进行说明，可以理解的是，本发明的使用领域并不限于食品类，也可应用于医学类或其他使用类似透明薄膜的领域，此处不详细列举。

具体的，参考图1，本发明的桶形光源包括发光单元、桶形结构的基座0、拍摄模块和控制模块(附图中未示出发光单元、拍摄模块和控制模块)，其中，基座0沿其轴向设置有若干个检测区1，每个检测区1均具有发光单元，且每个检测区1沿其周向又将发光单元的所在区域划分为若干个检测分区2。需要说明的是，沿轴向设置指的是沿基座0的中心轴的方向设置，而沿周向指的是检测区1沿其所在圆周面的周向上设置，即将检测区1在圆周面上划分为若干个扇形区域，每个检测分区2为其中的扇形区域之一。在本发明中，由于设置了多个检测分区2，且每个检测分区2均具有发光单元，控制模块与发光单元电性连接，通过控制每个检测分区2上的发光单元对透明包装袋进行分区打光，不仅可有效提高光的利用效率，还可以对透明包装袋实现局部检测，进而无需对每个透明包装袋均进行全检，从而提高了检测效率。

另外，本发明在对透明包装袋进行检测的过程中，可将透明包装袋放置于桶形基座0的其中一端部，于本发明的一种实施方式，该透明包装袋放置在桶形光源的正上方，由于桶形基座0的内表面为弧形结构，因此，每个不同的检测分区2上的发光单元在工作时，相对于透明包装袋而言，其光线的入射角度均是不同的，即可通过点亮不同位置的检测区1及其不同位置的检测分区2，进而对打光角度进行调整，故在拍摄模块的作用下，可从不同的角度获取透明包装袋的图像信息，由于混杂在透明包装袋内部的异物在单个方向上可能存在反光的特性，因此通过本发明实现了从多个角度对透明包装袋进行检测，很大程度避免了上述反光的问题，大大提升了异物检测的精度，避免了传统背光源单向检测可能存在的漏检缺陷。

作为本发明的一种实施方式，在基座0轴向上设置的每个检测区1的尺寸均相等，即在基座0的轴向上分为若干等份，另外，每个检测区1内的检测分区2也可设置为若干等份，参考图2和图3，为本发明所提供的一组具体的实施例，该实施例中，在基座0的轴向上共设置为5个大小相等的检测区1，而每个检测区1又分为6个大小相等的检测分区2，为了更方便地描述，本实施例中将5个等分的检测区1分别记载为A’检测区，B’检测区、C’检测区、D’检测区和E’检测区，而该6等份的检测分区2分别记载为A检测分区、B检测分区、C检测分区、D检测分区、E检测分区和F检测分区，每个检测分区2在周面上的夹角均为60°，即对应于夹角为60°的扇形区域，如此均分的设计有助于对各个检测分区2进行控制，使每个检测分区2的面积相等，发光均匀，从而提高光源检测的稳定性；而作为本发明的另一种实施方式，每个检测区1或其对应的每个检测分区2之间也可以采用不同的尺寸规格，具体可视实际的使用情况进行合理性适配。

另外，在检测区1以及每个检测区1上的检测分区2设置的数量上，本发明不做具体限定，但是作为其中的优选方案，检测区1沿基座0轴向设置的数量范围为1~5个，而每个检测区1上的检测分区2的数量范围为6~30个，该检测分区的数量范围，可有效满足日常大部分的检测需求。

作为本发明的一种实施方式，发光单元为RGB可控光源，使得不同的检测分区2上的发光单元可采用不同的发光颜色，通过控制模块，根据发光单元参数进行色值定制输出，并将发光单元的参数反馈给滤波组件进行条件滤波，当对不同颜色的透明包装袋作检测时，可以进行不同颜色的编程设置，比如对产品不同颜色系列的包装进行在线编程检测，从而有效提高了装置的适应性。

此外，上述各检测分区2采用不同的颜色的光源，当光源同时点亮时，拍摄模块只需获取一次照片，即仅需进行一次拍摄动作，并对照片按光源颜色色值进行条件滤波处理，获取到多张不同色值下的目标照片，由于不同色值的目标照片等效为该色值的发光区域打光拍摄的单独照片，因此，可以降低拍摄模块的数据传输和处理压力，大幅提升拍摄的效率。同时，因透明包装袋对色值不同的光的反光效果不同，因此，通过不同色值的光源同时点亮，可以提高检测精度。

由于本发明在轴向设置了检测区1，而且各个检测区1又具有可单独控制的检测分区2，因此，有序控制各分区的点亮关系，可有效降低拍摄模块的拍摄次数，更高效地对透明包装膜中的异物进行检测。

为此，本发明的实施方式中还提供了一种视觉成像方法，如图4所示，该视觉成像方法使用上述桶形光源，包括以下步骤：

对各个检测区1及其对应的检测分区2的先后工作顺序及检测截止条件进行预设；

根据设定的工作顺序运行首个检测区1中对应的检测分区2的发光单元，并通过拍摄模块对待测物进行拍摄，得到第一图像；

检测第一图像中是否存在异物信息区域，若存在则输出所述第一图像，并将该待测物标记为不合格品，检测结束；若不存在则按照设定的工作顺序继续运行下一检测分区的发光单元并拍摄得到第二图像，继续检测第二图像中是否存在异物信息区域，直到达到截止条件时，检测结束。

例如，继续以图2和3中的实施例说明，可以设置检测区1运行的顺序为沿X轴方向的顺序，并且将A’检测区设置为首个运行的检测区，即按照A’检测区到B’检测区，再到C’、D’、E’检测区的检测顺序，而每个检测区1上的检测分区2的运行顺序为沿Y轴方向的顺序依次执行，如，可将A检测分区设置为首个运行的检测分区，再按照A检测分区到B检测分区，再到C、D、E、F检测分区的检测顺序，即按照上述顺序，在开始检测时，A’检测区上的A检测分区首先工作，打光、拍摄模块拍摄，执行动作完毕后，A’检测区上的B检测分区继续执行打光，拍摄模块拍摄，执行动作完毕后，A’检测区上的C检测分区继续工作，直至A’检测区上的F检测分区执行动作完毕后，B’检测区上的A检测分区又继续工作，依次按照设定的顺序工作，同时，为了更高效地检测异物，可以设置检测的截止条件为当检测到异物图像信息时停止检测或对所有分区均检测完毕时停止检测，当然，上述截止条件具体可根据透明包装膜的检测要求进行适应性调整。

作为本发明的另一种实施方式，还提供了另一种视觉成像方法，如图5所示，包括以下步骤：

同时点亮桶形光源中所有的发光元件，通过拍摄模块对待测物进行拍摄得到第一图像，根据第一图像检测出待测物的反光区域；

控制检测区1中的其中一个检测分区2的发光单元工作，并分别对待测物进行打光和拍摄，得到第二图像；

将第一图像与第二图像进行对比分析，若第二图像中存在异物信息区域，输出第二图像。

其中，上述将第一图像与第二图像进行对比分析的步骤，包括：对第一图像中的反光区域与第二图像的对应区域进行对比：

若两者未存在相同的反光区域则继续检测第二图像的对应区域内是否存在异物信息区域，当存在异物信息区域时则输出第二图像，并将待测物标记为不合格品；

若两者存在相同的反光区域，则控制检测区1中的另一个检测分区2的发光单元工作，对透明包装袋进行不同角度的打光和拍摄，得到第三图像，将第三图像与第一图像继续进行对比，若第三图像与第一图像仍存在相同的反光区域，则继续控制检测区中的不同检测分区的发光单元工作，直至由该检测分区获取的图像叠加与第一图像不存在完全相同的反光区域，或达到设定的截止条件时则停止拍摄，并对第三图像进行异物检测，当存在异物信息区域时则输出第三图像，并将待测物标记为不合格品，在本实施方式中，上述截止条件也可以与上述第一种视觉成像方法实施例类似，可将其设定为当检测到异物信息或对所有分区均检测完毕时停止检测，具体也可根据实际的检测要求进行合理性适配。

作为本实施方式的优选方案，上述根据第一图像检测出待测物的反光区域之后还包括对第一图像的非反光区域进行异物检测，若存在异物信息区域时则输出第一图像，并将待测物标记为不合格品。

在本实施方式中，通过将同时点亮发光元件所拍摄的第一图像与各分区拍摄的第二图像、第三图像等进行对比分析，并通过设置相应的截止条件，实现了多层次的对比检测，从而有效地提升了异物检测的精度。

参照图6~8，作为本发明的对比例，经过本发明以下的视觉成像方法，可有效检测出透明包装袋上异物的图像信息，相比传统的背光光源检测方式，检测的精度得到了极大的提升。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。

在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用以描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“~”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A~B''表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种桶形光源，其特征在于，包括：桶形结构的基座(0)以及排布于所述基座(0)的发光单元，所述基座(0)沿其轴向设置有若干个检测区(1)，每个所述检测区(1)沿其周向将所述发光单元的所在区域划分为若干个检测分区(2)。

2.根据权利要求1所述的桶形光源，其特征在于：还包括拍摄模块和控制模块，所述拍摄模块用于拍摄待测物，所述控制模块用于单独控制各个所述检测分区(2)中的所述发光单元工作。

3.根据权利要求2中所述的桶形光源，其特征在于：至少两个所述检测分区(2)中的所述发光单元的发光颜色不相同。

4.根据权利要求1中所述的桶形光源，其特征在于：所述检测区(1)的数量为1-5个，每个所述检测区(1)上的所述检测分区(2)的数量为6-30个。

5.根据权利要求2所述的桶形光源，其特征在于：所述发光单元为RGB可控光源，所述控制模块可根据所述发光单元参数进行色值定制输出。

6.根据权利要求5中所述的桶形光源，其特征在于：还包括滤波组件，所述滤波组件用于接收定制输出的发光单元参数，并进行条件滤波。

7.一种视觉成像方法，其特征在于，使用权利要求1~6中任意一项中所述的桶形光源，包括以下步骤：

对各个检测区及其对应的检测分区的先后工作顺序及检测截止条件进行预设；

根据设定的工作顺序，运行首个检测区中对应的检测分区的发光单元，并通过拍摄模块对待测物进行拍摄，得到第一图像；

检测所述第一图像中是否存在异物信息区域，若存在则输出所述第一图像，并将所述待测物标记为不合格品，检测结束；若不存在则按照设定的工作顺序继续运行下一检测分区的发光单元并拍摄得到第二图像，继续检测所述第二图像中是否存在异物信息区域，直到达到截止条件时，检测结束。

8.一种视觉成像方法，其特征在于，使用权利要求1~6中任意一项中所述的桶形光源，包括以下步骤：

同时点亮所述桶形光源中所有的发光元件，通过拍摄模块对待测物进行拍摄得到第一图像，根据所述第一图像检测出待测物的反光区域；

控制检测区中的其中一个检测分区的发光单元工作，并对所述待测物进行打光和拍摄，得到第二图像；

将所述第一图像与所述第二图像进行对比分析，若所述第二图像中存在异物信息区域，输出所述第二图像。

9.根据权利要求8中所述的视觉成像方法，其特征在于，所述将所述第一图像与所述第二图像进行对比分析，包括对所述第一图像中的反光区域与所述第二图像的对应区域进行对比：

若两者未存在相同的反光区域则继续检测所述第二图像的对应区域内是否存在异物信息区域，当存在异物信息区域时则输出所述第二图像，并将所述待测物标记为不合格品；

若两者存在相同的反光区域，则控制检测区中的另一个检测分区的发光单元工作，对所述待测物进行不同角度的打光和拍摄，得到第三图像，将所述第三图像与所述第一图像继续进行对比，若所述第三图像与所述第一图像仍存在相同的反光区域，则继续控制检测区中的不同检测分区的发光单元工作，直至由该检测分区获取的图像叠加与所述第一图像不存在完全相同的反光区域，或达到设定的截止条件时则停止拍摄，并对所述第三图像进行异物检测，当存在异物信息区域时则输出所述第三图像，并将所述待测物标记为不合格品。

10.根据权利要求8中所述的视觉成像方法，其特征在于：所述根据所述第一图像检测出待测物的反光区域之后还包括对所述第一图像的非反光区域进行异物检测，若存在异物信息区域时则输出所述第一图像，并将所述待测物标记为不合格品。

Images