CN1693884A - 瓶装液体中异物的自动检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种瓶装液体中异物的自动检测方法，步骤是：用一机械手夹持装有液体的瓶体；启动所述机械手上的旋瓶机构，使瓶体沿中心轴线产生旋转，然后停止旋转并保持瓶体静止不动；使用一光源从瓶体下方或侧面照射该瓶体；启动位于所述瓶体侧面的摄像机，对瓶体静止不动而瓶体内的液体及异物仍在旋动的该瓶体进行连续的图像采样；用常规图像处理方法对采样得到的连续图像进行处理，并同预设参数进行比较得出瓶内液体中有无异物的判定。本发明能实现对不同大小瓶体、瓶内不同深浅颜色的液体进行检测，可广泛用于对瓶装口服液等药液及瓶装饮料、调味料等各种瓶装液体的在线检测。
Description
技术领域
本发明属于自动化检测技术领域，进一步是指瓶装液体中异物的自动检测方法。
背景技术
瓶装液体(如药液)中异物的检测主要是检测瓶装液体中是否含有不溶于液体的各种物质，如玻璃块等。随着人们生活水平的不断提高，健康成为了人们最大的追求，因此也就对产品的质量提出了比以往更高的要求。由于技术条件的限制，此前瓶装液体(如药液)中异物的检测还是采用人工灯检的方法，即在一定的灯照条件下，用人眼直接观察瓶装药液，以发现是否存在异物及异物的大小。多年来，人们投入了大量的人力和物力，采用了各种技术，均无成熟可行的方案。
中国发明专利号第01131193.2号说明书中公开了一种药液可见微粒分布的检测方法，它主要用于安瓿瓶中药液微米级大小的可见微粒分布的检测；其采用的是一均匀的平面光线，从安瓿瓶的侧面照射，而CCD摄像机与平面光线的入射角度要相交在10度到45度之间才能获得满意效果。由于该技术方案采用的是一均匀的平面光线，从安瓿瓶的侧面照射的方法，CCD摄像机从安瓿瓶的侧面获取图像，因此在瓶子的一个圆周当中微粒只有很小的几率经过光照面，而只有此时摄像机才能捕捉到一幅有效的含有微粒的图像，而在大部分的时间里，摄像机无法捕捉到有粒子的图像，为了使瓶中的粒子能在有限的时间内增加经过光面的次数，就必须使瓶子产生高速旋转，但由此也要求设备有较高的机械性能，增加了设备的造价；同时还要求连续采集的图像帧数达到数十帧才能满足检出率大于90％以上的要求(实际上检出率须大于99％以上才能符合用户应用的要求)，由此也导致了该方法检测效率很低，并且这种方法对于瓶中液体颜色较浅微粒比较小时还是有效的，而对于像中药口服液瓶中需要检出的异物(如玻璃等)都比较大并且药液颜色又比较深，导致无法有效的将异物旋起，即使将其旋起了，也由于药液透光性不好，因此CCD摄像机也就无法将其捕捉到，这种检测方法对于象口服液瓶或液体饮料瓶中异物的检测是无效的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种瓶装液体中异物的自动检测方法，该方法能实现对瓶装液体中异物的自动检测且检测结果可靠，它由于不受人为因素的影响，因而能有效的保证出厂产品的质量。
本发明的技术解决方案是，所述瓶装液体中异物的自动检测方法的步骤为：
(1)通过一机械手夹具从顶部或侧面夹持装有液体的待检瓶瓶体，留出供检测用的瓶体部分；
(2)启动所述机械手夹具上的旋瓶机构，使待检瓶体沿中心轴线产生旋转，然后停止旋转并保持待检瓶瓶体完全静止不动；
(3)使用一光源从该瓶体下方位置照射该瓶体底部，或使用一平板型背光光源从该瓶体侧面位置照射该瓶体，并使瓶体能被光线完全照射到；
(4)启动位于所述瓶体侧面的摄像机，对瓶体静止不动而瓶体内的液体及异物仍在旋动的该瓶体进行连续的图像采样；
(5)用常规图像处理方法对采样得到的连续图像进行处理，并同预设参数进行比较而得出该瓶体内液体中有无沉淀异物的判定。
以下对本发明做出进一步说明。
本发明所述自动检测方法中，使瓶体沿中心轴线以一定的速度旋转，这个旋转速度控制在3000rpm以下，如转速为10-3000rpm，旋瓶的时间控制在5秒以内，如0.02-5秒。
本发明方法中，如果待检瓶中的液体颜色较浅时，可使用一光源从该瓶体下方位置照射该瓶体底部(参见图1)；如果待检瓶中液体颜色较深时，可使用一平板型背光光源从该瓶体侧面位置照射该瓶体(参见图2)。
所述从瓶体下方位置照射瓶体底部时，可采用一圆柱形激光光源，该光源可以由在一半导体激光器前加装光学透镜组获得，此圆柱型激光的直径最好与待检瓶的直径相当；所述一平板型背光光源可采用已有技术的各种适宜发光器件。
本发明所述的瓶装液体中异物的自动检测方法，其中摄像机的一种优选位置为与待检瓶体成90°，在瓶体完全停止而液体及沉淀异物尚在运动，此时才能启动摄像机连续摄取瓶体的序列图像。
本发明所述的瓶装液体中异物的自动检测方法，其中对连续摄取的瓶体序列图像进行处理的一种常规方法的过程包括：
(1)依据不合格品的检出率的要求确定要摄取的瓶体的序列图像的帧数P1、P2、......、Pi，帧数越多不合格品的检出率越高，但所用时间也越长，帧数最少两帧；
(2)将采集的序列图像中的相邻图像或间隔图像进行两两图像的按位相减；
(3)以0-255中的某一个值作为域值，对每一次两两图像按位相减后的结果进行二值化处理；
(4)将二值化处理后的结果，依据用户预先设定的参数进行相关的匹配运算；
(5)根据匹配运算后的结果来做出瓶体内药液中是否有异物存在的判断。
上述的处理算法可以通过计算机软件和硬件电路两种方法加以实现。
由以上可知，本发明为瓶装液体中异物的自动检测方法，由于采用了完全照射待检瓶体的方法，使瓶中运动的异物完全处于光照条件下，因此对旋瓶速度的要求和图像采样的帧数可大大降低，图像采样帧数最低只要二帧即可达到理想的检测效果，从而大大降低了对设备的技术要求，缩短了检测时间，极大地提高了检测效率；此方法能实现对不同大小的瓶体、不同颜色深浅的液体、已有技术装置不能检测到的所述瓶装液体中异物的自动检测，且检测效果可靠，适于对瓶装口服液等药液及瓶装饮料、调味料等各种瓶装液体的检测。
附图说明
图1为实施本发明瓶装液体中异物自动检测方法的原理示意图之一(其中箭头为光线投射方向)；
图2为实施本发明瓶装液体中异物自动检测方法的原理示意图之二(其中箭头为光线投射方向)；
在附图中：
1-旋瓶电机， 2-机械手夹具，
3-待检瓶， 4-CCD摄像机，
5-图像处理及控制系统， 6-平板型背光板光源，
7-圆柱型光源。
具体实施方式
参见图1或图2，待检对象为瓶装口服液，用一机械手夹具2从顶部夹持住待检瓶体3的颈部，留出瓶体供检测用，启动机械手夹具上的旋瓶电机1带动机械手夹具2的转动，使口服液瓶3沿中心轴线以不高于3000转/分钟的速度旋转，旋瓶时间以50毫秒到3秒为最宜；旋瓶后停止转动要保持口服液瓶的瓶体完全静止不动，而口服液瓶内的液体及异物仍在继续旋转；瓶体正下方的光源6或一侧光源7保持接通，使得待检瓶体能够被光线完全照射到；在瓶体完全静止不动，而瓶体内的液体及异物仍在继续旋转时启动CCD摄像机4，对瓶体进行连续的图像采样，CCD摄像机4连续不断地将采样得到的图像以标准的模拟视频信号的方式通过电缆传送到图像处理及控制系统5，图像处理及控制系统5中的图像处理系统对采样得到的连续图像进行数字化处理，将处理后的数字序列图像进行两两图像相减，将每一次相减后的结果再按照一定的域值进行二值化处理，将二值化处理后的结果依据设定的参数进行相关的匹配运算，根据匹配运算后的结果做出瓶体内是否有异物的判断。
旋瓶速度采用1300转/分钟，旋瓶200毫秒后停止旋瓶，延时100毫秒后，启动CCD摄像机对瓶体连续采样两帧图像，将采样到的图像，经A/D转换后，形成256(像素)×256(像素)×8bit的数字图像，将此两帧图像进行按位相减后，以某一域值对相减后的结果进行二值化处理，再对二值化处理后的图像运用模板匹配算法对图像进行匹配运算，在图像中寻找是否有超标的沉淀异物存在，从而做出此只产品是否合格的判定。
Claims (3)
1、一种瓶装液体中异物的自动检测方法，其特征是，它的步骤是：
(1)通过一机械手夹具从顶部或侧面夹持装有液体的待检瓶瓶体，留出供检测用的瓶体部分；
(2)启动所述机械手夹具上的旋瓶机构，使待检瓶体沿中心轴线产生旋转，然后停止旋转并保持待检瓶瓶体完全静止不动；
(3)使用一光源从该瓶体下方位置照射该瓶体底部，或使用一平板型背光光源从该瓶体侧面位置照射该瓶体，并使瓶体能被光线完全照射到；
(4)启动位于所述瓶体侧面的摄像机，对瓶体静止不动而瓶体内的液体及异物仍在旋动的该瓶体进行连续的图像采样；
(5)用常规图像处理方法对采样得到的连续图像进行处理，并同预设参数进行比较而得出该瓶体内液体中有无异物的判定。
2、根据权利要求1所述的瓶装液体中异物的自动检测方法，其特征是，瓶体的旋转速度为10-3000rpm，旋转的时间为0.02-5秒。
3、根据权利要求1所述的瓶装液体中异物的自动检测方法，其特征是，所述对采样得到的连续图像进行处理的常规图像处理方法是：
(1)依据不合格品的检出率的要求确定要摄取的瓶体序列图像的帧数P1、P2、……、Pi，帧数越多不合格品的检出率越高，但所用时间也越长，帧数最少两帧；
(2)将采集的序列图像中的相邻图像或间隔图像进行两两图像的按位相减；
(3)以0-255中的某一个值作为域值，对每一次两两图像按位相减后的结果进行二值化处理；
(4)将二值化处理后的结果，依据用户预先设定的参数进行相关的匹配运算；
(5)根据匹配运算后的结果来做出瓶装液体中是否有异物的判断。
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