CN200981060Y - 一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台，属于一种教学实验装置。主要包括有旋转系统、横梁吊杆系统、气动系统、控制系统和图像采集系统。具体是通过工业级高清晰度摄像系统拍摄随转台同步转动的空啤酒瓶的瓶口，并将图像数据传至主控计算机，如果瓶口质量不符合要求，转台会在剔出位置(28)将坏瓶剔出，最后再由拉簧(24)将其回收，在剔出及回收过程中转台(4)一直保持运转状态。与现有技术相比，本实用新型采用的模拟检测系统是一圆形转台，与直线式履带检测线相比，有效地减少了占地面积，可以应用于教学实验台。同时，由于本实用新型采用了剔出装置，所以很大程度上减少了实验中对待测件的损伤。

Description

一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台

技术领域

本实用新型是一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台，属于一种教学实验装置。具体是通过工业级高清晰度摄像系统拍摄随转台同步转动的空啤酒瓶的瓶口，并将图像数据传至主控计算机，如果瓶口质量不符合要求，转台会在剔出位置将坏瓶剔出，最后再由拉簧将其回收，在剔出及回收过程中转台一直保持运转状态。

背景技术

机器视觉技术以其高速度、高精度的特点而被广泛应用于汽车、机械加工、电子、包装、食品等各个行业。在国内公开的相似专利中，专利号为200510031958.8的发明也是在对瓶口图像进行处理后，如判断为坏瓶，则通过坏瓶剔出装置将其剔入特定的坏瓶回收线中。但由于其设计复杂，且占地面积较大，为教学实验的应用带来了很大阻碍，同时被剔出的酒瓶由于剔出器的作用很易造成更大的损伤，不利于实验品的重复利用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有装置的上述缺陷，提供了一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台，本实验台具有占地面积小、观赏性及可操作性强，同时易于普及，适和高校的实验教学需求。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本实验台主要包括有旋转系统、横梁吊杆系统、气动系统、控制系统和图像采集系统；其中，旋转系统主要包括有底板1、圆形转台4，圆形转台4通过旋转底座5固定在底板1上，旋转底座5带动转台4旋转，在圆形转台4的圆心处固定有拉紧件6；在转台4的上表面沿着半径方向设置有N个直线沟槽，N个直线沟槽沿半径方向均匀分布，在每个直线沟槽内都固定有直线导轨27，直线导轨27上设置有能够随直线导轨27滑动的剔出装置28，剔出装置28靠近圆心的一端通过拉簧24与拉紧件6连接，另一端固定有酒瓶托26，酒瓶托26内设置有酒瓶25；横梁吊杆系统包括有固定在底板1上并位于转台4两侧的两根立柱8横梁20和竖杆18，横梁20通过立柱横梁连接件21固定在两根立柱8之间，竖杆18通过横梁竖杆连接器19固定于横梁20的中部，在竖杆18的底部固定有气缸23，当气缸23动作时，气缸杆将剔出装置28沿圆心方向推离转台4；图像采集系统包括有光源13、相机15，光源13固定在其中的一根立柱8上，在光源13的正上方固定有用于对酒瓶25瓶口进行拍照的相机15，相机15与主控计算机相连，主控计算机能够通过可编程控制器控制电磁阀22动作，进而通过气动系统控制气缸23的动作；控制系统包括有主控计算机、上位控制器、行程开关3及行程开关触发器7，行程开关3通过行程开关托2固定在底板1，在剔出装置的下方、圆形转台4的圆形侧面上设置有用于触发行程开关3的行程开关触发器7，上位控制器可以根据行程开关3的触发信号控制旋转底座5的启停和气缸23的动作。

所述的N为2至6

所述的剔出装置28靠近圆心的一侧还设置有承撞层2803，当气缸23动作时，气缸杆正好作用在承撞层2803上，将剔出装置28沿圆心方向推离转台4。

所述的电磁阀22固定在竖杆18上。

气动系统主要包括有滤清器固定器9、滤清器10、气瓶11、气瓶固定器12。靠近右侧立柱的底板1边沿处固定有气瓶固定器12及滤清器固定器9。气瓶11及滤清器10分别固定在各自的固定器上。

与现有技术相比，本实用新型采用的模拟检测系统是一圆形转台，与直线式履带检测线相比，有效地减少了占地面积，可以应用于教学实验台。同时，由于本实用新型采用了剔出装置，所以很大程度上减少了实验中对待测件的损伤。

附图说明

图1是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的整体安装示意图。

图2是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的底板1的结构示意图。

图3是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的转台4的结构示意图。

图4是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的立柱8的结构示意图。

图5是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的剔出装置28的结构示意图。

图6是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的拉紧件6的结构示意图。

图7是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的酒瓶托26的结构示意图。

图8是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的行程开关托2的结构示意图。

图9是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的立柱横梁连接器21的结构示意图。

图10是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的横梁竖杆连接器19的结构示意图。

图11是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的竖杆18的结构示意图。

图12是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的光源立柱连接器17的结构示意图。

图13是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的相机立柱连接器16的结构示意图。

图14是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的相机固定器14的结构示意图。

图15是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的滤清器固定器9的结构示意图。

图16是本实用新型一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的气瓶固定器12的结构示意图。

图中：1、底板，2、行程开关托，3、行程开关，4、转台，5、旋转底座，6、拉紧件，7、行程开关触发器，8、立柱，9、滤清器固定器，10、滤清器，11、气瓶，12、气瓶固定器，13、光源，14、相机固定器，15、相机，16、相机立柱连接器，17、光源立柱连接器，18、竖杆，19、横联竖杆连接器，20、横梁，21、立柱横梁连接器，22、电磁阀，23、气缸，24、拉簧，25、酒瓶，26、酒瓶托，27、直线导轨，28、剔出装置。

具体实施方式

下面结合图1～17对本实施例作进一步详述。

本实用新型提供的一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台的技术方案主要包括转及定位的技术方案剔出和回收的技术方案等两大部分。其中旋转及定位的技术方案是：如图1图2图3图6图8所示，包括底板1旋转底座5拉紧件6转台4及行程开关托2底板1是整个实验台的基础底座，将旋转底座5放置于底板1上，且令底板1的通孔E105与旋转底座5的中心孔对准，将拉紧件6放入转台4的方槽402中，用螺栓依次通过旋转底座5的中心孔转台4的通孔N401及拉紧件6的螺纹通孔C602，将旋转底座5及转台4紧固，实现了转台4随旋转底座5的同步转动。

剔出和回收的技术方案是：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图9、图10、图11、图15、图16所示，包括底板l直线导轨27、转台4、立柱8、空啤酒瓶25、剔出装置28、拉紧件6、酒瓶托26、立柱横梁连接器21、横梁竖杆连接器19、竖杆18、滤清器固定器9、气瓶固定器12。用螺钉将直线导轨27固定于转台4的直线沟槽403中，其余3个直线导轨也依此法，固定于转台4上的另外三个直线沟槽中。用螺钉通过剔出装置28上的通孔R2801及通孔S2804分别与直线导轨27的前端及中部的通孔紧固，其余三个剔出装置也依此法固定于另外三个直线导轨上。用螺钉将拉簧24的一端与剔出装置28的螺纹通孔A2805紧固，其余三根拉簧的一端也依此法分别固定于另外三个剔出装置上。用螺钉分别将拉簧24的另一端与拉紧件6的螺纹通孔B601紧固，其余三根拉簧的另一端也依此法分别与拉紧件6的螺纹通孔D603、螺纹通孔E604及螺纹通孔F605紧固。通过酒瓶托26的方孔A2601将其卡在剔出装置28的台阶2802上，再将酒瓶托26的通孔T2602套在紧固剔出装置28及直线导轨27时所需的螺钉及螺母上面，其余三个酒瓶托也依此法安装在另外三个剔出装置上，将空啤酒瓶25放入酒瓶托26内，其余三个空啤酒瓶放于另外三个酒瓶托内。

用螺钉通过滤清器固定器9上的通孔f903及通孔g904将其与滤清器10紧固，用螺钉通过底板1上的通孔A101、通孔B102及滤清器固定器9上的通孔d901、通孔e902将两者紧固。用螺钉通过气瓶固定器12上的通孔j1203及通孔k1204将其与气瓶11紧固，用螺钉通过底板1上的通孔C103、通孔D104及气瓶固定器12上的通孔h1201、通孔i1202将两者紧固，用螺钉通过竖杆18上的通孔V1801及通孔W1802将其与气缸23紧固，用螺钉通过竖杆18上的通孔X1803、通孔Y1804及通孔Z1805将其与电磁阀22紧固。用螺钉分别通过底板1上的通孔F106、通孔G107、通孔H108及立柱8的通孔0801、通孔P802、通孔Q803将两者紧固，另一根立柱8则用螺钉通过底板上的通孔K111、通孔L112、通孔M113与底板1紧固。将立柱横梁连接器21通过通孔U2101套于立柱8上，将横梁竖杆连接器19通过方孔C1901套于横梁20中部。用螺钉通过横梁竖杆连接器19上的螺纹孔D1902及螺纹孔F1905将其与横梁20紧固。将竖杆18穿过横梁竖杆连接器19的方孔D1904至合适位置。用螺钉通过横梁竖杆连接器19的螺纹孔E1903将其与竖杆18紧固；将立柱横梁连接器的方孔B2102套在横梁19上。用螺钉通过立柱横梁连接器的螺纹孔A2103、螺纹孔B2104、螺纹孔C2105将其与立柱8及横梁20紧固，另外一个立柱横梁连接器也依此法与另外一根立柱及横梁20紧固。

本实施例的图像采集系统是通过相机15及光源13的配合实现的，具体通过将光源立柱连接器17上的通孔a1704套于立柱8上，将光源13穿过光源立柱连接器17的方孔E1701，调整光源立柱连接器17及光源13与立柱8的相对位置，保证光源13在拍照位置的正上方，用螺钉通过光源立柱连接器17的螺纹孔G1702、螺纹孔H1703、螺纹孔I1705及螺纹孔J1706将其与立柱8及光源13紧固将相机立柱连接器16上的通孔c1606套于立柱8上，将相机固定器14的圆柱1401穿过相机立柱连接器16的通孔b1603，用螺钉通过相机固定器14上的螺纹孔I1402、螺纹孔J1403、螺纹孔K1405及螺纹孔L1406将其与相机15紧固，调整相机固定器14及相机立柱连接器16与立柱8的相对位置，保证相机15的镜头对准拍照位置。用螺钉通过相机立柱连接器16上的螺纹孔K1601、螺纹孔L1602、螺纹孔M1604及螺纹孔N1605将其与立柱8及相机15固定。

本实用新型所述的控制系统包括：主控计算机、可编程控制器行程开关托2、行程开关3、行程开关触发器7。用螺钉通过行程开关托2上的螺纹通孔G201及螺纹通孔H202，将其与行程开关3紧固，用螺钉通过底板1上的通孔I109通孔J110及行程开关托2上的螺纹通孔G201、螺纹通孔H202，将行程开关托2与底板1紧固。行程开关托2及行程开关3固定的位置在气缸杆指向的方向上，将行程开关触发器7，即圆头木螺钉拧入转台4上的盲孔404中，其余三个行程开关触发器也依此法固定于转台4的另外三个盲孔中，直至可以刚好触发行程开关即可。在行程开关被触发的时候，有一待测酒瓶正好运动到拍照位置及相机15的正下方。

在本实施例中，相机15与主控计算机相连，主控计算机能够通过可编程控制器控制电磁阀22动作，进而通过气动系统控制气缸23的动作。控制系统包括有主控计算机、可编程控制器、行程开关3及行程开关触发器7，行程开关3固定在底板1，在剔出装置的下方、圆形转台4的圆形侧面上设置有用于触发行程开关3的行程开关触发器7，上位控制器可以根据行程开关3的触发信号控制旋转底座5的启停和气缸23的动作。具体控制过程如下：

在实验开始前，系统需进行“初始化”，当点击主控计算机上“初始化”的按钮后，旋转底座5带动转台4开始转动，当行程开关触发器7触发到行程开关3后，可编程控制器发出指令，使得旋转底座5停止转动，此时，正好有一个待测啤酒瓶停在相机正下方，等待拍照，系统完成初始化。

当点击主控计算机上“实验开始”的按钮后，相机对停在其下方的空瓶瓶口进行拍照，并将拍得图像传入主控计算机进行图像处理，如果瓶口质量无问题，则当此待测瓶随转台转动到剔出位置即气缸固定的位置后，即使行程开关被触发，也不会发生剔出动作。但如果发现瓶口质量有问题，则当有问题的啤酒瓶随转台转动到剔出位置后，待行程开关被触发后，上位控制器则会给电磁阀22发出指令，使其导通，电磁阀22的导通会致使气缸23立即发生剔出动作，此时，气缸杆作用在剔除装置上的承撞层2803靠近气缸的一面上，随即，剔出装置28会沿直线导轨27的伸长方向被气缸杆剔出转台4，固定在剔出装置28上的酒瓶托26也会承载着坏瓶被剔出。

由于本实用新型为教学实验平台，为提高待测酒瓶的利用率，减少酒瓶由于撞击而造成的损害，特设计了坏瓶回收装置来解决此问题。当剔出装置28被剔出后，拉簧24会将剔出装置28拉回。而在剔出及拉回的过程中，旋转底座5始终保持运转状态。

特别指出的是，当气缸杆伸出后，由于程序的控制，它会立刻返回气缸内，不会影响剔出装置的回收过程。

本实用新型不仅减小了占地面积更使待测件得到了有效的保护。

Claims (3)

1、一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台，其特征在于：主要包括有旋转系统、横梁吊杆系统、气动系统、控制系统和图像采集系统；其中，旋转系统主要包括有底板(1)、圆形转台(4)，圆形转台(4)通过旋转底座(5)固定在底板(1)上，旋转底座(5)带动转台(4)旋转，在圆形转台(4)的圆心处固定有拉紧件(6)；在转台(4)的上表面沿着半径方向设置有N个直线沟槽(403)，N个直线沟槽沿圆周方向均匀分布，在每个直线沟槽内都固定有直线导轨(27)，直线导轨(27)上都设置有能够沿直线导轨(27)滑动的剔出装置(28)，剔出装置(28)靠近圆心的一端通过拉簧(24)与拉紧件(6)连接，另一端固定有酒瓶托(26)，酒瓶托(26)内设置有空瓶(25)；横梁吊杆系统包括有固定在底板(1)上并位于转台(4)两侧的两根立柱(8)、横梁(20)和竖杆(18)，横梁(20)通过立柱横梁连接件(21)固定在两根立柱(8)之间，竖杆(18)通过横梁竖杆连接器(19)固定于横梁(20)的中部，在竖杆(18)的底部固定有气缸(23)，当气缸(23)动作时，气缸杆将剔出装置(28)沿圆心方向推离转台(4)；图像采集系统包括有光源(13)、相机(15)，光源(13)固定在其中的一根立柱(8)上，在光源(13)的正上方固定有用于对空瓶(25)瓶口进行拍照的相机(15)，相机(15)与主控计算机相连，主控计算机能够通过上位控制器控制电磁阀(22)动作，进而通过气动系统控制气缸(23)的动作；控制系统包括有主控计算机、上位控制器、行程开关(3)及行程开关触发器(7)，行程开关(3)固定在底板(1)，在剔出装置(28)的下方、圆形转台(4)的圆形侧面上设置有用于触发行程开关(3)的行程开关触发器(7)，行程开关(3)的触发信号输入主控计算机，上位控制器根据主控计算机的控制信号控制旋转底座(5)的启停和气缸(23)的动作。

2、根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台，其特征在于：所述的N为2至6。

3、根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的空瓶检测与剔出的实验台，其特征在于：所述的剔出装置(28)靠近圆心的一侧还设置有承撞层(2803)，当气缸(23)动作时，气缸杆正好作用在承撞层(2803)上，将剔出装置(28)沿半径方向推离转台(4)。

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