專利名稱：基于機器視覺的方便面面碗自動對正檢測方法和儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品包裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種方便面面碗自動對正的檢測方法和 儀器。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化趨勢的加劇，企業(yè)之間的競爭已不僅表現(xiàn)在產(chǎn)品的質(zhì)量和價 格方面，外包裝的質(zhì)量和款式已經(jīng)成為企業(yè)核心競爭力的重要組成部分。如何提升產(chǎn)品外 包裝的水準(zhǔn)，樹立企業(yè)形象，吸引消費者已經(jīng)擺在每個企業(yè)面前。在方便面包裝過程中，通常紙制面碗隨機擺放導(dǎo)致碗蓋與面碗圖案不能協(xié)調(diào)一 致。外包裝圖案混亂的產(chǎn)品流入市場后會直接影響生產(chǎn)廠家的市場形象，逐漸喪失消費者。 目前僅有一條面碗為正方形的干拌面生產(chǎn)線使用了面碗自動對正系統(tǒng)。而數(shù)量眾多的圓形 面碗方便面生產(chǎn)線始終沒有實用的面碗自動對正系統(tǒng)。原因有兩點，一圓形面碗方便面生 產(chǎn)線速度快。方便面生產(chǎn)線最慢的速度為每分鐘300碗，留給面碗自動對正系統(tǒng)檢測和對 正的時間只有不到1秒鐘；二面碗對正的精度要求高，誤差小于0. 5毫米。因此圓形面碗自 動對正系統(tǒng)實現(xiàn)難度大，目前沒有同類系統(tǒng)投入使用，采用人工檢測對正的方法更是無法 實現(xiàn)，必須依靠精確高速的面碗自動對正系統(tǒng)予以實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以適應(yīng)快速包裝線的基于機器視覺的 方便面面碗自動對正檢測儀器。本發(fā)明通過以下技術(shù)和方法實現(xiàn)一種基于機器視覺的方便面面碗自動對正檢測儀器，包括至少一個攝像頭、光源、 頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、位置傳感器、控制器PLC和計算機，其中，每個攝像頭用于檢測一個工位，每 個工位設(shè)置有一個用于托起和旋轉(zhuǎn)面碗的頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，位置傳感器用來感知包裝線的工 作節(jié)拍；PLC控制器根據(jù)位置傳感器的輸入，控制頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的動作，觸發(fā)攝像頭從不同 的旋轉(zhuǎn)角度拍攝面碗圖像；計算機根據(jù)輸入的面碗圖像，分析圖像中是否存在特征點及特 征點的位置，在此基礎(chǔ)上獲得方便面面碗旋轉(zhuǎn)對正所需要的調(diào)整角度；PLC控制器根據(jù)計 算機發(fā)送的調(diào)整角度控制頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)工作，調(diào)整面碗的旋轉(zhuǎn)角度，實現(xiàn)面碗的對正。作為優(yōu)選實施方式，所述的光源為條形光源，所述的攝像頭為黑白面陣攝像頭，排 成一排，位于光源下方，光源和攝像頭通過支架固定在包裝線前進(jìn)方向的斜上方；所述的特 征點為QS標(biāo)志、康師傅標(biāo)志、倒湯口等帶有明顯標(biāo)志的圖案或形狀。本發(fā)明同時提供一種使用所述的檢測儀器實現(xiàn)的方便面面碗自動對正檢測方法， 包括下面的步驟1)分別選擇各個工位的面碗上的特征點作為檢測模板；2)分別對每個工位進(jìn)行標(biāo)定，建立面碗特征點的位置與面碗角度之間的關(guān)系。3)選擇產(chǎn)品，自動導(dǎo)入各個工位的檢測模板和相應(yīng)的標(biāo)定；4) PLC控制器根據(jù)位置傳感器的輸入，控制頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的動作，觸發(fā)攝像頭從不
3同的旋轉(zhuǎn)角度拍攝面碗圖像；計算機根據(jù)輸入的面碗圖像，分析圖像中是否存在特征點及 特征點的位置，在此基礎(chǔ)上獲得方便面面碗旋轉(zhuǎn)對正所需要的調(diào)整角度；5) PLC控制器根據(jù)計算機發(fā)送的調(diào)整角度控制頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)工作，調(diào)整面碗的旋 轉(zhuǎn)角度，實現(xiàn)面碗的對正。所述的特征點為QS標(biāo)志、康師傅標(biāo)志、倒湯口等帶有明顯標(biāo)志的圖案或形狀。本發(fā)明的方便面面碗自動對正檢測儀器與方法，通過圖像采集處理系統(tǒng)，檢測特 征點QS標(biāo)志的存在性，并依據(jù)標(biāo)定計算出QS標(biāo)志的調(diào)整角度，本發(fā)明根據(jù)這個角度旋轉(zhuǎn)面 碗使得面碗和碗蓋的圖案對正。該方法及儀器應(yīng)用于產(chǎn)品包裝線上，能夠快速、客觀、準(zhǔn)確 地對面碗位置的角度信息進(jìn)行檢測和對正，大大提高產(chǎn)品外包裝的質(zhì)量。


圖1基于機器視覺的方便面碗蓋自動對正系統(tǒng)正面視圖；圖2基于機器視覺的方便面碗蓋自動對正系統(tǒng)側(cè)面視圖；圖3本發(fā)明實施例的軟件檢測對正流程圖。
具體實施例方式下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。參見圖1和圖2，本實施例的基于機器視覺方便面面碗自動對正檢測儀器，可用于 10個工位方便面面碗和碗蓋的圖案對正和檢測，主要包括10個工業(yè)攝像頭1、照明光源2、 頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4、計算機5、PLC控制器6以及一個位置傳感器7。計算機通過圖像采集卡 采集10個工業(yè)攝像頭1拍攝的圖像，計算機內(nèi)部裝有圖像采集控制軟件和圖像分析檢測軟 件。本實施例特別適用于圓形桶裝方便面包裝線，光源2采用條形光源、工業(yè)攝像頭1 由一組排成一排的面陣黑白CCD相機組成，每個面陣黑白CCD相機用于檢測位于其下方的 一個工位上的面碗，各個黑白攝像頭安裝在條形光源側(cè)下方，通過支架將黑白攝像頭及條 形光源固定在包裝線前進(jìn)方向斜上方。位置傳感器放置于包裝線傳動軸碼盤處，用來感知 方便面面碗運動節(jié)拍，PLC控制攝像頭拍攝和頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的動作。攝像頭，光源和位置傳 感器等的供電均通過線纜由機柜內(nèi)電源完成。實現(xiàn)的方法1、標(biāo)定操作在檢測程序開啟之前，用于建立面碗特征點即QS標(biāo)志 (還可以是康師傅標(biāo)志、倒湯口等帶有明顯標(biāo)志的圖案或形狀)的位置與面碗角度之間的 關(guān)系。具體方法為相機鏡頭正對面碗上QS標(biāo)志，使用標(biāo)定卡具保證QS標(biāo)志出現(xiàn)在顯示器 顯示相框綠色十字架的正中心。以此時QS標(biāo)志的位置為0度坐標(biāo)點，電機向左躍進(jìn)25度， 從該位置起電機向右等間隔躍進(jìn)，總計50度，間隔內(nèi)進(jìn)行線性優(yōu)化。2、攝像頭和條形光源 架設(shè)在生產(chǎn)線前進(jìn)方向的斜上方，當(dāng)頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)將面碗托起并旋轉(zhuǎn)之后，由PLC控制攝 像頭對面碗等間隔拍攝，間隔30度一共拍攝12張圖片，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)停止旋轉(zhuǎn)，等待PLC給出 調(diào)整指令。計算機對每張圖片實時分析處理，以確定該張圖片是否存在QS標(biāo)志，并通過標(biāo) 定獲得調(diào)整角度，發(fā)送給PLC。3，PLC根據(jù)計算機給出的旋轉(zhuǎn)角度，控制電機旋轉(zhuǎn)。PLC以 180度為界，當(dāng)調(diào)整角度小于180時正向旋轉(zhuǎn)，反之反向旋轉(zhuǎn)，最終使得面碗對正；圖3為通過本發(fā)明的基于機器視覺方便面面碗自動對正儀器執(zhí)行QS標(biāo)志檢測和對正的流程步驟1、建立模板，分別選擇10個工位的QS標(biāo)志作為檢測模板。2、標(biāo)定，分別對10個工位進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定操作在檢測程序開啟之前，用于建立面 碗QS標(biāo)志的位置與面碗角度之間的關(guān)系。3、選擇產(chǎn)品，自動導(dǎo)入各個工位的模板(QS標(biāo)志)和標(biāo)定；4、通過位置傳感器掌握包裝線的工作節(jié)拍，通過PLC控制攝像頭和頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu) 的工作節(jié)拍，計算機對每張圖片進(jìn)行實時處理，得到QS標(biāo)志的調(diào)整角度。5、將QS標(biāo)志的調(diào)整角度發(fā)送給PLC，由PLC控制電機旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)碗蓋與桶身圖案對 正。綜上所述，本發(fā)明的方便面面碗自動對正檢測方法及儀器，通過圖像采集處理系 統(tǒng)，檢測QS標(biāo)志的存在性，并依據(jù)標(biāo)定計算出QS標(biāo)志的調(diào)整角度，對正系統(tǒng)根據(jù)這個角度 旋轉(zhuǎn)面碗使得碗蓋對正。該方法及儀器應(yīng)用于產(chǎn)品包裝線上，完全克服了人工目測法中主 觀因素的干擾，能快速、客觀、準(zhǔn)確地對面碗位置的角度信息進(jìn)行檢測，大大提高產(chǎn)品外包 裝的質(zhì)量。
權(quán)利要求
一種基于機器視覺的方便面面碗自動對正檢測儀器，包括至少一個攝像頭、光源、頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、位置傳感器、控制器PLC和計算機，其中，每個攝像頭用于檢測一個工位，每個工位設(shè)置有一個用于托起和旋轉(zhuǎn)面碗的頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，位置傳感器用來感知包裝線的工作節(jié)拍；PLC控制器根據(jù)位置傳感器的輸入，控制頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的動作，觸發(fā)攝像頭從不同的旋轉(zhuǎn)角度拍攝面碗圖像；計算機根據(jù)輸入的面碗圖像，分析圖像中是否存在特征點及特征點的位置，在此基礎(chǔ)上獲得方便面面碗旋轉(zhuǎn)對正所需要的調(diào)整角度；PLC控制器根據(jù)計算機發(fā)送的調(diào)整角度控制頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)工作，調(diào)整面碗的旋轉(zhuǎn)角度，實現(xiàn)面碗的對正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動對正檢測儀器，其特征在于，所述的光源為條形光源，所 述的攝像頭為黑白面陣攝像頭，排成一排，位于光源下方，光源和攝像頭通過支架固定在包 裝線前進(jìn)方向的斜上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動對正檢測儀器，其特征在于，所述的特征點為QS標(biāo)志、康 師傅標(biāo)志、倒湯口等帶有明顯標(biāo)志的圖案或形狀。
4.一種使用權(quán)利要求1所述的檢測儀器實現(xiàn)的方便面面碗自動對正檢測方法，包括下 面的步驟1)分別選擇各個工位的面碗上的特征點作為檢測模板；2)分別對每個工位進(jìn)行標(biāo)定，建立面碗特征點的位置與面碗角度之間的關(guān)系。3)選擇產(chǎn)品，自動導(dǎo)入各個工位的檢測模板和相應(yīng)的標(biāo)定；4)PLC控制器根據(jù)位置傳感器的輸入，控制頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的動作，觸發(fā)攝像頭從不同的 旋轉(zhuǎn)角度拍攝面碗圖像；計算機根據(jù)輸入的面碗圖像，分析圖像中是否存在特征點及特征 點的位置，在此基礎(chǔ)上獲得方便面面碗旋轉(zhuǎn)對正所需要的調(diào)整角度；5)PLC控制器根據(jù)計算機發(fā)送的調(diào)整角度控制頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)工作，調(diào)整面碗的旋轉(zhuǎn)角 度，實現(xiàn)面碗的對正。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方便面面碗自動對正檢測方法，其特征在于，所述的特征點 為QS標(biāo)志、康師傅標(biāo)志、倒湯口等帶有明顯標(biāo)志的圖案或形狀。
全文摘要
本發(fā)明屬于食品包裝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于機器視覺的方便面面碗自動對正檢測儀器，包括攝像頭、光源、頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、位置傳感器、控制器PLC和計算機，每個攝像頭用于檢測一個工位，每個工位設(shè)置有一個用于托起和旋轉(zhuǎn)面碗的頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，位置傳感器用來感知包裝線的工作節(jié)拍；PLC控制器根據(jù)位置傳感器的輸入，控制頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的動作，觸發(fā)攝像頭從不同的旋轉(zhuǎn)角度拍攝面碗圖像；計算機根據(jù)輸入的面碗圖像，得到方便面面碗旋轉(zhuǎn)對正所需要的調(diào)整角度；PLC控制器根據(jù)計算機發(fā)送來的調(diào)整角度控制頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)工作，調(diào)整面碗的旋轉(zhuǎn)角度。本發(fā)明同時提供一種使用上述儀器實現(xiàn)的方便面面碗自動對正檢測方法。本發(fā)明能夠快速、客觀、準(zhǔn)確地對面碗位置的角度信息進(jìn)行檢測和對正。
文檔編號B65B57/02GK101941537SQ20101027874
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月11日
發(fā)明者任海燕, 南兆龍, 曹金平, 白煜, 馬金旺 申請人:天津普達(dá)軟件技術(shù)有限公司