專利名稱：基于機器視覺的方便面面碗自動對正檢測儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于食品包裝技術(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)。

實用新型內(nèi)容鑒于上述問題，本實用新型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儀器。本實用新型通過以下技術(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，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。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方向的斜上方。本實用新型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，本實用新型根據(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。
具體實施方式
下面根據(jù)附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。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3，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25度，從該位置起電機向右等間隔躍進，總計50度，間隔內(nèi)進 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；通過本實用新型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，本實用新型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
4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行檢測， 大大提高產(chǎn)品外包裝的質(zhì)量。
權(quán)利要求1.一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，其特征在于，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。
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 定在包裝線前進方向的斜上方。
專利摘要本實用新型屬于食品包裝技術(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，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。本實用新型能夠快速、客觀、準(zhǔn)確地對面碗位置的角度信息進行檢測和對正。
文檔編號B65B57/02GK201793049SQ201020525430
公開日2011年4月13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:天津普達軟件技術(shù)有限公司