專利名稱：透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝置，用于口服 液、醫(yī)用西林瓶和安瓿所含異物雜質(zhì)及瓶身外觀和裝量的檢測。
背景技術(shù)：
據(jù)中國制藥裝備行業(yè)協(xié)會的調(diào)查，目前我國制藥行業(yè)中與澄明度檢測工序有關(guān)的 燈檢技術(shù)，主要還是處于人工目測階段，起初的檢測是單靠人眼對著光源來判斷，后來采用 一種通過光學(xué)透鏡對藥液內(nèi)異物進(jìn)行放大后用人眼觀測、手工剔廢的半自動檢測方法，人 工檢測缺陷在于1)檢測精度低，檢測質(zhì)量受人為因素影響，錯(cuò)誤、誤檢率較高；2)工人勞動 強(qiáng)度大，工作環(huán)境差；3)人力資源浪費(fèi)，無法滿足當(dāng)前工業(yè)現(xiàn)代化管理要求。隨著科技的發(fā) 展，國內(nèi)外的科研單位開發(fā)出了自動化程度較高的藥劑燈檢設(shè)備，然而在提高效率的同時(shí)， 卻存在著結(jié)構(gòu)龐雜、造價(jià)高等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝置，該 透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝置是一種結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣、自動化 與功能集成度程度高的自動檢測裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝置，機(jī)架、相機(jī)架和伺服電 機(jī)均設(shè)置在底座上；檢測臺設(shè)置在機(jī)架上，伺服電機(jī)通過皮帶傳動機(jī)構(gòu)與用于放置檢測對 象的橡膠托盤連接，具有壓桿軸的壓桿機(jī)構(gòu)呈豎直方向設(shè)置在機(jī)架上，壓桿軸下端的橡膠 觸頭壓住檢測對象的上端；CXD相機(jī)設(shè)置在相機(jī)架上，CXD相機(jī)的鏡頭與檢測對象處于同一高度，橡膠托盤的 底部與檢測臺處于同一高度，在檢測臺上設(shè)有用于給檢測對象提供背光的背光源，檢測臺 下方設(shè)有用于給檢測對象底部提供背光的底光源，在檢測對象與CCD相機(jī)之間設(shè)有第一偏 振片。壓桿機(jī)構(gòu)包括壓桿軸套蓋、壓桿軸套、彈簧、壓桿軸蓋、壓桿軸、軸承和設(shè)置在壓桿 軸下端的橡膠觸頭，彈簧設(shè)置在壓桿軸套蓋和壓桿軸蓋之間，壓桿軸套固定在機(jī)架上。機(jī)架上設(shè)有電氣控制箱，在電氣控制箱內(nèi)，PLC與工控計(jì)算機(jī)連接，工控計(jì)算機(jī)內(nèi) 設(shè)置有圖像采集卡，伺服電機(jī)、底光源控制器、背光源控制器和次品報(bào)警裝置均與PLC連 接，圖像采集卡的輸入端接CCD相機(jī)。在檢測對象與背光源之間設(shè)有第二偏振片，第一偏振片的偏振光與第二偏振片的 偏振光角度相互垂直。所述的相機(jī)架為磁式相機(jī)架。本發(fā)明的透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝置，由機(jī)械部分、電氣 控制部分和機(jī)器視覺系統(tǒng)組成。機(jī)械部分包括底座，檢測臺，夾持機(jī)構(gòu)，伺服傳動裝置，電氣控制箱。底座用以承載整個(gè)檢測平臺，且可供磁式相機(jī)架自由移動及固定；檢測臺是一個(gè)供 檢測的水平臺，承載電氣箱和檢測對象；夾持機(jī)構(gòu)由上壓桿軸和下托盤組成，用于高速旋轉(zhuǎn) 時(shí)固定檢測對象的裝置，托盤和壓桿頭部是橡膠結(jié)構(gòu)，這樣的軟結(jié)構(gòu)既不會壓壞玻璃瓶，同 時(shí)還提供了比較大的摩擦系數(shù)，能較好的傳動安瓿瓶，防止出現(xiàn)空轉(zhuǎn)。上壓桿軸設(shè)計(jì)為可上 下活動的由彈簧提供壓力的壓桿，且橡膠托盤可更換，以便檢測不同大小檢測對象；伺服傳 動裝置由伺服電機(jī)，主從傳動輪，傳動皮帶和傳動軸構(gòu)成。伺服電機(jī)帶動主傳動輪，主傳動 輪通過傳動皮帶拖動從傳動輪，最后由傳動軸拖動玻璃瓶高速轉(zhuǎn)動；電氣控制箱用于承載 電氣元器件。電氣控制部分包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，伺服控制傳動機(jī)構(gòu)，工業(yè)CXD相機(jī)，光源控制 器，報(bào)警器以及可編程邏輯控制器。機(jī)器啟動，由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)調(diào)整速度參數(shù)及各種時(shí)間 參數(shù)；伺服控制傳動機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)，伺服驅(qū)動器和可編程邏輯控制器組成，帶動玻璃瓶高 速轉(zhuǎn)動和急停；光源控制器和工業(yè)CCD相機(jī)通過可編程控制器發(fā)出的信號觸發(fā)。機(jī)器視覺系統(tǒng)包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，工業(yè)CXD相機(jī)，面板光源，點(diǎn)光源，光源控制 器，圖像采集卡，偏振片。光源在成像過程中對檢測對象給光，工業(yè)C⑶相機(jī)對通過檢測工 位的檢測對象成像并通過圖像傳輸通道傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)對獲取的檢測對象圖像進(jìn) 行質(zhì)量判別。本發(fā)明的有益效果為與傳統(tǒng)的檢測設(shè)備相比，本發(fā)明具有功能集成度高的特點(diǎn)，在一個(gè)相機(jī)工位上集 成了外觀、黑色顆粒異物、白色顆粒異物的檢測，同時(shí)具有高智能化特點(diǎn)，在某一檢測環(huán)節(jié) 上出現(xiàn)次品則系統(tǒng)會自動停止。另外，相比于現(xiàn)有的輪盤式檢測機(jī)構(gòu)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于實(shí)施。


圖1為本發(fā)明的機(jī)械整機(jī)圖；圖2為本發(fā)明的機(jī)械部分的傳動結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明的機(jī)械部分的傳動軸內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明的光照方案底光圖；圖5為本發(fā)明的光照方案背光圖；圖6是本發(fā)明電氣控制系統(tǒng)的原理圖。圖例說明1-底座；2-底光源；3-伺服電機(jī)；4-檢測臺；5-底橡膠托盤；6-檢測對象；7-紅 色LED背光源；8-壓桿軸橡膠觸頭；9-指示燈及電氣控制按鈕；10-電器控制箱；11-壓桿 軸套；12-固定件；13-壓桿軸；14-CXD相機(jī)；15-磁式相機(jī)架；31-M6螺釘；32-主傳動輪； 44-從動輪；45-固定螺釘；46-傳動皮帶；47-空心傳動軸；48-軸承；49-軸套蓋；111-第 二軸承；112-壓桿軸蓋；113-彈簧；114-壓桿軸套蓋，115-第一偏振片，116-第二偏振片， 117-機(jī)架。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施方式和實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1 如圖1所示，本發(fā)明的透明瓶裝液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝置，它包括底 座1、底光源2、伺服電機(jī)3、檢測臺4、底橡膠托盤5、檢測對象6、紅色LED背光源7、壓桿軸 橡膠觸頭8、指示燈及電氣控制按鈕9、電氣控制箱10、壓桿軸套11、固定件12、壓桿軸13、 CCD相機(jī)14、磁式相機(jī)架15。底座1為鐵質(zhì)結(jié)構(gòu)，用以承載整個(gè)檢測平臺，且可供磁式相機(jī)架 15自由移動及固定；指示燈及電氣控制按鈕9包括兩個(gè)電氣控制按鈕和三個(gè)信號顯示燈， 其中黑色按鈕為上電按鈕，紅色按鈕為緊急停止按鈕，綠色燈為上電顯示燈，紅色燈為次品 報(bào)警燈，黃色為故障信號燈；電氣控制箱10包括可編程邏輯控制器、24V電源、伺服電機(jī)驅(qū) 動器、繼電器；磁式相機(jī)架15可用來調(diào)整CCD相機(jī)14的高度及與檢測對象之間的距離；圖2和圖3為傳動結(jié)構(gòu)圖，它包括M6螺釘31、主傳動輪32、從動輪44、固定螺釘 45、傳動皮帶46、空心傳動軸47、軸承48、軸套蓋49、第二軸承111、壓桿軸蓋112、彈簧113、 壓桿軸套蓋114。伺服電機(jī)3帶動主傳動輪32，由傳動皮帶46帶動從動輪，從而由空心傳 動軸47帶動檢測對象6高速旋轉(zhuǎn)，壓桿軸13也會隨著檢測對象而轉(zhuǎn)動，底橡膠托盤5和壓 桿軸橡膠觸頭8的橡膠結(jié)構(gòu)既不會擠壞瓶子，而且還可以提供較大的摩擦力，從而平穩(wěn)的 帶動檢測對象高速旋轉(zhuǎn)與急停，且可通過更換不同型號的底橡膠托盤來兼容不同的檢測對 象，壓桿軸套11內(nèi)部的彈簧結(jié)構(gòu)不僅可提供固定檢測對象的壓力，且可以使壓桿軸在一定 的范圍內(nèi)可上下自由活動，這樣的結(jié)構(gòu)可以檢測不同高度的對象。具體操作過程如下將檢測對象放入底橡膠托盤5，通過指示燈及電氣控制按鈕9 上的黑色按鈕給系統(tǒng)上電，在人機(jī)界面上啟動軟件，先設(shè)置參數(shù)，包括伺服電機(jī)的速度和加 減速時(shí)間，光源控制器點(diǎn)亮?xí)r間，相機(jī)拍照的延遲觸發(fā)時(shí)間及幀間時(shí)間間隔；然后點(diǎn)擊啟動 系統(tǒng)，伺服電機(jī)3先以4轉(zhuǎn)/秒的速度旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)速平穩(wěn)時(shí)由可編程控制器觸發(fā)背光源控 制器點(diǎn)亮紅色LED背光源7約300ms，同時(shí)觸發(fā)CXD相機(jī)拍照，取2_4幀圖像，圖像傳輸至 工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，這些圖像用以對檢測對象的瓶身外觀及裝量進(jìn)行檢測，若檢測對象 為不合格品，則系統(tǒng)立即停止后續(xù)的動作，同時(shí)點(diǎn)亮報(bào)警燈；若為合格品，則伺服電機(jī)3通 過加速時(shí)間將檢測對象加速至設(shè)定的速度(如20轉(zhuǎn)/秒，該速度可以調(diào)整，視具體情況而 定)且平穩(wěn)運(yùn)行一定的時(shí)間。加速時(shí)間為100ms-200ms，平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)間5s，然后通過較短的 減速時(shí)間(減速時(shí)間為IOOms以內(nèi))使檢測對象6立即停止旋轉(zhuǎn)，由可編程邏輯控制器發(fā) 出信號同時(shí)觸發(fā)底光源控制器及CCD相機(jī)14，使底光源點(diǎn)亮100ms，同時(shí)獲取4_7幀圖像， 圖像傳輸至工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，這一步驟主要用于檢測液體中的白色顆粒異物(如玻璃 屑、纖維等)，若為不合格品，系統(tǒng)停止同時(shí)點(diǎn)亮報(bào)警燈；若為合格品，則點(diǎn)亮紅色LED背光 源7約100ms，同時(shí)獲取4-7幀圖像，用以檢測液體中的黑絲顆粒異物(如結(jié)晶體、黑點(diǎn)、毛 發(fā)等)，若為不合格品，則點(diǎn)亮報(bào)警燈。參見圖4和圖5為本發(fā)明裝置的光照方案，根據(jù)成像特性將異物分為黑色異物和 白色異物兩類，圖4中的背光方案中采用兩片偏振光相互垂直的偏振片分別置于CCD相機(jī) 14與檢測對象6之間和紅色LED背光源7與檢測對象6之間，用于檢測黑色顆粒異物(如 結(jié)晶體、黑點(diǎn)、毛發(fā)等)；圖5中的底光方案中同樣在鏡頭前設(shè)置了偏振片，底光源2發(fā)出的 光線經(jīng)過空心傳動軸47穿透檢測對象6的底部而取得光線，用來檢測白色雜質(zhì)(如玻璃 屑、纖維等)。偏振片的作用是用來濾除干擾光。圖5為本發(fā)明裝置的電氣原理圖。
權(quán)利要求
一種透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝置，其特征在于，機(jī)架、相機(jī)架和伺服電機(jī)均設(shè)置在底座上；檢測臺設(shè)置在機(jī)架上，伺服電機(jī)通過皮帶傳動機(jī)構(gòu)與用于放置檢測對象的橡膠托盤連接，具有壓桿軸的壓桿機(jī)構(gòu)呈豎直方向設(shè)置在機(jī)架上，壓桿軸下端的橡膠觸頭壓住檢測對象的上端；CCD相機(jī)設(shè)置在相機(jī)架上，CCD相機(jī)的鏡頭與檢測對象處于同一高度，橡膠托盤的底部與檢測臺處于同一高度，在檢測臺上設(shè)有用于給檢測對象提供背光的背光源，檢測臺下方設(shè)有用于給檢測對象底部提供背光的底光源，在檢測對象與CCD相機(jī)之間設(shè)有第一偏振片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝置，其特征 在于，壓桿機(jī)構(gòu)包括壓桿軸套蓋、壓桿軸套、彈簧、壓桿軸蓋、壓桿軸、軸承和設(shè)置在壓桿軸 下端的橡膠觸頭，彈簧設(shè)置在壓桿軸套蓋和壓桿軸蓋之間，壓桿軸套固定在機(jī)架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝置，其特征 在于，機(jī)架上設(shè)有電氣控制箱，在電氣控制箱內(nèi)，PLC與工控計(jì)算機(jī)連接，工控計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)置 有圖像采集卡，伺服電機(jī)、底光源控制器、背光源控制器和次品報(bào)警裝置均與PLC連接，圖 像采集卡的輸入端接CCD相機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝 置，其特征在于，在檢測對象與背光源之間設(shè)有第二偏振片，第一偏振片的偏振光與第二偏 振片的偏振光角度相互垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝 置，其特征在于，所述的相機(jī)架為磁式相機(jī)架。全文摘要
本發(fā)明公開了一種透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝置，機(jī)架、相機(jī)架和伺服電機(jī)均設(shè)置在底座上；檢測臺設(shè)置在機(jī)架上，伺服電機(jī)通過皮帶傳動機(jī)構(gòu)與用于放置檢測對象的橡膠托盤連接，具有壓桿軸的壓桿機(jī)構(gòu)呈豎直方向設(shè)置在機(jī)架上，壓桿軸下端的橡膠觸頭壓住檢測對象的上端；CCD相機(jī)設(shè)置在相機(jī)架上，CCD相機(jī)的鏡頭與檢測對象處于同一高度，橡膠托盤的底部與檢測臺處于同一高度，在檢測臺上設(shè)有用于給檢測對象提供背光的背光源，檢測臺下方設(shè)有用于給檢測對象底部提供背光的底光源。該透明瓶外觀及液體內(nèi)的可見異物在線視覺檢測裝置是一種結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣、自動化與功能集成度程度高的自動檢測裝置。
文檔編號G01N21/90GK101936917SQ20101026101
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者周葉博, 張輝, 楊雙, 熊路, 王耀南, 葛繼, 陳鐵建 申請人:湖南大學(xué)