專利名稱：一種飲料灌裝后液位檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種飲料灌裝后液位檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在飲料灌裝過(guò)程中，因灌裝機(jī)無(wú)法保證每次灌裝量相等，市場(chǎng)產(chǎn)生灌裝量過(guò)大或 過(guò)小的狀況，灌裝量較大會(huì)使企業(yè)利潤(rùn)減小，灌裝量過(guò)少影響企業(yè)形象，所以在飲料灌裝后 進(jìn)行灌裝量檢測(cè)很有必要，目前現(xiàn)場(chǎng)中常用的射線檢測(cè)方法容易給現(xiàn)場(chǎng)工作人員帶來(lái)健康 的威脅，因此并不適合在非無(wú)人車間安裝使用。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)不會(huì)對(duì)人體造成任何傷害，而且更直觀準(zhǔn)確，目前機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技 術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于很多行業(yè)，例如啤酒瓶的空瓶檢測(cè)，集成電路的檢測(cè)等領(lǐng)域，機(jī)器視覺(jué)檢 測(cè)代替人工檢測(cè)成為一種發(fā)展方向。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在圖像采集部分條件相同的時(shí)候，可以在保證實(shí)時(shí)性的情況下， 用升級(jí)軟件的方法來(lái)大大的增強(qiáng)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的功能，升級(jí)過(guò)程方便，成本低廉。為檢測(cè)飲料灌裝量，為灌裝后飲料的質(zhì)量判別提供依據(jù)，本實(shí)用新型利用工業(yè)相 機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)線中灌裝后飲料的實(shí)時(shí)圖像，圖像經(jīng)數(shù)據(jù)線傳給處理器，由處理器依據(jù)本 實(shí)用新型提供的算法計(jì)算液位并判斷灌裝量是否合格，為達(dá)到該目的本實(shí)用新型采用的步 驟是首先，通過(guò)可設(shè)置條數(shù)和長(zhǎng)度的液位掃描線采集液位待檢點(diǎn)；其次，在液位待檢點(diǎn)尋 找能代表液位信息的液位點(diǎn)；再次，通過(guò)液位點(diǎn)信息計(jì)算液位在圖像中的位置；最后根據(jù) 液位在圖像中的位置和圖像與待檢品的尺寸關(guān)系判斷液位的實(shí)際尺寸，根據(jù)液位實(shí)際尺寸 判定灌裝量是否合格。

實(shí)用新型內(nèi)容為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所實(shí)施的技術(shù)方案是—種飲料灌裝后液位檢測(cè)裝置，該裝置包括光源和相機(jī)，所述光源和相機(jī)與待檢 品相配合；所述相機(jī)與算法處理裝置的液位掃描單元連接；所述算法處理裝置還包括液位 獲取單元和質(zhì)量判別單元，所述液位掃描單元、液位獲取單元和質(zhì)量判別單元依次連接；質(zhì) 量判別單元還與算法處理裝置外的控制設(shè)備連接。所述光源選擇LED光源，光源顏色與待檢品顏色相匹配，暖色用紅色光源，冷色用 綠色光源，無(wú)色用白色光源。所述相機(jī)采用工業(yè)黑白相機(jī)。一種飲料灌裝后液位檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法步驟如下Stepl 首先對(duì)采集的待檢品圖像進(jìn)行液位掃描工作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)液位的變動(dòng)區(qū)域， 設(shè)定液位掃描線的信息；Step2:液位掃描單元沿與液位線垂直的方向在液位檢測(cè)區(qū)域內(nèi)尋找液位掃描線 上的液位待檢點(diǎn)；Step3:液位獲取單元找到液位待檢點(diǎn)數(shù)值分布滿足條件的區(qū)域，記錄該區(qū)域內(nèi)所
3有液位待檢點(diǎn)為液位點(diǎn)；Step4:液位獲取單元獲取到所有液位點(diǎn)之后，計(jì)算出液位在待檢品中的實(shí)際高 度；Step5:質(zhì)量判別單元接受液位獲取單元給出的液位值與預(yù)先設(shè)定的液位上限值 和下限值比較，如液位值在上限值和下限值之間則認(rèn)為液位合格，否則認(rèn)為液位不合格；St印6 控制設(shè)備將灌裝不合格的產(chǎn)品剔除。所述的stepl中，所述的圖像是從工業(yè)相機(jī)中獲取的包含液位信息的灰度圖像。所述的stepl中，所述的液位掃描線的信息包括液位掃描線的條數(shù)和間隔。所述st印3中，所述液位點(diǎn)尋找步驟如下(1)設(shè)置區(qū)域內(nèi)液位待檢點(diǎn)最大值mnum的初始值為0，區(qū)域中心位置c初始值為 液位掃描線起始a坐標(biāo)值f (f值設(shè)定為現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的最低液位所在位置a坐標(biāo)值)，終 止值為液位掃描線終止a坐標(biāo)值t (t值設(shè)定為瓶口所在位置a坐標(biāo)值)，區(qū)域半徑為r ；(2)計(jì)算所有液位待檢點(diǎn)中數(shù)值在c_r與c+r之間的液位待檢點(diǎn)個(gè)數(shù)num，如果 num大于mnum,貝U mnum=num,修改液位區(qū)域中心點(diǎn)levelcenter=c ；(3)將c值加1，如c>t，轉(zhuǎn)到步驟(4)，否則轉(zhuǎn)到步驟(2)；(4)記錄所有液位待檢點(diǎn)中數(shù)值在levelcenter-r與levelcenter+r之間的液位 待檢點(diǎn)為液位點(diǎn)。所述的step4中，所述液位在待檢品中的實(shí)際高度的計(jì)算步驟為(1)計(jì)算所有液位點(diǎn)的數(shù)值和sum ；(2)計(jì)算液位點(diǎn)的平均值得到液位線a軸坐標(biāo)leV=Sum/mnum ；(3) 根據(jù)工業(yè)相機(jī)獲取的圖像和待檢品匹配關(guān)系計(jì)算液位，設(shè)拍攝視野內(nèi)待檢 品最低處對(duì)應(yīng)的a坐標(biāo)值為low，對(duì)應(yīng)的待檢品實(shí)際高度為h，所述最低處是相對(duì)液位；每像 素對(duì)應(yīng)的待檢品實(shí)際高度為Pixh，則液位實(shí)際高度level為level=h+ (lev-low)氺pixh。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型檢測(cè)液位測(cè)量精度高，實(shí)時(shí)性好，且對(duì)人體不 會(huì)造成任何傷害。既可以采用本實(shí)用新型敘述的方法做成單獨(dú)的產(chǎn)品，也可以方便的添加 到現(xiàn)有的視覺(jué)檢測(cè)裝置內(nèi)，擴(kuò)展現(xiàn)有系統(tǒng)的功能，可完全代替人工檢測(cè)，擁有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

圖1為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的一個(gè)較佳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的算法說(shuō)明示意圖；其中，1光源，2待檢品，3相機(jī)，4算法處理裝置，5液位掃描單元，6液位獲取單元， 7質(zhì)量判別單元，8控制設(shè)備，9液位掃描線，10液位線。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)介紹如圖1所示，一種飲料灌裝后液位檢測(cè)裝置，該裝置包括光源1和相機(jī)3，所述光源 1和相機(jī)3與待檢品2相配合；所述相機(jī)3與算法處理裝置4的液位掃描單元5連接；所述算法處理裝置4還包括液位獲取單元6和質(zhì)量判別單元7，所述液位掃描單元5、液位獲取 單元6和質(zhì)量判別單元7依次連接；質(zhì)量判別單元7還與算法處理裝置4外的控制設(shè)備8 連接。本實(shí)用新型所處理的圖像來(lái)自采用工業(yè)相機(jī)采集的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)線上的灌裝后飲料， 圖像采集部分(相機(jī)和光源)可以是為單獨(dú)檢測(cè)液位安裝的背光照明和工業(yè)相機(jī)(如果是彩 色工業(yè)相機(jī)需要對(duì)圖像進(jìn)行灰度化)，也可以是現(xiàn)場(chǎng)具有類似圖像采集結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有系統(tǒng)，如 果是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有的圖像采集系統(tǒng)，則該實(shí)用新型作為現(xiàn)有系統(tǒng)的功能擴(kuò)展添加到現(xiàn)有系統(tǒng) 之中。圖1所表示的是能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型的一套較佳系統(tǒng)，系統(tǒng)中待檢品2經(jīng)過(guò)有背 光照明的區(qū)域，待檢品2的圖像在照明區(qū)域被工業(yè)相機(jī)準(zhǔn)時(shí)捕捉并發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)的算法處理 裝置4，經(jīng)算法處理裝置4處理后，檢測(cè)結(jié)果被發(fā)送給控制設(shè)備8，當(dāng)待檢品2檢測(cè)結(jié)果不合 格時(shí)，由控制設(shè)備8將不合格待檢品2剔出包裝線。其中背光光源建議選擇啟動(dòng)速度快，能 耗低，壽命長(zhǎng)的LED光源，光源顏色最好與待檢品顏色相近，暖色用紅色光源，冷色用綠色 光源，無(wú)色用白色光源。附圖2中a軸，b軸均是為表達(dá)算法方便而設(shè)定的坐標(biāo)線，算法中設(shè)定的液位掃描 線與a軸平行與b軸垂直，液位掃描線范圍要包括整個(gè)檢測(cè)區(qū)域。相機(jī)3建議采用工業(yè)黑白相機(jī)，黑白相機(jī)采集數(shù)據(jù)量小，而且對(duì)圖像灰度的表示 更精確。算法處理裝置4可選用DSP或工控機(jī)等可編程處理器。算法處理裝置4中實(shí)現(xiàn)一種飲料灌裝后液位檢測(cè)方法主要包括三部分，即液位掃 描單元5、液位獲取單元6和質(zhì)量判別單元7。圖片進(jìn)入算法處理裝置4之后液位掃描單元5首先進(jìn)行液位掃描的工作，根據(jù)現(xiàn) 場(chǎng)液位的變動(dòng)區(qū)域，設(shè)定液位掃描線的起始a軸坐標(biāo)和結(jié)束a軸坐標(biāo)，液位掃描線的條數(shù)和 間隔，液位掃描線條數(shù)越多越密則液位求取精度越高，不過(guò)實(shí)時(shí)性卻隨著液位掃描線條數(shù) 的增多而降低。液位掃描線是多條與液位所在的坐標(biāo)軸(b軸)垂直的平行直線。液位掃描采用自定義條數(shù)的掃描線沿與液位線10垂直的方向在液位檢測(cè)區(qū)域內(nèi) 尋找掃描線上灰度變化最強(qiáng)烈的點(diǎn)，像素灰度變化強(qiáng)度用該像素灰度值和沿掃描線反方向 的相鄰像素灰度值的差的絕對(duì)值表示，如像素Pl灰度變化強(qiáng)度intensity的計(jì)算公式為intensity=Igpl_gp2I ；其中g(shù)pl表示像素pi灰度值，gp2表示像素pi沿掃描線反方向的相鄰像素p2的 灰度值。液位掃描單元5計(jì)算所有掃描線上的像素的灰度變化強(qiáng)度并記錄所有掃描線上 灰度變化強(qiáng)度最高的點(diǎn)的a軸坐標(biāo)，將這些坐標(biāo)數(shù)值保存為液位待檢點(diǎn)。液位獲取單元6接收液位掃描單元5提供的液位待檢點(diǎn)，并尋找液位待檢點(diǎn)數(shù)值 分布最集中的區(qū)域(區(qū)域大小可設(shè)定)，記錄區(qū)域內(nèi)所有待檢點(diǎn)數(shù)值為液位點(diǎn)。液位點(diǎn)尋找步驟如下(假設(shè)液位掃描線起始a坐標(biāo)值為f，終止a坐標(biāo)值為t，可變 大小區(qū)域半徑為r)(1) 設(shè)置區(qū)域內(nèi)液位待檢點(diǎn)最大值mnum的初始值為0，區(qū)域中心位置c初始值為液位掃描線起始a坐標(biāo)值f (f值設(shè)定為現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的最低液位所在位置a坐標(biāo)值)， 終止值為液位掃描線終止a坐標(biāo)值t (t值設(shè)定為瓶口所在位置a坐標(biāo)值)，區(qū)域半徑為r ；(2) 計(jì)算所有液位待檢點(diǎn)中數(shù)值在c-r與c+r之間的液位待檢點(diǎn)個(gè)數(shù)num，如 果num大于mnum,貝丨J mnum=num,修改液位區(qū)域中心點(diǎn)levelcenter=c ；(3) 將c值加1，如c>t，轉(zhuǎn)到步驟(4)，否則轉(zhuǎn)到步驟(2)；(4) 記錄所有液位待檢點(diǎn)中數(shù)值在levelcenter-r與levelcenter+r之間的 液位待檢點(diǎn)為液位點(diǎn)。液位獲取單元6獲取到所有液位點(diǎn)之后，根據(jù)液位點(diǎn)數(shù)值和圖像與待檢品匹配關(guān) 系計(jì)算液位的實(shí)際值，具體步驟為(1)計(jì)算所有液位點(diǎn)的數(shù)值和sum ；(2)計(jì)算液位點(diǎn)的平均值得到液位線10的a軸坐標(biāo)leV=Sum/mnum ；(3) 根據(jù)工業(yè)相機(jī)獲取的圖像和待檢品匹配關(guān)系計(jì)算液位，設(shè)拍攝視野內(nèi)待檢 品最低處(相對(duì)液位)對(duì)應(yīng)的a坐標(biāo)值為low，對(duì)應(yīng)的待檢品實(shí)際高度為h，每像素對(duì)應(yīng)的待 檢品高度為Pixh，則液位實(shí)際高度level為level=h+ (lev-low)氺pixh ；質(zhì)量判別單元7接受液位獲取單元6給出的液位值與預(yù)先設(shè)定的液位上限值和下 限值比較，如液位值在上限值和下限值之間則認(rèn)為液位合格，否則認(rèn)為液位不合格，液位上 限值和下限值根據(jù)企業(yè)所能容忍的最大最小灌裝量和灌裝設(shè)備的精度設(shè)定，如上限值可設(shè) 定為距離瓶口 3厘米，下限值可設(shè)定為距離瓶口 5厘米。圖片處理結(jié)束后質(zhì)量判別單元7將處理結(jié)果發(fā)送給控制設(shè)備8，由控制設(shè)備8控制 將灌裝不合格的產(chǎn)品剔除。
權(quán)利要求一種飲料灌裝后液位檢測(cè)裝置，其特征是，該裝置包括光源和相機(jī)，所述光源和相機(jī)與待檢品相配合；所述相機(jī)與算法處理裝置的液位掃描單元連接；所述算法處理裝置還包括液位獲取單元和質(zhì)量判別單元，所述液位掃描單元、液位獲取單元和質(zhì)量判別單元依次連接；質(zhì)量判別單元還與算法處理裝置外的控制設(shè)備連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種飲料灌裝后液位檢測(cè)裝置，其特征是，所述光源選擇LED光 源，光源顏色與待檢品顏色相匹配，暖色用紅色光源，冷色用綠色光源，無(wú)色用白色光源。
3.如權(quán)利要求1所述的一種飲料灌裝后液位檢測(cè)裝置，其特征是，所述相機(jī)采用工業(yè) 黑白相機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種飲料灌裝后液位檢測(cè)裝置，該裝置包括光源和相機(jī)，所述光源和相機(jī)與待檢品相配合；所述相機(jī)與算法處理裝置的液位掃描單元連接；所述算法處理裝置還包括液位獲取單元和質(zhì)量判別單元，所述液位掃描單元、液位獲取單元和質(zhì)量判別單元依次連接；質(zhì)量判別單元還與算法處理裝置外的控制設(shè)備連接。本裝置既可以做成單獨(dú)的產(chǎn)品，也可以方便的添加到現(xiàn)有的視覺(jué)檢測(cè)裝置內(nèi)，擴(kuò)展現(xiàn)有系統(tǒng)的功能，擁有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01F23/22GK201688888SQ201020190328
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者于海亮, 張建華, 李現(xiàn)明, 王會(huì)泉, 王平, 馬思樂(lè) 申請(qǐng)人:山東大學(xué)