專利名稱：一種檢測pet瓶口質量的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生產線自動檢測技術領域，具體涉及一種檢測PET瓶口質量的方法及 裝置，能夠在高速自動化生產流水線上對PET瓶口破損、劃傷及橢圓度進行實時非間斷檢 測。
背景技術：
目前，自動檢測設備在現在工業(yè)生產中發(fā)揮著至關重要的作用。為了提高生產效 率，務必使檢測設備能在不打斷工業(yè)生產的情況下，進行在線檢測，并及時剔除檢測不合格 的產品，所以非接觸式在線檢測設備發(fā)揮著越來越重要的作用。在現在的啤酒、食品、飲料 和藥品生產的過程中，要求灌裝容器滿足相應的質量標準，在生產灌裝之前都要進行嚴格 的檢測。例如在PET瓶灌裝飲料之前，首先要檢測PET瓶口是否存在密封性缺陷以及瓶口 不圓等缺陷。如果瓶口有缺陷，會導致含氣飲料的漏氣，影響產品的質量。在沒有在線檢測 設備以前，一般都是工人利用人眼觀察加抽樣檢查的方法。現在的生產線速度非常高，高的 可達7萬瓶/時，即使低的生產線也達到了 2萬4千瓶/時。在這種高速生產線上，使用人 工肉眼檢測，由于視覺疲勞和其他人為因素，人工檢測很難跟上生產要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠在高速自動化生產流水線上對PET瓶口密封性及 橢圓度進行實時非間斷檢測，檢測效率高、質量好的一種檢測PET瓶口質量的方法及裝置。本發(fā)明的技術方案是一種檢測PET瓶口質量的方法，包括以下工藝流程定位PET瓶經過傳感器檢測到PET瓶到達。圖像采集控制單元獲取瓶子的位置信息，同時同步完成光源頻閃和相機拍照，采 集當前PET瓶圖像。圖像處理對圖像進行感興趣區(qū)域的分割，對感興趣區(qū)域進行圖像預處理，對預處 理后的圖像進行圖像分析及信息提取。預處理包括a將整幅圖像進行增益處理，使圖像 清晰明亮；b根據整個圖像的灰度直方圖確定圖像二值化的閾值，并對其進行二值化，將背 景與感興趣區(qū)域進行初步分割；c在感興趣區(qū)域上以瓶口的圓形形狀設置m條檢測線覆蓋 到瓶口的輪廓區(qū)域；d將瓶口的輪廓區(qū)域作為感興趣區(qū)域，在檢測線上繼續(xù)適當的二值化； e沿著檢測線的方向向內或向外，在每條檢測線上查找灰度梯度變化達到規(guī)定程度的點，形 成一個點的數組，記為Points[m]。圖像分析及信息提取的步驟為①檢測橢圓度缺陷將檢測線上的點PointS[m]擬合成一個圓，并查看該圓的橢 圓度，超出規(guī)定數值的橢圓度為具有橢圓度缺陷。②檢測密封性缺陷在所述m條檢測線上，沿著每條檢測線的方向先查找灰度 正變化達到規(guī)定程度的點，記為PointsA[m]，再查找灰度負變化達到規(guī)定程度的點，記為 PointsB [m]；由 PointsA [m]和 PointsB [m]分別擬合成一個圓記為 CircleA 和 CircleB，得 至Ij CircleA 的圓心 CenterA、直徑 DiameterA 禾口 CircleB 的圓心 CenterB、直徑 DiameterB,以CircleA和CircleB的圓心中點為圓心Center,以CircleA和CircleB的直徑為內外直徑形成一個圓環(huán)，記為Torus，對整個Torus區(qū)域進行再次二值化，查數條檢測線上的白色 像素，循環(huán)相加求和，將有缺陷處的和與正常位置的和比較，少于正常值并達到設定的閾值 時為密封性缺陷。剔除圖像處理器將其處理結果傳遞給控制單元，控制單元接受到橢圓度缺陷和 密封性缺陷后，通知剔除系統剔除對應標識號的瓶子。一種檢測PET瓶口質量的裝置，包括瓶口檢測裝置、機械傳送機構、傳感器、工業(yè) 級高清晰攝像系統、圖像處理器、工業(yè)控制計算機和剔除系統，PET瓶設置在機械傳送機構 上，工業(yè)級高清晰攝像系統由相機和LED組合光源組成，相機設置在PET瓶口的上方，PET瓶 經過傳感器，傳感器與相機和LED組合光源連接，相機與圖像處理器連接，控制單元與傳感 器、圖像處理器和剔除系統相連。采用環(huán)形低角度光源，LED發(fā)光顆粒與水平方向傾斜角度在30° -60°之間，采用 前景光打光方式，將瓶口的輪廓線特征從周圍背景中提取出來。傳感器和頻閃控制器配合 使用，PET瓶觸發(fā)傳感器時，光源短時間內達到亮度峰值。本發(fā)明的有益效果是在機械傳送機構上的PET瓶子進入該檢測裝置觸發(fā)激光傳 感器時，控制單元獲取此瓶子的位置信息、同時同步完成光源頻閃和相機拍照。圖像處理器 對所拍攝的圖像進行實時處理，判定瓶口是否合格，將不合格信息發(fā)送給控制單元，控制單 元接收到不合格信息后，通過內部位置信息的計算，在指定位置利用剔除系統將此瓶實時 剔除。本發(fā)明的裝置可以安裝在吹瓶機之前，也可以安裝在吹瓶機之后，如果安裝在吹瓶 機之前，該裝置能夠識別那些即將進入吹瓶機的有缺陷瓶胚以及那些會造成心軸加載不良 及損壞加熱燈的有缺陷瓶胚，幫助控制瓶胚進入吹瓶機，減少由有缺陷瓶胚引起的吹瓶機 堵塞及停機時間，促進低碳經濟，節(jié)省勞動力和能源消耗，如果安裝在吹瓶機之后，該裝置 能夠檢測并剔除存在密封面缺陷從而會造成灌裝后泄漏的成形瓶，提高生產效率和產品質 量。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；圖2為本發(fā)明的工作示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的裝置由瓶口檢測裝置、機械傳送機構、激光傳感器、工業(yè)級高清晰攝像系 統，工業(yè)控制計算機和基于氣壓的平穩(wěn)剔除系統組成。從圖1所示本發(fā)明的工藝流程圖可 以看出，PET瓶或瓶胚經過激光傳感器，檢測到PET瓶到達，通過控制單元記錄瓶子標識號、 記錄當前編碼器信號，光傳感器通知相機采集當前PET瓶圖像，拍照完成后，由圖像處理器 對該圖像進行處理，圖像處理器將其處理結果傳遞給控制單元，準備剔除不合格瓶，控制單 元接受到不合格信號后，通知剔除系統剔除對應標識號的瓶子。圖2為本發(fā)明的工作示意圖，本發(fā)明中的瓶口工業(yè)級高清晰攝像系統由相機1和 同軸及環(huán)形LED組合光源組成，采用環(huán)形低角度光源，LED發(fā)光顆粒與水平方向傾斜角度在 30° -60°之間，采用前景光打光方式，將瓶口的輪廓線特征從周圍背景中提取出來。相機1具有雙支架結構，能夠盡最大可能減少相機1在工業(yè)環(huán)境下的震動，能夠保證高清晰穩(wěn)定 的圖像。當PET瓶3通過機械傳送機構進入瓶口檢測單元，控制單元接收到瓶口 2經過激 光傳感器的觸發(fā)信息，由控制單元輸出信號給頻閃控制器觸發(fā)點亮光源，同時接收到觸發(fā) 信號的圖像采集卡對相機3輸出的視頻模擬信號進行采集。采用光源頻閃技術，將激光光 電和頻閃控制器配合使用，瓶子觸發(fā)光電時，光源短時間內達到亮度峰值。組合LED光源較 之其余結構的光源來說，具有在與相機同軸、距離合適的情況下照明均勻的優(yōu)點，并且我們 選擇的是前景光明視場光源，這種光源有利于發(fā)現高反射材料表面的缺陷。本發(fā)明的工藝流程具有定位、圖像采集、圖像處理和剔除。
定位PET瓶經過激光傳感器檢測到PET瓶到達。圖像采集控制單元獲取瓶子的位置信息，記錄瓶子標識號、記錄當前編碼器信 號，同時同步完成光源頻閃和相機拍照，采集當前PET瓶圖像。采集得到一組圖像序列，對 于圖像序列中的每一幅圖像來說，都是一個二維圖像陣列，在這個圖像陣列中，承載瓶口圖 像信息的像素并不是整個陣列圖像的所有像素，而本身圖像處理的速度和處理的像素數的 關系是一個正比例的關系，我們僅關注的是圖像中承載瓶口信息的像素區(qū)域的特征，因此 圖像處理就只針對于這部分目標區(qū)域進行處理。圖像處理由圖像處理器對采集的圖像進行處理，對采集的序列圖像中每一幅圖 像的處理的具體過程包括1、對圖像進行感興趣區(qū)域的分割，對感興趣區(qū)域進行圖像預處理。首先將整幅圖 像進行合適的增益處理，以使圖像清晰明亮，易于觀察。根據整個圖像的灰度直方圖確定圖 像二值化的閾值，并對其進行二值化，將背景與感興趣區(qū)域(瓶口所在區(qū)域)進行初步分 割；在感興趣區(qū)域上以瓶口的圓形形狀設置m(m的值可以根據需要設定)條檢測線覆蓋到 瓶口的輪廓區(qū)域。然后將瓶口的輪廓區(qū)域作為感興趣區(qū)域，在檢測線上繼續(xù)適當的二值化。 隨后，沿著檢測線的方向向內或向外，在每條檢測線上查找灰度梯度變化達到規(guī)定程度的 點，形成一個點的數組，記為Points [m]。2、對預處理后的圖像進行圖像分析及信息提取。具體步驟如下①檢測橢圓度缺陷的方法將檢測線上的點Points[m]擬合成一個圓，并查看該圓的橢圓度。橢圓度是用來 衡量瓶口圓度的，橢圓度的計算公式為橢圓度=100*(最大直徑-最小直徑)/(最大直徑+最小直徑)超出規(guī)定的橢圓度即認為該產品具有橢圓度缺陷，為不合格品。其中，“規(guī)定的橢 圓度”可以人為的根據需要設定。其中，最大直徑與最小直徑為從Points [m]中任意三點所形成圓的直徑中得出的 最大值和最小值。②檢測密封性缺陷的方法在上述的m條檢測線上，沿著每條檢測線的方向先查找灰度正變化達到規(guī)定程度 的點，記為PointsA[m]，再查找灰度負變化達到規(guī)定程度的點，記為PointsBQii]。其中正負 變化分別指灰度值變大和灰度值變小。由PointsA[m]和PointSB[m]分別擬合成一個圓記 為 CircleA 和 CircleB，得到 CircleA 的圓心 CenterA、直徑 DiameterA 和 CircleB 的圓心 CenterB、直徑 DiameterB。以 CircleA 和 CircleB 的圓心中點為圓心 Center，以 CircleA和CircleB的直徑為內外直徑形成一個圓環(huán)，記為Torus。對整個Torus區(qū)域進行再次二值 化，二值化的程度以能夠清晰分辨缺陷為準則。查數每條檢測線上的白色像素，記為White [m]。從編號為第0條的檢測線上白像 素個數開始，連續(xù)查找n(n的值可以根據需要設定)條檢測線，并求和Sum[m]，即Sum[i] = ffhite[i]+ffhi te[i+l]+......+White[i+n] (i = 0,1, ......，m) 由于第0條檢測線與第m條檢測線首尾相連，可以循環(huán)相加求和。將有缺陷處的和與正常位置的和作比較，少于正常值并達到設定的閾值時，認為 此處為密封性缺陷。剔除根據需要設定缺陷判斷標準，判斷提取的信息是否達到缺陷判斷要求，圖像 處理器將其處理結果傳遞給控制單元，控制單元接受到橢圓度缺陷和密封性缺陷后，通知 剔除系統剔除對應標識號的瓶子。綜上所述，根據缺陷檢測要求調整好上述各個參數值，如果提取到的感興趣域的 信息參數達到我們的設定檢測標準，系統把該圖像識別為有缺陷的圖像，將輸出信號給控 制單元，啟動剔除裝置將不合格品剔除。
權利要求
一種檢測PET瓶口質量的方法，其特征是包括以下工藝流程定位PET瓶經過傳感器檢測到PET瓶到達；圖像采集控制單元獲取瓶子的位置信息，同時同步完成光源頻閃和相機拍照，采集當前PET瓶圖像；圖像處理對圖像進行感興趣區(qū)域的分割，對感興趣區(qū)域進行圖像預處理，對預處理后的圖像進行圖像分析及信息提取；所述預處理包括a將整幅圖像進行增益處理，使圖像清晰明亮；b根據整個圖像的灰度直方圖確定圖像二值化的閾值，并對其進行二值化，將背景與感興趣區(qū)域進行初步分割；c在感興趣區(qū)域上以瓶口的圓形形狀設置m條檢測線覆蓋到瓶口的輪廓區(qū)域；d將瓶口的輪廓區(qū)域作為感興趣區(qū)域，在檢測線上繼續(xù)適當的二值化；e沿著檢測線的方向向內或向外，在每條檢測線上查找灰度梯度變化達到規(guī)定程度的點，形成一個點的數組，記為Points[m]；所述圖像分析及信息提取的步驟為①檢測橢圓度缺陷將檢測線上的點Points[m]擬合成一個圓，并查看該圓的橢圓度，超出規(guī)定數值的橢圓度為具有橢圓度缺陷；②檢測密封性缺陷在所述m條檢測線上，沿著每條檢測線的方向先查找灰度正變化達到規(guī)定程度的點，記為PointsA[m]，再查找灰度負變化達到規(guī)定程度的點，記為PointsB[m]；由PointsA[m]和PointsB[m]分別擬合成一個圓記為CircleA和CircleB，得到CircleA的圓心CenterA、直徑DiameterA和CircleB的圓心CenterB、直徑DiameterB，以CircleA和CircleB的圓心中點為圓心Center，以CircleA和CircleB的直徑為內外直徑形成一個圓環(huán)，記為Torus，對整個Torus區(qū)域進行再次二值化，查數條檢測線上的白色像素，循環(huán)相加求和，將有缺陷處的和與正常位置的和比較，少于正常值并達到設定的閾值時為密封性缺陷；剔除圖像處理器將其處理結果傳遞給控制單元，控制單元接受到橢圓度缺陷和密封性缺陷后，通知剔除系統剔除對應標識號的瓶子。
2.一種檢測PET瓶口質量的裝置，其特征是包括瓶口檢測裝置、機械傳送機構、傳感 器、工業(yè)級高清晰攝像系統、圖像處理器、工業(yè)控制計算機和剔除系統，PET瓶設置在機械傳 送機構上，所述工業(yè)級高清晰攝像系統由相機(1)和LED組合光源組成，相機(1)設置在 PET瓶口(2)的上方，PET瓶(3)經過傳感器，傳感器與相機(1)和LED組合光源連接，相機 (1)與圖像處理器連接，控制單元與傳感器、圖像處理器和剔除系統相連。
3.根據權利要求1所述的檢測PET瓶口質量的方法，其特征是所述橢圓度的計算公 式為橢圓度=100 X (最大直徑-最小直徑)/ (最大直徑+最小直徑)最大直徑和最小直徑為從Points [m]中任意三點所形成圓的直徑中得出的最大值和 最小值，
4.根據權利要求2所述的檢測PET瓶口質量的裝置，其特征是采用環(huán)形低角度光源， LED發(fā)光顆粒與水平方向傾斜角度在30° -60°之間，采用前景光打光方式。
5.根據權利要求2所述的檢測PET瓶口質量的裝置，其特征是傳感器和頻閃控制器 配合使用，PET瓶觸發(fā)傳感器時，光源瞬間內達到亮度峰值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢測PET瓶口質量的方法及裝置，包括定位、圖像采集、圖像處理和剔除，PET瓶經過傳感器，檢測到PET瓶到達，通過控制單元記錄瓶子標識號、記錄當前編碼器信號，傳感器通知相機采集當前PET瓶圖像，拍照完成后，由圖像處理器對該圖像進行處理，圖像處理器將其處理結果傳遞給控制單元，準備剔除不合格瓶，控制單元接受到不合格信號后，通知剔除系統剔除對應標識號的瓶子。本發(fā)明能夠在高速自動化生產流水線上對PET瓶口密封性及橢圓度進行實時非間斷檢測，檢測效率高、質量好。
文檔編號G06T5/00GK101858734SQ201010175948
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月19日 優(yōu)先權日2010年5月19日
發(fā)明者呂艷秋, 安新軍, 張樹君, 李曉巖, 王立偉 申請人:山東明佳包裝檢測科技有限公司