一種基于機(jī)器視覺的飲料瓶滿箱檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種滿箱檢測(cè)方法，屬于機(jī)器視覺領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)線中，裝箱機(jī)在裝塑料箱過(guò)程中不可避免的出現(xiàn)少裝的現(xiàn)象，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，會(huì)造成少瓶箱裝成品流入市場(chǎng)。已有的檢測(cè)方法有使用攝像儀和線激光組成的檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)滿箱進(jìn)行檢測(cè)(如文獻(xiàn)“新型滿箱檢測(cè)系統(tǒng)”)，這種方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同類型的箱子和不同的瓶型進(jìn)行檢測(cè)，但是算法復(fù)雜，速度慢，耗時(shí)較長(zhǎng)，而且對(duì)于某些特殊的箱型，適用性較弱，檢測(cè)的準(zhǔn)確率不夠高。機(jī)器視覺技術(shù)具有非接觸，檢測(cè)速度快，準(zhǔn)確率高，檢測(cè)結(jié)果客觀可靠的特點(diǎn)，配合合適的檢測(cè)算法可以迅速準(zhǔn)確地檢測(cè)是否滿箱。所以，為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明在飲料瓶裝箱機(jī)后輸送帶上設(shè)計(jì)了一種基于機(jī)器視覺的滿箱檢測(cè)方法，。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行速度快的基于機(jī)器視覺的玻璃飲料瓶滿箱檢測(cè)方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]—種基于機(jī)器視覺的飲料瓶滿箱檢測(cè)方法，包括下列的步驟:
[0006]I)將任意裝滿飲料瓶的箱子放置在拍攝工位，用相機(jī)采集滿箱圖像，調(diào)節(jié)相機(jī)的曝光率和清晰度，使采集的滿箱圖像中瓶蓋的輪廓清晰，且與周圍環(huán)境有一定的對(duì)比度，以便后續(xù)的處理；
[0007]2)裝有飲料瓶的待檢測(cè)的箱子被傳送到拍攝工位，光電傳感器接收信號(hào)觸發(fā)相機(jī)拍攝待測(cè)圖像；
[0008]3)對(duì)滿箱圖像和待測(cè)圖像進(jìn)行濾波預(yù)處理，并進(jìn)行二值化處理，根據(jù)實(shí)際環(huán)境調(diào)整合適的閾值，使二值化后的圖像有效地將背景和瓶蓋分開。
[0009]4)對(duì)于經(jīng)過(guò)二值化處理的滿箱圖像和待檢測(cè)圖像，截取箱子的左上角圖像，提取箱子左上角的邊緣作為模板圖像，使用幾何匹配方法匹配箱子的左上角輪廓，從而對(duì)兩幅圖像進(jìn)行定位匹配；
[0010]5)設(shè)定一個(gè)以箱子內(nèi)邊緣為感興趣區(qū)域的矩形框；
[0011]6)選取矩形框內(nèi)二值化圖像中邊緣較清晰、輪廓較接近圓的瓶蓋圖像作為模板，提取瓶蓋圖像的圓邊作為匹配特征，忽略瓶蓋周圍和瓶蓋內(nèi)部的圖像信息；
[0012]7)在矩形框內(nèi)使用幾何匹配方法匹配經(jīng)過(guò)二值化處理的滿箱圖像和待檢測(cè)圖像的箱子中的瓶蓋數(shù)，當(dāng)匹配的數(shù)量為滿箱數(shù)量時(shí)則判定為合格，否則判定為不合格。
[0013]本發(fā)明相比于其他檢測(cè)方法使用的算法簡(jiǎn)單，步驟少，實(shí)現(xiàn)了圖像的快速檢測(cè)，檢測(cè)效率高;該方法受環(huán)境影響較小，準(zhǔn)確率高;使用光電觸發(fā)拍照，實(shí)時(shí)性好;該檢測(cè)方法新穎，適用范圍廣，對(duì)于各種箱型和不同瓶子數(shù)量均適用。該方法可以附加在現(xiàn)有生產(chǎn)線上，實(shí)現(xiàn)邊生產(chǎn)邊檢測(cè)的在線檢測(cè)。該方法使用了兩次匹配算法，克服了以往滿箱檢測(cè)中由于匹配算法的缺陷造成得誤判，準(zhǔn)確率更高。本發(fā)明適用于同種箱型不同瓶數(shù)規(guī)格的滿箱檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1用于本發(fā)明的基于機(jī)器視覺滿箱檢測(cè)的裝置示意圖。
[0015]圖2本發(fā)明的基于機(jī)器視覺的滿箱檢測(cè)方法流程圖
[0016]圖3(a)滿箱圖像，(b)二值化后滿箱圖像
[0017]圖4(a)檢測(cè)合格滿箱圖像結(jié)果圖，(b)檢測(cè)不合格缺瓶圖像結(jié)果圖
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]參見圖1，一種基于機(jī)器視覺的滿箱檢測(cè)的系統(tǒng)裝置，從功能上分6個(gè)模塊，即傳送帶1、圖像采集模塊2、光電觸發(fā)器3、圖像處理與識(shí)別4和輸出控制裝置5。上述圖像采集模塊2使用40萬(wàn)像素CCD相機(jī)，圖像處理與識(shí)別模塊4使用工控機(jī)。輸出控制裝置由電磁閥控制的噴嘴組成。傳送帶I將待測(cè)箱子輸送到拍照工位，所述光電觸發(fā)裝置3用于檢測(cè)箱子是否到達(dá)拍照位置，以便產(chǎn)生脈沖信號(hào)輸送到工控機(jī)5，工控機(jī)發(fā)出信號(hào)觸發(fā)相機(jī)2拍照;CCD相機(jī)位于傳送帶I正上方，拍攝的圖像被輸送到工控機(jī)中進(jìn)行處理;輸出控制裝置與工控機(jī)相連，當(dāng)檢測(cè)到缺瓶箱子時(shí)輸出信號(hào)控制裝置5發(fā)出警報(bào)。
[0020]參見圖2，本發(fā)明的基于機(jī)器視覺滿箱檢測(cè)的流程圖。步驟如下:
[0021]用40萬(wàn)像素凸透鏡鏡頭的相機(jī)拍攝滿箱圖像，調(diào)節(jié)相機(jī)使采集的圖像中瓶蓋特征最明顯。接著拍攝待測(cè)箱子圖像，對(duì)其進(jìn)行中值濾波，去除無(wú)用的信息，弱化瓶子間隔中的光。二值化處理中，根據(jù)圖像調(diào)整閾值，直到瓶蓋與周圍環(huán)境分開，且瓶蓋邊緣完整清晰。使用幾何匹配算法，匹配箱子的左上角，并將角上的點(diǎn)定位為參考點(diǎn)，設(shè)定合適的矩形框?yàn)楹罄m(xù)處理區(qū)域，使箱子的內(nèi)邊緣剛好在框內(nèi)而不包含其他信息(如外邊框)，防止外邊框?qū)罄m(xù)瓶蓋匹配造成誤判。再次對(duì)矩形框內(nèi)使用幾何匹配算法匹配瓶蓋，由于瓶蓋是圓形的，經(jīng)過(guò)圖像預(yù)處理和二值化處理后，就能明顯的看出瓶蓋的像素是白色的，其他背景像素是黑色的，這樣就有明顯的區(qū)分。當(dāng)匹配數(shù)目為滿箱數(shù)量時(shí)則判定為合格，否則為不合格。最后對(duì)不合格箱子控制報(bào)警燈報(bào)警，以便后續(xù)工人處理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于機(jī)器視覺的飲料瓶滿箱檢測(cè)方法，包括下列的步驟: 1)將任意裝滿飲料瓶的箱子放置在拍攝工位，用相機(jī)采集滿箱圖像，調(diào)節(jié)相機(jī)的曝光率和清晰度，使采集的滿箱圖像中瓶蓋的輪廓清晰，且與周圍環(huán)境有一定的對(duì)比度，以便后續(xù)的處理； 2)裝有飲料瓶的待檢測(cè)的箱子被傳送到拍攝工位，光電傳感器接收信號(hào)觸發(fā)相機(jī)拍攝待測(cè)圖像； 3)對(duì)滿箱圖像和待測(cè)圖像進(jìn)行濾波預(yù)處理，并進(jìn)行二值化處理，根據(jù)實(shí)際環(huán)境調(diào)整合適的閾值，使二值化后的圖像有效地將背景和瓶蓋分開。 4)對(duì)于經(jīng)過(guò)二值化處理的滿箱圖像和待檢測(cè)圖像，截取箱子的左上角圖像，提取箱子左上角的邊緣作為模板圖像，使用幾何匹配方法匹配箱子的左上角輪廓，從而對(duì)兩幅圖像進(jìn)行定位匹配； 5)設(shè)定一個(gè)以箱子內(nèi)邊緣為感興趣區(qū)域的矩形框； 6)選取矩形框內(nèi)二值化圖像中邊緣較清晰、輪廓較接近圓的瓶蓋圖像作為模板，提取瓶蓋圖像的圓邊作為匹配特征，忽略瓶蓋周圍和瓶蓋內(nèi)部的圖像信息； 7)在矩形框內(nèi)使用幾何匹配方法匹配經(jīng)過(guò)二值化處理的滿箱圖像和待檢測(cè)圖像的箱子中的瓶蓋數(shù)，當(dāng)匹配的數(shù)量為滿箱數(shù)量時(shí)則判定為合格，否則判定為不合格。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于機(jī)器視覺的飲料瓶滿箱檢測(cè)方法，包括：采集滿箱圖像；拍攝待測(cè)圖像；對(duì)滿箱圖像和待測(cè)圖像進(jìn)行濾波預(yù)處理，并進(jìn)行二值化處理；對(duì)于經(jīng)過(guò)二值化處理的滿箱圖像和待檢測(cè)圖像，截取箱子的左上角圖像，提取箱子左上角的邊緣作為模板圖像，使用幾何匹配方法匹配箱子的左上角輪廓，從而對(duì)兩幅圖像進(jìn)行定位匹配；設(shè)定一個(gè)以箱子內(nèi)邊緣為感興趣區(qū)域的矩形框；提取瓶蓋圖像的圓邊作為匹配特征，忽略瓶蓋周圍和瓶蓋內(nèi)部的圖像信息；在矩形框內(nèi)使用幾何匹配方法匹配經(jīng)過(guò)二值化處理的滿箱圖像和待檢測(cè)圖像的箱子中的瓶蓋數(shù)。本發(fā)明具有算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行速度快的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01N21/84, B65B57/02
【公開號(hào)】CN105510339
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610083707
【發(fā)明人】呂辰剛, 劉影, 郭璽, 丁玨, 米巖, 陳德勝
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2016年2月5日