一種金屬罐的圖像采集裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及圖像采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)的金屬罐的圖像采集裝置。所述圖像采集裝置設(shè)于金屬罐生產(chǎn)線上，包括圖像采集單元、控制單元及定位單元，所述圖像采集單元包括支架及設(shè)于支架上的相機(jī)和光源，所述相機(jī)和光源同軸設(shè)置，所述光源為環(huán)形光源，設(shè)于所述相機(jī)下方；所述支架上設(shè)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；所述控制單元包括控制器和旋轉(zhuǎn)器，所述旋轉(zhuǎn)器用于驅(qū)動(dòng)所述相機(jī)繞相機(jī)中心軸往復(fù)旋轉(zhuǎn)；所述定位單元包括位置傳感器及定位機(jī)構(gòu)。上述圖像采集裝置，金屬罐缺陷識(shí)別率高，且僅需一個(gè)工位一臺(tái)相機(jī)，安裝簡(jiǎn)便，適合復(fù)雜的工藝生產(chǎn)環(huán)境，具有良好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。
【專利說明】
一種金屬罐的圖像采集裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及圖像采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)的圖像采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬罐是市場(chǎng)上常見的容器，用于食品、飲料或其它物品的存放。在金屬罐的生產(chǎn)過程中，罐體易出現(xiàn)凹坑、劃痕、沙眼、臟污等缺陷。目前大多數(shù)工廠依然采用傳統(tǒng)的人工法檢測(cè)外觀，這種檢測(cè)方式存在人工成本高、易漏檢誤檢、效率低等諸多弊端。隨著基于機(jī)器視覺的檢測(cè)技術(shù)在我國(guó)進(jìn)入一個(gè)新的高速發(fā)展階段，產(chǎn)品分類、測(cè)量、缺陷檢測(cè)技術(shù)逐步應(yīng)用廣泛，金屬罐智能檢測(cè)將會(huì)是一種必然的趨勢(shì)。
[0003]圖像采集是基于機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)。金屬罐材質(zhì)形狀大小各異，采用常規(guī)圖像采集方法及裝置，常常存在“視場(chǎng)足夠而缺陷不夠明顯”或“缺陷清晰但視場(chǎng)不足”的問題，因而不能得到高品質(zhì)的圖像，增加了后續(xù)圖像處理的難度。中國(guó)201310745133.7號(hào)專利公開了一種用于鏡片在線分級(jí)分揀的兩級(jí)圖像采集法，此方法可延拓，提高圖像采集的質(zhì)量，但此方法需要兩工位，占用了產(chǎn)線的空間，提高了生產(chǎn)成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述基于機(jī)器視覺的金屬罐檢測(cè)中圖像采集問題提供一種圖像采集裝置。
[0005]為了解決上述問題，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案:
[0006]—種金屬罐的圖像采集裝置，設(shè)于金屬罐生產(chǎn)線上，包括圖像采集單元、控制單元及定位單元，所述圖像采集單元包括支架及設(shè)于支架上的相機(jī)和光源，所述相機(jī)和光源同軸設(shè)置，所述光源為環(huán)形光源，設(shè)于所述相機(jī)下方;所述支架上設(shè)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)所述相機(jī)和/或光源與待測(cè)金屬罐之間的距離；
[0007]所述控制單元包括控制器和旋轉(zhuǎn)器，所述旋轉(zhuǎn)器和所述相機(jī)連接，用于驅(qū)動(dòng)所述相機(jī)繞相機(jī)中心軸往復(fù)旋轉(zhuǎn)，所述控制器用于控制所述旋轉(zhuǎn)器的動(dòng)作；
[0008]所述定位單元包括位置傳感器及定位機(jī)構(gòu)，所述位置傳感器用于檢測(cè)金屬罐在生產(chǎn)線上的位置，所述定位機(jī)構(gòu)用于固定所述金屬罐以完成圖像采集。
[0009]優(yōu)選的，所述相機(jī)的鏡頭為魚眼鏡頭。
[0010]進(jìn)一步的，所述相機(jī)采集的圖像區(qū)域?yàn)榫匦螀^(qū)域，所述矩形區(qū)域的長(zhǎng)和寬分別為
3、13，且滿足￡^(121^(1/丨2，其中，d為待測(cè)金屬罐口部外緣的直徑。
[0011]優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)器驅(qū)動(dòng)所述相機(jī)繞相機(jī)中心軸往復(fù)旋轉(zhuǎn)的角度為90°。
[0012]進(jìn)一步的，所述環(huán)形光源為的光源角度為0°?90°，所述環(huán)形光源的顏色為白色、紅色或藍(lán)色。
[0013]優(yōu)選的，所述環(huán)形光源為60度藍(lán)色LED環(huán)形光源。
[0014]進(jìn)一步的，所述環(huán)形光源設(shè)有光源控制器，所述光源控制器用于調(diào)節(jié)所述環(huán)形光源的開關(guān)及亮度。
[0015]優(yōu)選的，所述位置傳感器為反射式光纖傳感器，所述定位機(jī)構(gòu)包括設(shè)于生產(chǎn)線兩側(cè)的定位架與氣缸，所述定位架在氣缸的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)以固定所述金屬罐。
[0016]本實(shí)用新型的金屬罐的圖像采集裝置，采用罐內(nèi)互補(bǔ)圖像采集法，通過旋轉(zhuǎn)相機(jī)，在不同角度的視場(chǎng)下采集若干張金屬罐的圖像。采用這種方式，在相機(jī)的視場(chǎng)不能完全覆蓋待測(cè)罐體的情形下，可以通過多次采集及后期處理得到待測(cè)罐體的完整圖像，既保證了采集的圖像背景光源一致，便于后期合成處理，又能使產(chǎn)品的缺陷部分在不同的角度下凸顯出來，從而解決了產(chǎn)品因材質(zhì)或形狀等在圖像采集中出現(xiàn)的“目標(biāo)特征清晰視場(chǎng)不足”或“視場(chǎng)足夠而目標(biāo)特征不夠明顯”問題，降低了機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)中的漏檢率，提高了產(chǎn)品檢測(cè)精度。
[0017]作為優(yōu)選方案，本實(shí)用新型的圖像采集裝置中相機(jī)的鏡頭使用了魚眼鏡頭。采用魚眼鏡頭，一是其視角范圍大，視場(chǎng)廣闊，二是變形厲害，透視匯聚感強(qiáng)烈，能夠突出待測(cè)區(qū)域的缺陷特征。同時(shí)，本實(shí)用新型的裝置中其光源為一定角度的環(huán)形LED光源，顏色為白色、紅色或者藍(lán)色，具體參數(shù)可以根據(jù)金屬罐體的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。優(yōu)選的，光源采用60°的藍(lán)色LED環(huán)形光源，使金屬罐體待測(cè)區(qū)域的缺陷特征能夠清晰的反應(yīng)出來，便于拍攝處理。
[0018]當(dāng)待測(cè)金屬罐的尺寸固定時(shí)，可以通過選擇相機(jī)鏡頭的參數(shù)使之視場(chǎng)區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)寬分別為a、b的矩形，且滿足a2d2b2dAT2，其中，d為待測(cè)金屬罐口部外緣的直徑。如此，可以減小相機(jī)鏡頭選取的難度，從而降低整個(gè)裝置的成本。同時(shí)，采用這種技術(shù)方案，可使相機(jī)在拍攝一次圖像后，旋轉(zhuǎn)90°再進(jìn)行一次拍攝，即可覆蓋整個(gè)待測(cè)區(qū)域，采集到互補(bǔ)的圖像，既提高了拍攝效率，又簡(jiǎn)化了后期處理難度，且缺陷識(shí)別率高。使用上述的金屬罐的圖像采集裝置采集待測(cè)金屬罐的圖像，缺陷識(shí)別率高，且僅需一個(gè)工位一臺(tái)相機(jī)，安裝簡(jiǎn)便，適合復(fù)雜的工藝生產(chǎn)環(huán)境，具有良好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中圖像采集單元和控制單元的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0020]圖2為圖1中圖像采集單元的圖像區(qū)域示意圖；
[0021 ]圖3為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中定位單元的示意圖；
[0022]附圖標(biāo)記說明:1_控制器;2-旋轉(zhuǎn)器，3-相機(jī)，4-環(huán)形光源，5-罐體;6-圖像區(qū)域，7-氣缸，8-定位架，9-位置傳感器，I O-傳送帶。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本實(shí)用新型權(quán)利要求的限制。
[0024]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，一種設(shè)在生產(chǎn)線上的金屬罐的圖像采集裝置，包括圖像采集單元、控制單元及定位單元。
[0025]如圖1所示，圖像采集單元包括支架(圖中略去支架)和安裝在支架上的相機(jī)3和環(huán)形光源4，其中，相機(jī)3和環(huán)形光源4同軸設(shè)置，光源位于相機(jī)下方。支架上設(shè)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可以調(diào)節(jié)相機(jī)和/或光源與待測(cè)金屬罐之間的距離?？刂茊卧刂破鱅和旋轉(zhuǎn)器2，旋轉(zhuǎn)器2和相機(jī)3連接，用于驅(qū)動(dòng)相機(jī)3繞其中心軸往復(fù)旋轉(zhuǎn)，控制器I用于控制旋轉(zhuǎn)器2的動(dòng)作。
[0026]作為優(yōu)選方案，相機(jī)3為工業(yè)面掃描相機(jī)，其鏡頭為工業(yè)魚眼鏡頭。特別的，本實(shí)施例中，選取視場(chǎng)角為130度的工業(yè)魚眼鏡頭，從而可得到較大的視場(chǎng)。同時(shí)，魚眼鏡頭變形厲害，透視匯聚感強(qiáng)烈，能夠突出待測(cè)區(qū)域的缺陷特征，便于檢測(cè)。
[0027]作為優(yōu)選方案，環(huán)形光源4的光源角度為0°?90°，顏色為白色、紅色或藍(lán)色。特別的，本實(shí)施例中，環(huán)形光源4為60度藍(lán)色LED環(huán)形光源。采用這種光源，能夠使金屬罐上的缺陷特征突出的顯示出來，便于采集。另外，環(huán)形光源4還設(shè)有光源控制器，用于調(diào)節(jié)光源的開或關(guān)及亮度。
[0028]如圖3所示，定位單元包括位置傳感器9及定位機(jī)構(gòu)。位置傳感器9為反射式光纖傳感器，用于檢測(cè)金屬罐在傳送帶10上的位置。定位機(jī)構(gòu)包括汽缸7和定位架8，用于固定金屬罐以完成圖像采集。
[0029]如圖2所示，當(dāng)待測(cè)金屬罐的尺寸固定時(shí)，可以通過選擇相機(jī)4鏡頭的參數(shù)，使其視場(chǎng)區(qū)域6的長(zhǎng)寬a、b滿足a >d>b> ?/f 2，其中，d為待測(cè)金屬罐口部外緣的直徑。如此，一來可以減小相機(jī)鏡頭選取的難度，不用選取視場(chǎng)區(qū)域能夠覆蓋整個(gè)待測(cè)金屬罐的鏡頭，從而降低整個(gè)裝置的成本。
[0030]另一方面，采用這種技術(shù)方案，相機(jī)在拍攝一次圖像后，旋轉(zhuǎn)若干角度再進(jìn)行幾次拍攝，即可覆蓋整個(gè)待測(cè)區(qū)域，提高了拍攝效率。同時(shí)，由于采集同一個(gè)金屬罐的圖像時(shí)背景光源恒定，且采集到的是互補(bǔ)的圖像，從而簡(jiǎn)化了后期處理難度，且缺陷識(shí)別率高。
[0031]特別的，本實(shí)施例中，視場(chǎng)區(qū)域6經(jīng)旋轉(zhuǎn)90度后，兩次拍攝的圖像即可覆蓋整個(gè)金屬罐的待測(cè)區(qū)域，僅需一個(gè)工位一臺(tái)相機(jī)即可完成圖像采集，節(jié)約了產(chǎn)線空間和裝置成本。
[0032]采用上述的圖像采集裝置采集金屬罐的圖像時(shí)，相機(jī)3、環(huán)形光源4及金屬罐5同軸，環(huán)形光源4在金屬罐5正上方一定距離，相機(jī)3、環(huán)形光源4及金屬罐5間的距離均可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)。環(huán)形光源4發(fā)出的光線經(jīng)罐體內(nèi)壁反射后進(jìn)入相機(jī)鏡頭。
[0033]金屬罐5在生產(chǎn)線傳送帶10上勻速行駛，當(dāng)位置傳感器9探測(cè)到金屬罐5時(shí)氣缸7驅(qū)動(dòng)定位架8關(guān)閉，金屬罐5定位。同時(shí)，相機(jī)4進(jìn)行第一次圖像采集;之后，相機(jī)4旋轉(zhuǎn)90度后進(jìn)行第二次圖像采集，然后定位架8打開，金屬罐5繼續(xù)前行。當(dāng)位置傳感器9探測(cè)到下一個(gè)金屬罐時(shí)定位架8再次關(guān)閉，相機(jī)重復(fù)上述采集過程。
[0034]上述采集裝置，金屬罐缺陷識(shí)別率高，且僅需一個(gè)工位一臺(tái)相機(jī)，安裝簡(jiǎn)便，適合復(fù)雜的工藝生產(chǎn)環(huán)境，具有良好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。
[0035]以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬罐的圖像采集裝置，設(shè)于金屬罐生產(chǎn)線上，包括圖像采集單元、控制單元及定位單元，其特征在于: 所述圖像采集單元包括支架及設(shè)于支架上的相機(jī)和光源，所述相機(jī)和光源同軸設(shè)置，所述光源為環(huán)形光源，設(shè)于所述相機(jī)下方；所述支架上設(shè)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)所述相機(jī)和/或光源與待測(cè)金屬罐之間的距離； 所述控制單元包括控制器和旋轉(zhuǎn)器，所述旋轉(zhuǎn)器和所述相機(jī)連接，用于驅(qū)動(dòng)所述相機(jī)繞相機(jī)中心軸往復(fù)旋轉(zhuǎn)，所述控制器用于控制所述旋轉(zhuǎn)器的動(dòng)作； 所述定位單元包括位置傳感器及定位機(jī)構(gòu)，所述位置傳感器用于檢測(cè)金屬罐在生產(chǎn)線上的位置，所述定位機(jī)構(gòu)用于固定所述金屬罐以完成圖像采集。2.如權(quán)利要求1所述的金屬罐的圖像采集裝置，其特征在于:所述相機(jī)的鏡頭為魚眼鏡頭。3.如權(quán)利要求2所述的金屬罐的圖像采集裝置，其特征在于:所述相機(jī)采集的圖像區(qū)域?yàn)榫匦螀^(qū)域，所述矩形區(qū)域的長(zhǎng)和寬分別為a、b，且滿足a >d>b> dAT2，其中，d為待測(cè)金屬罐口部外緣的直徑。4.如權(quán)利要求3所述的金屬罐的圖像采集裝置，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)器驅(qū)動(dòng)所述相機(jī)繞相機(jī)中心軸往復(fù)旋轉(zhuǎn)的角度為90°。5.如權(quán)利要求1所述的金屬罐的圖像采集裝置，其特征在于:所述環(huán)形光源為的光源角度為0°?90°，所述環(huán)形光源為的顏色為白色、紅色或藍(lán)色。6.如權(quán)利要求5所述的金屬罐的圖像采集裝置，其特征在于:所述環(huán)形光源為60度藍(lán)色LED環(huán)形光源。7.如權(quán)利要求5所述的金屬罐的圖像采集裝置，其特征在于:所述環(huán)形光源設(shè)有光源控制器，所述光源控制器用于調(diào)節(jié)所述環(huán)形光源的開關(guān)及亮度。8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的金屬罐的圖像采集裝置，其特征在于:所述位置傳感器為反射式光纖傳感器，所述定位機(jī)構(gòu)包括設(shè)于生產(chǎn)線兩側(cè)的定位架與氣缸，所述定位架在氣缸的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)以固定所述金屬罐。
【文檔編號(hào)】G01N21/892GK205484107SQ201620185773
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】徐瓊, 虞恩義, 潘英東, 吳小華, 鄭博宇
【申請(qǐng)人】杭州利珀科技有限公司