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原文传递一种瓶装透明液体杂质检测设备及方法

专利名称：	一种瓶装透明液体杂质检测设备及方法
摘要：	本发明提出一种瓶装透明液体杂质检测设备及方法，使瓶体旋转，旋转停止后，连续拍照获取瓶中液体惯性运动的动态帧图，用以跟踪可疑杂质的运动轨迹，经过图像处理，初步判定是否为合格品；完成拍照后，使瓶体翻转180度，连续拍照获取瓶中液体惯性运动的动态帧图，用以跟踪可疑杂质的运动轨迹，经过图像处理，进一步判定是否为合格品；根据杂质判定结果，将合格品与不合格品分离。本发明以瓶体旋转为主要检测手段，瓶体翻转为补充检测手段，通过跟踪旋转后可疑杂质运动轨迹特点判定是否为杂质，然后通过瓶体翻转再次确认是否为杂质；两步检测确定不合格瓶体，提升判定准确率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津迦自机器人科技有限公司
发明人：	章逸丰;李祖晨;赵永生;杨志昆;毛义华;张德星;屈帅龙;陈福隆;曾骥;曹慧赟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910141804.6
公开号：	CN109709108A
代理机构：	天津滨海科纬知识产权代理有限公司
代理人：	杨慧玲
分类号：	G01N21/90(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	300450 天津市滨海新区高新区滨海科技园高新六路39号9-3-401号
主权项：	1.一种瓶装透明液体杂质检测设备，其特征在于，包括支撑架，以及设置于支撑架的移动机构、与移动机构连接的夹取机构、对应夹取机构设置的视觉检测机构；所述移动机构、夹取机构、视觉检测机构连接PLC控制器，所述视觉检测机构的输出连接上位机处理器；所述夹取机构设有旋转单元、夹取单元，所述夹取单元夹取待检瓶，通过旋转单元使待检瓶旋转；所述移动机构设有翻转单元，所述翻转单元与所述夹取机构连接，带动夹取机构翻转，从而使待检瓶翻转；所述视觉检测机构设有拍摄设备，所述拍摄设备用于获取待检瓶中液体惯性运动的连续的动态帧图，并输出至上位机处理器。 2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述支撑架设有底座以及垂直于底座的背座；所述移动机构包括设置于底座的升降单元以及由升降单元带动上下移动的移动平台；所述移动平台固定设置在斜边在下的三角支撑架上，所述三角支撑架的竖直直角边设有滑块，对应滑块的竖直滑轨固定在所述背座上；所述三角支撑架的另一条水平直角边固定有水平滑轨，移动平台对应水平滑轨设有滑块；所述移动平台还设有水平移动单元，所述水平移动单元设置在所述背座上，带动移动平台顺水平滑轨前后移动；所述移动平台上沿水平滑轨的滑动方向固定有若干个第一支撑架；第一支撑架尾部设有贯穿孔；所述翻转单元设置于所述移动平台上，包括第一电机，第一主动轮、第一从动轮，第一同步带，翻转轴；所述翻转轴通过所述贯穿孔贯穿所有第一支撑架，并通过轴承固定；第一主动轮通过第一同步带与第一从动轮连接；第一从动轮被翻转轴贯穿，通过轴承固定在翻转轴上；所述电机带动第一主动轮转动，第一主动轮转动通过第一同步带带动第一从动轮转动，第一从动轮带动翻转轴翻转；所述夹取机构设置在所述翻转轴上。 3.根据权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述升降单元和所述水平移动单元都是由气泵驱动的移动结构，包括固定端和可移动端；所述升降单元的固定端固定在所述底座上，可移动端固定在移动平台上；所述水平移动单元的固定端固定在所述背座上，可移动端固定在移动平台上。 4.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述夹取机构中，夹取单元包括限位支架、气缸、拉杆、拉杆固定块、连杆、夹爪、夹爪侧固定板；所述夹爪为两个，活动设置在夹爪侧固定板上，每个夹爪对应设置一个连杆，两个连杆都与拉杆通过拉杆固定块活动连接，所述气缸控制拉杆上下移动，拉杆上下移动的幅度由限位支架限位实现；旋转单元包括第二电机、传动轴、第二主动轮、第二同步带、第二从动轮、旋转杆；所述旋转杆上部与第二从动轮连接，下部和夹爪侧固定板连接，所述旋转杆的连接通过轴承固定套实现；所述第二电机通过传动轴控制第二主动轮转动，第二主动轮通过第二同步带带动第二从动轮转动，第二从动轮带动旋转杆旋转，使夹爪侧固定板旋转，从而带动夹爪夹取的待检瓶旋转。 5.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述视觉检测机构的拍摄设备为500万像素高分辨率的工业相机，还设有第一光源、第二光源；所述第一光源通过光源升降单元调整位置对应夹取机构所夹取的待检瓶翻转前的位置，所述第二光源设置在支撑架的顶部支撑架上，位置对应夹取机构所夹取的待检瓶翻转后的位置；所述相机设置在第二支撑架上，所述第二支撑架固定在翻转单元上，所述相机随夹取机构一起翻转，始终对准夹取机构的夹爪。 6.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述夹取机构为若干个，所述视觉检测机构中的拍摄设备为若干个，拍摄设备的数量与夹取机构的数量按比例对应。 7.一种瓶装透明液体杂质检测方法，其特征在于，包括： S1、待检瓶到位后，使瓶体旋转； S2、旋转停止后，连续拍照获取瓶中液体惯性运动的动态帧图，用以跟踪可疑杂质的运动轨迹，经过图像处理，初步判定是否为合格品； S3、完成拍照后，使瓶体翻转180度，连续拍照获取瓶中液体惯性运动的动态帧图，用以跟踪可疑杂质的运动轨迹，经过图像处理，进一步判定是否为合格品； S4、瓶体复位，根据杂质判定结果，将合格品与不合格品分离。 8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，步骤S2和S3中所述判定合格品的具体方法为： S11、图像获取，借助函数指针将拍照得到的图像数据依次传递给检测算法； S12、图像预处理，将目标图像从整张图像中提取出来，滤除高频噪声； S13、运动物体检测，采用连读三张图像差分的方式进行预检测，并进一步消除噪声产生的干扰像素，提取出当前图像中所有的运动物体； S14、运动物体预测，采用卡尔曼滤波算法，对疑似杂质进行运动建模和跟踪预测； S15、杂质检测；得到运动物体之后，利用杂质的尺寸大小、运动速度和方向等信息区分物体是杂质还是气泡或者噪声； S16、合格品判断；当获取到杂质观测序列之后，采用多帧观测数据融合，通过统计频率直方图排除干扰数据的影响，判断是否为合格品。 9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，步骤S13的具体方法为： S21、首先相邻两帧图像做差分，然后两张差分图像做与运算，得到连续三帧图像中共同运动的物体像素； S22、得到运动像素之后，设定阈值将图像二值化，然后利用形态学腐蚀运算对二值化图像进行腐蚀运算，进一步消除噪声产生的干扰像素； S23、对图像进行连通区域分析，借助行优先的搜索算法将连通区域内的运动像素合并为同一个物体，进而提取出当前图像中所有的运动物体。 10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，步骤S14中，有多个杂质时，将相邻两帧杂质运动的距离作为优化目标，依据匹配正确的情况下杂质的运动距离应该是最小的情况，实现目标跟踪，结合卡尔曼滤波，实现对多个杂质的稳定跟踪和状态估计以及预测。
所属类别：	发明专利