用于透明包裝材料上拉線缺陷檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于透明包裝材料上拉線缺陷檢測裝置，包括圖像采集組件、控制器，其中圖像采集組件由工業(yè)相機、LED光源構(gòu)成，控制器包括工控板、單片機，工控板通過圖像采集組件通訊接口與圖像采集組件中工業(yè)相機通訊連接，圖像采集組件中LED光源接入光源控制電路，單片機通過包裝機組控制柜通訊接口與外部包裝機組控制柜通訊連接。本實用新型用于檢測帶有拉線的透明包裝材料包裝過程中可能出現(xiàn)的拉線缺失、拉線偏移等問題。在檢測到存在缺陷的拉線時向包裝機組控制系統(tǒng)發(fā)送剔除信號，由包裝機組控制系統(tǒng)在相應(yīng)位置將缺陷產(chǎn)品剔除。
【專利說明】用于透明包裝材料上拉線缺陷檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及拉線缺陷檢測裝置領(lǐng)域，具體是一種用于透明包裝材料上拉線缺陷檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場上很多商品的包裝盒外包裹了一層透明包裝材料，可以起到一定的密封、防潮作用，為了便于用戶拆開包裝，在透明包裝材料的內(nèi)表面粘貼有一條約2-3mm寬的拉線。在這種帶有拉線的透明材料包裝過程中需要安裝拉線質(zhì)量檢測裝置，對拉線缺失、拉線偏移進(jìn)行檢測?，F(xiàn)有的檢測裝置主要用于不透明拉線的質(zhì)量檢測，通過安裝在拉線兩側(cè)光電傳感器的收發(fā)器進(jìn)行缺失和偏移判斷，當(dāng)拉線合格時，不透明拉線遮擋住發(fā)射器發(fā)射的光線，接收器的光電二極管處于不導(dǎo)通狀態(tài)，輸出為低電平；當(dāng)出現(xiàn)拉線缺失或拉線偏移時，接收器的發(fā)光二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出為高電平，這樣通過接收器的輸出電平來判斷拉線是否合格。
[0003]目前，市場上很多透明包裝材料采用了新工藝和具有環(huán)保性能的無色透明拉線，采用光電傳感器的檢測裝置無法有效可靠地檢出拉線缺陷，經(jīng)常出現(xiàn)誤檢、漏檢現(xiàn)象，導(dǎo)致不合格產(chǎn)品流入市場，同時也降低了包裝設(shè)備的工作效率。
[0004]隨著機器視覺技術(shù)的不斷成熟，采用機器視覺技術(shù)對透明材料上拉線的檢測是可行的，尤其是可以可靠地實現(xiàn)透明拉線的質(zhì)量檢測。在采用機器視覺技術(shù)的拉線檢測裝置中會用到工業(yè)相機及光源，工業(yè)相機及光源安裝時需要與待檢測的拉線有特定的距離及角度，而且還要保證工業(yè)相機鏡頭的清潔。工業(yè)相機及光源的安裝調(diào)試效率較低，而且很難保證角度及位置的準(zhǔn)確性。
[0005]實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種用于透明包裝材料上拉線缺陷檢測裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)檢測包裝過程中可能出現(xiàn)的拉線缺失、拉線偏移缺陷等問題，避免缺陷產(chǎn)品流入市場。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0007]用于透明包裝材料上拉線缺陷檢測裝置，其特征在于:包括圖像采集組件、控制器，其中:
[0008]圖像采集組件由工業(yè)相機、LED光源構(gòu)成，工業(yè)相機的光學(xué)鏡采集待檢測拉線圖像，同時LED光源出射光投射至待檢測拉線；
[0009]控制器包括工控板、單片機，工控板上接入有圖像采集組件通訊接口、顯示屏，單片機上接入有光源控制電路、包裝機組控制柜通訊接口，所述工控板通過圖像采集組件通訊接口與圖像采集組件中工業(yè)相機通訊連接，圖像采集組件中LED光源接入光源控制電路，所述單片機通過包裝機組控制柜通訊接口與外部包裝機組控制柜通訊連接；
[0010]單片機控制光源控制電路向LED光源提供恒流源，LED光源在恒流源驅(qū)動下向待檢測拉線投射光線，工業(yè)相機在光線下采集待檢測拉線的圖像，并將采集到的待檢測拉線的圖像通過圖像采集組件通訊接口傳送至工控板，工控板將工業(yè)相機采集到的待檢測拉線圖像依次進(jìn)行灰度化、垂直投影、濾波處理，然后用處理后的投影數(shù)據(jù)與預(yù)存在工控板中模板(模板即是合格待檢測圖像中的拉線生成的樣板)的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行模板匹配，計算出一個最佳匹配位置與匹配系數(shù)，接著工控板根據(jù)計算得到的最佳匹配位置與匹配系數(shù)，判斷待檢測拉線是否存在缺陷，如果存在缺陷工控板向單片機發(fā)送處理結(jié)果，由單片機通過包裝機組控制柜通訊接口向外部包裝機組控制柜發(fā)送缺陷拉線剔除信號。
[0011]所述的用于透明包裝材料上拉線缺陷檢測裝置，其特征在于:所述圖像采集組件包括有頂部敞口的矩形殼體，殼體右側(cè)側(cè)壁前部開有窗口，窗口中安裝有透明玻璃，殼體右側(cè)側(cè)壁后部向右拱出形成突出部，且突出部前側(cè)壁設(shè)置為傾斜的斜壁，斜壁中亦開有窗口且斜壁窗口中亦安裝有透明玻璃，所述殼體內(nèi)設(shè)置有相機安裝支架，相機安裝支架前部安裝有工業(yè)相機，且工業(yè)相機的鏡頭正對殼體右側(cè)側(cè)壁前部的透明玻璃，相機安裝支架后部彎折并延伸至殼體突出部中，且相機安裝支架后部安裝有支撐座，支撐座上安裝有LED光源，且LED光源正對突出部前側(cè)斜壁中的透明玻璃，支撐座上還安裝有位于LED光源與突出部前側(cè)斜壁透明玻璃之間光路上的透鏡，所述殼體左側(cè)側(cè)壁安裝有電纜插座，所述工業(yè)相機、LED光源分別通過電纜與電纜插座連接，所述圖像采集組件通訊接口、光源控制電路分別與電纜插座連接。
[0012]本實用新型的有益效果是:
[0013]1、采用機器視覺技術(shù)比傳統(tǒng)的光電傳感器更加靈活、直觀。
[0014]2、機器視覺技術(shù)是一門比較成熟的技術(shù)，本實用新型中使用到的圖像處理算法都是機器視覺領(lǐng)域成熟的常用算法，各種商用或開源的機器視覺函數(shù)庫中都包含了這些算法，開發(fā)人員可以直接調(diào)用。
[0015]3、本實用新型可用于目前市場上使用的各種帶拉線的透明包裝材料缺陷檢測，既避免了缺陷產(chǎn)品流入市場又減少了工作人員的工作量。另外，由于采用了機器視覺技術(shù)，而且?guī)в杏|摸屏，操作人員操作更加直觀、方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖2為本實用新型圖像采集組件結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0018]圖3為本實用新型工作流程圖。

【具體實施方式】
[0019]如圖1所示。用于透明包裝材料上拉線缺陷檢測裝置，包括圖像采集組件、控制器，其中:
[0020]圖像采集組件由工業(yè)相機、LED光源構(gòu)成，工業(yè)相機的光學(xué)鏡采集待檢測拉線圖像，同時LED光源出射光投射至待檢測拉線；
[0021]控制器包括工控板、單片機，工控板上接入有圖像采集組件通訊接口、顯示屏，單片機上接入有光源控制電路、包裝機組控制柜通訊接口，工控板通過圖像采集組件通訊接口與圖像采集組件中工業(yè)相機通訊連接，圖像采集組件中LED光源接入光源控制電路，單片機通過包裝機組控制柜通訊接口與外部包裝機組控制柜通訊連接；
[0022]如圖3所示。單片機控制光源控制電路向LED光源提供恒流源，LED光源在恒流源驅(qū)動下向待檢測拉線投射光線，工業(yè)相機在光線下采集待檢測拉線的圖像，并將采集到的待檢測拉線的圖像通過圖像采集組件通訊接口傳送至工控板，工控板將工業(yè)相機采集到的待檢測拉線圖像依次進(jìn)行灰度化、垂直投影、濾波處理，然后用處理后的投影數(shù)據(jù)與預(yù)存在工控板中模板(模板即是合格待檢測圖像中的拉線生成的樣板)的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行模板匹配，計算出一個最佳匹配位置與匹配系數(shù)，接著工控板根據(jù)計算得到的最佳匹配位置與匹配系數(shù)，判斷待檢測拉線是否存在缺陷，如果存在缺陷工控板向單片機發(fā)送處理結(jié)果，由單片機通過包裝機組控制柜通訊接口向外部包裝機組控制柜發(fā)送相應(yīng)缺陷拉線剔除信號。
[0023]如圖2所示。圖像采集組件包括有頂部敞口的矩形殼體1，殼體I右側(cè)側(cè)壁前部開有窗口，窗口中安裝有透明玻璃2，殼體I右側(cè)側(cè)壁后部向右拱出形成突出部3，且突出部3前側(cè)壁設(shè)置為傾斜的斜壁，斜壁中亦開有窗口且斜壁窗口中亦安裝有透明玻璃4，殼體I內(nèi)設(shè)置有相機安裝支架5，相機安裝支架5前部安裝有工業(yè)相機6，且工業(yè)相機6的鏡頭正對殼體I右側(cè)側(cè)壁前部的透明玻璃2，相機安裝支架5后部彎折并延伸至殼體I突出部3中，且相機安裝支架5后部安裝有支撐座8，支撐座8上安裝有LED光源9，且LED光源9正對突出部前側(cè)斜壁中的透明玻璃7，支撐座8上還安裝有位于LED光源9與突出部3前側(cè)斜壁透明玻璃之間光路上的透鏡10，殼體I左側(cè)側(cè)壁安裝有電纜插座7，工業(yè)相機6、LED光源9分別通過電纜與電纜插座7連接，圖像采集組件通訊接口、光源控制電路分別與電纜插座7連接。
[0024]本實用新型中，工控板用于操作系統(tǒng)以及上位機軟件的運行。單片機負(fù)責(zé)執(zhí)行上位機軟件的控制命令，包括光源控制、與包裝機組控制系統(tǒng)通訊等。圖像采集組件通訊接口用于連接圖像采集組件，工業(yè)相機通過該接口將拍攝的圖片傳送給控制器內(nèi)的工控板。包裝機控制系統(tǒng)通訊接口用于單片機向包裝機組控制系統(tǒng)發(fā)送剔除信號。光源控制電路為LED提供恒流源。LVDS顯示接口用于工控板與彩色液晶屏的連接。觸摸屏接口用于工控板與觸摸屏的連接。操作者可以通過液晶屏查看系統(tǒng)運行的相關(guān)信息，并通過觸摸屏設(shè)置系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。
[0025]本實用新型中，本實用新型中的圖像處理程序首先將工業(yè)相機拍攝到的拉線圖像依次進(jìn)行灰度化、垂直投影、濾波等處理，然后用處理后的投影數(shù)據(jù)與模板的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行模板匹配，計算出一個最佳匹配位置與匹配系數(shù)?；叶然菫榱藢⒐I(yè)相機拍攝到的拉線RGB圖像轉(zhuǎn)換為單通道的GRAY圖像，提高后續(xù)的處理速度；垂直投影是為了將二維圖像作投影變換，將圖像中拉線的特征轉(zhuǎn)換為一維空間的數(shù)據(jù)特征，以利于后續(xù)快速模板匹配；濾波是為了消除投影數(shù)據(jù)中的一些干擾數(shù)據(jù)，保證后續(xù)模板匹配的準(zhǔn)確性；計算檢測圖像投影數(shù)據(jù)與模板投影數(shù)據(jù)的最佳匹配位置與匹配系數(shù)是為了判斷拉線是否存在缺陷。
[0026]本實用新型中，將鏡頭固定到工業(yè)相機6上。通過相機安裝支架5將工業(yè)相機6固定到圖像采集組件殼體I上。電纜插座7與LED光源9、工業(yè)相機6分別通過電纜連接。透鏡10用粘合劑粘結(jié)在支撐座8上，LED光源9安裝在支撐座8中，然后用壓板11將其固定在相機安裝支架5上。
[0027]本實用新型涉及一種基于機器視覺技術(shù)的透明包裝材料上拉線缺陷檢測裝置，用于檢測透明包裝材料上的拉線在包裝過程中可能出現(xiàn)的拉線缺失、偏移等缺陷問題?？捎糜谀壳笆袌錾洗罅渴褂脦в欣€的包裝機，既避免了缺陷產(chǎn)品流入市場又減少了工作人員的工作量。主要由圖像采集組件、控制器等外圍設(shè)備組成。其中，控制器內(nèi)包含一個工控板、一個接口板、一個帶觸摸屏的彩色液晶屏及一個母板，圖像采集組件內(nèi)包含一個CMOS工業(yè)相機、一個光學(xué)鏡頭、一個聚光透鏡及一個LED光源。
【權(quán)利要求】
1.用于透明包裝材料上拉線缺陷檢測裝置，其特征在于:包括圖像采集組件、控制器，其中: 圖像采集組件由工業(yè)相機、LED光源構(gòu)成，工業(yè)相機的光學(xué)鏡采集待檢測拉線圖像，同時LED光源出射光投射至待檢測拉線； 控制器包括工控板、單片機，工控板上接入有圖像采集組件通訊接口、顯示屏，單片機上接入有光源控制電路、包裝機組控制柜通訊接口，所述工控板通過圖像采集組件通訊接口與圖像采集組件中工業(yè)相機通訊連接，圖像采集組件中LED光源接入光源控制電路，所述單片機通過包裝機組控制柜通訊接口與外部包裝機組控制柜通訊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于透明包裝材料上拉線缺陷檢測裝置，其特征在于:所述圖像采集組件包括有頂部敞口的矩形殼體，殼體右側(cè)側(cè)壁前部開有窗口，窗口中安裝有透明玻璃，殼體右側(cè)側(cè)壁后部向右拱出形成突出部，且突出部前側(cè)壁設(shè)置為傾斜的斜壁，斜壁中亦開有窗口且斜壁窗口中亦安裝有透明玻璃，所述殼體內(nèi)設(shè)置有相機安裝支架，相機安裝支架前部安裝有工業(yè)相機，且工業(yè)相機的鏡頭正對殼體右側(cè)側(cè)壁前部的透明玻璃，相機安裝支架后部彎折并延伸至殼體突出部中，且相機安裝支架后部安裝有支撐座，支撐座上安裝有LED光源，且LED光源正對突出部前側(cè)斜壁中的透明玻璃，支撐座上還安裝有位于LED光源與突出部前側(cè)斜壁透明玻璃之間光路上的透鏡，所述殼體左側(cè)側(cè)壁安裝有電纜插座，所述工業(yè)相機、LED光源分別通過電纜與電纜插座連接，所述圖像采集組件通訊接口、光源控制電路分別與電纜插座連接。
【文檔編號】B65B57/04GK204264528SQ201420617495
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】余輝, 張濟(jì)民, 張義偉, 王林, 卿松, 朱文祥, 楊振強, 沈?qū)氄\ 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所