[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器視覺的PE瓶充裝率的檢測方法

在審

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• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN107044981A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳建;胡俊康;王建勇;趙曉;李鑫;陳琨
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司33241
• 代理人: 王利強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于機(jī)器視覺的PE瓶充裝率的檢測方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的灌裝瓶質(zhì)量檢測是通過人工燈光檢驗，員工在流水線上利用肉眼查看。但是這種方式從效率到精度以及人工視覺疲勞各方面都達(dá)不到檢測標(biāo)準(zhǔn)，尤其在大批量生產(chǎn)檢測的情況下，往往導(dǎo)致遺漏和誤判的情況，導(dǎo)致部分不合格的瓶裝飲料流入市場，影響企業(yè)形象。

隨著計算機(jī)領(lǐng)域的水平提高，圖像處理技術(shù)的不斷成熟，機(jī)器視覺技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到流水線上的產(chǎn)品質(zhì)量檢測與分揀中。機(jī)器人搭配視覺系統(tǒng)使得系統(tǒng)柔性化程度更高，機(jī)器人代替?zhèn)鲃拥姆謷C(jī)構(gòu)，減少了機(jī)械設(shè)計的難度，便于維修，可以作為獨立單元，移植到任意的流水線或者其他工位。而視覺系統(tǒng)具有圖像處理功能，可以針對不同規(guī)格和不同要求的產(chǎn)品檢測和識別。但由于國內(nèi)機(jī)器視覺檢測設(shè)備研發(fā)較晚，主要依賴進(jìn)口，而進(jìn)口設(shè)備價格昂貴，后期維護(hù)費用高，且大多數(shù)設(shè)備不具有在線檢測并完成分揀的工藝要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有PE瓶充裝率檢測采用人工方式的精度較低、工作效率較低的不足，本發(fā)明提供一種精度較高、工作效率較高的基于機(jī)器視覺的PE瓶充裝率檢測方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于機(jī)器視覺的PE瓶充裝率的檢測方法，所述檢測方法包括如下步驟：

步驟1、采集PE瓶圖像，完成PE瓶圖像預(yù)處理；

步驟2、對預(yù)處理后的圖像進(jìn)行閾值分割，提取液面輪廓特征；

步驟3、計算PE瓶二值圖的豎直積分投影圖；

步驟4、尋找PE瓶二值圖的液面最低點及其縱坐標(biāo)；

步驟5、根據(jù)瓶口到該點的距離與瓶身高度的比值，計算PE瓶充裝率。

進(jìn)一步，所述的步驟1中，采用中值濾波和拉普拉斯銳化對采集到的PE瓶圖像預(yù)處理。

再進(jìn)一步，所述的步驟2中，選擇迭代最佳閾值法對預(yù)處理后的PE瓶圖像進(jìn)行閾值分割，得到PE瓶的液面輪廓特征。

更進(jìn)一步，所述的步驟3中，提取圖像的每個像素f(x,y)點的值，然后對y求得圖像的水平投影，得到PE瓶的豎直積分投影圖。豎直投影是將原圖像二值圖投影到水平XOY，X軸與圖像像素坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)U一致，縱坐標(biāo)Y為任意一個U所在豎直直線上圖像的像素值之和。

所述的步驟4中，任意取N條Y方向的水平線，該直線與豎直投影圖上的兩個交點的橫坐標(biāo)可以定義為X^f_i,X^d_I，以得到原二值圖像在豎直投影圖上的中心橫坐標(biāo)X_m為：

在得到瓶身中心線橫坐標(biāo)X_m.的位置后，需要尋找液面最低點，在二值圖上以橫坐標(biāo)為X_m，遍歷該坐標(biāo)所在豎直直線，當(dāng)像素值第一次由0變?yōu)?，時即可判斷該點為X_m所在豎直方向的液面最低點，當(dāng)像素值第二次由0變?yōu)?時，該點為瓶口的中心點。

所述的步驟5中，通過兩點分別作水平方向的直線，根據(jù)兩條直線的間距即可確定液面在像素坐標(biāo)系下的距離，通過像素坐標(biāo)系下的兩點坐標(biāo)差可得到的兩直線在像素坐標(biāo)系下的間距D₁，瓶身在像素坐標(biāo)系下的高度定為D₂，瓶身的實際高度為D₃，合格液面高度為D_h，b％為測量液面高度與合格液面高度比；

b％＝[D₃-(D₁/D₂)×D₃-D_N/D_N]

設(shè)定液面高度檢測可允許的波動范圍為a％，通過判斷下式是否成立，如果成立則判斷PE瓶內(nèi)液面高度達(dá)標(biāo)：

b％≤a％。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：(1)可檢測非直線液面線狀態(tài)下的PE瓶充裝率。(2)檢測準(zhǔn)確率高，算法魯棒性強。

附圖說明

圖1是PE瓶充裝情況的局部圖像。

圖2是本發(fā)明基于機(jī)器視覺的PE瓶充裝率的檢測方法的流程圖。

圖3是PE瓶預(yù)處理圖像。

圖4是PE瓶二值化圖像。

圖5是PE瓶豎直積分投影圖。

圖6是PE瓶充裝率檢測效果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。