[發明專利]基于3D圖像處理的流體容積計量方法和系統

有效

• 申請號: 202010437103.X
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111681278B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 黃敏;洪堅
• 申請（專利權）人: 多派工業技術（上海）有限公司
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G01F22/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種基于3D圖像處理的流體容積計量方法和系統，采用雙攝像機實時拍攝軟包裝膜中隨液體容量增加而四周凸起的照片，通過采集某一時刻拍攝的多張照片進行處理，形成所述某一時刻的液面波形圖；根據流體類型和軟包裝膜的包材特征選擇濾波方式，對液面波形圖進行濾波處理，去除環境噪音，得到液體的充填過程的液面曲線；對液面曲線進行非線性數值修正，訓練數學模型，更新數據庫數據；在灌裝過程中實時計算實時容量，進行容積比較，容積比較結果為實時容量與額定容積的比值，當比值趨近1時完成灌裝。通過雙攝像機固定位置拍攝圖片，動態捕捉灌裝袋的實時容積，實現高速動態計量。

技術領域

本發明涉及流體充填罐裝領域，具體地，涉及一種基于3D圖像處理的流體容積計量方法和系統，應用于食品包裝行業。

背景技術

食品罐裝是依據不同的流體理化特性，將流體灌入容器中的一個過程，可分為常溫罐裝和高溫罐裝。食品罐裝雖然最早走向市場，但由于其關系百姓身體健康、生命安全的特殊性，但食品安全的關鍵環節—食品加工業生產力水平卻十分落后，難以適應形勢的發展和市場的需求。雖然食品加工企業大多為微利企業，但他們卻承擔著市民們一日三餐特別是早午餐的重任。這些食品加工企業注重創新發展，首先應注重高速罐裝和精準計量這個流體充填罐裝中的關鍵環節。

目前，在包裝機的充填罐裝過程都是采用采集測量已填充的液體液面的信號作為充填計量手段，這種方式的計量精度不但容易受液面的波動影響，還會受到軟包裝袋外形差異的影響，如想提高計量精度，必須以犧牲包裝速度換取穩定液面的波動和包裝袋的外形。為了提高包裝速度和提高計量精度，迫切需要有一種高速動態的計量方法。

專利文獻CN204185224U公開了一種液體定量裝置，是由備料器、秤體、計量器、稱重傳感器、夾帶裝置、輸送帶、驅動箱、控制儀表和截料裝置組成，所述的備料器連接秤體，秤體上安裝有稱重傳感器與計量器，夾帶裝置位于計量器的下端，夾袋裝置由夾袋機構、氣動元件組成，驅動器連接控制儀表，控制儀表通過接線盒與稱重傳感器連接，截料裝置由截料斗、截料門、氣動元件、補氣門組成，定量裝置的下方設置有輸送帶。上述方法對液體包裝袋的規格有嚴格要求，并不適用不特定容積的罐裝。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于3D圖像處理的流體容積計量方法和系統。

根據本發明提供的一種基于3D圖像處理的流體容積計量方法，包括：

圖像處理步驟：采用雙攝像機實時拍攝軟包裝膜中隨液體容量增加而四周凸起的照片，通過采集某一時刻拍攝的多張照片進行處理，形成所述某一時刻的液面波形圖；

數值濾波步驟：根據流體類型和軟包裝膜的包材特征選擇濾波方式，對液面波形圖進行濾波處理，去除環境噪音，得到液體的充填過程的液面曲線；

數值修正步驟：對液面曲線進行非線性數值修正，訓練數學模型，更新數據庫數據；

容積計量步驟：在灌裝過程中實時計算實時容量，進行容積比較，容積比較結果為實時容量與額定容積的比值，當比值趨近1時完成灌裝。

優選地，所述雙攝像機保持水平方向一致，相對于軟包裝膜中的液體水平面呈正交設置，雙攝像機的光軸夾角呈設定角度。

優選地，所述多張照片進行處理是對多張照片進行圖像處理，得到液體的非線性輪廓曲線，并計算出實時容量。

優選地，所述非線性數值修正是選取設定時刻的液面波形圖，在袋寬坐標方向上的設定范圍內取多個點，通過取平均值運算，得到設定時刻的液面高度值。

優選地，所述濾波處理中舍去測量前后二段不穩定值，保留測量中間有效值。

根據本發明提供的一種基于3D圖像處理的流體容積計量系統，包括：