基于图像识别的防伪齿式白酒盖智能组装设备及方法与流程

本发明涉及一种基于图像识别的防伪齿式异形塑料白酒盖智能装配装置，具体是采用图像识别技术对异形塑料白酒盖的盖帽体的凹槽和外中套的凸齿进行精确定位，采用自动化装配方法代替人工装配方法完成防伪齿式白酒盖盖帽体凹槽和外中套凸齿的装配。

背景技术：

在庞大的白酒市场和较多的白酒品牌中，由于不同产品在酒盒包装、瓶体和瓶盖等外观包装的颜色和形状等方面都有自己独特的设计理念；对于同一个品牌的白酒厂家，由于其白酒有不同的类型，其不同的类型也有则不同的产品外包装。对于防伪齿式白酒瓶盖本身，其主要由盖帽体、内衬套、外中套、透明旋转内盖和倒酒器等组成，瓶盖盖帽体和外中套有不同的类型和形状，如：波浪条纹圆柱体式、圆锥面式、外表面呈多边形立体式和光滑面圆柱体式等等不同的形状。目前对于波浪条纹圆柱体式和光滑面圆柱体式，由于外表面相对规则，因此一般采用机械式结构对白酒盖的盖帽体凹槽和外中套凸齿进行机械式定位，然后将白酒盖的盖帽体凹槽与外中套凸齿进行加压组装。在生产实际过程中目前采用机械式定位方式能够解决波浪条纹圆柱体式和光滑面圆柱体式的白酒盖的自动装配过程，其成品率能达到97%；而对于外表面呈多边形立体式等异形的白酒盖的装配由于外表面不规则，无法通过精确的方式对白酒盖的盖帽体凹槽和外中套凸齿进行精确定位，目前在实际生产过程中主要是采用人工装配的方式完成白酒盖的盖帽体和外中套的装配过程，该方式的装配效率低下、装配成本高。

为实现对防伪齿式异形盖的盖帽体凹槽与外中套凸齿进行自动精确识别与定位，通过图像识别技术进行精确识别代替现有纯机械式定位或手工定位装配。从而实现智能化定位与装配，提高防伪齿式异形盖的盖帽体凹槽与外中套凸齿的装配效率，对降低企业生产成本具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的主要目的是解决上述背景技术存在的不足，设计出基于图像识别的防伪齿式异形塑料白酒盖智能组装装置。本发明的特点是利用图像识别技术完成防伪齿式异形盖的盖帽体凹槽与外中套凸齿的精确定位，然后通过步进电机和相关机械抓取等机构对防伪齿式异形盖盖帽体凹槽与外中套凸齿进行旋转，使其进入下一道可直接装配工序。该装置具有识别效率、定位精确、结构简单、易于维护和可靠性强等特点。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：基于图像识别的防伪齿式白酒盖智能组装设备及方法，它包括用于输送异形盖的外中套的外中套传送带机构，在外中套传送带机构的末端安装有用于抓取和放置外中套的第一抓取放置机构；

包括用于输送异形盖的盖帽体的盖帽体传送带机构，在盖帽体传送带机构的末端安装有用于抓取和放置盖帽体的第二抓取放置机构；

包括用于对外中套的凸齿进行识别和定位的第一定位系统；

包括用于对盖帽体的凹槽进行识别和定位的第二定位系统；

所述第一抓取放置机构、第二抓取放置机构、第一定位系统和第二定位系统都与总控制系统相连。

所述外中套等间距排列在外中套传送带机构上，所述外中套的凸起无序排列在传送带上。

所述盖帽体等间距排列在盖帽体传送带机构上，所述盖帽体的凹槽无序排列在传送带上。

所述第一抓取放置机构包括第一抓取机构，所述第一抓取机构固定安装在第一气缸上，并完成对外中套的抓取和松开动作，所述第一气缸通过连杆与第一步进电机的转轴相连，并通过第一抓取机构将位于外中套传送带机构上的外中套放置到第一气动三爪盘组件上；所述第一气缸和第一步进电机的信号线与总控制系统相连。

所述第二抓取放置机构包括第二抓取机构，所述第二抓取机构固定安装在第三气动缸上，并完成对盖帽体的抓取和松开动作，所述第三气动缸通过连杆与第四步进电机的转轴相连，并通过第二抓取机构将位于盖帽体传送带机构上的盖帽体放置到透明玻璃板上；所述第三气动缸和第四步进电机的信号线与总控制系统相连。

所述第一定位系统包括第一气动三爪盘组件，所述第一气动三爪盘组件安装在第二步进电机的输出轴上，所述第一气动三爪盘组件的正上方设置有第一图像识别传感器，所述第一图像识别传感器固定在第一挡光筒上，所述第一挡光筒的顶部安装有回转体，所述回转体固定安装在第二气缸的可伸缩杆上。

所述第二定位系统包括用于抓取盖帽体的第二气动三爪盘组件，所述第二气动三爪盘组件固定安装在第三步进电机的输出轴上，所述第二气动三爪盘组件的正下方设置有用于对盖帽体的凹槽进行识别的第二图像识别传感器，并配合第三步进电机实现盖帽体的定位，在第三步进电机的输出轴上安装有第二挡光筒。

任意一项所述基于图像识别的防伪齿式白酒盖智能组装设备对酒盖进行组装的方法，它包括以下步骤：

step1：将外中套通过上料放置到外中套传送带机构，并实现外中套的输送；同时将盖帽体通过上料放置到盖帽体传送带机构上，并实现盖帽体的输送；

step2：通过第一气动缸驱动第一抓取机构抓取外中套，并通过第一步进电机将外中套放置到第一定位系统的第一气动三爪盘组件上；

step3：通过第三气动缸驱动第二抓取机构抓取盖帽体，并通过第四步进电机将盖帽体放置到第二定位系统的透明玻璃板上；

step4：利用第一图像识别传感器对异形盖的外中套进行拍照与识别，将待识别的图像与标准图像进行对比，然后第二步进电机带动第一气动三爪盘组件和抓取的外中套一起，当第二步进电机顺时针运转时，若待识别的外中套的凸齿与标准图像的凸齿重合时，则第二步进电机停止转动，外中套凸齿的识别与定位完成；

step5：利用第二图像识别传感器通过透明玻璃板对异形盖的盖帽体进行拍照与识别，将待识别的图像与标准图像进行对比，然后第三步进电机带动第二气动三爪盘组件和抓取的盖帽体一起，当第三步进电机顺时针运转时，若待识别的异形盖盖帽体凹槽与标准图像的凹槽重合时，则第三步进电机停止转动，异形盖盖帽体凹槽的识别与定位完成。

所述step4和step5中具体识别定位过程为，第一图像识别传感器和第二图像识别传感器分别对外中套和盖帽体进行拍照和识别，形成待识别图像；通过比较待识别图像与标准图像之间相差的角度θ值，然后分别通过第二步进电机带动抓取的盖帽体和第三步进电机带动抓取的外中套进行顺时针旋转，使待识别图像与标准图像之间相差的角度θ值为零，则步进电机停止运转，完成了防伪齿式异形盖盖帽体的凹槽和异形盖外中套的凸齿的定位。

本发明有如下有益效果：

1、通过采用本发明的图像识别方式和机械旋转控制相结合的方式用于防伪齿式异形盖盖帽体的凹槽和外中套的凸齿进行精确定位，便于实现防伪齿式异形盖的盖帽体和外中套的智能组装装置。该装置具有识别效率、定位精确、结构简单、易于维护和可靠性强等特点。

2、异形盖盖帽体凹槽的识别与定位方式：利用第二图像识别传感器通过透明玻璃板对异形盖的盖帽体进行拍照与识别，将待识别的图像与标准图像进行对比，若待识别的图像与标准图像不一致时，则第三步进电机顺时针运转时，直到待识别的异形盖盖帽体凹槽与标准图像的凹槽重合，第三步进电机停止转动，异形盖盖帽体凹槽的识别与定位完成。

3、异形盖外中套的凸齿识别与定位方式：利用第一图像识别传感器对异形盖的外中套进行拍照与识别，将待识别的图像与标准图像进行对比，若待识别的图像与标准图像不一致时，第二步进电机将顺时针运转，直到待识别的异形盖外中套的凸齿与标准图像的凸齿重合，第二步进电机停止转动，异形盖外中套凸齿的识别与定位完成。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的整体结构主视图。

图2待识别的图像与标准图像的对比识别方法。

图中：1.外中套传送带机构、2.外中套、3.第一抓取机构、4.第一气动缸、5.连杆、6.第一步进电机、7.第一挡光筒、8.第一图像识别传感器、9.第二气动缸、10.可伸缩杆、11.回转体、12.第一气动三爪盘组件、13.第二步进电机、14.第二挡光筒、15.第三步进电机、16.第二气动三爪盘组件、17.第二图像识别传感器、18.透明玻璃板、19.第四步进电机、20.第三气动缸、21.第二抓取机构、22.盖帽体、23.盖帽体传送带机构、24.控制器系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

请参阅图1-2，基于图像识别的防伪齿式白酒盖智能组装设备及方法，它包括用于输送异形盖的外中套2的外中套传送带机构1，在外中套传送带机构1的末端安装有用于抓取和放置外中套2的第一抓取放置机构；包括用于输送异形盖的盖帽体22的盖帽体传送带机构23，在盖帽体传送带机构23的末端安装有用于抓取和放置盖帽体22的第二抓取放置机构；包括用于对外中套2的凸齿进行识别和定位的第一定位系统；包括用于对盖帽体22的凹槽进行识别和定位的第二定位系统；所述第一抓取放置机构、第二抓取放置机构、第一定位系统和第二定位系统都与总控制系统24相连。通过采用上述结构的利用图像识别技术完成防伪齿式异形盖的盖帽体凹槽与外中套凸齿的精确定位，然后通过步进电机和相关机械抓取等机构对防伪齿式异形盖盖帽体凹槽与外中套凸齿进行旋转，使其进入下一道可直接装配工序。该装置具有识别效率、定位精确、结构简单、易于维护和可靠性强等特点。

进一步的，所述外中套2等间距排列在外中套传送带机构1上，所述外中套2的凸起无序排列在传送带上。需要图像识别传感器进行识别和定位。

进一步的，所述盖帽体22等间距排列在盖帽体传送带机构23上，所述盖帽体22的凹槽无序排列在传送带上。需要图像识别传感器进行识别和定位。

进一步的，所述第一抓取放置机构包括第一抓取机构3，所述第一抓取机构3固定安装在第一气缸4上，并完成对外中套2的抓取和松开动作，所述第一气缸4通过连杆5与第一步进电机6的转轴相连，并通过第一抓取机构3将位于外中套传送带机构1上的外中套2放置到第一气动三爪盘组件12上；所述第一气缸4和第一步进电机6的信号线与总控制系统24相连。通过采用上述结构第一气缸4能够驱动第一抓取机构3实现外中套2的抓取和松开两个动作，第一步进电机6通过轴旋转将第一抓取机构3抓取的外中套2由外中套传送带机构1放置在第一气动三爪盘组件12上。

进一步的，所述第二抓取放置机构包括第二抓取机构21，所述第二抓取机构21固定安装在第三气动缸20上，并完成对盖帽体22的抓取和松开动作，所述第三气动缸20通过连杆与第四步进电机19的转轴相连，并通过第二抓取机构21将位于盖帽体传送带机构23上的盖帽体22放置到透明玻璃板18上；所述第三气动缸20和第四步进电机19的信号线与总控制系统24相连。工作过程中，第三气动缸20能够驱动第三气动缸20完成对于盖帽体22的抓取和松开两个动作，第四步进电机19通过轴旋转将第二抓取机构21抓取的异形盖盖帽体22由盖帽体22传送带机构23放置在透明玻璃板18上。

进一步的，所述第一定位系统包括第一气动三爪盘组件12，所述第一气动三爪盘组件12安装在第二步进电机13的输出轴上，所述第一气动三爪盘组件12的正上方设置有第一图像识别传感器8，所述第一图像识别传感器8固定在第一挡光筒7上，所述第一挡光筒7的顶部安装有回转体11，所述回转体11固定安装在第二气缸9的可伸缩杆10上。利用第一图像识别传感器8对异形盖的外中套2进行拍照与识别，将待识别的图像与标准图像进行对比，然后第二步进电机13带动第一气动三爪盘组件12和抓取的外中套2一起，当第二步进电机13顺时针运转时，若待识别的外中套2的凸齿与标准图像的凸齿重合时，则第二步进电机13停止转动，异形盖外中套2凸齿的识别与定位完成。

进一步的，所述第二定位系统包括用于抓取盖帽体的第二气动三爪盘组件16，所述第二气动三爪盘组件16固定安装在第三步进电机15的输出轴上，所述第二气动三爪盘组件16的正下方设置有用于对盖帽体22的凹槽进行识别的第二图像识别传感器17，并配合第三步进电机15实现盖帽体22的定位，在第三步进电机15的输出轴上安装有第二挡光筒14。利用第二图像识别传感器17通过透明玻璃板对异形盖的盖帽体22进行拍照与识别，将待识别的图像与标准图像进行对比，然后第三步进电机15带动第二气动三爪盘组件16和抓取的盖帽体22一起，当第三步进电机15顺时针运转时，若待识别的盖帽体22凹槽与标准图像的凹槽重合时，则第三步进电机15停止转动，盖帽体22凹槽的识别与定位完成。

实施例2：

任意一项所述基于图像识别的防伪齿式白酒盖智能组装设备对酒盖进行组装的方法，它包括以下步骤：

step1：将外中套2通过上料放置到外中套传送带机构1，并实现外中套2的输送；同时将盖帽体22通过上料放置到盖帽体传送带机构23上，并实现盖帽体22的输送；

step2：通过第一气动缸4驱动第一抓取机构3抓取外中套2，并通过第一步进电机6将外中套2放置到第一定位系统的第一气动三爪盘组件12上；

step3：通过第三气动缸驱动第二抓取机构抓取盖帽体22，并通过第四步进电机19将盖帽体22放置到第二定位系统的透明玻璃板上；

step4：利用第一图像识别传感器8对异形盖的外中套2进行拍照与识别，将待识别的图像与标准图像进行对比，然后第二步进电机13带动第一气动三爪盘组件12和抓取的外中套2一起，当第二步进电机13顺时针运转时，若待识别的外中套2的凸齿与标准图像的凸齿重合时，则第二步进电机13停止转动，外中套2凸齿的识别与定位完成；

step5：利用第二图像识别传感器17通过透明玻璃板对异形盖的盖帽体22进行拍照与识别，将待识别的图像与标准图像进行对比，然后第三步进电机15带动第二气动三爪盘组件16和抓取的盖帽体22一起，当第三步进电机15顺时针运转时，若待识别的异形盖盖帽体22凹槽与标准图像的凹槽重合时，则第三步进电机15停止转动，异形盖盖帽体22凹槽的识别与定位完成。

进一步的，所述step4和step5中具体识别定位过程为，第一图像识别传感器8和第二图像识别传感器17分别对外中套2和盖帽体22进行拍照和识别，形成待识别图像；通过比较待识别图像与标准图像之间相差的角度θ值，然后分别通过第二步进电机13带动抓取的盖帽体22和第三步进电机15带动抓取的外中套2进行顺时针旋转，使待识别图像与标准图像之间相差的角度θ值为零，则步进电机停止运转，完成了防伪齿式异形盖盖帽体22的凹槽和异形盖外中套2的凸齿的定位。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。