一种多规格瓶装产品外包装缺陷检测系统

1.本实用新型属于缺陷检测技术领域，涉及一种多规格瓶装产品外包装缺陷检测系统。


背景技术：

2.为了保证产品的质量，产品的外观检测是工业生产中一个必不可少的环节。在饮料、矿泉水等瓶类产品的生产线上，由于生产线传输机构存在震动、喷码机可能存在故障、瓶盖上可能会有水渍等原因导致的字符漏喷、字符打飞等故障。同时还需检测瓶盖是否压紧到位、标签是否套入瓶身正确位置。
3.传统的针对于饮料瓶、矿泉水瓶等瓶类产品的外观缺陷检测采用人工检测的方法，人工检测存在检测人员视力疲劳和主观判断等因素干扰。导致检测效率低，检测准确率随着检测工人的疲劳而降低问题。
4.产品外观视觉检测已有公开报道。如专利号为cn201520516800.9,授权公告日为2015年10月28日，名称为《一种瓶装产品外包装标签喷码缺陷检测系统》的实用新型中，按包括传送带和三个检测工位，三个检测工位设置有相机、光源和光电触发机构，用于检测产品外包装标签，喷码缺陷。但它在一条生产线上只能检测一种规格和类型的产品，通用性不强，从而影响工厂生产效率。


技术实现要素：

5.针对现有技术中产品生产线上一套视觉检测设备只适用于一种产品的外观缺陷检测的问题和人工检测瓶装产品导致检测效率低，检测准确率随着检测工人的疲劳而降低的问题，本实用新型提供一种多规格瓶装产品外包装缺陷检测系统，可针对不同规格瓶类产品标签、喷码、瓶盖，检测系统不干扰生产线独立运行，检测准确率高。
6.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
7.一种多规格瓶装产品外包装缺陷检测系统，包括plc逻辑控制系统、视觉控制器、参数设置模块和沿所述待检测瓶装产品的生产线一侧布置的三组检测装置；
8.所述的三组检测装置沿待检测瓶装产品的移动方向依次设置，每组检测装置均包括一个两自由度运动平台，两自由度运动平台上均安装有图片获取装置和到位检测传感器，三个图片获取装置分别用于获取待检测瓶装产品的瓶盖照片、标签照片和喷码照片，到位检测传感器用于判断待检测瓶装产品是否到达对应图片获取装置的获取范围；
9.所述plc逻辑控制系统的输入端连接有参数设置模块和三组检测装置中的到位检测传感器，参数设置模块用于设置每个两自由度运动平台的目标位置、图片获取装置的获取频率与位置，plc逻辑控制系统的输出端连接有三组检测装置中的两自由度运动平台，plc逻辑控制系统与视觉控制器连接，视觉控制器分别与三组检测装置中的图片获取装置连接，视觉控制器装有用于判断瓶盖、标签或喷码是否合格的视觉处理软件。
10.优选的，所述的图片获取装置为工业相机。
11.优选的，所述的两自由度运动平台沿生产线间隔设置，plc逻辑控制系统的输出端还连接有三个气缸驱动运动机构，三个气缸驱动运动机构中的两个气缸驱动运动机构的输出端均分别位于三个两自由度运动平台之间，最后一个气缸驱动运动机构的输出端位于最后一个两自由度运动平台的下游，所有气缸驱动运动机构的输出端均用于将不合格的瓶装产品推出生产线。
12.进一步，所述所有气缸驱动运动机构的输出端水平设置，且均与沿待检测瓶装产品的瓶身垂直设置。
13.优选的，所述所有两自由度运动平台上还安装有用于为图片获取装置提供光亮的光源，视觉控制器分别与对应的光源连接。
14.进一步，所述的图片获取装置和光源被包围在遮光罩中。
15.优选的，所述的光源为环状，图片获取装置贯穿光源设置。
16.优选的，所述的参数设置模块为人机交互界面。
17.优选的，所述的plc逻辑控制系统通过运动控制接口与两自由度运动平台或气缸驱动运动机构连接。
18.优选的，所述plc逻辑控制系统通过网口与视觉控制器连接，视觉控制器通过网口与图片获取装置连接。
19.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
20.本实用新型一种多规格瓶装产品外包装缺陷检测系统，将图片获取装置和到位检测传感器安装在一个位于待检测瓶装产品生产线一侧的两自由度运动平台上，且当将参数设置模块和到位检测传感器设置在plc逻辑控制系统的输入端，这样参数设置模块可设置待检测瓶装产品在生产线中的坐标值、图片获取装置的获取频率与位置，plc逻辑控制系统接到到相关信息后会控制对应的两自由度运动平台到达生产线的指定位置，到位检测传感器可判断待检测瓶装产品是否到达对应图片获取装置的获取范围，当检测到待检测瓶装产品后，可将信号传输给plc逻辑控制系统，plc逻辑控制系统可通过视觉控制器给图片获取装置发脉冲信号触发图片获取装置获取图片，图像信息会通过视觉控制器的视觉处理软件进行判断，依次得出瓶盖、标签和喷码是否合格的结果。本实用新型能够根据不同规格尺寸的待检测瓶装产品进行检测位置的自动调整，保证待检测瓶装产品位于图片获取装置视野中，实现对不同规格待检测瓶装产品外观缺陷的高精度检测。检测过程稳定，通用性较强。视觉控制器的视觉处理软件可判断喷码字符情况，包括字符缺陷、字符漏印；瓶盖封口情况，包括是否有瓶盖、瓶盖是否歪斜、封盖高度是否到位、瓶盖缝隙是否过大、安全盖是否歪斜、套帽是否变形；瓶身套入标签是否歪斜，标签是否位于指定位置。相较于传统的人工检测的方法，缺陷检测的效率得以大大提高，便于推广应用。整个检测系统和分拣机构不干扰生产线独立运行，不需要改造原有生产线，设备安装简便，成本低、效率高。
21.进一步的，plc逻辑控制系统的输出端连接有三个气缸驱动运动机构，这样当视觉控制器的视觉处理软件对瓶盖、标签或喷码判断完成后，会将是否合格的结果发送给plc逻辑控制系统，plc逻辑控制系统可驱动对应的气缸驱动运动机构的输出端对检测出有缺陷的产品进行自动剔除，推出生产线。
附图说明
22.图1为本实用新型所述的缺陷检测系统结构示意图；
23.图2为本实用新型所述的缺陷检测系统在生产线使用时的局部示意图；
24.图3为本实用新型所述的缺陷检测系统在生产线使用时带有遮光罩和参数设置模块的结构图；
25.图4为本实用新型所述的缺陷检测系统中气缸驱动运动机构与待检测瓶装产品的位置示意图；
26.图5为本实用新型所述的缺陷检测系统工作流程图。
27.图中：1-生产线、2-矿泉水瓶、3-两自由度运动平台、4-遮光罩、5-参数设置模块和6-气缸驱动运动机构。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
29.本实用新型一种多规格瓶装产品外包装缺陷检测系统，可针对套瓶类产品生产线的瓶身包装外观进行检测，如图1所示，主要包含了plc逻辑控制系统、视觉控制器、参数设置模块5和沿所述待检测瓶装产品的生产线1一侧布置的三组检测装置，图1仅展示了一组检测装置，三组检测装置沿待检测瓶装产品的移动方向依次步置，每组检测装置首先包括了一个两自由度运动平台3，两自由度运动平台上均安装有工业相机、光源和到位检测传感器，plc逻辑控制系统的输入端连接有参数设置模块5和三组检测装置中的到位检测传感器，plc逻辑控制系统的输出端连接有三组检测装置中的两自由度运动平台3，plc逻辑控制系统与视觉控制器连接，视觉控制器与三组检测装置中的工业相机和光源连接。
30.为了适用于不同规格瓶类产品，如图2和图3所示，每个两自由度运动平台3上均安装有工业相机、光源和到位检测传感器，两自由度运动平台3主要包括的部件主要伺服电机和丝杠，到位检测传感器可判断待检测瓶装产品是否到达对应工业相机的拍照范围。plc逻辑控制系统的输入端连接有参数设置模块5和对应的到位检测传感器，每个两自由度运动平台3可根据参数设置模块5设置的不同规格尺寸产品的结果，进行检测位置的自动调整，即自动调整各自工业相机的工作距离和高度，保证被测对象位于工业相机的视野中并清晰成像。使用三个遮光罩分别包围每个工业相机和光源，以保证检测时不受外界光源干扰，依次排列在生产线一侧，每个检测装置完成一项检测任务，分别为喷码、瓶盖、标签的视觉检测。本实用新型选择的光源为环状，工业相机贯穿光源步置。
31.第一组检测装置中的工业相机用于获取喷码字符情况，包括字符缺陷、字符漏印，第二组检测装置中的工业相机用于获取瓶盖封口情况，包括是否有瓶盖、瓶盖是否歪斜、封盖高度是否到位、瓶盖缝隙是否过大、安全盖是否歪斜、套帽是否变形；第三组检测装置中的工业相机用于获取标签，包括瓶身套入标签是否歪斜，标签是否位于指定位置。
32.如图4，气缸驱动运动机构6同样布置在生产线一侧，两自由度运动平台3沿生产线1间隔设置，plc逻辑控制系统的输出端还设置有3个气缸驱动运动机构，三个气缸驱动运动机构中的两个气缸驱动运动机构的输出端均分别位于三个两自由度运动平台之间，最后一个气缸驱动运动机构的输出端位于最后一个两自由度运动平台3的下游，所有气缸驱动运
动机构的输出端均可根据视觉检测结果将不合格的瓶装产品推出生产线1，合格产品流入下一个生产环节。具体地，所有气缸驱动运动机构的输出端水平设置，且均与沿待检测瓶装产品的瓶身垂直。
33.视觉控制器中安装有视觉处理软件，视觉处理软件针对于喷码检测采用ocr算法，对待测目标的喷码进行检测和识别。针对于瓶盖和标签的检测，视觉处理软件采用模板匹配算法。瓶盖和标签检测的检测内容属于位置检测，采用经典的模板匹配算法将采集到的瓶盖封装和标签套印图像与位置正确的标准模板进行比较，如果瓶盖和标签位置与标准位置之间的偏差过大，模板匹配的评分低于给定阈值，则判断为瓶盖和标签位置异常。参数设置模块5采用人机交互界面，工作人员在系统工作前设置当前生产线上的产品规格参数、光源强度、工业相机拍照位置、频率，产品规格参数对应每个两自由度运动平台的目标位置。
34.以矿泉水的生产线为例，如图5所示，本实用新型一种多规格瓶装产品外包装缺陷检测系统在工作时，具体过程如下：
35.在一条矿泉水的生产线上，检测系统配合矿泉水生产线运行，系统上电后进行初始化检查，确保系统的左右部件无异常。然后通过人机交互界面设置产品规格、工业相机拍照位置、拍照频率、光源强度，人机交互界面将预先设置好的参数信息发给plc逻辑控制系统，plc逻辑控制系统将信息(x,z坐标信息)发给伺服电机，伺服电机带动丝杠使两自由度运动平台3到达指定位置，到位检测传感器启动，并检测到产品后，将信号发给plc逻辑控制系统，plc逻辑控制系统通过视觉控制器给工业相机发脉冲信号触发工业相机拍照，工业相机拍摄到的图像信息通过视觉控制器的视觉处理软件进行判断，视觉控制器将判断结果发送给plc逻辑控制系统，plc逻辑控制系统根据判断结果驱动气缸驱动运动机构6将不合格的产品分拣出来，完成分拣。