一种全方位pet瓶盖防盗环缺陷的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业自动化检测技术领域，具体涉及一种全方位PET瓶盖防盗环缺陷的检测方法。
【背景技术】
[0002]目前，食品的安全问题越来越受到政府和国民的关注。在现有的啤酒、饮料和药品的生产过程中，都要求灌装容器满足相应的质量标准，在生产的每一个环节都要进行严格的检测，一旦出现不合格的瓶口，则不但影响生产厂家的声誉，而且由于瓶口与消费者的亲密接触，可能会造成使用者受伤，导致消费者的切身利益受到损失。其中，密封性是否完好是PET瓶包装中非常重要的指标之一，不但直接影响PET瓶内部食品的质量，也影响产品外观，因此对瓶盖状态的检测有着非常重要的意义。而防盗环作为PET瓶未开启的标志，直接影响产品的密封性和外观。防盗环缺陷主要是由于在旋盖过程中扭力或者灌装压力不合适导致的，而缺陷的表现主要有架桥点断开、防盗环断裂、防盗环缺失和防盗环内卷等，防盗环缺陷检测难点在于缺陷发生的位置和表现形式不确定。目前的基于前置光检测防盗环缺陷的方法，存在需要很多个工位或者复杂的镜面成像才能实现全方位的检测，结构复杂，稳定性差，大大增加了硬件的复杂度和成本，在检测系统中存在视角盲区的问题，影响了检测精度。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:提供一种成本低、检测精度高、无盲区的全方位PET瓶盖防盗环缺陷的检测方法。
[0004]本发明的技术方案是:一种全方位PET瓶盖防盗环缺陷的检测方法，包括以下步骤:
(一)将待测PET瓶通过输送带移动，通过第一检测柜的正面光检测工位1、正面光检测工位II，第二检测柜的背光检测工位I和背光检测工位II ;所述正面光检测工位I包括相机Al和光源I，正面光检测工位II包括相机A2和光源II，背光检测工位I包括相机BI和均匀面光I，背光检测工位II包括相机B2和均匀面光II ;相机Al和相机A2分别设置在瓶盖两侧，采用前置光成像，相机Al和相机A2观测角度水平，高度和待检测PET瓶盖适配环高度一致，光源I放置于相机Al上方或下方，和瓶盖与相机Al连线对称位置，斜下或斜上角度照射瓶盖区域；光源II放置于相机A2上方或下方，和瓶盖与相机A2连线对称位置，斜下或斜上角度照射瓶盖区域；相机BI和相机B2分别设置在瓶盖两侧，采用背光成像，相机BI和相机Al同一角度，相机BI观测角度水平，高度和待检测PET瓶盖适配环高度一致，均匀面光I放置在瓶盖和相机BI连线的正后方；相机B2和相机A2同一角度，相机B2观测角度水平，高度和待检测PET瓶盖适配环高度一致，均匀面光II放置在瓶盖和相机B2连线的正后方；
(二)将相机Al和相机A2取得的前置光图像输入图像处理系统进行图像处理，包括以下工艺步骤:
1、瓶盖顶部定位:通过获取接近瓶盖边缘位置的两侧顶部轮廓获得瓶盖的位置和姿态；将图像按照图像中心为旋转中心，以求取的直线倾角为角度对原图像进行旋转后，通过动态二值化获取瓶盖区域的定位后图像；
2、均衡化处理:采用圆柱表面光照二次曲线模型对定位后图像的瓶盖表面亮度进行修正，获得均衡化图像；
3、缺陷特征提取和缺陷判决:桥接区域采用局部动态二值化对获得的均衡化图像进行区域分割，并进行形态学开运算将原本断开的缺陷区域连接起来，提取在Y方向上的梯度响应，当梯度响应和缺陷面积、长度大于给定的阈值，则判断有断桥出现；防盗环区域采用局部动态二值化的分割算法，对均衡化图像的缺陷区域进行提取，当缺陷面积大于给定阈值后，判定为防盗环异常；
(三)将相机BI和相机B2取得的背光图像输入图像处理系统进行图像处理，包括以下工艺步骤:
1、适配环定位:将图像和检测区域进行相应的变换，将防盗环检测框放置在瓶盖的桥接位置；
2、缺陷特征提取和缺陷判决:提取瓶盖Y方向上的边缘响应并进行二值化，当边缘响应的区域大于给定阈值，则判定当前区域内有防盗环缺陷存在；
(四)通过与图像处理系统连接的剔除装置对步骤(二)和步骤(三)中PET瓶盖防盗环缺陷的瓶子剔除。
[0005]进一步的，所述步骤(二)中利用Sobel算子提取在Y方向上的梯度响应，步骤(三)中利用Sobel算子提取在Y方向上的边缘响应。
[0006]所述第一检测柜内的正面光检测工位I和正面光检测工位II采用异步成像。
[0007]本发明的有益效果是:
1、360度无盲区检测:采用平行的背光和前置光补偿的方式，实现了 360度全方位无盲区的防盗环检测；将瓶盖区域划分成多个视角中进行观测，只需要2个前置光工位、2个背光工位将不同位置的缺陷进行无盲区的成像，降低硬件成本；同时，能够很好的消除相邻视角光源带来的影响，提高成像质量和检测精度。
[0008]2、高精度检测算法:在背光成像上，通过提取瓶盖侧边上的纵向下边缘梯度特征，精确检测处于该位置的防盗环缺陷；在前置光成像上，通过利用瓶盖顶部形状进行的定位，能够精确定位瓶盖的位置和姿态；在此基础上，根据瓶盖尺寸，自适应的调整检测框位置；采用圆柱表面光照二次曲线模型对定位后图像的瓶盖表面亮度进行修正，获得均衡化图像；融合纵向梯度特征和局部动态二值化区域特征，分别对桥接缺陷和环缺陷进行检测。
[0009]3、降低误剔除率:由于采用位置自适应的检测算法，能够根据瓶盖大小自动调整检测框的位置和大小，消除瓶子在链道上由于前后左右位置不同导致的成像姿态的差异，降低了误剔除率。
[0010]和现有的技术相比，本发明具有无盲区、结构简单、成本低、检测精度高等优点，对断桥、断环、卷边和缺失等防盗环缺陷达到了 99.9%以上的检测精度，适用于多种PET瓶盖。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的背光和前置光补偿观测光路图；
图2是本发明的全方位检测装置结构图；
图3是本发明的整体流程图；
图4是本发明的前置光成像工艺流程图；
图5是本发明的背光成像工艺流程图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步描述，以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0013]全方位PET瓶盖防盗环缺陷的检测方法，包括以下步骤:
步骤一、将待测PET瓶通过输送带2移动，通过第一检测柜4的正面光检测工位1、正面光检测工位II，第二检测柜5的背光检测工位I和背光检测工位II，如图2本发明的全方位检测装置结构图所示。正面光检测工位I包括相机Al和光源I 6，正面光检测工位II包括相机A2和光源II 7，背光检测工位I包括相机BI和均匀面光I 8，背光检测工位II包括相机B2和均勻面光II 9,如图1本发明的背光和前置光补偿观测光路图所不。相机Al和相机A2分别设置在瓶盖I两侧，采用前置光成像，相机Al和相机A2观测角度水平，高度和待检测PET瓶盖I适配环高度一致。光源I 6放置于相机Al上方或下方，和瓶盖与相机Al连线对称位置，斜下或斜上角度照射瓶盖区域。光源II 7放置于相机A2上方或下方，和瓶盖与相机A2连线对称位置，斜下或斜上角度照射瓶盖区域。相机BI和相机B2分别设置在瓶盖I两侧，采用背光成像，相机BI和相机Al同一角度，相机BI观测角度水平，高度和待检测PET瓶盖适配环高度一致，均匀面光I 8放置在瓶盖和相机BI连线的正后方。相机B2和相机A2同一角度，相机B2观测角度水平，高度和待检测PET瓶盖I适配环高度一致，均匀面光II 9放置在瓶盖和相机B2连线的正后方。
[0014]步骤二、将相机Al和相机A2取得的前置光图像输入图像处理系统进行图像处理，如图4本发明的前置光成像工艺流程图所示，具体包括以下工艺步骤:
1、瓶盖顶部定位:首先通过瓶盖位置进行定位操作，具体流程如下:
1.1、从上往下的方向寻找上升Y方向的上升边缘响应，经过平滑滤波后得到瓶盖顶部的轮廓T(X)，其中T(X)是以X坐标为自变量的坐标值；
1.2、通过获取接近瓶盖边缘位置的两侧顶部轮廓，即选取T(η)和Τ(χ-η)的坐标点求取瓶盖顶部直线方程；
1.3、如果顶部直线倾角小于le-6，则进行1.4步，否则将图像按照图像中心为旋转中心，以求取的直线倾角为角度对原图像进行旋转后，重新进行(1.广1.2)步的操