本发明属于自动检测技术领域，具体地讲，涉及一种塑料容器检测系统及检测方法。
背景技术：
随着消费者的要求越来越高，对各类生活用品、药品等的外包装要求也越来越高，因此对用于盛装各类产品的塑料容器质量检测越来越重视。现阶段的塑料容器质量检测一般存在检测流程长，检测精度底，能耗大，运行成本高等缺点，不利于塑料容器质量检测的长远发展。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种智能化程度高、检测精度高、效率高、高效节能的塑料容器检测系统及检测方法。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种塑料容器检测系统，所述检测系统可以包括：传输单元、检测单元、图像处理单元、模板创建单元、剔除单元和控制单元，所述传输单元包括用于传送待检测塑料容器的传送构件；所述检测单元包括能够对经所述传送构件传送的待检测塑料容器的口肩部的图像进行采集的第一图像采集子单元、能够对经所述传送构件传送的待检塑料容器的身部的图像进行采集的第二图像采集子单元、能够对经所述传送构件传送的待检塑料容器的外底部的图像进行采集的第三图像采集子单元、以及能够检测塑料容器是否到达所述第一图像采集子单元的第一位置传感器、能够检测塑料容器是否到达所述第二图像采集子单元的第二位置传感器和能够检测塑料容器是否到达所述第三图像采集子单元的第三位置传感器；所述图像处理单元分别接收检测单元的第一图像采集子单元、第二图像采集子单元和第三图像采集子单元采集的图像，并根据接收图像与塑料容器合格模板对比，判断被检测塑料容器的相应部位是否合格；所述模板创建单元能够根据第一、第二和第三图像采集子单元采集得到的相应部位的合格塑料容器图像自动创建塑料容器合格模板，并能够响应于用户请求，对第一、第二和第三图像采集子单元采集得到的相应部位的人为规定可接受缺陷的不合格塑料容器的图像进行训练，以更新所述塑料容器合格模板；所述控制单元能够分别根据第一、第二和第三位置传感器的检测结果对应开启第一、第二和第三图像采集子单元，能够根据图像处理单元所提供的被检测塑料容器的相应部位不合格的结果，发出剔除指令；所述剔除单元接收所述控制单元发出的剔除指令，并从所述传送构件上剔除对应的被检测塑料容器。
在本发明的塑料容器检测系统的一个示例性实施例中，所述模板创建单元能够根据所述第一、第二和第三图像采集子单元对人为判定的若干个合格的塑料容器采集得到的相应部位图像进行自主学习，并生成塑料容器合格模板。
在本发明的塑料容器检测系统的一个示例性实施例中，所述检测系统还包括预警单元，所述预警单元能够根据所述剔除单元高频率剔除不合格塑料容器发出预警信号，并能够提醒用户对可接受缺陷的不合格塑料容器的图像进行训练，以对塑料容器合格模板进行更新。
在本发明的塑料容器检测系统的一个示例性实施例中，所述第一图像采集子单元、第二图像采集子单元和第三图像采集子单元沿传送构件的传送方向串行布置，且所述第二图像采集子单元位于最下游；所述剔除单元设置在沿传送构件的传送方向的第二图像采集子单元之后，也可以包括沿传送构件的传送方向设置在第一图像采集子单元之后的第一子剔除单元、设置在第二图像采集子单元之后的第二子剔除单元和设置在第三图像采集子单元之后的第三子剔除单元。
在本发明的塑料容器检测系统的一个示例性实施例中，所述剔除单元包括沿传送构件的传送方向设置在第一图像采集子单元之后的第一子剔除单元、设置在第二图像采集子单元之后的第二子剔除单元和设置在第三图像采集子单元之后的第三子剔除单元，其中，所述第一子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的口部和肩部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器；所述第二子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的身部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器；所述第三子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的外底部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器。
在本发明的塑料容器检测系统的一个示例性实施例中，所述第一图像采集子单元包括设置在位于传送构件上的待检测塑料容器的口部和肩部上方的第一打光单元和第一拍照单元；所述第二图像采集子单元包括设置在位于传送构件上的待检测塑料容器的身部四周的第二交叉打光单元和第二拍照单元；第三图像采集子单元包括设置在位于传送构件上的待检测塑料容器的外底部下方的第三打光单元和第三拍照单元。所述第二交叉打光单元包括以待检测塑料容器的高度方向为光线投射中心轴的第一、第二、第三和第四面光源，以对待检测塑料容器的身部进行打光，第一至第四面光源各自分别具有光强为30000-100000勒克斯的第一打光状态和光强为200000-400000勒克斯的第二打光状态，其中，第一面光源与第三面光源彼此相向设置，第二面光源与第四面光源彼此相向设置；
所述第二拍照单元包括第一、第二、第三和第四子拍照机构，其中，第一子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第一面光源打光的待检测塑料容器的第一身部区域进行拍照，第二子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第二面光源打光的待检测塑料容器的第二身部区域进行拍照，第三子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第三面光源打光的待检测塑料容器的第三身部区域进行拍照，第四子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第四面光源打光的待检测塑料容器的第四身部区域进行拍照。所述控制单元能够在所述待检测塑料容器移动至第二位置传感器时使第一至第四面光源分时段经历第一打光状态和第二打光状态，并且在第一至第四面光源处于第一打光状态时相应地打开第一、第二、第三和第四子拍照机构，在第一至第四面光源处于第二打光状态时相应地打开第一、第二、第三和第四子拍照机构，并且第一、第二、第三和第四面光源的两个以上面光源不能同时处于第二打光状态。
本发明的另一方面提供了一种基于上述塑料容器检测系统的塑料容器检测方法，所述检测方法包括以下步骤：通过所述模板创建单元对人为判定合格的若干个塑料容器进行自主学习，创建塑料容器合格模板；利用所述检测系统对待检测塑料容器进行检测，将检测后的塑料容器分为合格塑料容器和不合格塑料容器；通过人为规定，将不合格塑料容器分为严重缺陷塑料容器和可接受缺陷塑料容器，将严重缺陷塑料容器直接剔除；根据用户需求，模板创建单元对所述第一、第二和第三图像采集子单元采集得到的相应部位的人为规定可接受缺陷的不合格塑料容器的图像进行训练，更新所述塑料容器合格模板。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：(1)能够通过系统的自主学习功能建立合格模板，很大程度的提高了检测系统的智能化程度；(2)能够对在容器高频率出现废品时发出预警信号，能够对可接受缺陷的容器在线进行训练以修改合格模板；(3)可以针对容器的不同部分进行精确检测，实现分类剔除；(4)可以按照检测部位所耗功率的大小进行工序设计，并设置三个子剔除单元，可以在消耗功率较小的检测部位提前将不良塑料容器剔除，不但省掉后续大功率检测部位的检测环节，而且还减轻了处理器的负担，降低了出错概率，高效节能。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的塑料容器检测方法的流程示意图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的一种塑料容器检测系统及检测方法。
具体来讲，本发明的系统的一方面通过设置模板创建单元，可以对合格塑料容器进行自主学习，自动生产合格模板，取代了人为设置。并且能够实现可接受缺陷塑料容器在线进行训练以重新创建新的合格模板。能够在容器高频率出现废品时发出预警信号，以提醒用户检测工艺存在问题或者因为检测要求过高，以对合格模板进行调整；另一方面，本发明可以将塑料容器分为口肩部区域(口部区域和肩部区域)、身部区域以及外底部区域三个区域进行分别检测，并对身部区域进行两次图像采集，显著的提高了塑料容器检测精度；再一方面，本发明以口肩部区域、身部区域以及外底部区域检测所需要的功耗大小进行依次排序检测，将功耗最小的区域进行最先检测，将功耗最大的区域进行最后检测，与在各个检测区域完成后分别设置剔除单元，一旦检测出塑料容器存在缺陷，紧接着就进行剔除，省掉后续功率比较大区域的视觉检测，不但高效节能，又实现了对存在不同缺陷的塑料容器进行分类。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的塑料容器检测方法的流程示意图。
本发明的一方面提供了一种塑料容器检测系统，在本发明的塑料容器检测系统的一个示例性实施例中，所述检测系统可以包括传输单元、检测单元、图像处理单元、模板创建单元、剔除单元和控制单元。
所述传输单元可以包括传送构件，能够用于单列的流水线式的传送待检测塑料容器。所述传送构件可以为传送带。当然，本发明的传送构件不限于此，例如传送链等均可。
所述检测单元可以包括第一图像采集子单元、第二图像采集子单元以及第三图像采集子单元。所述第一图像采集子单元能够对经所述传送构件传送的待检测塑料容器的口肩部的图像进行采集。所述第二图像采集子单元能够对经所述传送构件传送的待检塑料容器的身部的图像进行采集。所述第三图像采集子单元能够对经所述传送构件传送的待检塑料容器的外底部的图像进行采集。所述检测单元还可以包括能够检测塑料容器是否到达所述第一图像采集子单元的第一位置传感器，能够检测塑料容器是否到达所述第二图像采集子单元的第二位置传感器和能够检测塑料容器是否到达所述第三图像采集子单元的第三位置传感器。所述各位置传感器可以位于传送构件的两侧、底部或者上方位置。所述各位置传感器所处的位置只要能够检测塑料容器是否达到第一、第二以及第三图像采集子单元均可。
在本示例中，所述第一图像采集子单元、第二图像采集子单元和第三图像采集子单元可以沿传送构件的传送方向串行布置，即可以依次序将第一、第二和第三图像采集子单元布置。所述第一图像采集子单元、第二图像采集子单元和第三图像采集子单元的排列顺序可以任意调整。优选的，由于塑料容器身部的检测功耗最大，可以将身部图像采集，即第二图像采集子单元位于最下游，口肩部及外底部的图像采集可以根据所需功耗大小进行排位，将功耗最小的排在最前，将功耗次之的排在中游，以该排序进行检测可以很好的减少检测能耗。
所述图像处理单元分别用于接收检测单元的第一图像采集子单元、第二图像采集子单元和第三图像采集子单元采集的图像。并根据第一图像采集子单元采集的图像情况判断被检测塑料容器的口部和肩部是否合格；根据第二图像采集子单元采集的图像情况判定被检测塑料容器的身部是否合格；根据第三图像采集子单元采集的图像情况判定被检测塑料容器的外底部是否合格。接收到相应部位的图像信息后，图像处理单元将各图像采集子单元采集得到的图像与合格的塑料容器的合格模板进行比对，比对的参数可以包括图像灰度值、面积、反射率、折射率等，以判定相应检测部位是否合格。
所述模板创建单元能够在本发明的检测系统的整体运行的前期，通过提前放一批次人为判定合格的塑料容器，然后利用第一、第二和第三图像采集子单元对放入的合格容器进行图像采集，根据采集得到的图像自动生成塑料容器合格模板。这里，一批次合格塑料容器可以是人为规定或经验判定的若干个合格的塑料容器。通过在模板创建单元对采集得到的合格的的各部位的图片进行训练，以生成合格模板。并且，当系统运行过程中，可能会存在因为生成的合格模板的检测精度要求过高，连续或者高频的判定容器不合格，此时，可以根据用户的请求，模板创建单元能够通过加载已经获取的可接受缺陷的塑料容器图像进行训练，然后对原合格模板进行更新，以生成新的合格模板。所述可接受缺陷的塑料容器是指在没有对合格模板更新前判定为不合格塑料容器中，通过人为的规定，将判定不合格的塑料容器分为严重缺陷塑料容器和可接受缺陷塑料容器。将判定为严重缺陷的塑料容器可以直接剔除。这里的人为规定的严重缺陷塑料容器和可接受缺陷塑料容器可以根据厂家或用户需求自行规定。
所述控制单元能够分别根据第一、第二和第三位置传感器的检测结果对应开启第一、第二和第三图像采集子单元。即能够根据第一位置传感器检测到所述被检测塑料容器进入第一图像采集子单元时，开启第一图像采集子单元；根据第二位置传感器检测到所述被检测塑料容器进入第二图像采集子单元时，开启第二图像采集子单元；根据第三位置传感器检测到所述被检测塑料容器进入第三图像采集子单元时，开启第三图像采集子单元。并且能够根据图像处理单元所提供的被检测塑料容器的相应的口肩部、身部以及外底部不合格的结果，发出剔除指令。
所述剔除单元能够接收所述控制单元发出的剔除指令，并从所述传送构件上剔除对应的被检测塑料容器。
在本示例中，剔除单元可以是设置在最下游的第二图像采集子单元之后，也可以是剔除单元包括三个子剔除单元。第一子剔除单元设置在沿传送带的传送方向的第一图像采集子单元之后，第二子剔除单元设置在沿传送带的传送方向的第二图像采集子单元之后以及第三子剔除单元设置在沿传送带的传送方向的第三图像采集子单元之后。所述第一子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的口部和肩部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器；所述第二子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的身部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器；所述第三子剔除单元能够根据控制单元发出的与被检测塑料容器的外底部不合格对应的剔除指令来剔除该被检测塑料容器。设置三个子剔除单元，当图像处理单元的各图像采集子单元一旦检测出塑料容器的相应部位存在缺陷时，相应的剔除子单元紧接着就可以进行剔除，省掉后续功耗比较大部位的视觉检测，例如容器身部区域的视觉检测。将塑料容器的相应检测部位区域按照功耗大小进行排序，再分别设置三个剔除装置，一方面，更加高效节能；另一方面，对不合格塑料容器可以进行分类剔除，以将相同缺陷的塑料容器归于同一类，方便后续加工处理。例如，将塑料容器的检测部位沿传送带的传送方向串行布置，假设容器外底部的检测功耗低于口肩部的检测功耗，首先进行塑料容器外底部检测，然后进行塑料容器口部和肩部检测，最后进行塑料容器身部检测，并在检测各部位后均设置相应的剔除单元以剔除存在相应缺陷的塑料容器。
在本示例中，所述检测系统还包括预警单元，所述预警单元能够对所述剔除单元高频率剔除不合格塑料容器发出预警信号，并能够提醒用户对塑料容器合格模板进行调整。在生产过程中，若由于塑料容器高频率出现废品的时候，预警单元发出报警信号，若因为工艺问题，可以及时调整工艺，若是因为实际检测要求过高，可以提醒用户对可接受缺陷塑料容器在线进行训练，以对合格模板进行更新。
在本示例中，所述第一图像采集子单元可以包括设置在位于传送带上的待检测塑料容器的口部和肩部上方的第一打光单元和第一拍照单元。所述第二图像采集子单元包括设置在位于传送带上的待检测塑料容器的身部四周的第二交叉打光单元和第二拍照单元。第三图像采集子单元包括设置在位于传送带上的待检测塑料容器的外底部下方的第三打光单元和第三拍照单元。
以上，第一打光单元可以为具有多个第一发光件的环状灯带，例如，LED环形灯带，并且所述多个第一发光件中的每个发光件以不完全相同的角度向待测的塑料容器口部和肩部投射光线，所述第一打光单元设置为由上往下打光。第三打光单元可以为具有多个第三发光件的环状灯带，例如，LED环形灯带，并且所述多个第三发光件中的每个发光件以不完全相同的角度向待测的塑料容器外底部投射光线，所述第三打光单元设置为由上往下打光。
以上，所述第二交叉打光单元可以包括以待检测塑料容器的高度方向为光线投射中心轴的第一、第二、第三和第四面光源，以对待检测塑料容器的身部进行打光。所述第二拍照单元可以包括第一、第二、第三和第四子拍照机构。所述第一子拍照机构与第一面光源相应设置，第二子拍照机构与第二面光源相应设置，第三子拍照机构与第三面光源相应设置，第四子拍照机构与第四面光源相应设置。所述第一子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第一面光源打光的待检测塑料容器的第一身部区域进行拍照。第二子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第二面光源打光的待检测塑料容器的第二身部区域进行拍照。第三子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第三面光源打光的待检测塑料容器的第三身部区域进行拍照。第四子拍照机构设置为对被处于第一打光状态的第四面光源打光的待检测塑料容器的第四身部区域进行拍照。所述第一身部区域、第二身部区域、第三身部区域以及第四身部区域组成了塑料容器的整个身部。
以上，所述第一、第二、第三和第四面光源可以两两相互平行设置。第一面光源与第三面光源平行相向设置，第二面光源与第四面光源平行相向设置。所述各子拍照机构均包括用于拍照的拍照设备，所述拍照设备可以设置在相应的面光源的中部位置。但本发明的拍照设备设置的位置不限，能够对塑料容器身部进行良好的图像采集均可。
以上，所述控制单元能够在所述待检测塑料容器移动至第二位置传感器时使第一至第四面光源分时段经历第一打光状态和第二打光状态，并且在第一至第四面光源处于第一打光状态时相应地打开第一、第二、第三和第四子拍照机构，在第一至第四面光源处于第二打光状态时相应地打开第一、第二、第三和第四子拍照机构，并且第一、第二、第三和第四面光源的两个以上面光源不能同时处于第二打光状态。
这里，第一打光状态是进行反射式拍照，即表面打光。当第一面光源打光时，需要相应的开启第一子拍照机构；第二面光源打光时，需要相应的开启第二子拍照机构；第三面光源打光时，需要相应的开启第三子拍照机构；第四面光源打光时，需要相应的开启第四子拍照机构。在第一打光状态时，第一、第二、第三以及第四面光源打光的顺序可以任意调整，也可以是两两同时开启或者先开启其中的三个光源，再打开最后一个，亦或者4个面光源同时开启，优选的，为了提高检测效率，在第一打光状态时，4个面光源同时开启。第二打光状态是进行透射式拍照，即背透打光。在第二打光状态时，第一、第二、第三以及第四面光源打光的顺序可以任意调整，但由于透射式拍照需要的光强度很高，不能同时打开两面以上的面光源，在第二打光状态时仅能同时打开一面光源。
这里，使用两次不同的打光状态对塑料容器的身部进行图像采集检测，第一次表面打光能有效的解决塑料容器表面上的缺陷，例如：表面黑点等。第二次背透打光能够解决塑料容器内部缺陷，例如：异色，内部黑点等，使用两次不同的打光状态就能完整检测出塑料容器的缺陷。
以上，在第一打光状态时，所述第一面光源可以具有30000lux-100000lux(勒克斯)的光强，所述第二面光源可以具有30000lux-100000lux的光强，所述第三面光源可以具有30000lux-100000lux的光强，所述第四面光源可以具有30000lux-100000lux的光强。在第一次打光状态是为了让容器的表面发光均匀，所述第一、第二、第三和第四面光源的光源强度可以相同的。在第二打光状态时，所述第一面光源可以具有200000lux-400000lux的光强，所述第二面光源可以具有200000lux-400000lux的光强，所述第三面光源可以具有200000lux-400000lux的光强，所述第四面光源可以具有200000lux-400000lux的光强。在第二次打光状态是为了要穿透容器，所述第一、第二、第三和第四面光源的光源强度可以相同的。
以上，所述控制单元能够使第一面光源处于第一打光状态的时间可以为10ms-30ms，处于第二打光状态的时间可以为10ms-30ms。第二面光源处于第一打光状态的时间可以为10ms-30ms，处于第二打光状态的时间可以为10ms-30ms。第三面光源处于第一打光状态的时间可以为10ms-30ms，处于第二打光状态的时间可以为10ms-30ms。第四面光源处于第一打光状态的时间可以为10ms-30ms，处于第二打光状态的时间可以为10ms-30ms。以上打光时间可以是相应部位的图像采集能加准确，效率更高。
以上，由于检测系统主要功耗在图像采集、光源以及图像处理，容器身部部位的检测需要4块大功率面光源，处理器的最大功率也是在容器身部部位检测时产生。因此检测系统的最大功率消耗在塑料容器身部的检测，进而将所述第二图像采集子单元位于最下游，以节约能耗。
这里，将理解的是，尽管在本发明使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种单元、机构、组件、状态等，但是这些单元、机构、组件、状态等不应该受这些术语限制。这些术语仅用来将一个单元、机构、组件、状态与另一个单元、机构、组件、状态区分开来，在没有特别说明的情况下，所述“第一”、“第二”、“第三”等并不代表严格的先后顺序。
本发明的另一方面提供了一种基于上述塑料容器检测系统的检测方法，在本发明的检测方法的一个示例性实施中，如图1所示，所述检测方法可以包括：
步骤S01，创建合格模板。
通过所述模板创建单元对人为判定合格的若干个塑料容器进行自主学习，创建塑料容器合格模板。
步骤S02，对待检测塑料容器进行检测。
检测系统加载上述创建的合格模板，然后对待检测塑料容器进行检测，将检测后的塑料容器分为合格塑料容器和不合格塑料容器。
步骤S03，对不合格塑料容器进行分类。
通过人为的规定，可以将不合格塑料容器分为严重缺陷塑料容器和可接受缺陷塑料容器。然后将严重缺陷塑料容器直接剔除。
步骤S04，根据需求，对合格模板进行调整。
根据用户需求，模板创建单元可以对第一、第二和第三图像采集子单元采集得到的可接受缺陷的不合格塑料容器图像进行训练，以更新所述塑料容器合格模板。
综上所述，本发明能够通过系统的自主学习功能建立合格模板，很大程度的提高了检测系统的智能化程度，能够对可接受缺陷的容器在线进行训练以修改合格模板，并且可以对塑料容器的不同部位图像进行精确采集，使检测结果更加准确；可以实现对存在缺陷的塑料容器进行分类剔除；高效节能，出错概率低。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。