一种对透明瓶装液体中异物的检测装置的制作方法

本发明涉及一种对透明瓶装液体中异物的检测装置及检测方法，属于瓶装液体检测技术领域。

背景技术：

白酒等灌装到瓶子后需要进行异物检测，以往产品中异物检测多是人工检测为主，只能检测到200µm以上的异物，而且失误率较高。虽然有些厂家研发出检测机又称x射线检测，通过设备产生x射线利用x射线的穿透能力检测混在产品中的金属异物以及密度较大的非金属异物等。并且投入到市场获得了一些需要精密检测产品企业的认可。虽然检测精度很高但由于成本过高并不能在饮品行业的生产和销售得到普及。如果一些中小型酒类企业投入生产线上，可能会对生产成本造成一定影响。因此经过多次调研与分析，日常饮品中，例如“白酒”检测，由于产品的性质，并不需要考虑在分子级别的纯净度，只需要对待测液异物识别就可以。

申请号为cn201510008484.9中国发明专利，公开了一种基于视觉的白酒瓶内异物自动检测装置和方法，通过旋转瓶体使瓶内液体高速旋转，通过急停使得其内的杂质在瓶内液体基本稳定的前提下仍然高速旋转，对该情况下的瓶内液体进行图像采集和处理分析，进行瓶内液体杂质的检测；通过设置工业摄像机的多个曝光参数，得到多种曝光时间下多幅图像，降低了瓶底折射和喷漆的不均匀导致瓶底对光源的吸收不均匀对图像质量的影响。该发明所述的装置和方法可以适应白酒的各种不透明瓶和刻花透明异型瓶的瓶内异物检测，具有检测灵敏度高、误检率低、检测速度快的优点，完全可替代目前的人眼检测，填补白酒自动检测行业的空白。

上述发明专利在实际使用过程中，存在以下问题：

1、将与工业摄像机相连接的内窥导光镜探入瓶口内进行图像采集，通过此种方法采集图像数据会受瓶口限制大小以及形状等的限制，使得数据采集不全面，精准度不高。

2、上述发明专利是通过压紧机构压紧瓶体进行固定，这样的压紧固定方式受瓶身高度和形状的的限制，只是从单一方向上稳定住瓶身，检测过程中如果托盘速度过快，待测瓶体容易离心脱离托盘，使瓶子在托盘上发生偏移，控瓶不稳定，不精准。

3、上述发明专利检测的异物大小一般为200µm以上，对于小于200µm的异物，会出现漏检的情况，检测效果不好。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种对透明瓶装液体中异物的检测装置及检测方法，可以实现从瓶外沿瓶身全方位进行图像采集，提高采集数据的全面性和精确度；可以避免检测过程中待测瓶体因转动而产生位置偏移，提高控瓶稳定性和准确性，可以检测大于200µm的异物，也可以检测小于200µm的异物，提高检测效果。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种对透明瓶装液体中异物的检测装置，包括旋转工作平台，所述旋转工作平台的内周设置有多个照相机组，旋转工作平台的外周与每个照相机组相对应设置有曝光板，多个照相机组的机位高度在瓶身高度范围内依次增高，多个照相机组和曝光板相配合对待测瓶体的侧部进行全方位图像采集。

进一步地，所述旋转工作平台上周向均匀设置有多个托盘，所述托盘随旋转工作平台转动的同时自转；每个托盘的上方对应设置有抓取固定装置，所述抓取固定装置用于夹取瓶体并将瓶体固定在托盘上；所述抓取固定装置安装在机架上，所述机架为圆形，所述机架与旋转工作平台同步转动。

进一步地，所述抓取固定装置包括机械手，所述机械手包括安装套和两个相互对称设置的直臂，两个直臂沿水平方向张开或闭合。

进一步地，所述安装套由从上至下依次设置的安装固定部、横开口部和导杆连接部组成，所述安装套内同轴设置有导杆，所述导杆的上部设置有推力球轴承，下部滑动设置在导杆连接部的孔内，所述导杆的上部固定套接有连杆座，所述连杆座上铰接有第一连杆，所述第一连杆的另一端铰接在直臂上部中间位置；所述直臂的上部两侧分别铰接有两个曲臂，两个曲臂相互平行设置；所述曲臂的另一端铰接固定在安装套上。

进一步地，所述照相机组的数量为四个，四个照相机组周向间隔固定设置在安装平台上，所述安装平台固定设置；每组照相机组的辐射角度为40度，靠近旋转工作平台入口和出口处的相邻两个照相机组之间间隔80度，其他相邻两个照相机组之间间隔40度。

进一步地，所述机械手通过自动回位组件控制开口复位，所述自动回位组件包括旋转轴和定位凸轮；所述旋转轴的上端转动套设在轴承座内；所述旋转轴的中段固设有两个相互对称的轴承；所述定位凸轮滑动套接在旋转轴的中段，并设置在所述轴承的下方，所述轴承可沿定位凸轮的顶部边缘滚动，使旋转轴发生旋转；所述旋转轴内滑动套接有第二连杆，所述第二连杆的底端与推力球轴承相接触。

进一步地，所述曝光板固定设置在支架上，所述支架通过弧形齿条和齿轮的啮合传动在弧形齿条的弧度范围内往复运动；所述弧形齿条固定设置在支架上，所述弧形齿条的弧度为0.349rad；所述齿轮通过正反转电机驱动。

进一步地，所述旋转工作平台的入口和出口均与输瓶链道相连接；所述旋转工作平台上的入口和出口处均设置有拨盘，所述旋转工作平台的入口还设置有输瓶螺杆，所述输瓶螺杆与拨盘相衔接。

进一步地，所述连杆的上部固设有滚轮；所述旋转工作平台的入口和出口之间设置有凸起台，所述凸起台通过支撑架支撑固定；所述凸起台的上平面高度高于滚轮的最低点。

一种对透明瓶装液体中异物的检测方法，包括以下步骤：

步骤1，瓶体输入，

罐装完成的待测瓶体随安装于输瓶链道上的输瓶螺杆传送到拨盘，拨盘将瓶体导入旋转工作平台的托盘上；

步骤2，夹取固定瓶体，

机械手将瓶体从上部瓶口处夹紧并固定于托盘上；

步骤3，旋转瓶体，

瓶体稳定后托盘在伺服电机的驱动下旋转，利用离心力使瓶中液体旋转，这时机械手随瓶体一起转动；

步骤4，对瓶体拍照，

随着旋转工作平台旋转一周，固定在托盘上的瓶子依次经过四个曝光板的辐射区，然后在每个曝光板的辐射区内，托盘停止转动，与每个曝光板相对应的一个照相机组对每个待测瓶体的瓶身进行拍照，当每个瓶子依次经过四个曝光板和四组照相机组进行四次拍照后，得到瓶身高度范围内四组不同的照片，将采集的图像传递至图像处理系统；

步骤5，分析图像识别异物，并对瓶体做标记，

所生成的图像经过电脑处理和计算识别出有异物的瓶体，并进行标记。

步骤6，输出瓶体，并剔除做异物标记的瓶体，

随着旋转工作平台的运转，瓶体从旋转工作平台的出口输出到输瓶链道上，并在旋转工作平台的出口处利用气动电磁阀将不合格产品剔除生产线。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明可以实现从瓶外沿瓶身全方位进行图像采集，提高采集数据的全面性和精确度；可以避免检测过程中待测瓶体因转动而产生位置偏移，提高控瓶稳定性和准确性，可以检测大于200µm的异物，也可以检测小于200µm的异物，提高检测效果。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的正视图；

图4是本发明的正剖视图；

图5是凸起台处局部放大图；

图6是机械手张开状态时的立体视图；

图7是机械手张开状态时的主视图；

图8是图7中a-a剖视图；

图9是机械手闭合状态时的立体视图；

图10是自动回位组件的结构示意图；

图11是图10中b-b剖视图；

图12是自动回位组件的立体结构示意图；

图中，

1-输瓶链道，2-输瓶螺杆，3-拨盘，4-托盘，5-回转检测单元，6-机械手，61-安装套，6101-安装固定部，6102-横开口部，6103-导杆连接部，62-推力球轴承，63-连杆座，6301-连杆连接部，64-销轴，65-曲臂，66-直臂，6601-u型槽，67-夹瓶块，68-开爪弹簧，69-弹性销，610-第一连杆，611-导杆，7-曝光板，8-照相机组，9-自动回位组件，91-轴承座，92-轴承，93-旋转轴，94-第二连杆，95-定位弹簧，96-导向轴，97-定位凸轮，9701-凸轮本体，9702-侧耳板，98-导向套，99-销轴，910-滑套，911-滚轮，912-滚轮轴，913-固定板，10-安装平台，11-旋转工作平台，12-机架，13-支架，14-弧形齿条，15-齿轮,16-凸起台，17-弹簧，18-支撑架。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1一种对透明瓶装液体中异物的检测装置及检测方法

如图1-12所示，本发明提供一种对透明瓶装液体中异物的检测装置，包括输瓶链道1和设置在输瓶链道1侧部的回转检测单元5，所述回转检测单元5的的入口和出口均与输瓶链道1相连接；所述回转检测单元5上的入口和出口处均设置有拨盘3，所述回转检测单元5的入口还设置有输瓶螺杆2，所述输瓶螺杆2与拨盘3相衔接，以将待测瓶子从输瓶链道1上送入回转检测单元5上。

所述回转检测单元5包括旋转工作平台11、抓取固定装置、曝光板7和照相机组8；所述旋转工作平台11为圆环形结构，所述旋转工作平台11上周向均匀设置有多个托盘4，所述托盘4的数量为36个，每个托盘4的上方对应设置有抓取固定装置，所述抓取固定装置用于夹取瓶体并将瓶体固定在托盘4上；所述抓取固定装置安装在机架12上，所述机架12为圆形，所述机架12与旋转工作平台11同步转动。

每个托盘4的底部连接有伺服电机，通过伺服电机驱动托盘4在旋转工作平台11上自转，并可以通过plc控制伺服电机，来控制托盘4实现不同的转动速度，从而根据物质的光学特性和质量密度的不同进行分级控制，根据转速的不同，以此来得到试验所需要的多组照片进行参考。

所述旋转工作平台11的内周设有四个照相机组8，每个照相机组8包括四台照相机，每台照相机分别对一个待测瓶子进行照片采集，所述照相机为高清照相机。

四个照相机组8周向间隔固定设置在安装平台10上，每组照相机组8的辐射角度为40度，靠近回转检测单元5入口和出口处的相邻两个照相机组8之间间隔80度，其他相邻两个照相机组8之间间隔40度。

所述安装平台10独立于旋转工作平台11设置，以保证安装平台10不随旋转工作平台11运动。

四个照相机组8的机位高度在瓶身高度范围内依次增高，通过不同机位高度的照相机组8对瓶身从上至下进行全方位照相进行数据采集。

所述旋转工作平台11的外周与每个照相机组8相对应设置有一个曝光板7，所述曝光板7固定设置在支架13上，使曝光板7独立于旋转工作平台11设置；其中在相邻的两块曝光板7之间设置有弧形齿条14，所述弧形齿条14固定设置在支架13上，所述弧形齿条14与齿轮15相啮合；所述齿轮15通过电机驱动，所述电机为正反转电机，电机驱动齿轮15转动，通过弧形齿条14使四块曝光板7在弧形齿条14的弧度范围内实现往复运动；所述弧形齿条14的弧度为0.349rad。

为了使曝光板7运行稳定，所述支架13的底部设置有导轨，所述支架13沿导轨做往复运动，以实现曝光板7的往复运动。

每个托盘4的中心均为镂空设计，并且在托盘4的底部设置led射灯，以从下至上照射待测瓶体，辅助曝光板7进行无影照射来增加识别的精确度。

所述抓取固定装置包括机械手6和自动回位组件9；所述机械手6包括安装套61、连杆座63、直臂66、第一连杆610、导杆611和夹瓶块67。

所述安装套61由安装固定部6101，横开口部6102和导杆连接部6103组成，所述安装套61一体成型。所述安装固定部6101设置在安装套61的上部，所述安装固定部6101为圆柱体空心结构，所述安装固定部6101与自动回位组件9固定连接，以实现机械手开口位置自动复位。所述导杆连接部6103设置在安装套61的下部，所述导杆连接部6103为带孔的长方体结构；所述横开口部6102设置在安装固定部6101和导杆连接部6103之间；所述横开口部6102为开口向上的u形结构，所述横开口部6102的开口与安装固定部6101的内腔相连通。

所述安装套61内同轴设置有导杆611，所述导杆611的下部滑动设置在导杆连接部6103的孔内，所述导杆611的上部固定套接有连杆座63，所述连杆座63上对称设置有两个连杆连接部6301，所述连杆连接部6301伸出横开口部6102的侧开口，所述连杆连接部6301为u型叉结构。

所述导杆611上套设有开爪弹簧68，所述开爪弹簧68上部固定设置在连杆座63和导杆611连接之间，并通过弹性销69横向固定；所述开爪弹簧68底部固定在横开口部6102的底壁上。

所述开爪弹簧68在不受其他外力的情况下使机械手保持开爪动作，同时也能在夹紧动作中起到缓冲作用。

所述导杆611的上部设置有推力球轴承62，所述推力球轴承62与自动回位组件9中的第二连杆94相接触。

所述直臂66的数量为两个，两个直臂66对称设置且可沿水平方向张开或闭合；所述直臂66的上部两侧分别铰接有两个曲臂65，两个曲臂65相互平行设置；所述曲臂65的另一端铰接固定在安装套61上。

所述曲臂66的顶部中间位置设置有u型槽6601，所述ｕ型槽6601内铰接有第一连杆610，所述第一连杆610的另一端通过销轴64铰接固定在连杆座63的连杆连接部6301上。

两个直臂66相对的一侧固设有夹瓶块67，所述夹瓶块67上设置夹取部6701，所述夹取部6701为弧形结构，两个夹瓶块67的夹取部相互配合夹紧瓶子；所述夹瓶块67的材质为聚氨酯。

所述自动回位组件9包括轴承座91、旋转轴93、第二连杆94和定位凸轮97，

所述旋转轴93为带有通孔的阶梯轴，所述旋转轴93从上至下依次设置有上段、中段和下段，所述上段、中段和下段的直径依次增大；所述旋转轴93的上段部分转动套接有轴承座91，所述轴承座91上设置有安装法兰，所述轴承座91通过安装法兰固定安装机架12上。

所述旋转轴93的下段用于固定连接机械手6，以带动机械手6旋转。

所述旋转轴93的中段以其轴线对称设置有两个轴承92，所述轴承92通过销轴99固定连接在旋转轴上，所述轴承92为深沟球轴承；所述轴承92的轴线与旋转轴93的轴线相互垂直。

所述旋转轴93的中段上还套接有定位凸轮97，所述定位凸轮97通过导向套98与旋转轴93滑动套接；所述定位凸轮97设置在轴承92的下方；所述定位凸轮97为一体成型结构，所述定位凸轮97包括凸轮本体9701和对称设置在凸轮本体9701两侧的侧耳板9702，所述凸轮本体9701为圆筒形状，所述凸轮本体9701的顶部边缘由两个对称设置的下凹弧段组成；两个下凹弧段的端部相互衔接，使凸轮本体9701的顶部边缘形成两个相互对称的高点和两个相互对称的低点；所述凸轮本体9701的壁厚大于轴承92的厚度。

两个侧耳板9702分别滑动套接在导向轴96上；所述导向轴96为上部粗、下部细的阶梯轴，所述侧耳板9702设置在导向轴96的细部，所述导向轴96的细部上还套设有定位弹簧95，所述定位弹簧95设置在侧耳板9702的下方，所述定位弹簧95的上部与侧耳板9702相抵触，下部通过锁紧螺母固定在导向轴96上，可以通过调节锁紧螺母，使定位弹簧95处于轻微压缩状态，利用定位弹簧910的弹力提供向上的支撑力，起到定位凸轮的作用，同时可以缓冲定位凸轮97的顶部边缘与轴承92向接触时所产生的向下的压力。

所述旋转轴93的孔内滑动套接有第二连杆94，所述第二连杆94的上下两端均伸出旋转轴93外，所述第二连杆94的下端与机械手6相连接，以达到控制机械手6开合的目的；所述第二连杆94的上端滑动穿过机架12；所述机架12和固定板913之间设置有弹簧17。

所述第二连杆94的上部固定套设有滑套910，所述滑套910外固定套设有固定板913，所述固定板913为菱形板；所述固定板913相对的两个锐角部分别与导向轴96固定连接；所述固定板913另两个钝角部上设置有滚轮轴912，所述滚轮轴912横穿过固定板913、滑套910和第二连杆94且两端伸出；所述滚轮轴912的一端固设有滚轮911；所述滚轮轴912的另一端通过螺母固定。

所述滚轮911的轴心线与第二连杆94的轴心线相互垂直；所述滚轮911的材质为硅胶。

所述回转检测单元5的入口和出口之间设置有凸起台16，所述凸起台16通过支撑架18支撑固定；所述凸起台16的上平面高度高于滚轮911的最低点，以保证在异物检测机工作时，自动回位组件9随着机架12的转动经过凸起台16时，滚轮911沿凸起台16滚动，带动第二连杆94和滑套910向上运动，以使与自动回位组件9相连接的机械手6张开，当滚轮911离开凸起台16时，在弹簧17的作用下，恢复到随机架12一起水平转动位置。

抓取固定装置工作时，当自动复位组件9中的滚轮911随机架12水平转动时，第二连杆94通过推力球轴承62将导杆611下压，使导杆611带动连杆座63一起向下运动，运动过程中，由于第一连杆610的两端分别与连杆座63、直臂66铰接，且直臂66还铰接有相互平行的曲臂65，通过上述铰链结构，连杆座63向下移动，使得两个对称直臂66同时向内运动，至闭合以夹紧瓶子，完成夹瓶动作；上述过程中，开爪弹簧68的设置可以在夹瓶动作中起到缓冲作用；

当自动复位组件9中的滚轮911随支架12转动至凸起台16时，带动固定连接在一起的第二连杆94、滑套910和固定板913一起向上运动，使第二连杆94松开对导杆611下压，并同时在开爪弹簧8的弹性作用下，导杆611向上运动，带动连杆座63向上运动，相互平行的曲臂65在旋转过程中给直臂施加一个水平方向的力，使两直臂66实现张开工作，并且最后在开爪弹簧68的弹性作用下保持张开状态。

在机械手6张开的同时，随着固定板913与第二连杆94、滑套910一起向上运动，固定板913通过与其固定在一起的导向轴96带动定位凸轮97向上运动，随着定位凸轮97的上移，轴承92与定位凸轮97的顶部边缘相接触，当轴承92不在定位凸轮97的两个低点位置时，轴承92会沿定位凸轮97的下凹弧形向低点运动，而带动旋转轴93旋转，使固定在旋转轴93上的机械手6开口复位到特定的位置。

一种对透明瓶装液体中异物的检测方法，包括以下步骤：

步骤1，瓶体输入，

罐装完成的待测瓶体随安装于输瓶链道1上的输瓶螺杆2传送到拨盘3，拨盘3将瓶体导入旋转工作平台11的托盘4上。

步骤2，夹取固定瓶体，

机械手6将瓶体从上部瓶口处夹紧并固定于托盘4上。

步骤3，旋转瓶体

瓶体稳定后托盘4在伺服电机的驱动下旋转，利用离心力使瓶中液体旋转，这时机械手6随瓶体一起转动。

步骤4，对瓶体拍照

随着旋转工作平台11旋转一周，固定在托盘4上的瓶子依次经过四个曝光板7的辐射区，然后在每个曝光板7的辐射区内，托盘4停止转动，与每个曝光板7相对应的一个照相机组8对每个待测瓶体的瓶身进行拍照，当每个瓶子依次经过四个曝光板7和四组照相机组8进行四次拍照后，得到瓶身高度范围内四组不同的照片，将采集的图像传递至图像处理系统；

步骤5，分析图像识别异物，并对瓶体做标记

所生成的图像经过电脑处理和计算识别出有异物的瓶体，并进行标记。

步骤6，输出瓶体，并剔除做异物标记的瓶体

随着旋转工作平台11的运转，瓶体从回转检测单元5的出口输出到输瓶链道1上，并在回转检测单元5的出口处利用气动电磁阀将不合格产品剔除生产线。

本发明可以实现从瓶外沿瓶身全方位进行图像采集，提高采集数据的全面性和精确度；可以避免检测过程中待测瓶体因转动而产生位置偏移，提高控瓶稳定性和准确性，可以检测大于200µm的异物，也可以检测小于200µm的异物，提高检测效果。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。