一种瓶盖色差检测装置及其色差检测方法与流程

1.本发明涉及一种检测装置及其检测方法，特别是涉及一种瓶盖色差检测装置及其色差检测方法。


背景技术：

2.瓶盖是食品包装的重要环节，也是消费者最先与产品接触的地方。在瓶盖产品的生产过程中，为了得到最终合格的产品，在瓶盖成型后需要对其色彩进行比对检测，以保证其色彩上的合格，进而保证产品的合格率。目前对于色彩的检测主要采用人眼直接识别，在肉眼无法直观检测差别时，使用灯箱进行辅助，即主要通过人工手段的判断，不仅效率低、而且误差较大；长时间检测会造成视觉疲劳，产生较多的人为失误，导致检测质量下降，影响产品的加工质量。


技术实现要素：

3.为解决现有的传统人工检测瓶盖色差存在误差较大的问题，本发明提供一种瓶盖色差检测装置及其色差检测方法。
4.本发明是通过以下技术方案实现：一种瓶盖色差检测装置，其包括：回转吸附机构、放大观测机构、数据处理单元。
5.回转吸附机构包括：至少两个支撑杆、同步驱动机构。每个支撑杆呈两端开口的中空状，一端用于支撑一个瓶盖，另一端用于通过负压将瓶盖吸附定位在支撑杆上；其中，至少一个支撑杆用于支撑样品瓶盖，其余支撑杆用于支撑待色差比对的瓶盖。同步驱动机构用于驱动所有支撑杆同步旋转。所述同步驱动机构包括：驱动电机、与至少两个支撑杆相对应的至少两个齿形带；其中一个同步齿形带将驱动电机与其中一个支撑杆传动连接，其余同步齿形带将所有支撑杆之间传动连接，从而使驱动电机驱动所有支撑杆带动相应的瓶盖同步旋转。
6.放大观测机构包括：放大装置、取像装置、数据处理单元。放大装置用于放大成像瓶盖；取像装置用于取像放大后的瓶盖成像。
7.数据处理单元用于对所述取像装置的取像进行数据处理：通过比对色卡确定所述取像中样品瓶盖的rgb颜色编码和待色差比对的瓶盖的rgb颜色编码；对比两者的rgb颜色编码之差是否在一个预设的rgb颜色编码差范围内；如果两者的rgb颜色编码之差不在所述rgb颜色编码差范围内，则认定待色差比对的瓶盖存在色差；所述数据处理单元还通过控制驱动电机同步旋转瓶盖，采用所述数据处理的方式实现对瓶盖四周的色差检测。
8.作为上述方案的进一步改进，每个支撑杆固定在一个旋转接头上，并与相应的旋转接头连通；齿形带安装在相应的旋转接头上，驱动电机通过齿形带传动旋转接头以带动相应的支撑杆旋转。
9.进一步地，每个支撑杆通过相应的旋转接头与一个真空泵连通，通过真空泵对每个支撑杆提供负压以吸附定位相应的瓶盖。
10.进一步地，所述同步驱动机构还包括：
11.锥形的蜗杆，共轴连接驱动电机的输出轴；以及
12.锥形的蜗轮，与蜗杆啮合，用于改变驱动电机的输出角度，并能通过同步齿形带与支撑杆传动连接，使驱动电机与相应支撑杆之间的传动连接采用啮合的蜗轮与蜗杆、并通过相应的同步齿形带实现。
13.作为上述方案的进一步改进，所述放大装置包括：
14.筒镜，用于对瓶盖成像时进行聚光和调焦，
15.物镜，用于放大瓶盖的成像；以及
16.目镜，用于将由物镜放大所得的成像再次放大。
17.作为上述方案的进一步改进，所述瓶盖色差检测装置还包括：
18.底座，回转吸附机构、放大观测机构均固定在底座上；
19.顶盖，可拆卸式安装在底座上，回转吸附机构、放大观测机构收容在顶盖内。
20.作为上述方案的进一步改进，所述瓶盖色差检测装置还包括：
21.显示器，用于显示所述取像装置的取像以及所述数据处理单元的数据处理过程与结果。
22.作为上述方案的进一步改进，所述瓶盖色差检测装置还包括：
23.补光灯，用于对瓶盖的成像进行补光。
24.进一步地，所述瓶盖色差检测装置还包括：
25.可拆卸式背板，用于配合瓶盖提供映衬的背景。
26.本发明还提供一种瓶盖色差检测方法，其采用上述任意瓶盖色差检测装置，所述瓶盖色差检测方法包括以下步骤：
27.控制所述取像装置进行取像；
28.通过比对色卡确定所述取像中样品瓶盖的rgb颜色编码和待色差比对的瓶盖的rgb颜色编码；
29.对比两者的rgb颜色编码之差是否在一个预设的rgb颜色编码差范围内；如果两者的rgb颜色编码之差不在所述rgb颜色编码差范围内，则认定待色差比对的瓶盖存在色差；
30.控制驱动电机同步旋转瓶盖，重复上述步骤实现对瓶盖四周的连续性色差检测。
31.与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：
32.(1)所述电机将动力通过同步齿形带传递给被测瓶盖，采用蜗轮蜗杆副减速方式实现瓶盖的旋转运动，并可以根据检测需要实现起动、停止、调速等功能；采用伺服电机、步进电机驱动，采用其他合理的传动与变速方式均适用于所述的回转吸附机构；
33.(2)所述的中空支撑杆的高度可以在一定范围内调节，用于确定合适的检测位置；
34.(3)背板可采用有机透明玻璃以及其他不干扰颜色比对操作的材料；所述背板可更换多种底色，针对瓶盖色彩不同更换对比强烈的背板颜色，可降低环境对色差对比的干扰；
35.(4)放大观测机构可以对被测瓶盖放大拍照，所获取的照片可以用于被测瓶盖的产品与样品的色差详细分析；
36.(5)本发明利用中空支撑杆挑高被测瓶盖，更换背板颜色，顶部附有面顶灯，以尽可能的降低环境对颜色的干扰，亦可以减少人眼直接色差对比产生的误差。
附图说明
37.图1为本发明较佳实施例提供的瓶盖色差检测装置的立体结构示意图。
38.图2为图1中瓶盖色差检测装置在另一视角去掉顶盖、背板之后的立体结构示意图。
39.图3为图1中瓶盖色差检测装置的显示器的显示结果示意图。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
42.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
43.请参阅图1，图1为本发明较佳实施例提供的瓶盖色差检测装置的立体结构示意图。瓶盖色差检测装置主要包括底座1、顶盖6、回转吸附机构2、放大观测机构4、数据处理单元(图未示)、显示器12、背板5、补光灯3等。
44.底座1是作为整个瓶盖色差检测装置的载体，也可以不设置，采用桌面等其他生活中常见的载体。在本实施例中，底座1是一个架空的平板结构：平板通过四个支撑块架空。底座1可以是金属材质制成，也可以是木制等费金属材质制成。回转吸附机构2、放大观测机构4等均固定在底座1上。
45.请结合图2，顶盖6可拆卸式安装在底座1上，与底座1之间形成一个收容瓶盖色差检测装置其余部件的收容空间，如回转吸附机构2、放大观测机构4等均收容在顶盖6内。顶盖6与底座1之前的可拆卸结构可采用：在底座1的支撑面上开设相对设置的两条滑槽，在顶盖6上设置分别与两条滑槽匹配的两条滑条，通过滑条在相应滑槽上的滑动，实现顶盖6在底座1上的可拆卸式安装。为了加强滑条与顶盖6之间的结构强度，滑条可与顶盖6一体成型。
46.回转吸附机构2包括至少两个支撑杆17(在本实施例中以3个为例进行举例说明)、同步驱动机构。同步驱动机构用于驱动所有支撑杆17同步旋转。
47.每个支撑杆17呈两端开口的中空状，一端用于支撑一个瓶盖7，另一端用于通过负压将瓶盖7吸附定位在支撑杆17上。支撑杆17可采用真空泵21实现负压，从而吸附定位瓶盖7。其中，至少一个支撑杆17用于支撑样品瓶盖7，其余支撑杆7用于支撑待色差比对的瓶盖7。
48.每个支撑杆17可固定在一个旋转接头18上，并与相应的旋转接头18连通。每个支
撑杆17通过相应的旋转接头18与真空泵21实现负压作业。在本实施例中，每个支撑杆17通过相应的旋转接头18与真空泵21连通，通过真空泵21对每个支撑杆17提供负压以吸附定位相应的瓶盖7。
49.同步驱动机构包括驱动电机13、与至少两个支撑杆17相对应的至少两个齿形带16。支撑杆17的数量在本实施例中以3个为例进行举例说明，因此齿形带16的数量也为3个。其中一个同步齿形带16将驱动电机13与其中一个支撑杆17传动连接，其余同步齿形带16将所有支撑杆17之间传动连接，从而使驱动电机13驱动所有支撑杆17带动相应的瓶盖7同步旋转。由于本实施例中，设置了旋转接头18，因此齿形带16安装在相应的旋转接头18上，驱动电机13通过齿形带16传动旋转接头18以带动相应的支撑杆17旋转。
50.驱动电机13可以直接驱动其中一个旋转接头18，然后通过同步齿形带16将其他的旋转接头18同步带动起来。为了在底座1上的安装结构更加简洁化，驱动电机13的传动方向需要改变90度，从而支撑杆17的旋转方向与驱动电机13的旋转方向垂直，这样可以让驱动电机13不一定要在支撑杆17的延长线上，降低整个瓶盖色差检测装置的高度。在本实施例中，同步驱动机构还包括锥形的蜗杆14和锥形的蜗轮15。驱动电机13通过啮合的蜗杆14和蜗轮15实现传动方向的90度改变。蜗杆14共轴连接驱动电机13的输出轴，蜗轮15与蜗杆14啮合，用于改变驱动电机13的输出角度，并能通过同步齿形带16与支撑杆17传动连接，使驱动电机13与相应支撑杆17之间的传动连接采用啮合的蜗轮15与蜗杆14、并通过相应的同步齿形带16实现。
51.本发明的放大观测机构可以对被测瓶盖放大拍照，所获取的照片可以用于被测瓶盖的产品与样品的色差详细分析。放大观测机构4包括放大装置、支撑架11和取像装置。放大装置用于放大成像瓶盖7，取像装置用于取像放大后的瓶盖成像。
52.支撑架11用于将所述放大装置安装在底座1上。支撑架11的基座内可设置有磁石，磁石一方面可起到配重的作用，另一方面，如果底座1采用金属材质制成，还可以吸附在底座1上，这样整个放大观测机构4的稳定性就会得到提高。即便底座1不采用金属材质制成，因为磁石的设置，可以另外赔一个金属块，隔着底座1和磁石吸引，也能增加整个放大观测机构4的结构稳定性。而且支撑架11内部的磁石，不仅将放大观测机构吸附于底座上，还方便支撑架11自由调节。
53.所述放大装置包括筒镜9、物镜10、目镜8。筒镜9用于对瓶盖7成像时进行聚光和调焦，物镜10用于放大瓶盖7的成像，目镜8用于将由物镜10放大所得的成像再次放大。镜筒9内部有聚光和调焦系统，将被测瓶盖7放大若干倍，并且将放大图像显示在显示器12上，取像装置可安装在镜筒9内部，这样镜筒9可同时具有拍照功能和数据传输功能，可利用计算机(即数据处理单元)比对软件进行自动比对。放大观测机构用于放大瓶盖的显示，减小人眼直接观测的压力，同时用于辅助观察分析瓶盖细小缺陷，并可以实现计算机自动化检测。
54.请结合图3，数据处理单元用于对所述取像装置的取像进行数据处理：通过比对色卡确定所述取像中样品瓶盖7的rgb颜色编码和待色差比对的瓶盖7的rgb颜色编码；对比两者的rgb颜色编码之差是否在一个预设的rgb颜色编码差范围内；如果两者的rgb颜色编码之差不在所述rgb颜色编码差范围内，则认定待色差比对的瓶盖7存在色差；通过控制驱动电机13同步旋转瓶盖7，采用所述数据处理的方式实现对瓶盖7四周的色差检测。
55.数据处理单元可配置有颜色比对数据库，显示器12工作区一侧显示比对色卡，另
一侧显示放大后的被测瓶盖7，每一种样品瓶盖都具有对应的rgb颜色编码，并符合现行的颜色系统标准；通过比对被测瓶盖7，确定对应的rgb颜色编码及其误差，以便生产中修正，从而保证色差检测精度。数据处理单元配置的色差比对分析方式，可以用于色差的自动比对分析，并获得检测结果。
56.显示器12用于显示所述取像装置的取像以及所述数据处理单元的数据处理过程与结果，在本实施例中，显示器2可采用液晶显示屏。液晶显示屏可安装在瓶盖色差检测装置的前端，液晶显示屏可翻转，不用时可向上翻折；液晶显示屏显示比对色卡，用以准确比对色差。
57.补光灯3用于对瓶盖7的成像进行补光。顶盖6上部内测安装有面顶灯即补光灯3，补光灯3的形状及其面积可和顶盖6一致，可在光线不足时，提供与日光相似的照明，并且消除瓶盖7阴影。
58.背板5采用可拆卸式安装在顶盖6上，当然也可以可拆卸式安装在底座1上，用于配合瓶盖7提供映衬的背景。在本实施例中，顶盖6的背部安装可换背板5，可根据待测瓶盖色彩不同调整可换背板颜色。本发明的背板5可采用有机透明玻璃以及其他不干扰颜色比对操作的材料。
59.综上所述，底座1上设置否认回转吸附机构2，可包含多个模块化组合工位，可真空吸附装夹多个被测瓶盖7，并且实现瓶盖7的连续旋转。回转吸附机构2也可由调速电机13、蜗杆14、蜗轮15、同步齿形带16、中空支撑杆17、旋转接头18、气管19和真空泵21构成。旋转接头18安装于底座1上，上端面与中空支撑杆17固定，下方气口与气管19相连，通过气管19再与真空泵21连接。真空支撑杆7上端面放置被测瓶盖7，气管19与外部真空泵21相连，外部真空泵21工作即可完成对瓶盖7的吸附。中空支撑杆17外表面可具有两层凹槽(每层凹槽可方便安装一个同步齿形带16)，可通过同步齿形带16在与蜗轮15相连的同时，将动力传递给下一中空支撑杆7。蜗轮15与蜗杆14相连，由电机13驱动。
60.本发明的瓶盖色差检测装置可提供手动和自动两种操作检测方式。
61.(1)手动操作检测方式
62.对比被测瓶盖与样本瓶盖色差，从而检验瓶盖是否合格。
63.将样件瓶盖放置在最左侧中空支撑杆上，被测瓶盖放置在其余支撑杆上。启动旋转吸附装置的真空吸附功能，完成对瓶盖的装夹，吸附力大小可以调整，避免损伤瓶盖。
64.根据瓶盖颜色，选择背板安装，例如深色被测瓶盖选择无色的有机玻璃背板。
65.光线充足时，取下上方顶盖6，利用自然光进行观测，光线不足时，打开面顶灯保证照明良好，并消除瓶盖阴影。
66.调整液晶屏，调整放大观测机构，选取合适的位置和角度，将被测瓶盖与样件瓶盖放大若干倍，放大图像显示在液晶屏上。
67.液晶屏工作区一侧显示比对色卡，另一侧显示放大后的被测瓶盖，每一种瓶盖样品都具有对应的rgb颜色编码；通过比对被测瓶盖，确定对应的rgb颜色编码，例如(r249，g10，b7)，并可以计算被测瓶盖与瓶盖样品的rgb颜色编码的偏差值。色差比对的相关数据，可以存储在计算机颜色比对数据库内，用于色差比对分析。
68.本发明可以手动转动中空支撑杆，将被测瓶盖转动至360
°
内的任意角度位置，通过放大观测机构观察并分析被测瓶盖的细微缺陷。
69.放大观测机构可以对被测瓶盖放大拍照，所获取的照片可以用于被测瓶盖的产品与样品的色差详细分析。
70.(2)自动检测方式
71.自动对比被测瓶盖的产品与样品的色差，从而检验瓶盖是否合格。
72.被测瓶盖的产品与样品放置在本发明的中空支撑杆上，即可完成自动检测过程。启动本发明，旋转吸附装置自动吸附装夹被测瓶盖；在初始位置，本发明的放大观测机构对被测瓶盖拍照，然后旋转吸附装置将瓶盖旋转180
°
，再次对被测瓶盖拍照。此时，本发明的计算机色差比对软件，可以用于色差的自动比对分析，并获得检测结果。
73.本发明可采用以下调整方式：
74.(1)所述电机将动力通过同步齿形带传递给被测瓶盖，采用蜗轮蜗杆副减速方式实现瓶盖的旋转运动，并可以根据检测需要实现起动、停止、调速等功能；采用伺服电机、步进电机驱动，采用其他合理的传动与变速方式均适用于所述的回转吸附机构；
75.(2)所述的中空支撑杆的高度可以在一定范围内调节，用于确定合适的检测位置。
76.本发明在瓶盖制造厂有着积极的用途，不仅可以起到抽样质检的作用，还可以在生产前对瓶盖的原材料进行调整。如不同白酒生产企业客户对不同型号的酒瓶盖都有一个固定色系要求，瓶盖制造厂先生产几个某型号瓶盖样品，然后通过本发明的瓶盖色差检测装置检测无色差之后，达到这个型号瓶盖色系要求，以及达到包装行业标准规定的尺寸和物理机械性能等要求，再根据相应的原材料配比进行大批量生产，因而能满足客户的各种需求。客户下单时，只需要提供本企业的不同型号瓶盖的固定色系要求，通过本发明的瓶盖色差检测装置就能制造出与瓶盖样品几乎无差异的新瓶盖。如果产生明显色差，不但会影响消费者对酒瓶整体外观体验的良好感受，还会导致消费者认为该酒产品是假冒伪劣产品的判断。
77.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。