本發(fā)明涉及機器視覺自動化檢測技術領域，尤其涉及一種透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術：

目前，量產(chǎn)的玻璃容器普遍采用模具成型的方式加工。這些容器在模具內成型過程中將會產(chǎn)生各種缺陷，例如裂紋、結石、瓶內搭絲等。其中裂紋是出現(xiàn)頻率最高且最難以檢測的一種缺陷類型，根據(jù)其發(fā)生的位置又可分為口部裂紋、頸部裂紋、瓶身裂紋、瓶底裂紋等。

其中口部裂紋最為容易造成灌裝泄漏的產(chǎn)生，同時對于消費者人身安全造成隱患。所以對于口部裂紋的檢測需求一般比較高，特別是用于灌裝內壓較大的容器，如啤酒、碳酸飲料等包裝瓶，其對于口部裂紋是不能容許的。

但是，與此形成顯著矛盾的是，以目前的國內外玻璃容器自動化檢測設備水平來看，瓶身裂紋和瓶底裂紋較為容易實現(xiàn)，但口部裂紋和頸部裂紋檢測水平較低。對于口部裂紋的檢測方法，從早期歐洲一些較為資深的玻璃容器檢測設備廠商進口的設備到近些年國內諸多品牌的仿制品，基本遵循的原理是相同的，即采用激光的方法實現(xiàn)。在瓶口頸區(qū)域周圍環(huán)繞多個點射激光發(fā)射器和接收器，通過容器旋轉過程中各接收器是否收到發(fā)射器的信號來判斷該容器是否存在炸裂缺陷。該方法具有以下三個嚴重的缺陷：

(1)檢測效率低下。目前國內玻璃瓶生產(chǎn)線為了能夠使用該設備，不得不將每條生產(chǎn)線后端的包裝線部分分為兩條線，以匹配該設備的檢測速度；

(2)調試困難。該種檢測方法不直觀，設備調試對經(jīng)驗的要求非常高，不同能力的人所調整的設備檢測性能差異顯著，無法實現(xiàn)標準化；

(3)檢出率低。該種檢測方法檢出率普遍較低，據(jù)不完全統(tǒng)計，其檢出率一般在50％左右。越來越不能夠滿足玻璃瓶生產(chǎn)線的實際需求。

技術實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術存在的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)，其檢測速度快，檢測率高，對透明容器口部裂紋的檢出率達到85％以上。

本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：一種透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)，其包括在透明容器移動方向上設置的至少一個相機光源組和圖像處理裝置；

所述相機光源組包括設置在透明容器口部外周側的至少一個光源及拍攝透明容器口部的相機；

所述圖像處理裝置與所述相機連接，用于接收所述相機采集到的透明容器口部圖像，對圖像進行處理獲得圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息判斷當前透明容器口部是否存在缺陷。

在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，所述光源為多個方形光源或單個環(huán)形光源，多個所述方形源沿所述透明容器口部的外周側依次均勻間隔設置，所述環(huán)形光源環(huán)繞所述透明容器口部外周側設置。

進一步，所述透明容器被構造為繞其縱向中心線旋轉的結構。

進一步，所述相機設置于透明容器口部的上側部。

進一步，所述相機光源組還包括設置于透明容器口部上部的至少一個一級反射鏡和至少一個二級反射鏡，所述一級反射鏡用于獲取透明容器口部反射的光線，所述二級反射鏡用于獲取所述一級反射鏡反射的光線并反射至所述相機成像。

進一步，所述相機光源組為兩個或兩個以上，各個所述相機光源組在透明容器的移動方向上間隔分布；

在多個所述相機光源組中，任意一個所述相機光源組中的所述光源、一級反射鏡及二級反射鏡相對透明容器的位置為以相鄰的所述相機光源組中的所述光源、一級反射鏡及二級反射鏡統(tǒng)一旋轉一定角度而成的位置確定，以利用多個所述相機光源組實現(xiàn)多視角成像。

進一步，所述相機設置在透明容器口部的正上方。

本發(fā)明還提供一種透明容器口部裂紋檢測方法，其包括：

獲取相機采集到的透明容器口部圖像；

對獲得的透明容器口部圖像按照口部位置特征進行定位，提取口部口部區(qū)域的待檢測范圍；

對透明容器口部區(qū)域進行灰度連通域檢測和邊緣檢測，判斷是否存在炸裂紋，并將炸裂紋的數(shù)據(jù)信息與預設閾值進行比較，檢測出具有不可接受的炸裂紋的透明容器。

進一步，還包括檢測瓶口固定特征缺陷的步驟，具體包括：

檢測具有螺紋口的透明容器口部的螺紋線斷開缺陷和/或螺紋線條數(shù)是不足缺陷，和/或檢測具有下沿棱線的透明容器的口部下沿棱線破損缺陷。

進一步，還包括：利用縱向陰影線匹配的方式識別透明容器合縫線。

進一步，還包括根據(jù)圖像中的各區(qū)域的亮度檢測透明容器口部臟污、結石缺陷。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)及方法，其采用相機光源組和圖像處理裝置實現(xiàn)透明容器口部的口部裂紋的視覺檢測，檢測速度快，可支持高達72000瓶/小時以上的檢測速度，運行速度超過傳統(tǒng)檢測方法10倍以上；另外，采用該檢測系統(tǒng)結合該檢測方法，其檢測率高，可檢測缺陷種類多，其對炸口的檢出率為85％以上，嚴重炸口可全部檢出；再者，其還可同時檢測橫向、縱向炸口，以及臟污、結石、螺紋和瓶沿破損等多種口部缺陷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例二其中一個實施方式提供的透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例二另一個實施方式提供的透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例二再一個實施方式提供的透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例二中采用兩個相機光源組的透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例三提供的透明容器口部裂紋檢測方法的流程示意圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

①–相機，②-一級反射鏡，③-二級反射鏡，④-光源，⑤-圖像處理裝置，⑥-透明容器口部，⑦-濾光膜。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

實施例一

本實施例提供的透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)，其包括在透明容器移動方向上設置的至少一個相機光源組和圖像處理裝置；

所述相機光源組包括設置在透明容器口部外周側的至少一個光源及拍攝透明容器口部的相機；

所述圖像處理裝置與所述相機連接，用于接收所述相機采集到的透明容器口部圖像，對圖像進行處理獲得圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息判斷當前透明容器口部是否存在缺陷。

在其中一個實施方式中，可選用單個光源，將光源設置于透明容器口部的側部，也可采用多個光源，將多個光源均勻間隔設置在透明容器口部的外周側，光源的種類可選用方形光源或環(huán)形光源，在選用環(huán)形光源時，采用一個環(huán)形光源，將該環(huán)形光源環(huán)繞透明容器口部的外周側設置即可。相機的位置可根據(jù)光源的位置以及透明容器的位置確定，可選地，可置于透明容器的上部或側部，便于通過相機可清晰的觀測到透明容器口部在光源側的區(qū)域成像。

在其中一個實施方式中，為避免環(huán)境中其他光源對拍攝透明容器圖像的影響，還可在該系統(tǒng)中的光源的出光面上設置濾光膜，利用濾光膜可過濾各光源之間相互干擾的雜光，便于拍攝清晰的透明容器圖像。

利用圖像處理裝置對相機采集的圖像進行處理，提取圖像信息，根據(jù)圖像信息判斷當前檢測的透明容器口部的口部是否存在裂紋缺陷和其他可檢出的缺陷，并可通過控制裝置將檢出的不合格透明容器剔除。整個檢測過程費用迅速，可支持高達72000瓶/小時以上的檢測速度，運行速度超過傳統(tǒng)檢測方法的10倍以上。

實施例二

本實施例提供了透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)的其他實施方式。

該檢測系統(tǒng)具體包括在透明容器移動方向上設置的至少一個相機光源組和圖像處理裝置；

所述相機光源組包括設置在透明容器口部外周側的至少一個光源及拍攝透明容器口部的相機；

所述圖像處理裝置與所述相機連接，用于接收所述相機采集到的透明容器口部圖像，對圖像進行處理獲得圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息判斷當前透明容器口部是否存在缺陷。

在其中一個實施方式中，如圖1所示，該相機光源組除包括相機①和光源④之外，還可借助多級反射鏡調整相機①的等效觀測角度?？蛇x地，可在透明容器口部⑥上部設置至少一個一級反射鏡②和至少一個二級反射鏡③，該一級反射鏡②用于獲取透明容器口部⑥反射的光線，該二級反射鏡③用于獲取所述一級反射鏡②反射的光線并反射至所述相機①成像。

其中的一級反射鏡②可為多個平面反射鏡，多個平面反射鏡依次間隔均勻環(huán)繞設置于透明容器口部⑥的上部，例如該平面反射鏡可為8個、6個或4個等；相應地，所采用的光源④也可為多個方形光源，多個方形光源可沿透明容器口部⑥的外周側依次均勻間隔設置。優(yōu)選地，多個平面反射鏡所構成的結構的縱向中心線與多個方光源所構成的結構的縱向中心線應位于同一直線上。

該一級反射鏡②也可為環(huán)形反射鏡，相應地，所采用的光源④也可為環(huán)形光源，優(yōu)選地，該環(huán)形反射鏡與環(huán)形光源同軸設置。

為避免環(huán)境中其他光源對拍攝透明容器圖像的影響，還可在該系統(tǒng)中的光源④的出光面上設置濾光膜，利用濾光膜⑦可過濾各光源之間相互干擾的雜光，便于拍攝清晰的透明容器圖像。

在該實施方式中，相機①可置于透明容器口部⑥的上部，光源④可為方形光源或環(huán)形光源，如若采用單個方形光源置于透明容器口部⑥的一側，相機①可清晰觀測透明容器口部⑥在該光源④一側的部分區(qū)域的圖像，單個視角的透明容器口部可視角度不小于70°。

單個視角對于縱向炸裂紋的可檢測角度范圍是有限的，以主光軸正視環(huán)形容器口位置為0°，則正負小角度范圍內的容器口區(qū)域由于光線折射角度過小，可能無法觀測到不太顯著的縱向炸裂紋；而正負角度過大后，由于光源尺寸有限和觀測視角限制，亦難以進行有效的觀測，這樣可能帶來觀測盲區(qū)的風險。

為此，可通過以下多個實施方式消除盲區(qū)的問題，實現(xiàn)透明容器口部的口部區(qū)域的全方位炸口檢測。

在其中一個實施方式中，如圖2所示，可將透明容器相對相機①旋轉，即將透明容器構造為繞其縱向中心線旋轉，并將相機①置于透明容器口部⑥的上側部，將光源④置于透明容器口部⑥的另一側，對每個透明容器而言，相機①保持不動，透明容器沿自身旋轉軸旋轉的同時相機連續(xù)拍攝，在拍攝同時對圖像進行處理，可對透明容器口部⑥的口部區(qū)域進行全面觀測，提高檢出率和檢測效果。

在其中一個實施方式中，如圖3所示，所采用的光源④可包括8個方形光源，其環(huán)繞透明容器口部的外周側均勻間隔設置，并在方形光源的上方設置有與方形光源一一對應8個一級反射鏡②，該一級反射鏡②為平面反射鏡，該8個一級反射鏡②應均勻連續(xù)設置，即可將該8個一級反射鏡②依次相接設置?？蛇x地，該二級反射鏡③可采用八棱錐反射鏡，并將二級反射鏡③置于該8個一級反射鏡②所構成結構的中心線上，也即是，8個一級反射鏡②所組成的結構的中心線、8個方形光源所組成的結構的中心線與一級反射鏡②、二級反射鏡③的中心線應為同一直線；并將相機置于該中心線的延長線上，高于二級反射鏡③的位置設置。利用本實施方式提供的光路布置，可采用一個相機同時對透明容器口部的多個視角同時成像觀測，實現(xiàn)各視角盲區(qū)相互彌補，可全面觀測透明容器口部的區(qū)域圖像。

在另一實施方式中，還可采用兩個或兩個以上的相機光源組實現(xiàn)多視角觀測透明容器口部的區(qū)域圖像。多個相機光源組可在透明容器的移動方向上間隔分布，在多個所述相機光源組中，任意一個所述相機光源組中的所述光源、一級反射鏡及二級反射鏡相對透明容器的位置為以相鄰的所述相機光源組中的所述光源、一級反射鏡及二級反射鏡統(tǒng)一旋轉一定角度而成的位置確定，以利用多個所述相機光源組實現(xiàn)多視角成像。也就是說，不同檢測工位上的相機光源組的區(qū)別在于光源、一級反射鏡及二級反射鏡相對透明容器的位置不同，當確定一個檢測工位上的相機光源組中的光源、一級反射鏡、二級反射鏡相對透明容器的位置后，可以該位置為參考，將光源、一級反射鏡、二級反射鏡統(tǒng)一旋轉一定角度來確定下一工位上相機光源組中的光源、一級反射鏡、二級反射鏡相對透明容器的位置。例如，如圖4所示，可在透明容器移動方向上設置兩個檢測工位，在兩個檢測工位上分別布置一個相機光源組,如相機光源組a和相機光源組b，每個相機光源組中采用四個光源④、與四個光源④一一對應的四個一級反射鏡②及二級反射鏡③，相機位于四個一級反射鏡②圍繞的中心的正上方，透明容器位于其正下方，四個光源④環(huán)繞透明容器口部的外側設置。其中一個檢測工位上的光源④、一級反射鏡②及二級反射鏡③相對透明容器的位置確定后，將光源④、一級反射鏡②及二級反射鏡③統(tǒng)一旋轉α所確定的相對透明容器的位置為另一個檢測工位上的光源、一級反射鏡②及二級反射鏡③相對透明容器的位置。α的選取與具體的工程實現(xiàn)方式有關，若透明容器在這兩個檢測工位間通過機械方式可以實現(xiàn)任意角度的準確旋轉，則α＝0對于設計和調試是最佳的，但是如果透明容器無法自身旋轉或可旋轉角度被限定，則α的選取需要綜合考慮每個視角的可觀測角度范圍和容器可旋轉角度來確定，從而可實現(xiàn)各視角盲區(qū)相互彌補，便于全面觀測透明容器口部的區(qū)域圖像。

利用本實施例提供的一種或多種實施方式中的透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)，其可全面觀測到透明容器口部的區(qū)域圖像，實現(xiàn)透明容器口部區(qū)域的全方位炸口檢測，極大地提高了檢測速度和檢出率。

實施例三

基于實施例一或二提供的透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)，如圖5所示，本實施例提供一種透明容器口部裂紋檢測方法，其包括：

s1：獲取相機采集到的透明容器口部圖像；

s2：對獲得的透明容器口部圖像按照口部位置特征進行定位，提取口部口部區(qū)域的待檢測范圍；

s3：對瓶口區(qū)域進行灰度連通域檢測和邊緣檢測，判斷是否存在炸裂紋，并將炸裂紋的數(shù)據(jù)信息與預設閾值進行比較，檢測出具有不可接受的炸裂紋的透明容器。

在其中一個實施方式中，該檢測方法還包括檢測瓶口固定特征缺陷的步驟，其具體包括：

檢測具有螺紋口的透明容器口部的螺紋線斷開缺陷和/或螺紋線條數(shù)是不足缺陷，和/或檢測具有下沿棱線的透明容器的口部下沿棱線破損缺陷。

例如，對于螺紋口瓶將清晰看到每條螺紋線、對于啤酒瓶口將清晰看到口部下沿棱線等。這些特征的呈現(xiàn)表征了該容器瓶口制作質量，如螺紋出現(xiàn)破損時圖像上的螺紋線將存在斷開的現(xiàn)象，螺紋的條數(shù)不足也能夠在圖像每個視角中通過螺紋線的條數(shù)數(shù)量準確統(tǒng)計出來，啤酒瓶口下沿棱線破損時圖像上也能夠顯著觀測到棱線陰影的斷開。由此可知，基于上述檢測系統(tǒng)，采用相應的檢測方法即可實現(xiàn)對透明容器口部裂紋的精確檢測，還可檢測出透明容器口部上的固定特征缺陷，提高透明容器的整體檢出率。

在其中一個實施方式中，該檢測方法還可包括：利用縱向陰影線匹配的方式識別透明容器合縫線。

容器吹制過程中，由于工藝限制，不可避免地產(chǎn)生合縫線，合縫線的明顯程度不確定，但是具有兩個明顯的特性，即總是在容器上精確圓周180度成對出現(xiàn)，并且沿容器瓶身縱向的垂直度很高。通過上述合縫線的兩個特性，在圖像上采用縱向陰影線匹配的方式可以準確地識別和消除合縫線，為后續(xù)檢測規(guī)避干擾。

在其中一個實施方式中，該檢測方法還包括根據(jù)圖像中的各區(qū)域的亮度檢測透明容器口部臟污、結石缺陷。

由于不同特征透明容器口部通過高精度模具吹制后具有固定的形態(tài)，所以不同種類透明容器口部的圖像顯現(xiàn)是確定的，在此之外區(qū)域應該為厚度均勻的光滑區(qū)域，在圖像中的顯現(xiàn)為亮度均勻的平滑區(qū)域，如果本應為平滑的區(qū)域存在暗色陰影，則說明該區(qū)域存在臟污、結石等缺陷，應被視為不合格容器。

在消除瓶口固有特征和合縫線干擾后，對透明容器口部區(qū)域進行灰度連通域檢測和邊緣檢測，以此判斷是否存在橫向和縱向的炸裂紋，并將炸裂紋的數(shù)據(jù)信息與預設閾值進行比較，如將監(jiān)測出的炸裂紋的長、寬、高及亮度等數(shù)據(jù)信息與預設閾值比較，檢測出具有不可接受的炸裂紋的透明容器

基于實施例一或二的透明容器口部裂紋檢測系統(tǒng)，通過在玻璃容器生產(chǎn)現(xiàn)場長時間運行表明，該透明容器口部裂紋檢測方法與傳統(tǒng)方法相比，該方法具有以下三點顯著優(yōu)勢：

1、檢測速度快，可支持高達72000瓶/小時以上的檢測速度，運行速度超過傳統(tǒng)檢測方法10倍以上。相對于目前國內廣泛采用的現(xiàn)有生產(chǎn)線為了進行炸口檢測需要在包裝線后端將一條生產(chǎn)線分為兩條以適應檢測設備速度的方法，本方法設備可以一條甚至多條生產(chǎn)線共用一臺檢測設備，這無論對成本降低或是空間的占用，抑或整線運行的流暢性上都具有非常重要的良性影響。

2、易于安裝、調節(jié)和維護。由于采用視覺檢測方法，安裝和軟硬件調整非常直觀，可以實現(xiàn)對設備的快速調試，以及調試過程對調試人員的能力、經(jīng)驗要求很低，易于上手。

3、檢測率高，可檢測缺陷種類多。該檢測方法對炸口的檢出率為85％以上，嚴重炸口可全部檢出，檢測的準確率提升顯著；另外該方法可同時檢測橫向、縱向炸口，以及臟污、結石、螺紋和瓶沿破損等多種口部缺陷。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。