阅读说明：本技术 灌装容器中底部异物的检测装置及在线检测系统 (Detection device and online detection system for bottom foreign matters in filling container ) 是由 施陈博 张淳 陶凯 宋允亮 孟广凯 刘学栋 张树君 于 2020-06-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种灌装容器中底部异物的检测装置及在线检测系统,其中检测装置包括设置于容器上方的第一光源、设置于容器两侧的两个第二光源及设置于容器下方的相机,第一光源配置为从容器的上方向下照射容器,以利用光线的折射照亮容器的底部的第一区域,两个第二光源则配置为分别从容器的两侧照射容器,以利用光线的反射照亮容器的底部的第二区域,相机配置为从容器的下方拍摄容器的底部,以获得容器的底部图像。本发明的检测装置及在线检测系统通过第一光源和第二光源的共同作用,可获得背光效果、光照均匀的容器底部图像,针对不易检出的沉积在容器底部的片状异物有良好的成像效果,图像质量优于亮场照明、暗场照明下的图像质量,检出率更高。(The invention provides a detection device and an online detection system for bottom foreign matters in a filling container, wherein the detection device comprises a first light source arranged above the container, two second light sources arranged on two sides of the container and a camera arranged below the container, the first light source is configured to irradiate the container downwards from the upper part of the container so as to illuminate a first area of the bottom of the container by utilizing the refraction of light, the two second light sources are configured to irradiate the container respectively from two sides of the container so as to illuminate a second area of the bottom of the container by utilizing the reflection of the light, and the camera is configured to shoot the bottom of the container from the lower part of the container so as to obtain a bottom image of the container. The detection device and the online detection system can obtain the container bottom image with uniform backlight effect and illumination through the combined action of the first light source and the second light source, have good imaging effect on the sheet foreign matters which are not easy to detect and are deposited at the bottom of the container, have better image quality than that under bright field illumination and dark field illumination, and have higher detectable rate.)

灌装容器中底部异物的检测装置及在线检测系统

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，特别是涉及一种灌装容器中底部异物的检测装置及在线检测系统。

背景技术

透明或半透明的灌装容器，例如酒水玻璃瓶、塑料瓶、药瓶等，为了检测生产过程中容器内的液体是否混入颗粒物、毛发等杂质，需要对灌装容器进行检测。

目前，针对灌装容器内异物的自动检测一般是晃动容器，使容器内的异物漂浮，采集图像进行检测，该类检测受限于容器的混动速度和时间，不能保证沉积于容器底部的异物完全漂浮，存在较大的漏检问题。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种至少解决上述问题的灌装容器中底部异物的检测装置及在线检测系统。

本发明一个进一步的目的是提升容器底部的成像效果，提高检测精度。

根据本发明的一个方面，本发明首先提供了一种灌装容器中底部异物的检测装置，所述容器呈透明或半透明，所述容器内灌装有透明或半透明液体，所述容器的顶部设有密封盖，其中，所述检测装置包括：

第一光源，设置于所述容器的上方，配置为从所述容器的上方向下照射所述容器，以利用光线的折射照亮所述容器的底部的第一区域；

两个第二光源，分别设置于所述容器的两侧，配置为分别从容器的两侧照射所述容器，以利用光线的反射照亮所述容器的底部的第二区域，所述第二区域位于所述第一区域的内侧；

相机，设置于所述容器的下方，配置为从所述容器的下方拍摄所述容器的底部，以获得所述容器的底部图像。

可选地，所述两个第二光源均位于所述容器的两侧靠上的位置，并分别设置为朝向所述容器的对应侧部斜向上照射。

可选地，所述容器由上至下分别具有颈部区域、肩部区域、身区域，所述容器内的液位线位于所述颈部区域，其中，所述两个第二光源均位于所述颈部区域和所述肩部区域的两侧，以照亮所述颈部区域处的液位线和泡沫区，或者照亮所述颈部区域处的液位线和所述密封盖的下侧，从而利用光线的反射照亮所述容器的底部的除所述第一区域之外的第二区域。

可选地，检测装置还包括：

凸透镜，设置于所述容器的下方，并位于所述相机的上方，配置为将折射的光线和反射的光线汇集到所述相机。

可选地，所述凸透镜的焦距为f，所述凸透镜的中心与所述容器的底壁下表面之间的距离为s₂，所述容器的所述身区域的高度为h₂，其中，f＝0.5h₂+s₂。

可选地，检测装置还包括：

透明保护罩，可拆卸地设置于所述凸透镜的上方，并与所述容器的底壁间隔设置，用于保护所述凸透镜。

可选地，所述第一光源和所述第二光源均为面光源。

本发明还提供了一种灌装容器中底部异物的在线检测系统，包括：

前述任一项所述的检测装置；

输送装置，设置为沿输送线输送所述容器，包括上游输送段和下游输送段，所述上游输送段和所述下游输送段之间间隔限定出检测工位，所述检测装置位于所述检测工位处；以及

悬瓶输送机构，位于所述检测工位处，配置为将所述容器悬空并将所述容器向下游输送；

所述容器的两侧为所述容器在移动方向上的两侧。

可选地，所述悬瓶输送机构包括位于所述容器的两侧靠下位置的两个夹瓶皮带，所述两个夹瓶皮带同速，且与所述输送装置同速。

可选地，在线检测系统，还包括：

容器底壁清洁机构，位于检测工位处，并位于所述检测装置的上游，配置为对所述容器的底壁外表面进行清洁。

本发明的灌装容器中底部异物的检测装置及在线检测系统，通过第一光源和两个第二光源的共同作用，采用背光成像的方式，可获得背光效果、光照均匀的容器底部图像，针对不易检出的沉积在容器底部的片状异物有良好的成像效果，图像质量优于亮场照明、暗场照明下的图像质量，检出率更高。

进一步地，本发明的灌装容器中底部异物的检测装置及在线检测系统，第二光源位置的特别设计，结合第一光源可打亮容器底部的整个区域，获得光照均匀的完整图像，提高成像质量。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的灌装容器中底部异物的检测装置的示意图，其中示出了第一光源发射的光线经容器折射的光路图；

图2是根据本发明一个实施例的灌装容器中底部异物的检测装置的示意图，其中示出了两个第二光源发射的光线经容器反射的部分光路图；

图3是根据本发明一个实施例的灌装容器中底部异物的检测装置的示意图，其中示出了两个第二光源发射的光线经容器反射的另一部分光路图；

图4是利用本发明一个实施例的灌装容器中底部异物的检测装置中第一光源、两个第二光源采集的容器的底部图像，其中，A为第一光源开启，采集的容器的底部区域示意图，B为两个第二光源开启，采集的容器的底部区域示意图，C为第一光源、两个第二光源均开启，采集的容器的底部区域示意图。

图5是根据本发明一个实施例的灌装容器的示意图；以及

图6是根据本发明一个实施例的灌装容器中底部异物的在线检测系统的示意图。

具体实施方式

本实施例首先提供了一种灌装容器20中底部异物的检测装置，以下参照图1至图5对本实施例的检测装置进行详细描述。本实施例的容器20呈透明或半透明状，容器20内灌装有透明或半透明液体，容器20的顶部设有密封盖21，也即是说，本实施例的容器20是经过灌装后盛有液体并密封后的容器20，容器20可以为酒类玻璃瓶、饮料瓶、药瓶等。

图1是根据本发明一个实施例的灌装容器20中底部异物的检测装置的示意图，其中示出了第一光源10发射的光线经容器20折射的光路图，图2是根据本发明一个实施例的灌装容器20中底部异物的检测装置的示意图，其中示出了两个第二光源11发射的光线经容器20反射的部分光路图，图3是根据本发明一个实施例的灌装容器20中底部异物的检测装置的示意图，其中示出了两个第二光源11发射的光线经容器20反射的另一部分光路图，图4是利用本发明一个实施例的灌装容器20中底部异物的检测装置中第一光源10、两个第二光源11采集的容器20的底部图像，其中，A为第一光源10开启，采集的容器20的底部区域示意图，B为两个第二光源11开启，采集的容器20的底部区域示意图，C为第一光源10、两个第二光源11均开启，采集的容器20的底部区域示意图。

如图1至图4所示，本实施例的检测装置包括第一光源10、两个第二光源11及相机12。其中，第一光源10设置于容器20的上方，配置为从容器20的上方向下照射容器20，以利用光线的折射照亮容器20的底部的第一区域，而两个第二光源11则分别设置于容器20的两侧，配置为分别从容器20的两侧照射容器20，以利用光线的反射照亮容器20的底部的第二区域，相机12则设置于容器20的下方，配置为从容器20的下方拍摄容器20的底部，以获得容器20的底部图像。

本实施例通过增设位于容器20的上方的第一光源10，利用第一光源10向容器20未由密封盖21遮挡的外侧区域发射光线，光线经容器20和其内液体的折射，可照亮容器20的底部的第一区域，参见图4中A图所示，第一光源10可打亮容器20的底部的外围区域(也即是第一区域)，但除外围区域之外的中间区域由于密封盖21的遮挡无法由第一光源10照亮；本实施例进一步通过增设位于容器20的两侧的两个第二光源11，利用两个第二光源11分别由容器20的侧部向容器20发射光线，光线可照射到容器20由密封盖21遮挡的密封盖21下方的区域，并经容器20和液位线23等的反射，可照亮第二区域，第二区域应处于第一区域的内侧，参见图4中B图所示，第二光源11打亮了容器20的底部的中间区域，如此通过第一光源10和两个第二光源11的共同作用，采用背光成像的方式，可打亮容器20的底部的更多甚至全部区域，获得了光照均匀、成像效果更好的容器20的底部图形，从而可更加精确地检测容器20的底部异物情况。

另外，由于本实施例的检测装置可获得背光效果、光照均匀的容器20底部图像，针对不易检出的沉积在容器20底部的片状异物有良好的成像效果，图像质量优于亮场照明、暗场照明下的图像质量，检出率更高。

考虑到密封盖21、密封盖21的下侧的防漏垫24以及容器20内液位线23处可能聚集泡沫22的影响，第二光源11位于容器20的侧部的位置对其所照亮的容器20的底部的第二区域的大小会产生影响，在一些实施例中，两个第二光源11可均位于容器20的两侧靠上的位置，并分别设置为朝向容器20的对应侧部斜向上照射，也即是说，两个第二光源11的位置相对于容器20的底端，可更加靠近于密封盖21，并使得光线斜向上照射容器20，如此可打亮密封盖21的下侧和液位线23，或者打亮液位线23和泡沫区(如果液位线23处聚集泡沫22，泡沫22会遮挡一些由密封盖21反射的光线，因此此时密封盖21反射的光线不能有效的打亮容器20的底部的对应区域)，如此，光线经反射可照亮容器20的底部的更大面积的第二区域，本实施例中第二光源11的位置设计使得第二区域为除第一区域之外的中间区域，第二区域和第一区域覆盖了容器20的底部的全部区域，如此在第一光源10和第二光源11的作用下，本实施例的检测装置可获得容器20的底部的均匀的整体图像，进一步提高检测的精确性。

图5是根据本发明一个实施例的灌装容器20的示意图。

针对图5所示实施例中的灌装容器20，该容器20由上至下分别具有颈部区域20a、肩部区域20b、身区域20c，容器20内的液位线23位于颈部区域20a，针对该实施例的灌装容器20，参照图1至图3所示，图1和图3分别示出了第一光源10和两个第二光源11的光路图。检测装置中的两个第二光源11可均位于颈部区域20a和肩部区域20b的两侧，以照亮颈部区域20a处的液位线23和泡沫区，或者照亮颈部区域20a处的液位线23和密封盖21的下侧(如前所述，如果液位线23处聚集泡沫22，泡沫22会遮挡一些由密封盖21反射的光线，因此此时密封盖21反射的光线不能有效的打亮容器20的底部的对应区域)，如此，除在第一光源10作用下，打亮容器20的底部的外围区域(第一区域)之外，在两个第二光源11的作用下，经容器20的反射、液位线23、泡沫区的反射、密封盖21(或者防漏垫24)的反射，打亮容器20的底部的除外围区域的中间区域(也即是除第一区域之外的第二区域)，第一区域和第二区域覆盖了容器20的底部的全部区域，从而通过检测装置获得了容器20的底部的均匀的完整图像，提升检测效果。

前述的第一光源10和第二光源11均可为面光源，以降低成本。在可替换实施例中，第一光源10可为面光源，第二光源11可为弧形光源，以匹配容器20的周壁，使得第二光源11的发光面距容器20壁的距离大致相同，提高光照均匀性。

在一些实施例中，为将光线汇集到相机12上，容器20与相机12之间还可设置凸透镜13，也即是说凸透镜13位于容器20的下方，相机12的上方，配置为将前述的折射的光线和反射的光线汇集到相机12上，保证成像效果。

由于容器20内灌装有液体，容器20的外表面，例如容器20的底壁外表面可能附着有水滴、脏污、泡沫润滑剂等，可能会滴落到容器20下方的凸透镜13上，污染凸透镜13，为此，本实施例在凸透镜13的上方可拆卸地设置透明保护罩14，其与容器20的底壁间隔设置，用于保护凸透镜13，由于其可拆卸地设置，其可从与容器20的底壁间隔的空间内抽出进行清洗或直接从与容器20的底壁间隔的空间中进行擦拭，保证其清洁，从而可保证凸透镜13的清洁，避免擦拭凸透镜13对凸透镜13的性能造成损坏。

为提升成像效果，凸透镜13的焦距f、凸透镜13的中心与容器20的底壁下表面之间的距离s₂、容器20的身区域20c的高度h₂需满足一定的尺寸关系，优选地，f＝0.5h₂+s₂，如此可保证光线经凸透镜13的折射可完全汇集到相机12的镜头上，提高成像效果。

相机12的镜头与凸透镜13构成一个透镜组，两者之间的距离S₁的大小影响该透镜组的等效焦距，S₁的取值需保证相机透过该透镜组在S₂的距离上能够看全容器20的整个底部。

由于本实施例的检测装置采用背光成像方式，从容器20的下方采集图像，需将容器20进行悬空，为此，在一些实施例中，针对在线的容器20，可通过悬瓶输送机构15将其悬空，便于相机12采集容器20的底部图像，悬瓶输送机构15还可配置为将容器20向下游输送，容器20始终处于在线移动状态，相机12可采用高速工业相机12，在容器20经过检测工位的瞬间，采集容器20的底部图像。

图6是根据本发明一个实施例的灌装容器20中底部异物的在线检测系统的示意图。

针对在线输送的容器20，本实施例提供了一种灌装容器20中底部异物的在线检测系统，包括前述任一项所述的检测装置、输送装置和前述的悬瓶输送机构15。其中，输送装置设置为沿输送线输送容器20，包括上游输送段30和下游输送段31，上游输送段30和下游输送段31之间间隔限定出检测工位，前述的检测装置则位于检测工位处，而悬瓶输送机构15也位于检测工位处，配置为将容器20悬空并将容器20向下游输送，前述的容器20的两侧应为容器20在移动方向上的两侧。如此可保证容器20在线移动过程中，对容器20的底部完成图像的采集，实现完全在线的智能检测，只需拍摄移动至检测工位的容器20的一个底部图像，即可利用该底部图像对容器20的底部的异物进行全面、精确的检测，提高检测精度的同时，极大地提升检测效率。

悬瓶输送机构15可包括位于容器20的两侧靠下位置的两个夹瓶皮带，如图1、图6所示，也即是说两个夹瓶皮带夹持容器20的两侧靠下的位置，不会对第二光源11等其他部件的布置产生影响，并且两个夹瓶皮带同速，且与输送装置同速，保持夹持的稳定性的同时，促使容器20与输送装置同速向下游移动，保证输送线上的各个容器20的间距不变，避免各个容器20间距减小或增大而导致上游拥挤或下游拥挤。

如前所述，容器20的底壁外表面可能附着有水滴、脏污、泡沫润滑剂(输送装置上的润滑剂)等，为避免对凸透镜13、相机12的镜头的影响，本实施例的在线检测系统还可包括容器底壁清洁机构16，其位于检测工位处，并位于检测装置的上游，配置为对容器20的底壁外表面进行清洁，保证容器20的底壁的清洁。如图6所示，容器底壁清洁机构16可包括吹气喷头162、毛刷161和防溅隔板163，利用吹气喷头162吹散容器20底壁上的水滴、泡沫等，利用毛刷161清洁容器20底壁的脏污、泡沫等，并通过防溅隔板163将容器20底壁、吹气喷头162、毛刷161与位于其下游的凸透镜13等进行隔离，避免清理过程中，水、泡沫溅落到凸透镜13上，相应地，防溅隔板163应位于吹气喷头162、毛刷161的下游。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。