[实用新型]一种基于机器视觉的透明玻璃瓶口内外径测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉领域，特别是涉及一种基于机器视觉的透明玻璃瓶口内外径测量装置和方法。 

背景技术

目前国内玻璃瓶在生产制造时，由于现有工艺技术水平和设备的限制，瓶口的内外径有一定偏差，尤其是内径偏差，有时不能很好的满足瓶子使用企业的要求。使用者在使用内外径不合格的玻璃瓶灌装液体时，由于瓶口内外径偏差超过一定范围，会使瓶塞与瓶口之间产生缝隙，从而导致瓶口与瓶塞密闭不严使玻璃瓶中液体漏出，尤其是那些依赖瓶口内壁密封的玻璃瓶，如灌装醋、酱油、食用油等的瓶子，在灌装后瓶塞与瓶口结合成为一个整体，即使在使用时仍保留瓶盖，仅去除瓶盖内拉环，这就对瓶子的内径和圆度提出了很高的精度要求，否则液体会从瓶塞和瓶子的结合部位泄漏污染瓶身，影响产品质量和外观整洁，造成浪费。 

玻璃瓶使用企业，一般对所购瓶子进行抽检，以判断是否符合灌装要求。目前主要依靠人工采用游标卡尺检测玻璃瓶口内外径。由于人会受到身体状况、周围环境等因素的干扰，且长时间单调乏味的检测容易产生视觉疲劳和身体疲劳，其主观性比较大，容易引起检测误差和误读数据。 

随着机器视觉的发展，越来越多的质量检验项目由机器视觉代替传统的人工检测，这不仅能克服了人的主观因素的影响，还能提高检测的效率和准确性。机器视觉是指通过视觉传感器，如CCD、CMOS等，将被拍摄目标转换成图像信号，图像处理系统对这些图像信息进行各种运算来获取目标特征，最终根据判别的结果来控制现场的设备动作。机器视觉作为一种重要的检测手段，已经广泛地应用于检测和测量等领域。 

目前机器视觉对玻璃瓶的检测，大多针对依靠瓶口端面密封的瓶子如啤酒瓶，很少针对依靠瓶口内壁密封的透明玻璃瓶进行检测。由于瓶子颜色、直径、材质以及瓶口构造不同等原因，适用于啤酒瓶检测的装置并不适用于大口径、透明玻璃瓶的检测。瓶口端面缺陷检测只需获取端面缺陷图像，无需获取准确的瓶口内外径边缘，而对瓶口尺寸检测的研究也主要是对外径检测。目前尚未检索到利用机器视觉检测大口径、透明玻璃瓶内径的报道，而这方面研究却有其非常重要的实际意义，因此开发针对大口径、透明玻璃瓶内外径尺寸的检测技术显得尤为重要。 

经检索，相关玻璃瓶口检测方面的文献如下：硕士论文“基于图像的啤酒瓶瓶口与瓶底 污损自动检测”、硕士论文“基于机器视觉的啤酒瓶瓶口检测系统的研究”和硕士论文“基于机器视觉的啤酒瓶瓶口检测系统研究”等文章，其共同点是获取啤酒瓶瓶口图像时，采用反射式照明方式，即将光源置于瓶口上方，相机从瓶口上方采集瓶口图像。通过试验发现，从上面打光获取瓶口图像，可以得到清晰的瓶口端面图像，但瓶子的内外径并不清晰，边缘模糊，瓶口反光高亮区域并不是瓶口真实的内外径。通过这种图像采集方式可以较好判断瓶口缺陷，但无法获取真实的瓶口内外径尺寸。 

机器视觉中光源是重要的组成部分，好的打光方式可以获得高质量图像，准确地获取所需数据，减少后期图像处理的步骤，提高处理的速度和准确性。所以光源的打光方式和光源的摆放位置，是能否使瓶口内外边缘清晰，准确测得瓶口内外径的关键。 

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于机器视觉的透明玻璃瓶口内外径测量装置和方法。本发明目的是提供一种大口径、透明玻璃瓶口测量装置，能清晰获取瓶口内外边缘并获得瓶口的内外径数据。该装置可以用于玻璃瓶灌装液体产品的企业，对所购瓶子进行抽检，也可以用于其它用途。 

本发明所述的玻璃瓶口检测装置测量装置的硬件装置：仪器支架、光源和相关附件、图像采集装置，仪器支架包括安装在支架底座上面的支架管，在支架管上面安装有相机架及光源架，黑色挡板固定在光源上方；图像采集装置相机及镜头固定在相机架上，计算机和相机通过数据传输线连接在一起，在支架底座上放有黑色背景板，仪器支架、光源和相关附件、图像采集装置均置于黑色暗箱中，光源方向朝上固定在光源架上；光源表面有一层黑色挡板，黑色挡板中间有一个圆形小孔，其直径比瓶颈处直径略大，使玻璃瓶口穿过挡板小孔，并将玻璃瓶位置限制在该小孔内防止左右晃动，穿过挡板的瓶口唇部与软质黑色弹性垫片连接。 

2光源和相关附件：光源为LED光源，可为环形光源，光源颜色为白色，并能根据需要调节亮度，每颗LED灯珠与垂直方向有一个固定角度，环形光源表面有一层黑色挡板，防止光线向上直射，黑色挡板中间有一个圆形小孔，其直径比瓶颈处直径略大，使玻璃瓶口可以自由穿过挡板小孔，并将玻璃瓶位置限制在该小孔内防止左右晃动，穿过挡板的瓶口唇部与软质黑色弹性垫片连接，将玻璃瓶悬挂在挡板之上，处于一种自由状态。