[发明专利]一种瓶装透明溶液微小杂质检测光学成像系统和方法

说明书

本发明提供一种用于瓶装透明溶液微小杂质检测的光学成像系统和方法，包括：光源、光源滤光系统、相机、相机滤光系统。通过本发明的光学成像系统和方法，可以准确分辨出瓶内杂质，而不会受到瓶身干扰和瓶内气泡干扰，同时具有检测率高、误检率低的优点。上述优势使本发明具有前沿的技术特点和优良的推广价值。

技术领域

本发明涉及自动化生产过程，特别是一种瓶装透明溶液微小杂质检测的光学成像系统。

背景技术

在白酒、黄酒、饮料、矿泉水等透明溶液的灌装过程中，由于灌装容器、封盖内含有杂质，或液体在过滤、输送过程中产生杂质，导致灌装后溶液存在杂质、异物的风险。对于相关产品生产商，市场上内杂质投诉往往时有发生。这不仅侵害了消费者的身心健康，同时对生产商带来了显著的经济损失和恶劣的市场影响。所以各相关生产厂商均将产品内杂质异物视为严重的质量事故，每年投入巨大费用和人力用于尽力避免此类质量事故的发生。

传统的杂质检测往往采用大量人工灯检的方法，但该方法具有显著的缺点：人力消耗大导致人力成本逐年快速提升、工作枯燥损伤视力导致招工难问题愈发严重、灯检质量和稳定性偏低、不适应越来越快的生产线需求。随着我国自动化、智能化装备的研究和普及，自动灯检机逐渐产生。但是同时我们看到，不同于药品行业的自动灯检机逐渐成熟使用，酒类饮料行业的灯检机至今难以见到性能优秀的成熟产品。其原因在于后者的包材质量、生产需求和溶液性质与安瓿瓶、大输液等药品完全不同，所以研究能够满足适应酒类、饮料行业的自动灯检技术是我国相关行业由传统手工操作向自动化、智能化转换的关键点。

纵观酒类、饮料行业的自动灯检设备原理，大致分为两类：一类是由人工灯检习惯演化来的翻转方式 [1] ，另一类是由药品灯检机演化来的旋转方式。这两种方式各具有优缺点，但是同时存在两个共性的问题：

1.无论采用旋转或翻转均或多或少会产生气泡，而由于溶液表面张力大，小气泡不容易上升消散，从而在相机拍摄时易与瓶内杂质相混淆，造成严重的误检问题。针对该问题，一些学者提出了分辨气泡和杂质的方法 [2][3] ，但均达不到工业级应用的准确率。

2.通过多张图像比对的方法区分瓶身划痕结石和瓶内杂质，如果采用多个相机分别拍摄的方法 [1] ，不同相机的安装差异会带来显著的影响，而如果同时引入大量气泡干扰，则可能造成判别混淆。所以瓶身划痕结石和瓶内杂质的区分亦需要屏蔽气泡干扰。

[1]蒋建忠,崔纯，吴旭伟，等.一种白酒低密度极轻异物自动检测方法及装置[P].中国专利：201810421124,2018-05-04。

[2]薛婷，陈彦龙，吴斌.基于视觉的酒液中异物自动识别方法研究[J].光电子·激光，2012，23(11):2149-2153。

[3]邵志敏，张意，张卫华，等.基于机器视觉的瓶装白酒杂质检测[J].四川大学学报(自然科学版)，2019，56(2):235-240。

[4]陈秀武.关于全反射波偏振态的讨论[J].甘肃教育学院学报(自然科学版),2002,16(2):80-83。

发明内容

本发明提供了一种瓶装透明溶液微小杂质检测的光学成像系统和方法，可以显著区分瓶内黑色杂质、白色杂质、气泡、瓶身划痕结石，能够将瓶内杂质和其他影响因素区分。