[发明专利]一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置及标记方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置，其特征在于：其包括至少一个摄像头、光源、计算机、PLC控制端、传送带、喷涂装置以及红外传感器，所述摄像头、红外传感器、计算机以及PLC控制端相互之间通讯连接，所述红外传感器的输出端连接所述PLC控制端的输入端，所述PLC控制端的输出端连接所述光源的输入端以及所述摄像头的输入端，所述摄像头的输出端连接所述计算机的输入端，所述计算机的输出端连接所述PLC控制端的输入端，所述PLC控制端的输出端连接所述喷涂装置的输入端，

所述摄像头借助于支架于传送带正上方且与传送带垂直设置，所述红外传感器用来感知陶瓷碗的位置，进而反馈给PLC控制端，从而控制摄像头的拍照时间；所述计算机根据输入的陶瓷碗图像，分析图像中的陶瓷碗缺陷系数以及多种角度下的椭圆度，从而判断陶瓷碗是否达标，并在陶瓷碗未达标的情况下输出信号至所述PLC控制器，所述PLC控制器根据计算机反馈的信号对陶瓷碗次品执行喷涂操作，并且控制光源、接收红外传感器的信号及控制摄像头的拍照；

所述光源为条形光源，所述光源借助于支架固定设置于传送带两侧的斜上方；所述喷涂装置位于摄像头的一侧，并且喷嘴朝向摄像头正下方的传送带位置；所述红外传感器包括三对红外发射管和红外接收管，红外发射管和红外接收管分别位于传送带的两侧，所述红外传感器的高度与传送带上的待检测陶瓷碗的高度一致。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置，其特征在于：所述红外传感器的三对红外发射管为水平排列，端部两侧的发射管之间的距离为d，d＝0.95D，中间发射管位于两侧发射管的中间位置，当三对发射管同时被遮挡时，虽然待检测陶瓷的大小会存在些许误差，但d始终满足0.9D＜d＜1.0D条件，其中，D为发射管所在高度对应的陶瓷碗的标准宽度。

3.一种利用权利要求1所述的基于机器视觉的陶瓷碗次品标记装置进行陶瓷碗次品标记的方法，其特征在于：其包括如下步骤：

S1、当红外传感器的三对红外发射管和接收管均检测到遮挡时，则判断为待检测陶瓷碗到达摄像头的正下方，PLC控制器向摄像机发生开始摄像的指令，摄像机获取待检测陶瓷碗的图像并将图像传送至计算机；

S2、计算机根据输入的陶瓷碗图像，分析图像中的陶瓷碗缺陷系数以及多种角度下的椭圆度，从而判断陶瓷碗是否达标，并在陶瓷碗未达标的情况下输出信号至所述PLC控制器；

S3、PLC控制端控制喷涂装置在次品上喷涂标记。

4.根据权利要求3所述的陶瓷碗次品标记的方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下子步骤：

S21、计算机对图像进行Canny边缘检测，检测出边缘后使用大律法对其进行二值化处理，然后对二值化后的图像进行闭操作，之后将图像分别旋转0°、30°、60°、90°，获取四种不同旋转角度图像的最小外接矩形，其中此最小外接矩形的任意边平行或垂直于图像的长或宽，并利用此外接矩形近似计算图像在四种旋转角度下待检测陶瓷碗的碗口的椭圆度θ，如下式所示，

式中，h为外接矩形的长，w为外接矩形的宽，

取四种角度下的最大的θ_max值，根据θ_max值判定该待检测陶瓷碗碗口的外形是否符合要求，当该待检测陶瓷碗碗口的外形不符合要求时，则输出该不符合要求的消息至PLC控制端；

S22、同时，计算机对二值图像内最大闭合曲线内部的图像进行处理，用于检测待检测陶瓷碗碗口内部的缺陷系数搜索碗口内所有边缘像素，将所有的像素按照是否在同一连通区域内的逻辑分为N个连通区域，计算每个连通区域的最小外接圆的半径大小R_n，并求出N个连通区域中的最大值R_nmax，并计算其缺陷系数缺陷系数的计算公式如下式所示，

式中，R_b为陶瓷碗半径的标准值，

得到缺陷系数后，根据缺陷系数值判定该待检测陶瓷碗碗口的外形是否符合要求，当该待检测陶瓷碗碗口的外形不符合要求时，则同样输出该不符合要求的消息至PLC控制端。