一種基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測裝置及方法。所述透光容器壁厚檢測裝置包括：光源、分光系統(tǒng)、檢測鏡頭、光譜檢測儀以及數(shù)據(jù)處理單元。本發(fā)明的透光容器壁厚檢測裝置通過具有較大軸向色散的鏡頭使得入射光線在軸向上不同波長的聚焦點(diǎn)分開，且分布在垂直于玻璃瓶待測點(diǎn)切線方向。采用大數(shù)值孔徑的鏡頭確保玻璃瓶一定程度的離心旋轉(zhuǎn)下也能檢測到準(zhǔn)確的厚度信息。采用白色LED白光光源使其可適用于各色透明玻璃瓶。本發(fā)明裝置適用于機(jī)器視覺在線快速、準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)檢測。本發(fā)明的裝置和方法可以準(zhǔn)確穩(wěn)定地測量出在線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)瓶體的厚度信息，為玻璃瓶及其他透光容器質(zhì)量檢測提供依據(jù)。本設(shè)備還可用于對玻璃板等平板狀物體的厚度檢測。
【專利說明】
一種基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)檢測領(lǐng)域，具體涉及一種進(jìn)行非接觸式機(jī)器視覺在線玻璃瓶壁厚 的檢測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，空瓶、醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展迅速，但國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)工藝相對的落后，在生產(chǎn)過程中 容易出現(xiàn)不合格產(chǎn)品。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要在瓶體出廠之前進(jìn)行各種檢測，而玻璃容器 產(chǎn)品壁厚的一致性是保證玻璃瓶質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。國內(nèi)玻璃瓶生產(chǎn)加工商目前主要采 用接觸式玻璃瓶測厚的方式進(jìn)行檢測，不過這種檢測方式存在低精度、低速度及高檢測成 本的缺點(diǎn)，一種更穩(wěn)定、高速的非接觸式的在線檢測方式迫在眉睫。
[0003] 已有的非接觸式測厚檢測設(shè)備主要是激光成像法，即基于激光在玻璃瓶前后壁反 射光點(diǎn)距離來計(jì)算壁厚。該設(shè)備的光源為半導(dǎo)體激光，使其向玻璃瓶表面發(fā)射一束光，一部 分光在外壁發(fā)生鏡面反射，另外一部分光則穿過外壁進(jìn)入瓶體，在內(nèi)壁反射后從外壁折射 而出，在符合入反射規(guī)律的方向上可以通過CCD相機(jī)接收到該兩點(diǎn)光斑A、B，由于瓶體厚度 的存在，則兩光斑存在一定的間距，通過一定的數(shù)學(xué)算法可以得到瓶體厚度與兩光斑間距、 激光入射角度及瓶折射率之間的關(guān)系，如此在設(shè)備搭建完畢后，瓶體厚度可以通過變量光 斑間距來得到。原理上來看很簡單，但是實(shí)際中，CCD采集到的光點(diǎn)數(shù)不止兩個(gè)，另外還有激 光發(fā)射點(diǎn)〇點(diǎn)相對內(nèi)、外壁的兩個(gè)鏡面成像光點(diǎn)〇'和〇"，CCD成像面上0'點(diǎn)與A點(diǎn)、0"點(diǎn)與B點(diǎn) 位置很近，對A、B點(diǎn)光斑的分辨形成一定的干擾，直接造成壁厚不準(zhǔn)確。此外，瓶體旋轉(zhuǎn)中輕 微的不同心會(huì)使得入射光點(diǎn)在瓶體上位置不穩(wěn)定，存在CCD靶面無法采集到的情況。由此可 見，此種光學(xué)檢測方法具有測厚不準(zhǔn)確，及較低的檢測精度的缺點(diǎn)。
[0004] 因此，目前所采用的基于激光成像法進(jìn)行容器壁厚檢測的方法存在比較嚴(yán)重的問 題，難以滿足工業(yè)生產(chǎn)上準(zhǔn)確、高效、易用的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在提供一種能夠高效、準(zhǔn)確地通過非接觸的方式對透光容器，尤其是玻 璃瓶體的壁厚進(jìn)行檢測的裝置及相應(yīng)的檢測方法。
[0006] 具體而言，一方面，本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測裝置，其特 征在于，所述透光容器壁厚檢測裝置包括:光源、分光系統(tǒng)、檢測鏡頭、光譜檢測儀、數(shù)據(jù)處 理單元，
[0007] 所述光源用于產(chǎn)生具有連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)光譜的可見光波段的照射光；
[0008] 所述分光系統(tǒng)用于接收所述照射光、傳送至所述檢測鏡頭，并且將來自所述檢測 鏡頭的反射光送至所述光譜檢測儀；
[0009] 所述檢測鏡頭用于將所述照射光聚焦至待測透光容器并將來自所述透光容器的 反射光傳送至所述分光系統(tǒng)；
[0010]所述光譜檢測儀實(shí)時(shí)采集所述反射光的光譜，并將所獲得的光譜信息發(fā)送至所述 數(shù)據(jù)處理單元；
[0011] 所述數(shù)據(jù)處理單元基于所述光譜信息確定所述透光容器的壁厚。
[0012] 進(jìn)一步地，所述檢測鏡頭為軸向色散鏡頭，所述軸向色散鏡頭將所述照射光中的 不同波長光聚焦在光軸上的不同位置處。
[0013] 進(jìn)一步地，所述分光系統(tǒng)包括3組透鏡和1組分光器件，第一組透鏡將來自所述光 源的光束轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)準(zhǔn)直光束，照射到所述分光器件，光束透過所述分光器件到達(dá)第二組 透鏡匯聚后，輸出給所述檢測鏡頭；當(dāng)光束從所述檢測鏡頭返回后，到達(dá)第二組透鏡并成為 準(zhǔn)直光束，經(jīng)過分光器件的反射界面，大部分光反射到第三組透鏡，經(jīng)過所述第三組透鏡匯 聚后，輸出給所述光譜檢測儀。
[0014] 進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理單元基于所述反射光光譜中對應(yīng)于容器內(nèi)壁、外壁的反 射峰的波長值，計(jì)算所述透光容器的壁厚。
[0015] 進(jìn)一步地，所述檢測鏡頭與所述分光系統(tǒng)之間通過第一傳輸光波導(dǎo)彼此光通信， 所述第一傳輸光波導(dǎo)的兩端分別通過光波導(dǎo)接口耦合在所述檢測鏡頭的輸入端和所述分 光系統(tǒng)的輸出端。
[0016] 進(jìn)一步地，所述分光系統(tǒng)與所述光源之間通過第二傳輸光波導(dǎo)彼此光通信，所述 第二傳輸光波導(dǎo)的兩端分別通過光波導(dǎo)接口親合在所述分光系統(tǒng)的輸入端和所述光源的 輸出端。
[0017] 另一方面，本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測方法，其特征在于， 所述方法包括：
[0018] 步驟1)、產(chǎn)生具有連續(xù)光譜或準(zhǔn)連續(xù)光譜的可見光波段的照射光；
[0019] 步驟2)、將所述照射光通過檢測鏡頭照射在被檢透光容器上；
[0020] 步驟3)、接收從所述被檢透光容器反射的反射光并將所述反射光送至光譜檢測儀 以獲得所述反射光的光譜；
[0021] 步驟4)、提取所述反射光的光譜中對應(yīng)于所述透光容器的內(nèi)壁和外壁的兩個(gè)反射 峰處的波長；
[0022] 步驟5)、基于兩個(gè)反射峰處的波長計(jì)算所述被檢透光容器的壁厚。
[0023] 進(jìn)一步地，所述檢測鏡頭為軸向色散鏡頭，所述軸向色散鏡頭將所述照射光中的 不同波長光聚焦在光軸上的不同位置處。
[0024] 進(jìn)一步地，所述照射光通過一分光系統(tǒng)照射在所述檢測鏡頭上，從所述檢測鏡頭 反射回的所述反射光經(jīng)所述分光系統(tǒng)分光后輸送至所述光譜儀。
[0025] 在一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式中，所述檢測方法還包括基于下述步驟確定兩個(gè)反射峰的波 長：
[0026] 步驟(5.1)對所測得的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行暗噪聲去除；
[0027] 步驟(5.2)利用高斯濾波對去除暗噪聲的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理；
[0028] 步驟(5.3)設(shè)定用于判定曲線上升或者下降的閾值T(T>0);
[0029] 步驟(5.4)選定感興趣區(qū)域，并從所選定感興趣區(qū)域以預(yù)定間隔提取數(shù)組，以感興 趣區(qū)域的數(shù)組中的起始點(diǎn)出發(fā)，依次計(jì)算當(dāng)前值的后繼光譜值與前驅(qū)光譜值的差值；
[0030] 步驟(5.5)如果所述差值大于Τ則認(rèn)定光譜曲線處于上升狀態(tài)并標(biāo)記為1，如果該 差值小于-Τ則認(rèn)為光譜曲線處于下降狀態(tài)并標(biāo)記為-1，如果該差值大于-Τ且小于Τ則認(rèn)為 曲線處于水平狀態(tài)并標(biāo)記為ο;
[0031]步驟(5.6)對標(biāo)記后的數(shù)據(jù)通過設(shè)計(jì)濾波核找出左側(cè)標(biāo)記值連續(xù)為1右側(cè)標(biāo)記值 連續(xù)為-1的值所對應(yīng)的數(shù)組下標(biāo)；
[0032]步驟(5.7)將所得到的所有極大值中前兩個(gè)大于預(yù)定閾值的極大值，作為雙峰值。
[0033] 本發(fā)明的檢測裝置作為機(jī)器視覺在線檢測系統(tǒng)，具備高速、穩(wěn)定、高精度的優(yōu)點(diǎn)。
[0034] 本發(fā)明采用共焦測厚技術(shù)，以便取得更穩(wěn)定、高精度的測量效果，精度可以達(dá)到微 米級。本發(fā)明通過具有連續(xù)光譜的白光經(jīng)過軸向色散光學(xué)系統(tǒng)，在瓶壁垂線方向出現(xiàn)色散 光斑，通過前后壁反射回的兩波長計(jì)算出壁厚。
[0035] 通過具有較大軸向色散的鏡頭使得入射光線在軸向上不同波長匯聚點(diǎn)分開，且分 布在垂直于玻璃瓶待測點(diǎn)切線方向。采用大數(shù)值孔徑的鏡頭確保玻璃瓶一定程度的離心旋 轉(zhuǎn)下也能檢測到準(zhǔn)確的厚度信息;并且使得玻璃瓶待測點(diǎn)相對鏡頭光軸±15度內(nèi)均可被檢 測到，具有較高的測量穩(wěn)定性，針對國內(nèi)玻璃瓶流水線的略低精度的機(jī)械系統(tǒng)下具有很好 的適應(yīng)性，可以穩(wěn)定測量玻璃瓶周期旋轉(zhuǎn)的厚度值。
[0036] 采用本發(fā)明的分光系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了良好地的方向隔離性，大大減小光源的回光干擾， 保證光譜儀獲得較高信噪比信息。該分光系統(tǒng)具有光路共輒對稱性。
[0037] 白色光源可適用于各色透明玻璃瓶。優(yōu)選LED白光光源。本發(fā)明裝置適用于機(jī)器視 覺在線快速、準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)檢測。本發(fā)明的裝置和方法可以準(zhǔn)確穩(wěn)定地測量出在線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 瓶體的厚度信息，為玻璃瓶質(zhì)量檢測提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2為待檢測玻璃瓶在傳送裝置上被檢測鏡頭照射時(shí)的示意圖；
[0040] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的檢測裝置的詳細(xì)構(gòu)造示意圖；
[0041 ]圖4為待測玻璃瓶在被照射過程中的光路示意圖；
[0042]圖5為檢測獲得的光譜示意圖。
[0043]圖中各標(biāo)記分別為：
[0044] 1:待測玻璃瓶
[0045] 2:檢測鏡頭
[0046] 3:分光系統(tǒng)
[0047] 4:光源模塊
[0048] 5:光纖光譜儀
[0049] 6:計(jì)算機(jī)
[0050] 7:傳輸光波導(dǎo)
[0051 ] 8:數(shù)據(jù)線
[0052] 21:光波導(dǎo)接口
[0053] 30:自轉(zhuǎn)裝置
[0054] 31:透鏡
[0055] 32:分光器件
[0056] 33:光波導(dǎo)接口
[0057] 40:在線傳送裝置
[0058] 41: LED白光燈珠
【具體實(shí)施方式】 [0059] 實(shí)施例1
[0060]如圖1所示，在本實(shí)施例中，檢測裝置包括:檢測鏡頭2、分光系統(tǒng)3、高亮LED白光光 源4、光纖光譜儀5及光譜數(shù)據(jù)處理模塊6(在本實(shí)施例中由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)）。圖1中還示出了待 測玻璃瓶1、傳輸光波導(dǎo)7和數(shù)據(jù)線8。
[0061 ]高亮LED白光光源4能夠作為連續(xù)光譜光源發(fā)出白光，可以適用各色瓶，且具有較 強(qiáng)的出光功率。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，光源可以是不同色溫的白光，也可以采用 鹵素光源或其他光源。
[0062] 高亮LED白光光源4產(chǎn)生的照射光經(jīng)傳輸光波導(dǎo)7傳送，傳輸光波導(dǎo)7的一端與高亮 LED白光光源4耦合，另一端與分光系統(tǒng)3耦合。分光系統(tǒng)3接收照射光，并將所接收到的照射 光經(jīng)另一個(gè)傳輸光波導(dǎo)7傳送至檢測鏡頭2。分光系統(tǒng)3具有很好的隔離度。本發(fā)明所采用的 傳輸光波導(dǎo)優(yōu)選為傳輸可見光波段的多模光波導(dǎo)。
[0063] 檢測鏡頭2將照射光聚焦至待測玻璃瓶1的外表面上。檢測鏡頭2優(yōu)選采用軸向色 散鏡頭，這樣，由于高亮LED白光光源4發(fā)出的是連續(xù)光譜的光，經(jīng)軸向色散鏡頭聚焦后，使 得可見光不同波長光斑的最小聚焦點(diǎn)縱向分布在一條線上，該線垂直于瓶體待測面。入射 到玻璃瓶表面的光一部分在外壁發(fā)生反射，一部分折射進(jìn)玻璃并在內(nèi)壁發(fā)生反射從外壁折 射出去，兩次返回的光斑顏色不同，或者說返回的光斑波長不同。聚焦在待測玻璃瓶1的外 表面和內(nèi)表面上的兩種波長的光會(huì)發(fā)生較強(qiáng)的反射，兩個(gè)表面的反射光反射回來之后，會(huì) 入射至檢測鏡頭2,檢測鏡頭2對反射光準(zhǔn)直之后經(jīng)傳輸光波導(dǎo)7,返回到分光系統(tǒng)3中。 [0064]軸向色散鏡頭的工作距離范圍為從長波長匯聚點(diǎn)到短波長匯聚點(diǎn)的軸向距離，也 稱為測量范圍，待測玻璃瓶的內(nèi)外壁處于該范圍內(nèi)才能有效檢測，所以在搭建系統(tǒng)時(shí)，對于 不同粗細(xì)的瓶體，檢測時(shí)需要確保待測壁處于測量范圍內(nèi)。
[0065]分光系統(tǒng)3將來自高亮LED白光光源4的入射光與來自檢測鏡頭2的反射光進(jìn)行分 光，使得反射光從分光系統(tǒng)的另一個(gè)光出口出射，經(jīng)傳輸光波導(dǎo)7進(jìn)入到光纖光譜儀5。 [0066]光纖光譜儀5實(shí)時(shí)測量反射光的光譜，并且將所測得的光譜傳輸至光譜數(shù)據(jù)處理 模塊6。光譜數(shù)據(jù)處理模塊6基于所述反射光的光譜確定所述透光容器的壁厚。光譜數(shù)據(jù)處 理模塊6將光纖光譜儀記錄下的強(qiáng)度信息中極大值處波長與玻璃瓶厚度建立聯(lián)系，并得到 厚度信息。
[0067] 軸向色散鏡頭對于所采用的LED白光光源4的軸向色散效果是可以通過預(yù)先測量 獲得的，即可以明確了解到不同波長的光經(jīng)過軸向色散鏡頭聚焦后，焦點(diǎn)所處的位置以及 任意兩個(gè)波長的光在軸向上的距離差。本發(fā)明就是利用這個(gè)原理，一旦確定了聚焦在待測 玻璃瓶1的內(nèi)表面和外表面的光的波長，即被待測玻璃瓶1所反射的光的波峰，就可以基于 兩個(gè)波峰確定玻璃瓶內(nèi)壁和外壁之間的距離。
[0068] 如圖2所示為在對玻璃瓶進(jìn)行檢測時(shí)的狀態(tài)示意圖。在進(jìn)行檢測時(shí)，玻璃瓶為連續(xù) 傳送，在檢測裝置處，設(shè)置自傳裝置30，將待測玻璃瓶1置于自轉(zhuǎn)裝置30上，而自轉(zhuǎn)裝置30則 隨著傳送帶40而運(yùn)動(dòng)。檢測鏡頭2的光軸方向過玻璃瓶中心，這樣測量厚度值更為準(zhǔn)確，如 圖4所示。
[0069] 實(shí)施例2
[0070] 在本實(shí)施例中，給出了一種更具體的實(shí)現(xiàn)方式。
[0071 ]圖3中畫出了各個(gè)部件的詳細(xì)的構(gòu)造。如圖所示，光源4包括LED白光燈珠41、第一 透鏡組31-1、第一光波導(dǎo)接口 33-l(SMA905)。分光系統(tǒng)3包括:第二光波導(dǎo)接口 33-2、第三光 波導(dǎo)接口 33-3和第四光波導(dǎo)接口 33-4,第二透鏡組31-2、第三透鏡組31-3和第四透鏡組31-4以及分光器件32,光學(xué)鏡頭2包括第五光波導(dǎo)接口 21。分光系統(tǒng)2與光源4、光纖光譜儀5以 及檢測鏡頭2之間通過傳輸光波導(dǎo)7-1、7-2以及7-3連通。
[0072] LED白光燈珠41發(fā)出的光經(jīng)第一透鏡組31-1準(zhǔn)直后成為平行光，該平行光經(jīng)50μπι 芯徑的傳輸光波導(dǎo)7-1和第二透鏡組31-2,第二透鏡組將來自高亮LED白光光源4的光束轉(zhuǎn) 變?yōu)橐粋€(gè)準(zhǔn)直光束，進(jìn)入到分光器件32,照射光透過分光器件32并經(jīng)過與上述同類型的第 三透鏡組31-4出射，光束匯聚為一個(gè)光斑，該匯聚位置放置第二光波導(dǎo)7-2;第二光波導(dǎo)7-2 將照射光輸送至檢測鏡頭2,檢測鏡頭為軸向色散鏡頭，通過軸向色散鏡頭的作用產(chǎn)生軸向 色散，接收到經(jīng)檢測鏡頭透射回來的反射光后經(jīng)過透鏡組成為一束平行光，通過分光器件 反射到相同類型的透鏡組，并匯聚成一個(gè)光斑耦合進(jìn)入連接光纖光譜儀的光波導(dǎo)7-3中。分 光器件32為反射面具有偏振選擇性的棱鏡或者分光片。
[0073] 待檢測玻璃瓶1被傳送帶送至檢測位置，此時(shí)瓶內(nèi)、外壁均落在檢測鏡頭的測量范 圍內(nèi)，且傳送裝置上安裝有自轉(zhuǎn)裝置，瓶體放置在該自轉(zhuǎn)裝置上。LED白光光源發(fā)出的光經(jīng) 過分光系統(tǒng)3從檢測鏡頭2端口出射，經(jīng)過瓶內(nèi)、外壁反射后返回檢測鏡頭2,再次經(jīng)過分光 系統(tǒng)3到達(dá)光纖光譜儀5,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過從光纖光譜儀5獲得的兩個(gè)極大強(qiáng)度的波長 計(jì)算得到待檢測玻璃瓶上待測點(diǎn)處的壁厚。
[0074] 如圖5所示，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，測量玻璃瓶壁厚與測量普通玻璃是存在比較顯 著區(qū)別的。發(fā)明人找到了測量玻璃瓶時(shí)，其中兩個(gè)極大值處的波長與玻璃瓶壁厚存在數(shù)值 關(guān)系。
[0076] Η為玻璃瓶待測點(diǎn)的厚度值；
[0077] fXWfXh)為兩個(gè)極大值處波長的工作距離，即測量透鏡出光端面到匯聚最小光 斑點(diǎn)距離；
[0078] Θ為產(chǎn)生第二個(gè)極大值的入射光在玻璃瓶外壁的入射角大??；
[0079] η為玻璃瓶折射率值。
[0080]雖然按照上面方式，可以獲得玻璃壁厚的距離，但是上面并沒有考慮到信號(hào)噪聲 問題。
[0081]為了獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，獲得光譜信息數(shù)據(jù)后，光譜數(shù)據(jù)處理模塊6需要進(jìn)行一定 的處理得到更準(zhǔn)確的光譜信息。所做的處理有光譜圖像中暗噪聲的去除、厚度周期顯示及 其中無效點(diǎn)的去除。
[0082]暗噪聲的來源有三種，一是連接檢測鏡頭的光波導(dǎo)另一端插頭端面返回的反射 光;二是環(huán)境光的干擾，環(huán)境光從檢測鏡頭端進(jìn)入從而形成干擾;三是光波導(dǎo)親合傳輸中形 成的雜散光，其大小受到光波導(dǎo)類型、光波導(dǎo)長短及光源的影響;其中以第一種來源影響最 大。如此暗噪聲形成造成光纖光譜儀獲得的光譜信息具有一個(gè)固定的底噪，且其大小隨著 光譜儀中CCD積分時(shí)間，光源強(qiáng)度，光波導(dǎo)耦合效率等變化，光譜形狀為LED白光光源的光譜 信息。去除暗噪聲的過程包括:首先在檢測范圍內(nèi)無瓶體時(shí)，進(jìn)行信號(hào)采集，該信號(hào)為暗噪 聲信號(hào);然后放上待測玻璃瓶，得到一個(gè)加有瓶體信息的信號(hào)，后者減去前者，則得到的是 單一玻璃瓶的信號(hào)。
[0083]去除暗噪聲后待測瓶體待測點(diǎn)內(nèi)外壁返回的光譜信息如圖5所示，其中雙峰值的 準(zhǔn)確提取是精準(zhǔn)測得厚度值的基礎(chǔ)。
[0084]雙峰值的提取思路為光譜儀CCD陣列1XN這個(gè)一維數(shù)據(jù)中找到比較明顯的兩個(gè)峰 值所對應(yīng)橫坐標(biāo)值，也就是說找到一維數(shù)據(jù)中所有極大值中前兩個(gè)較大值所對應(yīng)的橫坐標(biāo) 的值。
[0085] 首先得到待測瓶體的實(shí)際光譜數(shù)據(jù)，即原始光譜數(shù)據(jù)減去暗噪聲后的光譜數(shù)據(jù)， 并利用高斯濾波來平滑數(shù)據(jù)消除噪聲，完成對數(shù)據(jù)的預(yù)處理。然后設(shè)定一個(gè)用于判定曲線 上升或者下降的閾值Τ(Τ>0)，從所選定感興趣區(qū)域的起始點(diǎn)出發(fā)，依次計(jì)算當(dāng)前值的后繼 光譜值與前驅(qū)光譜值的差值，如果該差值大于Τ則認(rèn)為光譜曲線處于上升狀態(tài)并標(biāo)記為1， 如果該差值小于-Τ則認(rèn)為光譜曲線處于下降狀態(tài)并標(biāo)記為-1，如果該差值大于-Τ且小于Τ 則認(rèn)為曲線處于水平狀態(tài)并標(biāo)記為〇;之后對標(biāo)記后的數(shù)據(jù)通過設(shè)計(jì)濾波核就可以找出那 些左側(cè)標(biāo)記值連續(xù)為1右側(cè)標(biāo)記值連續(xù)為-1的值所對應(yīng)的數(shù)組下標(biāo)。最后將得到的兩個(gè)數(shù) 組下標(biāo)即一維數(shù)據(jù)中所有極大值中前兩個(gè)較大值，即為雙峰值。該方法對于定位雙峰值定 位準(zhǔn)確率高，極大地避免了噪聲對于峰位提取的干擾。
[0086] 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行待測瓶體與檢測鏡頭相對位置的調(diào)節(jié)，做到系統(tǒng)搭建更為準(zhǔn)確快 速有效。
[0087] 厚度單點(diǎn)值及其周期值的在線顯示相對比獲得的雙峰光譜曲線圖，更為直觀的了 解待測瓶每時(shí)刻下的待測點(diǎn)的厚度信息。在得到雙峰對應(yīng)的波長值后，進(jìn)行上述數(shù)學(xué)運(yùn)算 便可得到厚度值，隨著瓶體的旋轉(zhuǎn)，則可以得到瓶體厚度的周期值；同時(shí)可輸出時(shí)間與厚度 值的數(shù)據(jù)列，為在線檢測系統(tǒng)的需求做參考，如提取周期值中的最大最小值，以此做差得到 待測瓶厚薄差值，即量化不均勻性。此外，模封線處或者深色瓶體可能存在有待測點(diǎn)內(nèi)壁反 射光弱或者反射方向偏離大從而無法被檢測到的現(xiàn)象，如此數(shù)據(jù)處理后的厚度值為無效， 無效點(diǎn)相對于正常值往往過大，算法中設(shè)定固定的閾值，在閾值范圍之外的值可以做出無 效點(diǎn)的判定。
[0088]需要說明的是，雖然上面結(jié)合玻璃瓶來對本發(fā)明進(jìn)行的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)該理解，不排除可以將本發(fā)明應(yīng)用于表面光滑物體的距離測量，被測物體的材質(zhì)可以 為塑料、紙質(zhì)、玻璃、陶瓷、金屬。
[0089]雖然上面結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明的原理進(jìn)行了詳細(xì)的描述，本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)該理解，上述實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的示意性實(shí)現(xiàn)方式的解釋，并非對本發(fā)明包 含范圍的限定。實(shí)施例中的細(xì)節(jié)并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制，在不背離本發(fā)明的精神和 范圍的情況下，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均落在 本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測裝置，其特征在于，所述透光容器壁厚檢測 裝置包括:光源、分光系統(tǒng)、檢測鏡頭、光譜檢測儀、數(shù)據(jù)處理單元， 所述光源用于產(chǎn)生具有連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)光譜的可見光波段的照射光； 所述分光系統(tǒng)用于接收所述照射光、傳送至所述檢測鏡頭，并且將來自所述檢測鏡頭 的反射光送至所述光譜檢測儀； 所述檢測鏡頭用于將所述照射光聚焦至待測透光容器并將來自所述透光容器的反射 光傳送至所述分光系統(tǒng)； 所述光譜檢測儀實(shí)時(shí)采集所述反射光的光譜，并將所獲得的光譜信息發(fā)送至所述數(shù)據(jù) 處理單元； 所述數(shù)據(jù)處理單元基于所述光譜信息確定所述透光容器的壁厚。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測裝置，其特征在于，所述檢 測鏡頭為軸向色散鏡頭，所述軸向色散鏡頭將所述照射光中的不同波長光聚焦在光軸上的 不同位置處。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測裝置，其特征在于，所述分 光系統(tǒng)包括3組透鏡和1組分光器件，第一組透鏡將來自所述光源的光束轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)準(zhǔn)直光 束，照射到所述分光器件，光束透過所述分光器件到達(dá)第二組透鏡匯聚后，輸出給所述檢測 鏡頭；當(dāng)光束從所述檢測鏡頭返回后，到達(dá)第二組透鏡并成為準(zhǔn)直光束，經(jīng)過分光器件的反 射界面，大部分光反射到第三組透鏡，經(jīng)過所述第三組透鏡匯聚后，輸出給所述光譜檢測 儀。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測裝置，其特征在于，所述數(shù) 據(jù)處理單元基于所述反射光光譜中對應(yīng)于容器內(nèi)壁、外壁的反射峰的波長值，計(jì)算所述透 光容器的壁厚。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測裝置，其特征在于，所述檢 測鏡頭與所述分光系統(tǒng)之間通過第一傳輸光波導(dǎo)彼此光通信，所述第一傳輸光波導(dǎo)的兩端 分別通過光波導(dǎo)接口耦合在所述檢測鏡頭的輸入端和所述分光系統(tǒng)的輸出端。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測裝置，其特征在于，所述分 光系統(tǒng)與所述光源之間通過第二傳輸光波導(dǎo)彼此光通信，所述第二傳輸光波導(dǎo)的兩端分別 通過光波導(dǎo)接口耦合在所述分光系統(tǒng)的輸入端和所述光源的輸出端。7. -種基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測方法，其特征在于，所述方法包括： 步驟1 )、產(chǎn)生具有連續(xù)光譜或準(zhǔn)連續(xù)光譜的可見光波段的照射光； 步驟2 )、將所述照射光通過檢測鏡頭照射在被檢透光容器上； 步驟3)、接收從所述被檢透光容器反射的反射光并將所述反射光送至光譜檢測儀以獲 得所述反射光的光譜； 步驟4)、提取所述反射光的光譜中對應(yīng)于所述透光容器的內(nèi)壁和外壁的兩個(gè)反射峰處 的波長； 步驟5)、基于兩個(gè)反射峰處的波長計(jì)算所述被檢透光容器的壁厚。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于機(jī)器視覺的透光容器壁厚檢測方法，其特征在于，所述檢 測鏡頭為軸向色散鏡頭，所述軸向色散鏡頭將所述照射光中的不同波長光聚焦在光軸上的 不同位置處。
【文檔編號(hào)】G01B11/06GK106017340SQ201610525734
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】李慶梅, 俞迪, 劉婕宇, 毛建森, 朱江兵, 潘津, 田立勛, 王亞鵬, 陳紹義
【申請人】北京大恒圖像視覺有限公司