一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置

专利名称：一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202011046718.6

专利申请（专利权）人：贵州大学
权利人地址：贵州省贵阳市花溪区

专利发明（设计）人：杨静,董豪,王军,于丽娅,朱书德,王铮

专利摘要：本发明涉及一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置，其包括：集成箱、供料装置、图像采集装置、下料装置、送料装置、剔除装置，中控系统，功能全面，满足胶囊质检产线作业需求，同时，本发明的中控系统对待检测胶囊的图像信息进行实时判定，判定图像信息是否出现反光，根据反光点位置实时调整照明光源的角度，根据计算机图像处理技术对胶囊图像信息进行处理，计算机判定精度高，识别速度快，避免了人工识别的误差，提高了整个检测装置的检测效率，同时，根据胶囊的通过频率实时调整下料转盘转动速度和传送带的传送速度，防止胶囊传输过快造成拥堵或在传送带上排列过于紧密导致不易剔除的问题出现。

主权利要求：
1.一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置，其特征在于，包括：
集成箱，其内部设置有上、中以及下三个板层，其用以装载检测部件；
供料装置，其包括供料箱以及供料斜轨，所述供料箱用以放入胶囊，所述供料斜轨与所述供料箱相连接用以将所述供料箱内的胶囊输送至图像采集装置，所述供料斜轨上设置有红外传感器以及重力传感器，用以检测通过的胶囊数目以及胶囊的重量；
图像采集装置，其包括多个相机以及检测料轨，其用以当所述胶囊经过所述检测料轨时通过所述相机对待检查胶囊实施图像采集并将采集的图像信息发送至中控系统，所述检测料轨一端与所述供料斜轨连接并穿过所述图像采集装置，其另一端与下料装置相连接；
下料装置，其包括下料转盘、转盘外壳以及伺服电机，所述下料装置通过支撑架设置在所述集成箱体的下板层上，其用以将经过所述图像采集装置的胶囊输送至送料装置；
送料装置，其设置在所述集成箱底部，其至少包括一传送带，所述传送带与直流电机相连接，以使所述传送带在所述直流电机驱使下输送胶囊，所述传送带中线上设置有一深度小于所述胶囊半径的胶囊通槽，以固定胶囊在传送带上所处的位置；
剔除装置，其包括空气喷嘴以及废品储存箱，所述废品储存箱包括第一废品储存箱以及第二废品储存箱，所述空气喷嘴设置在传送带机架上，以使其能将所述传送带上的胶囊吹入所述废品储存箱，所述废品储存箱设置在所述送料装置的一侧，用以储存所述空气喷嘴吹出的胶囊；
合格品收集箱，其设置在所述传送带末端，用以收集所述传送带传送的胶囊；
中控系统，其包括一PC终端，其与所述红外传感器、重力传感器、图像采集装置、送料装置以及剔除装置相连接并实时完成数据交换，所述中控系统用以接受所述相机发出的胶囊图像信息，对所述图像信息进行反光判定，根据图片信息出现的反光缺陷实时调整照明光源的照射角度及亮度，同时，判定胶囊对应的图像信息，判定胶囊是否存在缺陷，所述中控系统根据胶囊传输频率P实时调整所述伺服电机以及直流电机的功率，以控制所述下料转盘的转速以及所述传送带的传送速度，同时所述中控系统根据胶囊的尺寸重量实时调整所述空气喷嘴的喷气速度，并控制所述空气喷嘴将存在缺陷的胶囊吹入所述废品储存箱；
所述中控系统，其实时对所述图像信息的清晰度以及反光点进行判定，其内部预设有反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)，其中，F1表示第1调节矩阵，F2表示第2调节矩阵...Fn表示第n调节矩阵，对于第i调节矩阵Fi(Fi1，Fi2，Fi3)，其中，Fi1表示二维反光点坐标集合，Fi2表示反光点照射强度，Fi3表示反光点照射角度；当所述图像信息出现反光点时，所述中控系统根据所述图像信息建立胶囊的二维坐标集合f(x,y)，同时，记录所述图像信息的反光位置二维坐标集合f0(x,y)，并根据所述反光位置二维坐标集合f0(x,y)以及反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)调节所述照明光源的强度和角度，调节时：当所述反光位置二维坐标集合f0(x,y)从属于所述反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)内的二维反光点坐标集合F11，则所述中控系统选取所述反光点照射强度F12调节照明光源的照射强度，选取所述反光点照射角度F13调节照明光源的角度；
当所述反光位置二维坐标集合f0(x,y)从属于所述反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)内的二维反光点坐标集合F21，则所述中控系统选取所述反光点照射强度F22调节照明光源的照射强度，选取所述反光点照射角度F23调节照明光源的角度；
...
当所述反光位置二维坐标集合f0(x,y)从属于所述反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)内的二维反光点坐标集合Fn1，则所述中控系统选取所述反光点照射强度Fn2调节照明光源的照射强度，选取所述反光点照射角度Fn3调节照明光源的角度；
所述中控系统，其内部设置有胶囊信息矩阵K(Q,R),其中，Q表示胶囊缺陷信息，R表示胶囊尺寸信息，当所述中控系统对所述胶囊的图像信息进行处理时，根据所述图像信息获取所述胶囊的颜色信息以及尺寸信息，生成所述胶囊信息矩阵K(Q,R)，所述中控系统实时记录胶囊通过所述传感器的时间Ti，i＝1，2...N0，以及胶囊通过的数目N，其内设置有预设参数值N0，当通过胶囊数超过所述预设参数值N0时，所述中控系统按照以下公式计算胶囊的通过频率P，其中：N0表示预设参数值，TN0表示所记录的第N0个时间，T1表示所记录的第一个时间；
所述中控系统内部预设置有转盘调节矩阵Z(Z1,Z2,Z3,Z4)，其中，Zi表示第i电机功率，i＝1,2,3,4，Z4所述中控系统内还设置有调节参数Z01,Z02，Z03，所述中控系统根据所述通过频率P实时调节所述下料转盘44的转动速率，调节时：当P≤Z01时，所述中控系统控制所述伺服电机以第1电机功率Z1运行；
当Z01

当Z02

当P>Z03时，所述中控系统控制所述伺服电机以第4电机功率Z4运行；
所述中控系统其内部预设有传送带调节矩阵C(C1,C2,C3,C4)，其中，Ci表示第i直流电机调节矩阵，i＝1,2,3,4，所述中控系统还设置有调节参数C01,C02,CO3；所述中控系统根据所述通过频率P实时调节所述直流电机52的功率以控制传送带的传送速度，调节时：当P≤C01时，所述中控系统控制所述直流电机以第1直流电机功率C1运行；
当C01

当C02

当P>C03时，所述中控系统控制所述直流电机以第4直流电机功率C4运行；
所述中控系统内部还预设置有空气喷嘴调节矩阵P(P1,P2,P3)，其中：Pi表示第i喷嘴喷气速度，i＝1，2，3，P3>P2>P1，所述中控系统按照以下公式计算控制参数J，所述中控系统还设置有控制参数J01,J02，所述中控系统根据所述控制参数以及空气喷嘴调节矩阵P(P1,P2,P3)调节空气喷嘴的喷气速度，调节时：当J≤J01时，所述中控系统控制所述空气喷嘴以第1喷嘴喷气速度P1喷气；
当J01

当P>C03时，所述中控系统控制所述空气喷嘴以第3喷嘴喷气速度P3喷气。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置，其特征在于，所述图像采集装置还包括设置多个照明光源以及光源隔板，所述光源隔板将所述图像采集装置分割为四等分，形成四个分隔空间，所述照明光源设置在所述分隔空间内部，所述相机至少为四个，其分别设置在所述分隔空间内部，以使所述相机能获取所述胶囊360°的图像信息，当所述胶囊从供料斜轨流入所述图像采集装置内后，所述中控系统控制所述相机启动，获取所述待检查胶囊的外观图像信息；所述检测料轨为中空的管形结构，以保证所述胶囊顺利通过，其材质为透明材质，以保证所述相机获取清晰的胶囊图像。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置，其特征在于，所述下料转盘与所述伺服电机通过传动联轴器相连接，以使所述下料转盘在所述伺服电机驱动下旋转，所述下料转盘上均匀设置有若干胶囊槽，其用以放置所述胶囊，所述转盘外壳包裹在所述下料转盘外侧，其一侧设置有入料缺口，对应的，其另一侧对称设置有出料缺口，用以所述胶囊的进入与排出。
4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置，其特征在于，所述下料转盘中轴线与所述传送带中线处于同一平面内，以使所述胶囊从所述出料缺口内排出时进入所述传送带中部的胶囊通槽内。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置，其特征在于，所述送料装置还包括：滚筒、传送带机架、以及轴承座，所述传送带机架设置在所述集成箱底部，传送带设置在所述传送带机架上，所述轴承座用以支撑所述滚筒的传动轴和转轴的轴承，所述滚筒在所述直流电机驱动下带动所述传送带运动，所述直流电机与所述中控系统相连接并完成数据交换，所述中控系统通过PC端能调节所述直流电机的功率，以控制所述传送带的传送速度。 说明书 : 一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置技术领域[0001] 本发明领域为检测装置领域，具体为一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置。背景技术[0002] 药用胶囊是在胶囊壳制造商生产销售至医药公司，经由制药产线上对空心胶囊壳进行药物填充后的成品，因此空心胶囊的质量好坏直接影响胶囊成品的质量，在空心胶囊生产中，由于生产工艺的制约容易产生各类缺陷，如柱面缺陷(气泡、黑点、开裂、变形、破损)、端面缺陷(梅花头、点凹、破洞、残缺)、颜色缺陷(混批、异色)等，严重影响胶囊表面质量，甚至会直接影响药剂的填充，导致胶囊失去容器作用或药剂量过低，因此空心胶囊外观缺陷检测成为胶囊制造过程中至关重要的生产工序之一，国内的胶囊缺陷检测仍以传统人工灯检为主，即在强光照射台下，质检员通过肉眼直接观察胶囊外形判别胶囊的合格与否，其中，已经有部分厂商采用胶囊检查装置，但是传统的检测方式或/和装置还存在以下问题；[0003] 1、人工检测效率较低，且易于受到人为因素的干扰，至使检测结果不准确，且检测效率较慢；[0004] 2、传统检测装置没有对整个检测过程实现实时控制，不能根据胶囊的尺寸重量，调整检测装置的参数，导致检测结果有较高的误差率，且检测效率不佳。发明内容[0005] 本发明的目的在于解决上述问题，为此本发明提供一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置，其包括：[0006] 集成箱，其内部设置有上、中以及下三个板层，其用以装载检测部件；[0007] 供料装置，其包括供料箱以及供料斜轨，所述供料箱用以放入胶囊，所述供料斜轨与所述供料箱相连接用以将所述供料箱内的胶囊输送至图像采集装置，所述供料斜轨上设置有红外传感器以及重力传感器，用以检测通过的胶囊数目以及胶囊的重量；[0008] 图像采集装置，其包括多个相机以及检测料轨，其用以当所述胶囊经过所述检测料轨时通过所述相机对所述待检查胶囊实施图像采集并将采集的图像信息发送至中控系统，所述检测料轨一端与所述供料斜轨连接并穿过所述图像采集装置，其另一端与所述下料装置相连接；[0009] 下料装置，其包括下料转盘、转盘外壳以及伺服电机，所述下料装置通过支撑架设置在所述集成箱体的下板层上，其用以将经过所述图像采集装置的胶囊输送至送料装置；[0010] 送料装置，其设置在所述集成箱底部，其至少包括一传送带，所述传送带与直流电机相连接，以使所述传送带在所述直流电机驱使下输送胶囊，所述传送带中线上设置有一深度小于所述胶囊半径的胶囊通槽，以固定胶囊在传送带上所处的位置；[0011] 剔除装置，其包括空气喷嘴以及废品储存箱，所述废品储存箱包括第一废品储存箱以及第二废品储存箱，所述空气喷嘴设置在传送带机架上，以使其能将所述传送带上的胶囊吹入所述废品储存箱，所述废品储存箱设置在所述送料装置的一侧，用以储存所述空气喷嘴吹出的胶囊；[0012] 合格品收集箱，其设置在所述传送带末端，用以收集所述传送带传送的胶囊；[0013] 中控系统，其包括一PC终端，其与所述红外传感器、重力传感器、图像采集装置、送料装置以及剔除装置相连接并实时完成数据交换，所述中控系统用以接受所述相机发出的胶囊图像信息，对所述图像信息进行反光判定，根据图片信息出现的反光缺陷实时调整照明光源的照射角度及亮度，同时，判定胶囊对应的图像信息，判定胶囊是否存在缺陷，所述中控系统根据胶囊传输频率P实时调整所述伺服电机以及直流电机的功率，以控制所述下料转盘的转速以及所述传送带的传送速度，同时所述中控系统根据胶囊的尺寸重量实时调整所述空气喷嘴的喷气速度，并控制所述空气喷嘴将存在缺陷的胶囊吹入所述废品储存箱。[0014] 进一步地，所述图像采集装置还包括设置多个照明光源以及光源隔板，所述光源隔板将所述图像采集装置分割为四等分，形成四个分隔空间，所述照明光源设置在所述分隔空间内部，所述相机至少为四个，其分别设置在所述分隔空间内部，以使所述相机能获取所述胶囊360°的图像信息，当所述胶囊从供料斜轨流入所述图像采集装置内后，所述中控系统控制所述相机启动获取所述待检查胶囊的外观图像信息；所述检测料轨为中空的管形结构，以保证所述胶囊顺利通过，其材质为透明材质，以保证所述相机获取清晰的胶囊图像。[0015] 进一步地，所述下料转盘与所述伺服电机通过传动联轴器相连接，以使所述下料转盘在所述伺服电机驱动下旋转，所述下料转盘上均匀设置有若干胶囊槽，其用以放置所述胶囊，所述转盘外壳包裹在所述下料转盘外侧，其一侧设置有入料缺口，对应的，其另一侧对称设置有出料缺口，用以所述胶囊的进入与排出。[0016] 进一步地，所述下料转盘中轴线与所述传送带中线处于同一平面内，以使所述胶囊从所述出料缺口内排出时进入所述传送带中部的胶囊通槽内。[0017] 进一步地，所述送料装置还包括：滚筒、传送带机架、以及轴承座，所述传送带机架设置在所述集成箱底部，传送带设置在所述传送带机架上，所述轴承座用以支撑所述滚筒的传动轴和转轴的轴承，所述滚筒在所述直流电机驱动下带动所述传送带运动，所述直流电机与所述中控系统相连接并完成数据交换，所述中控系统通过PC端能调节所述直流电机的功率，以控制所述传送带的传送速度。[0018] 进一步地，所述中控系统，其实时对所述图像信息的清晰度以及反光点进行判定，其内部预设有反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)，其中，F1表示第1调节矩阵，F2表示第2调节矩阵...Fn表示第n调节矩阵，对于第i调节矩阵Fi(Fi1，Fi2，Fi3)，其中，Fi1表示二维反光点坐标集合，Fi2表示反光点照射强度，Fi3表示反光点照射角度；当所述图像信息出现反光点时，所述中控系统根据所述图像信息建立胶囊的二维坐标集合f(x,y)，同时，记录所述图像信息的反光位置二维坐标集合f0(x,y)，并根据所述反光位置二维坐标集合f0(x,y)以及反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)调节所述照明光源的强度和角度，调节时：[0019] 当所述反光位置二维坐标集合f0(x,y)从属于所述反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)内的二维反光点坐标集合F11，则所述中控系统选取所述[0020] 反光点照射强度F12调节照明光源的照射强度，选取所述反光点照射角度F13调节照明光源的角度；[0021] 当所述反光位置二维坐标集合f0(x,y)从属于所述反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)内的二维反光点坐标集合F21，则所述中控系统选取所述反光点照射强度F22调节照明光源的照射强度，选取所述反光点照射角度F23调节照明光源的角度；[0022] ...[0023] 当所述反光位置二维坐标集合f0(x,y)从属于所述反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)内的二维反光点坐标集合Fn1，则所述中控系统选取所述[0024] 反光点照射强度Fn2调节照明光源的照射强度，选取所述反光点照射角度Fn3调节照明光源的角度。[0025] 进一步地，所述中控系统，其内部设置有胶囊信息矩阵K(Q,R),其中，Q表示胶囊缺陷信息，R表示胶囊尺寸信息，当所述中控系统对所述胶囊的图像信息进行处理时，根据所述图像信息获取所述胶囊的颜色信息以及尺寸信息，生成所述胶囊信息矩阵K(Q,R)，所述中控系统实时记录胶囊通过所述传感器的时间Ti，i＝1，2...N0，以及胶囊通过的数目N，其内设置有预设参数值N0，当通过胶囊数超过所述预设参数值N0时，所述中控系统按照以下公式计算胶囊的通过频率P，[0026][0027] 其中：N0表示预设参数值，TN0表示所记录的第N0个时间，T1表示所记录的第一个时间。[0028] 进一步地，所述中控系统内部预设置有转盘调节矩阵Z(Z1,Z2,Z3,Z4)，其中，Zi表示第i电机功率，i＝1,2,3,4，Z4所述中控系统内还设置有调节参数Z01,Z02，Z03，所述中控系统根据所述通过频率P实时调节所述下料转盘44的转动速率，调节时：[0029] 当P≤Z01时，所述中控系统控制所述伺服电机41以第1电机功率Z1运行；[0030] 当Z01
[0031] 当Z02
[0032] 当P>Z03时，所述中控系统控制所述伺服电机41以第4电机功率Z4运行。[0033] 进一步地，所述中控系统其内部预设有传送带调节矩阵C(C1,C2,C3,C4)，其中，Ci表示第i直流电机调节矩阵，i＝1,2,3,4，所述中控系统还设置有调节参数C01,C02,CO3；所述中控系统根据所述通过频率P实时调节所述直流电机52的功率以控制传送带的传送速度，调节时：[0034] 当P≤C01时，所述中控系统控制所述直流电机52以第1直流电机功率C1运行；[0035] 当C01
[0036] 当C02
[0037] 当P>C03时，所述中控系统控制所述直流电机52以第4直流电机功率C4运行。[0038] 进一步地，所述中控系统内部还预设置有空气喷嘴调节矩阵P(P1,P2,P3)，其中：Pi表示第i喷嘴喷气速度，i＝1，2，3，P3>P2>P1，所述中控系统按照以下公式计算控制参数J，[0039][0040] 所述中控系统还设置有控制参数J01,J02，所述中控系统根据所述控制参数以及空气喷嘴调节矩阵P(P1,P2,P3)调节空气喷嘴的喷气速度，调节时：[0041] 当J≤J01时，所述中控系统控制所述空气喷嘴60以第1喷嘴喷气速度P1喷气；[0042] 当J01
[0043] 当P>C03时，所述中控系统控制所述空气喷嘴60以第3喷嘴喷气速度P3喷气。[0044] 与现有技术相比，本发明的技术效果在于，本发明包括：集成箱、供料装置、图像采集装置、下料装置、送料装置、剔除装置，中控系统，同时具有胶囊有序供料及下料、缺陷检测、废品剔除、合格品收集的功能，功能全面，满足胶囊质检产线作业需求，同时，本发明的中控系统对待检测胶囊的图像信息进行实时判定，判定图像信息是否出现反光，影响最终缺陷判定的精度，根据反光点位置实时调整照明光源的角度，根据计算机图像处理技术对胶囊图像信息进行处理，计算机判定精度高，识别速度快，避免了人工识别的误差，提高了整个检测装置的检测效率，同时，中控系统根据胶囊的通过频率实时调整下料转盘转动速度和传送带的传送速度，保证胶囊有序传送，提高传送效率，防止胶囊传输过快造成拥堵或在传送带上排列过于紧密导致不易剔除的问题出现，同时，根据胶囊的重量和尺寸实时调整空气喷嘴的喷气速度，防止喷气速度过大导致胶囊飞出或太小无法达到剔除效果的问题出现，通过中控系统实现对整个检测装置的自动化控制，结合上述功能全面提高了检测的可靠度以及检测的效率。[0045] 尤其，本发明的图像检测装置内划分四个分隔空间，在四个分隔空间内设置相机和照明光源，且分隔空间用光源隔板分开，用四个相机同时拍照保证能够获取胶囊的完整图像信息，且实用透明的检测料轨，实现对多个胶囊的同时检测，保证胶囊缺陷检测的可靠度。[0046] 尤其，本发明的中控系统内部预设有反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)，对相机获取的胶囊图像信息实时判定，判定所述图像信息是否具有反光点，根据反光点的位置实时调整照明光源的亮度以及角度，由于胶囊材质原因，图像信息经常会出现反光点，导致反光点掩盖胶囊本身的缺陷，因此，调整反光点检测就显得尤为重要，本发明实时调整照明光源的角度和亮度，提高了图像信息的质量，进而提高了计算机通过图像信息判定胶囊本身缺陷的准确度。[0047] 尤其，本发明的中控系统内预设有转盘调节矩阵Z(Z1,Z2,Z3,Z4)，以及传送带调节矩阵C(C1,C2,C3,C4)，并计算胶囊的通过频率P实时调整传送带的传送速度以及下料装置的转动速度，防止胶囊传输过快造成拥堵或在传送带上排列过于紧密导致不易剔除的问题出现，保证胶囊有序传送，提高传送效率。[0048] 尤其，本发明的中控系统内预设有空气喷嘴调节矩阵P(P1,P2,P3)，根据胶囊图像信息获取胶囊的长度以及宽度的尺寸信息，根据胶囊尺寸和重量实时判定空气喷嘴的喷气速度防止喷气速度过大导致胶囊飞出或太小无法达到剔除效果的问题出现，提高了整个装置的可靠度。附图说明[0049] 图1为本发明实施例所提供的一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置立体结构示意图；[0050] 图2为本发明实施例所提供的一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置主视图；[0051] 图3为本发明实施例所提供的一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置右视图；[0052] 图4为本发明实施例所提供的供料装置及其内部结构示意图；[0053] 图5为本发明实施例所提供的图像采集装置及其内部结构示意图；[0054] 图6为本发明实施例所提供的下料装置及其内部结构示意图；[0055] 图7为本发明实施例所提供的送料装置及剔除装置立体结构示意图；[0056] 图8为本发明实施例所提供的传送带结构示意图。具体实施方式[0057] 以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。[0058] 下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。[0059] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0060] 此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0061] 参阅图1‑图3所示，其为本发明实施例所提供的一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置立体结构示意图、一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置主视图以及一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置右视图；本实施例的一种基于机器视觉的集成式胶囊缺陷检测装置包括：[0062] 集成箱10，其内部设置有上、中以及下三个板层，其用以装载检测部件；[0063] 供料装置20，其包括供料箱21以及供料斜轨22，所述供料箱21用以放入胶囊，所述供料斜轨22与所述供料箱相连接，其用以将所述供料箱21内的胶囊输送至图像采集装置，所述供料斜轨22上设置有红外传感器以及重力传感器，用以检测胶囊的通过个数以及胶囊重量；[0064] 图像采集装置30，其包括多个相机31以及检测料轨32，其用以当所述胶囊经过所述检测料轨32时通过所述相机31对所述待检查胶囊实施图像采集，所述检测料轨32一端与所述供料斜轨22连接并穿过所述图像采集装置31，其另一端与所述下料装置40相连接。[0065] 下料装置40，其包括下料转盘44、转盘外壳43以及伺服电机41，所述下料装置40通过支撑架43设置在所述集成箱10的下板层上，其用以将经过所述图像采集装置的胶囊输送至送料装置50；[0066] 送料装置50，其设置在所述集成箱10底部，其至少包括一传送带54，所述传送带54与直流电机52相连接，以使所述传送带54在所述直流电机52驱使下输送胶囊，所述传送带54中线上设置有一深度小于所述胶囊半径的胶囊通槽，以固定胶囊在传送带54上所处的位置。[0067] 剔除装置，其包括空气喷嘴60以及废品储存箱，所述废品箱包括第一废品箱61以及第二废品箱62，所述空气喷嘴60设置在传送带机架53上，以使其能将所述传送带54上的胶囊吹入所述废品储存箱，所述废品储存箱设置在所述送料装置50的一侧，其用以储存所述空气喷嘴60吹出的胶囊；[0068] 合格品收集箱70，其设置在所述传送带54的末端，用以收集所述传送带54传送的胶囊；[0069] 中控系统，其包括一PC终端，其与所述红外传感器、重力传感器、图像采集装置30、送料装置50以及剔除装置相连接并实时完成数据交换，所述中控系统用以接受所述相机发出的胶囊图像信息，对所述图像信息进行反光判定，根据图片信息出现的反光缺陷实时调整照明光源的照射角度及亮度，同时，判定胶囊对应的图像信息判定胶囊是否存在缺陷，所述中控系统根据胶囊传输频率P实时调整所述伺服电机41以及直流电机52的功率，以控制所述下料转盘44的转速以及所述传送带54的传送速度，同时所述中控系统根据胶囊的尺寸重量实时调整所述空气喷嘴60的喷气速度，并控制所述空气喷嘴60将存在缺陷的胶囊吹入所述废品储存箱。[0070] 具体而言，参阅图4所示，其为本发明实施例所提供的供料装置及其内部结构示意图，所述供料装置20，供料装置20，其包括供料箱21以及供料斜轨22，所述供料箱21为中空箱体结构，用以放入胶囊，所述供料斜轨22与所述供料箱21相连接用以将所述供料箱21内的胶囊输送至图像采集装置30，所述供料箱21底部设置有多个出料口，对应的，所述供料斜轨上设置有与所述出料口相同数目的入料口，所述供料斜轨上还设置有多个通气孔，以平衡所述供料装置20内部的大气压，保证所述供料箱21内的物料能顺畅流入所述供料斜轨22，所述供料斜轨22上还设置有红外传感器以及重力传感器，用以检测通过的胶囊数目以及胶囊的重量。[0071] 具体而言，参阅图5所示，其为本发明实施例所提供的图像采集装置及其内部结构示意图，所述图像采集装置30通过固定支架33设置在所述集成箱10的中层板上，其为一箱体结构，其包括相机31、检测料轨32、照明光源34以及光源隔板35；所述光源隔板35将所述图像采集装置30分割为四等分，形成四个分隔空间，所述照明光源34设置在所述分隔空间内部，所述相机31至少为四个，其分别设置在所述分隔空间内部，以使所述相机31能获取所述胶囊360°的图像信息，当所述胶囊从供料斜轨32流入所述图像采集装置30内后，所述中控系统控制所述相机31启动并获取所述待检查胶囊的外观图像信息；所述检测料轨32一端与所述供料斜轨22连接并穿过所述图像采集装置30，其另一端与所述下料装置40相连接，所述检测料轨32为中空的管形结构，以保证所述胶囊顺利通过，其材质为透明材质，以保证所述相机31获取清晰的胶囊图像，所述图像采集装置内壁上还设置有能调节照明方向的照明光源34以及光源隔板35，所述照明光源用以在所述相机31工作时提供补光照明，以使所述相机31获取更佳的拍摄效果。[0072] 具体而言，参阅图6所示，其为本发明实施例所提供的下料装置及其内部结构示意图，所述下料装置其通过支撑架42固定在所述图像检测装置一侧，其包括：伺服电机41，下料转盘44、转盘外壳43，所述伺服电机用以驱动所述下料转盘44转动，所述下料转盘44上均匀设置有若干胶囊槽47，其用以放置所述胶囊，所述转盘外壳43包裹在所述下料转盘外侧44，其一侧设置有入料缺口45，对应的，其另一侧对称设置有设出料缺口46，用以胶囊的进入与排出，工作时，所述胶囊从所述检测斜轨32内通过所述入料缺口45进入所述胶囊槽47内，所述下料转盘44旋转带动所述胶囊槽47内的胶囊旋转，当所述胶囊旋转至所述出料缺口46处时从所述缺料缺口进入传送带的胶囊槽47内，所述下料转盘44的中轴线与所述传送带54的中线处于同一平面内，以使所述胶囊从所述出料缺口46内排出时能进入所述传送带54中部的胶囊通槽内。[0073] 具体而言，参阅图7‑图8所示，其为本发明实施例所提供的送料装置及剔除装置立体结构示意图以及传送带结构示意图，所述送料装置包括滚筒51、直流电机52、传送带机架53、传送带54以及轴承座55，所述传送带机架53设置在所述集成箱底部，传送带设置在所述传送带机架53上，所述轴承座55用以支撑所述滚筒51的传动轴和转轴的轴承，所述滚筒在所述直流电机52驱动下带动所述传送带运动，所述直流电机52与所述中控系统相连接并完成数据交换，所述中控系统通过PC端能调节所述直流电机的功率，以控制所述传送带54的传送速度。[0074] 具体而言，所述传送带54中线上设置有胶囊通槽，其为一槽型结构，其截面直径大于所述胶囊的直径，其用以固定胶囊在传送带54上的位置，保证所述胶囊在传送带上稳定传输。[0075] 具体而言，所述剔除装置包括：空气喷嘴60及废品收集箱，所述废品收集箱包括第一废品收集箱61以及第二废品收集箱62，所述空气喷嘴60为两个，分别设置在所述传送带机架53上，其用以将所述传送带54上的胶囊吹入对应所述第一废品收集箱61或和第二废品收集箱62内，所述第一废品收集箱61以及第二废品收集箱62设置在所述传送带机架53一侧，且与所述喷气吹嘴位于同一直线，以使被所述喷气吹嘴60喷出的废品胶囊分别落入所述废品收集箱内，所述第一废品收集箱61用以收集检测出的可识别缺陷胶囊，所述第二废品收集箱62用以收集检测过程中无法识别的异样胶囊，待人工判断，以免漏检或误检。[0076] 具体而言，所述中控系统，其实时对所述图像信息的清晰度以及反光点进行判定，其内部预设有反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)，其中，F1表示第1调节矩阵，F2表示第2调节矩阵...Fn表示第n调节矩阵，对于第i调节矩阵Fi(Fi1，Fi2，Fi3)，其中，Fi1表示二维反光点坐标集合，Fi2表示反光点照射强度，Fi3表示反光点照射角度；当所述图像信息出现反光点时，所述中控系统根据所述图像信息建立胶囊的二维坐标集合f(x,y)，同时，记录所述图像信息的反光位置二维坐标集合f0(x,y)，并根据所述反光位置二维坐标集合f0(x,y)以及反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)调节所述照明光源的强度和角度，调节时：[0077] 当所述反光位置二维坐标集合f0(x,y)从属于所述反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)内的二维反光点坐标集合F11，则所述中控系统选取所述[0078] 反光点照射强度F12调节照明光源的照射强度，选取所述反光点照射角度F13调节照明光源的角度。[0079] 当所述反光位置二维坐标集合f0(x,y)从属于所述反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)内的二维反光点坐标集合F21，则所述中控系统选取所述反光点照射强度F22调节照明光源的照射强度，选取所述反光点照射角度F23调节照明光源的角度。[0080] ...[0081] 当所述反光位置二维坐标集合f0(x,y)从属于所述反光点调节矩阵F(F1，F2...Fn)内的二维反光点坐标集合Fn1，则所述中控系统选取所述[0082] 反光点照射强度Fn2调节照明光源的照射强度，选取所述反光点照射角度Fn3调节照明光源的角度。[0083] 具体而言，所述中控系统，其内部设置有胶囊信息矩阵K(Q,R),其中，Q表示胶囊缺陷信息，R表示胶囊尺寸信息，当所述中控系统对所述胶囊的图像信息进行处理时，根据所述图像信息获取所述胶囊的颜色信息以及尺寸信息，生成所述胶囊信息矩阵K(Q,R)，所述中控系统实时记录胶囊通过所述传感器的时间Ti，i＝1，2...N0，以及胶囊通过的数目N，其内设置有预设参数值N0，当通过胶囊数超过所述预设参数值N0时，所述中控系统按照以下公式计算胶囊的通过频率P，[0084][0085] 其中：N0表示预设参数值，TN0表示所记录的第N0个时间，T1表示所记录的第一个时间；[0086] 所述中控系统内部预设置有转盘调节矩阵Z(Z1,Z2,Z3,Z4)，其中，Zi表示第i电机功率，i＝1,2,3,4，Z4所述中控系统内还设置有调节参数Z01,Z02，Z03，所述中控系统根据所述通过频率P实时调节所述下料转盘44的转动速率，调节时：[0087] 当P≤Z01时，所述中控系统控制所述伺服电机41以第1电机功率Z1运行；[0088] 当Z01
[0089] 当Z02
[0090] 当P>Z03时，所述中控系统控制所述伺服电机41以第4电机功率Z4运行。[0091] 所述中控系统其内部预设有传送带调节矩阵C(C1,C2,C3,C4)，其中，Ci表示第i直流电机调节矩阵，i＝1,2,3,4，所述中控系统还设置有调节参数C01,C02,CO3；所述中控系统根据所述通过频率P实时调节所述直流电机52的功率以控制传送带的传送速度，调节时：[0092] 当P≤C01时，所述中控系统控制所述直流电机52以第1直流电机功率C1运行；[0093] 当C01
[0094] 当C02
[0095] 当P>C03时，所述中控系统控制所述直流电机52以第4直流电机功率C4运行。[0096] 所述中控系统内部还预设置有空气喷嘴调节矩阵P(P1,P2,P3)，其中Pi表示第i喷嘴喷气速度，i＝1，2，3，P3>P2>P1，所述中控系统按照以下公式计算控制参数J，[0097][0098] 所述中控系统还设置有控制参数J01,J02，所述中控系统根据所述控制参数以及空气喷嘴调节矩阵P(P1,P2,P3)调节空气喷嘴的喷气速度，调节时：[0099] 当J≤J01时，所述中控系统控制所述空气喷嘴60以第1喷嘴喷气速度P1喷气；[0100] 当J01
[0101] 当P>C03时，所述中控系统控制所述空气喷嘴60以第3喷嘴喷气速度P3喷气。[0102] 具体而言，本发明的工作流程包括：将胶囊送入所述供料装置20的供料箱21内，所述胶囊经所述内部斜板的作用排列整齐后经多个入料口通过所述供料斜轨22送入所述图像采集装置30进行图像采集，图像采集完成后的胶囊经所述检测料轨32滑入所述转盘外壳43的入料缺口45进入所述下料转盘44的胶囊槽47内，所述伺服电机41带动所述下料转盘44旋转，当所述胶囊槽47转动至出料缺口46处时，所述胶囊从胶囊槽47内滑出进入传送带54的胶囊通槽内，所述传送带54带动胶囊移动，途中，所述空气喷嘴60将识别的胶囊废品吹入第一废品收集箱61或/和第二废品收集箱62内，剩余检测合格的胶囊输送至合格品收集箱70内。[0103] 至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

专利地区：贵州

专利申请日期：2020-09-29

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN112317340B