一种基于视觉检测的泡沫消除方法与流程

本发明涉及图像识别，具体的说，尤其是一种基于视觉检测的泡沫消除方法。

背景技术：

1、在乳制品、调味品、医疗液态物料灌装流水线作业过程中，液体高速冲入容器、液流冲击瓶底、液面剧烈翻滚会持续产生大量泡沫。泡沫堆积于瓶口区域会引发物料溢流浪费、封口处残留泡沫导致密封不良、气泡裹挟空气缩短产品货架期、泡沫挤占容积造成灌装计量不准、包装物耗材浪费等一系列生产痛点。

2、传统激光消泡系统为固定激光平顶光斑消泡，但其仅能实现固定位置、固定焦距的粗放式激光输出，缺少实时检测液位与泡沫高度以及根据泡沫厚度动态调整激光焦点高度的闭环控制逻辑，难以准确定位到液位与泡沫的交界处，导致激光焦点难以准确对准泡沫，当液位过高时还会存在激光焦点对阵液体出现无效作业的情况，从而拖慢整条灌装线生产效率，增加激光器损耗与运维成本。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于视觉检测的泡沫消除方法，旨在解决上述现有技术中的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于视觉检测的泡沫消除方法，包括以下步骤：

3、获取灌装容器的液面区域图像；

4、根据所述液面区域图像确定所述灌装容器的液位高度以及泡沫高度；

5、根据所述液位高度与上一灌装容器的历史液位高度的差异生成高度调整指令；

6、z轴升降模组根据所述高度调整指令调整激光扫描设备的焦点位置，使所述焦点位置对准所述灌装容器内的液面位置；

7、激光扫描设备输出特定波长的激光束，并以液面位置作为起始点，使激光束以预设定的路径扫描所述泡沫层。

8、值得说明的是，根据所述液面区域图像确定所述灌装容器的液位高度的步骤包括：

9、对所述液面区域图像进行中值滤波去噪处理，得到预处理图像；

10、采用自适应阈值分割算法对所述预处理图像进行二值化处理，得到二值图像；

11、沿二值图像的垂直方向逐列扫描像素值获取每个垂直方向对应的像素跃变坐标；

12、根据所述像素跃变坐标确定所述液位高度。

13、优选的，沿二值图像的垂直方向逐列扫描像素值获取每个垂直方向对应的像素跃变坐标的步骤包括：

14、针对二值图像中的每个垂直坐标提取像素值序列作为第一序列；

15、采用一阶差分算子对第一序列进行差分运算获取梯度序列；

16、从梯度序列中确定梯度数值的绝对值最大的元素作为目标梯度极值；

17、若目标梯度极值存在至少一个则获取首个目标梯度极值对应的水平坐标；

18、将当前垂直坐标和对应的水平坐标组合成当前垂直方向对应的像素跃变坐标。

19、可选的，根据所述像素跃变坐标确定所述液位高度的步骤包括：

20、对像素跃变坐标在液面区域图像中对应的位置进行亚像素插值处理获取亚像素垂直坐标；根据亚像素垂直坐标和对应的水平坐标生成更新后的像素跃变坐标；将所有更新后的像素跃变坐标组成液面点集合；

21、将液面点集合映射至预设尺寸的空白矩阵中生成二值图像矩阵；采用八邻域连通算法扫描二值图像矩阵，将相互连通的非零像素点归为同一个初始边缘段；针对每个初始边缘段累加相邻像素点之间的欧氏距离获取像素长度值；若像素长度值大于或等于预设的长度阈值，则将对应的初始边缘段确定为候选边缘段；

22、采用最小二乘法对候选边缘段包含的像素点进行多项式拟合获取拟合曲线根据拟合曲线的一阶导数和二阶导数计算候选边缘段的曲率值；

23、获取预设的长度权重和曲率权重，将像素长度值与长度权重相乘得到第一乘积，将曲率值与曲率权重相乘得到第二乘积，将第一乘积与第二乘积相加获取加权融合评分；

24、选取加权融合评分最大的候选边缘段作为目标液面线；从目标液面线中获取亚像素垂直坐标最大的像素跃变坐标作为目标液位坐标；获取预先建立的单应性矩阵，将目标液位坐标与单应性矩阵相乘获取世界坐标系下的物理坐标；提取物理坐标中的垂直分量作为目标液位高度。

25、具体地，根据所述液面区域图像确定所述灌装容器的泡沫高度的步骤包括：

26、获取预设的满瓶液位，计算所述满瓶液位与所述液位高度的差值的绝对值得到所述泡沫高度。

27、优选的，根据所述液位高度与上一灌装容器的历史液位高度的差异生成高度调整指令的步骤包括：

28、从历史数据库中获取上一灌装容器的历史液位高度；

29、计算当前灌装容器的所述液位高度与所述历史液位高度的高度偏差值；

30、若高度偏差值大于预设阈值，则根据所述高度偏差值生成所述高度调整指令。

31、值得说明的是，以液面位置作为起始点，使激光束以预设定的路径扫描所述泡沫层的步骤包括：

32、驱动振镜组件中的x轴振镜和y轴振镜交替完成轴向正方向和反方向往复运动。

33、具体地，在所述获取灌装容器的液面区域图像的步骤中，所述液面区域图像通过图像采集设备对到达预设工位的所述灌装容器采集得到。

34、本发明的有益效果在于：在所述基于视觉检测的泡沫消除方法中，通过获取灌装容器的液面区域图像，识别液位高度，根据所述液位高度与上一灌装容器的历史液位高度的差异生成高度调整指令，驱动z轴升降模组实时调整激光扫描设备的焦点位置，使其准确对准起始点，再以该起点为基准，沿预设路径完成对泡沫层的聚焦扫描。本方案将视觉检测、动态高度补偿与激光路径规划有机融合，实现了对不同泡沫状态的自适应精准扫描，有效提升了灌装过程中激光处理的准确性与稳定性。

1.一种基于视觉检测的泡沫消除方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的泡沫消除方法，其特征在于，根据所述液面区域图像确定所述灌装容器的液位高度的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉检测的泡沫消除方法，其特征在于，沿二值图像的垂直方向逐列扫描像素值获取每个垂直方向对应的像素跃变坐标的步骤包括：

4.根据权利要求2所述的一种基于视觉检测的泡沫消除方法，其特征在于，根据所述像素跃变坐标确定所述液位高度的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的泡沫消除方法，其特征在于，根据所述液位高度与上一灌装容器的历史液位高度的差异生成高度调整指令的步骤包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的泡沫消除方法，其特征在于，以液面位置作为起始点，使激光束以预设定的路径扫描所述泡沫层的步骤包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的泡沫消除方法，其特征在于，在所述获取灌装容器的液面区域图像的步骤中，所述液面区域图像通过图像采集设备对到达预设工位的所述灌装容器采集得到。