一种吹瓶剔胚视觉检测系统及检测方法与流程

本发明涉及瓶胚质量检测，具体为一种吹瓶剔胚视觉检测系统及检测方法。

背景技术：

1、在pet瓶等容器的生产流程中，瓶胚加工是核心环节：瓶胚经加热工段预热至指定温度区间后，通过输送轨道送入吹瓶机完成吹制成型。输送过程中，受上料偏差、输送振动、加热形变等因素影响，瓶胚易出现水平位置偏移、轴线姿态倾斜等异常，此类异常瓶胚进入吹瓶机进料机构时，极易引发夹胚、卡胚故障，导致设备紧急停机，需人工清理废胚、调试设备才能恢复生产，既造成大量瓶胚物料浪费，也严重制约生产连续性与生产效率。

2、现有技术中，行业普遍采用视觉检测搭配机械剔除的方案解决上述问题，但现有方案基本采用固定不变的位置偏差阈值、姿态角度阈值作为异常判定标准。但pet瓶胚的力学性能（硬度、刚性、形变能力）与温度高度相关：温度越高，瓶胚材料越软，微小的偏移或倾斜就可能引发卡胚；温度越低，瓶胚刚性越强，允许的偏差范围更大。为覆盖高温工况下的卡胚风险，固定阈值通常设置偏保守，导致低温工况下大量合格瓶胚被误剔除，造成不必要的物料损耗；若放宽阈值则会提升高温工况的卡胚停机风险，始终无法实现最优平衡。

3、加热后的瓶胚存在上下温度梯度，表面反光强度差异大，传统全局去噪+轮廓提取的视觉算法易出现轮廓识别偏差，导致位置、姿态参数计算误差大，现有剔除系统普遍采用“检测到异常-吹瓶机降速-执行剔除”的简单联动逻辑，但吹瓶机采用星轮/螺杆间歇式进料，存在固定的取料相位与空档相位；若剔除动作恰好落在取料相位，即使降速也可能出现瓶胚与进料机构卡滞的情况，高速生产线中二次卡胚问题突出。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种吹瓶剔胚视觉检测系统及检测方法，解决了背景技术指出的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种吹瓶剔胚视觉检测系统，包括温度采集单元、视觉检测模块、机械剔除模块、联动控制模块以及吹瓶机控制单元；

3、所述温度采集单元部署于瓶胚加热工段的出料端，用于实时采集热态瓶胚的表面温度数据并传输至视觉检测模块；

4、所述视觉检测模块部署于瓶胚输送轨道的监测工位，所述监测工位位于加热工段出料端下游、吹瓶机进料端上游；视觉检测模块内置适配目标规格瓶胚的多特征融合识别算法，用于实时采集瓶胚图像并提取瓶胚的位置偏差量与姿态倾斜角度；视觉检测模块预存储有温度-判定阈值映射模型，根据实时采集的瓶胚温度动态计算得到当前工况下的合格判定阈值，将瓶胚的位置偏差量、姿态倾斜角度与动态合格阈值比对，识别出易引发卡胚故障的异常瓶胚；

5、所述机械剔除模块部署于监测工位下游的剔除工位，与联动控制模块信号连接，用于接收剔除指令并执行异常瓶胚的剔除动作；

6、所述联动控制模块分别与视觉检测模块、机械剔除模块、吹瓶机控制单元通信连接，用于获取吹瓶机进料星轮的实时相位信号，建立剔除动作与进料相位的同步避让机制；当检测到异常瓶胚时，联动控制模块计算异常瓶胚到达剔除工位的时刻，匹配进料相位后调整剔除触发时机，同时向吹瓶机控制单元发送节拍调整指令，在剔除窗口内同步调整进料速率，剔除完成后恢复正常进料。

7、优选的，所述温度-判定阈值映射模型的构建逻辑为：通过单因素控制试验测定不同温度下瓶胚发生卡胚的位置偏差临界值与姿态角度临界值，并经多因素耦合验证后，采用数据拟合方法建立温度与临界值的量化映射关系，最后结合生产安全裕度系数折算得到对应温度下的合格判定阈值。

8、优选的，所述视觉检测模块内置参数校准单元，用于根据瓶胚规格变更、进料机构磨损情况，对温度-判定阈值映射模型的拟合参数与安全裕度系数进行现场校准与迭代更新。

9、优选的，所述视觉检测模块包括工业摄像头、漫反射补光光源组件以及图像处理单元；

10、所述图像处理单元执行的多特征融合识别方法流程为：对采集的瓶胚图像沿高度方向进行分区灰度归一化预处理，消除热态瓶胚温度分布不均导致的成像反光差异；分别提取瓶胚端面圆心、胚身中轴线、瓶口轮廓三类特征参数；对多类特征参数赋予对应权重，加权融合计算得到瓶胚最终的水平位置偏差量与姿态倾斜角度。

11、优选的，所述联动控制模块的相位同步避让机制具体为：预先标定进料星轮的取料相位区间与空档相位区间；当异常瓶胚到达剔除工位的初始时刻落在取料相位区间时，联动控制模块将剔除触发时刻延后至最近的空档相位起点，同时控制吹瓶机进料速率小幅下调，补偿剔除延后导致的位置偏差，确保异常瓶胚在空挡相位内完成剔除；所述联动控制模块还包括连续异常分级调控单元：当连续检测到不同数量的异常瓶胚时，对应分级调整进料降速幅度与空档相位占比，异常数量越多，降速幅度越大、空档相位时长越长，保证连续剔除的动作窗口充足，避免输送轨道积料。

12、优选的，所述系统还包括导向预校正机构，部署于加热工段出料端、监测工位上游；所述视觉检测模块周期性统计瓶胚的偏移趋势与倾斜趋势，当偏移量持续偏向同一侧或倾斜角度持续偏大时，向导向预校正机构发送调整指令，动态调整导向轮的位置与角度，从源头校正瓶胚输送姿态，减少异常瓶胚产生量；所述机械剔除模块为随动柔性抱夹式机构，包括伺服驱动滑台与耐高温柔性夹爪；伺服滑台可带动夹爪与瓶胚同步移动，实现剔除过程中瓶胚与夹爪相对速度为零，避免碰伤瓶胚。

13、优选的，一种吹瓶剔胚视觉检测方法，包括以下步骤：s1、针对目标规格瓶胚完成图像像素与物理坐标的标定，通过试验测定不同温度下瓶胚的卡胚临界参数，拟合建立温度与合格判定阈值的量化映射模型；标定吹瓶机进料星轮的相位区间，配置相位同步避让逻辑与分级调控参数；

14、s2、温度采集单元实时采集加热工段出料的热态瓶胚表面温度，视觉检测模块对经过监测工位的瓶胚逐帧采集表面图像，数据同步标记时间戳；

15、s3、采用分区灰度归一化对瓶胚图像进行预处理，提取瓶胚的多类姿态特征并加权融合计算，得到瓶胚的位置偏差量与姿态倾斜角度；调用温度-判定阈值映射模型，根据实时瓶胚温度计算得到当前动态合格阈值，将瓶胚参数与动态阈值比对，判定是否为异常瓶胚；

16、s4、计算异常瓶胚到达剔除工位的初始时刻，匹配进料星轮的实时相位，若初始时刻处于取料相位则调整剔除触发时刻至空挡相位，同步调整吹瓶机进料速率；异常瓶胚到达剔除工位后，机械剔除模块执行剔除动作；剔除完成后，吹瓶机恢复正常进料节奏。

17、优选的，步骤s1中，温度-判定阈值映射模型的构建具体包括：

18、s11、选取目标规格的合格瓶胚作为试验样本，在正常生产温度区间内设置多组均匀间隔的试验温度点；

19、s12、采用控制变量法，分别固定瓶胚姿态竖直测定不同温度下的位置偏差临界值，固定瓶胚对中测定不同温度下的姿态角度临界值；每个参数点进行多次重复试验，以首次稳定出现卡胚的前一级参数作为该温度下的临界值；

20、s13、选取中间温度点，验证位置偏移与姿态倾斜同时存在时的卡胚临界参数，确认耦合效应对临界值的影响在允许范围内，判定单因素独立判定的安全性；

21、s14、基于多组温度-临界值试验数据，采用最小二乘法进行线性回归拟合，得到温度与位置偏差临界值、姿态角度临界值的线性映射公式；引入安全裕度系数，将临界值折算为生产用合格判定阈值，形成最终的温度-判定阈值映射模型。

22、优选的，步骤s3中，分区灰度归一化预处理的具体方式为：根据热态瓶胚的温度分布规律，将瓶胚图像沿高度方向划分为瓶口高温区、胚身中温区、瓶底低温区三个区域；分别计算每个区域的灰度均值，以胚身区域灰度为基准对其余区域进行线性灰度校正，消除温度梯度导致的明暗反光差异，再进行高斯滤波去噪。

23、优选的，所述方法还包括趋势预判与源头校正步骤：周期性统计瓶胚的平均偏移量、平均倾斜角与趋势方向，当趋势值超过设定阈值时，控制导向预校正机构调整导向轮参数，从源头校正瓶胚输送姿态，减少异常瓶胚产生。

24、本发明的有益效果：将瓶胚温度与判定阈值量化关联，通过系统方法建立映射模型，实现高温严标准、低温宽范围的动态自适应判定，在减少夹胚停机的前提下，瓶胚误剔率降低，有效减少物料浪费，有助于提升经济效益。针对热态瓶胚温度梯度反光问题设计的分区灰度归一化预处理+多特征融合算法，将热态瓶胚的姿态参数识别准确率提升，也提升了剔除的准确性。相位同步避让机制避免了提速降速的改进思路，通过将剔除动作与进料相位精准匹配，大大降低了二次卡胚发生率，提升生产线运行稳定性。