一种圆弧表面水波纹的在线检测方法

1.本发明属于包装容器在线检测技术领域，涉及一种圆弧表面水波纹的在线检测方法。


背景技术：

2.我们经常接触的圆弧状物体有很多，比如圆柱和圆锥都是圆弧。但是由于人眼观察圆弧时，只有一个狭小视角是人眼精确目视的,其它视角由于存在弧度散射反光，人眼不能有效观察其中细节，比如划痕等。我们通常使用的圆柱体玻璃瓶就是圆弧状的。
3.玻璃瓶作为传统的包装材料，主要是因为玻璃具有化学性能稳定、无色无味、晶莹剔透美观等特点，并且还具有耐酸、耐清洗和耐压等优点，在食品和药品领域内应用非常广泛。大规模生产的玻璃瓶，主要工艺包括：原材料预处理、配合料混合、溶制、模具成型、热处理和成品检验等。人们在生产过程中发现玻璃瓶表面存在外观缺陷不良，产生原因为原材料不稳定、配合料存在偏差、溶制温度和热处理工艺，但最大原因还是模具成型问题。
4.玻璃瓶在脱膜时候，容易在玻璃瓶瓶身和瓶肩上，出现颜色很淡，深度较小的长条带纹，我们称呼为水波纹、猫抓纹(附图1中的a区域)。此外在合模线上，也会出现宽度大，但凸起极小的合模线(附图1中的b区域)。此外还出现长度不一(超过0.5cm。过短长度可忽略)，方向无序的轻微划痕(附图1中的c区域)。另外存在的拉纹、冷纹、搓板纹或其它长条和连续块状的条纹，都统一为水波纹。
5.一般这一些水波纹只能通过逆光方式才能看到，针对消费者而言，除非是出现大量区域或多条水波纹的情况，才会引起投诉。而轻微水波纹情况下，如果玻璃瓶表面涂漆或烤漆，水波纹就会凸现非常明显，也有被客户投诉风险。由于玻璃瓶表面涂漆或烤漆的成本比较高且不能回收使用，而玻璃瓶成本很低且能够回收使用，因此要求在没有玻璃瓶表面涂漆或烤漆之前，尽量将水波纹玻璃瓶剔除并可以回炉重新制造。
6.因此，玻璃瓶生产制造厂家采用大量人工灯检，来识别非常难以观察，且人手触摸也不易辨别的水波纹。现在人工高昂、管理费时、招聘费力、健康重视、品质重视与玻璃瓶价格持续下跌，就会倒逼生产企业订购在线检测设备。
7.根据人工灯检反馈检测效果可知，人工只能一个个检测，每个瓶都需要人手拿起，且旋转360度，效率低，而且劳动强度大。此外人工需要目视反射光线,持续目视会伤害眼睛。人工即时看到水波纹，也不能清楚目视条数，长度，宽度和深度，也不能量化水波纹多少。都是人工灯检存在痛点。如何采用高效非接触方式、单角度即可识别整个弧面、且能够观察水波纹，方便机器视觉在线检测，是本次需要解决问题。


技术实现要素：

8.本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种圆弧表面水波纹的在线检测方法，本发明所要解决的技术问题是高效非接触方式、单角度即可识别整个弧面、且能够观察水波纹。
9.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种圆弧表面水波纹的在线检测方法，其特征在于，所述在线检测方法通过一个光检装置完成，所述光检装置包括光栅板、第一反光件、第二反光件、光源和取像终端，所述光栅板具有相间分布的若干遮光区和透光区，所述光源位于光栅板下方，所述第一反光件位于待检测面外侧，所述第二反光件位于第一反光件内侧；透过透光区的光线依次经待检测面、第一反光件和第二反光件的反射后，由所述取像终端获取经过第二反光件反射后的图影；判断方式：观测获得的图影中黑白互掺的情况，黑白互掺越密集则判断待检测面水波纹分布越密集，黑白互掺量越大则判断待检测面水波纹尺寸越大。
10.进一步的，所述光栅板为圆形平直板，所述遮光区和透光区呈放射状分布在光栅板上；所述第一反光件为具有内反光曲面的圆筒状，所述第二反光件为具有外反光面的锥筒状，所述光栅板、第一反光件和第二反光件三者同轴，具有圆弧表面的待侧件位于光栅板的中部。
11.进一步的，所述光栅板为圆形平直板，所述遮光区和透光区呈圆环状分布在光栅板上；所述第一反光件为具有内反光曲面的圆筒状，所述第二反光件为具有外反光面的锥筒状，所述光栅板、第一反光件和第二反光件三者同轴，具有圆弧表面的待侧件位于光栅板的中部。
12.进一步的，所述光栅板为两个对称分布的扇形平直板，所述遮光区和透光区呈弧形条状分布在光栅板上；所述第一反光件为具有内反光曲面的圆筒状，所述第二反光件为具有外反光面的锥筒状，所述光栅板、第一反光件和第二反光件三者同轴，两块扇形平直板之间具有能够平直移动待检测工件的输送带，待检测位于两块扇形平直板之间的输送带上。
13.进一步的，所述取像终端为相机。
14.进一步的，遮光区和透光区呈放射状分布的光栅板用于检测横向分布的水波纹。
15.进一步的，遮光区和透光区呈圆环状分布的光栅板用于检测竖状分布的水波纹。
16.还包含网格状或其他非规则光栅，适合检测非规则走向的水波纹。)
17.可以实现高效非接触方式、单角度即可识别整个弧面、且能够观察水波纹，适合机器视觉的在线检测方案。
18.好处：
19.1，高效非接触方式。避免人工拿瓶360度旋转观察。
20.2，单角度即可识别整个弧面。通过两次反射，将垂直面的特征投影到圆锥面，确保信息不丢失。
21.3，将逆光观察的水波纹，用光栅明暗相间方式，进行体现。通过调整光栅大小即可实现水波纹处光线干涉带来的明暗变化。
22.待检测工件为酒瓶，以瓶身为圆筒状的酒瓶为例，如工件外形为其它样式，可适应性调整本方案对应的光学路径即可，不影响其本质。
23.从设备使用方，即玻璃瓶生产制造企业来说，也不是要求完全杜绝没有水波纹，而是要求水波纹条数、长度和面积，不能过多。因此检测水波纹的标准，也是允许少量水波纹的漏检。在玻璃瓶表面涂漆工艺完成后，再做一次检测和判断是否水波纹影响程度。
24.这样，我们检查策略为，不必实现完全观察水波纹细节特征，而是大概能够看到水
波纹对图片一致性影响程度即可。
25.第一反光件内侧的反光面、第二反光件外侧的反光面均为标准反光面，若酒瓶的带侧面也质地均匀、无水波纹，则经过光栅、带侧面、第一反光面和第二反光面后的图案应该与光栅对应，即获取的图影的黑色区域与光栅的遮光区对应、获取的图影的白色区域与光栅的透光区对应，待测面的水波纹会对光线在带侧面的反射造成干扰，使其路径、强弱发生变化，因而使取像终端获取的图影与对比图影存在差异，以此判断带侧面水波纹的数量、尺寸和分布位置。
附图说明
26.图1是水波纹在酒瓶上三种存在方式的示意图。
27.图2是实施例一种本检测方法的原理示意图。
28.(第一反光件包含单块或多块反光平板、闭合或非闭合圆柱或圆锥内表面反光；第二反光件包含单块或多块反光平板、闭合或非闭合的圆锥内表面反光。)
29.图3是实施例一种光栅板的结构示意图。
30.图4是实施例二中本检测方法的原理示意图。可以。相机有点多余一个。另外光栅形状也是示意(放射状，同心圆状或网格状等)。
31.图5是实施例二中光栅板和输送带的相对位置示意图。
32.图6是取像终端获取的图影样式(黑白互掺明显)。
33.图中，1、光栅板；11、遮光区；12、透光区；2、第一反光件；3、第二反光件；4、光源；5、取像终端；6、输送带。
具体实施方式
34.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
35.本次方案，首先深刻理解客户对水波纹定义，从而制定检查策略。
36.水波纹定义：由于是纹路，说明纹路是一个具有长距离和很大长度的曲线。因此不必完全识别水波纹细节，只要有个大概走向和起始点，既可以根据程度大小来判定不良品。而水波纹如果过于狭小、过浅和过短、过少量，因其对客户感光影响几乎忽略不计，且表面涂漆工艺可以覆该问题，可以视为良品，不必过于敏感将其识别。
37.实施例一
38.如图2和图3所示，取像终端5为相机，光栅板1为圆形平直板，遮光区11和透光区12呈放射状分布在光栅板1上；第一反光件2为具有内反光曲面的圆筒状，第二反光件3为具有外反光面的锥筒状，光栅板1、第一反光件2和第二反光件3三者同轴，具有圆弧表面的待侧件位于光栅板1的中部。透过透光区12的光线依次经待检测面、第一反光件2和第二反光件3的反射后，由取像终端5获取经过第二反光件3反射后的图影；判断方式：观测获得的图影中黑白互掺的情况，黑白互掺越密集则判断待检测面水波纹分布越密集，黑白互掺量越大则判断待检测面水波纹尺寸越大。
39.放射状条纹的光栅板1，黑色部分完全不透光而其它地方透光。这样就会在玻璃瓶身表面形成均匀平行明暗相间的垂直线。圆柱体对应的放射状条纹透光板，如果是圆锥或
其它异性的话，放射性条纹的间隔需要微调。
40.实施例二
41.如图4和图5所示，光栅板1为两个对称分布的扇形平直板，遮光区11和透光区12呈弧形条状分布在光栅板1上；第一反光件2为具有内反光曲面的圆筒状，第二反光件3为具有外反光面的锥筒状，光栅板1、第一反光件2和第二反光件3三者同轴，两块扇形平直板之间具有能够平直移动待检测工件的输送带6，待检测位于两块扇形平直板之间的输送带6上。
42.第一反光件2内侧的反光面、第二反光件3外侧的反光面均为标准反光面，若酒瓶的带侧面也质地均匀、无水波纹，则经过光栅、带侧面、第一反光面和第二反光面后的图案应该与光栅对应，即获取的图影的黑色区域与光栅的遮光区11对应、获取的图影的白色区域与光栅的透光区12对应，待测面的水波纹会对光线在带侧面的反射造成干扰，使其路径、强弱发生变化，因而使取像终端5获取的图影与对比图影存在差异，以此判断带侧面水波纹的数量、尺寸和分布位置。相机可兼顾瓶身两个面，月200度对应的区域，在单次获取图像后，可旋转酒瓶90
°
，确保酒瓶外壁面不存在漏检区域。酒瓶的旋转可在输送带6两侧设置夹持瓶颈或瓶底旋转的机构，此一结构存在形式繁多，在此不与列举。
43.如图6所示，一般水波纹会在明暗相间垂直线交接处，形成断崖和断齿。图示可以看到，纯黑地方有部分亮斑，就是水波纹。可以在纯黑地方看到水波纹，而透光地方则无法看到水波纹。瓶身上部为内壁反光的圆筒，如同万花筒一样，可以把瓶身条纹光从四周收集出来，汇聚到另一端，因此相机可以看到瓶身中央和瓶底处的水波纹。瓶肩水波纹由于被压缩图片在圆锥中心处，看到几乎是黑体比较多，因此看到如果有水波纹，会打断黑色部分，使得水波纹更加清晰。
44.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。