一种基于机器视觉领域的容器口部多视角成像装置的制作方法

1.本技术涉及容器缺陷检测的技术领域，具体而言，涉及一种基于机器视觉领域的容器口部多视角成像装置。


背景技术：

2.随着空瓶、医药、饮料行业的持续发展，容器生产厂商对待容器的检测需求日渐增强，这也促使了面向容器口部、身部、底部的全方位尺寸及缺陷检测设备的精进。
3.就容器口部来说，口部的缺陷除了分布在端面外，还可能分布在口侧面，此类缺陷包括裂纹、脏点、油污等，口部的缺陷检测一直是检测中极为重视的环节。
4.如口部裂纹存在漏检，将让带有口部裂纹的容器进入下道工序，如灌装液体后封盖，在压盖工序中可能会导致容器破口碎裂、液体渗漏的情况。又如容器口部内壁有油污或者脏点，如果含有此类缺陷的容器被灌注了液体，内壁的油污或者脏点会导致液体的变质，此类产品进入到市场中，将影响消费者的安全，导致产品品牌形象的下降。
5.而现有技术中，为了加强对容器口部内外壁的检测，检测设备往往要从口部360
°
方位去进行图像采集，常见采用的采集方式是沿着容器口部一圈分布设置多路相机，相机的数量至少是4个，且相对口部的采集视角固定不变，如图1所示。此类检测设备占用空间大，且成本高。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于：在保证检测准确性的前提下，降低容器口部缺陷检测设备的成本和占用空间。
7.本技术的技术方案是：提供了一种基于机器视觉领域的容器口部多视角成像装置，该装置包括检测模组和采集模块，采集模块用于获取经过检测模组下方的容器口部的图像，装置还包括：多个折反界面；多组折反界面置于检测模组内，多组折反界面彼此间形成反射或折射光路，以使检测模组下方容器口部的影像反射或折射至采集模块，其中，第一折反界面设置于采集模块的下方，第一折反界面倾斜设置，第二折反界面设置于检测模组底部的上方，第二折反界面用于获取相对容器口部水平方向较小视线角度下的内外侧壁的图像，并通过第一折反界面反射或折射至采集模块，第三折反界面设置于第一折反界面与第二折反界面之间，第三折反界面用于获取相对容器口部水平方向较大视线角度下的内外侧壁的图像，并通过第一折反界面反射或折射至采集模块。
8.上述任一项技术方案中，进一步地，第一折反界面为正棱锥形，第二折反界面和第三折反界面中分别设置有偶数个第一反射镜，第二折反界面和第三折反界面中分别设置有相同数量的第一折反镜，第二折反界面中的第一折反镜与下方第三折反界面中的第一折反镜组成一组第一折反镜组，任一组第一折反镜组中第一折反镜的中线与第一折反界面中各侧面底边中线中的一条共面。
9.上述任一项技术方案中，进一步地，第一折反界面包括：上层折反界面和下层折反
界面；上层折反界面为正棱锥形，第三折反界面中设置有多个第二折反镜，第二折反镜的数量与上层折反界面的侧面个数相同，第二折反镜的中线与上层折反界面中各侧面底边中线中的一条共面；下层折反界面位于上层折反界面的下方，下层折反界面为正棱台形，下层折反界面的侧面个数常为偶数，第二折反界面中设置有偶数个第三折反镜，第三折反镜的数量与下层折反界面侧面的数量相同，第三折反镜的中线与下层折反界面中各侧面底边中心连线中的一条共面。
10.上述任一项技术方案中，进一步地，第一折反界面为正棱锥形，第二折反界面和第三折反界面中分别设置有相等的、偶数个第四折反镜和第五折反镜，第四折反镜的数量与第一折反界面侧面个数的一半，第四折反镜和第五折反镜间隔设置，第四折反镜和第五折反镜的中线分别与第一折反界面中各侧面底边中线中的一条共面。
11.上述任一项技术方案中，进一步地，第一折反界面为圆锥形，第二折反界面和第三折反界面为弧形。
12.上述任一项技术方案中，进一步地，装置还包括：第一光源；第一光源设置于检测模组的顶部，第一光源为弧形、环形、面板中的一种。
13.上述任一项技术方案中，进一步地，装置还包括：第二光源；第二光源设置于检测模组的内部，第二光源为弧形、环形、面板中的一种。
14.上述任一项技术方案中，进一步地，装置还包括：第三光源；第三光源设置于检测模组的底部，第三光源为弧形、环形、条光中的一种。
15.上述任一项技术方案中，进一步地，第二折反界面中折反镜的数量至少为四个。
16.本技术的有益效果是：
17.本技术中的技术方案，通过设置第二折反界面和第三折反界面，形成高低双视角的双折射光路，增加容器口部可检测的区域观察视角，仅采用一个相机作为采集模块，并配合第一折反界面，即可实现两个视角下、对容器口部一周360
°
图像的拍摄，减小了容器口部一周的盲区。相比较于常规采集检测装置，安装、使用方便，没有多相机的位置标定需要，也没有图像效果一致性调节需要，极大地减少了成本，采集的缺陷类型也会覆盖更全更广。
附图说明
18.本技术的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是现有技术中容器口部360度图像采集装置的示意图；
20.图2是根据本技术的一个实施例的基于机器视觉领域的容器口部多视角成像装置的示意框图；
21.图3是根据本技术的一个实施例的多个折反界面的俯视图；
22.图4是根据本技术的一个实施例的容器口部成像示意图；
23.图5是根据本技术的一个实施例的环形多个折反界面的俯视图；
24.图6是根据本技术的另一个实施例的基于机器视觉领域的容器口部多视角成像装置的示意框图；
25.图7是根据本技术的一个实施例的多个折反界面的俯视图；
26.图8是根据本技术的另一个实施例的容器口部成像示意图；
27.图9是根据本技术的又一个实施例的多个折反界面的俯视图；
28.图10是根据本技术的又一个实施例的容器口部成像示意图；
29.图11是根据本技术的再一个实施例的多个折反界面的俯视图；
30.图12是根据本技术的再一个实施例的容器口部成像示意图。
具体实施方式
31.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
32.在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
33.本实施例提供了一种基于机器视觉领域的容器口部多视角成像装置，该装置包括检测模组100和采集模块200，当容器300在传送装置的带动下，经过检测模组100下方的检测区域时，利用采集模块200获取容器口部的图像，通过图像检测技术，实现容器口部的缺陷检测，其中，检测模组100可以为圆柱体，采集模块200由一个相机和相应镜头的组合。
34.该装置还包括：多个折反界面；多个折反界面对称设置于检测模组 100内，多个折反界面彼此间形成反射或折射光路，以使检测模组100下方容器口部的影像反射或折射至采集模块200。
35.具体的，采集模块200通过多个折反界面彼此间形成反射或折射光路，可以同时获得容器口部内外侧边高、低双视角(a1、a2)下一周 360
°
图像的拍摄，即一次性获得容器口部不同角度的图像，再通过图像检测技术，实现缺陷检测，有助于降低容器口部缺陷检测设备的成本和占用空间。
36.需要说明的是，本实施例可以根据容器300的高度、容器口部的大小，可以对折反界面的安装位置进行调整，来满足拍摄需求。同时，应尽量保证容器口部与检测模组100、采集模块200的中心同轴性，这样采集图像具有对称性。
37.本实施例中，第一折反界面101设置于采集模块200的下方，第一折反界面101倾斜设置，第二折反界面102设置于检测模组100底部的上方，第二折反界面102用于获取相对容器口部较小视线角度下的内外侧壁的图像，并通过第一折反界面101反射或折射至采集模块200，第三折反界面103设置于第一折反界面101与第二折反界面102之间，第三折反界面103用于获取相对容器口部较大视线角度下的内外侧壁的图像，并通过第一折反界面101反射或折射至采集模块200。
38.其中，较小视线角度为：以容器300口端面为参考，第二折反界面 102的中心观察视线相对夹角更小的视角，如对于图2中右侧的第二折反界面102，中心视线相对于口端面夹角小。较大视线角度相对较小视线角度更大的视角，不再赘述。
39.具体的，本实施例中的折反光路(反射或折射光路)具有对称性。当折反界面的组数为四组时，符合一周90
°
均匀四个视角的分布。第二折反界面102和第三折反界面103组成的两路反射或折射光路，实现对容器口部高低视角的观察；第一折反界面101与第二折反界面102、第三折反界面103组成的反射或折射光路，同时满足对之前的两路反射或折射光路
的接收，并将其转折进入采集模块200。
40.优选的，本实施例中第一折反界面101、第二折反界面102、第三折反界面103中的反射镜的数量至少为四个，折反镜的安装方式可以为支架安装、胶粘、镶嵌等方式。
41.实施例一：
42.如图2所示，本实施例示出了一种多个折反界面组成反射或折射光路的实现方式，其中，第一折反界面101为正棱锥形，第一折反界面101的侧面个数为偶数或奇数，常见为4、6、8等。第二折反界面102和第三折反界面103中分别设置有数量相同的、偶数或奇数个第一折反镜，其数量与第一折反界面101侧面个数相等，第二折反界面102中的第一折反镜与下方第三折反界面103中的第一折反镜组成一组第一折反镜组，任一组第一折反镜组中第一折反镜的中线与第一折反界面101中各侧面底边中线中的一条共面。其中，第一折反界面101、第二折反界面102、第三折反界面103中的折反镜可以为平面镜反射，也可以为棱镜折反射。
43.具体的，设定第一折反界面101侧面的个数为4个，此时，多个折反界面的俯视图如图3所示，容器口部经过反射或折射光路，由采集模块 200采集到的图像如图4所示。图4中，外圈的口部图像1021为低视角下第二折反界面102折反射的图像，内圈的口部图像1031为高视角下第三折反界面103折反射的图像，其中，图像中的缺陷400为待图像检测识别的缺陷，如脏污、裂纹、破损等。
44.通过三折反界面的相互配合，利用光学原理，由一个采集模块200实现容器口部一周360
°
图像的拍摄，有助于降低容器口部缺陷检测设备的成本和占用空间。
45.在上述实施例的基础上，如图5所示，第一折反界面101可以为圆锥形的折反界面，此时，第二折反界面102和第三折反界面103则为弧形折反界面。
46.实施例二：
47.如图6和图7所示，本实施例还示出了一种多个折反界面组成反射或折射光路的实现方式，其中，第一折反界面101包括：上层折反界面1011 和下层折反界面1012；上层折反界面1011为正棱锥形，上层折反界面 1011的侧面个数为偶数或奇数，第三折反界面103中设置有多个第二折反镜，第二折反镜的数量与上层折反界面1011的侧面的数量(个数)相同，常见为4、6、8等，第二折反镜的中线与上层折反界面1011中各侧面底边中线中的一条共面；
48.具体的，由第三折反界面103与上层折反界面1011组成高视角a4对应的反射或折射光路，其折反射至采集模块200对应的图像为图8内圈的口部图像1032，其中，图像中的缺陷600为待图像检测识别的缺陷，如脏污、裂纹、破损等。
49.本实施例中，下层折反界面1012位于上层折反界面1011的下方，下层折反界面1012为正棱台形，下层折反界面1012的侧面个数为偶数，第二折反界面102中设置有偶数个第三折反镜，第三折反镜的数量与下层折反界面1012侧面的数量相同，可以为4、6、8等，第三折反镜的中线与下层折反界面1012中各侧面底边中心连线中的一条共面。
50.具体的，由下层折反界面1012与第二折反界面102组成低视角a3对应的反射或折射光路，其折反射至采集模块200对应的图像为图8外圈的口部图像1022，其中，图像中的缺陷600为待图像检测识别的缺陷，如脏污、裂纹、破损等。
51.需要说明的是，上层折反界面1011的侧面个数可以不等于下层反射界面1012的侧
面个数，且个数可以为奇数。
52.实施例三：
53.如图9所示，本实施例示又出了一种多个折反界面组成反射或折射光路的实现方式，其中，第一折反界面101为正棱锥形，第一折反界面101 的侧面个数为偶数，如8、12、16等，第二折反界面102和第三折反界面 103中分别设置有相等的、偶数个第四折反镜和第五折反镜，第四折反镜的数量为第一折反界面101侧面个数的一半，如4、6、8等，第四折反镜和第五折反镜间隔设置，第四折反镜和第五折反镜的中线分别与第一折反界面101中各侧面底边中线中的一条共面。
54.具体的，由第三折反界面103与第一折反界面101中的界面1014组成高视角a4对应的反射或折射光路，其折反射至采集模块200对应的图像为图10中的口部图像1033；由第二折反界面102与第一折反界面101 中的界面1013组成低视角a3对应的反射或折射光路，其折反射至采集模块200对应的图像为图10中的口部图像1023。
55.需要说明的是，当上层折反界面1011分为上层折反界面1011和下层折反界面1012时，上层折反界面1011的界面与下层折反界面1012的界面可以平行设置，如图7所示；也可以交错设置，如图11所示，此时，第二折反界面102和第三折反界面103中的折反界面则应间隔设置，具体设置方式以能够实现容器口部图像的折反射为准。
56.此时，采集到的图像如图12所示，内圈图像1034为高视角下第三折反界面103折射的图像，外圈图像1024为低视角下第二折反界面102折反射的图像。
57.在上述实施例的基础上，该装置还包括：第一光源104；第一光源104设置于检测模组100的顶部，第一光源104为弧形、环形、面板中的一种。
58.进一步的，装置还包括：第二光源105；第二光源105设置于检测箱体100的内部，第二光源105为弧形、环形、面板中的一种。
59.更进一步的，装置还包括：第三光源106；第三光源106设置于检测模组100的底部，第三光源106为弧形、环形、条光中的一种。
60.具体的，为满足不同照明需求，可以根据需求装配进入合适的照明光源，如第一光源104与第二光源105，为高角度照射的光源，可以为弧形、环形、甚至面板光源；第三光源106为低角度照射的光源类型，可以为弧形或者环形光源。
61.需要说明的是，照明光源的装配需要注意的事项一是尺寸，不能对检测模组100中的反射或折射光路形成遮挡，二是照明目的，针对实际中容器口部的检测缺陷需求，来选择照明角度。
62.以上结合附图详细说明了本技术的技术方案，本技术提出了一种基于机器视觉领域的容器口部多视角成像装置，该装置包括检测模组100和采集模块200，采集模块200用于获取经过检测模组100下方的容器口部的图像，装置还包括：多个折反界面；多组折反界面置于检测模组100内，多组折反界面彼此间形成反射或折射光路，以使检测模组100下方容器口部的影像反射或折射至采集模块200，其中，第一折反界面101设置于采集模块200的下方，第一折反界面101倾斜设置，第二折反界面102设置于检测模组100底部的上方，第二折反界面102用于获取相对容器口部水平方向较小视线角度下的内外侧壁的图像，并通过第一折反界面101反射或折射至采集模块200，第三折反界面103设置于第一折反界面101与第二折反界面102之间，第三折反界面103用于获取相对容器口部水平方向较大视线角度下的
内外侧壁的图像，并通过第一折反界面101反射或折射至采集模块200。通过本技术中的技术方案，在保证检测准确性的前提下，降低容器口部缺陷检测设备的成本和占用空间。
63.在本技术中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
64.附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本技术的原理进行说明，并非意在对本技术进行限制。
65.尽管参考附图详地公开了本技术，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本技术的应用。本技术的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本技术保护范围和精神的情况下针对实用新型所作的各种变型、改型及等效方案。