一种基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置

摘要

本发明涉及一种基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置，包括图像采集装置、传送装置、剔废装置和图像终端处理装置，第一黑白相机、第二黑白相机、第三黑白相机和彩色相机将采集到的胶囊图像通过图像采集装置传递给PC机，PC机将接收到的胶囊图像进行显示并传递给胶囊缺陷检测软件，若胶囊缺陷检测软件检测到胶囊存在柱面缺陷、端面缺陷或颜色缺陷，则该胶囊为缺陷胶囊，剔废装置将该缺陷胶囊从PU传动带上剔除，若囊缺陷检测软件没有检测到胶囊存在柱面缺陷、端面缺陷或颜色缺陷，则该胶囊为合格胶囊，通过传动装置上的PU传动带进行传送，从而能够提高胶囊缺陷检测效率、增加检测结果的可靠性，节省人工成本，更好满足工业生产的需求。

说明书

技术领域

本发明涉及基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置领域，尤其涉及一种基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置。

背景技术

胶囊具有保护粉末状药物不在口腔中被分解、避免药物对消化器官和呼吸道的损伤以及便利易用等优点，是在胶囊壳制造商生产销售至医药公司，经由制药产线上对胶囊壳进行药物填充后的成品，因此胶囊的质量好坏直接影响胶囊成品的质量。在胶囊生产中，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。

胶囊缺陷的检测目前以人工目测方式为主，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，该方法人工成本高，检测效率低下、检测结果可靠性低、速度慢，无法满足工业生产的需求。

发明内容

为此，本发明提供一种基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置，可以有效解决现有技术中的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置，包括：图像采集装置、传送装置和剔废装置，所述传送装置分别与所述图像采集装置和所述剔废装置连接，所述图像采集装置用以采集和传递胶囊图像，所述传送装置用以传送胶囊，所述剔废装置用以将不合格的胶囊进行剔除；图像终端处理装置，所述图像终端处理装置与所述图像采集装置连接，包括PC机和胶囊缺陷检测软件，所述胶囊缺陷检测软件安装在所述PC机上，所述PC机用以接收和显示所述图像采集装置采集到的胶囊图像，所述胶囊缺陷检测软件用以对所述PC机接收到的胶囊图像进行处理和缺陷检测；所述图像采集装置包括第一黑白相机、第二黑白相机、第三黑白相机、彩色相机和红外光源供给装置，所述第一黑白相机、所述第二黑白相机、所述第三黑白相机和所述彩色相机均设置在所述传送装置上方，所述红外光源供给装置设置在所述第一黑白相机、所述第二黑白相机和所述第三黑白相机下方，所述第一黑白相机用以胶囊端面图像采集，所述第二黑白相机和所述第三黑白相机均用以胶囊柱面图像采集，所述彩色相机用以胶囊彩色图像采集，所述红外光源供给装置包括漫反射板和LED红外光源，所述漫反射板设置在所述LED红外光源上方，所述LED红外光源用以为所述第一黑白相机、所述第二黑白相机和所述第三黑白相机提供光源，所述漫反射板用以改善光源效果；所述传送装置包括PU传送带和底板，所述PU传送带设置在所述底板上方，所述PU传送带用以传送胶囊，所述底板通过滚动摩擦胶囊，实现所述第一黑白相机、所述第二黑白相机、所述第三黑白相机和所述彩色相机对胶囊的360度图像采集。

进一步地，所述图像采集装置还包括内置LED普通光源和内置LED红外光源，所述内置LED普通光源设置在所述彩色相机四周，为所述彩色相机进行胶囊彩色图像采集提供光源，所述内置LED红外光源设置在所述第一黑白相机下方，为所述第一黑白相机进行胶囊端面图像采集提供光源。

进一步地，所述传送装置还包括张紧轮、传送带机架、滚筒、纠偏轮、直流电机，所述张紧轮和所述纠偏轮设置在所述传送带机架两侧，所述滚筒设置在所述PU传送带内侧，所述直流电机设置在所述传动带机架上，所述张紧轮用以调节所述PU传动带的张紧力，所述传送带机架用以放置所述PU传送带，所述滚筒用以进行传动，所述纠偏轮用以防止所述PU传动带左右偏移，所述直流电机用以驱动所述滚轮。

进一步地，所述传送装置还包括特制齿盘和光电传感器，所述光电传感器设置在所述特制齿盘两端，用以保证所述第一黑白相机、所述第二黑白相机、所述第三黑白相机和所述彩色相机的图像采集频率与所述PU传动带运行速度同步，所述特制齿盘在所述PU传动带移动一个槽距时，跟随转动一个齿。

进一步地，所述剔废装置包括废品收集箱、空气放大器和电磁铁伸缩杆，所述废品收集箱设置在所述剔废装置下方，所述空气放大器设置在所述废品收集箱上方，所述电磁铁伸缩杆分别与所述废品收集箱和所述PU传送带连接，所述废品收集箱用以收集缺陷胶囊，所述空气放大器用以减少腔内气压，便于缺陷胶囊落入所述剔废装置主体腔内，所述电磁铁伸缩杆用以将所述PU传送带上的缺陷胶囊定点剔除至所述废品收集箱。

进一步地，还包括送料装置，所述送料装置与所述图像采集连接，所述送料装置包括三轴直角坐标机械手、支撑架和气爪，所述三轴直角坐标机械手与所述支撑架连接，所述气爪设置在所述三轴直角坐标机械手的一端，所述三轴直角坐标机械手通过设置在一端的气爪进行胶囊抓取，所述支撑架用以固定和支撑三轴直角坐标机械手。

进一步地，还包括供料排序装置，所述供料排序装置与所述送料装置连接，所述供料排序装置包括振动盘支架、报警器、振动盘、直振器和料轨，所述报警器和所述振动盘设置在所述振动盘支架上方，所述料轨设置在所述振动盘出料口处，其终端一段的两侧设有缺口，与所述振动盘出料口平滑连接，所述直振器设置在所述料轨的下方，所述振动盘支架用以固定和支撑所述振动盘，所述振动盘用以振动胶囊使胶囊单排有序进入所述料轨，其内设置有用以检测胶囊堵塞情况的传感器，所述报警器用以根据所述传感器的检测情况发出警报信号，所述直振器用以使胶囊在料轨上能够平稳向前移动，所述料轨用以运输胶囊。

进一步地，还包括合格品收集箱，所述合格品收集箱与所述传送装置连接，用以收集合格胶囊。

进一步地，所述PU传送带上设置有优化胶囊槽，用以减少胶囊与槽边框的接触和保证胶囊与所述底板之间的滚动摩擦使胶囊平稳滚动。

进一步地，所述滚筒共有4个，分别设置在所述PU传动带四角。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于第一黑白相机、第二黑白相机、第三黑白相机和彩色相机将采集到的胶囊图像通过图像采集装置传递给PC机，PC机将接收到的胶囊图像进行显示并传递给胶囊缺陷检测软件，若胶囊缺陷检测软件检测到胶囊存在柱面缺陷、端面缺陷或颜色缺陷，则该胶囊为缺陷胶囊，剔废装置将该缺陷胶囊从PU传动带上剔除，若囊缺陷检测软件没有检测到胶囊存在柱面缺陷、端面缺陷或颜色缺陷，则该胶囊为合格胶囊，通过传动装置上的PU传动带进行传送，从而能够提高胶囊缺陷检测效率、增加检测结果的可靠性，节省人工成本，更好满足工业生产的需求。

附图说明

图1为本发明所述基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置的立体结构示意图；

图2为本发明所述基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置的主视图；

图3为本发明所述基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置的优化胶囊槽及“间隔组排”示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

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，并非在限制本发明的保护范围。

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。

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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

请参阅图1和图2所示，图1为本发明所述基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置的立体结构示意图，图2为本发明所述基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置的主视图。本发明提供一种基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置，包括图像采集装置30、传送装置40和剔废装置50，所述传送装置40分别与所述图像采集装置30和所述剔废装置50连接，所述图像采集装置30用以采集和传递胶囊图像，所述传送装置40用以传送胶囊，所述剔废装置50用以将不合格的胶囊进行剔除；图像终端处理装置，所述图像终端处理装置与所述图像采集装置30连接，包括PC机和胶囊缺陷检测软件，所述胶囊缺陷检测软件安装在所述PC机上，所述PC机用以接收和显示所述图像采集装置30采集到的胶囊图像，所述胶囊缺陷检测软件用以对所述PC机接收到的胶囊图像进行处理和缺陷检测，所述图像终端处理装置与所述图像采集装置30的连接方式为无线连接，所述PC指的是个人计算机，所述缺陷检测包括柱面缺陷、端面缺陷和颜色缺陷的检测，为所述胶囊缺陷检测软件根据胶囊图像自动检测；所述图像采集装置30包括第一黑白相机31、第二黑白相机32、第三黑白相机33、彩色相机34和红外光源供给装置38，所述第一黑白相机31、所述第二黑白相机32、所述第三黑白相机33和所述彩色相机34均设置在所述传送装置40上方，所述红外光源供给装置38设置在所述第一黑白相机31、所述第二黑白相机32和所述第三黑白相机33下方，所述第一黑白相机31用以胶囊端面图像采集，所述第二黑白相机32和所述第三黑白相机33均用以胶囊柱面图像采集，所述彩色相机34用以胶囊彩色图像采集，所述红外光源供给装置38包括漫反射板37和LED红外光源39，所述漫反射板37设置在所述LED红外光源39上方，所述LED红外光源39用以为所述第一黑白相机31、所述第二黑白相机32和所述第三黑白相机33提供光源，所述漫反射板37用以改善光源效果；所述传送装置40包括PU传送带41和底板48，所述PU传送带41设置在所述底板48上方，所述PU传送带41用以传送胶囊，所述底板48通过滚动摩擦胶囊，实现所述第一黑白相机31、所述第二黑白相机32、所述第三黑白相机33和所述彩色相机34对胶囊的360度图像采集。本发明实施例中的第一黑白相机31、第二黑白相机32、第三黑白相机33和彩色相机34将采集到的胶囊图像通过图像采集装置30传递给PC机，PC机将接收到的胶囊图像进行显示并传递给胶囊缺陷检测软件，若胶囊缺陷检测软件检测到胶囊存在柱面缺陷、端面缺陷或颜色缺陷，则该胶囊为缺陷胶囊，剔废装置50将该缺陷胶囊从PU传动带上剔除，若囊缺陷检测软件没有检测到胶囊存在柱面缺陷、端面缺陷或颜色缺陷，则该胶囊为合格胶囊，通过传动装置上的PU传动带进行传送，从而能够提高胶囊缺陷检测效率、增加检测结果的可靠性，节省人工成本，更好满足工业生产的需求。

具体而言，所述图像采集装置30还包括内置LED普通光源35和内置LED红外光源3936，所述内置LED普通光源35设置在所述彩色相机34四周，为所述彩色相机34进行胶囊彩色图像采集提供光源，所述内置LED红外光源3936设置在所述第一黑白相机31下方，为所述第一黑白相机31进行胶囊端面图像采集提供光源。从而能够提高彩色相机34和第一黑白相机31采集到的胶囊图像的清晰度。

具体而言，所述传送装置40还包括张紧轮42、传送带机架43、滚筒44、纠偏轮45、直流电机49，所述张紧轮42和所述纠偏轮45设置在所述传送带机架43两侧，所述滚筒44设置在所述PU传送带41内侧，所述直流电机49设置在所述传动带机架上，所述张紧轮42用以调节所述PU传动带的张紧力，所述传送带机架43用以放置所述PU传送带41，所述滚筒44用以进行传动，所述纠偏轮45用以防止所述PU传动带左右偏移，所述直流电机49用以驱动所述滚轮44。本发明实施例中的直流电机49驱动滚筒44作业，滚筒44带动PU传动带进行传动，PU传动带在传动过程中，若PU传动带过紧，张紧轮42进行调松，若PU传动带松弛，张紧轮42进行调紧，同时，若PU传动带出现左右偏移，纠偏轮45会进行自动纠正，从而能够保证PU传动带的正常传动，提高传动效率，节省人工修正的成本。

具体而言，所述传送装置40还包括特制齿盘46和光电传感器47，所述光电传感器47设置在所述特制齿盘46两端，用以保证所述第一黑白相机31、所述第二黑白相机32、所述第三黑白相机33和所述彩色相机34的图像采集频率与所述PU传动带运行速度同步，所述特制齿盘46在所述PU传动带移动一个槽距时，跟随转动一个齿。本发明实施例中的光电传感器47控制第一黑白相机31、第二黑白相机32、第三黑白相机33和彩色相机34的图像采集频率与PU传动带运行速度同步，特制齿盘46在PU传动带移动一个槽距时，跟随转动一个齿，从而能够提高胶囊图像采集的效率和准确率，进而提高胶囊缺陷检测效率、增加检测结果的可靠性，节省人工成本，更好满足工业生产的需求。

具体而言，所述剔废装置50包括废品收集箱51、空气放大器52和电磁铁伸缩杆53，所述废品收集箱51设置在所述剔废装置50下方，所述空气放大器52设置在所述废品收集箱51上方，所述电磁铁伸缩杆53分别与所述废品收集箱51和所述PU传送带41连接，所述废品收集箱51用以收集缺陷胶囊，所述空气放大器52用以减少腔内气压，便于缺陷胶囊落入所述剔废装置50主体腔内，所述电磁铁伸缩杆53用以将所述PU传送带41上的缺陷胶囊定点剔除至所述废品收集箱51，所述电磁铁伸缩杆53至少设置有两个，利用所述图像处理终端进行判断，若存在缺陷胶囊则接收到剔除动作指令，可对所述PU传送带41上缺陷胶囊进行定点剔除至所述废品收集箱51，当缺陷胶囊踢除完毕后，电磁铁伸缩杆53由自身弹力作用再次复位堵住踢废孔，等待下一次踢除动作指令，所述剔废装置50可将内置的电磁铁伸缩杆53换为外置的高速气压吹嘴，将高速气压吹嘴设置在剔废口对应上方，可同样实现剔除废品的效果。本发明实时例中的电磁铁伸缩杆53接收到图像处理终端发出的剔除动作指令后，对PU传动带上的缺陷胶囊进行定点剔除至废品收集箱51，同时，在剔除过程中，传动装置腔内气压过大，空气放大器52将会减少腔内气压，以便于缺陷胶囊落入所述剔废装置50主体腔内。从而能够缺陷胶囊自动剔除，节省了人工处理的时间和成本。

具体而言，还包括送料装置20，所述送料装置20与所述图像采集连接，所述送料装置20包括三轴直角坐标机械手21、支撑架22和气爪23，所述三轴直角坐标机械手21与所述支撑架22连接，所述气爪23设置在所述三轴直角坐标机械手21的一端，所述三轴直角坐标机械手21通过设置在一端的气爪23进行胶囊抓取，所述支撑架22用以固定和支撑三轴直角坐标机械手21。本发明实施例中的三轴直角坐标机械手21一端的气爪23在料轨15上的胶囊移动到其缺口处时，准确地将缺口处的胶囊抓取并放置在PU传送带41上进行传送，且重复执行该动作指令。从而能够自动胶囊抓取和自动进行胶囊传送，节省了人工成本，提高了工作效率。

具体而言，还包括供料排序装置10，所述供料排序装置10与所述送料装置20连接，所述供料排序装置10包括振动盘13支架11、报警器12、振动盘13、直振器14和料轨15，所述报警器12和所述振动盘13设置在所述振动盘13支架11上方，所述料轨15设置在所述振动盘13出料口处，其终端一段的两侧设有缺口，与所述振动盘13出料口平滑连接，所述直振器14设置在所述料轨15的下方，所述振动盘13支架11用以固定和支撑所述振动盘13，所述振动盘13用以振动胶囊使胶囊单排有序进入所述料轨15，其内设置有用以检测胶囊堵塞情况的传感器，所述报警器12用以根据所述传感器的检测情况发出警报信号，所述直振器14用以使胶囊在料轨15上能够平稳向前移动，所述料轨15用以运输胶囊。本发明实施例中的振动盘13将胶囊振动至单序排列进入料轨15，料轨15下方的直振器14保证料轨15上的胶囊能够平稳向前移动，在振动盘13振动的过程中，其内的传感器检测到胶囊出现堵塞情况，报警器12会发出警报信号，提示工作人员胶囊传送出现故障。从而能够自动胶囊传送和故障警示，节省了人工处理的时间，提高了工作效率。

具体而言，还包括合格品收集箱60，所述合格品收集箱60与所述传送装置40连接，用以收集合格胶囊，所述合格品收集箱60设置在PU传送带41的送料终端一侧，当缺陷胶囊经由剔废装置50剔除后，剩余在PU传送带41的合格胶囊会在移动终端一侧倾斜向下PU传送带41的送料终端一侧掉落至合格品收集箱60，从而实现胶囊缺陷检测以及合格胶囊的收集。从而能够自动收集合格胶囊，节省时间，提高效率。

具体而言，所述PU传送带41上设置有优化胶囊槽，用以减少胶囊与槽边框的接触和保证胶囊与所述底板48之间的滚动摩擦使胶囊平稳滚动，所述优化胶囊槽，至少两排，减少胶囊与槽边框的接触，提高图像采集质量，并保证胶囊与底板48之间充分的滚动摩擦，从而使胶囊平稳滚动，且胶囊排列采用“间隔组排”(图3)的方式，以节省单个胶囊图像采集、传送时间，增加剔废装置50中电磁铁伸缩杆53剔除废品胶囊的反应时间。

具体而言，所述滚筒4共有4个，分别设置在所述PU传动带四角。从而能够更好的保证PU传动带的正常工作。

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做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。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。