一种基于机器视觉的塑料托盘反光特征检测系统

摘要

本发明一种基于机器视觉的塑料托盘反光特征检测系统及方法，采用半透镜将塑料托盘反射的激光束所形成的光斑采集到工业相机上，并利用机器视觉技术，对光斑的中心位置和偏离度进行测量，以获得塑料托盘的结构信息，为塑料托盘准入高架库提供定量依据，也为淘汰塑料托盘提供量化依据，本系统自动化程度高、检测效率高、准确度高，为大批量在流转塑料物流平托盘的可续用性检测提供了技术手段，具有广阔的应用前景。

主权项

一种基于机器视觉的塑料托盘反光特征检测系统，其特征在于：系统结构包括：反射式光电管、半透镜、限幅器和工业相机；所述反射式光电管发射激光束，经过半透镜的反射，照射塑料托盘的检测区，反射光返回半透镜，穿过半透镜直接照射到半透镜背面的限幅器，光线经限幅处理之后，进入工业相机成像；所述限幅器作用是衰减进入工业相机的反射光光强，避免工业相机成像之后的图像由于曝光强度过大，而导致图像像素值饱和至最大值；所述工业相机采集反射光亮度图像，每一个像素以0‑255之间的一个整数值代表亮度；所述半透镜作用是反射反射式光电管发出的激光束，并使激光束垂直照射至塑料托盘的检测区；而对从塑料托盘检测区反射回来的光线，则按直线透过半透镜，照射到半透镜背面的限幅器及工业相机；所述反射式光电管使用和高架库塑料托盘检测相同的反射式光电管，作用是发射激光束，检测结果直接反映塑料托盘检测的要求；采用机器视觉方法检测塑料托盘反光特征，具体步骤包括：一、检测过程步骤1.1：工业相机采集一幅视场图像；步骤1.2：将视场图像转化为亮度分量图像；步骤1.3：对每一个像素的亮度值，根据两个不同的亮度阈值μ₁和μ₂分成不同的亮度等级，μ₁＜μ₂，小于μ₁的像素为暗场像素，大于μ₂的像素为中心亮斑像素，介于两者之间的像素为次级亮斑像素；这样，将亮度分量图像分割为三个区域：暗场、次级亮斑区域和中心亮斑区域；步骤1.4：找出三个区域的轮廓线：中心亮斑轮廓线和次级亮斑轮廓线；步骤1.5：计算中心亮斑轮廓线的中心位置M₁；步骤1.6：计算次级亮斑轮廓线的中心位置M₂；步骤1.7：和视场中心位置M进行比较，计算偏离度η＝α·|MM₁|+β·|MM₂|，其中|MM₁|为中心亮斑轮廓线的中心位置M₁和视场中心位置M的距离，|MM₂|为次级亮斑轮廓线的中心位置M₂和视场中心位置M的距离，而α、β为加权因子，根据经验确定；偏离度大于阈值Г，则反射光偏离严重，塑料托盘有可能存在结构变形，在这种情况下，反射式光电管发射的激光束照射在塑料托盘上后反射无法被反射式光电管接收，从而被高架库拒入，应淘汰该塑料托盘；偏离度小于阈值Г，则塑料托盘处于正常可续用状态，不会被高架库拒入，应续用该塑料托盘；步骤1.8：如果步骤1.3中，无法由两个亮度阈值μ₁和μ₂获得三个区域，则直接判断为塑料托盘结构变形，在这种情况下，反射光偏离严重，中心亮斑无法落入工业相机视场，应淘汰该塑料托盘；二、校正过程校正过程是在系统初装、检修、跟换零部件等系统部件及位置发生改变之后进行；步骤2.1：用标准反射板放置在塑料托盘检测区位置，标准反射板表面平整，垂直入射的激光能被垂直反射；步骤2.2：执行检测过程的步骤1.1‑1.4；步骤2.3：调整反射式光电管、半透镜、限幅器和工业相机的位置或方向，使得在工业相机视场中心位置；校正过程完成之后，检测系统进入正常使用状态。