对于葡萄糖药液里面的微小的玻璃屑、橡胶屑或其他的一些不溶性颗粒,在静止的情况下一般都沉淀在瓶底或悬浮在药瓶的上端,人工检测需要葡萄糖液体倒置,使其液体发生运动,同时也带动固体杂质的运动,杂质随着药体运动到中心区域,此时再触发摄像机采集图像可以拍摄清晰的次品图像,也可以通过判断运动目标的方式来判断是否存在杂质。基于这样的检测原理,本实验系统设计了一个高速的旋转平台,旋转平台可以带动药瓶做高速的旋转然后剧停,从而带动杂质运动到检测区域。
3.1 平台的硬件结构图
如图2所示,待检测的葡萄糖药瓶被卡在转床上,转床旋转的时候带动药瓶高速旋转,用于机器视觉的专用LED光源安装在如图所示的光源盒内,CCD摄像机将拍摄到的图像传输到工控机。下面对硬件平台作详细的介绍。
图2 葡萄糖杂质检测装置结构图
(1)把手:按照上图所示的方向转动把手可以带动瓶卡上下运动,以便放置药瓶;
(2)电机:普通的交流电机,带动转床的主轴高速转动;
(3)上端瓶卡:将葡萄糖瓶卡在底座上,当转动把手时瓶卡作上下运动方便放置药瓶;
(4)光源盒:光源盒里放置一环形紫外光源,透过瓶底向上照射药体;
(5)CCD摄像机:负责拍摄运动的药体;
(6)工控机:负责处理CCD摄像机拍摄到的图像序列;
3.2工作过程
(1) 转动把手将上端瓶卡向上提起,放置待检测的葡萄糖药瓶于底座上;
(2) 放下把手,将其卡紧,开启转床,转床的主轴带动瓶卡高速转动,由于摩擦力的作用瓶卡带动药瓶也做高速的转动;
(3) 停止转床,瓶卡停止转动,葡萄糖药瓶停止转动,但药液在惯性的作用下继续转动之后缓慢停止;
(4) 在此过程中连续拍摄7幅图像,在这一序列的运动图像中,对运动目标进行识别;
(5) 当识别到的目标超过规定的容许指标时,判断此瓶药液为不合格
3.3 视觉成像系统配置
图像采集部分将完成流水线上的运动图像获取,图像采集部分采集图像质量的好坏将直接影响整个检测效率[3]。图像采集部分主要由CCD摄像机完成。CCD摄像机摄取图像信号,由图像采集卡将图像信号采集进来。本套实验装置选用两个方位的摄像机对待检测物体进行检测,一个俯拍位一个侧拍位,对有些待检测物体可以进行多方位的检测。摄像机采用的是Pulnix公司的TM6703[4],采集卡选用的是Matrox公司的Cornora2[5]。
Matrox Corona Ⅱ 是Matrox Graphics Inc., 生产的图像控制器,可采集隔扫描/逐行扫描的分量RGB信号和单/双路黑白模拟视频信号; 3路10bit A/D转换器;24-bit RS-422/LVDS 数字接口;模拟情况下采集率达到30MHz,RS-422数字模式下达到25 MHz,LVDS数字模式下达到40 MHz ;连接2个RGB或6个模拟黑白视频信号; 32-bit/33MHz PCI总线主模式 ;扩展板上实时采集存储 ;可同时支持模拟VGA和独立的数字VGA或TV输出[4]。
Pulnix公司的TM6703是1/2寸,648*484,快门速度为1/60~1/32000 秒,同时带有异步重置功能。当VINIT脉冲发生作用时,重置摄像机的扫描清除CCD。当在异步模式下和外部VINIT高电平信号的作用下,异步功能将自动被选择,信号读出会被禁止直到有触发。下面是摄像机异步重置的三种模式:
1)控制脉冲宽度的外部VINIT:快门速度有脉冲宽度来控制;
2)快速内部触发模式:当VINIT的下降沿和外部HD是一样的时候,信号抓取没有延时,否则,会有0-1HD的延时;