一种基于机器视觉的物品缺陷检测系统及方法与流程

本发明涉及一种基于机器视觉的物品缺陷检测系统及方法。

背景技术：

在工业化的生产线上，常常需要对物品进行基于图像的检测，这些物品为透明或不透明圆筒状、圆柱状对象，如输液瓶、安瓿瓶、矿泉水瓶、车灯玻壳等。

检测时，首先需要设计上料装置有序地将物品传送到传送机构；

然后，需要由传送机构将物品送至检测位，在检测位，由于需要对物品进行全方位的检测，则需要控制物品进行自旋，在此基础上，获取物品端部和侧部的图像，最后基于图像进行检测。

物品常见的外观缺陷是气线、脏污斑点、端面裂纹等外观缺陷，还存在尺寸不符要求的缺陷。

而现有技术中，并不存在这样一个整体的解决方案，因此，有必要设计一种基于机器视觉的物品缺陷检测系统及方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉的物品缺陷检测系统及方法，该系统结构紧凑，功能丰富，能检测处物品存在的多种缺陷，构思巧妙，易于在高速检测线上实施。

发明的技术解决方案如下：

一种基于机器视觉的物品缺陷检测系统包括上料装置、传送装置、图像获取装置和控制及图像处理模块；

上料装置与传送装置的入口对接且均安装在机架上，上料装置用于将待检测物传送到传送装置；所述的传送装置用于将待检测物送到检测位；

上料装置和传送装置的动作均受控于所述的控制及图像处理模块；

机架上设有图像获取装置；图像获取装置用于获取位于检测位的被检测物的图像并将图像传输到控制及图像处理模块中进行图像处理以判断对应的待检测物是否存在缺陷。进一步，缺陷检测系统还包括出料装置。出料装置与传输装置的出口对接；若存在缺陷，则控制出料装置的剔除模块剔除缺陷物品，否则让不存在缺陷的待检测物品直接输出。

所述的传送装置采用链式传送机构，链式传送机构包括链条(62)、链条驱动轮(61)、轮轴和传送辊(63)；链条驱动轮通过轮轴安装在机架上；

链条为2根，2根链条之间设置有多个所述的传送辊，传送辊的设置方向与链条的移动方向垂直，相邻的2个传送辊之间能容纳一个待传送的待检测物，链条驱动轮为至少两组；每组链条驱动轮为2个；

2条链条张设在所述的链条驱动轮上，链条驱动轮驱动2根链条从而带动传送辊循环移动以传送待检测物。

链条驱动轮为4组，4组链条驱动轮支撑2根链条及传送辊形成呈方形循环的传送机构。

机架上设置有2块相互平行的挡板，2块挡板均为竖直方向布置；挡板的延伸方向为待检测物的传送方向；2块挡板位于链式传送机构的上方，2块挡板形成一个便于待检测物向前传送的通道；链式传送机构中还设有多根压条；压条设置在顶部的链条的上方，用于约束顶部的链条在传送时在水平方向上保持平直。

待检测物的传送装置还包括用于驱动待检测物自旋的自旋驱动机构，自旋驱动机构包括设置在每一个传送辊上的滚轮(64)和用于驱动滚轮的带式驱动机构；

所述的带式驱动机构包括支座(73)、电机(71)、传动皮带(72)、主动带轮(74)、从动带轮(76)和滚轮驱动皮带(75)；

支座安装在机架上，或支座为机架的一部分；

电机安装在支座或机架上；

主动带轮和从动带轮通过转轴和轴承安装在机架或支座上；

电机通过传动皮带驱动主动带轮旋转；主动带轮与从动带轮上张设有滚轮驱动皮带；滚轮驱动皮带与滚轮接触，电机旋转时，滚轮驱动皮带通过摩擦力带动滚轮旋转实现待检测物的自旋。采用自旋驱动机构实现筒状或柱状物品的自旋；以便筒状或柱状物上方的摄像头获取筒状或柱状物品侧部外壁的图像。

上料装置包括上料台和上料机构；所述的上料机构包括直振底座、上料通道、挡料气缸、转盘和推料机构；上料通道为用于单个检测对象(如玻壳)依序前进的通道；上料通道设置在直振底座上，直振底座安装在上料台上；所述的挡料气缸位于上料通道的出口端；挡料气缸用于阻挡或放行通过所述上料通道的检测对象；

转盘和推料机构均设置在机架上，转盘的边缘处设有周向的弧形通道，弧形通道的弧线段相对转盘圆心的圆心角为90°；弧形通道的入口与上料通道的出口端对接；弧形通道的出口处设有推料机构，推料机构用于将从弧形通道输出的检测对象推到检测设备上。

所述的推料机构为推料气缸。上料通道为二合一通道，具有两个入料通道和一个出口，2个入料通道均与出口接通，每一个入料通道上均设有阻挡气缸。推料机构中还设有旋转气缸，用于将反序的检测对象旋转为正序；在挡料气缸处设有检测对象方向检测装置。所述的上料机构为2套，每套上料机构的上料通道均设置在上料台上。上料装置还包括用于控制上料动作的PLC和用于检测检测对象是否到达预定位置的光纤检测装置；PLC通过控制阻挡气缸控制2个入料通道轮流将检测对象从上料通道的出口端输出到弧形通道，检测对象在弧形通道中沿着转盘旋转90°后输出到推料机构中，最后由推料机构将检测对象推送到检测设备上。

图像获取装置包括检测对象传送机构、光源组和相机组；控制及图像处理模块中具有控制模块；控制模块用于开启或关闭光源组和相机组，控制模块还用于控制检测对象传送机构的运行；检测对象传送机构用于将检测对象传送到检测工位；

所述的相机组包括设置在检测对象传送机构顶部的顶部相机和设置在检测对象传送机构侧部的侧部相机；检测对象的长度方向与传送机构的传送方向垂直，顶部相机用于获取检测对象侧部的图像；侧部相机用于获取检测对象端部的图像；

所述的光源组包括环形同轴光源、LED侧面背光源和LED底部背光源，环形同轴光源用于照亮位于检测工位的前端，为侧部相机提供前景光；LED侧面背光源位于检测工位的后端，为侧部相机提供背景光；LED底部背光源位于检测工位的底部，为顶部相机提供背光；

在控制模块的控制下：

(1)当只有LED底部背光源开启时，控制模块再通过自旋驱动机构驱动位于检测工位的检测对象自旋，顶部相机获取该检测对象的多张侧部图像；

(2)当只有LED侧部背光源开启时，侧部相机获取检测工位上检测对象的端面暗图；

(3)当只有环形同轴光源开启时，侧部相机获取检测工位上检测对象的端面亮图。

机架还设置三棱反射镜，三棱反射镜位于侧部相机和环形同轴光源之间，侧部相机的光轴为竖直方向。顶部相机采用双边远心镜头，侧部相机的采用焦距为35mm的镜头，顶部相机和侧部相机均采用千兆以太网CCD相机。

一种基于机器视觉的物品缺陷检测方法，采用前述的基于机器视觉的物品缺陷检测系统传送待测物、获取图像以及基于图像处理进行缺陷检测；

包括以下步骤：

步骤一：上料以及传送步骤；

将待测物通过上料装置传送到传送装置上，再经过传送装置传送到检测位；

步骤二：图像获取步骤；

图像获取装置在待测物到达检测位后，通过顶部相机拍摄待测物的侧部图像，通过侧部电机拍摄待测物的端部图像；

步骤三：图像检测步骤；

针对所述的侧部图像和端部图像进行图像处理，包括侧部图像检测步骤以测量待测物的尺寸，还包括端面缺陷检测步骤用于检测待测物的端面是否存在裂纹。

所述上料的控制方法包括如下步骤：

步骤1：检测对象从两个入料通道进入后，由直振底座驱动检测对象在2个两个入料通道中前进；

步骤2：PLC控制2个入料通道轮流将检测对象从上料通道的出口端输出；并在出口端检测检测对象的方向；

步骤3：PLC通过控制挡料气缸控制检测对象进入到弧形通道中；检测对象在弧形通道中沿着转盘旋转90°后进入推送机构；

步骤4：若当前的检测对象状态为反序，则PLC控制旋转气缸将反序的检测对象旋转180°变为正序后输出；若当前的检测对象状态为正序，则旋转气缸不动作，检测对象直接输出；

步骤5：PLC控制推送气缸将输出的检测对象推送到检测设备上，完成上料工序。

所述的上料机构为2套，每套上料机构的上料通道均设置在上料台上，每套上料机构采用相同的控制策略。

图像获取步骤中，在控制模块的控制下：

(1)当只有LED底部背光源开启时，控制模块再通过自旋驱动机构驱动位于检测工位的检测对象自旋，顶部相机获取该检测对象的多张侧部图像；

(2)当只有LED侧部背光源开启时，侧部相机获取检测工位上检测对象的端面暗图；

(3)当只有环形同轴光源开启时，侧部相机获取检测工位上检测对象的端面亮图。

图像检测步骤包括：

(1)端面缺陷检测步骤为：针对所述的检测对象端面图像，采用垂直积分投影方法的实现检测对象裂纹检测；端面图像转为灰度图像；

步骤a1：在检测对象端面图像中定位白色圆环；

步骤a2：将白色圆环变换为一个矩形图像；矩形图像的n*m尺寸的图像；其中n和m分别为宽和高对应的像素个数；

步骤a3：对所述的矩形图像进行二值化处理，得到二值图像；

步骤a4：对该二值图像进行垂直积分投影，得到垂直积分投影图像；

步骤a5：若垂直积分投影图像具有超过预设阈值的凸起，则说明该检测对象端面图像对应的检测对象存在裂纹；

所述的步骤a4中的垂直积分投影是指将二值图像的每一列像素中的白色像素点累加，得到值f(i)，i＝1，2，…，n；则第i列的底下的f(i)个像素均为黑色像素，该列的其余像素为白色像素。

(2)侧部图像检测步骤用于测量检测对象几何特征值，所述的检测对象几何特征值包括检测对象的长度、外径和壁厚；将几何特征值与标准的特征值比较以检测检测对象是否合格；

测量具体步骤如下：

步骤b1：选定处理区域；

步骤b2：在选定的处理区域内查找边缘点，直到边缘点数量达到阈值或者区域扫描完毕；

步骤b3：用最小平方法将多个边缘点拟合成边缘直线；

步骤b4：计算边缘直线到对应的边缘直线的像素距离，再将像素距离转换为实际距离，从而得到透明对象的长度、外径和壁厚。

所述的几何透明对象几何特征值还包括透明对象颈倾斜度，透明对象颈倾斜度定义为颈部两个端点之间的水平距离，具体的步骤如下：

步骤a：选定处理区域选取透明对象上颈部区域和透明对象下颈部区域；

步骤b：获取透明对象上颈部区域和透明对象下颈部区域的边缘拐点；

将上颈部区域和下颈部区域分别划分为多个子区域：

(1)在透明对象上颈部区域内的每一个子区域内查找边缘特征点，当透明对象密封端朝右时，以取列值最大的特征点透明对象上颈部区域边缘拐点；

(2)在透明对象下颈部区域内的每一个子区域内查找边缘特征点，当透明对象密封端朝右时，以取列值最大的特征点透明对象下颈部区域边缘拐点；

(3)最后计算上颈部区域边缘拐点和透明对象下颈部区域边缘拐点的像素距离再转换为实际距离即得到透明对象颈倾斜度。

所述的待检测物为筒状或柱状物品。

待检测物为用于安装在车灯中的检测对象。

除检测对象外，本发明还能用于其他的筒状或柱状物品，如试管、验血用的储存血液的管体等，还可以是圆柱形或类似圆柱形的物品，如子弹外壳等。

有益效果：

本发明提供了物品的整套解决方法，尤其是针对检测对象类的筒状或柱状物品；

本发明的系统采用主动上料机构将物品传送到传送机构，再由传送机构将物品送至检测位，在检测位，配合自旋驱动机构，由顶部相机获取物品的多张侧部图像，从而度物品的侧面进行全方位的检测(包括尺寸等检测)；同时，侧部相机获取物品的端部的图像(包括亮图和暗图)，对检测对象的是否存在裂纹缺陷进行检测，若存在有缺陷的产品，则在出料机构中将缺陷物品剔除，剔除机构为现有成熟技术。

上料装置采用振动上料的机械输送方式，具有高可靠性和速度可调等优点。检测对象上料装置通过阻挡气缸控制检测对象的有序通行，以及2个通道的轮流检测对象放行，设有检测装置检测检测对象是否到位和是否为正序，采用转盘将检测对象旋转90°，采用旋转气缸将反向的检测对象转为正序，整个流程在PLC的控制下自动完成，自动化程度高，易于控制，一致性良好，为后续的检测工序提供了坚实的技术基础。上料装置和基于PLC控制的检测对象上料控制方法能保障筒状或柱状物品(即检测对象，如玻壳等)顺畅地传送到检测设备上，效率高，一致性好，结构巧妙而紧凑，能满足高速检测线上的严苛要求。

传动装置采用链轮结合的方式向前输送筒状或柱状物品，为了对筒状或柱状物品(如玻壳)不造成损伤并且实现全方位连续检测；本发明的传送装置采用一个主链条机构(即链式传送机构)和一个副皮带机构(即自旋驱动机构)相结合方式，三相电机控制主链条结构向前运动，副从动机构皮带用来控制检测对象在指定检测工位高速自转获取多张图像，从而保证全方位的检测。链条输送系统采用两套链条加一批传送辊和滚轮组成，筒状或柱状物品(即检测对象，如玻壳等)平躺在两个相邻滚轮之间的凹槽里面，相邻滚轮之间的间隙可以保证从顶部拍照时，整个筒状或柱状物品(即检测对象，如玻壳等)长度方向上都可以全部拍摄到一定宽度的区域，而滚轮可以自由转动，在驱动机构的作用下带动其上方的筒状或柱状物品(即检测对象，如玻壳等)匀速转动一圈，采用12次拍照，每旋转30°拍照一次，获取图像序列，从而拍摄到整个筒状或柱状物品(即检测对象，如玻壳等)的圆柱面实现360°全方位检测。压块保证滚轮始终处于同一高度，保证相机工作距离稳定。挡板用于筒状或柱状物品(即检测对象，如玻壳等)传送上导向，保证侧面检测相机的工作距离。

照明及图像获取装置能对物品的端面和侧面进行拍照，获取检测需要的图像，为后续的检测工序提供清晰的一致性好的灰度图像。

端面检测方法中，采用垂直积分投影方法的实现检测对象裂纹检测，该方法非常巧妙，计算量少，非常适合应用于高速生产线上。

综上所述，发明的基于机器视觉的物品缺陷检测系统结构紧凑，功能完善，能保障筒状或柱状物品(即检测对象，如玻壳等)顺畅地传送到图像检测工位，而且能实现筒状或柱状物品(即检测对象，如玻壳等)的自旋驱动，能获取端部和侧部图像，能对图像进行处理从而检测出物品存在的各种缺陷，能满足高速检测线上的严苛要求。

附图说明

图1是链式传送机构的结构示意图；

图2是自旋驱动机构的结构示意图；

图3为上料装置俯视图；

图4为上料装置立体图；

图5为上料流程图；

图6为图像获取装置示意图；

图7为本发明的总流程图；

图8为检测对象尺寸示意图；

图9为检测对象侧部图像原图；

图10为检测对象斜颈度测量示意图；

图11为检测对象斜颈度等参数示意图；

图12为检测对象长度等几何参数示意图。

图13是无缺陷白色圆环的示意图(图a为白色圆环原图，图b为缩放变换后的图像，图c为二值化图像，图d为垂直积分图像)；

图14是有裂纹的白色圆环的示意图(图a为缺陷白色圆环原图，图b为缩放变换后的图像，图c为二值化图像，图d为垂直积分图像)。

图15为本发明的基于机器视觉的物品缺陷检测系统的总体结构示意图(主视图)；

图16为本发明的基于机器视觉的物品缺陷检测系统的总体结构示意图(俯视图)；

标号说明：1-理料气缸A，2-挡料气缸A，3-理料气缸B，4-挡料气缸B，5-挡料气缸C，6-转盘，7-推料气缸，8-旋转气缸，图中箭头所指的位置为入料口。61-链条驱动轮，62-链条，63-传送辊，64-滚轮，65-检测对象，66-压条，67-挡板；71-电机，72-传动皮带，73-支座，74-主动带轮，75-滚轮驱动皮带，76-从动带轮；80-机架，81-上料装置，82-传送装置，83-图像获取装置。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：如图1-16，一种基于机器视觉的物品缺陷检测系统包括机架80、上料装置81、传送装置82、图像获取装置93和控制及图像处理模块；

上料装置与传送装置的入口对接且均安装在机架上，上料装置用于将待检测物传送到传送装置；所述的传送装置用于将待检测物送到检测位；

上料装置和传送装置的动作均受控于所述的控制及图像处理模块；

机架上设有图像获取装置；图像获取装置用于获取位于检测位的被检测物的图像并将图像传输到控制及图像处理模块中进行图像处理以判断对应的待检测物是否存在缺陷。进一步，缺陷检测系统还包括出料装置。出料装置与传输装置的出口对接；若存在缺陷，则控制出料装置的剔除模块剔除缺陷物品，否则让不存在缺陷的待检测物品直接输出。

所述的传送装置采用链式传送机构，链式传送机构包括链条62、链条驱动轮61、轮轴和传送辊63；链条驱动轮通过轮轴安装在机架上；

链条为2根，2根链条之间设置有多个所述的传送辊，传送辊的设置方向与链条的移动方向垂直，相邻的2个传送辊之间能容纳一个待传送的待检测物，链条驱动轮为至少两组；每组链条驱动轮为2个；

2条链条张设在所述的链条驱动轮上，链条驱动轮驱动2根链条从而带动传送辊循环移动以传送待检测物。

链条驱动轮为4组，4组链条驱动轮支撑2根链条及传送辊形成呈方形循环的传送机构。

机架上设置有2块相互平行的挡板，2块挡板均为竖直方向布置；挡板的延伸方向为待检测物的传送方向；2块挡板位于链式传送机构的上方，2块挡板形成一个便于待检测物向前传送的通道；链式传送机构中还设有多根压条；压条设置在顶部的链条的上方，用于约束顶部的链条在传送时在水平方向上保持平直。

待检测物的传送装置还包括用于驱动待检测物自旋的自旋驱动机构，自旋驱动机构包括设置在每一个传送辊上的滚轮(64)和用于驱动滚轮的带式驱动机构；

所述的带式驱动机构包括支座73、电机71、传动皮带72、主动带轮74、从动带轮76和滚轮驱动皮带75；

支座安装在机架上，或支座为机架的一部分；

电机安装在支座或机架上；

主动带轮和从动带轮通过转轴和轴承安装在机架或支座上；

电机通过传动皮带驱动主动带轮旋转；主动带轮与从动带轮上张设有滚轮驱动皮带；滚轮驱动皮带与滚轮接触，电机旋转时，滚轮驱动皮带通过摩擦力带动滚轮旋转实现待检测物的自旋。

上料装置包括上料台和上料机构；所述的上料机构包括直振底座、上料通道、挡料气缸、转盘和推料机构；上料通道为用于单个检测对象依序前进的通道；上料通道设置在直振底座上，直振底座安装在上料台上；所述的挡料气缸位于上料通道的出口端；挡料气缸用于阻挡或放行通过所述上料通道的检测对象；

转盘和推料机构均设置在机架上，转盘的边缘处设有周向的弧形通道，弧形通道的弧线段相对转盘圆心的圆心角为90°；弧形通道的入口与上料通道的出口端对接；弧形通道的出口处设有推料机构，推料机构用于将从弧形通道输出的检测对象推到检测设备上。

所述的推料机构为推料气缸。上料通道为二合一通道，具有两个入料通道和一个出口，2个入料通道均与出口接通，每一个入料通道上均设有阻挡气缸。推料机构中还设有旋转气缸，用于将反序的检测对象旋转为正序；在挡料气缸处设有检测对象方向检测装置。所述的上料机构为2套，每套上料机构的上料通道均设置在上料台上。上料装置还包括用于控制上料动作的PLC和用于检测检测对象是否到达预定位置的光纤检测装置；PLC通过控制阻挡气缸控制2个入料通道轮流将检测对象从上料通道的出口端输出到弧形通道，检测对象在弧形通道中沿着转盘旋转90°后输出到推料机构中，最后由推料机构将检测对象推送到检测设备上。

图像获取装置包括检测对象传送机构、光源组和相机组；控制及图像处理模块中具有控制模块；控制模块用于开启或关闭光源组和相机组，控制模块还用于控制检测对象传送机构的运行；检测对象传送机构用于将检测对象传送到检测工位；

所述的相机组包括设置在检测对象传送机构顶部的顶部相机和设置在检测对象传送机构侧部的侧部相机；检测对象的长度方向与传送机构的传送方向垂直，顶部相机用于获取检测对象侧部的图像；侧部相机用于获取检测对象端部的图像；

所述的光源组包括环形同轴光源、LED侧面背光源和LED底部背光源，环形同轴光源用于照亮位于检测工位的前端，为侧部相机提供前景光；LED侧面背光源位于检测工位的后端，为侧部相机提供背景光；LED底部背光源位于检测工位的底部，为顶部相机提供背光；

在控制模块的控制下：

(1)当只有LED底部背光源开启时，控制模块再通过自旋驱动机构驱动位于检测工位的检测对象自旋，顶部相机获取该检测对象的多张侧部图像；

(2)当只有LED侧部背光源开启时，侧部相机获取检测工位上检测对象的端面暗图；

(3)当只有环形同轴光源开启时，侧部相机获取检测工位上检测对象的端面亮图。

机架还设置三棱反射镜，三棱反射镜位于侧部相机和环形同轴光源之间，侧部相机的光轴为竖直方向。顶部相机采用双边远心镜头，侧部相机的采用焦距为35mm的镜头，顶部相机和侧部相机均采用千兆以太网CCD相机。

一种基于机器视觉的物品缺陷检测方法，采用前述的基于机器视觉的物品缺陷检测系统传送待测物、获取图像以及基于图像处理进行缺陷检测；

包括以下步骤：

步骤一：上料以及传送步骤；

将待测物通过上料装置传送到传送装置上，再经过传送装置传送到检测位；

步骤二：图像获取步骤；

图像获取装置在待测物到达检测位后，通过顶部相机拍摄待测物的侧部图像，通过侧部电机拍摄待测物的端部图像；

步骤三：图像检测步骤；

针对所述的侧部图像和端部图像进行图像处理，包括侧部图像检测步骤以测量待测物的尺寸，还包括端面缺陷检测步骤用于检测待测物的端面是否存在裂纹。

所述上料的控制方法包括如下步骤：

步骤1：检测对象从两个入料通道进入后，由直振底座驱动检测对象在2个两个入料通道中前进；

步骤2：PLC控制2个入料通道轮流将检测对象从上料通道的出口端输出；并在出口端检测检测对象的方向；

步骤3：PLC通过控制挡料气缸控制检测对象进入到弧形通道中；检测对象在弧形通道中沿着转盘旋转90°后进入推送机构；

步骤4：若当前的检测对象状态为反序，则PLC控制旋转气缸将反序的检测对象旋转180°变为正序后输出；若当前的检测对象状态为正序，则旋转气缸不动作，检测对象直接输出；

步骤5：PLC控制推送气缸将输出的检测对象推送到检测设备上，完成上料工序。

所述的上料机构为2套，每套上料机构的上料通道均设置在上料台上，每套上料机构采用相同的控制策略。

检测对象上料装置为自动上料装置，采用振动上料的模式，振动器可以控制上料速度，检测对象机的检测对象从4个入料口同时连续进入检测系统。直振底座将入料的检测对象向前输送，通过理料气缸A1、挡料气缸A2、理料气缸B3、挡料气缸B4四个气缸的交替循环动作将四个通道的入料检测对象交替间断往前输送，并在挡料气缸C5位置处对检测对象的方向进行检测。检测对象通过转盘6统一旋转90°之后进入旋转气缸8，根据检测对象方向信息自动将检测对象的方向旋转成一致之后，由推料气缸7推动检测对象进入链轮输送结构，完成上料工作。

理料气缸和挡料气缸的作用：都是为了将检测对象从无序状态变成有序状态，并交替间断往前输送，不至于出现检测对象卡料或杂乱无章的运动导致上料出现故障。

旋转气缸的作用：将倒序的检测对象变成正序状态。

推料气缸的作用：将检测对象从推向链轮传送结构(链轮传送结构属于检测设备的一部分)上。

自动上料装置采用振动上料的模式，直振底座由振动器驱动，振动器可以控制上料速度。检测对象机的检测对象从4个入料口同时连续进入检测系统。直振底座将入料的检测对象向前输送，上料装置上还设有理料气缸；理料机构理料是通过光电传感器、各种气缸和PLC程序控制的，从而实现有序上料；

通过挡料气缸的交替循环动作将四个通道的入料检测对象交替间断往前输送，并在挡料气缸位置处对检测对象的方向进行检测。检测对象通过转盘统一旋转90°之后进入旋转气缸，根据检测对象方向信息自动将检测对象的方向旋转成一致之后，由推料气缸推动检测对象进入链轮输送结构，完成上料工作。

为了实现有序的上料，经过多次的调试和实验，PLC控制气缸动作程序流程图如图4所示。气缸之间的相互配合动作顺序如下。

气缸初始状态：阻挡气缸缩回，到位气缸关闭，下料气缸缩回，旋转气缸不旋转；

正常动作流程：检测对象从后方上料道振动行进，阻挡气缸依靠到位检测(基于到位传感器，如光电传感器)动作，到位则橘红色灯亮阻挡气缸伸出，灯灭则缩回，另外一个通道也同样动作，两个通道轮流放料。

异常运作状态：气缸放行后，后一个检测位在1.5S内未检测到，则该后一个检测位的气缸自动放行检测对象。

图像获取步骤中，在控制模块的控制下：

(1)当只有LED底部背光源开启时，控制模块再通过自旋驱动机构驱动位于检测工位的检测对象自旋，顶部相机获取该检测对象的多张侧部图像；

(2)当只有LED侧部背光源开启时，侧部相机获取检测工位上检测对象的端面暗图；

(3)当只有环形同轴光源开启时，侧部相机获取检测工位上检测对象的端面亮图。

图像检测步骤包括：

(1)端面缺陷检测步骤为：针对所述的检测对象端面图像，采用垂直积分投影方法的实现检测对象裂纹检测；端面图像转为灰度图像；

步骤a1：在检测对象端面图像中定位白色圆环；

步骤a2：将白色圆环变换为一个矩形图像；矩形图像的n*m尺寸的图像；其中n和m分别为宽和高对应的像素个数；

步骤a3：对所述的矩形图像进行二值化处理，得到二值图像；

步骤a4：对该二值图像进行垂直积分投影，得到垂直积分投影图像；

步骤a5：若垂直积分投影图像具有超过预设阈值的凸起，则说明该检测对象端面图像对应的检测对象存在裂纹；

所述的步骤a4中的垂直积分投影是指将二值图像的每一列像素中的白色像素点累加，得到值f(i)，i＝1，2，…，n；则第i列的底下的f(i)个像素均为黑色像素，该列的其余像素为白色像素。垂直积分投影基本思路是取图像的每个像素f(x，y)点的值，然后对x求积分得垂直投影，对y求积分得水平投影，其核心就是：统计每一列的白色像素，若某一列的白色像素超过阈值，则存在缺陷。

(2)侧部图像检测步骤用于测量检测对象几何特征值，所述的检测对象几何特征值包括检测对象的长度、外径和壁厚；将几何特征值与标准的特征值比较以检测检测对象是否合格；

测量具体步骤如下：

步骤b1：选定处理区域；

步骤b2：在选定的处理区域内查找边缘点，直到边缘点数量达到阈值或者区域扫描完毕；

步骤b3：用最小平方法将多个边缘点拟合成边缘直线；

步骤b4：计算边缘直线到对应的边缘直线的像素距离，再将像素距离转换为实际距离，从而得到透明对象的长度、外径和壁厚。

所述的几何透明对象几何特征值还包括透明对象颈倾斜度，透明对象颈倾斜度定义为颈部两个端点之间的水平距离，具体的步骤如下：

步骤a：选定处理区域选取透明对象上颈部区域和透明对象下颈部区域；

步骤b：获取透明对象上颈部区域和透明对象下颈部区域的边缘拐点；

将上颈部区域和下颈部区域分别划分为多个子区域：

(1)在透明对象上颈部区域内的每一个子区域内查找边缘特征点，当透明对象密封端朝右时，以取列值最大的特征点透明对象上颈部区域边缘拐点；

(2)在透明对象下颈部区域内的每一个子区域内查找边缘特征点，当透明对象密封端朝右时，以取列值最大的特征点透明对象下颈部区域边缘拐点；

(3)最后计算上颈部区域边缘拐点和透明对象下颈部区域边缘拐点的像素距离再转换为实际距离即得到透明对象颈倾斜度。

某一个具体实例中，测得的检测对象长度为1218，检测对象外径为410，检测对象壁厚为60，所有的测量结果都是指图像坐标下的像素个数。首先定位检测对象上下颈部区域，然后将检测对象上颈部和下颈部的区域分割成10个小区域，在每个小区域中查找特征点，上颈部查找到5个特征点对，其余5个未找到，取列值最大的点作为上颈部的边缘拐点，同理，下颈部共找到7个特征点对，同样取列值最大的点作为下颈部拐点，最后计算两个拐点的垂直距离即检测对象颈倾斜度为142，再和标准值进行比较判断是否存在缺陷。