CN101883712B - 用于对贴标机中的容器进行角定向和检测的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对在贴标机中处理的容器进行角定向和检测的系统。更具体地，本发明涉及一种用于对贴标机中的容器(6)进行检测和角定向的系统(1，101)，所述系统包括用于对所述容器(6)进行操作的旋转台(4)，所述旋转台(4)设置有多个支撑和操作所述容器(6)的马达驱动的盘(5，105)，其特征在于，所述系统(1，101)包括四个图像获取光学装置(2，102)，所述四个光学装置(2，102)被控制来获取一组四幅图像，所述四幅图像沿所述容器(6)的整个周界复制所述容器的图像。

Description

用于对贴标机中的容器进行角定向和检测的系统

技术领域

本发明涉及一种用于对在贴标机中处理的容器进行角定向和检测的系统。

背景技术

对高速自动贴标机中的容器进行贴标操作存在正确定位标签的问题。这种机器通常包括转台，转台上安装有多个盘，所述盘与接合容器上端的千斤顶一起支撑和操作待贴标的容器，从而使容器在盘上保持直立位置。这种盘是马达驱动的，从而允许盘自身及盘上支撑的容器围绕盘的竖直轴线转动。这种操作用于贴标应用，在容器的转动过程中，标签将包裹在容器的侧表面上。

发明内容

在如本文所述的高速运转的机器中，根据预设模式对容器进行角定向对于机器的平稳操作具有关键作用。

在传统的机器中，容器的正确定向是通过机械式的定时实现的，但是这种方式常常被认为不够可靠。

本发明的目的是提供一种对容器进行角定向和检测的系统，该系统允许对容器的角位置进行电子式的控制和重新定时，并且其特征在于准确性和可靠性高。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于对贴标机中的容器进行检测和角定向的系统，包括：用于对所述容器进行操作的旋转台，所述旋转台设置有多个支撑和操作所述容器的马达驱动的盘，和四个图像获取光学装置，所述四个图像获取光学装置被控制来获取一组四幅图像，所述四幅图像沿所述容器的整个周界复制所述容器的图像，其特征在于所述四个图像获取光学装置在几何学上设置于正方形的顶点处并且沿正方形的对角线成对相向使得每个所述容器在沿所述旋转台的周界行进期间都会经过所述正方形的对角线的交点。

附图说明

通过参照下列附图以示例性和非限制性示例给出的一些示例性实施方式的描述，将能够更加清楚地理解本发明进一步的特性和优点：

图1示出了作为发明对象的系统细节的俯视示意图；

图2示出了作为发明对象的系统的摄像头的细节；

图3示出了根据不同的实施方式的作为发明对象的系统细节的俯视示意图。

具体实施方式

参考附图，现将描述本发明的对容器进行定向和检测的系统，所述系统总体上由参考标号1表示。

系统1包括四个摄像头2或者其它的光学装置用以获取图像，所述摄像头2或其它光学装置在几何学上布置在正方形的顶点上，从而沿正方形的对角线成对地相向定向。这些摄像头2成对地容纳在壳体3中，壳体3优选地由金属材料制成，但至少在摄像头2的视场中，具有由透明材料制成的壁，优选地为防盗玻璃。

两个壳体3分别设置于旋转台4的内侧和外侧，所述旋转台4用于对容器进行操作并且具有多个支撑和操作容器6的马达驱动的盘5。壳体设置成使得每个容器6在沿转台4的周界行进的过程中将会穿过将摄像头2连接成对的对角线的交点。

每个摄像头2都设有合适的照明装置7，从而沿着连接相同摄像头2的对角线照亮摄像头的视场。这样的照明装置7优选为白色的LED(发光二极管)条照明器。优选地，照明装置7设置在摄像头2之下。

光电管9位于竖直轴线上的相对于容器过顶的位置，所述竖直轴线穿过将摄像头2连接成对的对角线的交点。这种光电管9通过截取用于对容器进行设定的上部千斤顶而读取是否存在处于正确位置的容器。

四个摄像头2、相应的照明装置7以及光电管9可操作地连接于控制和驱动单元8，所述控制和驱动单元8通过合适的软件向系统提供下文所述的操作。

摄像头2安装在支撑件10上。支撑件10包括：调节装置11，其用于沿水平方向对摄像头进行上下枢转调节；以及调节装置12，其用于沿水平方向进行左右枢转调节以及前后移动(对焦)。通过这种方式，能够实现摄像头2位置的精细调节，从而正确瞄准容器。由于这种初始瞄准支配系统1的操作，因此是非常重要的。系统软件可提供参考元件，这些参考元件允许将容器框起来并且允许调节摄像头从而使系统参考元件与出现在容器上的提示元件对齐。

上述系统的工作过程如下。

容器具有提示元件，所述提示元件包括一系列位于底部附近的皱纹或点、字迹或其它标记。于是这种提示元件用于对盘上的容器进行正确定时。由于多个容器以完全随机的角位置到达几个盘，因此需要对这些容器进行定时，即，需要在这些容器到达贴标步骤之前将所有容器角定向到相同的位置。

因此，根据本发明的四个摄像头2或获取图像的其它光学装置适于拍摄瓶子的整个侧面的图像。更具体地，对每个容器要拍摄四幅图像，每个摄像头2拍摄一幅图像。与每个容器相关的一组四幅图像由控制和驱动单元8根据下列模式进行分析：

a)识别接受检查的容器上的提示元件；

b)将所获取的图像组与控制组或校准表进行对比；

c)计算接受检查的容器中的所述提示元件相对于所述控制组或校准表的偏差；

d)向支撑接受检查的容器的盘的马达发送命令，从而将所述盘转动一定角度以使所述容器的位置与参考位置相符。

为了实现正确的图像获取，将摄像头2的视场适当地照明是关键的。根据本发明，上文所述的照明装置7与每个摄像头2相关联。但是，由于这种照明装置7成对相向，所以每个照明装置的致动可能对与其相对的摄像头2造成炫目，尤其是在玻璃容器的情况下。

为了消除这一缺陷，所述控制和驱动单元8：

-在光电管9发出容器出现信号之后向第一摄像头2发送图像获取命令；

-同时向与处于获取模式的所述摄像头2相关的照明装置7和其侧面的两个照明装置7发出接通命令，但使与处于获取模式的摄像头2相对的照明装置7保持关断；

-根据预设的时间顺序使相继的摄像头2重复前两个步骤，直到获取了接受检查的容器的四个图像为止。

通过在适当的校准步骤中生成的所述校准表，可以对根据本发明的系统1的软件进行修改使其适于任意的容器形式，所述校准步骤包括：

i)检测已贴标的容器的直径和边缘、容器上出现的提示元件以及图像明暗对比；

ii)获取正在测试的容器的第一组四幅图像；

iii)将承载有正在测试的容器的盘转动10°，并且获取第二组四幅图像；

iv)将步骤iii)的操作重复35次，直到正在测试的容器完成360°转动；

v)在所获取的图像组中识别贴标开始点，对每个图像计算容器边缘与贴标开始点之间的距离X，并且将对应的转动角度与所述距离X相关联；

vi)由这些数据生成校准表。

根据本发明另一个实施方式，如图3所示，四个摄像头102和四个与其相关的照明装置107全部相对于旋转台4设置在外侧，并且沿与旋转台4具有基本相同的曲率半径的圆弧定向。在这种情况中，摄像头102和照明装置107同样能够容纳在合适的壳体103中，该壳体103总体上与前述的壳体3类似。

光电管109与各个摄像头相关联，设置成与相关的摄像头102的视轴对齐并且处于相对于容器6的过顶位置。这种光电管109通过截取用于对该容器进行设定的上部千斤顶来读取是否出现处于正确位置的容器。

四个摄像头102、相应的照明装置107以及光电管109可操作地连接于控制和驱动单元108，所述控制和驱动单元108通过合适的软件向系统提供下文所述的操作。

在图像的分析操作和容器6的定时方面，根据这种不同实施方式的系统101与上文所述的系统基本相同，但是由于摄像头102的布置不同，所以本实施方式的系统在图像获取步骤方面与前述系统有所区别。

具体地，在本实施方式中，控制和驱动单元108：

m)在与第一摄像头102相关联的光电管109发出容器出现信号后，向所述第一摄像头102发送图像获取命令；

n)同时向与处于获取模式的所述摄像头2相关的照明装置107发送接通命令，但保持其余的照明装置107关断；

o)将支撑接受检查的容器6的盘转动90°；

p)使相继的摄像头102重复步骤m)和n)；

q)根据预设的时间顺序使其余的两个摄像头102重复步骤o)和p)，直至获取了接受检查的容器的四幅图像。

本领域的普通技术人员能够清楚地理解根据本发明的对容器进行角定向和检测的系统的优点，并且能够将其总结为调节精度非常高(精度为1毫米或更小的数量级)、容易实现以及安装和维护成本低。

应当理解，仅对本发明的若干特定实施方式进行了描述，在不偏离本发明的保护范围的情况下，本领域内的普通技术人员能够对其进行所有需要的改型以使其适用于特定应用。

Claims (17)

1.一种用于对贴标机中的容器(6)进行检测和角定向的系统(1)，包括：

用于对所述容器(6)进行操作的旋转台(4)，所述旋转台(4)设置有多个支撑和操作所述容器(6)的马达驱动的盘(5，105)，和

四个图像获取光学装置(2)，所述四个图像获取光学装置(2)被控制来获取一组四幅图像，所述四幅图像沿所述容器(6)的整个周界复制所述容器的图像，

其特征在于所述四个图像获取光学装置(2)在几何学上设置于正方形的顶点处并且沿正方形的对角线成对相向使得每个所述容器(6)在沿所述旋转台(4)的周界行进期间都会经过所述正方形的对角线的交点。

2.如权利要求1所述的系统(1)，其中，所述四个图像获取光学装置(2)成对地分别设置于所述旋转台的外侧和内侧。

3.如权利要求1所述的系统(1)，其中，所述图像获取光学装置(2)是摄像头。

4.如权利要求1所述的系统(1)，包括照明装置(7)，所述照明装置(7)位于每个图像获取光学装置(2)处以照明所述光学装置(2)的视场。

5.如权利要求4所述的系统(1)，其中，所述照明装置(7)是白色的发光二极管条照明器。

6.如权利要求4所述的系统(1)，其中，所述照明装置(7)位于所述图像获取光学装置(2)之下。

7.如权利要求1所述的系统(1)，其中，所述光学装置(2)容纳在壳体(3)中。

8.如权利要求7所述的系统(1)，其中，所述壳体(3)由金属材料制成，但至少在所述图像获取光学装置(2)的视场处具有由透明材料制成的壁。

9.如权利要求8所述的系统(1)，其中，所述透明材料为防盗玻璃。

10.如权利要求4至6中任一项所述的系统(1)，其中，光电管(9)定位在竖直轴线上的相对于所述容器(6)的过顶位置，所述竖直轴线穿过所述正方形的对角线的所述交点。

11.如权利要求10所述的系统(1)，其中，所述光电管(9)通过截取用于保持所述容器的上部千斤顶来读取容器(6)是否存在处于正确位置。

12.如权利要求1至9中任一项所述的系统(1)，其中，所述图像获取光学装置(2)安装在支撑件(10)上，所述支撑件(10)包括：用于沿水平方向对所述图像获取光学装置(2)进行上下枢转调节的调节装置(11)；和用于沿水平方向进行左右枢转调节以及前后移动用于对焦的调节装置(12)。

13.如权利要求10所述的系统(1)，其中，所述四个图像获取光学装置(2)、所述照明装置(7)以及所述光电管(9)可操作地连接于控制和驱动单元(8)，所述控制和驱动单元(8)运行软件并且获取接受检查的每个容器(6)的一组四幅图像并且对该一组四幅图像进行分析。

14.如权利要求13所述的系统(1)，其中，所述控制和驱动单元(8)：

-在所述光电管(9)发出容器出现信号后，向所述图像获取光学装置(2)中的一个发送图像获取命令；

-同时向与处于获取模式的所述图像获取光学装置(2)相关的所述照明装置(7)和其侧面的两个照明装置(7)发出接通命令，但使与处于获取模式的所述图像获取光学装置(2)相对的照明装置(7)保持关断；

-根据预设的时间顺序使相继的所述图像获取光学装置(2)重复前两个步骤，直到获取了接受检查的容器的四个图像为止。

15.如权利要求13所述的系统(1)，其中，所述控制和驱动单元(8)根据下列模式对接受检查的所述容器(6)的一组四幅图像进行分析：

a)识别接受检查的所述容器(6)上的提示元件；

b)将所获取的图像组与校准表进行对比；

c)计算接受检查的所述容器(6)中的所述提示元件相对于所述校准表的偏差；

d)向支撑接受检查的所述容器(6)的所述盘的马达发送命令，从而将所述盘转动一定角度以使所述容器(6)的位置与参考位置匹配。

16.如权利要求15所述的系统(1)，其中，所述校准表在校准步骤中生成，所述校准步骤包括：

i)检测已贴标的容器的直径和边缘、容器上出现的提示元件以及图像明暗对比；

ii)获取已贴标的所述容器的第一组四幅图像；

iii)将承载有已贴标的所述容器的盘转动10°，并且获取第二组四幅图像；

iv)将所述步骤iii)的操作重复35次，直到已贴标的所述容器完成360°转动；

v)在所获取的图像组中识别贴标开始点，对每个图像计算容器边缘与贴标开始点之间的距离X，并且将对应的转动角度与所述距离X相关联；

vi)由这些数据生成校准表。

17.如权利要求13所述的系统(1)，其中，所述软件提供参考元件，所述参考元件允许将所述容器(6)框起来并且调节所述图像获取光学装置(2)从而使所述系统(1)的参考元件与出现在所述容器(6)上的提示元件时齐。

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