CN102190103A - 具有位置检测的标签带处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理由多个标签依次排列形成的标签带的设备（1），所述设备（1）包括沿预设的传送路径（P）传送标签带（10）的传送装置（2），沿传送路径（P）设置的并通过预设方式处理所述标签带（10）的处理装置（4），以及用于检测标签带（10）在传送方向上的位置的位置检测装置（8），其中，所述位置检测装置（8）还包括图像检测装置，所述图像检测装置适用于记录所述标签带（10）的区域的二维图像。

Description

具有位置检测的标签带处理设备

技术领域

本发明涉及一种标签带的处理设备，尤其涉及一种标签带的切割装置。

背景技术

在一些贴标机器中，例如切割标签用的贴标机器，是先切割然后通过黏合剂固定，或者套筒标签，这些环状标签是经由一个辊形成的。这些环状标签是在相对于印记的准确的纵向位置上被切割的，然后绕一般的圆柱容器，在有一小部分重叠的情况下通过黏合剂实现贴标。

在这种情况下，不同的影响因素会影响造成环状标签上的单标签的实际长度在剪切时的微小偏差，例如制造公差，材料偏差、温度的波动或者甚至是标签上不同的张应力。因此，在不变的长度单元上的切割是不利的，相反地，有必要测量尤其是在线测量标签的实际长度来保持剪切位置与印记的对应。

为了能够获得高精度的切割位置，现有的标签一般通过强烈的颜色对照条来确定位置，即所谓的剪切标记。环状标签到目前为止通常是沿一非常迅速转换的光学位置传感器来被高速地引导。在标签位置的高精度检测情况下，所述剪切标记可以清晰地辨识，于是标签位置才能被高精准度地确定，由于该高瞬时清晰度剪切位置也得以确定。受侧向导向公差影响，剪切标记为了具有适应的偏差所对应的扩张与传送标签的方向横切。然而，所述剪切标记在某种程度上会被客户所干扰。为了避免这种情况的发生，可以通过例如绕贴标签机器在贴标步骤时通过剪切标签被覆盖在标签的相对两端被重叠的区域的方式来实现定位。

DE202005002793 U1专利中公开了一种绕贴标签机。在该专利中，所提供的贴标单元包括标签辊、标签供应装置、切割装置、夹持缸以及至少一上胶机，切割装置由一旋转真空辊在一个旋转的分离元件作用下形成。所述分离元件至少有一分离工具，特别地，例如是一切割刀片。

DE19644160A1描述了一种贴标单元，其中标签纸以带状形式从一个存放单元中下放出来，沿预设方向被移送并由一个切割单元在各种情况下根据一定长度剪下形成标签。为了获得标签纸的规定的预拉伸，这种情况需要提供传送速度比第一辊驱动预先设置或者选择的参数小的辊驱动。然后提供一个在切割装置之前的标志识别装置。切割辊或者标签的开始或结束的控制装置通过该标志识别装置被监视。

WO2008/028524描述了一种将标签在精确位置下贴到瓶子上的方法。其设计要点-特殊的容器-每个容器移动地通过一个被监控的相机，并且该相机传递了一个控制贴标程序的信号。这样，就有可能确保通过这个引进了特有的设计要点的容器后使标签在最佳条件下定位。然而这种情况没有对标签带各自的剪切作出任何调整或修正。

而当缠绕标签基本是由塑料材料的透明片组成时也会出现问题。在这种情况下剪切标志的重叠部分不再能够在顾客眼底下隐藏起来。换句话说，在这种情况下，尽管重叠了剪切标志还是可见的。因此，对设备的操作需要一种在没有可见剪切记号的情况下定位标签的方法。就套筒机器来说，一个可见的剪切标签基本上不可能被覆盖，因此同样地需要被引入。

此外，根据标签上的印记的不同，在现有技术中可能产生不明确意义，也就是说在这种情况下传感器将不再是检测剪切标记而是意外地检测印记的结构。在这些情况下的标签必须具有相应的色彩、对比度和剪切标记的位置使其不会产生歧义。而这种情况下的问题是，当印记或样式变了，各个传感器经常需要进行机械设置、电力调适或是进行软件参数化调适，这又需要工时消耗和精力，并可能产生错误。本发明的目的就是要提供一种特别的不经上述剪切标记就可实现的装置。

在国内的现有技术中针对所述问题提出了各种建议。以下这些建议虽然不是本发明的主题，但申请人未来有权要求保护这些建议的主题。

其中一个建议包括使用虽然对人不可见但可由特殊的传感器探测的紫外荧光染料制成的剪切标记。这种类型的剪切标记的缺点是，大规模使用费用太高。

此外，也有考虑使用一个或更多的对标签印记的特殊特征作出反应的并行光学位置传感器。在该种情况下，需要所述印记具有在一条线上不重复发生的合适且明确的特征才能实现，也就是说使用该解决方案的范围相对狭窄。另外，对侧向导向公差的影响在很多情况下过大。

另外一个建议是使用一种通过规定的宽度记录标签图像的线性相机。该图像长度的获得，从当前传感器位置开始，一直不变。由于对当前图像与一准备的样式连续比照，例如通过一种平面相关方法，它可以检测到标签相对印记的位置。因为实践中需要非常高的标签传送速度，为了获得满意的位置准确度，需要选用高达每秒100 K行的非常高速的的线性相机。因此导致各行的曝光时间非常短，只有大约10微秒，因此又需要引入一个具有高亮度高密度的照明。另外，图像处理需要非常强大和昂贵的硬件，因此，整体因素考虑来说，该解决方案结构复杂且昂贵。

发明内容

根据本发明，上述陈述的目的都可以由本发明的独立权利要求的主题来实现。其较佳的实施例和进一步的优化形成了附属权利要求的主题。

根据本发明的一种用于处理由多个标签依次排列形成的标签带的设备，所述设备包括用于沿预设传送路径传送标签带的传送装置，沿所述传送路径设置并按照预设方式处理标签带的标签处理装置，以及用于检测标签带在其传送方向上的位置的位置检测装置。

本发明的位置检测装置还包括图像检测装置，所述图像将侧装置适用于记录所述标签带的区域的二维图像的。这些区域可以是传送方向或横切方向上的部分带或整条带。

这样，通过图像检测装置不仅可以记录标志而且可以记录每种情况的图像。所述标签带可以是一条上面印制有一个紧接着一个的标签的带子。标签带也可以呈管状，其每个片段（呈套筒状）被切断然后送往容器。

通过图像的记录和计算来实现对标签带的实际位置的检测是有利的，而例如通过对传送速度或者处理步骤的优化的方式来进行修正也是必要的。

这样，本发明的解决方案的目的在于只利用标签的印记来实现高速地测量标签的位置，较佳地，也可以同时利用一基于廉价的矩阵相机的传感器。在这种情况下，该传感器与控制所述环状标签前进的控制装置通过一闭合调整电路连接起来是有利的，通过这种方式，整个系统可以使剪切位置限定在一个较小公差范围内。

较佳的，所述处理装置具有用于剪切标签带的切割装置。所述切割装置可以例如通过与切割辊一起工作的切削刀片来实现，其他例如基于激光的切裁装置也是可以的。

作为本发明的一较佳实施例，所述位置检测装置朝向于具有至少一个标签边缘之间的区域的标签带区域。所述的标签边缘是指例如标签带沿传送方向上的位于上端及下端的两边缘。较佳地，所述位置检测装置朝向于该两标签边缘之间的标签带的区域。由此在标签中自然呈现的实际标签的印记的区域就可以用于检测位置。由于该方向朝向一个更中央的区域，所以同样可以在没有需要根据此情况进行安排或调整的位置传感器的情况下也能切换到不同的标签。这都因为所述标签具有规则的特有的印记。使记录的图像包含标签带的整个宽带是有利的，因此即使具有最大程度的不同的位置也能够被记录，从而更好地记录任何需要的图像。

在另一较佳实施例中，所述设备具有用于控制处理装置的控制装置，所述控制装置通过位置检测装置发出的信号控制所述处理装置。可选地，控制装置同时能够用于控制所述传送装置，即通过位置检测装置发出的信号来控制所述传送装置。通过这种方式能够实现在相对只有印记时对标签位置进行的高精度测量。在这种情况下，如上所述的，使位置检测装置与标签带的传送装置的控制装置通过闭合调整电路结合为一体是有利的。该整体的系统可以使剪切位置限定在一个较小公差范围内。

较佳的，令控制装置知道单标签的平均长度。该长度可以通过时钟增长依次测量来获得，例如由安装在标签驱动的边缘的高分辨率的增量式编码器实现延长。只要控制装置通过对应单标签的长度的多个时钟增长将环状标签向前移送，位置检测装置就会被触发并记录标签带图像。该由时钟增长依次被测量的图像记录的位置，被暂时地存储在控制装置中或者相机中用来作为一个参考位置。

较佳的，所述相机不需要同时记录单标签的整个区域。例如就拿从宽度相对比较长的绕贴标签来说，标签的一部分，例如三分之一的长度就足够了。但该部分必须具有可以查找并可供由图像处理方法通过简单形式进行比对的合适的特有特征。

较佳的，选择电子相机，例如CCD或者CMOS相机来作为位置检测装置。

当上述的特有特征没有在那一部分中出现的情况时，例如，在两标签辊黏合固定后与原样式不同时，采用专门的程序使其再一次与标签的前进同步是有利的。通过很小的驱动，连续部分的多个图像在有重叠的情况下被记录，直到特有特征再次被查找到时前进才会被控制，从而使该特有的特征在相机图像的正确位置显现。

较佳地，所述设备还包括存储有至少一个参考图像的存储装置。该参考图像可以是，例如，与位置检测装置预先记录的一样。存储装置中可以出现多个不同标签的参考图像，用于针对不同情况提供不同的专门的参考图像，以及使控制装置能够从多个已存的图像中选出正确的参考图像。

较佳地，所述设备还包括用于将参考图像与位置检测装置记录的图像进行比较的比较器。通过比较后可以确定标签带的正确的实际位置，特别是对于一个名义位置。准确来说，标签带的相对位置取决于这一点。

以具有传统VGA或WVGA分辨率的摄像头为例，即分辨率分别为640 × 480像素和640×720×480像素。该方法中，如果图像区域选择为不大于120毫米× 90毫米的，可以实现0.2毫米/像素的分辨率。然而，这样的图像区域，足以检测最大范围的不同标签。此外，如果输出电平不会过高，它也有可能在必要时连续触发多个记录，用于提供相应的方式对多个记录进行处理。此外，为了获得更好的精准度，可以选择只选择较小图像部分的具有更高像素数的传感器。

在另一较佳实施例中，所述设备还包括用于照亮被位置检测装置所记录的标签带的区域的照明装置。尤其是，在标签具有较高的光泽度的情况下，这种类型的照明是有利的。在这种情况下，对图像记录装置触发计时照明或闪光灯照明是有利的。

照明装置产生漫辐射是有利的，特别是漫射光。在这种情况下，由照明装置发出的光可以是白光，但其它不同颜色的光也可以被使用。其也可以为在接近紫外或红外光范围内的光。该照明的光谱设计的目的是为了获得较好的对比值。在理想的情况下，将强烈漫射的照明作为所谓的阴天照明来使用是较佳的。

将光均匀背景设置在背对着位置检测装置的标签带的一侧是有利的。特别是，如果特定的光均匀背景设置在背对着摄像头的标签带的一侧，这对检测或加工塑料材料制成的透明标签是有利的。可选地，特别是对于部分透明标签而言，在背面提供较佳的弥漫背光照明也是可以的。

较佳的，传感器或位置检测装置通过将当前记录的实际图像与样式（由上述方法获得）进行比较从而来判断各个相机图像。采用这种方式，标签的准确位置在传送方向和横切方向都可以在高分辨率下被确定。但是，对于其他评估方法，在这种情况下也是适用的。

此外，比较样式的较佳方法，可以通过将所获得的测量精度设置为高于摄像头的像素分辨率。例如，在该情况下，可以使用电子或软件屏幕，其适用于各种情况下记录的图像。该类型的电子屏幕可挑选出精确的记录图像的区域，或衡量出与其他区域不同的精确区域。

在传送方向的位置检测结果构成了相对于记录图像的参考位置的偏移量。由于环状标签是从图像到图像以大约单标签长度进行传送的，该偏移量只有从实际位置到名义位置的偏差。该结果可以用于控制标签准确地向标签的实际长度前进（在一个具有合适调节方法的控制回路中）。通过这种方式可以确保相对于印记的切割位置限定在一个非常小的公差范围内。由此产生的准确性同样可以通过合适的调节方法来提高，该合适的调节方法有利于计算多个连续记录的图像的平均值。

位置结果传送方向与横切可以用来调节标签的侧向导向。因此，根据本发明的技术方案，现有技术中一般使用的单独的传感器是可以被舍去的。因为通过这种方式，可以在标签带的传送方向及横切方向上进行标签带的位置之间的比较。

在本发明的另一个较佳实施例中，所述设备还包括设置在沿标签带的传送方向相对于位置检测装置的上游的位置上的卷纸装置，用于接收标签带。例如可以采用一具有多个不辊压标签带的辊的卷辊。

在本发明的另一个较佳实施例中，所述设备还包括设置在沿标签带的传送方向相对于处理装置的下游的位置上的贴标装置，用于将标签贴到容器上。由此，例如标签可以通过黏合剂固定到容器上，标签也可以采用通过收缩方式固定在容器上的所谓的套贴标签的形式呈现。

本发明还涉及一种处理具有多个标签的标签带的方法，其中，所述标签带由传送装置沿预设路径传送并在此沿着所述路径的传送过程中由处理装置进行处理，而标签带的位置由位置检测装置进行检测。

根据本发明，所述位置检测装置记录标签带所在区域的二维图像，并且基于该图像确定标签带的位置。

特别地，在这种情况下，标签带的位置可以在标签带传送方向上被确定。如上所述，通过该位置信息可以对标签进行合适的处理。

较佳地，在所述方法中，至少所述处理装置或者所述传送装置是是基于位置检测装置记录的图像而被控制的。也就是说，标签带的前进是基于记录的图像或者是基于比较结果的。

在一个较佳实施例的方法中，通过利用比较器将位置检测装置记录的图像与参考图像进行比较，从而来确定标签带的位置。由此，特别有利于记录图像或是标签带的中央区域。

在另一个较佳实施例的方法中，所述标签带的实际位置相对于标签带的名义位置之间的偏移量是基于标签带的被检测到的位置来确定的，并且所述处理装置或者所述传送装置优选是基于该偏移量而被控制的。也就是说，所确定的偏移量被作为一个特别用于调整标签带的传送装置的速度的评价参数。

为了详细说明本发明的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。

附图说明

图1是本发明的标签带处理设备的结构示意图。 图2是图1中所示的设备的部分放大示意图。 图3是标签带的结构示意图。 图4是本发明的原理示意图。

标号说明：

1    设备

2    传送装置

4    处理装置,切割装置

8    位置检测装置

10    标签带

10a   单标签

10b  上边缘

10c   下边缘

12    存储装置

14    比较器

15    控制装置

16    印记

18    图像区域

20    标签辊

22    背景

24    照明装置

26    连接线

30    缓冲装置

42    容器

44    夹持缸

52    螺旋传送机

54    进瓶轮

56    出瓶轮

58    转盘

62    分离元件

64    真空辊

B     位置检测装置的检测区域

T    线。

具体实施方式

图1是根据本发明的一种标签带处理设备1的结构示意图。标号4标明的是一种处理标签带10并精确将其剪切的处理装置。所述标签带10从两个标签辊20在交互的方式下被（非）辊压送入并由一传送装置2作为一个整体进行传送。标号4在本发明中可以例如是一个切割装置。所述切割装置具有一个用于支撑标签的真空辊64，标号62标明了一种分离元件，例如一种用于切断标签的切刀。所述切割装置之后设有用于夹持剪切后的标签夹持缸44。标号42标明需要贴标的容器，例如塑料瓶子。

所述塑料瓶子被传送到一个已经提供好标签的转盘58上。容器在转盘58上被一个一个地由螺旋传送机52的进瓶轮54供给并由其出瓶轮56送出。

图2是图1中所示的设备的部分放大示意图。首先显示了通过机器导入的标签带10，标签带10在该机器中依次被剪切。标号30标明一个标签带10的缓冲装置的整体。在缓冲装置30中，标签带10经过多个辊传送，这些辊接连地活动。例如，其中一个辊20空闲下来，机器需要去启动另外一个辊，使整个机器在此期间连续地运转，保证标签带从缓冲装置30中连续地被提供。

从缓冲装置30开始，标签带（或标签条）进一步被传送，具体地，继续被传送经过用于检测标签带的实际位置的位置检测装置8，及用于照亮标签带10的照明装置24，该照明装置24设置在位置检测装置8旁边从而形成类似于一个相机。此外，在远对相机8的照明装置的一侧还设置有一背景22。

在这种情况下，照明装置24如图所示是倾斜的，较佳地，位置检测装置8可以被安排在例如围绕位置检测装置8的位置上，或者采用多个照明装置。

位置检测装置8靠近于用于剪切标签带的实际切割装置4。

图3概要地显示了所述标签带10。在这种情况下标签带10具有多个由印记16形成的标签。标号T标明切割装置理想方式下剪切单标签所沿的线。标号10b和10c标明标签带的上边缘和下边缘。标号B标明在标签带10的宽度方向上位置检测装置检测的较佳区域。因此，图像检测装置才有可能在各种情况下记录到图像的宽度B和长度L，从而确保图像元素16在各种情况下都被记录到图像上而与它的实际位置无关。

沿标签带的移动方向的图像区域里面中央的图像元素16的名义位置可以通过位置检测装置8记录的图像区域18来选择。

位置检测装置记录图像元素16并将其与一参考样式作对比。因此可以确定当前的标签带的实际位置。标签带10的剪切步骤或者甚至传送步骤可以在该实际位置的基础上作出调整。标号P标明了标签带的传送路径，该路径从辊20直到切割装置为止。

在图像元素16不处于位置检测装置的图像区域18内的情况下，也可以进行与参考样式的比较。该情况可适用于任意的特别的惯例。此时被选的位置检测装置8的图像区域18 充分小于被测标签，以获得一个相对较小的图像元素。另外，只有基于该被处理的标签，才有可能实现用图像区域18来表示被位置检测装置8理论记录的图像区域，才有可能实现只选择这些图像区域所不同的区域来进行比较。由这种方式，如图3所示，只有例如里面的商标适用于参照。

图4是本发明的设备的原理示意图。其中标号2以图示的方式标明了传送标签带10的传送装置。该传送装置由控制装置15控制。标签带的图像由位置检测装置8在如在上述提及到的各种情况下记录，照明装置24照两所述标签带，使其在背景22的作用下成像。

位置检测装置通过连接线26实现与控制装置15连接。所述控制装置15也可以包括存放相关图像的存储装置12，以及用于将位置检测装置记录的图像与存储装置12中存放的图像进行比较的比较器14。为了响应该比较，传送装置可以例如延迟或者加快标签带10的前进，因此处理装置4也就是切割装置能够沿预设的名义位置，也就是图3中的线T剪切标签带。

所有在本申请文件中公开的特征，只要与现有技术相比它们单独来看或组合起来是新的，都作为本发明的要点。

Claims (9)

1.一种用于处理由多个标签依次排列形成的标签带(10)的设备（1），所述设备（1）包括沿预设的传送路径（P）传送标签带（10）的传送装置（2），沿所述传送路径（P）设置并通过预设方式处理所述标签带（10）的处理装置（4），以及用于检测标签带（10）在传送方向上的位置的位置检测装置（8），其中，所述处理装置（4）具有用于剪切标签带（10）的切割装置，所述设备（1）还具有沿标签带的传送方向设置在处理装置（4）的下游并用于将标签贴至容器的贴标装置，其特征在于，所述位置检测装置（8）还包括图像检测装置，所述图像检测装置适用于记录所述标签带（10）的区域的二维图像。

2.如权利要求1所述的设备（1），其特征在于，所述位置检测装置（8）朝向于具有至少一个标签边缘(10b, 10c)之间的区域的标签带区域。

3.如上述权利要求至少一项所述的设备（1），其特征在于，所述设备具有用于控制传送装置（2）的控制装置（15），所述控制装置（15）通过位置检测装置（8）发出的信号控制所述传送装置（2）。

4.如上述权利要求至少一项所述的设备（1），其特征在于，所述设备（1）还包括存放有至少一个参考图像的存储装置（12）。

5.如权利要求4所述的设备（1），其特征在于，所述设备（1）还包括用于将参考图像与位置检测装置记录的图像进行比较的比较器（14）。

6.如上述权利要求至少一项所述的设备（1），其特征在于，所述设备（1）还包括用于照亮被位置检测装置（8）所记录的标签带（10）的区域的照明装置（18）。

7.一种处理包含多个标签(10a)的标签带（10）的方法，其中所述标签带（10）由传送装置沿着预先设定的路径（P）传送并在此沿着所述路径（P）的传送过程中由处理装置（4）进行处理，其中标签带（10）的位置通过位置检测装置（8）进行检测，标签(10a)然后被贴至容器上，其特征在于，所述位置检测装置（8）记录所述标签带（10）区域的二维图像，并且基于该图像确定标签带（10）的位置。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，至少所述处理装置或者所述传送装置是基于位置检测装置（8）记录的图像而被控制的。

9.如上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述标签带的实际位置相对于标签带的名义位置之间的偏移量是基于标签带的被检测到的位置来确定的，并且所述处理装置或者所述传送装置优选是基于该偏移量而被控制的。

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