CN102656445A - 使用线扫描摄像机以用于监测在线网的系统和方法 - Google Patents

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CN102656445A CN2010800574010A CN201080057401A CN102656445A CN 102656445 A CN102656445 A CN 102656445A CN 2010800574010 A CN2010800574010 A CN 2010800574010A CN 201080057401 A CN201080057401 A CN 201080057401A CN 102656445 A CN102656445 A CN 102656445A
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S.M.瓦尔加
C.J.斯波德林
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Procter and Gamble Ltd
Procter and Gamble Co
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Procter and Gamble Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8901Optical details; Scanning details
    • G01N21/8903Optical details; Scanning details using a multiple detector array

Abstract

本发明公开了各种实施方案,所述实施方案涉及用于检测在线产品网的设备,所述网相对于所述设备在纵向(118)上移动。这些设备可包括线扫描摄像机(102),所述线扫描摄像机限定视域(114)并且被定位成使得所述视域包括产品网(208)的一部分。摄像机控制系统(104)可与摄像机(102)电子通信并且可被构造成从网速度传感器(110)接收指示产品网的速度的网速度数据并且将网速度数据转化为线触发信号。线触发信号可指示获得恒定的纵向像素分辨率所必需的摄像机图像捕获的时间频率。除此之外,摄像机控制系统(104)还可被构造成接收产品位置数据并且鉴于所述产品位置数据而生成帧触发信号。帧触发信号可指示图像帧之间的中断。

Description

使用线扫描摄像机以用于监测在线网的系统和方法
发明领域
[0001] 本发明公开了各种实施方案,所述实施方案涉及用于制造一次性吸收制品的系统和方法,并且更具体地讲涉及用于使用线扫描摄像机来监测在线网(web)的方法和设备。
[0002]发明背景
[0003] 沿着生产线,尿布和各种类型的其它吸收制品可通过以下方式来装配:以ー系列节线式単元操作将组件添加到一个或更多个前进的连续材料网上并且以其它方式改变所述材料网。某些节线式単元操作可作用于单一前进的网。例如,可在単一网上进行各种印刷和/或切割操作。其它节线式単元操作可在多个前进的网上进行。例如,在某些方法中, 多个前进的材料网被组合成ー个材料网。在某些方法中,可使用一个或更多个节线式单元操作将前进的网转化成一系列离散组件,然后可将所述离散组件与第二个前进的网相组合以形成产品或其组件。用来制造尿布的材料网和组件部件可包括例如底片、顶片、吸收芯、前耳片和/或后耳片、扣件组件、以及各种类型的弾性网和组件例如腿弾性部件、阻挡腿箍弾性部件和腰弾性部件。在将期望的组件部件装配好之后,对前进的网和组件部件进行最终刀切以将网分离成离散的尿布或其它吸收制品。然后也可对离散的尿布或吸收制品进行折置和包装。
[0004] 可使用各种类型的传感器和/或成像设备对前进的材料网进行监视。然而,现有ニ维成像设备的尺寸可能限制了其处于在线环境中例如尿布装配线上的实用性。这是由于复杂而且常常大体积的用于制造尿布和其它网基产品的在线设备限制了可安装ニ维成像设备的区域。
[0005] 发明概沭
[0006] 各种实施方案涉及用于检测在线产品网的设备,所述产品网相对于所述设备在纵向上(in a machine direction)移动。这些设备可包括线扫描摄像机,所述线扫描摄像机限定视域并且被定位成使得所述视域包括产品网的一部分。这些设备也可包括被定位成照明产品网的照明源、以及被定位成传感产品网在纵向上的速度的网速度传感器。摄像机控制系统可与摄像机电子通信并且可包括至少ー个计算机硬件组件,所述硬件组件被构造成从网速度传感器接收指示产品网速度的网速度数据并且将网速度数据转化成线触发信号。线触发信号可指示获得恒定的纵向像素分辨率所必需的摄像机图像捕获的时间频率。除此之外,摄像机控制系统还可被构造成接收产品位置数据并且鉴于产品位置数据而生成帧触发信号,所述产品位置数据指示网上的至少ー个产品相对于摄像机的视域的位置。帧触发信号可指示由摄像机捕获的图像帧之间的中断。每个图像均可对应于网上的选自由下列组成的组的至少ー个物体:产品和产品的组件。
[0007] 附图概沭
[0008] 通过參考以下结合附图所作的对本公开的各种非限制性实施方案的描述,本公开的上述和其它特征和优点以及获得它们的方式将变得更加显而易见,并且将会更好地理解本公开自身,其中:
[0009] 图I示出了被定位成与移动网相结合的线扫描摄像机系统的ー个实施方案。[0010] 图2A示出了用干支撑图I的线扫描摄像机系统100的支撑设备的三维视图的一个实施方案。
[0011] 图2B示出了图2A的支撑设备的侧视图。
[0012] 图2C示出了图2A的支撑设备的前视图。
[0013] 图3不出了图I的移动网产品的一个实施方案,其不出了一系列图像位置。[0014] 图4示出了图像帧的一个实施方案,其示出了图I的移动网的一部分,所述部分包括产品、以及相邻产品的ー些部分。
[0015] 图5示出了包括多个图I的线扫描摄像机系统的检测系统500的一个实施方案。
[0016] 发明详沭
[0017] 如本文所用,以下术语具有如下定义。
[0018] 本文所用的“吸收制品”是指主要功能为吸收并且保留污垢和排泄物的消费品。“尿布”在本文中用来指一般由婴儿和失禁患者围绕下体穿着的吸收制品。术语“一次性的”在本文中用来描述通常不g在被洗涤、或者复原或作为吸收制品再使用的吸收制品(例如,它们g在单次使用之后被丢弃,并且也可被构造成可回收利用、堆肥处理、或以其它与环境相容的方式进行处理)。
[0019] “节线式単元操作”在本文中是指ー种具有节线相关功能的MD制造设备,所述功能在制造一次性吸收制品、一次性吸收制品的一部分或其组件的过程中用于加工一个或更多个网。例如,単元操作可包括但不限于以下节线式网加工设备:例如切断或切割装置、压花装置、印刷装置、网活化器、离散的贴片放置装置(例如,切割-滑动单元)、网组合装置等,它们的共同点是它们均包括对应于产品节线长度的机器周期(例如,旋转式切割装置、组合装置等的圆周或轨道运动)。
[0020] 各种实施方案涉及用于使用线扫描摄像机来监测移动的在线网的系统和方法。一个或更多个线扫描摄像机可被定向成使得它们的视域包括产品网的一部分。示出了包括网的产品和/或产品的组件的图像帧可通过使用线扫描摄像机来生成,所述线扫描摄像机用以在网移动经过视域时捕获一系列窄线图像。然后将线图像组合起来以形成图像帧。通过使用该方法,基于摄像机的ー个尺度阵列的尺寸和所用透镜的性质,图像帧在横向上的像素分辨率是固定的。然而,在纵向上,像素分辨率取决于在每个线图像被捕获时穿过视域的移动网的量。
[0021] 根据各种实施方案,可基于移动网的速度来生成线触发信号。可将线触发信号提供给线扫描摄像机以指示应当何时捕获线图像。线触发信号的频率可对应于获得恒定的纵向像素分辨率所必需的线图像的时间频率。例如,可选择恒定的纵向像素分辨率以对应于横向像素分辨率以便获得具有方形像素的图像帧。例如,方形像素可对应于移动网在横向和纵向上的相等尺度。除了线触发信号以外,也可生成帧触发信号。帧触发信号可向线扫描摄像机指示何时结束ー个图像帧并开始另ー个图像帧。可确定帧触发信号以生成示出移动网名称的图像帧,所述移动网示出了ー个完整产品、预定数目的产品和/或一个或更多个产品组件。因此,可鉴于产品相对于摄像机的视域的位置来生成帧触发信号。
[0022] 在一些实施方案中,可将具有不同功能和能力的多个线扫描摄像机接合在一起以形成摄像机网络。例如,不同类型的线扫描摄像机可具有不同水平的单板处理能力。智能线扫描摄像机将图像成形为图像帧,并且除此之外还可包括用于应用ー个或更多个图像处理算法的单板处理功能。例如,智能线扫描摄像机可包括ー个或更多个数字信号处理器(DSP)。另ー方面,简单的线扫描摄像机可不包括单板处理功能。例如,一些简单的线扫描摄像机可接收作为输入的线触发信号并且提供作为输出的单个图像。帧采集板或其它硬件和/或软件组件可将连贯的图像组合成图像帧。其它简单的线扫描摄像机可接收作为输入的线触发信号和帧触发信号。基于这些信号,摄像机可生成并提供作为输出的包括井置的多个线图像的图像帧。可利用公共通信协议将具有不同能力的不同摄像机组合在网络上,所述通信协议包括例如TCP/IP、FTP、IEEE1394 (FIREWIRE)协议、GIGE VISION协议和/或由ROCKWELL AUTOMATION开发的以太エ业协议(E/IP)。应当理解,在一些实施方案中,网络除了线扫描摄像机以外还可包括面扫描摄像机。
[0023] 此外,在一些实施方案中,还可利用线扫描摄像机或摄像机网络(例如,线扫描和/或面扫描)来实施多层图像处理。第一层图像处理算法可应用于捕获到的总图像帧的全 部或大部分。第一层算法可检查基本的产品和/或组件特性或缺陷。如果需要或期望对给定图像帧进行附加处理,则可应用在计算上较昂贵的第二层算法。根据各种实施方案,第一层算法可在线扫描摄像机自身上或在本地图像处理计算机中应用。第二层算法可在中心位置应用,所述中心位置具有高效地应用第二层算法的处理能力。
[0024] 图I示出了被定位成与移动网208相结合的线扫描摄像机系统100的一个实施方案。移动网208可由一系列产品和/或产品组件构成。例如,移动网208可由首尾相接的一系列吸收制品或它们的组件构成。线扫描摄像机系统100可包括线扫描摄像机102、摄像机控制系统104和任选的图像处理计算机106。线扫描摄像机系统100可被定位成监测移动网208及其产品和/或组件。照明源108可提供对由摄像机102捕获的图像的照明。各种组件102,104,106可根据任何合适的系统或方法彼此电子通信,包括例如通过直接的有线连接和/或通过有线、无线或混合通信网络来电子通信。
[0025] 线扫描摄像机102可为任何合适的具有图像捕获阵列的摄像机(例如,简单的或智能的),所述阵列在ー个尺度上比在另ー个尺度上具有显著较多的像素(例如,所述阵列可为ー维的)。用于线扫描摄像机的实例阵列尺寸可包括例如I X 1024像素和I X 2048像素。一些线扫描摄像机可具有多于ー个像素宽度的像素阵列。例如,线扫描摄像机可在纵向上具有两个像素,因而使用例如平均、分段或累加之类的计算方法来生成源于那两个像素的単一数据点。由于其ー维像素阵列的缘故,线扫描摄像机102可具有大致线性的视域114,所述视域可在横向(箭头120)上横跨移动网延伸。摄像机102的视域114可由图像阵列的尺寸和成像光学确定。可选择成像光学以将视域114聚焦到移动网上。可使用任何合适的光学组件,包括例如购自NAVITAR和SCHNEIDER OPTICS的透镜。
[0026] 图像帧可一次一行地生成。当网208在纵向118上前进时,摄像机102的视域114可相对于网208平移。因此,可组合从摄像机连贯地捕获到的ー维图像以形成图像帧,所述图像帧示出了网208的期望部分(例如,产品和/或其一部分)。视域114在横向上的像素分辨率可基于成像阵列在网118上的投影(例如,通过成像光学)来确定。视域114在纵向上的像素分辨率可基于移动网118在图像曝光期间平移经过视域114的量。
[0027] 应当理解,可使用具有各种不同能力的各种不同种类的线扫描摄像机102。例如,简单的线扫描摄像机可包括线触发信号输入。线触发信号可提示摄像机捕获ー维图像。然后可将所述一维图像输出给外部处理装置例如帧采集器和/或图像处理计算机106,在那里其可与其它源自摄像机的一维图像相组合以形成图像帧。除了线触发输入以外,ー些简单的线扫描摄像机也可包括帧触发输入。这些摄像机可包括用于将多个ー维图像组合成图像帧的功能。帧触发输入可指示摄像机结束ー个图像帧并开始另ー个图像帧。呈图像帧形式的图像数据可从摄像机被传送给图像处理计算机106。智能线扫描摄像机也可接收线触发信号和帧触发信号,并且此外还可包括数字信号处理器(DSP)和/或其它单板图像处理能力。例如,一些线扫描摄像机可被编程以捕获图像帧并应用检测算法以识别包括在网208中的所述各种产品和产品组件中的特性和/或缺陷。从这些摄像机输出给图像处理计算机106的图像数据可包括检测算法的結果。在一些实施方案中,也可包括图像帧。可使用的线扫描摄像机的实例包括Basler Runner、Dalsa Spyder系列(例如,Dalsa Spyder 3Gig EVision Camera)、DVT 540LS智能摄像机、COGNEX 5604智能摄像机等。应当理解,不同的应用可利用对不同频带敏感的线扫描摄像机。例如,不同的线扫描摄像机可在可见光、紫外线和/或红外线范围内为敏感的。此外,线阵列传感器也可被认为是如本文所述的线扫描摄像机。例如,可使用Tichawa接触式图像传感器。
[0028] 照明源108可为任何合适的具有对应照明域116的照明源,所述照明域照明包括 视域114的网208的一部分。照明域116的轮廓可不精确地匹配于视域的轮廓,并且在各种实施方案中,照明域116可包括大于视域面积的网208的面积。此外,虽然照明源108在图中位于网208的下方,但应当理解,在一些实施方案中,照明源108可相对于网208以其它方式被定位。例如,照明源可被定位在网208的上方,使得所得照明域116可从网208反射至摄像机102。根据各种实施方案,照明源108可包括线灯例如发光二极管(LED)线灯。此类灯的实例包括ADVANCED ILLUMINATION IL068、购自METAPHASE的各种线灯(例如,17"线灯)、购自VOLPI的各种线灯例如型号60023、以及购自CCS AMERICA, INC.的各种线灯。在一些实施方案中,照明源108可包括卤素灯或其它光源灯,它们通过纤维束和/或纤维片耦接以生成视域116。其它实例照明源类型可包括耦接到纤维束的卤素光源或其它光源。例如,所使用的卤素光源可包括购自SCHOTT的那些,并且所使用的纤维束和/或纤维片可包括购自SCHOTT和/或FIBEROPTICS TECHNOLOGY INC.的那些。取决于应用,照明源可被选择成以任何合适的频率范围发光,所述频率范围包括例如紫外线、可见光和/或红外线。
[0029] 用于摄像机102的线触发信号和/或帧触发信号可由摄像机控制系统104生成。摄像机控制系统104可被实施为任何合适类型的计算机硬件。例如,根据各种实施方案,摄像机控制系统104可包括现场可编程门阵列(FPGA)和/或专用集成电路(ASIC)。在ー些实施方案中,摄像机控制系统104的功能可由与至少摄像机102通信的本地图像处理计算机106来实施。此外,根据各种实施方案,摄像机控制系统104的功能还可由与摄像机102和至少另ー个摄像机通信的图像处理计算机106或另ー个服务器或计算机来实施。应当理解,摄像机控制系统104可物理上位于网208上或设置在其附近,并且摄像机102和/或可位于中心位置处并且通过有线和/或无线网络与摄像机102通信。
[0030] 可存在图像处理计算机106以例如对从线扫描摄像机102接收到的图像数据执行检测和识别任务。ー些图像处理计算机106可为专用于单ー摄像机102或一小组摄像机(例如,沿网208彼此靠近地安装的摄像机)的本地计算机。例如,本地图像处理计算机106可通过直接的有线链接例如CAMERALINK连接与一些摄像机类型通信。ー些本地图像处理计算机可通过其它方式例如数据通信网络与摄像机通信。根据各种实施方案,本地图像处理计算机可包括购自NATIONAL INSTRUMENTS的EVS或CVS系统。在各种实施方案中,ー些图像处理计算机106可为通过数据通信网络与多个摄像机通信的中央图像处理计算机。中央图像处理计算机可处理源自其与之通信的摄像机的图像。在一些实施方案中,中央图像处理计算机可包括更快的硬件,所述硬件被构造成应用更复杂的強化处理的检测算法。附加处理能力也可允许中央图像处理计算机对从大数目的摄像机捕获到的图像执行简单的算法。
[0031] 摄像机102和照明源108可使用任何合适的构型和/或机构来安装。图2A-2C示出了用干支撑线扫描摄像机系统100的支撑设备202的一个实施方案。支撑设备202在图2A-2C中被示出为用于邻近在纵向118上前进的移动网208设置的制造过程,使得摄像机102可监测和/或查看前进的网208。參见图2C,网208被示出为沿第一传送机210和第二传送机212前进,并且支撑设备202在纵向118上被定位在传送机210,212的端部之间的间隙215中。因此,定位摄像机102以便查看前进的网208的顶侧面或表面214,并且定位光源108以便将光引导至前进的网的底侧面或表面216上。支撑设备202可螺栓连接到或以其它方式固定到邻近前进的网的壁或某个其它夹具上(例如,通过固定板220来固定)。 如下文将更详细地讨论的,还能够将支撑装置202构造成用于沿光源108提供气流以助于保持光源清洁和/或帮助光源制冷。此外,可将支撑装置202构造成允许使用者在相对于光源108的有限个方向移动摄像机102,以使摄像机和光源之间的对齐相对容易。
[0032] 所述支撑构件218包括竖式基座构件222,所述基座构件具有分别与第一支撑构件228和第二支撑构件230连接的第一端部224和第二端部226。更具体地讲,第一支撑构件228包括近端部分232和远端部分234,其中近端部分232与基座构件222的第一端部224连接。此外,第二支撑构件230包括近端部分236和远端部分238,其中近端部分236与基座构件222的第二端部226连接。如下文所更详述,第一支撑构件228适于支撑光源108,并且第二支撑构件230适于支撑摄像机102,(例如,通过连接到第二支撑构件230的远端部分238的支撑板254来支撑)。源自摄像机102的各种电缆可被接线盒274接纳并且耦接到各种其它组件,例如如本文所述的各种其它组件。根据各种实施方案,主支撑构件218可被构造成使得基座构件222、第一支撑构件228和第二支撑构件230整体成形为単一材料片。在其它实施方案中,基座构件、第一支撑构件和第二支撑件能够被成型为通过各种方式(例如通过扣件、粘贴、或者焊接)连接在一起的独立的片以防止彼此相对运动。此外,主支撑构件218还能够由不同类型的材料制成,例如用金属、塑料和碳合成材料。例如,王支撑构件的Iv实施方案由一整片招片构造而成。在各种实施方案中,摄像机102和照明源108可由以下专利申请所述的支撑设备来支撑:提交于2009年2月9日的题目为“Apparatus and Method for Supporting and Aligning Imaging Equipment on a WebConverting Manufacturing Line” 的美国专利申请序列号 12/367852。
[0033] 根据各种实施方案,线扫描摄像机系统100可被构造成使得就图像帧而言,纵向118上的每个像素均对应于恒定长度的移动网208(例如,恒定的纵向像素分辨率)。如上所述,纵向118上的每个图像帧像素可来源于源自线扫描摄像机102的独立图像。因此,每个纵向像素的像素分辨率均可基于网208在每个图像曝光期间所前进穿过视域114的线性量度。图3示出了移动网208的产品300的一个实施方案,其示出了一系列图像位置。示出了视域114的当前位置。视域相对于产品300的先前位置被示出为302a-302e。当视域114处在位置302a-302e中的每个处时,则有一个摄像机图像被起动。对于该实例来讲,假设曝光时间从图像被启动延长至下一个图像被启动为止。因此,任何一个图像的纵向像素长度均等同于在图像被曝光期间移动经过视域114的产品300的部分。例如,在301a处开始捕获的图像的纵向像素长度等于dl。在301b处开始捕获的图像的纵向像素长度为d2,等等。为了获得恒定的纵向像素分辨率,距离dl,d2,d3,d4,d5等应当基本上相等。这可通过操纵相对于产品300的位置来实现,在所述位置,通过操纵发送给摄像机102的线触发输入来捕获图像。在一些实施方案中,每个图像的曝光时间均可被设定为恒定值,例如IOy s(微秒)。以该方式,可避免因图像曝光时间的差值而导致的图像强度的变化。
[0034] 根据各种实施方案,可生成摄像机102的线触发信号(例如,由摄像机控制系统104生成)以获得恒定的纵向像素分辨率。例如,摄像机控制系统104可基于网208的速度来生成线触发信号。网208可在纵向上由生产线设备例如罗拉122 (图I)和/或带210,212 (图2C)向生产线下游推迸。由于各种因素,网208的速度可不匹配于生产线设备的速 度。例如,移动网208可由弹性的材料制成,因而可发生在线拉伸或收缩。此外,例如,网208还可相对于罗拉122或带210,212滑动,从而导致网具有不同于生产线设备的速度的速度。在某些情况下,网速度可被有意地改变,例如,使用零速接片机、蓄能器和/或饰边机来改变。为了允许网速度发生变化,摄像机控制系统104可从速度传感器110接收速度数据。速度传感器110可在或靠近摄像机102的视域114直接传感网208的速度(例如,在纵向118 上)。
[0035] 速度传感器110可为能够发现移动网208的速度的任何合适类型的传感器。例如,速度传感器110可包括激光多普勒传感器,例如购自AOTITY LASER MEASUREMENT的那些。激光多普勒传感器可反射离开移动网208的一部分的激光能并且测量返回信号的频移。由于多普勒效应的缘故,频移可指示网208的速度。在各种实施方案中,速度传感器可包括图像相关性传感器,例如购自FRABA的INTACTON 0PTIPACT。图像相关性传感器可基于在存在于网208中的图案之间的时间中发生的平移来发现网的速度。在一些实施方案中,速度传感器可包括频率分析传感器,例如也购自FRABA的INTACTON C0VIDIS。频率分析传感器可监测各种图案、纹理变化的空间频率或甚至网208中的无规偏差以便确定其速度。
[0036] 基于网208的速度,摄像机控制系统104可生成线触发信号。例如,基于网208的速度,摄像机控制系统104可被编程以发现网208的预定长度(例如l/3mm)穿过摄像机102的视域114所要耗费的时间。计算出的时间可变成线触发信号的周期。当网208的速度改变时,线触发频率的周期可被更新以保持恒定的纵向像素分辨率。在一些实施方案中,纵向像素分辨率可被设定成等于摄像机的横向像素分辨率(例如,在线触发之间穿过视域114的网208的长度可被设定成等于对应于横向120上的一个像素的网的宽度)。以该方式,摄像机102可生成具有方形像素的图像帧。应当理解,线触发信号可按各种形式被传送给摄像机。例如,线触发信号可为方波或其它合适的波形,所述波形包括的周期基本上等于由摄像机控制系统104基于网208的速度发现的周期。根据各种实施方案,线触发信号可按对期望的图像捕获的频率和/或周期的数值表示的形式被传送给摄像机102。可根据单一的有线连接或数据链接例如以太网/IP和/或TCP/IP等将这两种形式中任一形式的线触发信号传送给摄像机102。
[0037] 除了生成线触发信号以外,在各种实施方案中,摄像机控制系统104也可生成用于摄像机的帧触发信号。帧触发信号可被构造成导致图像帧示出移动网208上的产品或组件。例如,可能期望捕获示出了完整产品和/或其组件和/或多个产品的图像帧。为了确保每个图像帧中具有至少ー个完整产品和/或组件,可选择图像帧以包括所述完整产品或组件以及直接邻近于第一产品或组件的产品的部分或组件。图4示出了图像帧400的ー个实施方案,其示出了网208的一部分,所述部分包括产品300以及相邻产品310和312的一些部分。
[0038] 摄像机控制系统104可根据任何合适的方法来生成帧触发信号。例如,使网208移动的机构(例如,罗拉122、带210,212和/或各种其它组件)可被构造成对每ー产品生成一次主机器脉冲(当所述产品的前缘处在已知位置吋)。摄像机控制系统104可接收所述机器脉冲,并且也可被编程为在摄像机的视域102的位置和所述已知位置之间具有偏移并且具有产品节线长度或连贯产品的前缘之间的长度。基于所述偏移,节线长度和网速度(例如,从速度传感器110接收的网速度),摄像机控制系统104可得出产品的前缘处在摄像机的视域114中时的时间。这时,帧触发信号可生成并被传送给摄像机。
[0039] 为了生成类似于包括整个产品300以及相邻产品310,312的ー些部分的图像帧 400的图像帧,摄像机控制系统104可偏移帧触发信号。例如,图像帧400包括产品300的全部和相邻产品310,312中每个的大约一半。为了获得该构型,可将帧触发的周期加倍以包括两个完整产品。此外,帧触发还可相对于产品前缘到达视域114的时刻被偏移50%。所述偏移可被计算为产品节线长度的一部分。回想到线触发信号可对应于经过视域的网208的预定长度,所述偏移可通过以下方式来实施:延迟帧触发信号直至发生预定数目的线触发信号循环为止。
[0040] 根据各种实施方案,摄像机控制系统104也可与产品传感器112通信。产品传感器112可在产品的已知部分经过相对于视域的已知位置时传感到它。这可向摄像机控制系统104指示产品的前缘或其它部分何时经过视域114。产品传感器112可为任何合适种类的传感器,包括例如贯通光束式和/或反射式光电传感器。根据各种实施方案,产品传感器112可比机器脉冲提供更精确的读数,因为产品传感器112可允许发生例如网208相对于所述罗拉122和/或带210,212的滑动和拉伸之类的影响。
[0041] 虽然图像帧400示出了完整产品300,但应当理解,在各种实施方案中,摄像机控制系统104可生成帧触发信号以导致图像帧示出产品的不完整部分。例如,可能期望生成聚焦于产品的某个特定组件的图像帧。摄像机控制系统104可被编程为使得期望的组件相对于产品的前缘或其它可检测部分具有偏移。基于所述偏移,摄像机控制系统104可生成帧触发信号以生成包括期望的组件以及邻近于所述组件的产品的一部分的图像帧。此外,还应当理解,在一些实施方案中,可操纵摄像机102的图像触发以导致图像帧示出完整产品和/或组件的多个实例。这些图像帧可允许图像处理计算机106同时检测多个产品和/或组件的图像。
[0042] 图5示出了包括多个摄像机系统504,506,508,510的检测系统500的一个实施方案。摄像机系统504,506,508可例如通过网络502居中地网络连接到一个或更多个中央图像处理计算机550和图像数据库520。摄像机系统504,506,508,510可包括线扫描摄像机系统504, 508, 510。在一些实施方案中,也可包括一个或更多个面扫描摄像机系统例如系统506。一些线扫描摄像机系统例如系统504可与本地图像处理计算机552通信,例如通过直接的有线链接来通信。网络502可为任何合适类型的有线、无线或混合网络,包括例如局域网(LAN)、广域网(WAN)例如因特网等。根据各种实施方案,网络502可包括路由器和/或以太网开关。系统500也可包括多个节线式单元操作512,514。节线式单元操作512,514以及控制网208的运动的罗拉122和/或传送机210,212 (未示出于图5中)可由线控制系统516来控制。例如,线控制系统516可包括用于协调所述各种罗拉122和节线式単元操作512,514的逻辑。线控制用户界面518可允许线操作者操纵并查看所述线和节线式单元操作512,514的状态。
[0043] 所述多个线扫描摄像机系统504,508,510中的ー些或全部可包括类似于上述摄像机控制系统104的摄像机控制系统。例如,对应于摄像机系统504,508,510中的每个的摄像机控制系统可生成用于它们的相应摄像机的线触发和/或帧触发信号。此外,虽然示出的是四个摄像机系统504,506,508,510,但应当理解,例如,基于对所述线的要求,可在系统500中包括更多或更少的摄像机系统。
[0044] 根据各种实施方案,所述各种线扫描摄像机系统504,508,510可包括相异类型的线扫描摄像机,包括智能摄像机和简单摄像机。摄像机系统504可为简单的线扫描摄像机, 其可捕获ー维图像并且将它们提供给外部组件例如摄像机控制系统104、本地图像处理计算机552、帧采集板和/或中央图像处理计算机106,在那里图像可被成形为帧和/或检测它们。摄像机系统508可包括简单的线扫描摄像机,其接收线触发和帧触发输入并且提供作为输出的图像帧。图像帧可被传送给摄像机控制系统104或其它本地图像处理计算机和/或图像处理计算机106,在那里可应用各种检测算法。此外,例如,摄像机系统510还可包括智能线扫描摄像机,其包括用于应用图像处理和/或其它产品检测算法的DSP或其它处理功能。除了包括不同类型的线扫描摄像机以外,所述多个摄像机系统504,506,508,510还可包括源自不同制造商的摄像机和其它硬件。
[0045] 根据各种实施方案,摄像机系统504,506,508,510可被构造成根据共同或类似的协议通过网络501与图像处理计算机106通信。例如,所述各种系统504,506,508,510可为GIGE VISION的顺应者。此外,例如,系统504,506,508,510还可与文件传送协议(FTP)、以太网/IP协议、IEEE1394 (FIREWIRE)和/或TCP/IP协议相客。
[0046] 系统500可被构造成精确地定位出线上的以下位置:其中某种缺陷或特性被导入网208中。这可使得有可能识别出造成所述缺陷的节线式单元操作512,514或其它生产线组件,从而允许采取校正动作以防止再产生缺陷。例如,系统508和506可被定位在节线式单元操作514的两侧上,如图所示。在该构型中,如果系统508未检测到缺陷但系统506检测到了缺陷,则可推断缺陷是由节线式単元操作514造成的。
[0047] 根据各种实施方案,可通过以下方式利用系统500来富集行数据:组合从系统504,506,508,510接收到的图像与其它传感到的信息。例如,系统500可包括吸收胶凝材料(AGM)检测器系统511,例如以下专利申请中所公开的那些:以代理人档案号[待加上]提交于 12/16/09 的题目为 “Method and System for Evaluating the Distribution of AnAbsorbent Material in an Absorbent Article” 的美国专利申请。AGM 检测器系统 511可包括被定位在网208的一侧上的红外线源、以及被定位在网208的相对侧上的红外线敏感传感器。可选择所述源以发出以下波长的红外线能,所述波长可被待检测的AGM所吸收。因此,所述源可发出红外线辐射,所述红外线辐射在穿过网208之后可被所述传感器接收。被网208吸收的能量的大小可指示网208中存在的AGM的量。根据各种实施方案,也可通过包括具有不被AGM吸收的频率的基准源来測量吸收量。传感到的从第一源接收到的能量和从基准源接收到的能量之间的强度差值可提供吸收指示。在一些实施方案中,可省略基准源。在这些实施方案中,可利用包括AGM的目标物体和/或使用具有类似于AGM的光学特性的光学特性的目标物(例如,钠钙玻璃)来校准第一源。
[0048] 在一些实施方案中,AGM检测器系统511可包括源和传感器的阵列,从而允许系统511检测网208的横向120上存在的AGM的程度。例如,AGM检测器系统511可包括线扫描摄像机,所述线扫描摄像机具有对红外线辐射敏感的阵列。可将源自AGM检测器系统511的信息提供给图像处理计算机106。根据各种实施方案,图像处理计算机106可被构造成将对给定产品中的AGM強度的指示叠加在示出了该产品的视觉波段图像帧上。例如,图像处理计算机106可被预编程为在AGM检测器系统511的位置和线扫描摄像机系统504,506,508,510中的至少ー个的位置之间具有偏移。 [0049] 根据各种实施方案,系统500也可用来实施分层图像处理方案。例如,在系统504,506,508,510中的一个处捕获的每个图像帧可经受预定的第一层检测算法。第一层检测算法在应用时一般在计算上可较为廉价,并且可分析被成像产品或组件的简单特性。例如,第ー层算法可发现产品的物理尺度、寻找存在的孔、图案或其它产品组件等。应当理解,取决于线扫描摄像机的类型,第一层算法可在系统504,506,508,510中应用、在系统504,506,508,510中的ー个或更多个共用的本地视觉处理计算机552中应用或在中央图像处理计算机550中应用。例如,如果摄像机系统508具有DSP或其它处理能力,则其输出(就每个产品而言)可指示仅该产品通过了或未通过每个第一层算法。如果摄像机系统504,506缺乏单板处理能力,则第一层算法可在本地图像处理计算机552或中央图像处理计算机例如计算机550中应用。
[0050] 前提条件是产品通过了第一层算法,可不采取其它动作。然而,如果产品未通过第ー层算法,或如果第一层算法不能够生成具有足够置信度水平的結果,则可应用一个或更多个第二层算法,例如在中央图像处理计算机例如计算机550中应用。第二层算法可为图像处理算法,所述图像处理算法在计算上比第一层元件更昂贵。例如,摄像机系统504,506,508,510和/或本地图像处理计算机例如计算机552可能缺乏实际上对每ー图像帧实时地执行第二层算法的处理能力。第二层算法的实例可包括例如用于定位和/或測量纹理的小波分析、用于测量产品密度的光密度算法、欧几里德距离作图等。第二层算法可用来确认或否认实测产品或其组件的存在和正确性。
[0051] 在一个实例中,第一层算法可分析图像以验证产品中孔的位置。所述孔可已由节线式单元操作512,514导入产品网中。如果第一层算法指示所述孔如预期的那样存在,则可不采取其它动作。另ー方面,如果第一层算法指示所述孔不存在和/或指示其不能够在预定置信度水平上证明所述孔的存在,则可将示出了产品的图像帧发送给图像处理计算机106以便应用第二层算法。例如,图像处理计算机106可应用小波分析来验证所预期的孔的存在。如果第二层分析指示所述孔不存在,则这可指示节线式単元操作512,514中发生了故障。
[0052] 应当理解,本文所述的实施例和实施方案只是用于举例说明,并且给本领域的技术人员建议了它们的各种变型或改变,这些变型或改变均未脱离本发明的范围。[0053] 本文所公开的量纲和值不g在被理解为严格地限于所述的精确值。相反,除非另外指明,每个这样的量纲均是指所引用数值和围绕那个数值的功能上等同的范围。例如,公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
[0054] 所有在详述中引用的文献的相关部分均引入本文以供參考;任何文献的引用不可解释为是对其作为本公开内容的现有技术的认可。当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中术语的任何含义或定义矛盾时,应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。 [0055] 尽管已用具体实施方案来说明和描述了本公开内容,但对于本领域的技术人员显而易见的是,在不背离本公开的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此,有意识地在附加的权利要求书中包括属于本公开内容保护范围内的所有这些变化和修改。

Claims (20)

1. ー种用于检测在线产品网的设备,所述产品网相对于所述设备在纵向上移动,所述设备包括: 线扫描摄像机,所述线扫描摄像机限定视域并且被定位成使得所述视域包括所述产品网的一部分; 照明源,所述照明源被定位成照明所述产品网; 网速度传感器,所述网速度传感器被定位成传感所述产品网在纵向上的速度; 与所述摄像机电子通信的摄像机控制系统,所述摄像机控制系统包括至少ー个计算机硬件组件,所述硬件组件被构造成: 从所述网速度传感器接收指示所述产品网速度的网速度数据; 将所述网速度数据转化成线触发信号,其中所述线触发信号指示获得恒定的纵向像素分辨率所必需的摄像机图像捕获的时间频率; 以电子方式将所述线触发信号传达至所述摄像机; 接收产品位置数据,所述产品位置数据指示所述网上的至少ー个产品相对于所述摄像机的视域的位置; 鉴于所述产品位置数据而生成帧触发信号,其中所述帧触发信号指示由所述摄像机捕获的图像帧之间的中断,并且其中每个图像均对应于所述网上的选自由下列组成的组的至少ー个物体:产品和产品的组件;以及 以电子方式将所述帧触发信号传达至所述摄像机。
2.如权利要求I所述的设备,其中所述恒定的纵向像素分辨率等于所述线扫描摄像机在横向上的像素分辨率。
3.如权利要求I所述的设备,其中所述产品位置数据包括从推进所述网的生产线设备接收的机器脉冲。
4.如权利要求I所述的设备,所述设备还包括与所述摄像机控制系统通信的产品位置传感器,其中所述产品位置传感器将所述产品位置数据提供给所述摄像机控制系统。
5.如权利要求I所述的设备,其中所述摄像机控制系统还被构造成按以下方式以预定距离从所述至少ー个产品的位置偏移所述帧触发信号:按以下时间量偏移所述帧触发信号,所述时间量等于对应于所述预定距离的多个所述线触发信号。
6.如权利要求I所述的设备,其中所述线触发信号包括多个脉冲,其中每个脉冲对应于将由所述摄像机捕获的单ー图像。
7.如权利要求I所述的设备,其中所述线触发信号包括所述摄像机频率的数值表示。
8.如权利要求I所述的设备,其中所述网速度传感器选自由下列组成的组:激光多普勒传感器、图像相关性传感器和频率分析传感器。
9.如权利要求I所述的设备,其中所述计算机硬件组件包括选自由下列组成的组的至少ー个装置:现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和微处理器。
10. ー种用于检测在线产品网的设备,所述产品网相对于所述设备在纵向上移动,所述设备包括: 第一线扫描摄像机,所述第一线扫描摄像机限定第一视域并且被定位成使得所述第一视域包括所述产品网的一部分; 与所述第一摄像机电子通信的第一摄像机控制系统,其中所述第一摄像机控制系统包括至少ー个计算机硬件组件,所述硬件组件被构造成生成第一线触发信号,其中所述第一线触发信号指示获得恒定的纵向像素分辨率所必需的摄像机图像捕获的时间频率; 第二线扫描摄像机,所述第二线扫描摄像机限定第二视域并且被定位成使得所述第二视域包括所述产品网的一 部分,其中所述第二线扫描摄像机被构造成将至少一种检测算法应用至由所述第二线扫描摄像机生成的图像帧; 与所述第二摄像机电子通信的第二摄像机控制系统,其中所述第二摄像机控制系统包括至少ー个计算机硬件组件,所述硬件组件被构造成: 生成第二线触发信号,其中所述第二线触发信号指示获得恒定的纵向像素分辨率所必需的摄像机图像摘获的时间频率; 鉴于产品节线数据和产品相数据而生成第二摄像机帧触发信号,其中所述第二摄像机帧触发信号指示由所述第二摄像机捕获的图像帧之间的中断; 图像处理计算机,所述图像处理计算机通过网络与所述第一摄像机和所述第二摄像机通信,其中所述图像处理计算机包括至少ー个处理器和能够操作地联合的存储器,并且其中所述存储器包含以下指令:当由所述至少一个处理器执行时,所述指令引发所述图像处理计算机将至少第一检测算法应用至从所述第一摄像机和所述第二摄像机中的至少ー个接收的图像帧,并且其中所述第一摄像机和所述第二摄像机被构造成根据公共通信协议与所述图像处理计算机在网络上通信。
11.如权利要求10所述的设备,其中所述线包括在纵向上间隔开的多个节线式単元操作,其中所述第一摄像机被定位在选自所述多个节线式単元操作的第一节线式単元操作的纵向上游,其中所述第二摄像机被定位在所述第一节线式単元操作的纵向下游,其中所述图像处理计算机的存储器还包含以下指令:当由所述至少第一处理器执行时,所述指令引发所述图像处理计算机: 将检测算法应用至从所述第一摄像机接收的第一摄像机图像; 将所述检测算法应用至从所述第二摄像机接收的第二摄像机图像;以及当产品网缺陷在第二摄像机图像中被识别并且未在第一摄像机图像中被识别时,储存数据,所述数据使所述产品网缺陷与所述节线式単元操作相关联。
12.如权利要求10所述的设备,所述设备还包括帧采集器,所述帧采集器与第一摄像机通信并且被构造成将从所述第一摄像机接收的多个线图像结合到第一图像帧中,其中所述图像帧对应于选自由下列组成的组的至少ー个产品网物体:产品和产品的组件。
13.如权利要求10所述的设备,其中生成所述第一线触发信号包括从所述网速度传感器接收指示所述产品网速度的网速度数据;并且将所述网速度数据转化为线触发信号。
14.如权利要求10所述的设备,其中所述第一摄像机控制系统的至少ー个硬件组件还被构造成鉴于所述产品节线数据和所述产品相数据而生成第一摄像机帧触发,并且其中所述第一摄像机帧触发信号指示由所述第一摄像机捕获的图像帧之间的中断。
15.如权利要求10所述的设备,所述设备还包括与所述图像处理计算机通信的面扫描摄像机。
16.如权利要求10所述的设备,其中所述公共通信协议选自由下列组成的组:FTP、TCP/IP、IEEE 1394(FIREWIRE)、Ethernet/IP 和 GIGE VISION。
17. ー种用于检测在线产品网的设备,所述产品网相对于所述设备在纵向上移动,所述设备包括: 线扫描摄像机,所述线扫描摄像机限定视域并且被定位成使得所述视域包括所述产品网的一部分; 与所述摄像机电子通信的摄像机控制系统,其中所述摄像机控制系统包括至少ー个计算机硬件组件,所述硬件组件被构造成: 生成线触发信号,其中所述线触发信号指示获得恒定的纵向像素分辨率所必需的摄像机图像摘获的时间频率;以及 鉴于产品节线数据和产品相数据而生成摄像机帧触发信号,其中所述摄像机帧触发信号指示由所述摄像机捕获的图像帧之间的中断,并且其中每个图像均对应于产品网上的一个产品; 与所述第一摄像机电子通信的图像处理计算机,其中所述图像处理计算机包括至少ー个处理器和能够操作地联合的存储器; 其中所述线扫描摄像机和所述图像处理计算机中的至少ー个被程序化为将第一检测算法应用至第一图像; 其中,所述图像处理计算机被程序化为在所述第一检测算法的结果指示不正常状态的条件下,将第二检测算法应用至所述第一图像。
18.如权利要求17所述的设备,其中所述第一检测算法被应用在所述线扫描摄像机处。
19.如权利要求17所述的设备,其中所述第一检测算法被构造成在移动网上检测产品组件的存在,并且其中由所述第一检测算法的结果指示的不正常状态表示,不能够以预定的置信度来确定产品组件的存在。
20.如权利要求17所述的设备,其中所述第二检测算法选自由下列组成的组:小波分析算法和欧几里德距离作图算法。
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