CN104071403A - 容器贴标位置调整系统以及给容器贴标的方法 - Google Patents

Abstract

容器贴标位置调整系统以及给容器贴标的方法，涉及一种将标签准确贴到容器表面的装置和方法。在传输装置（6）相对第一摄像机（4）的另一侧固定有两个反光镜（2），第一摄像机（4）与两个反光镜（2）分别对应容器（1）圆周上120°的范围，容器（1）在反光镜（2）中的镜像位于第一摄像机（4）的成像范围内，第一摄像机（4）能够采集一幅容器（1）整个表面的图像，确定标志符所处的位置，给容器贴标的方法是首先标定第一摄像机（4）与第二摄像机（5），然后利用第一摄像机（4）拍摄的图像进行粗定位，最后利用第二摄像机（5）进行精定位，使容器（1）标志符一侧与待贴标签准确定位，具有成本低、检测效率高等优点。

Description

容器贴标位置调整系统以及给容器贴标的方法

技术领域

容器贴标位置调整系统以及给容器贴标的方法，涉及一种将标签准确贴到容器表面的装置和方法。

背景技术

在灌装线上给容器贴标都是采用自动贴标机进行，标签并非是贴到容器的任意位置上，容器上都设有外凸或其他结构的标志符，要求标签必须与标志符准确定位，而灌装线上容器角度各不相同，这就需要将容器具有标志符的一侧统一转动到一个预定的方向。在转动之前均需要获知标志符位于容器的哪个方向，这样才能够准确旋转，目前国内外主要是采用一个或多个相机对容器进行多角度拍摄，从而得到一幅容器展开后的图片，而且拍照所需要的线路长度增加，如果采用一个相机就需要容器在一个工位上至少转动三次，这就需要花费大量的检测时间，降低检测效率，而如果采用容器在传输的过程旋转并拍照，就需要至少三个相机才能得到一幅完整的展开图，而且需要至少一台摄像机进行精定位，这样就需要至少四台摄像机才能完成对标志符的定位，相机的数量多，托盘检测、驱动元件以及相机控制元件相应增加，造成成本增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种成本低、检测效率高、定位准确的容器贴标位置调整系统以及给容器贴标的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该容器贴标位置调整系统，包括容器、传输装置、第一摄像机和第二摄像机，容器表面设有标志符，传输装置上设有多个托盘和驱动托盘沿竖直轴线旋转的驱动机构，容器竖立放置在一个托盘上传输，第一摄像机与第二摄像机沿传输装置的传输方向间隔固定，在传输装置相对第一摄像机的另一侧固定有两个反光镜，第一摄像机与两个反光镜分别对应容器圆周上120°的范围，容器在反光镜中的镜像位于第一摄像机的成像范围内；还包括两个位置传感器，分别位于第一摄像机与第二摄像机的视场中心，与托盘相配合的固定在传输装置上。视场中心是指摄像机所拍摄范围的中心点，第一摄像机拍摄的图像包括了容器正面120°的图像，还包括了容器后侧在反光镜中两个120°的图像，通过一个摄像机一次成像得到整个容器表面的图像，减少了摄像机的数量，降低成本，同时减少了控制单元，控制更加简单，只需要拍摄一次就可以完成对容器标志符的粗定位，减少检测时间，提高检测效率，而且第一摄像机拍摄的图像是绝对同步的，定位精度高。

优选的，所述两个反光镜间隔设置，在两个反光镜的后侧设有第一背光板，在容器相对第二摄像机的另一侧固定有第二背光板。

进一步的，还包括两个第三背光板，第三背光板与反光镜对称位于容器两侧。

优选的，所述第一摄像机视场角为30°，像素为2048×1536，第二摄像机的视场角为20°，像素为1024×960。

优选的，相邻两个托盘的中心距为容器直径的两倍以上，第一摄像机与第二摄像机间隔至少两个托盘。

利用上述的容器贴标位置调整系统给容器贴标的方法，包括以下步骤：

步骤1，分别标定第一摄像机与第二摄像机，容器同轴放置在托盘上，第一摄像机与第二摄像机多角度拍摄容器的多幅图像，确定各图像与托盘旋转角度之间的关系；

步骤2，托盘到达第一摄像机的视场中心，第一摄像机拍摄一张照片，得到容器整个表面的图像，确定标志符所处的位置；

步骤3，粗定位，容器的标志符一侧转动至第二摄像机的拍摄范围内；

步骤4，托盘到达第二摄像机的视场中心，第二摄像机拍摄一张照片；

步骤5，精定位，容器的标志符与待贴标签准确定位。

优选的，步骤1中标定第一摄像机的方法是：托盘每旋转1°，第一摄像机拍摄一张照片，共拍摄360张容器的照片，计算每张照片中标志符中心点的横坐标，得到标志符横坐标与容器旋转角度之间的关系。

优选的，步骤1中标定第二摄像机的方法是：托盘顺时针旋转0.5°，第二摄像机拍摄一张照片，托盘旋转30次，拍30幅照片，记录下每张照片中标志符中心的横坐标位置；托盘逆时针旋转0.5°，第二摄像机拍摄一张照片，托盘旋转30次，拍30幅照片，计算每张照片中标志符中心点的横坐标，得到标志符横坐标与容器旋转角度之间的关系。

优选的，在计算每张照片中标志符中心点的横坐标后，计算标志符中心点的横坐标相对照片中容器侧边的距离L，得到距离L与容器旋转角度之间的关系，完成对第一摄像机与第二摄像机的标定。通过相对距离L标定第一摄像机与第二摄像机，克服容器在托盘上位置有偏差时造成标定存在一定的误差的问题，标定更加准确，提高贴标精度。

优选的，步骤3中所述粗定位方法是：二值化步骤2中所拍摄的图像，得到标志符中心在图像中的横坐标，查找步骤1中第一摄像机拍摄的照片中标志符的横坐标与步骤2中标志符的横坐标最近的一幅图像，根据步骤1对第一摄像机的标定确定容器的旋转角度；

步骤5中所述精定位方法是：二值化步骤4中所拍摄的图像，得到标志符中心在图像中的横坐标，查找步骤1中第二摄像机拍摄的照片中标志符的横坐标与步骤4中标志符的横坐标最近的一幅图像，根据步骤1对第二摄像机的标定确定容器的旋转角度。

步骤3中所述粗定位方法是：对比步骤2中所拍摄的图像与步骤1中第一摄像机拍摄的多幅图像，查找步骤1中与步骤2中所拍摄图像最相似的一幅图像，根据步骤1对第一摄像机的标定确定容器的旋转角度。

与现有技术相比，本发明容器贴标位置调整系统以及给容器贴标的方法的上述技术方案所具有的有益效果是：

1、成本低，利用第一摄像机与两个反光镜可以拍摄到一张整个容器表面的图像，减少了摄像机的数量，而且减少了控制元件的数量，从而降低了成本；同时提高了检测效率，一次成像整个容器表面的图像，克服了以往需要多次转动容器进行拍照所造成检测时间长的问题，并且避免多个摄像机同时拍摄容器各个角度的图像容易因为同步度差所造成的定位精度差问题，提高检测精度。

2、采用背光板防止车间内其他物品对图像产生干扰，提高定位精度。

3、通过第一摄像机拍照并调节后，第二摄像机负责在一个较窄的范围内定位标志符，第二摄像机的视场角小，减少周围环境对图像精度的干扰，同时拍摄范围小了能够提高图像的精度，便于准确计算标志符中心的坐标。

4、容器在反光镜中的镜像会有一定的变形，所以第一摄像机拍摄的图像并非是容器绝对的展开图，而对第一摄像机的标定中也存在同样的变形，可以将变形量完全剔除，并不会影响对标志符的定位，而且不需要计算反光镜中容器的镜像的变形量，提高检测效率。

5、通过相对距离L标定第一摄像机与第二摄像机，克服容器在托盘上位置有偏差时造成标定存在一定的误差的问题，标定更加准确，提高贴标精度。

6、通过对比第一摄像机、第二摄像机拍摄的图像中标志符的横坐标与标定值，准确确定容器的旋转角度，定位准确、快速。

附图说明

图1为该容器贴标位置调整系统实施例1的结构示意图。

图2为对第一摄像机拍摄的图像进行标定的示意图。

图3为该容器贴标位置调整系统实施例2的结构示意图。

其中：1、容器  2、反光镜  3、第一背光板  4、第一摄像机  5、第二摄像机  6、传输装置  601、托盘  7、第三背光板  8、第二背光板。

具体实施方式

图1～2是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~3对本发明做进一步说明。

实施例1

参照图1，该容器贴标位置调整系统，包括传输装置6、容器1、第一摄像机4、第二摄像机5、反光镜2和背光板，传输装置6弧形设置，传输装置6上均匀间隔设有多个托盘601，每个托盘601上竖立放置一个容器1，以容器1为啤酒瓶为例，在容器1的表面设有标志符（图中未画出），标签要贴在标志符的正下方，第一摄像机4与第二摄像机5沿传输装置6的传输方向间隔设置，第一摄像机4与第二摄像机5均固定在传输装置6的外侧，反光镜2有两个，均固定在传输装置6的内侧，两个反光镜2与第一摄像机4分别对应容器1圆周的120°范围，容器1在反光镜2中的镜像位于第一摄像机4的成像范围内，第一摄像机4拍摄容器1时，反光镜2中容器1的镜像也被拍摄到，这样第一摄像机4拍摄的图像就可以看到整个容器1的表面。托盘601连接有驱动其旋转的驱动机构，驱动机构采用伺服电机，可以在每个托盘601的下方均连接有一个伺服电机，也可以在第一摄像机4后侧、第二摄像机5后侧分别设置一个伺服电机，伺服电机通过离合器与托盘6连接，第一摄像机4与第二摄像机5拍摄图像后，伺服电机分别驱动托盘601旋转，使容器1旋转到预定的位置。传输装置6在第一摄像机4与第二摄像机5的视场中心分别设有位置传感器（图中未画出），位置传感器与托盘601配合，托盘601到达第一摄像机4或第二摄像机5的视场中心，对应的位置传感器检测到托盘601并控制第一摄像机4或第二摄像机5拍摄，从而使容器1的图像位于照片的中心，提高定位精度。

背光板包括第一背光板3、第二背光板8和第三背光板7，背光板的颜色与容器1的颜色相异，从而使容器1的图像清晰显示，便于进行图像处理，两个反光镜2间隔且相向的倾斜设置，第一背光板3位于两个反光镜2的后侧，第二背光板8与第二摄像机5相对的位于传输装置6另一侧，第三背光板7位于容器1相对反光镜2的另一侧，避免生产车间内的图像映射进入反光镜2内，便于图像处理。

啤酒瓶的直径为65mm，反光镜2大小为100mm×260mm，能够在容器1为啤酒瓶时完整成像容器1，反光镜2与第一背光板3的角度可以调节，相邻托盘601中心点的距离为150mm，第一摄像机4与第一背光板3的距离为1m，与正对的托盘601的中心距离为65mm，视场角为30°，像素为2048×1536，第二摄像机5与正对的托盘601的中心距离为50mm，视场角为20°，像素为1024×960。

较佳的，在第一摄像机4与第二摄像机5的视场中心的上方分别设有顶光源，托盘601转动到第一摄像机4与第二摄像机5视场中心时，顶光源打开，光线由上到下竖直照射在容器1上，能够更清晰的显示出标志符，便于在后期对图像二值化并准确得到标志符中心的坐标。

利用上述容器贴标位置调整系统给容器贴标的方法，包括以下步骤：

步骤1，分别标定第一摄像机4与第二摄像机5，确定第一摄像机4与第二摄像机5拍摄的多幅图像与托盘601旋转角度之间的关系。

托盘601每旋转1°，第一摄像机4拍摄一张照片，共拍摄360张容器1的照片，二值化各照片，并计算每张照片中标志符中心点的横坐标，得到标志符横坐标与容器1旋转角度之间的关系，并存储在计算机中；托盘601顺时针旋转0.5°，第二摄像机5拍摄一张照片，托盘601旋转30次，拍30幅照片，记录下每张照片中标志符中心的横坐标位置；托盘601逆时针旋转0.5°，第二摄像机5拍摄一张照片，托盘601旋转30次，拍30幅照片，二值化各照片，计算每张照片中标志符中心点的横坐标，得到标志符横坐标与容器1旋转角度之间的关系，并存储在计算机中。

参照图2，较佳的，计算每张照片中标志符中心点的横坐标后，计算标志符中心点的横坐标相对照片中容器1侧边的距离L，根据这个距离L标定托盘601的旋转角度，这是因为容器1是通过机械手放置在托盘601上，为了将容器1可靠放到托盘601上，托盘601的直径会大于容器1的直径，容器1并不一定是放置到与托盘601同轴的位置上，容器1与托盘601偏心后，如果通过标志符中心点在整个照片中绝对位置来标定托盘601的旋转角度，因为各个容器1在托盘601上位置有偏差，会造成一定的误差。

步骤2，位置传感器检测到托盘601到达第一摄像机4的视场中心，第一摄像机4拍摄一张照片，得到容器1整个表面的图像，确定标志符所处的位置。

容器1前侧表面以及反光镜2中容器1的镜像均在第一摄像机4中成像，得到一张容器1近似张开的图像，之所以近似是因为容器1在反光镜2中的镜像会有一定的变形，所以第一摄像机4拍摄的图像并非是容器1绝对的展开图，步骤1的标定也存在同样的变形，可以将变形量完全剔除，并不会影响对标志符的定位。

步骤3，粗定位，容器1的标志符一侧转动至第二摄像机5的拍摄范围内。

二值化步骤2中所拍摄的图像，得到标志符中心在图像中的横坐标，计算标志符中心点的横坐标相对照片中容器1侧边的距离，查找步骤1中第一摄像机4拍摄的照片中标志符的横坐标与步骤2中标志符的横坐标最近的一幅图像，根据步骤1对第一摄像机4的标定确定容器1的旋转角度，驱动机构驱动托盘601旋转，使容器1的标志符一侧转动至第二摄像机5的一侧，如果出现步骤1中有两幅图像中标志符横坐标均与步骤2中标志符横坐标相同，则选择其中的任意一个，因为是粗定位，都能够保证标志符位于第二摄像机5的拍摄范围内。

步骤4，位置传感器检测到托盘601到达第二摄像机5的视场中心，第二摄像机5拍摄一张照片，试验过程中发现步骤3中当标志符位于第一摄像机4与反光镜2交接处，以及两个反光镜2的交接处时，标志符的定位精度降低，所以需要第二摄像机5进行进一步的定位，来保证容器1的标志符一侧正对待贴标签。

步骤5，精定位，容器1的标志符与待贴标签准确定位。

二值化步骤4中所拍摄的图像，得到标志符中心在图像中的横坐标，计算标志符中心点的横坐标相对照片中容器1侧边的距离，查找步骤1中第二摄像机5拍摄的照片中标志符的横坐标与步骤4中标志符的横坐标最近的一幅图像，根据步骤1对第二摄像机5的标定确定容器1的旋转角度，使容器1的标志符一侧正对待贴标签。

实施例2

参照图3，该容器贴标位置调整系统，包括传输装置6、容器1、第一摄像机4、第二摄像机5和反光镜2，传输装置6直线传输容器1，第一摄像机4与第二摄像机5间隔三个托盘601，两个反光镜2均采用与容器1同轴的弧面镜，两个反光镜2与第一摄像机4分别对应容器1圆周120°的范围，弧面镜能够有效减少容器1镜像的变形，提高定位精度。两个反光镜2可以相接设置，能够阻止第一摄像机4拍摄到反光镜2后侧的景象，便于后面对图像的处理，提高定位精度。其他结构同实施例1。

实施例1中步骤3所述粗定位方法还可以采用直接对比图像的方法，即采用计算机直接对比步骤2所拍摄的图像与步骤1中的图像，具体方法是：对比步骤2中所拍摄的图像与步骤1中第一摄像机4拍摄的多幅图像，查找步骤1中与步骤2中所拍摄图像最相似的一幅图像，根据步骤1对第一摄像机4的标定确定容器1的旋转角度。

另外还可以在容器1下方设置底光源，托盘601上在容器1的外周均匀开设有多个环形排列的透光孔，在托盘601下方设有底光源，光线穿过透光孔照射在容器1表面，托盘601转动到第一摄像机4与第二摄像机5视场中心时，底光源打开，然后拍摄图像，容器1内部呈透明状，能够更清晰的显示出标志符，便于在后期对图像二值化并准确得到标志符中心的坐标。可以在每个托盘601的下方设置一个底光源，也可以仅在第一摄像机4与第二摄像机5视场中心分别设置一个底光源。

本发明在标定第一摄像机4与第二摄像机5时，可以使容器1固定在托盘601上，使第一摄像机4与第二摄像机5绕容器1固定圆周进行旋转拍照。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种容器贴标位置调整系统，包括容器（1）、传输装置（6）、第一摄像机（4）和第二摄像机（5），容器（1）表面设有标志符，传输装置（6）上设有多个托盘（601）和驱动托盘（601）沿竖直轴线旋转的驱动机构，容器（1）竖立放置在一个托盘（601）上传输，第一摄像机（4）与第二摄像机（5）沿传输装置（6）的传输方向间隔固定，其特征在于：在传输装置（6）相对第一摄像机（4）的另一侧固定有两个反光镜（2），第一摄像机（4）与两个反光镜（2）分别对应容器（1）圆周上120°的范围，容器（1）在反光镜（2）中的镜像位于第一摄像机（4）的成像范围内；还包括两个位置传感器，分别位于第一摄像机（4）与第二摄像机（5）的视场中心，与托盘（601）相配合的固定在传输装置（6）上。

2.根据权利要求1所诉的容器贴标位置调整系统，其特征在于：所述两个反光镜（2）间隔设置，在两个反光镜（2）的后侧设有第一背光板（3），在容器（1）相对第二摄像机（5）的另一侧固定有第二背光板（8）。

3.根据权利要求1或2所诉的容器贴标位置调整系统，其特征在于：还包括两个第三背光板（7），第三背光板（7）与反光镜（2）对称位于容器（1）两侧。

4. 据权利要求1所诉的容器贴标位置调整系统，其特征在于：相邻两个托盘（601）的中心距为容器（1）直径的两倍以上，第一摄像机（4）与第二摄像机（5）间隔至少两个托盘（601）。

5.利用权利要求1～4任一项所述的容器贴标位置调整系统给容器贴标的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，分别标定第一摄像机（4）与第二摄像机（5），容器（1）同轴放置在托盘（601）上，第一摄像机（4）与第二摄像机（5）多角度拍摄容器（1）的多幅图像，确定各图像与托盘（601）旋转角度之间的关系；

步骤2，托盘（601）到达第一摄像机（4）的视场中心，第一摄像机（4）拍摄一张照片，得到容器（1）整个表面的图像，确定标志符所处的位置；

步骤3，粗定位，容器（1）的标志符一侧转动至第二摄像机（5）的拍摄范围内；

步骤4，托盘（601）到达第二摄像机（5）的视场中心，第二摄像机（5）拍摄一张照片；

步骤5，精定位，容器（1）的标志符与待贴标签准确定位。

6. 根据权利要求5所述的给容器贴标的方法，其特征在于：步骤1中标定第一摄像机（4）的方法是：托盘（601）每旋转1°，第一摄像机（4）拍摄一张照片，共拍摄360张容器（1）的照片，计算每张照片中标志符中心点的横坐标，得到标志符横坐标与容器（1）旋转角度之间的关系。

7. 根据权利要求5所述的给容器贴标的方法，其特征在于：步骤1中标定第二摄像机（5）的方法是：托盘（601）顺时针旋转0.5°，第二摄像机（5）拍摄一张照片，托盘（601）旋转30次，拍30幅照片，记录下每张照片中标志符中心的横坐标位置；托盘（601）逆时针旋转0.5°，第二摄像机（5）拍摄一张照片，托盘（601）旋转30次，拍30幅照片，计算每张照片中标志符中心点的横坐标，得到标志符横坐标与容器（1）旋转角度之间的关系。

8. 根据权利要求6或7所述的给容器贴标的方法，其特征在于：在计算每张照片中标志符中心点的横坐标后，计算标志符中心点的横坐标相对照片中容器（1）侧边的距离L，得到距离L与容器（1）旋转角度之间的关系，完成对第一摄像机（4）与第二摄像机（5）的标定。

9. 根据权利要求5所述的给容器贴标的方法，其特征在于：步骤3中所述粗定位方法是：二值化步骤2中所拍摄的图像，得到标志符中心在图像中的横坐标，查找步骤1中第一摄像机（4）拍摄的照片中标志符的横坐标与步骤2中标志符的横坐标最近的一幅图像，根据步骤1对第一摄像机（4）的标定确定容器（1）的旋转角度；

步骤5中所述精定位方法是：二值化步骤4中所拍摄的图像，得到标志符中心在图像中的横坐标，查找步骤1中第二摄像机（5）拍摄的照片中标志符的横坐标与步骤4中标志符的横坐标最近的一幅图像，根据步骤1对第二摄像机（5）的标定确定容器（1）的旋转角度。

10. 根据权利要求5所述的给容器贴标的方法，其特征在于：步骤3中所述粗定位方法是：对比步骤2中所拍摄的图像与步骤1中第一摄像机（4）拍摄的多幅图像，查找步骤1中与步骤2中所拍摄图像最相似的一幅图像，根据步骤1对第一摄像机（4）的标定确定容器（1）的旋转角度。