CN110998297A

CN110998297A - 用于检查产品质量的方法和机器

Info

Publication number: CN110998297A
Application number: CN201880053166.6A
Authority: CN
Inventors: 亚历山大·波沙尔
Original assignee: Bobst Mex SA
Current assignee: Bobst Mex SA
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2020-04-10
Also published as: KR20200032744A; KR20210150589A; WO2019034289A1; KR102419484B1; CA3072278C; US11327027B2; AU2018316400A1; US20200240926A1; JP2020529611A; BR112020002203A2; JP7186216B2; EP3669182B1; AU2018316400B2; CA3072278A1; EP3669182A1

Abstract

本发明涉及一种用于检查产品（1）的质量的方法，该产品（1）包括至少两个彼此连接的纸板部分（2），使得狭槽（10）在纸板部分之间从产品（1）的一侧延伸到相对侧，狭槽（10）预期相对于产品（1）的外边缘垂直延伸，包括以下步骤：捕获狭槽（10）在产品（1）一侧的二维图像和狭槽在产品另一侧的二维图像，分析图像以识别狭槽（10），比较一个产品的狭槽在相对两侧的位置，确定位置之间的差是否在预定的公差范围内。本发明还涉及一种用于检查产品（1）的质量的机器，所述产品（1）由至少两个彼此连接的纸板部分（2）制成，使得狭槽（10）从产品的一侧延伸到相对侧，狭槽预期相对于产品的外边缘垂直延伸，所述机器包括：两个照相机（304），其用于在堆叠产品的堆叠区域中捕获二维图像；图像处理模块（306），用于在捕获的图像中识别狭槽在产品的两侧的位置，以及偏移确定模块（310），用于确定狭槽在产品相对侧的位置之间的偏移量。

Description

用于检查产品质量的方法和机器

技术领域

本发明涉及一种用于检查产品质量的方法和机器，该产品包括至少两个彼此连接的纸板部分，使得狭槽在纸板部分之间从产品的一侧延伸到相对侧，并且该狭槽预期相对于产品的外边缘垂直延伸。

背景技术

具体地，该产品可以是可折叠的盒子，例如包装盒。在盒子的制造过程中，纸板部分彼此粘合。在相邻的纸板部分之间，狭槽从盒子的一侧横向延伸到相对侧。

纸板部分可以是同一纸板元件的相对布置的部分(如果纸板元件在至少一个圆周方向上形成盒子的壁，使得相对布置的部分彼此靠近，从而被狭槽分开)，或者纸板部分是相互连接以形成盒子的分开的纸板元件。

假设纸板部分彼此正确地粘合，则狭槽在整个宽度上具有恒定的尺寸。否则，尺寸会随宽度变化。

由WO2016/096157A1中已知检查狭槽的宽度。一般而言，狭槽的宽度是在产品的相对两侧测量的。如果宽度(在一定的公差范围内)相同并且在预定范围内，则认为质量还可以。

然而，事实证明，纸板部分有时不是完美的正方形。然后，狭槽有可能倾斜地或沿着弯曲的路径从盒子的一侧延伸到盒子的另一侧，并且在盒子的相对侧具有相同的宽度。这种缺陷被称为“正方形问题(squaring issue)”，因为这是纸板部分不为正方形所造成的结果。

当用WO2016/096157A1的装置和方法检查这种产品时，即使这样的狭槽不符合质量期望，盒子仍被认定是好的。

因此，本发明的目的是允许检测正方形问题。

发明内容

为了实现该目的，本发明提供了一种用于检查产品质量的方法，该产品包括至少两个彼此连接的纸板部分，使得狭槽在纸板部分之间从产品的一侧延伸到相对侧，并且该狭槽预期相对于产品的外边缘垂直延伸，包括以下步骤：

-捕获狭槽在产品一侧的二维图像(或2D图像)和狭槽在产品另一侧的二维图像(或2D图像)，

-分析图像以识别狭槽，

-比较一个产品的狭槽在相对两侧的位置，

-确定位置之间的差是否在预定的公差范围内。

二维图像是指其像素值代表一个或多个光度值的图像。例如，图像像素可以具有一个灰度值(导致灰度2D图像)或代表红色、蓝色和绿色通道的三个值(导致彩色2D图像)。其像素值代表照相机和场景中与该像素有关的部分之间的距离的图像不视为二维图像。优选地，使用灰度2D图像。

这些位置是沿着产品外边缘的方向测量的。在这种情况下，位置是一维数。图像可以构造为使得该方向是水平的(根据图像坐标)，因此该位置是狭槽的水平位置。

本发明进一步提供了一种用于检查产品的质量的机器，该产品由至少两个彼此连接的纸板部分制成，从而使得狭槽从产品的一侧延伸到相对侧，并且该狭槽预期相对于产品的外边缘垂直延伸，该机器包括：两个照相机，用于在堆叠产品的堆叠区域中捕获2D图像，图像处理模块，用于在捕获的图像中识别狭槽在产品两侧的位置，以及偏移确定模块，用于确定狭槽在产品相对侧的位置之间的偏移量。

本发明所基于的原理是检查狭槽在产品的相对侧上是否在相同的位置。如果是，则表明不存在正方形问题。根据本发明的方法和机器的主要优点在于，可以非常迅速地确定狭槽的位置，而无需花费大量的计算工作。此外，从WO 2016/096157 A1已知的机器的硬件可以“升级”，使得不仅可以在固定宽度方面检查狭槽，还可以在正方形问题方面检查狭槽。这里的“升级”是指在软件级别添加进一步的分析功能；无需其他硬件。

根据本发明的实施方式，利用两个照相机捕获2D图像，每个照相机被分配到待检查的产品的一侧。使用2D照相机可以以高频率和低数据量获得高质量的图像。

如果使用一维照相机(线照相机)(或者如果仅使用二维照相机的一行(singleline))，则可以实现更低的数据量。当使用线照相机时，可以通过移动照相机来获得二维图像，如稍后在说明书中所述。

根据本发明的优选实施方式，借助于校准目标对照相机进行校准。通过捕获校准目标的狭槽的图像，可以获得两个照相机相对于彼此的精确定位。校准步骤之后，对于完全满足质量要求的产品来说，可以获知在何位置这两个狭槽可以从照相机被“看到”。

由此获得的校准值可以存储在偏移确定模块内的存储器中，或者通常被存储在机器控制器中。有时，会重复进行校准，以确保在检查产品质量时能够识别并适当考虑随时间推移出现的任何公差。

优选地，捕获产品的堆叠的2D图像。因此，当产品由于堆叠而停止移动时，可以非常方便地进行质量控制。同样，在堆叠产品时，折叠的盒子的胶水可能仍很新鲜，可能会导致粘合部件的轻微运动。如果对产品的堆叠进行了质量控制(即在堆叠操作之后)，则检查由这种轻微运动引起的缺陷。

为了使数据量尽可能小，捕获产品侧面的一部分的2D图像，该部分是侧面长度的一小部分，优选小于侧面长度的10％。因此，由照相机“覆盖”的区域优选地被限制在狭槽通常所位于的范围内(或者，如果捕获了更宽的图像，则电子地限制在较小的关注区域)。如果照相机未在此范围内检测到狭槽，则可以假定该产品将无论如何都被拒收。

根据本发明的实施方式，在分析图像以识别狭槽的步骤期间确定狭槽的中心。与比较例如每个狭槽的两个外边缘相比，可以更方便地比较两个中心的位置。

附图说明

现在将参考附图中所示的实施方式描述本发明。在附图中，

-图1示出了具有正方形问题的产品示例，

-图2示意性地示出了根据本发明的机器，

-图3示意性地示出了在图2的机器中使用的照相机中的一个，

-图4以横截面示意性地示出了图3的照相机，

-图5示意性地示出了使用图2的机器捕获的图像。

具体实施方式

图1示出了可折叠盒子1，其在此用作待检查其质量的产品的示例。在图1中示出的盒子1处于折叠状态，其包括彼此连接的纸板部分2，并且包括通过折痕5连接到纸板部分2的折板(flap)4。这里，相邻的纸板部分2借助于舌片(tongue)6彼此粘合。

在相邻的纸板部分2之间，存在狭槽10。理想地，狭槽相对于可折叠盒子的外边缘垂直地延伸。

实际上，纸板部分2有时不是正方形的，而是具有在图1中用虚线示出的形式。这被称为“正方形问题”。

可以看出，狭槽10的宽度在整个宽度上通常是恒定的，这意味着可以在产品的相对侧处测量的宽度W1、W2是相同的。因此，如果将狭槽在相对侧的宽度彼此比较(并且进一步地如果宽度在预定值之内)，则不会检测到质量问题。

为了比较狭槽在产品的相对侧的宽度，从WO2016/096157A1已知一种机器，其公开内容通过引用结合在本文中。

图2示出了机器50，其在很大程度上对应于WO2016/096157A1中公开的机器，但是包含一些修改。

图2所示的机器50用于制造可折叠盒子1，并且至少包括：

-粘合装置52，其配置成将胶施加到每个可折叠盒子1的粘合区域，

-折叠装置54，其配置为折叠纸板部分2，以便将待粘合的区域粘合到粘合区域上，

-堆叠装置56，其配置为堆叠处于折叠状态的可折叠盒子1，

-调整装置(squaring device)60，其配置为调整可折叠盒子1以形成包裹(pack)301，

-输送装置58，其配置为将可折叠盒子1放置在粘合装置52中，然后放置在折叠装置54中，然后放置在堆叠装置56中；在这种情况下，输送装置58是带式输送机，其提供约为每小时1800个可折叠盒子1的装置的输出速度，以及

-两个检查装置300。

在此，检查装置300放置在堆叠装置56和调整装置60的下游。粘合装置52、折叠装置54、堆叠装置56和调整装置60在输送装置58确定的循环方向上从上游端到下游端依次设置。因此，每个检查装置300检查包裹301中的可折叠盒子1。

另外，两个检查装置300设置为形成两个周向包装面312的相应图像。该设置可以用于检查包裹301中容纳的每个可折叠盒子1的所有狭槽。

图3和图4示出了每个检查装置300的基本结构。

每个检查装置包括具有两个照明源302.1和302.2的照明系统302、框架303、照相机304、示意性指示的机器控制器305和图像处理模块306。

照相机304是线扫描照相机。线扫描照相机是其中感光部分由一排传感器(尺寸为1×n)组成的照相机。传感器可以是CCD(“电荷耦合器件”)传感器或CMOS(“互补金属氧化物半导体”)传感器。照相机304配置为接收光束304.4。

每个检查装置300由单个照相机304形成。照相机304具有光学校正装置304.5和配置为在使用中冷却照相机304的散热器304.6。

每个照明源302.1和302.2由设置成矩形矩阵的发光二极管(LED)302.5组成。每个照明源302.1和302.2包括各自的散热器302.6和302.7。

此外，检查装置300包括反射镜308，该反射镜308布置成将从每包可折叠盒子接收到的光反射到照相机304。该反射镜308使得可以形成紧凑的检查装置300。每个照明源302.1和302.2通过在框架303中形成的孔309直接照亮每包可折叠盒子。

实际上，从照相机304获得的图像是产品1的外边缘的长度的一小部分。考虑到正常公差，每个图像只能“覆盖”通常待分析的狭槽所在的小区域。通过减小照相机304的覆盖范围，可以最小化图像处理的持续时间。

在这种情况下，检查装置300排成一列，即，在输送装置58将包裹301带到检查装置300前方的位置时进行检查。输送装置58配置为在水平方向上输送包裹301。

为了捕获图像，使检查装置300相对于包裹301竖直地移动。优选地，在包裹301的折叠的盒子的相对端处的两个检查装置300同时移动，使得可折叠盒子的前部和后部是同时采集的，确保在两次捕获之间盒子没有移动。

使用该机器，通常可以检查折叠的盒子的相对两端的狭槽的宽度是否相同(在预定的公差范围内)。关于该检查的细节，参考WO2016/096157A1。

为了识别正方形问题，机器具有偏移确定模块310，其允许确定狭槽10是否在同一位置“终止”于相对侧，例如当纸板部分2为正方形并且狭槽相对于产品的外边缘垂直地延伸时就是这种情况。

偏移确定模块310处理由图像处理模块306使用的非常相同的图像。可替代地，偏移确定模块310并入图像处理模块306中。

一般而言，通过比较特定狭槽在产品相对侧可见的位置来检测正方形问题。如果狭槽在相同的位置处终止于相对侧(意味着：沿着相对于产品的外边缘垂直的线)，则纸板部分2是正方形的，并且质量还可以。

为了确定狭槽在产品的相对端处的位置，分析用照相机304捕获的图像。特别地，确定狭槽的中心在相对端处的位置。

在随后的步骤中，比较中心的位置，例如通过相互减去。如果比较的结果低于某个阈值，则认为质量还可以(关于潜在的正方形问题)。

为了适当地确定正方形问题，进行校准步骤，该校准步骤允许机器50获知照相机304在堆叠的相对侧上的位置。假设照相机304相对于堆叠处于相同位置，则校准目标中的狭槽的端部的位置的差为零。如果照相机304被布置成与理论位置略有偏移，则由偏移确定模块进行的比较导致一定的校准值，该校准值可以存储在存储器312中。因此，偏移确定模块310在进行下一个偏移确定时考虑该偏移。

图5示出了在支撑物S上收集的产品2的堆叠的相对侧处用照相机304捕获的图像的示例。

在区域I中，示出了产品一个侧面的图像的示例(例如，图1中所示的产品的上侧)，在区域II中，示出了产品相对侧的相应图像(在此是图1所示产品的下侧)。

为了便于参考，对于最低的产品2，产品以从1开始的数字标记。此外，此处为每个图像都绘制了虚拟参考线R。这条线对应于由校准目标确定的狭槽在产品侧面的位置。

对于第一产品2，狭槽10在相对侧在接近完美的位置处终止。在产品2的两侧的狭槽10的开口的中心是参考线R所在的位置。

对于第二产品，在一侧(区域I)的狭槽的中心在参考线R的右侧，而在另一侧(区域II)的狭槽的中心在参考线R的左侧。这意味着狭槽的中心在两侧都沿相同方向移动(参见图1：向左)，因此，存在相对侧的狭槽的宽度差是否在预定的公差范围内的问题。

对于第三产品2，狭槽的中心彼此偏移很大，由于其设置在参考线I的相对侧(必须牢记的是，图像中的一个通过与图5中的另一个图像并排显示而镜像反转)。因此，第三产品存在正方形问题。

对于第四产品2，狭槽10再次在相对侧处接近完美的位置终止。

对于第五产品2，存在正方形问题。

因此，机器控制装置不仅可以针对狭槽的恒定宽度而且可以针对正方形问题非常快速地检查产品的质量。

Claims

1.一种用于检查产品（1）的质量的方法，产品（1）包括至少两个彼此连接的纸板部分（2），使得狭槽（10）在纸板部分之间从产品（1）的一侧延伸到相对侧，狭槽（10）预期相对于产品（1）的外边缘垂直延伸，包括以下步骤：

- 捕获狭槽（10）在产品（1）一侧的二维图像和狭槽（10）在产品另一侧的二维图像，

- 分析图像以识别狭槽（10），- 比较一个产品的狭槽在相对两侧的位置，

- 沿着产品外边缘测量每个位置，

- 确定位置之间的差是否在预定的公差范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，二维图像是由两个照相机（304）捕获的，每个照相机（304）被分配至待检查的产品的一侧。

3.根据权利要求2所述的方法，其中照相机（304）是线照相机。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中借助于校准目标对照相机（304）进行校准。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，为产品的堆叠捕获二维图像。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，捕获产品侧面的一部分的二维图像，该部分是侧面长度的一小部分，优选小于侧面长度的10%。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在分析图像以识别狭槽的步骤期间，确定狭槽（10）的中心。

8.一种用于检查产品（1）的质量的机器，所述产品（1）由至少两个彼此连接的纸板部分（2）制成，使得狭槽（10）从产品的一侧延伸到相对侧，狭槽预期相对于产品的外边缘垂直延伸，所述机器包括两个照相机（304），其用于在堆叠产品的堆叠区域中捕获二维图像；图像处理模块（306），用于在捕获的图像中识别沿着图像的外边缘的方向测量的狭槽在产品两侧的位置，以及偏移确定模块（310），用于确定狭槽在产品相对侧的位置之间的偏移量。

9.根据权利要求8所述的机器，还包括存储校准数据的存储器，所述数据对应于相对于照相机正确定位的狭槽的位置。