CN113104338A - 回转式贴标机及定位贴标的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种回转式贴标机及定位贴标的方法，回转式贴标机包括转盘，转盘上间隔设置有若干工位，每个工位上的电机均能驱动对应托盘与其上的瓶子同步自转，环绕转盘依次设置上瓶区、自转加速区、拍摄区、调整区、贴标区、出瓶区；拍摄区设置有视觉设备，视觉设备设置在转盘的外侧；贴标区设置有若干贴标机构，当贴标机构为两个或两个以上时，每相邻两个贴标机构之间均设置有调整间隙。定位贴标的方法包括：每个载有待贴标瓶子的工位在自转加速区匀速自转后进入拍摄区，视觉设备获得瓶子360度图像，计算得到偏差角度，将贴标起始位置调整至贴标位置，然后由对应的贴标机构进行贴标。本发明的优点是：贴标效率大大提高。

Description

回转式贴标机及定位贴标的方法
技术领域
本发明涉及包装生产技术领域，具体涉及回转式贴标机以及定位贴标的方法。
背景技术
回转式贴标机，包括：能回转运行的转盘，转盘上设置有若干工位，每个工位上均设置有托盘，转盘外侧设置有贴标机构，每个工位均具有贴标位置，每个工位的贴标位置相对转盘位置固定，贴标位置与贴标机构相对应，贴标时需要对瓶子进行定位，使瓶子上的贴标初始位置位于贴标位置，这样当带有待贴标瓶子的工位运动至贴标机构处时，贴标机构就能在贴标位置的瓶身上的贴标初始位置开始贴标。目前较多的均采用机械定位，机械定位不仅要求容器底部设置定位卡槽，还需要通过机械部件对容器进行阻挡限位。因此机械定位不仅会提高容器的加工成本，还容易在贴标过程中对容器产生损伤，此外，机械定位的贴标效率低下。
发明内容
本发明的目的是：提供一种回转式贴标机及定位贴标的方法，其贴标效率大大提高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：回转式贴标机，包括：能回转运行的转盘，转盘上间隔设置有若干工位，每个工位上均设置托盘和电机，每个电机均能驱动对应托盘与其上的瓶子同步自转，环绕转盘依次设置上瓶区、自转加速区、拍摄区、调整区、贴标区、出瓶区；拍摄区设置有用于对瓶身进行拍摄和图像处理的视觉设备，视觉设备设置在转盘的外侧，视觉设备以及每个电机均与PLC控制器通信；贴标区设置有若干贴标机构，当贴标机构为两个或两个以上时，每相邻两个贴标机构之间均设置有调整间隙。
进一步地，前述的回转式贴标机，其中，拍摄区为四个工位位置的区域，所述的视觉设备包括两台工业相机，两台工业相机在拍摄区间隔设置，每台工业相机负责两个工位的拍摄。
进一步地，前述的回转式贴标机，其中，调整区为两个工位位置的区域。
进一步地，前述的回转式贴标机，其中，每相邻两个贴标机构之间的调整间隙为一个工位位置的区域。
进一步地，前述的回转式贴标机，其中，拍摄区设置有用于照射瓶子的光源，拍摄区的瓶子的内侧设置有吸光板。
进一步地，前述的回转式贴标机，其中，每个工位上的电机均采用伺服电机。
进一步地，前述的回转式贴标机，其中，上瓶区设置上瓶星轮，出瓶区设置出瓶星轮，上瓶星轮与出瓶星轮与同一输送带衔接，所述的上瓶星轮设置在输送带的输入端，所述的出瓶星轮设置在输送带的输出端。
回转式贴标机定位贴标的方法，包括以下步骤：一、每个待贴标的瓶子依次被输送至运动至上瓶区工位的托盘上；二、每个载有待贴标瓶子的工位运行至自转加速区后，电机驱动托盘与其上的待贴标的瓶子先加速自转再匀速自转；三、带有匀速自转的待贴标瓶子的工位刚好完全位于拍摄区时，PLC控制器发信号至视觉设备，视觉设备对其拍摄第一张照片，同时该工位的电机记录自身的位置信息，之后该工位的瓶子每转动固定角度视觉设备对其拍摄一张照片直至瓶子匀速自转360度，视觉设备获得瓶子360度图像，之后该工位的瓶子停止自转并离开拍摄区；四、视觉设备处理所有图像，形成展开的长为瓶身周长的长方形图相，识别长方形图像上的瓶身的标记位置，并根据此标定瓶身上的贴标初始位置，贴标位置在长方形图像上的位置固定；当只进行一次贴标时，通过公式计算，β=360B/(πD),其中β为偏差角度，B为在长方形图像上的瓶身上的贴标起始位置与贴标位置的距离，D为瓶身直径；视觉设备将处理得到的β值信息反馈至PLC控制器，停止自转的瓶子进入调整区，PLC控制器控制电机转动角度β使得瓶身上的贴标起始位置调整至贴标位置；带有贴标起始位置调整至贴标位置的待贴标瓶子的工位运行至贴标区，对应的贴标机构在贴标位置、且在瓶身上的贴标初始位置开始贴标；当进行两次或两次以上的贴标时，每个贴标起始位置根据贴标的先后顺序依次排序，根据公式一和公式二进行计算，公式一：βi=360Bi/(πD),i为贴标起始位置的序号, i≥1，其中βi为第i个贴标初始位置与贴标位置的偏差角度，Bi为在长方形图像上的瓶身上的第i个贴标起始位置与贴标位置的距离，D为瓶身直径；公式二：θi=βi-βi-1，i≥2，其中θi为经厉前一次贴标后进行下一次贴标前需要再次转动的角度；视觉设备将计算得到的β1、θi对应值的信息反馈至PLC控制器；停止自转的瓶子进入调整区，PLC控制器控制电机转动角度β1，使瓶身上的第一贴标起始位置调整至贴标位置，第一贴标起始位置位于贴标位置的瓶子运动至对应贴标机构位置，从而进行第一次贴标；第一次贴标完成后，第i次贴标前都预先在经过的调整间隙调整角度θi，使得每次贴标前的对应的第i个贴标起始位置位于贴标位置，然后由对应的贴标机构进行贴标；五、贴标完成的瓶子在出瓶区被向外输出。
进一步地，前述的回转式贴标机定位贴标的方法，其中，进入拍摄区的工位的瓶子每转动30°被拍摄一张照片。
更进一步地，前述的回转式贴标机定位贴标的方法，其中，视觉设备采用平视的角度进行拍摄。
本发明的优点在于：一、提供了一种能大大提高贴标效率的回转式贴标机，该回转式贴标机中的视觉设备设置在转盘1的外侧，这极大地方便了整个回转式贴标机的设计和安装，且能更好的对瓶身摄像。二、提供了一种回转式贴标机定位贴标的方法，该方法采用视觉设备获得瓶身图像，从而识别标记位置并标定贴标初始位置，然后再进行位置调整，且在到达贴标机构之前进行角度调整，这大大提高了贴标的效率。
附图说明
图1是本发明所述的回转式贴标机的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，回转式贴标机，结构包括：能回转运行的转盘1，转盘1上均匀间隔设置有若干工位2，每个工位2上均设置托盘21和电机，每个电机均能驱动对应托盘21与其上的瓶子3同步自转。为了便于控制，所述的电机采用伺服电机。环绕转盘1依次设置上瓶区4、自转加速区5、拍摄区6、第一调整区7、贴标区8、出瓶区9。上瓶区4设置上瓶星轮41，出瓶区9设置出瓶星轮91，上瓶星轮41与出瓶星轮91与同一输送带10衔接，所述的上瓶星轮41设置在输送带10的输入端，所述的出瓶星轮91设置在输送带10的输出端。自转加速区5为两个工位位置的区域。
拍摄区6设置对瓶身进行拍摄和图像处理的视觉设备，视觉设备设置在转盘1的外侧，视觉设备以及每个伺服电机均与PLC控制器通信。本实施例中所述的视觉设备包括两台工业相机，顺着转盘的转动方向依次为第一工业相机61和第二工业相机62，本实施例中拍摄区6为四个工位位置的区域，每台工业相机分别负责两个工位的拍摄。为了提高拍摄质量，每个每台工业相机前设置有用于照射瓶子3的光源63，拍摄区6的瓶子3的内侧设置有吸光板64。吸光板64能有效防止反光，从而大大提高捕获的图像的质量，便于图像处理，能有效提高位置标定的精确度。
贴标区8间隔设置有若干贴标机构，每相邻两个贴标机构之间均留有调整间隙，每个调整间隙为一个工位的位置。本实施例中设置四个贴标机构，分别为第一贴标机构81、第二贴标机构82、第三贴标机构83、第四贴标机构84，第一贴标机构81与第二贴标机构82之间设置第一调整间隙801，第二贴标机构82与第三贴标机构83之间设置第二调整间隙802，第三贴标机构83与第四贴标机构84之间设置第三调整间隙803。可以根据实际贴标的数量启用相应的贴标机构。
每个瓶身上均设置有标记位置，每个工位2均具有贴标位置，每个工位2处的贴标位置相对于转盘1的位置固定。通常将瓶身上具有特殊形状的位置作为标记位置，如瓶身上的向外凸出或向里凹陷等形状的位置，这样便于视觉设备识别。根据标记位置可以标定瓶身上的贴标初始位置。根据不同产品的要求，需要在瓶身周向上的一个位置或多个不同位置进行贴标，因此需要根据贴标的数量及位置在瓶身上标定不同的贴标初始位置。
定位贴标包括如下步骤。
一、每个待贴标的瓶子3依次被输送至运行至上瓶区4的工位2的托盘21上。具体地，待贴标的瓶子3由输送带1的输入端输送至上瓶星轮41上，然后由上瓶星轮41在上瓶区4输送至工位2的托盘21上。
二、每个载有待贴标的瓶子3的工位2运行至自转加速区5后，该工位2的伺服电机开始驱动托盘21与其上的待贴标的瓶子3先加速自转后匀速自转。 自转加速区5为进入拍摄区6的拍摄做好准备工作。
三、带有匀速自转的待贴标瓶子3的工位2刚好完全位于拍摄区6时，如图1所示到达位置A，PLC控制器发信号至第一工业相机61，第一工业相机61对到达位置A的工位2上的瓶子3拍摄第一张照片，同时该工位2的伺服电机记录自身的位置信息。之后，该工位2的瓶子3每转动30°，视觉设备对其拍摄一张照片直至瓶子3匀速自转360°，一共拍摄十二张照片。具体的，第一工业相机61拍摄前六张照片，第二工业相机62拍摄后六张照片。自转了360°的瓶子停止自转并离开拍摄区6。所述的第一工业相机61与第二工业相机62均采用平视的视角进行拍摄。
四、视觉设备处理所有图像形成展开的长为瓶身周长的长方形图像，识别长方形图像上的瓶身上的标记位置，并根据此标定瓶身上的贴标初始位置。由于每个工位2处的贴标位置相对转盘位置固定，因此每个工位2处的贴标位置相对长方形图像的位置固定，贴标位置则通过长方形图像长度方向上靠近位置A的一端作为基准进行标定。
当瓶身上只需进行一次贴标时，根据公式β=360B/(πD)计算，其中，β为每个工位上的贴标初始位置与贴标位置的偏差角度，B为在长方形图像上的瓶身上的贴标起始位置与贴标位置的距离，D为瓶身直径。停止自转的瓶子进入第一调整区7，PLC控制器控制伺服电机转动角度β，使得瓶身上的贴标起始位置调整至贴标位置，即定位完成。带有完成定位的待贴标瓶子的工位2运行至贴标区8，对应贴标机构在贴标位置、且在瓶身上的贴标初始位置开始贴标。β值为零则不用转动，β值的正或负表示转动方向。
当瓶身上需要进行两次或两次以上贴标时，每个贴标起始位置根据贴标的先后顺序依次排序，根据公式一和公式二进行计算，公式一：βi=360Bi/(πD),i为贴标起始位置的序号, i≥1，其中βi为第i个贴标初始位置与贴标位置的偏差角度，Bi为在长方形图像上的瓶身上的第i个贴标起始位置与贴标位置的距离，D为瓶身周长；公式二：θi=βi-βi-1，i≥2，其中θi为经历前一次贴标后进行下一次贴标前需要再次转动的角度。以一共需要进行四次贴标为例进行说明，即瓶身上具有第一贴标起始位置、第二贴标起始位置、第三贴标起始位置、第四贴标起始位置。四次贴标分别依次由第一贴标机构81、第二贴标机构82、第三贴标机构82、第四贴标机构84进行。
视觉设备计算处理得到的β1、β2、β3、β4，以及θ2、θ3、θ4，视觉设备将β1、θ2、θ3、θ4对应值的信息反馈至PLC控制器。停止自转的瓶子进入第一调整区7，PLC控制器控制伺服电机转动角度β1，瓶身上的第一贴标起始位置调整至贴标位置，第一贴标起始位置位于贴标位置的瓶子运动至第一贴标机构81位置，从而进行第一次贴标。第一次贴标完成后，在第一调整间隙801进行第二次定位调整，PLC控制器控制伺服电机转动角度θ2，瓶身上的第二贴标起始位置调整至贴标位置，瓶身上的第二贴标起始位置位于贴标位置的瓶子运动至第二贴标机构82位置，进行第二次贴标。第二次贴标完成后，第二调整间隙802进行第三次定位调整，PLC控制器控制伺服电机转动角度θ3，瓶身上的第三贴标起始位置调整至贴标位置，瓶身上的第三贴标起始位置位于贴标位置的瓶子运动至第三贴标机构83位置，进行第三次贴标。第三次贴标完成后，在第三调整间隙803进行第四次定位调整，PLC控制器控制伺服电机转动角度θ4，瓶身上的第四贴标起始位置调整至贴标位置，瓶身上的第四贴标起始位置位于贴标位置的瓶子运动至第四贴标机构84位置，进行第四次贴标。
五、贴标完成的瓶子从出瓶区9向外输出。具体地，出瓶区9设置出瓶星轮91，出瓶星轮91将贴完标的瓶子输送至输送带10的输出端，由输送带10输出。
本发明的优点在于：一、提供了一种能大大提高贴标效率的回转式贴标机，该回转式贴标机中的视觉设备设置在转盘1的外侧，这极大地方便了整个回转式贴标机的设计和安装，且能更好的对瓶身摄像。二、提供了一种回转式贴标机定位贴标的方法，该方法采用视觉设备获得瓶身图像，从而识别标记位置并标定贴标初始位置，然后再进行位置调整，且在到达贴标机构之前进行角度调整，这大大提高了贴标的效率。

Claims (10)

1.回转式贴标机，包括：能回转运行的转盘，转盘上间隔设置有若干工位，每个工位上均设置托盘和电机，其特征在于：每个电机均能驱动对应托盘与其上的瓶子同步自转，环绕转盘依次设置上瓶区、自转加速区、拍摄区、调整区、贴标区、出瓶区；拍摄区设置有用于对瓶身进行拍摄和图像处理的视觉设备，视觉设备设置在转盘的外侧，视觉设备以及每个电机均与PLC控制器通信；贴标区设置有若干贴标机构，当贴标机构为两个或两个以上时，每相邻两个贴标机构之间均设置有调整间隙。
2.根据权利要求1所述的回转式贴标机，其特征在于：拍摄区为四个工位位置的区域，所述的视觉设备包括两台工业相机，两台工业相机在拍摄区间隔设置，每台工业相机负责两个工位的拍摄。
3.根据权利要求1或2所述的回转式贴标机，其特征在于：调整区为两个工位位置的区域。
4.根据权利要求1或2所述的回转式贴标机，其特征在于：每相邻两个贴标机构之间的调整间隙为一个工位位置的区域。
5.根据权利要求1或2所述的回转式贴标机，其特征在于：拍摄区设置有用于照射瓶子的光源，拍摄区的瓶子的内侧设置有吸光板。
6.根据权利要求1或2所述的回转式贴标机，其特征在于：每个工位上的电机均采用伺服电机。
7.根据权利要求1或2所述的回转式贴标机，其特征在于：上瓶区设置上瓶星轮，出瓶区设置出瓶星轮，上瓶星轮与出瓶星轮与同一输送带衔接，所述的上瓶星轮设置在输送带的输入端，所述的出瓶星轮设置在输送带的输出端。
8.回转式贴标机定位贴标的方法，其特征在于：包括以下步骤：一、每个待贴标的瓶子依次被输送至运动至上瓶区工位的托盘上；二、每个载有待贴标瓶子的工位运行至自转加速区后，电机驱动托盘与其上的待贴标的瓶子先加速自转再匀速自转；三、带有匀速自转的待贴标瓶子的工位刚好完全位于拍摄区时，PLC控制器发信号至视觉设备，视觉设备对其拍摄第一张照片，同时该工位的电机记录自身的位置信息，之后该工位的瓶子每转动固定角度视觉设备对其拍摄一张照片直至瓶子匀速自转360度，视觉设备获得瓶子360度图像，之后该工位的瓶子停止自转并离开拍摄区；四、视觉设备处理所有图像，形成展开的长为瓶身周长的长方形图像，识别长方形图像上的瓶身的标记位置，并根据此标定瓶身上的贴标初始位置，贴标位置在长方形图像上的位置固定；当只进行一次贴标时，通过公式计算，β=360B/(πD),其中β为偏差角度，B为在长方形图像上的瓶身上的贴标起始位置与贴标位置的距离，D为瓶身直径；视觉设备将处理得到的β值信息反馈至PLC控制器，停止自转的瓶子进入调整区，PLC控制器控制电机转动角度β使得瓶身上的贴标起始位置调整至贴标位置；待贴标起始位置调整至贴标位置的待贴标瓶子的工位运行至贴标区，对应的贴标机构在贴标位置、且在瓶身上的贴标初始位置开始贴标；当进行两次或两次以上的贴标时，每个贴标起始位置根据贴标的先后顺序依次排序，根据公式一和公式二进行计算，公式一：βi=360Bi/(πD),i为贴标起始位置的序号, i≥1，其中βi为第i个贴标初始位置与贴标位置的偏差角度，Bi为在长方形图像上的瓶身上的第i个贴标起始位置与贴标位置的距离，D为瓶身直径；公式二：θi=βi-βi-1，i≥2，其中θi为经厉前一次贴标后进行下一次贴标前需要再次转动的角度；视觉设备将计算得到的β1、θi对应值的信息反馈至PLC控制器；停止自转的瓶子进入调整区，PLC控制器控制电机转动角度β1，使瓶身上的第一贴标起始位置调整至贴标位置，第一贴标起始位置位于贴标位置的瓶子运动至对应贴标机构位置，从而进行第一次贴标；第一次贴标完成后，第i次贴标前都预先在经过的调整间隙调整角度θi，使得每次贴标前的对应的第i个贴标起始位置位于贴标位置，然后由对应的贴标机构进行贴标；五、贴标完成的瓶子在出瓶区被向外输出。
9.根据权利要求8所述的回转式贴标机定位贴标的方法，其特征在于：进入拍摄区的工位的瓶子每转动30°被拍摄一张照片。
10.根据权利要求8所述的回转式贴标机定位贴标的方法，其特征在于：视觉设备采用平视的角度进行拍摄。
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