CN114746351A

CN114746351A - 用于容器的定向的装置和方法

Info

Publication number: CN114746351A
Application number: CN202080082963.4A
Authority: CN
Inventors: 埃米迪奥·佐泽拉; 马西莫·博纳蒂
Original assignee: Antaris Vision Co ltd
Current assignee: Antaris Vision Co ltd
Priority date: 2019-10-01
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-07-12
Also published as: BR112022006254A2; EP4021830A1; EP4021830B1; US20220297949A1; WO2021063788A1

Abstract

公开了用于容器的定向的装置和方法，包括：围绕其竖向轴线旋转的旋转转盘，该旋转转盘具有周向的多个座，每个座围绕其自身轴线旋转，以赋予容纳在其中的每个容器围绕其自身的竖向轴线旋转，以及与所述旋转转盘一起的自转‑公转运动；所述容器的固定的照明器及用于在所述自转‑公转运动期间记录所述容器的多个连续图像的单个固定的记录装置，所述记录装置处于用于获取从由所述照明器照明的所述容器反射的光的位置，特点是，包括电子控制器件，其具有以时间顺序一起操作的学习器件、验证器件和操作器件，所述学习器件适于进行在所述记录装置(20)框定的范围内的N个位置中学习一个所述容器(4)的整个侧向表面的步骤，其中，当所述转盘(2)静止时，对于N个位置中的每个位置上的每次学习，所述容器(4)以随机的初始取向定位，并且在围绕其自身轴线(L2)旋转360°的过程中，记录所述容器(4)的R幅图像，所述验证器件适于进行验证步骤，其中，所述电子控制器件(10)仅从所述记录装置(20)获取所述容器(4)在每个位置N中的一个当前图像，所述电子控制器件(10)处理表示每个当前图像Ni和在所述学习步骤中在相同位置N中记录的R幅图像之间的相似性的相似性函数，对所述相似性函数进行相位同步和求和；操作器件在所述旋转转盘的旋转过程中起作用，其中，对于每个所述容器，所述电子控制器件仅从所述记录装置获取每个位置N中的一个当前图像，处理表示每个当前图像Ni和在所述学习步骤中在相同位置N中记录的R幅图像之间的相似性的相似性函数，对该相似性函数进行计算和求和，并且将与该求和的最大值相对应的角度α_m用于所述容器的定向。

Description

用于容器的定向的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于容器的定向的装置和方法。

背景技术

众所周知，目前市场上存在各种类型的自动定向装置，用于在包括线性输送机和旋转转盘的生产线上对半透明或不透明的塑料或玻璃容器进行充填和/或贴标。

已经开发了基于具有围绕其轴线旋转的周向的多个盘的旋转转盘的容器定向和质量控制系统，其中，每个盘支撑相应的容器并且自身旋转，从而赋予容器自转-公转(rotation-revolution)运动。

存在用于容器的定向的机械类型的简单装置，其中，齿接合在容器底部上专门形成的特殊座内，以便拉动容器移动。

此外，这种配备有齿的机械系统相应地要求容器具有形成在底部上的特殊座，用于与其接合。

这种类型的装置不精确，并且只能在低速下工作。

基于光学系统的用于容器的定向的装置也是已知的，该光学系统为此目的使用传感器。

在这种情况下，每个容器前面都具有传感器，该传感器在其工作高度处测量容器的轮廓。

这些系统使其对容器形状的变化的适应变得非常复杂，此外，这些系统基于非常嘈杂的信号，因此很难从中提取与容器轮廓或形状相关的有用信息。

因此，这些系统的设置也很复杂，并且在这种情况下，它们对容器形状的变化的适应也很复杂和麻烦，因为所有传感器必须精确放置在容器的相同高度和工作距离处。

为了克服这些缺点，还使用了光学系统。该光学系统基于使用安装在每次都跟随一组容器的倾斜的机械组件上的几个传感器。

该系统具有与前一系统相同的缺点，尽管这意味着用于传感器的成本较低，后者的数量较少，但是这被较高的机械成本所抵消，如可见的，因为需要倾斜的机械组件。

因此，可以肯定的是，带有光学传感器的系统通常具有观察单一轮廓的缺点，此外，当容器形状改变时，很难对该系统进行设置。

使用了光学视觉系统来代替具有光学传感器的系统；尽管成本更高，但它们基于图像工作，因此不仅能够重建容器的轮廓，而且能够重建观察到的容器的整个侧向表面。

在一些情况下，为了控制成本，使用了低成本的视觉系统，该视觉系统能够检测容器上的特定凹口或基准，并且因此，该视觉系统像传感器一样工作，并且同样可以单独定位，每个容器壳体座上定位一个，或者安装在倾斜组件中。

在旋转过程中，这些传感器跟随位于它们前面的容器，并且在识别所寻找的凹口或基准时定义数字信号。

与上述其它技术方案相比，该技术方案提供的优点在于，它能够检测容器的整个表面形状，而不仅仅是轮廓，并且在容器本身的形式发生改变的情况下，它使得检测变得极其简单。

然而，如上所述，鉴于这种系统操作所需的视觉系统的数量，这种系统具有成本高的缺点。

设置在检测装置外部的固定位置中的视觉系统成本很高，并且因此仅在顶级机器中使用。

这些机器通常具有3、4、5或6个记录点，并且对于被设置为在它们前面进行自转-公转的每个容器，每个观察点记录与容器的侧向表面的角度扇区相对应的图像。

从所有观察点记录的连续图像重建了容器的整个侧向表面。

这种系统具有的优点与其精度和高操作灵活性有关。

然而，与先前的解决方案相比，这种系统成本极高。

此外，为了实现图像的正确结合，以便正确重建容器的侧向表面，前述系统需要知道：

-记录照相机在空间中的几何位置；

-容器将被定位于拍摄位置中的角位置序列；

-关于容器的几何形状的一些数据。

因此，为这些系统创建“容器定向”方法是一项需要专业的、有资格的人员参与的操作。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于容器的定向的装置和方法，以解决现有技术的上述缺点。

在该任务的范围内，本发明的一个目的是提供一种用于容器的定向的装置和方法，其从结构和操作角度来看都是低成本的。

本发明的另一个目的是提供一种用于容器的定向的装置和方法，其能够通过观察容器的侧向表面而不是观察简单的轮廓来使容器定向，并且成本低、观察点单一。

本发明的另一个目的是提供一种用于容器的定向的装置和方法，其在操作成本和构造方面提供了视觉系统的所有优点以及光学系统的所有优点。

本发明的另一个目的是提供一种用于容器的定向的装置和方法，其能够以针对容器的定向的分辨率(resolution)和所需精度来检测容器的整个侧向表面，而不必为此目的雇用专业人员。

本发明的另一个目的是提供一种用于容器的定向的装置和方法，尽管使用了单个观察点，但是其允许在容器在记录装置的框定范围内被传送期间保持对焦，并且对记录装置和相关联照明器的定位不敏感。

本发明的另一个目的是使用一种照明策略，该照明策略使从容器反射的光相对于被透射到容器内部的光最大化，从而即使在透明容器的情况下，定向过程对容器内容物也几乎不敏感。

本发明的另一个目的是提供一种系统，该系统不需要特别专业的人员的干预即可将其投入使用，也不需要输入与容器的几何形状、其在观察区域中的旋转或观察点的几何形状有关的任何参数。

本发明的另一个目的是提供一种可以装配在机器防护装置内部的大小紧凑的系统。

本发明的另一个目的是，与市场上的系统相比，使定向系统执行其任务所需的转盘的角度部分最小化，这是一个对在转盘上实施容器的定向的成本具有间接影响的变量，因为它对必要的机器空间具有影响，并且该空间具有成本。

本发明的又一个目的是，即使当机器速度和定向容器的频率(通常达到每秒20件)不允许任何评价和理解数字结果的可能性时，也可以通过简单地看一眼监控器，向非专业人员提供定向系统本身的正常运行和实时性能的情感化指示。

该任务以及这些和其他目的通过根据下文阐述的独立权利要求的用于容器的定向的装置和方法来实现。

在第一优选但非排他性的实施例中，用于容器的定向的装置包括：围绕其竖向轴线旋转的旋转转盘，该旋转转盘具有周向的多个座，每个座围绕其自身轴线旋转，以赋予容纳在其中的每个容器围绕其自身的竖向轴线的旋转，以及与所述旋转转盘一起的自转-公转运动；所述容器的固定的照明器；以及用于在所述自转-公转运动期间记录所述容器的多个连续的图像的单个固定的记录装置，所述记录装置处于用于获取从由所述照明器照射的所述容器反射的光的位置，特点是，所述用于容器的定向的装置包括电子控制器件，该电子控制器件具有按时间顺序一起操作的学习器件、验证器件和操作器件，所述学习器件适于进行在所述记录装置框定的范围内的N个位置中学习一个所述容器的整个侧向表面的步骤，其中，当所述转盘静止时，对于N个位置中的每个位置上的每次学习，所述容器以随机的初始方位定位，并且在围绕其自身轴线旋转360°的过程中，记录了所述容器的R幅图像。所述验证器件适于进行验证步骤，其中，所述电子控制器件仅从所述记录装置获取所述容器在每个位置N中的一个当前图像，所述电子控制器件处理表示每个当前图像Ni和在所述学习步骤中记录在相同位置N中的R幅图像之间的相似性的相似性函数，从而对所述相似性函数进行相位同步和求和；操作器件在所述旋转转盘的旋转过程中起作用，其中，对于每个所述容器，所述电子控制器件仅从所述记录装置获取每个位置N中的一个当前图像，该操作器件处理表示每个当前图像Ni和在所述学习步骤中记录在相同位置N中的R幅图像之间的相似性的相似性函数，对该相似性函数进行计算和求和，并且将与该求和的最大值相对应的角度α_m用于所述容器的定向。

用于容器的定向的方法想到了给旋转转盘上的所述容器赋予自转-公转运动，使得容器在运动的同时经过照明器的前面，从而从单个观察点，从在由记录装置所框定的范围内的N个预定位置，为每个容器记录预定的R幅图像，它的特点是，电子控制系统处理相似性函数，该相似性函数表示每个当前图像和在转盘静止时的初始学习步骤中在相同位置中记录的R幅图像之间的相似性，随后对该相似性函数进行验证和相位同步，其中，对该相似性函数进行求和，并且将与该求和的最大值相对应的角度用于识别容器的定向。

从属权利要求更好地阐明了根据本发明的装置的进一步特征。

具体来说，照明器相对于容器以一定的入射角定位，从而相对于透射在容器内部的光，使以类似镜方式反射的光的量最大化，从而能够通过容器表面的角度扇区的光的反射进行观察。

观察到的角度扇区(在该角度扇区上，光朝向记录装置反射)的宽度(以度为单位)与照明器的长度和容器的直径成正比。

本发明涉及基于单个记录装置的定向系统的设计，该记录装置从单个观察点，在容器在记录装置所框定的范围内被传送的过程中，连续拍摄该容器。

本发明涉及将具有CMOS传感器的照相机用于本申请，该CMOS传感器具有能够利用传感器的“连续剪裁(crop)”记录连续的图像的机制的特征。

以这种方式，想到了框定的范围，以便在N个相继的位置中拍摄容器，设置传感器剪裁，使得传感器在容器前进期间每次仅拾取该容器所在位置的像素部分。

这种机制被称为“序列器”，并且可以达到非常高的拍照频率。

本发明还涉及一种定向方法，它的特点是，通过多个视角“学习”容器本身的整个侧向表面的第一步。

所述视角是容器在照相机框定的范围内的所有位置，在随后的操作阶段期间，将在这些位置拍摄容器，以确定容器的定向。

本发明进一步涉及这样的事实，即在每个位置学习容器的步骤包括在机器静止的情况下，将容器定位在它们自己的每个位置中，随后激活容器在其轴线上的受控旋转，并且在该旋转过程中自动记录和保存R幅图像，这些图像足以允许以所需的分辨率进行角度辨别。

例如，如果所需的定向分辨率是0.5度，则旋转中的容器的720幅图像将通过自动过程保存，每半度保存一幅图像。

前述完全自动的学习步骤在照相机所框定的范围内的所有N个位置中重复进行，在待定向的容器通过的过程中，将在所述位置中拍摄照片。

因此，在学习步骤期间记录并且保存N×R幅图像，其中，典型的值为N＝12个位置并且R＝360幅图像。

本发明的创新思想是允许该过程在不知晓照相机-照明器-容器几何形状的情况下发生，并且不需要用参数向定向系统描述前述几何形状。

本发明的内容还涉及从随机角度，在R张照片的N个位置中的每个位置中的旋转的过程中，开始每个学习容器的步骤的可行性。

此外，本发明的基本基础是，不需要在初始的学习容器的步骤期间，或随后在操作阶段期间，描述容器完成的自转-公转运动，以便被记录装置观察和定向。

本发明的另一个基本部分是一种策略，该策略使得定向系统能够重建容器的几何形状、相对的容器-记录装置-照明器几何形状、记录容器的图像的不同点的位置、在每个记录点中学习容器的初始角度以及在操作阶段期间容器在记录装置所框定的范围内完成的自转-公转运动，因此无需专业人员收集和输入所述信息。

本发明的一个基本方面涉及一种自动过程，该自动过程基于对在记录装置所框定的范围中被传送的一定数量的容器的统计观察，自动获得所有上述信息。

该步骤被称为验证，并且包括统计需要的数量的容器的简单的通过和观察。

测量(meansure)图像之间的相似性也是本发明的基本部分，其包括以允许获得上述内容的算法为基础。

应用这种测量，以便测量在容器通过期间在给定位置N拍摄的图像和形成在相同的给定位置N的学习期间学习到的图像集的所有R幅图像之间的相似性。

换句话说，该过程的目的是绘制包含图像(在操作阶段，在容器通过期间，在给定位置记录的)与相同位置中的所有R幅图像的相似性的测量的图形，所述的所有R幅图像在机器静止并且容器围绕其轴线旋转的情况下，在学习步骤中记录并且保存。

这种图形包含即使在不太专业的人员看来也很容易理解的指示，即“峰值”的概念。

这种峰值是指一种视觉表达，使得能够理解学习到的图像集中的哪幅图像与当前图像最相似，图像集中是否有其他相似的图像，以及相对于主图像的相似比例，并且其“锐度”决定了系统的精度，即学习到的图像中最相似的图像与相邻程度的图像之间的相似性差异。

在初始的学习步骤中，在N个照片位置中的每个位置中，在容器围绕其轴线的整个公转中学习到了图像集R。

在操作阶段，在N个位置中的每个位置拍摄图像，并且将这些图像中的每一个与在该位置学习到的整个图像集R进行比较，以便构建如上所述的相似性图形。

这个过程的结果是N个相似性图形，每个相似性图形可能显示峰值，也可能不显示峰值。

附图说明

根据对借助所附的附图中的非限制性示例所阐述的用于容器的定向的装置的优选但非排他性实施例的描述，本发明的其他特征和优点将变得明显，在附

图中：

图1是根据本发明的定向装置的示意图；

图2是光学重建站的示意性侧面正视图；

图3示意性地示出了检测到容器的图像的N个位置；

图4示出了学习步骤；

图5示出了操作阶段；

图6示出了相似性图形；

图7以图形方式示出了在容器的不同位置中获得的相位同步峰值。

具体实施方式

具体参考上述附图，用于容器的定向的装置整体用数字1表示。

装置1优选用于透明或不透明的待被贴标的玻璃或塑料容器4的定向，容器4的形状通常至少部分为柱形和/或锥形。

装置1包括围绕其竖向轴线L1旋转的旋转转盘2，并且该旋转转盘2具有周向的多个座3，每个座支撑以竖向轴线L2定向的相应的容器4。

每个座3围绕其自身轴线L3旋转，该轴线同样是纵向的并且与L2重合。由于转盘2和座3的联合致动，使得容器4进行自转-公转运动，在此期间，容器维持其轴线的竖向定向。

方便的是，转盘2具有角位置，在其移动期间，该角位置与每个座3的角位置刚性连接。

在转盘2的预定区域中，提供了光学重建站，该光学重建站整体用数字5表示，其具有单个容器4的照明器6和用于记录单个容器4在其自转-公转运动期间的多个连续的图像的记录装置20。

在所示的解决方案中，提供了单个固定的照明器6和单个固定的记录装置20，特别是固定的画幅照相机。

位于转盘2的周边的照明器6具有投射表面，容器4在自转-公转运动期间在该投射表面的前面经过。

容器4在其经过照明器6的前面的过程中将其整个侧向表面暴露于该照明器6。

如图2中可见的，所使用的光学原理是光在容器4的外表面上的反射原理。

本质上，光学重建站提供了照明器6和记录装置20以及镜22，照明器6和记录装置20将被定位于依次在其前面经过的容器4的同一侧，镜22将从容器4反射的光重定向到记录装置20上。

照明器6从其面向转盘2的发射表面发射光，并且所发射的光照射到容器4表面的角度扇区，从而使得能够对其进行观察。

该装置进一步包括同步器件9和电子控制器件。同步器件9用于同步记录装置20记录的图像和转盘2的角位置以及容器4的座3的角位置，电子控制器件用于记录、处理和分析图像和数据10。

如上所述，本发明意在对经过光学重建站的Ni个位置的容器进行定向。

有必要辨别本发明的使用的三个不同的步骤。

1.-学习(learning)：本发明“学习”容器4。

在该步骤中，转盘2是静止的(或处于非操作位置)，并且容器4被依次定位于记录装置20的视野中识别的N个位置中的每个位置。在所述Ni个位置中的每个位置中，容器被设定为通过座3旋转，从而围绕其轴线L2旋转，并且在容器4自身的完整的旋转过程中获取Ri幅图像，每Δα＝360°/R度获取一个图像。

因此，可以获得N×R幅图像。

2.-验证：前一步中进行的各种学习操作是“相位同步的”；以这种方式，可以学习几何和运动参数。

使容器4在转盘2处于工作模式的情况下在定向系统的前面经过：容器4在经过记录系统20所框定的范围的同时，根据精确的运动规律旋转，并且在Ni个预定位置上获取N个单幅图像。

通过特定的算法，由控制系统10计算用于使相似性函数重新同步的N-1个偏移。

该过程是自动的，并且不需要专业人员的输入，只需要启动转盘2。

执行这前两个步骤，即学习步骤和验证步骤，仅是为了创建具有先前未知类型的容器4的“操作方法”。

设f是返回两幅图像之间相似性值的算子，设s＝f(r)则为相似性函数，r∈N，其中，1≤r≤R，并且s∈R，其中，-1≤s≤1，该离散函数以图形形式表示在限定位置Ni中的容器4的图像和在该限定位置中学习的R个图像的集之间的相似性。

因此，相似性函数s＝f(r)取-1和1之间的值，其中，两个极值分别具有零相似性和完全一致的含义。

系统为每个容器计算N个相似性函数，每个位置Ni一个。

设这些为s_i＝f(r_i)，i∈N，其中，1≤i≤N。

设

为N个相似性函数的求和函数。由于相似性函数各自表示现在所看到的图像与先前所学习的图像的相似性，并且与容器4的角度扇区相关，所以求和函数表示整个容器。

然而，只有假设各个相似性函数是“相位同步的”，即“可叠加的”，即假设对于每个r，相似性函数都表示旋转相同量的容器的所有相似性，即α＝r·Δα，这才是正确的。

如果这个假设为真，则设M＝max(S(r))为所述N个相似性函数的求和函数所取的最大值。

这个值是在某个r_m处形成的。

因此，M＝S(r_m)。

因此，α_m＝r_m·Δα为容器4被旋转的角度，并且也是被传达给系统用于移动盘3的角度，该系统通过对容器施加-α_m的旋转，使所有容器按照相同的角度定位。

如看到的，基于容器4的定向，假设相似性函数是“相位同步的”，使得对该相似性函数进行求和是有意义的，并且在求和的最大值处，读取容器4的最终角度。

相似性函数的“相位同步”过程被称为“验证”。

“验证”是在学习步骤结束时实施控制和管理系统10的自动过程，并且通过观察和记录C个随机定向的容器4的通过，其进行后续操作阶段所需的相位同步。

在这C个容器4中的每个容器经过时(所述容器移动经过记录装置20的视场，正如处于操作模式中一样)，获取N个单幅图像，并且计算了这N个相似性函数。

设这些相似性函数为s_i＝f(r_i)，其中：

i∈N，并且1≤i≤N，其中，N是位置的数量；

r∈N，并且1≤r≤R，其中，R是一次公转中角度样本图像的数量；

s∈R，并且-1≤s≤1，其中，s是相似性值。

该验证过程的目的是计算N-1个角度偏移，这允许N个相似性函数可求和，因此可叠加。

现在将解释相似性函数的“偏移”的含义。

设s_i＝f(r_i)为相对于第i个位置的第i个相似性函数。

相同的函数偏移k_i为：

s_i＝f(r_i-k_i)，其中：

i∈N，并且1≤i≤N，其中，N是位置的数量；

r∈N，并且1≤r≤R，其中，R是一次公转中角度样本的数量；

s∈R，并且-1≤s≤1，其中，s是相似性值；

k∈N，并且1≤k≤R，其中，R是一次公转中角度样本的数量。

这相当于“在域上的循环移位”。

设这些偏移用k表示：验证的目的是计算偏移向量<k₁,k₂,k₃,……k_N-1>，这使得相似性函数能够相位同步，从而给其求和赋予意义。

如果通用相似性函数指的是存在唯一信息的容器4的角度部分，则其通常具有“峰值”。

为了简单起见，如果我们认为容器4被唯一信息完全覆盖，其中，所有相似性函数都具有峰值，则函数的相位同步意味着找到导致所有峰值在用于所有的函数的相同的r值一致的系列的偏移。

事实上，该验证对应于找到N-1个偏移，当应用于源自容器4的足够大的统计样本的相似性函数时，该N-1个偏移使得对于所有的容器，所有位置的所有函数的和最大化。

形式上，对于一般的容器cj，有N个相似性函数：

s_ij＝f(r-k_i)，其中：

i∈N，并且1≤i≤N，其中，N是位置的数量；

r∈N，并且1≤r≤R，其中，R是一次公转中角度样本的数量；

s∈R，并且-1≤s≤1，其中，s是相似性值；

k∈N，并且1≤k≤R，其中，R是一次公转中角度样本的数量；

j∈N，并且1≤j≤C，其中，C是所使用的容器的数量。

设

为对于所有N个位置，所有C个容器的所有C×N个相似性函数的求和函数的空间。

也就是说，给定偏移向量<k₁,k₂,k₃,……k_N-1>，获得函数S(r)，它是单一的相似性函数，是对于所有N个位置，所有C个容器的所有C×N个相似性函数的求和函数。

因此，这个函数在给定的r处将具有最大值。

设该最大值为

因此，对于每个偏移向量，都存在最大值M：所寻找的偏移向量是产生M的最高值的那个偏移向量。

然而，这种计算的穷尽式执行是不切实际的。在最常见的实际的实施例中，容器的数量C＝30，位置的数量N＝12，并且在一次公转中图像的数量R＝分辨率＝360幅图像，计算的一般复杂性如下：

这是对函数S(r)执行360¹¹次计算，然后为该域的r的所有360个值提取最大值的问题：因此，这种计算的典型复杂性大约为360¹²次迭代。

因此，本发明的一个组成部分是用于计算N-1个偏移的策略，该策略允许降低计算本身的复杂性。

该策略基于位置的部分求和。

选择第一参考位置r1，对于该位置，相似性函数将不会偏移，而第二参考位置r2偏移所有可能的R值。

设

为S(r)的集，每个对应偏移k₁的不同的值。

对于这些函数中的每个函数，找到值Max M，并且选择的k_l与找到的最大值M相对应，设它为k_{1_ok}。

以这种方式所做的是计算最佳偏移k_l，其使前两个位置r1和r2的相似性函数之和的最大值最大化。

以相同的方式，逐渐地，一旦前两个位置r1和r2之间的偏移被阻止，就继续对第三个位置r3的所有可能偏移k₂的前三个进行求和：

并且以相同的方式选择使函数S(r)的最大值M达到最高值的偏移k_{2_ok}。

类似地，对所有接下来的位置重复该过程：

直到完成偏移向量的计算：

<k_{1_ok},k_{2_ok},k_{3_ok},……k_{(N-1)_ok}>

简而言之，“验证”过程，即N-1个角度偏移的计算(以采样单位r表示，其在对360幅图像进行采样的情况下与一度一致，在对720幅图像进行采样的情况下与半度一致)，使系统能够知道：

-容器的几何形状；

-相关的容器-记录装置-照明器几何形状；

-记录容器的图像的不同点的位置；

-每个记录点中获取的容器的初始角度；

-在操作阶段期间，容器在记录装置框定的范围内完成的自转-公转运动。

在该过程结束时，系统准备好对容器4进行定向的操作。

3.-操作：转盘处于操作模式，传送中的每个容器4在Ni个确定的已知位置被拍摄N次，其中，每个容器处于进行自转-公转运动，并且以随机角度到达记录装置20框定的范围中。

绘制了N个图形，表示在每个位置中的学习过程中学习的Ni集和当前Ni个照片之间的相似性。将这些函数进行求和，并且在给定角度α_m处形成最大峰值。

给定角度α_m是由管理和控制系统10传达给机动系统的角度，该机动系统控制容器4下方的盘3的马达，结果是容器4本身以所需的方式旋转和定向，以便在其上执行进一步的操作，比如贴标、标记等。

具体而言：在操作阶段，在进行自转-公转运动的容器4在由记录装置20框定的范围内经过时，在N个位置拍摄同一容器，这些位置与进行学习过程的位置相同。

将源自该Ni个位置的N个记录的照片中的每一个与在学习步骤中在所述Ni个位置中的相同位置中学习到的R幅图像进行比较，并且绘制相似性函数。

如果与该函数相关联的图像包含对容器定向有用的信息，则该函数将包含“峰值”。

与包含用于定向目的的唯一信息的图像相关联的所有相似性函数都包括峰值。

这些峰值先前已经通过验证过程彼此相位同步。要做的是创建所有相似性函数的“求和”函数。

由于一些求和函数具有峰值，并且这些函数是相位同步的，因此该函数本身将在r的特定值处包含峰值：将该特定值定义为r_m。

然后，通过确定r_m的值参考的旋转角度α_m来执行容器的定向，即α_m＝r_m·Δα。

在操作期间，对于每个容器4，该求和函数的图形模式通过电子控制和管理系统10在屏幕100上显示给机器操作者。

与用数字进行表示相比，人眼能够更好地注意到屏幕上一个接一个出现的尖而突的形状。

该函数的形状能够传达大量信息：例如，如果顶点变圆或坡度变缓，则存在由于容器或拍摄容器的位置的差异产生的系统精度损失；如果点被分成两个(或分叉)，则这传达了当前自转-公转移动与学习到的相比的差异。

“相似性的峰值”概念的应用意味着是本发明的组成部分；它使得能够：

-通过“验证”或“峰值相位同步”过程，系统的几何形状和容器4的运动都将自动重建，而无需输入参数；

-鉴于人类能够快速注意到形状而非数字的视觉能力，通过显示相似性函数的求和函数，系统的良好性能也以更“情感化”和模拟的层面，而不是以认知和数值层面，传达给非专家人员。

除了已经提到的修改和变型之外，当然也可以进行其他修改和变型，比如，例如，用于沿着线性或复杂路径而不是在圆形转盘上移动容器的线路。

在实践中，已经观察到，根据本发明的用于容器4的定向的装置1是特别有利的，因为从结构和管理的角度来看它的成本低，其尺寸紧凑并且其只有一个观察点，因为其它操作简单并且可以由不是特别专业的人员使用，因为定向系统的正确运行的情感化指示和实时性能，以及处于较高机器速度和定向容器的频率。

这样构思的用于容器的定向的装置易于进行多种修改和变型，所有这些都落入本发明概念的范围内；此外，所有的细节都可以被技术上等效的元素所替代。

在实践中，根据需要和现有技术水平，所使用的材料以及尺寸都可以是任何种类的。

Claims

1.一种用于容器的定向的装置(1)，包括：围绕其竖向轴线(L1)旋转的旋转转盘(2)，所述旋转转盘具有圆周方向的多个座(3)，每个座围绕其自身的轴线(L3)旋转，以赋予容纳在其中的每个容器(4)围绕自己的竖向轴线(L2)的旋转，以及与所述旋转转盘(2)一起的自转-公转运动；所述容器(4)的固定的照明器(6)以及用于在所述自转-公转运动期间记录所述容器(4)的多个连续的图像的单个固定的记录装置(20)，所述记录装置(20)处于用于获取从被所述照明器(6)照射的所述容器(4)反射的光的位置，其特征在于，所述用于容器的定向的装置包括电子控制器件(10)，所述电子控制器件具有以时间顺序一起操作的学习器件、验证器件和操作器件，所述学习器件适于进行在所述记录装置(20)框定的范围内的N个位置中学习一个所述容器(4)的整个侧向表面的步骤，其中，当所述转盘(2)静止时，对于在N个位置中的每个位置的每次学习，所述容器(4)以随机的初始方位定位，并且在围绕所述容器(4)的轴线(L2)旋转360°的过程中，获取所述容器(4)的R幅图像，所述验证器件适于进行验证步骤，其中，所述电子控制器件(10)从所述记录装置(20)获取所述容器(4)在每个位置N中的仅一个当前图像，所述电子控制器件(10)处理表示每个当前图像Ni和在所述学习步骤中在相同位置N中记录的R幅图像之间的相似性的相似性函数，对所述相似性函数进行相位同步和求和；操作器件在所述旋转转盘(2)的旋转过程中起作用，其中，对于每个所述容器(4)，所述电子控制器件(10)从所述记录装置(20)获取每个位置N中的仅一个当前图像，处理表示每个当前图像Ni和在所述学习步骤中在相同位置N中记录的R幅图像之间的相似性的相似性函数，对所述相似性函数进行计算和求和，并且与该和的最大值相对应的角度α_m被用于所述容器(4)的定向。

2.根据权利要求1所述的用于容器的定向的装置(1)，其特征在于，所述角度α_m由所述电子控制器件(10)传达给用于移动所述旋转转盘(2)的盘(3)的系统，所述系统通过对所述容器(4)施加-α_m的旋转，使所有所述容器(4)根据相同的角度定位。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的用于容器的定向的装置(1)，其特征在于，所述记录装置(20)使用具有CMOS型传感器的照相机，所述CMOS型传感器适于允许利用传感器的“连续剪裁”记录连续的图像的机制，传感器剪裁被设定为在所述容器(4)的前进期间每次仅拾取所述容器(4)所在位置处的像素部分。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的用于容器的定向的装置(1)，其特征在于，所述验证步骤是自动的过程，所述电子控制器件(10)基于对在所述记录装置(20)框定的范围中被传送的统计上所需数量的所述容器(4)的统计观察，自动推断出所有的信息。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的用于容器的定向的装置(1)，其特征在于，所述验证步骤包括算法的分辨率，其允许获得在所述容器(4)通过期间在给定位置N由所述记录装置(20)记录的图像与在相同的给定位置N形成在所述学习步骤期间学习到的图像集的一部分的所有R幅图像之间的图像相似性的测量。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的用于容器的定向的装置(1)，其特征在于，所述验证算法是基于连续的位置N的相似性函数的部分求和。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的用于容器的定向的装置(1)，其特征在于，通过所述电子控制器件(10)，所述验证过程产生图形的绘制，所述图形包含在操作阶段期间在所述容器(4)通过期间在给定位置N由所述记录装置(20)记录的图像与在相同的位置N在所述学习步骤中由所述记录装置(20)记录并且由所述电子控制器件(10)保存的所有R幅图像的相似性测量，在所述学习步骤中，所述转盘(2)静止，所述容器(4)围绕自己的轴线(L2)旋转。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的用于容器的定向的装置(1)，其特征在于，所述图形包含“峰值”的指示，所述“峰值”是视觉表达，其允许理解学习到的图像集中的哪幅图像与当前图像最相似，所述图像集中是否有其他相似的图像，以及相对于主图像相似的比例，其“锐度”决定系统的精度，即学习到的图像中最相似的图像与相邻旋转度中的图像之间的相似性差异。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的用于容器的定向的装置(1)，其特征在于，所述图形由电子控制和管理系统(10)在屏幕(100)上针对每个容器(4)向机器操作者显示。

10.一种用于对在旋转转盘(2)上进行自转-公转运动的容器(4)进行定向的方法，所述方法包括使运动的所述容器(4)在照明器(6)前面经过，对于每个所述容器(4)，从单个观察点并且利用单个记录装置(20)记录来自所述记录装置(20)所框定的范围内的N个预定位置的预定的R幅图像，其特征在于，所述方法包括：通过电子控制系统(10)处理相似性函数，所述相似性函数表示每个当前图像和在所述转盘(2)静止时的初始学习步骤中在相同的位置N中记录的R幅图像之间的相似性，随后对所述相似性函数进行验证和相位同步，对所述相似性函数进行求和，并且与该和的最大值相对应的角度α_m被用于识别所述容器的定向。

11.根据前一权利要求所述的用于对容器进行定向的方法，其特征在于，所述角度α_m由所述电子控制器件(10)传达给用于移动所述旋转转盘(2)的所述盘(3)的系统，所述系统通过对所述容器(4)施加-α_m的旋转，使所有所述容器(4)根据相同的角度定位。