ITBO20080423A1

ITBO20080423A1 - METHOD FOR THE OPTIMIZATION OF THE QUALITY OF THE IMAGES OF A DIGITAL CAMERA OF A VISION SYSTEM IN AN AUTOMATIC MACHINE FOR THE PRODUCTION OF SMOKE ITEMS.

Info

Publication number: ITBO20080423A1
Application number: IT000423A
Authority: IT
Inventors: Eugenio Osti
Original assignee: Gd Spa
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-04

Description

D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION

dell'invenzione industriale dal titolo: of the industrial invention entitled:

"Metodo per la ottimizzazione della qualità delle immagini di una telecamera digitale di un sistema di visione in una macchina automatica per la produzione di articoli da fumo." "Method for optimizing the image quality of a digital camera of a vision system in an automatic machine for the production of smoking articles."

La presente invenzione riguarda un metodo per la ottimizzazione della qualità delle immagini di una telecamera digitale di un sistema di visione in una macchina automatica per la produzione di articoli da fumo. The present invention relates to a method for optimizing the image quality of a digital video camera of a vision system in an automatic machine for the production of smoking articles.

La presente invenzione trova vantaggiosa applicazione nelle macchine automatiche per la produzione di articoli da fumo, cioè nelle macchine confezionatrici di sigarette (o condizionatrici), impacchettatrici e cellofanatoci, cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità. The present invention finds advantageous application in automatic machines for the production of smoking articles, that is, in cigarette packaging (or conditioning), wrapping and cellophane packing machines, to which the following discussion will explicitly refer without losing generality.

La telecamera digitale costituisce il rilevatore d’immagine del sistema di visione collocato nella macchina automatica per la produzione di articoli da fumo. The digital camera constitutes the image detector of the vision system located in the automatic machine for the production of smoking items.

La telecamera digitale impiega un sensore CCD come rilevatore d’immagine, che è formato, in generale, da una matrice di elementi fotosensibili. Nella descrizione della presente invenzione si fa riferimento ad una telecamera digitale, comprendente un sensore d’immagine a CCD lineare, i cui elementi fotosensibili a semiconduttore sono disposti su di una sola riga. Tale geometria conferisce alla telecamera un campo di visione costituito da un segmento lineare. In particolare, la telecamera digitale a sensore CCD lineare è maggiormente adatta a rilevare una luminosità di oggetti che scorrono di moto continuo davanti al suo obiettivo, secondo una direzione predeterminata. The digital camera uses a CCD sensor as an image detector, which is generally formed by a matrix of photosensitive elements. In the description of the present invention reference is made to a digital camera, comprising a linear CCD image sensor, whose photosensitive semiconductor elements are arranged on a single line. This geometry gives the camera a field of vision consisting of a linear segment. In particular, the digital camera with linear CCD sensor is more suitable for detecting a brightness of objects which move continuously in front of its lens, according to a predetermined direction.

La telecamera digitale è dotata di un obiettivo tradizionale composto da un’ottica a lenti focalizzatrici, da un diaframma e da un otturatore. Com’è noto, dall’apertura del diaframma dipende la profondità di campo e dal tempo di esposizione (o velocità) dell’otturatore dipende la capacità di ottenere immagini ferme di oggetti che sono in movimento. The digital camera is equipped with a traditional lens consisting of a focusing lens optics, a diaphragm and a shutter. As is known, the depth of field depends on the aperture of the diaphragm and the ability to obtain still images of objects that are in motion depends on the exposure time (or speed) of the shutter.

La luminosità di una sorgente luminosa è definita come quantità totale di luce che la sorgente appare emettere o che appare riflettere dalla sua superficie, nell’unità di tempo, all’intemo dell’angolo solido unitario. The brightness of a light source is defined as the total amount of light that the source appears to emit or that appears to reflect from its surface, in the unit of time, within the unit solid angle.

La massima luminosità che è rilevabile da un singolo elemento fotosensibile a semiconduttore del sensore CCD è determinata da un limite di saturazione, che corrisponde al massimo numero di elettroni che possono essere raccolti nella buca di potenziale dell’ elemento fotosensibile e che, pertanto, dipende dalle dimensioni geometriche e dalle caratteristiche fisiche dell’elemento fotosensibile stesso. The maximum brightness that is detectable by a single photosensitive semiconductor element of the CCD sensor is determined by a saturation limit, which corresponds to the maximum number of electrons that can be collected in the potential well of the photosensitive element and which, therefore, depends on the geometric dimensions and physical characteristics of the photosensitive element itself.

Una volta raggiunto il limite di saturazione, gli elettroni in eccesso migrano nelle buche di potenziale degli elementi fotosensibili adiacenti e questo fenomeno comporta un sensibile peggioramento della qualità dell’ immagine ripresa dalla telecamera, con l’insorgenza di aloni e la perdita di nitidezza e di contrasto; ma soprattutto questo fenomeno comporta l’impossibilità di visualizzare correttamente la maggiore luminosità ed il rispettivo colore della luce proveniente da una sorgente luminosa, sia emittente che riflettente. Once the saturation limit is reached, the excess electrons migrate into the potential holes of the adjacent photosensitive elements and this phenomenon leads to a significant deterioration in the quality of the image captured by the camera, with the onset of halos and the loss of sharpness and contrast; but above all this phenomenon makes it impossible to correctly display the greater brightness and the respective color of the light coming from a light source, both emitting and reflecting.

La saturazione (o sovraesposizione) è un limite strutturale degli elementi fotosensibili a semiconduttore e comporta una perdita di informazioni da parte del sensore CCD. È quindi indispensabile che la telecamera operi in condizioni tali che la luminosità rilevata sia sufficientemente distante della luminosità di saturazione, per evitare gli errori di ripresa della telecamera e il conseguente errore di riconoscimento del materiale d’incarto da parte del sistema di visione. Saturation (or overexposure) is a structural limitation of the photosensitive semiconductor elements and leads to a loss of information by the CCD sensor. It is therefore essential that the camera operates in conditions such that the detected brightness is sufficiently distant from the saturation brightness, to avoid camera shooting errors and the consequent error in recognizing the wrapping material by the vision system.

La telecamera digitale, a sensore CCD lineare di tipo monocromatico, trova impiego nel discriminare la luminosità in un campo di intensità (o campo dei livelli di grigio) che varia fra il bianco (livello massimo di luminosità) ed il nero (livello minimo di luminosità). The digital camera, with a monochrome linear CCD sensor, is used to discriminate brightness in an intensity field (or gray level field) that varies between white (maximum brightness level) and black (minimum brightness level). ).

Analogo ragionamento può essere fatto per una telecamera digitale utilizzata per rilevare un colore dello spettro visibile, cioè per rilevare una tonalità, che è definita dalle coordinate del rosso, del verde e del blu nello spazio dei colori RGB. Più in generale si può rilevare una banda di colore, a cui corrisponde un preciso campo di frequenze nello spettro delle onde luminose e cioè un’area delimitata dello spazio dei colori RGB. The same reasoning can be done for a digital camera used to detect a color of the visible spectrum, that is, to detect a hue, which is defined by the coordinates of red, green and blue in the RGB color space. More generally, a color band can be detected, which corresponds to a precise range of frequencies in the spectrum of light waves, that is, a delimited area of the RGB color space.

L’immagine prodotta dalla telecamera è costituita da un numero di punti o “pixels” pari al numero, o ad un suo multiplo, degli elementi fotosensibili del sensore CCD lineare. The image produced by the camera consists of a number of points or "pixels" equal to the number, or a multiple thereof, of the photosensitive elements of the linear CCD sensor.

L’oggetto dell’ispezione visiva è, in particolare, una porzione di superficie di un materiale d’incarto impiegato nel confezionamento delle sigarette. Il materiale a cui si fa specifico riferimento nella descrizione dell’invenzione è la carta del baco di sigaretta o la carta del filtro. In entrambi i casi la carta utilizzata può essere bianca o colorata e non necessariamente monocromatica uniforme. The object of the visual inspection is, in particular, a portion of the surface of a wrapping material used in the packaging of cigarettes. The material to which specific reference is made in the description of the invention is the paper of the cigarette worm or the paper of the filter. In both cases, the paper used can be white or colored and not necessarily uniform monochromatic.

L’illuminazione del materiale d’incarto può provenire dalla luce ambientale o da un dispositivo illuminatore dedicato. The lighting of the wrapping material can come from ambient light or from a dedicated lighting device.

I sistemi di visione noti individuano sulla porzione di superficie della carta gli eventuali difetti: lacerazioni, buchi, macchie o ripiegature, dette anche “bandierine”, e genera un segnale d’errore per la centralina elettronica di controllo della macchina automatica, che comanda lo scarto del prodotto in lavorazione. Known vision systems identify any defects on the surface portion of the paper: tears, holes, stains or folds, also called "flags", and generates an error signal for the electronic control unit of the automatic machine, which controls the waste of the product being processed.

La presenza di un difetto sulla superficie della carta implica, infatti, una variazione della luminosità rilevata dal sensore CCD lineare e, quindi, una variazione del segnale d’immagine, o “risposta”, generato dalla telecamera, variazione che il sistema di visione trasforma in segnale d’errore per la centralina elettronica di controllo. The presence of a defect on the surface of the paper implies, in fact, a variation in the brightness detected by the linear CCD sensor and, therefore, a variation in the image signal, or "response", generated by the camera, a variation that the vision system transforms in error signal for the electronic control unit.

Per rilevare con certezza le variazioni di luminosità dovute a difetti della carta è di fondamentale importanza che la qualità della risposta della telecamera sia omogenea e costante in tutti i punti del campo di visione. To detect with certainty the variations in brightness due to paper defects it is of fundamental importance that the quality of the response of the camera is homogeneous and constant in all points of the field of vision.

Quando la telecamera inquadra una superfìcie uniforme monocromatica illuminata in maniera omogenea dal dispositivo illuminatore o dalla luce ambientale, la risposta generata dalla telecamera è sostanzialmente uniforme. In questo caso si parla di “risposta piatta” e il segnale d’immagine atteso (segnale ideale) è quello mostrato in figura 1, rilevato in un esempio di realizzazione del sistema di visione. When the camera frames a uniform monochromatic surface that is homogeneously illuminated by the illuminating device or by the ambient light, the response generated by the camera is substantially uniform. In this case we speak of "flat response" and the expected image signal (ideal signal) is the one shown in figure 1, detected in an example of realization of the vision system.

Il grafico di figura 1 mostra la luminosità rilevata da ogni singolo elemento fotosensibile del sensore CCD lineare: i corrispondenti pixels deH’immagine, numerati da 0 a 1023, sono collocati sull’asse delle ascisse, mentre l’asse delle ordinate indica la misura della luminosità rilevata, che può assumere un valore compreso fra 0, indicante il nero cioè l’assenza di luminosità, e 255 (fondo scala), indicante il bianco di saturazione, cioè il valore massimo della luminosità rilevabile. The graph in figure 1 shows the brightness detected by each single photosensitive element of the linear CCD sensor: the corresponding pixels of the image, numbered from 0 to 1023, are located on the abscissa axis, while the ordinate axis indicates the measurement of the detected brightness, which can assume a value between 0, indicating black, ie the absence of brightness, and 255 (full scale), indicating saturation white, i.e. the maximum detectable brightness value.

A parità di illuminazione dal parte del dispositivo illuminatore, la massima luminosità riflessa si ha quando la carta è di colore bianco, mentre una carta di colore grigio riflette una luminosità inferiore ed una carta di colore nero riflette una luminosità praticamente nulla. With the same illumination on the part of the lighting device, the maximum reflected brightness occurs when the paper is white, while a gray paper reflects a lower brightness and a black paper reflects practically zero brightness.

La zona di risposta piatta del grafico di figura 1, corrisponde al passaggio di una porzione di carta quasi bianca davanti all’obiettivo della telecamera, mentre le zone del grafico poste a destra e a sinistra della risposta piatta, corrispondono all’assenza della carta, cioè alla risposta dello sfondo. The flat response area of the graph in figure 1 corresponds to the passage of a portion of almost white paper in front of the camera lens, while the areas of the graph located to the right and left of the flat response correspond to the absence of the paper, i.e. to the background response.

In assenza di un intervento correttivo in sede di sistema di visione, però, il segnale d’immagine effettivamente acquisito (segnale reale) dalla telecamera è quello mostrato in figura 2, in cui ad una superficie monocromatica illuminata in maniera omogenea non corrisponde una risposta piatta generata dalla telecamera. In the absence of a corrective intervention in the vision system, however, the image signal actually acquired (real signal) by the camera is the one shown in figure 2, in which a homogeneously illuminated monochromatic surface does not correspond to a flat response generated by the camera.

Le differenze fra il segnale d’immagine ideale di figura 1 ed il segnale d’immagine reale di figura 2 sono dovute principalmente alle seguenti cause: una illuminazione non effettivamente uniforme lungo tutto il campo di visione, una capacità di trasmettere la luce da parte delle lenti dell’obiettivo che degrada verso i bordi, una differente sensibilità tra gli elementi fotosensibili del sensore CCD lineare della telecamera. The differences between the ideal image signal of figure 1 and the real image signal of figure 2 are mainly due to the following causes: an illumination that is not effectively uniform along the whole field of vision, an ability to transmit light by the lens that degrades towards the edges, a different sensitivity between the photosensitive elements of the linear CCD sensor of the camera.

In particolare, il difetto della diminuzione della quantità di luce trasmessa da parte delle lenti, procedendo verso i bordi dell’ottica, dipende dalla geometria delle lenti, dall’apertura dell’obiettivo e dalla distanza dell’oggetto focalizzato da osservare. In particular, the defect in the decrease in the amount of light transmitted by the lenses, proceeding towards the edges of the optics, depends on the geometry of the lenses, the lens aperture and the distance of the focused object to be observed.

Gli inconvenienti della tecnica nota sono costituiti da una qualità dell’immagine non uniforme, non indipendente dai differenti materiali d’incarto e non costante nel tempo, detti inconvenienti sono dovuti alla somma dei difetti provocati dalle cause sopra descritte. The drawbacks of the prior art consist of a non-uniform image quality, not independent of the different wrapping materials and not constant over time, these drawbacks are due to the sum of the defects caused by the causes described above.

Scopo della presente invenzione è fornire un metodo per la ottimizzazione della qualità delle immagini di una telecamera di un sistema di visione in una macchina automatica per la produzione di articoli da fumo, il quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti. The object of the present invention is to provide a method for optimizing the image quality of a video camera of a vision system in an automatic machine for the production of smoking articles, which is free from the drawbacks described above.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo come descritto nelle rivendicazioni allegate. According to the present invention there is provided a method as described in the appended claims.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento alle figure annesse, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached figures, in which:

- la figura 1 mostra il grafico del segnale d’immagine “ideale” atteso in uscita dalla telecamera; - Figure 1 shows the graph of the "ideal" image signal expected at the camera output;

- la figura 2 mostra il grafico del segnale d’immagine “reale” rilevato in uscita dalla telecamera, in assenza di un intervento correttivo; - Figure 2 shows the graph of the "real" image signal detected at the output of the camera, in the absence of a corrective action;

- la figura 3 illustra, in vista prospettica schematica e parzialmente a blocchi, una prima forma di attuazione non limitativa dell’invenzione; - Figure 3 illustrates, in a schematic and partially block perspective view, a first non-limiting embodiment of the invention;

- la figura 4 illustra, in vista prospettica schematica e parzialmente a blocchi, una seconda forma di attuazione non limitativa dell’invenzione. - Figure 4 illustrates, in a schematic and partially block perspective view, a second non-limiting embodiment of the invention.

Con riferimento alla figura 3, che illustra una prima forma di attuazione dell’invenzione, con 1 è indicato un sistema di visione, dotato di una telecamera digitale 2, con un sensore CCD lineare 3. Il sistema di visione 3 è atto a ispezionare un nastro di materiale d’incarto 4, avanzante di moto continuo in una direzione P, illuminato da un dispositivo illuminatore 12. With reference to Figure 3, which illustrates a first embodiment of the invention, 1 indicates a vision system, equipped with a digital video camera 2, with a linear CCD sensor 3. The vision system 3 is suitable for inspecting a web of wrapping material 4, advancing continuously in a direction P, illuminated by an illuminating device 12.

La telecamera digitale 2, tramite il sensore CCD lineare 3 e l’obiettivo 6, ha un campo di visione 5 che attraversa tutta la larghezza del nastro continuo di materiale d’incarto 4, che è normalmente carta. The digital camera 2, through the linear CCD sensor 3 and the lens 6, has a field of vision 5 that crosses the entire width of the continuous ribbon of wrapping material 4, which is normally paper.

Il sistema di visione 1 è dedicato all’ispezione del nastro 1 di carta 4 e, nel caso rilevi difetti sulla carta 4, invia un segnale di errore 8 ad una centralina elettronica di controllo (non illustrata) di una macchina automatica (non illustrata) per la produzione di articoli da fumo 10. The vision system 1 is dedicated to the inspection of the web 1 of paper 4 and, if it detects defects on the paper 4, it sends an error signal 8 to an electronic control unit (not shown) of an automatic machine (not shown) for the production of smoking articles 10.

Il sistema di visione 1 è dotato, inoltre, di un terminale 7 di programmazione e di configurazione. The vision system 1 is also equipped with a programming and configuration terminal 7.

Il metodo per la ottimizzazione della qualità delle immagini prevede, in una prima fase, una regolazione del guadagno, o “gain”, della telecamera 2. The method for optimizing image quality involves, in a first phase, an adjustment of the gain, or “gain”, of camera 2.

Una volta che siano stati impostati l’apertura del diaframma dell’obiettivo 6 ed il tempo di esposizione dell’otturatore della telecamera 2, la luminosità, o quantità di luce, che arriva al sensore 3 dipende sostanzialmente dal colore della carta 4, dal dispositivo illuminatore 12 e dalle caratteristiche dell’ottica della telecamera 2. La luminosità riflessa dalla carta 4 genera un segnale d’immagine 9, detto “risposta”, in uscita dalla telecamera 2, come evidenziato in figura 1, che assume un tipico andamento “piatto”, corrispondente ad un valore di segnale sostanzialmente costante e sufficientemente distante dal valore massimo 13 (che in figura 1 corrisponde al fondo scala sull’asse delle ordinate), oltre il quale si ha il fenomeno della saturazione. Il segnale d’immagine 9 rappresenta infatti l’intensità della luminosità letta da ogni singolo elemento fotosensibile (non illustrato) del sensore CCD lineare 3. Once the aperture of the lens diaphragm 6 and the shutter exposure time of camera 2 have been set, the brightness, or quantity of light, arriving at the sensor 3 substantially depends on the color of the paper 4, on the device illuminator 12 and the characteristics of the optics of the camera 2. The brightness reflected by the paper 4 generates an image signal 9, called "response", at the output of the camera 2, as shown in figure 1, which assumes a typical "flat ”, Corresponding to a substantially constant signal value and sufficiently distant from the maximum value 13 (which in Figure 1 corresponds to the full scale on the ordinate axis), beyond which the saturation phenomenon occurs. The image signal 9 in fact represents the intensity of the brightness read by each single photosensitive element (not shown) of the linear CCD sensor 3.

Per ottimizzare la qualità delle immagini è necessario che la risposta della telecamera 2 sia sempre al disotto del valore massimo 13, per qualunque tipo di carta 4, per qualsiasi tipo di dispositivo illuminatore 12 e per qualsiasi sensore CCD lineare 3, una volte che siano stati prefissati l’apertura del diaframma e il tempo di esposizione. In altre parole, è necessario che il sensore 3 non sia mai in condizioni di saturazione. To optimize image quality, the response of camera 2 must always be below the maximum value 13, for any type of paper 4, for any type of illuminator device 12 and for any linear CCD sensor 3, once they have been set the aperture of the aperture and the exposure time. In other words, sensor 3 must never be in saturation conditions.

Questo risultato si ottiene regolando il guadagno della telecamera 2 in maniera tale che, in presenza di carta 4 di colore perfettamente bianco, utilizzata come riferimento, e con il dispositivo illuminatore 12 acceso, il segnale d’immagine 9 abbia un valore sufficientemente inferiore al valore massimo 13. In altre parole, è necessaria una limitazione del segnale d’immagine 9 (o risposta) al disotto del valore massimo 13. This result is obtained by adjusting the gain of the camera 2 in such a way that, in the presence of perfectly white paper 4, used as a reference, and with the illuminator 12 switched on, the image signal 9 has a value sufficiently lower than the value maximum 13. In other words, a limitation of the image signal 9 (or response) below the maximum value 13 is required.

In una prima forma di attuazione del metodo, la regolazione del guadagno della telecamera 2 avviene in modo manuale, posizionando della carta 4 bianca davanti alla telecamera 2 e agendo tramite il terminale 8 del sistema di visione 1: sul monitor del terminale 8 si osserva il segnale d’immagine 9 e si regola il guadagno della telecamera 2 in modo tale che il segnale d’immagine 9 assuma il livello voluto, sufficientemente inferiore al valore massimo 13. In a first embodiment of the method, the gain adjustment of the camera 2 takes place manually, by placing white paper 4 in front of the camera 2 and acting through the terminal 8 of the vision system 1: on the monitor of the terminal 8 the image signal 9 and the gain of the camera 2 is adjusted so that the image signal 9 assumes the desired level, sufficiently lower than the maximum value 13.

In una seconda forma di attuazione del metodo, preferita rispetto la prima, la regolazione del guadagno della telecamera 2 avviene in modo automatico, tramite il sistema di visione 1, mediante autoapprendimento dell’immagine della carta 4 bianca. In a second embodiment of the method, which is preferred over the first, the gain adjustment of the camera 2 takes place automatically, through the vision system 1, by self-learning of the image of the white paper 4.

L’operazione di regolazione del guadagno della telecamera 2 deve essere effettuata ogni volta che viene modificato o sostituito il dispositivo illuminatore 12 oppure la telecamera 2, o anche il solo obiettivo 6 o il solo sensore CCD 3 lineare. The gain adjustment operation of camera 2 must be carried out every time the illuminator device 12 or camera 2, or even only the lens 6 or the linear CCD 3 sensor is modified or replaced.

La regolazione del guadagno della telecamera 2 è l’operazione che deve essere effettuata per prima nell’applicazione del metodo per la ottimizzazione della qualità delle immagini: infatti è necessario evitare il fenomeno della saturazione dell’ immagine acquisita, che comporta la perdita di informazione luminosa e l’impossibilità di effettuare Γ autoapprendimento. Gain adjustment of camera 2 is the operation that must be carried out first in applying the method for optimizing image quality: in fact it is necessary to avoid the phenomenon of saturation of the acquired image, which involves the loss of luminous information. and the impossibility of carrying out Γ self-learning.

Questa operazione consente di ottenere dal sensore 3 una migliore escursione dinamica del segnale d’immagine 9. In tale modo si minimizzano anche le differenze dovute ai limiti della trasmissione luminosa delle lenti dell’obiettivo 6 e alla illuminazione non perfettamente omogenea della carta 4 da parte del dispositivo illuminatore 12. This operation allows to obtain from the sensor 3 a better dynamic excursion of the image signal 9. In this way the differences due to the limits of the light transmission of the objective lenses 6 and to the not perfectly homogeneous illumination of the paper 4 are also minimized. of the lighting device 12.

Questa operazione consente, infine, di minimizzare le differenze sulle immagini acquisite da diverse telecamere 2 del medesimo materiale d’incarto 4 utilizzato per il confezionamento dell’articolo da fumo, che può essere una sigaretta, un sigaro o un filtro. Finally, this operation allows to minimize the differences on the images acquired by different cameras 2 of the same wrapping material 4 used for the packaging of the smoking article, which can be a cigarette, a cigar or a filter.

Il metodo per la ottimizzazione della qualità delle immagini prevede, in una seconda fase, una equalizzazione del sensore 3 della telecamera 2, cioè l’operazione di compensazione delle differenti sensibilità dei singoli elementi fotosensibili del sensore CCD lineare 3. Ogni elemento fotosensibile genera un segnale che produce un punto, detto “pixel”, delPimmagine rilevata dalla telecamera 2. The method for optimizing image quality involves, in a second phase, an equalization of the sensor 3 of the camera 2, i.e. the operation of compensating for the different sensitivities of the individual photosensitive elements of the linear CCD sensor 3. Each photosensitive element generates a signal which produces a point, called "pixel", of the image detected by camera 2.

Nella pratica, anche illuminando in maniera uniforme un nastro di carta 4 di colore perfettamente bianco, utilizzata come riferimento, non si ottiene mai una risposta piatta, analoga al segnale d’immagine 9 di figura 1, ma i singoli elementi fotosensibili che compongono il sensore CCD lineare 3 della telecamera 2, presentano delle differenze di risposta in uscita che producono il segnale d’immagine 9 del tipo di figura 2, con evidente differente intensità luminosa dei pixel dell’immagine rilevata. In practice, even by uniformly illuminating a perfectly white paper ribbon 4, used as a reference, a flat response is never obtained, analogous to the image signal 9 in figure 1, but the individual photosensitive elements that make up the sensor Linear CCD 3 of the camera 2, have output response differences which produce the image signal 9 of the type of Figure 2, with evident different light intensity of the pixels of the detected image.

Durante la fase di equalizzazione, sulla base di un campione di carta 4 di colore bianco uniforme, il sistema di visione 1 calcola un coefficiente di compensazione per ogni singolo elemento fotosensibile del sensore 3. Il coefficiente di compensazione rappresenta lo scostamento tra il segnale di risposta di quel particolare elemento fotosensibile ed il segnale atteso. During the equalization phase, on the basis of a uniform white paper sample 4, the vision system 1 calculates a compensation coefficient for each single photosensitive element of the sensor 3. The compensation coefficient represents the deviation between the response signal of that particular photosensitive element and the expected signal.

Si ottiene, in tale modo, una funzione di equalizzazione discreta, composta da un insieme di coefficienti pari al numero di elementi fotosensibili del sensore 3. Ogni coefficiente di compensazione sarà poi utilizzato durante il normale funzionamento del sistema di visione 1 per equalizzare il segnale d’immagine 9. In this way, a discrete equalization function is obtained, composed of a set of coefficients equal to the number of photosensitive elements of the sensor 3. Each compensation coefficient will then be used during the normal operation of the vision system 1 to equalize the signal d 'image 9.

La seconda fase del metodo minimizza le differenze di luminosità che si hanno tra i diversi pixel dell’ immagine, dovute alle differenti risposte degli elementi fotosensibili del sensore 3, migliorando la qualità dell’immagine prodotta dalla telecamera 2. Tale fase può essere attivata automaticamente o anche manualmente tramite il terminale 7. The second phase of the method minimizes the differences in brightness that occur between the different pixels of the image, due to the different responses of the photosensitive elements of the sensor 3, improving the quality of the image produced by the camera 2. This phase can be activated automatically or also manually via terminal 7.

La figura 4 illustra una seconda forma di attuazione dell’invenzione, nella quale due telecamere 2 ispezionano contemporaneamente una porzione della superficie del materiale d’incarto 4 di due distinti articoli da fumo 10, che possono essere sigarette o filtri, alloggiati su di un sistema di trasporto 11 della macchina automatica e illuminati dal dispositivo illuminatore 12. Figure 4 illustrates a second embodiment of the invention, in which two cameras 2 simultaneously inspect a portion of the surface of the wrapping material 4 of two separate smoking articles 10, which can be cigarettes or filters, housed on a system conveyor 11 of the automatic machine and illuminated by the lighting device 12.

Il sistema di trasporto avanza di moto continuo nella direzione P e l’ispezione della telecamera 2 avviene solo in predeterminati istanti, quando cioè l’articolo da fumo 10 è allineato al campo di visione 5 della telecamera 2. The transport system advances in continuous motion in the direction P and the inspection of the camera 2 takes place only at predetermined instants, that is, when the smoking article 10 is aligned with the field of vision 5 of the camera 2.

In questa seconda forma di attuazione, la regolazione del guadagno della telecamera 2 e Tequalizzazione del sensore 3 vengono effettuate con il sistema di trasporto 11 fermo e con due articoli da fumo 10 presenti sul sistema di trasporto 11 e allineati ai rispettivi campi di visione 5 delle due telecamere 2. In this second embodiment, the adjustment of the gain of the camera 2 and the equalization of the sensor 3 are carried out with the transport system 11 stationary and with two smoking articles 10 present on the transport system 11 and aligned with the respective fields of vision 5 of the two cameras 2.

Il presente metodo di ottimizzazione della qualità dell’immagine è articolato in due fasi successive e separate, che possono essere entrambe attivate in modo automatico o manuale. This method of optimizing image quality is divided into two successive and separate phases, which can both be activated automatically or manually.

La prima fase di regolazione del guadagno della telecamera 2 deve sempre precedere la seconda fase di equalizzazione del sensore CCD lineare 3. The first phase of gain adjustment of the camera 2 must always precede the second phase of equalization of the linear CCD sensor 3.

Il metodo consente efficacemente di migliorare la qualità dell’ immagine, in particolare nel caso di ispezione di materiali d’incarto o di articoli da fumo che scorrono ad alta velocità. The method effectively improves image quality, in particular in the case of inspection of wrapping materials or smoking items that run at high speed.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1) Method for optimizing the image quality of a digital camera (2) of a vision system (1) used in an automatic machine for the production of smoking articles (10); said digital video camera (2) being equipped with a CCD sensor (3) which generates an image signal (9) and said vision system (1) being used for the inspection of wrapping materials (4) for articles for smoking (10); characterized in that it comprises a first step for adjusting the gain of the digital video camera (2) on the basis of a reference wrapping material (4), of uniform white color, by limiting the image signal (9) below a predetermined maximum value (13); and a second phase of equalization of the image signal (9) of the CCD sensor (3) by calculating the compensation coefficients of the single signals of each photosensitive element of the CCD sensor (3), on the basis of the image of the wrapping material (4) reference.

2) Method according to claim 1 characterized in that the gain adjustment step of the digital video camera (2) is carried out automatically.

3) Method according to claim 1 characterized in that the gain adjustment step of the digital video camera (2) is carried out manually.

4) Method according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the equalization step of the CCD sensor (3) is carried out automatically.

5) Method according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the equalization step of the CCD sensor (3) is carried out manually.