ITPR20090087A1 - Metodo di controllo di particolari sull'esterno di contenitori disposti con orientamento casuale e in movimento su un dispositivo trasportatore - Google Patents

Description

METODO DI CONTROLLO DI PARTICOLARI SULL’ESTERNO DI CONTENITORI DISPOSTI CON ORIENTAMENTO CASUALE E IN MOVIMENTO SU UN DISPOSITIVO TRASPORTATORE

DESCRIZIONE

CAMPO DI APPLICAZIONE DELL’INVENZIONE

Il presente trovato si inserisce nel campo dei metodi di controllo e verifica informazioni riportate sull’esterno dei contenitori, in particolare quelle riportate sulle etichette o stampate/incise sulla loro superficie esterna.

Il presente trovato vuole evitare gli inconvenienti dovuti all’arte nota attualmente utilizzata e descritta nel seguito.

STATO DELL’ARTE

Attualmente vengono impiegati metodi di ispezione/controllo delle informazioni che prevedono la ricucitura di una serie di immagini ottenute da altrettante telecamere disposte equidistanziate attorno al contenitore in transito su un dispositivo di trasporto; il metodo sfrutta una serie di algoritmi o routine di calcolo che provvedono ad unire le diverse parti di immagini ricavate dalle varie telecamere, in modo da ottenere lo sviluppo su un piano di tutti i 360° dell’esterno del contenitore. Dopodiché con l’ immagine “ricucita†raffigurante l’esterno del contenitore, il metodo prevede di eseguire la comparazione e la verifica dell’immagine ottenuta, controllando se le informazioni da essa riportate corrispondono allo standard di accettazione imposto.

Un primo inconveniente del metodo su indicato riguarda il fatto che per funzionare correttamente ha bisogno di conoscere in modo molto preciso tutta la volumetria del contenitore cosicché si possa sviluppare su un piano in due dimensioni, le immagini/informazioni posizionate su oggetti cilindrici o sagomati.

Allo scopo sono già note routine adatte a questa applicazione; in particolare, nota la sagoma del contenitore su tutti i suoi 360°, ovvero la volumetria del contenitore (in sostanza tutte le coordinate della sua superficie esterna):

- correggono gli errori di prospettiva dovuti alla la telecamera (che come noto vede mediante un cono di luce e questo già crea delle deformazioni inoltre, se ad esempio il contenitore à ̈ cilindrico, la sua superficie esterna come tale non à ̈ piana e quindi l’ esterno viene visto diversamente a seconda della posizione angolare);

- prevedono di trattenere la parte centrale delle varie immagini corrette dagli errori di prospettiva per poi collegarle assieme in modo da ottenere uno sviluppo in piano dei 360°. Sfortunatamente la gran parte dei contenitori in particolare quelli in vetro sono tutt’altro che ripetitivi come dimensioni (sono normali variazioni casuali di diametro di alcuni millimetri e sono presenti ovalizzazioni casuali o disassamenti o simili), mentre il metodo che “cuce†(ovvero allinea ed unisce) tra loro le immagini ha come riferimento un volume ideale, creando nelle zone di confine tra le immagini delle ripetizioni di parti o peggio delle sparizioni di informazioni del tutto casuali e funzione dei difetti casuali delle bottiglie.

In altre parole, se i contenitori non sono perfettamente identici come volumetria, il metodo permette solo una ispezione di massima dell’esterno dei contenitori con il grave difetto di perdere delle informazioni in modo casuale, problema che non può essere risolto aumentando la risoluzione delle telecamere.

Una alternativa al metodo sopra indicato à ̈ quello messo a disposizione dalla stessa richiedente, la quale prevede di vedere contemporaneamente tutto l’ esterno del contenitore in una unica immagine, mediante una lente costruita in un certo modo, così da non avere la necessità di conoscere il volume dei contenitori stessi e quindi poter realizzare lo sviluppo in piano senza la necessità di correggere gli errori di prospettiva e soprattutto senza dover ricucire più immagini e quindi senza perdere informazioni. L’inconveniente in questo secondo caso risiede nella risoluzione dell’immagine ottenuta, nonostante l’ effetto amplificatore della lente, il cui limite à ̈ costituito dal guardare da sopra in modo inclinato che, se da un lato questo permette di non perdere delle parti o di non avere sovrapposizioni (come nella tecnica precedentemente indicata) dall’altro si hanno dei limiti nella risoluzione della immagine; ne consegue che il metodo riesce a fare un ottimo controllo di presenza, posizione, inclinazione, informazioni/scritte senza riuscire, tuttavia, nel controllo dei particolari di piccole dimensioni.

Nel primo caso (telecamere laterali) si ottiene un’ottima risoluzione ma, dovendo ricucire immagini di contenitori con variazioni dimensionali, si perdono (in modo casuale) delle informazioni grafiche nelle zone di ricucitura con la conseguente scarsa affidabilità.

In sostanza entrambi i sistemi hanno dei limiti soprattutto nell’analisi dei particolari.

ESPOSIZIONE E VANTAGGI DEL TROVATO

Scopo del presente trovato à ̈ quello di eliminare i sopra lamentati inconvenienti mettendo a disposizione della tecnica un migliorato metodo per il controllo di particolari sull’esterno di contenitori disposti con orientamento casuale e in movimento su un dispositivo trasportatore.

I vantaggi che ne derivano sono

- mantenimento della risoluzione dell’immagine da controllare a livelli qualitativi alti,

- assenza di possibili perdite di informazioni.

Detti scopi e vantaggi sono tutti raggiunti dal metodo di controllo di particolari sull’esterno di contenitori disposti con orientamento casuale e in movimento su un dispositivo trasportatore, oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto previsto nelle sotto riportate rivendicazioni.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Questa ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di alcune forme di realizzazione illustrate, a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno.

- Figura 1: un metodo dell’arte nota relativo alla ricucitura di una serie di immagini relative ad una porzione del contenitore,

- Figura 2: un esempio applicativo di un apparato per realizzare il metodo in oggetto.

DESCRIZIONE DEL METODO SECONDO L’ARTE NOTA

Con particolare riferimento alla figura 1 si illustra un apparato realizzante il metodo dell’arte nota.

In pratica si prevede la cucitura di una pluralità di immagini acquisiste da una pluralità di telecamere disposte lateralmente rispetto alla zona di passaggio del contenitore su un nastro trasportatore.

Nell’esempio sono previste due telecamere ed un gioco di specchi, tramite i quali acquisire immagini del contenitore, ovvero quattro immagini ciascuna delle quali raffigura una porzione della sagoma esterna del contenitore transitato, in particolar modo nello spazio occupato dall’applicazione di etichette o altre informazioni.

Il metodo dell’arte nota prevede di prendere dette quattro immagini à ̈ ricucirle assieme in modo da ottenere, sviluppata su un piano bidimensionale, l’immagine tridimensionale del contenitore; durante questa fase il metodo corregge gli errori di prospettiva dovuti alla telecamera e trattiene la parte centrale delle varie immagini collegandole assieme in modo da ottenere uno sviluppo in piano dei 360°.

Questa immagine ricucita verrà analizzata da sistemi automatici che ne faranno il confronto con una immagine campione.

Con particolare riferimento alla figura 2 si illustra ora, nella forma realizzativa di un apparato fisico, il nuovo metodo di acquisizione dei particolari, oggetto del presente trovato.

L’apparato à ̈ costituito da un primo mezzo di visione disposto superiormente al contenitore in modo da visualizzare il contenitore dall’alto durante il suo passaggio sul nastro di trasporto e di una pluralità di mezzi di visione artificiale disposti lateralmente rispetto alla zona di passaggio del contenitore su un nastro trasportatore. Nell’esempio illustrato detti secondi mezzi laterali sono quattro telecamere, ciascuna delle quali acquisisce una immagine del contenitore.

Il primo mezzo di visione consente di guardare dall’alto e catturare in un’unica immagine tutto il contenitore nei suoi 360°.

I secondi mezzi di visione catturano ciascuno una indipendente porzione del contenitore, corrispondente al loro posizionamento angolare. A priori non à ̈ possibile sapere la porzione acquisita dai secondi mezzi di visione, in quanto il contenitore viene trasportato dal nastro ed il suo posizionamento può essere qualsiasi.

Il metodo prevede l’utilizzo misto dell’immagine acquisita dai primi mezzi e delle immagini dei secondi mezzi al fine di mantenere elevata la precisione di identificazione anche dei particolari di dimensione ridotta riportati sulle etichette o sul contenitore medesimo ed allo stesso tempo evitare la fase di ricucitura delle immagini che consta di calcolo computazionale aggiuntivo ed il più delle volte non accurato perché perde o duplica informazioni di due immagini adiacenti.

RIVELAZIONE DELL’INVENZIONE

Il metodo in oggetto prevede di “guardare dall’alto†il contenitore così da permettere al sistema di elaborazione di conoscere con precisione la posizione dei particolari che interessa verificare e anche quale à ̈ la posizione angolare del contenitore in transito (sua rotazione).

Supponendo poi di avere catturato delle immagini da telecamere laterali contemporaneamente (o comunque prima di una eventuale rotazione del contenitore) alla cattura dell’ immagine dall’alto (le immagini dall’ alto e quelle laterali possono essere catturate non contemporaneamente, sempre ché il contenitore, tra una immagine e le altre, non ruoti in modo casuale non noto), il sistema, grazie alle informazioni di posizione (coordinate) ricavate dalla immagine dall’alto, utilizza una o più immagini delle altre telecamere per controllare ad alta risoluzione tutti i particolari di interesse.

In questo modo si evitano tutti i problemi dovuti alla ricucitura delle immagine da più telecamere.

Il funzionamento à ̈ il seguente:

ï ± Analisi della immagine dall’ alto

ï ± Individuazione delle coordinate delle zone da analizzare

ï ± Individuazione della o delle telecamere laterali che meglio vedono quelle zone

ï ± Recupero o acquisizione delle immagini dalle telecamere

ï ± Analisi delle immagini nelle zone di interesse.

La possibilità di catturare immagini in tempi diversi (prima da sopra e poi lateralmente) permette inoltre di ottimizzare localmente l’illuminazione e la gestione dei parametri delle telecamere (in particolare shutter e gain) in modo da migliorare la qualità delle immagini.

Ad esempio, con riferimento alle etichette, se ci sono delle etichette chiare e delle etichette scure, dato che, con l’ analisi della immagine da sopra, il sistema conosce dove sono queste etichette qualunque sia stato l’orientamento casuale con cui il contenitore à ̈ arrivato, può, per ogni contenitore, subito prima della acquisizione delle immagini con le telecamere laterali, modificare localmente l’illuminazione e/o i parametri delle telecamere coinvolte per ottimizzare l’ acquisizione evitando che le etichette chiare siano sovresposte o quelle scure poco leggibili.

PRIMA FORMA DI ESECUZIONE DEL METODO

Secondo una prima forma di attuazione, il metodo in oggetto prevede di:

o eseguire una visione dall’alto con il mezzo superiore

o utilizzare l’immagine acquisita dal mezzo di visione superiore, per elaborare ed individuare le coordinate di posizione relative ai particolari di cui à ̈ interesse verificare; dette coordinate potranno essere determinate anche in prima approssimazione a seguito dell’identificazione di altri particolari ed altri immagini/segni/informazioni di area più estesa e meglio identificabili dal gruppo di visione superiore,

o acquisire almeno una immagine, mediante almeno uno dei mezzi di visione laterale, corrispondente alla porzione angolare del particolare di cui si vuole analizzare in dettaglio

o verifica dei particolari individuati.

Per verifica del particolare individuato si intende ad esempio, la comparazione di detta immagine con una immagine campione, oppure lettura diretta delle informazioni (codici a barre, caratteri alfanumerici, codici a matrici, ecc…) riportate sull’immagine acquisita, tramite routine di programmazione, oppure verifiche dimensionali dei simboli/grafiche presenti o altre particolarità analoghe.

Durante la acquisizione della immagine dall’alto il metodo prevede la determinazione della posizione angolare del contenitore in transito (sua rotazione rispetto all’asse), oltre ché come detto la individuazione della coordinata del segno/particolare da identificare.

SECONDA FORMA DI ESECUZIONE DEL METODO

Una seconda forma di attuazione del metodo in oggetto prevede, anziché di effettuare solamente una acquisizione laterale mirata, di acquisire in ogni caso tutte le immagini corrispondenti al numero di mezzi di visione presenti e poi andare ad identificare, grazie all’immagine presa dall’alto, quella/o quelle (in caso di particolare posizionato border-line sull’immagine) a cui corrisponde il posizionamento del segno.

Più precisamente il metodo prevede di:

o eseguire almeno una acquisizione dell’immagine dall’alto tramite mezzo visione corrispondente, quale una lente o una serie di specchi e telecamera,

o acquisire una serie di immagini corrispondenti al numero dei mezzi di visione posti lateralmente rispetto al contenitore, in un determinato suo punto durante il passaggio su dispositivo di trasporto mobile; ciascuna delle immagini essendo corrispondenti alla relativa porzione angolare del mezzo di visione rispetto al contenitore,

o elaborare ed individuare le coordinate di posizione relative ai particolari di cui à ̈ interesse verificare, utilizzando l’immagine acquisita dal primo mezzo di visione superiore; dette coordinate potranno essere determinate anche in prima approssimazione a seguito dell’identificazione di altri particolari ed altri immagini/segni/informazioni di area più estesa e meglio identificabili dal gruppo di visione superiore; con l’informazione circa la posizione angolare della localizzazione del particolare

o identificare da quale o da quali mezzi di visione laterali à ̈ stato visto detto particolare

o verifica dei particolari individuati.

Ancora, il mezzo di visione dall’alto consente la determinazione anche della posizione angolare del contenitore in transito (sua rotazione rispetto all’asse).

TERZA FORMA DI ESECUZIONE DEL METODO

Secondo la terza forma di attuazione del metodo in oggetto si prevede di utilizzare anche solo una telecamera laterale, magari posta inclinata rispetto al contenitore; ovviamente con una sola telecamera non sia possibile vedere tutta la superficie esterna del contenitore. La superficie esterna del contenitore deve infatti essere abbigliata in un certo modo, quello voluto, quindi se anche se ne vede solo una parte, il sistema può comunque ipotizzare le coordinate di dove sono le zone che si vuole controllare.

o eseguire una visione dall’alto con il mezzo superiore e determinare la posizione angolare del contenitore in transito (sua rotazione rispetto all’asse), oltre ché come detto la individuazione della coordinata del segno/particolare da identificare.

o utilizzare l’immagine acquisita dal mezzo di visione superiore per elaborare ed individuare le coordinate di posizione relative ai particolari di cui à ̈ interesse verificare;

o ruotare il contenitore in modo da posizionare con il segno/informazione/particolare da visionare in corrispondenza del campo visivo del mezzo laterale

o acquisire l’immagine, mediante il mezzo di visione laterale,

o verifica dei particolari individuati.

ULTERIORI VARIANTI

L’individuazione delle coordinate delle zone da analizzare può essere ottenuta non solo mediante un gruppo ottico quale una lente, ma anche mediante sistemi di specchi opportunamente disposti ed eventualmente opportunamente sagomati; oppure anche dall’ utilizzo di una o più telecamere collocate sopra al passaggio del contenitore in posizione inclinata rispetto al suo asse.

Addirittura, qualora sia di interesse soprattutto il controllo dei particolari una variante del metodo può prevedere di utilizzare solo telecamere laterali (senza una preliminare immagine dall’alto): in una prima fase di elaborazione, l’analisi della immagine di una o più di queste telecamere da parte del sistema, serve unicamente per individuare le coordinate della zona o delle zone di interesse; poi il sistema utilizza queste informazioni per individuare la o le immagini più adatte per il controllo dei particolari voluti.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di controllo di particolari sull’ esterno di contenitori disposti con orientamento casuale e in movimento su un dispositivo trasportatore, tramite mezzi di visione artificiali quali primi mezzi di visione dall’alto e secondi mezzi di visione laterale, caratterizzato dal fatto che prevede le fasi di: a. Acquisire l’immagine del contenitore dall’alto tramite detti primi mezzi di visione ed individuare con precisione la posizione dei particolari che interessa verificare e anche quale à ̈ la posizione angolare del contenitore in transito (sua rotazione), b. Utilizzare dette informazioni di posizione ricavate dalla immagine dall’alto, per individuare quale o quali immagini laterali, acquisite dai secondi mezzi di visione, per controllare ad alta risoluzione tutti i particolari di interesse c. verificare i particolari individuati.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che prevede di acquisire le immagini in tempi diversi, prima da sopra e poi lateralmente, per permette inoltre di ottimizzare localmente l’illuminazione e la gestione dei parametri dei mezzi di visione in modo da migliorare la qualità delle immagini.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una volta acquisita l’immagine dall’alto per elaborare ed individuare le coordinate di posizione, relative ai particolari di cui à ̈ interesse verificare, acquisisce almeno una immagine, mediante almeno uno dei mezzi di visione laterale, corrispondente alla porzione angolare del particolare di cui si vuole analizzare in dettaglio.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una volta acquisita l’immagine dall’alto acquisisce in ogni caso tutte le immagini corrispondenti al numero di mezzi di visione presenti e successivamente si identifica quella/o quelle immagini a cui corrisponde il posizionamento del segno.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che prevede di utilizzare anche solo un mezzo di visione laterale, rispetto al contenitore.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che prevede di: a. eseguire una visione dall’alto con il mezzo superiore e determinare la posizione angolare del contenitore in transito (sua rotazione rispetto all’asse), oltre ché come detto la individuazione della coordinata del segno/particolare da identificare. b. utilizzare l’immagine acquisita dal mezzo di visione superiore per elaborare ed individuare le coordinate di posizione relative ai particolari di cui à ̈ interesse verificare; c. ruotare il contenitore in modo da posizionare con il segno/informazione/particolare da visionare in corrispondenza del campo visivo del mezzo laterale d. acquisire l’immagine, mediante il mezzo di visione laterale, e. verificare i particolari individuati.
7. 7. Metodo di controllo di particolari sull’ esterno di contenitori disposti con orientamento casuale e in movimento su un dispositivo trasportatore, tramite mezzi di visione artificiali quali mezzi di visione laterale, caratterizzato dal fatto che prevede di utilizzare detti mezzi di visione laterali per individuare le coordinate della zona o delle zone di interesse e successivamente utilizzare dette informazioni per individuare la o le immagini più adatte per il controllo dei particolari.