ITRM20090409A1 - Apparato automatico di ispezione ottica di contenitori e relativo metodo automatico di ispezione. - Google Patents
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Description
APPARATO AUTOMATICO DI ISPEZIONE OTTICA DI CONTENITORI E
RELATIVO METODO AUTOMATICO DI ISPEZIONE
La presente invenzione riguarda un metodo automatico di ispezione ottica di contenitori, in particolare della parete laterale esterna di bottiglie, vasetti, e flaconi destinati alla conservazione di sostanze in polvere e/o gel e/o liquidi, preferibilmente cibi e bevande, che consente in modo preciso, semplice, versatile, affidabile ed efficiente, di riconoscere eventuali difetti di tali contenitori, in particolare per determinare la corretta applicazione e l’integrità delle relative etichette, durante il trasporto dei contenitori lungo un nastro trasportatore secondo una orientazione angolare qualsiasi e ignota a priori.
L’invenzione riguarda inoltre l’apparato automatico di ispezione che esegue il metodo.
E’ noto che i processi di confezionamento di cibi e bevande prevedono che i contenitori, quali bottiglie, vasetti, e flaconi, in cui vengono conservate sostanze in polvere, gel e liquidi, preferibilmente cibi e bevande, siano integri e privi di difettosità di qualsiasi tipo.
In particolare, tali contenitori vengono provvisti di etichette applicate sulle pareti esterne che riportano indicazioni stabilite da normative di legge ed identificativi, preferibilmente codici a barre, che ne consentono il tracciamento dalla fabbrica di confezionamento fino all’utente finale.
Durante i processi di confezionamento, risulta dunque necessario accertare l’integrità e l’assenza di difettosità dei contenitori e, in particolare, la corretta applicazione e l’integrità delle etichette sulle pareti esterne dei contenitori.
Negli ultimi decenni sono stati sviluppati una serie di dispositivi ed apparecchi che consentono una ispezione ottica automatica o AOI (Automated Optical Inspection) dei contenitori durante i processi di confezionamento.
La Domanda di Brevetto Europeo No. 872724 A2 descrive un metodo ed un apparato per il controllo esterno di contenitori, in particolare per il controllo di etichette applicate su bottiglie, in cui una telecamera acquisisce immagini di contenitori collocati su rispettivi dischi di supporto che arrivano in una zona di rilevazione mediante un nastro trasportatore. Nella zona di rilevazione, un meccanismo ruota ciascun contenitore intorno al proprio asse di un angolo predefinito all’interno di un intervallo compreso tra 380 e 420 gradi, in modo tale che la telecamera invii una pluralità di immagini acquisite durante la rotazione del contenitore ad una elettronica che ricostruisce ed analizza l’immagine dell’intera superficie laterale di ciascun contenitore.
Tuttavia, i dispositivi ed apparecchi di ispezione ottica automatica di contenitori della tecnica anteriore soffrono di alcuni inconvenienti.
Innanzitutto, gli algoritmi di ricostruzione ed analisi delle immagini delle intere superfici laterali dei contenitori sono piuttosto complessi e, talvolta, inaffidabili, richiedendo talvolta uno specifico orientamento dei contenitori sul nastro trasportatore.
Inoltre, i dispositivi e gli apparecchi che richiedono una rotazione dei contenitori hanno un funzionamento ed una manutenzione particolarmente complessi.
Lo scopo della presente invenzione à ̈ quello di consentire, in modo preciso, semplice, versatile, affidabile ed efficiente, una ispezione ottica di contenitori, in particolare della parete laterale esterna di bottiglie, vasetti, e flaconi destinati alla conservazione di sostanze in polvere, gel e liquidi, preferibilmente cibi e bevande, in modo tale da riconoscere eventuali difetti di tali contenitori, in particolare per determinare la corretta applicazione e l’integrità delle relative etichette, durante il trasporto dei contenitori lungo un nastro trasportatore secondo una orientazione angolare qualsiasi ed ignota a priori.
Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un metodo automatico di ispezione ottica di contenitori, in particolare della parete laterale esterna di bottiglie, vasetti, e flaconi destinati alla conservazione di sostanze in polvere e/o gel e/o liquidi, preferibilmente cibi e bevande, in cui una o più telecamere acquisiscono due o più immagini di un contenitore trasportato da un nastro trasportatore quando il contenitore à ̈ in almeno una posizione ottimale di ispezione all’interno di una camera di ispezione, il metodo essendo caratterizzato dal fatto di eseguire una procedura di rettificazione sul piano di almeno una porzione di una superficie laterale del contenitore sulla base di dette due o più immagini acquisite comprendente le seguenti fasi:
A.1 determinare almeno un asse di riferimento tridimensionale univocamente definito del contenitore a partire da dette due o più immagini acquisite;
A.2 posizionare un modello tridimensionale del contenitore memorizzato in una unità di memoria su detto almeno un asse di riferimento tridimensionale determinato nella fase A.1;
A.3 formare una immagine planare di detta almeno una porzione della superficie laterale del contenitore, in cui ogni punto bidimensionale (u, v) corrisponde ad uno specifico punto tridimensionale (x, y, z) del modello tridimensionale selezionato in dette due o più immagini acquisite secondo una corrispondenza matematica indicativa di un posizionamento spaziale di dette una o più telecamere rispetto al contenitore quando questo à ̈ posizionato in detta almeno una posizione ottimale di ispezione.
Sempre secondo l’invenzione, la procedura di rettificazione può comprendere altresì la seguente fase finale:
A.4 determinare eventuali difettosità di detta almeno una porzione della superficie laterale del contenitore, preferibilmente di una o più etichette applicate su di essa.
Ancora secondo l’invenzione, detto modello tridimensionale del contenitore può comprendere almeno un vettore di punti appartenenti ad almeno una porzione di una superficie esterna del contenitore, preferibilmente equispaziati angolarmente e/o in altezza.
Ulteriormente secondo l’invenzione, il contenitore può essere un solido di rotazione, detto almeno un asse di riferimento tridimensionale può essere un asse di rotazione del contenitore, e la fase A.1 può comprendere le seguenti sottofasi:
- per ciascuna di dette due o più immagini acquisite, determinare un asse del contenitore e determinare un piano su cui giace questo asse passante per un centro ottico della telecamera che ha acquisito l’immagine in considerazione;
- determinare detto almeno un asse di riferimento tridimensionale come una migliore approssimazione fra i piani così determinati sulla base di dette due o più immagini acquisite, preferibilmente come la retta che minimizza la distanza dai piani così determinati;
dove la determinazione dell’asse del contenitore in ciascuna di dette due o più immagini acquisite à ̈ preferibilmente effettuata in uno modi selezionati dal gruppo comprendente:
- determinare contorni simmetrici del contenitore e determinare una retta mediana come asse,
- determinare come asse una retta ortogonale passante per un punto medio di un tappo e/o di un collo e/o di un fondo del contenitore. Sempre secondo l’invenzione, il contenitore può essere un solido non di rotazione, ed almeno una di dette due o più immagini acquisite può essere una immagine in pianta, preferibilmente dall’alto, del contenitore.
Ancora secondo l’invenzione, il metodo può eseguire, preferibilmente periodicamente, una procedura di calibrazione comprendente le seguenti fasi:
B.1 determinare un posizionamento spaziale di dette una o più telecamere rispetto al contenitore quando questo à ̈ posizionato in detta almeno una posizione ottimale di ispezione;
B.2 ottenere detta corrispondenza matematica indicativa di detto posizionamento spaziale.
Ulteriormente secondo l’invenzione, il metodo può eseguire una procedura di memorizzazione di almeno una sagoma bidimensionale del contenitore comprendente le seguenti fasi:
C.1 determinare almeno un asse di riferimento tridimensionale univocamente definito del contenitore a partire da dette due o più immagini acquisite;
C.2 memorizzare detta almeno una sagoma bidimensionale in relazione a detto almeno un asse di riferimento tridimensionale;
la procedura di memorizzazione comprendendo altresì preferibilmente la seguente fase:
C.3 costruire e memorizzare detto modello tridimensionale del contenitore,
la procedura di memorizzazione comprendendo altresì più preferibilmente la seguente fase:
C.4 determinare eventuali difettosità del contenitore.
Sempre secondo l’invenzione, il contenitore può essere un solido di rotazione, detto almeno un asse di riferimento tridimensionale può essere un asse di rotazione del contenitore, e la fase C.1 può comprendere le seguenti sottofasi:
- per ciascuna di dette due o più immagini acquisite, determinare un asse del contenitore e determinare un piano su cui giace questo asse passante per un centro ottico della telecamera che ha acquisito l’immagine in considerazione;
- determinare detto almeno un asse di riferimento tridimensionale come una migliore approssimazione fra i piani così determinati sulla base di dette due o più immagini acquisite, preferibilmente come la retta che minimizza la distanza dai piani così determinati;
dove la determinazione dell’asse del contenitore in ciascuna di dette due o più immagini acquisite à ̈ preferibilmente effettuata in uno modi selezionati dal gruppo comprendente:
- determinare contorni simmetrici del contenitore e determinare una retta mediana come asse,
- determinare come asse una retta ortogonale passante per un punto medio di un tappo e/o di un collo e/o di un fondo del contenitore, ed in cui la fase C.1 determina preferibilmente una curva generatrice di detto solido che viene preferibilmente memorizzata nella fase C.2.
Ancora secondo l’invenzione, il contenitore può essere un solido non di rotazione, ed almeno una di dette due o più immagini acquisite può essere una immagine in pianta, preferibilmente dall’alto, del contenitore.
Ulteriormente secondo l’invenzione, il metodo può comprendere altresì le seguenti fasi preliminari:
D.1 determinare quando il contenitore à ̈ in detta almeno una posizione ottimale di ispezione; e
D.2 far acquisire a dette una o più telecamere dette due o più immagini del contenitore.
Forma ancora oggetto specifico della presente invenzione un apparato automatico di ispezione ottica di contenitori, in particolare della parete laterale esterna di bottiglie, vasetti, e flaconi destinati alla conservazione di sostanze in polvere e/o gel e/o liquidi, preferibilmente cibi e bevande, comprendente una camera di ispezione attraversata da un nastro trasportatore e provvista di una o più telecamere controllate da una unità di controllo ed elaborazione provvista di una unità di memoria, dette una o più telecamere essendo atte ad acquisire due o più immagini di un contenitore trasportato dal nastro trasportatore quando il contenitore à ̈ in una posizione ottimale di ispezione all’interno della camera di ispezione, dette due o più immagini essendo inviate alla unità di controllo ed elaborazione, l’apparato essendo caratterizzato dal fatto che l’unità di controllo ed elaborazione à ̈ atta ad eseguire il metodo automatico di ispezione ottica di contenitori precedentemente descritto.
Sempre secondo l’invenzione, dette telecamere possono essere almeno quattro, quattro telecamere essendo preferibilmente disposte ai quattro vertici di un rettangolo, più preferibilmente opposte a due a due, ancora più preferibilmente montate su rispettivi dispositivi meccanici di regolazione dell’altezza e, persino più preferibilmente, di regolazione dell’orientamento.
Ancora secondo l’invenzione, dette una o più telecamere possono comprendere almeno una telecamera orientata secondo un asse ortogonale al piano del nastro trasportatore, in modo da acquisire una immagine in pianta, preferibilmente dall’alto, del contenitore.
Ulteriormente secondo l’invenzione, l’apparato può essere provvisto altresì di mezzi elettronici di rilevazione, collegati all’unità di elaborazione e controllo, atti a rilevare quando un contenitore trasportato dal nastro trasportatore à ̈ in detta posizione ottimale di ispezione, detti mezzi elettronici di rilevazione comprendendo preferibilmente un sensore, più preferibilmente opto-elettronico, collegato all’unità di elaborazione e controllo ed un encoder connesso al nastro trasportatore.
La presente invenzione verrà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, secondo sue preferite forme di realizzazione, con particolare riferimento alle Figure dei disegni allegati, in cui:
la Figura 1 mostra schematicamente una vista prospettica di una preferita forma di realizzazione dell’apparato secondo l’invenzione;
la Figura 2 mostra una vista dall’alto di una porzione dell’apparato di Figura 1;
la Figura 3 mostra una vista prospettica di una porzione sezionata dell’apparato di Figura 1;
la Figura 4 mostra una vista prospettica di un particolare dell’apparato di Figura 1;
la Figura 5 mostra un esempio di immagini acquisite dalle telecamere dell’apparato di Figura 1 durante la procedura di calibrazione; e
la Figura 6 mostra un esempio di immagini acquisite dalle telecamere dell’apparato di Figura 1 durante la procedura di memorizzazione della sagoma di un contenitore.
Nelle Figure, elementi analoghi sono indicati con numeri di riferimento uguali.
Con riferimento alle Figure 1-4, si può osservare che una preferita forma di realizzazione dell’apparato 1 secondo l’invenzione comprende una camera di ispezione a pianta ottagonale, accessibile mediante un portello anteriore 2 ed un portello posteriore 3, la quale camera di ispezione à ̈ attraversata da un nastro trasportatore 4 per il trasporto di contenitori, quali bottiglie, vasetti e flaconi, da ispezionare. Come mostrato in particolare in Figure 2 e 3, il nastro trasportatore 4 à ̈ affiancato in ingresso alla ed in uscita dalla camera di ispezione da barre laterali 15 di guida dei contenitori.
All’interno della camera di ispezione, un sensore 5, preferibilmente optoelettronico, à ̈ posizionato in modo da rilevare quando un contenitore, rappresentato in Figure 2 e 3 come una bottiglia grande 6 o come una bottiglia piccola 6’, che viene trasportato dal nastro trasportatore 4, inizia ad occupare una zona centrale della camera di ispezione. Lateralmente al nastro trasportatore 4 sono previste due intercapedini di dimensioni sufficienti a lasciar passare contenitori 6’’ che dovessero cadere dal nastro stesso. Come verrà descritto nel seguito, il segnale di rilevazione del sensore 5 viene utilizzato per determinare quando il contenitore (6 o 6’) si trova in una posizione ottimale, preferibilmente corrispondente con il centro della camera di ispezione, nella quale quattro telecamere 7 acquisiscono contemporaneamente rispettive immagini del contenitore stesso.
In particolare, le quattro telecamere 7 sono preferibilmente disposte ai quattro vertici di un rettangolo, più preferibilmente opposte a due a due, e sono alloggiate in apposite sedi angolari 8 accessibili dall’esterno tramite la rimozione di rispettivi chassis angolari 9 di protezione.
Come mostrato in Figura 4, ogni telecamera 7 à ̈ preferibilmente montata su un dispositivo meccanico 10 di regolazione dell’altezza e, più preferibilmente, di regolazione dell’orientamento della telecamera 7 stessa. Una parete interna 11 consente soltanto all’obiettivo della rispettiva telecamera 7, scorrevole all’interno di una scanalatura verticale 12 (in funzione dell’altezza stabilita dal dispositivo meccanico 10), di essere visibile dall’interno della camera di ispezione, come mostrato in Figure 3 e 4, nascondendo in particolare il dispositivo meccanico 10.
Il sensore 5 e le quattro telecamere 7 sono collegati ad una unità 13 di controllo ed elaborazione, provvista di un monitor 14, preferibilmente regolabile, per la visualizzazione dell’esito delle ispezioni.
In particolare, quando il sensore 5 rileva la presenza di un contenitore (6 o 6’) che inizia ad occupare una zona centrale della camera di ispezione, l’unità 13 à ̈ in grado di determinare, sulla base del segnale proveniente da un encoder (non mostrato) connesso al nastro trasportatore 4 e sulla base anche delle dimensioni note del contenitore (6 o 6’) trasportato, l’istante in cui il contenitore si trova nella posizione ottimale, preferibilmente corrispondente con il centro della camera di ispezione, nella quale le quattro telecamere 7 acquisiscono contemporaneamente rispettive immagini del contenitore stesso. Quando il contenitore si trova nella summenzionata posizione ottimale, l’unità 13 controlla le telecamere 7 facendo loro acquisire immagini contemporanee del contenitore, immagini che vengono inviate alla unità 13 per una loro elaborazione al fine di individuarne eventuali difettosità .
L’unità 13 di controllo ed elaborazione esegue un metodo automatico di ispezione, tramite un software memorizzato, come descritto nel seguito.
Innanzitutto, il metodo prevede una procedura preliminare di calibrazione dell’insieme delle telecamere 7 per determinare il posizionamento spaziale tridimensionale delle telecamere 7 nella camera di ispezione.
Una delle tecniche di calibrazione utilizzabili può essere, a titolo esemplificativo, la tecnica descritta da Roger Y. Tsai in “A Versatile Camera Calibration Technique for High-Accuracy 3D Machine Vision Metrology Using Off-the-Shelf TV Cameras and Lenses†, IEEE Journal of Robotics and Automation, Vol. RA-3, No. 4, August 1987. In tal caso, la fase di calibrazione prevede di inquadrare uno stesso oggetto non planare di calibrazione contemporaneamente con tutte le telecamere 7. Ogni telecamera acquisisce dunque una rispettiva porzione dell’oggetto di calibrazione, ottenendo quattro immagini come mostrate, ad esempio, in Figura 5. Su tale oggetto di calibrazione sono evidenti alcuni punti notevoli che hanno posizione nota in termini di coordinate spaziali (x, y, z). Nell’immagine acquisita da ciascuna telecamera, l’unità 13 individua le coordinate dei punti notevoli in termini di coordinate planari dell’immagine (u, v), in modo tale da stabilire per ciascuna telecamera le corrispondenze fra i punti notevoli (u, v) individuati sull’immagine con i punti tridimensionali (x, y, z). Di conseguenza, l’unità 13 à ̈ in grado di ricavare una corrispondenza matematica (data da una matrice di parametri intrinseci ed estrinseci propri di ciascuna telecamera) tra i punti tridimensionali e gli omologhi punti bidimensionali. Al termine della fase di calibrazione, la posizione spaziale delle telecamere 7 à ̈ nota rispetto all’oggetto di calibrazione e, di conseguenza, nella camera di ispezione.
In particolare, la procedura di calibrazione dell’apparato può essere ripetuta ogniqualvolta si verifichino delle modifiche di impostazione e/o strutturali.
Durante l’ispezione automatica, quando un contenitore (6 o 6’) si trova nella posizione ottimale, le quattro telecamere 7 acquisiscono rispettive immagini contemporanee dello stesso contenitore.
Sulla base di tali quattro immagini contemporanee l’unità 13 di controllo ed elaborazione à ̈ in grado di eseguire una procedura di memorizzazione della sagoma del contenitore stesso, costruendo un modello tridimensionale del contenitore, a patto che esso sia assimilabile ad un solido di rotazione. Il modello tridimensionale così costruito può essere memorizzato nella unità 13 oppure utilizzato per compararlo con un modello tridimensionale di riferimento precedentemente memorizzato nella unità 13 al fine di determinare eventuali difettosità del contenitore stesso (e.g., nel caso di bottiglie da ispezionare, per verificare che il diametro delle bottiglie abbia una dimensione prevista).
Tale procedura di memorizzazione comprende una fase di individuazione dell’asse di rotazione tridimensionale del contenitore a partire dall’individuazione degli assi nelle immagini bidimensionali acquisite. Ciò consente di correggere eventuali errori prospettici presenti nelle immagini bidimensionali acquisite dalle telecamere.
Successivamente, l’unità 13 esegue una fase di individuazione del profilo del contenitore, ovvero della curva generatrice del modello tridimensionale, come migliore approssimazione dell’insieme dei profili ottenuti nelle immagini bidimensionali rispetto all’asse tridimensionale precedentemente individuato.
In particolare, l’individuazione dell’asse tridimensionale del contenitore può comprendere le seguenti fasi:
- per ciascuna immagine bidimensionale, determinare l’asse del contenitore come mostrato in Figura 6;
- per ciascuna immagine bidimensionale, determinare il piano su cui giace l’asse del contenitore e passante per il centro ottico della telecamera che ha acquisito l’immagine bidimensionale in considerazione;
- determinare l’asse tridimensionale del contenitore come la migliore approssimazione fra i piani così determinati sulla base delle immagini bidimensionali (a titolo esemplificativo, l’asse tridimensionale può essere determinato come la retta che minimizza la distanza dai piani così determinati).
La determinazione dell’asse del contenitore in ciascuna immagine bidimensionale può essere effettuata in vari modi. A titolo esemplificativo, à ̈ possibile determinare su ciascuna immagine bidimensionale i bordi simmetrici sinistro e destro del contenitore, e determinare la retta mediana come asse bidimensionale. Alternativamente, l’asse del contenitore in ciascuna immagine bidimensionale potrebbe essere determinato come la retta ortogonale passante per il punto medio del tappo e/o del collo e/o del fondo del contenitore.
Sulla base delle quattro immagini contemporanee acquisite dalle telecamere 7, l’unità 13 di controllo ed elaborazione à ̈ in grado di eseguire una procedura di rettificazione sul piano della superficie laterale del contenitore.
Tale procedura di rettificazione comprende una fase di individuazione dell’asse di rotazione tridimensionale del contenitore a partire dall’individuazione degli assi nelle immagini bidimensionali acquisite, in modo analogo a quanto visto in precedenza per la procedura di memorizzazione della sagoma del contenitore.
Successivamente, la procedura di rettificazione comprende una fase di posizionamento del modello tridimensionale (noto) del contenitore sull’asse tridimensionale così individuato per il contenitore sotto esame. In particolare, tale modello tridimensionale à ̈ un vettore di punti equispaziati angolarmente ed in altezza sulla superficie esterna del contenitore che si vuole rettificare.
Infine, la procedura di rettificazione comprende una fase di formazione di una immagine planare della superficie esterna del contenitore, in cui per ogni punto tridimensionale (x, y, z) del modello tridimensionale (posizionato precedentemente sull’asse tridimensionale del contenitore sotto esame) viene formata l’immagine in uscita rettificata andando a prendere il corrispondente punto bidimensionale (u, v) (grazie alla corrispondenza matematica individuata in fase di calibrazione) dell’immagine della telecamera più vicina al punto tridimensionale (x, y, z) stesso. L’immagine che si forma rappresenta la superficie esterna del contenitore srotolato.
Tale immagine rettificata della superficie esterna può essere utilizzata dalla unità 13 per determinare eventuali difettosità , ad esempio, di una o più etichette, e.g. termo-restringenti, applicate sulla superficie esterna del contenitore sotto esame.
Altre forme di realizzazione dell’apparato secondo l’invenzione consentono anche l’ispezione di contenitori non derivati da solidi di rotazione. In tal caso, l’apparato à ̈ vantaggiosamente provvisto di una ulteriore telecamera dall’alto (o dal basso, se il nastro trasportatore à ̈ trasparente) che acquisisce una immagine in pianta dall’alto (o dal basso, se il nastro trasportatore à ̈ trasparente) sulla base della quale l’unità 13 di controllo ed elaborazione à ̈ in grado di determinare l’orientamento del contenitore sulla base del modello tridimensionale (come maglia poligonale) noto del contenitore stesso. In tal caso, l’unità 13 andrebbe a determinare l’orientamento del contenitore preferibilmente sulla base del riconoscimento di un asse di riferimento univocamente definito del modello tridimensionale. Eventualmente, tale modello tridimensionale potrebbe altresì essere ricavato direttamente dalla unità 13 sulla base delle immagini acquisite dalle telecamere. Anche tale ulteriore telecamera viene sottoposta ad una procedura di calibrazione analogamente a quanto visto in precedenza.
Si deve tenere presente che altre forme di realizzazione dell’apparato secondo l’invenzione possono non essere provviste del sensore 5 di rilevazione della presenza del contenitore. In tal caso, l’unità 13 di controllo ed elaborazione à ̈ in grado, sulla base di una sequenza di immagini successive acquisite dalle telecamere, di determinare quali sono le immagini acquisite in cui il contenitore si trova nella posizione ottimale (preferibilmente centrale) di ispezione.
Inoltre, la procedura di memorizzazione della sagoma dei contenitori non à ̈ una caratteristica essenziale dell’apparato. In altre parole, l’unità 13 di controllo ed elaborazione può semplicemente eseguire soltanto la procedura di calibrazione e la procedura di rettificazione sul piano della superficie laterale dei contenitori. In proposito, anche la procedura di calibrazione potrebbe essere realizzata solo una volta al termine dell’assemblaggio in fabbrica dell’apparato, per cui l’unità 13 di controllo ed elaborazione potrebbe poi eseguire soltanto la procedura di rettificazione sul piano della superficie laterale dei contenitori.
Infine, altre forme di realizzazione dell’apparato secondo l’invenzione possono comprendere un numero di telecamere differente da quattro. La caratteristica essenziale à ̈ che le immagini acquisite sia sufficiente a riprendere l’intera superficie laterale (e, nel caso di solidi non di rotazione, una vista in pianta) del contenitore. A tale scopo, l’apparato può essere provvisto di un sistema di ripresa a telecamere comprendente almeno una telecamera e provvisto di uno o più specchi e/o di dispositivi meccanici di movimentazione di detta almeno una telecamera e/o di detti uno o più specchi.
La presente invenzione à ̈ stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo le sue forme preferite di realizzazione, ma à ̈ da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti del ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.
Claims (14)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo automatico di ispezione ottica di contenitori (6, 6’), in particolare della parete laterale esterna di bottiglie, vasetti, e flaconi destinati alla conservazione di sostanze in polvere e/o gel e/o liquidi, preferibilmente cibi e bevande, in cui una o più telecamere (7) acquisiscono due o più immagini di un contenitore (6, 6’) trasportato da un nastro trasportatore (4) quando il contenitore (6, 6’) à ̈ in almeno una posizione ottimale di ispezione all’interno di una camera di ispezione, il metodo essendo caratterizzato dal fatto di eseguire una procedura di rettificazione sul piano di almeno una porzione di una superficie laterale del contenitore (6, 6’) sulla base di dette due o più immagini acquisite comprendente le seguenti fasi: A.1 determinare almeno un asse di riferimento tridimensionale univocamente definito del contenitore (6, 6’) a partire da dette due o più immagini acquisite; A.2 posizionare un modello tridimensionale del contenitore (6, 6’) memorizzato in una unità di memoria su detto almeno un asse di riferimento tridimensionale determinato nella fase A.1; A.3 formare una immagine planare di detta almeno una porzione della superficie laterale del contenitore (6, 6’), in cui ogni punto bidimensionale (u, v) corrisponde ad uno specifico punto tridimensionale (x, y, z) del modello tridimensionale selezionato in dette due o più immagini acquisite secondo una corrispondenza matematica indicativa di un posizionamento spaziale di dette una o più telecamere (7) rispetto al contenitore (6, 6’) quando questo à ̈ posizionato in detta almeno una posizione ottimale di ispezione.
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la procedura di rettificazione comprende altresì la seguente fase finale: A.4 determinare eventuali difettosità di detta almeno una porzione della superficie laterale del contenitore (6, 6’), preferibilmente di una o più etichette applicate su di essa.
- 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto modello tridimensionale del contenitore (6, 6’) comprende almeno un vettore di punti appartenenti ad almeno una porzione di una superficie esterna del contenitore (6, 6’), preferibilmente equispaziati angolarmente e/o in altezza.
- 4. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il contenitore (6, 6’) à ̈ un solido di rotazione, che detto almeno un asse di riferimento tridimensionale à ̈ un asse di rotazione del contenitore (6, 6’), e che la fase A.1 comprende le seguenti sottofasi: - per ciascuna di dette due o più immagini acquisite, determinare un asse del contenitore e determinare un piano su cui giace questo asse passante per un centro ottico della telecamera che ha acquisito l’immagine in considerazione; - determinare detto almeno un asse di riferimento tridimensionale come una migliore approssimazione fra i piani così determinati sulla base di dette due o più immagini acquisite, preferibilmente come la retta che minimizza la distanza dai piani così determinati; dove la determinazione dell’asse del contenitore (6, 6’) in ciascuna di dette due o più immagini acquisite à ̈ preferibilmente effettuata in uno modi selezionati dal gruppo comprendente: - determinare contorni simmetrici del contenitore (6, 6’) e determinare una retta mediana come asse, - determinare come asse una retta ortogonale passante per un punto medio di un tappo e/o di un collo e/o di un fondo del contenitore (6, 6’).
- 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che il contenitore (6, 6’) à ̈ un solido non di rotazione, e che almeno una di dette due o più immagini acquisite à ̈ una immagine in pianta, preferibilmente dall’alto, del contenitore (6, 6’).
- 6. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di eseguire, preferibilmente periodicamente, una procedura di calibrazione comprendente le seguenti fasi: B.1 determinare un posizionamento spaziale di dette una o più telecamere (7) rispetto al contenitore (6, 6’) quando questo à ̈ posizionato in detta almeno una posizione ottimale di ispezione; B.2 ottenere detta corrispondenza matematica indicativa di detto posizionamento spaziale.
- 7. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di eseguire una procedura di memorizzazione di almeno una sagoma bidimensionale del contenitore (6, 6’) comprendente le seguenti fasi: C.1 determinare almeno un asse di riferimento tridimensionale univocamente definito del contenitore (6, 6’) a partire da dette due o più immagini acquisite; C.2 memorizzare detta almeno una sagoma bidimensionale in relazione a detto almeno un asse di riferimento tridimensionale; la procedura di memorizzazione comprendendo altresì preferibilmente la seguente fase: C.3 costruire e memorizzare detto modello tridimensionale del contenitore (6, 6’), la procedura di memorizzazione comprendendo altresì più preferibilmente la seguente fase: C.4 determinare eventuali difettosità del contenitore (6, 6’).
- 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il contenitore (6, 6’) à ̈ un solido di rotazione, che detto almeno un asse di riferimento tridimensionale à ̈ un asse di rotazione del contenitore (6, 6’), e che la fase C.1 comprende le seguenti sottofasi: - per ciascuna di dette due o più immagini acquisite, determinare un asse del contenitore e determinare un piano su cui giace questo asse passante per un centro ottico della telecamera che ha acquisito l’immagine in considerazione; - determinare detto almeno un asse di riferimento tridimensionale come una migliore approssimazione fra i piani così determinati sulla base di dette due o più immagini acquisite, preferibilmente come la retta che minimizza la distanza dai piani così determinati; dove la determinazione dell’asse del contenitore (6, 6’) in ciascuna di dette due o più immagini acquisite à ̈ preferibilmente effettuata in uno modi selezionati dal gruppo comprendente: - determinare contorni simmetrici del contenitore (6, 6’) e determinare una retta mediana come asse, - determinare come asse una retta ortogonale passante per un punto medio di un tappo e/o di un collo e/o di un fondo del contenitore (6, 6’), ed in cui la fase C.1 determina preferibilmente una curva generatrice di detto solido che viene preferibilmente memorizzata nella fase C.2.
- 9. Metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il contenitore (6, 6’) à ̈ un solido non di rotazione, e che almeno una di dette due o più immagini acquisite à ̈ una immagine in pianta, preferibilmente dall’alto, del contenitore (6, 6’).
- 10. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere altresì le seguenti fasi preliminari: D.1 determinare quando il contenitore (6, 6’) à ̈ in detta almeno una posizione ottimale di ispezione; e D.2 far acquisire a dette una o più telecamere (7) dette due o più immagini del contenitore (6, 6’).
- 11. Apparato automatico (1) di ispezione ottica di contenitori (6, 6’), in particolare della parete laterale esterna di bottiglie, vasetti, e flaconi destinati alla conservazione di sostanze in polvere e/o gel e/o liquidi, preferibilmente cibi e bevande, comprendente una camera di ispezione attraversata da un nastro trasportatore (4) e provvista di una o più telecamere (7) controllate da una unità (13) di controllo ed elaborazione provvista di una unità di memoria, dette una o più telecamere (7) essendo atte ad acquisire due o più immagini di un contenitore (6, 6’) trasportato dal nastro trasportatore (4) quando il contenitore (6, 6’) à ̈ in una posizione ottimale di ispezione all’interno della camera di ispezione, dette due o più immagini essendo inviate alla unità (13) di controllo ed elaborazione, l’apparato essendo caratterizzato dal fatto che l’unità (13) di controllo ed elaborazione à ̈ atta ad eseguire il metodo automatico di ispezione ottica di contenitori (6, 6’) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-9.
- 12. Apparato (1) secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che dette telecamere (7) sono almeno quattro, quattro telecamere (7) essendo preferibilmente disposte ai quattro vertici di un rettangolo, più preferibilmente opposte a due a due, ancora più preferibilmente montate su rispettivi dispositivi meccanici (10) di regolazione dell’altezza e, persino più preferibilmente, di regolazione dell’orientamento.
- 13. Apparato (1) secondo la rivendicazione 11 o 12, caratterizzato dal fatto che dette una o più telecamere (7) comprendono almeno una telecamera orientata secondo un asse ortogonale al piano del nastro trasportatore (4), in modo da acquisire una immagine in pianta, preferibilmente dall’alto, del contenitore (6, 6’).
- 14. Apparato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 13, caratterizzato dal fatto di essere provvisto altresì di mezzi elettronici (5) di rilevazione, collegati all’unità (13) di elaborazione e controllo, atti a rilevare quando un contenitore (6, 6’) trasportato dal nastro trasportatore (4) à ̈ in detta posizione ottimale di ispezione, l’unità (13) di elaborazione e controllo essendo atta ad eseguire il metodo automatico di ispezione ottica di contenitori (6, 6’) secondo la rivendicazione 10, detti mezzi elettronici (5) di rilevazione comprendendo preferibilmente un sensore (5), più preferibilmente opto-elettronico, collegato all’unità (13) di elaborazione e controllo ed un encoder connesso al nastro trasportatore (4).
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