JP5145610B2 - ラベラー内で容器、特にボトルを位置合わせするための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１および請求項１０の前文に係る装置および方法に関する。

ボトルが充填ラインで処理されるとき、特にラベラー内で容器にラベルが貼り付けられるときには、多くの場合、例えばバリとラベルとの間に十分大きい距離が存在するのを保証するため、および／または、ラベルがガラスエンボス部に対して正確に位置するのを保証するために、容器の回転位置を合わせることが必要である。

この点に関し、容器の外面をその外周全体にわたって４つのカメラにより記録して、記録画像中の適切な特徴を評価し、容器をその長手方向軸を中心に所望の位置へと回転させるための命令を駆動システムへ伝えることが欧州特許第１２０５３８８Ｂ２号から知られている。

この種の装置において、容器は、特徴が記録されているときに可能な限り正確に観察されなければならない一定の角速度で回転される。また、容器の回転位置および機械内での容器の位置、例えば機械内の搬送カルーセルの角度位置を正確に割り当てることができるように、位置合わせされるべき容器は、一定の速度でカメラを通り過ぎて移動されなければならない。

容器を回転させて容器をカメラに通過させる駆動システム間の相互作用の不正確さ（バックラッシュ、同期速度変化など）を考慮すると、また、写真が撮影されるトリガ時間を考慮すると、前述した方法の精度は多くの場合に不十分であり、そのため、別個のカメラを用いた容器のその後の微調整が必要になる。この目的のため、機械内で、更なる機械位置決めがなされなければならない。

本発明の目的は、僅かな時間浪費、および僅かな空間要件で容器の回転位置を正確に合わせるための装置および方法を提供することである。

この目的は、カメラユニットの撮像機能を起動するための近接スイッチによって達成される。これにより、個々のカメラ画像のトリガが同期速度変化とは無関係になる。これが画像評価の精度を高めるため、１つのステップで、すなわち、微調整を何ら伴うことなく、容器の回転位置を補正できる。また、容器の回転の加速および／または減速勾配を特徴の記録に含ませることができ、また、この目的のために機械で必要とされる空間を利用できる。

近接スイッチは、ホルダに所定の回転角度間隔で設けられる複数の信号発生器と、少なくとも１つのトリガ信号受信器を含む固定受信ユニットとを備えることが好ましい。これにより、トリガ信号発生器の角度位置に主に依存するトリガ信号を発生させることができる。これは、特に、容器の位置合わせおよび回転位置の正確な決定を可能にする。

有利な実施形態によれば、少なくとも第３のトリガ信号発生器ごとに、それが受信ユニットから最小距離を隔てて位置される回転位置にあるときに、トリガ信号受信器と対向して位置する。これにより、信頼できるトリガが可能になる。

本装置は、トリガ信号受信器の受信領域に沿ってホルダを移動させる搬送手段を更に備えることが好ましい。これにより、容器の連続した流れを位置合わせすることができる。

有利な方法において、複数のトリガ信号受信器は、搬送手段がホルダをトリガ信号受信器の受信領域に沿って連続して移動させるように受信ユニットに配置される。これにより、複数のカメラを互いに無関係にトリガすることができる。

好ましい実施形態によれば、トリガ信号受信器は、搬送手段の搬送方向と略平行に延びる少なくとも２つの平面上にわたって分布される。これは、トリガ信号受信器の配置の重合形態を可能にする。

有利な方法では、受信ユニットが複数のトリガ信号受信器を備え、隣接するトリガ信号受信器間の距離は、ホルダの回転動作の加速および／または減速勾配のプロファイルに適合される。これにより、加速および／減速勾配を特徴の記録に含ませることができるとともに、特にコンパクトな構造デザインを本装置に与えることができる。

特に有利な実施形態によれば、近接スイッチが磁場の影響を受ける。磁気近接スイッチは特に汚染に影響されない。

好ましい実施形態によれば、本装置は、撮像された容器の特徴の位置を特定して、容器の実際の回転位置を計算するための計算ユニットと、容器の所望の回転位置への移動をもたらすための制御ユニットとを更に備える。これにより、容器をラベリングに適した位置に至らせることが可能になる。

技術的課題は、近接スイッチが容器の撮像を開始する方法によって更に解決される。これにより、個々のカメラ画像のトリガが同期速度変化とは無関係になる。これが画像評価の精度を高めるため、１つのステップで、すなわち、微調整を何ら伴うことなく、容器の回転位置を補正できる。また、容器の回転の加速および／または減速勾配を特徴の記録に含ませることができ、また、この目的のために機械で必要とされる空間を利用できる。

好ましい実施形態によれば、トリガ信号発生器が容器と共に回転し、少なくとも第３のトリガ信号発生器ごとに、固定受信ユニットに近づくときにトリガ信号を発生させる。これにより、同期速度変化と無関係な、信頼できるトリガが可能となる。

特に有利な実施形態は、それぞれのトリガ信号発生器が受信ユニットから最小距離を隔てて位置されるトリガ信号発生器の回転位置で、トリガ信号が所定のトリガレベルに達し、それにより、容器の撮像を開始するトリガ制御信号が出力されるように想起される。

好ましい実施形態は、容器の現像ビューが形成されている間、容器が受信ユニットの少なくとも１つの受信領域に沿って移動されるように想起される。これにより、容器の連続した流れを位置合わせすることができる。

有利な実施形態によれば、トリガ信号は、受信ユニットの異なるトリガ信号受信器で発生される。これにより、複数のカメラを互いに独立にトリガすることができる。

好ましい実施形態によれば、本方法は、撮像された容器の特徴の位置を特定して、容器の実際の回転位置を計算するステップと、容器の所望の回転位置への移動をもたらすステップとを更に備える。したがって、容器をラベリングに適した回転位置へ至らせることができる。

本発明の好ましい実施形態が図面に示されるとともに以下で説明される。

容器の回転位置を合わせるための本発明に係る装置の概略平面図を示している。 図１に係る近接スイッチの細部の概略図を示している。 受信ユニットの概略側面図を示している。

図１および図２によれば、例えばラベラーであってもよい装置１は、容器５、特にボトルのための複数の回転可能なホルダ３、例えばセンタリングデバイスを有するモータ駆動のターンテーブルを備えており、ホルダ３は、それらの主軸周りの回転によってそれらの回転位置φに関して位置合わせされるようになっている。ホルダ３は、搬送カルーセルなどの搬送手段７上で循環する。

また、装置１は、容器５の特徴５ａ、例えばバリまたはエンボス部を記録するための任意の数のカメラ１０を含む固定カメラユニット９を備える。この目的のため、搬送手段７は、容器５をカメラユニット９の撮像領域９ａに通過させて搬送し、一方、ホルダ３は、容器の外周表面５ｂの現像ビューがカメラユニット９の前方に形成されるようにする。撮像領域９ａは、カメラ１０の重なり合う撮像領域から成ってもよい。

画像データの取得、例えば現像されるべき表面５ｂの部分ビューの記録は、それぞれの所定の回転位置φで近接スイッチ１１によって開始される。図示の例では、ホルダ３が回転角度間隔Δφ_１だけ進められたときには、常に容器５の写真が撮られる。この目的のため、トリガ信号発生器１３、例えばマグネットがホルダ３上に規則的な回転角度間隔Δφ_１で配置され、トリガ信号発生器１３は、それらが固定受信ユニット１５に近づくと、それぞれのトリガ信号Ｔを固定受信ユニットにおいて発生させる。トリガ信号Ｔが所定のトリガレベルＰに達すると、受信ユニット１５がトリガ制御信号Ｓをカメラユニット９へ送信し、それにより、容器５の画像が記録される。装置１は、画像データを記憶して更に処理するための計算ユニット１７を更に備える。

受信ユニット１５は、搬送手段７の搬送方向から見たときに互いに前後に配置される個別のトリガ信号受信器１９、例えばホールセンサを備えることが好ましく、また、カメラユニット９の撮像領域９ａ全体にわたって及んでいることが好ましい。

図２は、撮像領域９ａに通されるホルダ３の２つの位置に基づいた近接スイッチ１１の動作形態を示している。この場合、明確にするため、隣接するホルダ３は省略されている。ホルダ３は角速度ω_１で回転し、また、搬送手段７は角速度ω_２で回転する。

トリガ信号発生器１３は位置Ａ−Ｈでホルダ３の外周上に均等に分布され、それぞれの回転角度間隔Δφ_１はこの例では４５°である。しかしながら、他の回転角度間隔Δφ_１が使用されてもよい。また、トリガ信号受信器１９が位置Ａ’−Ｈ’で受信ユニット１５にわたって均等に分布され、該トリガ信号受信器１９間の距離が角度間隔Δφ_２によって規定される。

角度間隔Δφ_１、Δφ_２および角速度ω_１、ω_２は、トリガ信号発生器１３が受信ユニット１５から最小の距離１４に位置付けられる位置において、該トリガ信号発生器１３がトリガ信号受信器１９によってカバーされる受信領域２０内の場所でトリガ信号受信器１９と対向する関係を成して位置するように設定されており、それにより、トリガ信号発生器１３およびトリガ信号受信器１９が対向関係を成して配置されると、トリガレベルＰに達し、またはトリガレベルＰを超える。図示の例では、トリガの瞬間に位置Ｄが位置Ｄ’と対向して位置し、位置ＦがＦ’と対向して位置する（破線で示される）。したがって、トリガの瞬間にＥがＥ’と対向して位置するようになり、ＧがＧ’と対向するといった具合になる（図示せず）。

図２によれば、トリガ信号発生器１３およびトリガ信号受信器１９の数は、連続するトリガ制御信号Ｓが隣接するトリガ信号受信器１９で発生されるものと等しい。したがって、トリガ信号発生器１３の数は、容器の現像ビュー毎に必要とされるカメラ画像の数に対応することが好ましい。しかしながら、受信ユニット１５は、ホルダ３に設けられるトリガ信号発生器１３の数よりも少ない数のトリガ信号受信器１９を備えていてもよい。

例えば、トリガ信号受信器１９が第２または第３の位置Ａ’−Ｈ’ごとにのみ設けられてもよく、それにより、第２または第３のトリガ信号発生器１３ごとにのみ、それが受信ユニット１５に近づくときにトリガ制御信号Ｓをトリガする。それにもかかわらず、必要とされるトリガ制御信号Ｓの数を、設けられるトリガ信号受信器１９の数よりも多くすべき場合には、“欠けている”トリガ瞬間を、トリガ信号発生器１３によって既にトリガされたトリガ制御信号Ｓ間の時間間隔から計算することができる。言うまでもなく、そのような計算、例えば補間は、トリガ信号発生器１３の数がトリガ信号受信器１９の数と同じ場合にも可能である。これにより、回転角度間隔Δφ_１内の中間位置で更なるカメラ画像を取得することができる。

搬送手段７の搬送方向における受信領域２０のサイズは非常に大きいため、ラベラーにおいては一般的な、特に角速度ω１、ω１に関しての同期速度変化が、トリガ信号発生器１３が誤って関連するトリガ信号器１９と位置合わせされるに至らず、したがって、トリガ信号発生器１３がトリガ制御信号Ｓを発生させないという結果をもたらす可能性はない。この目的のため、隣接するトリガ信号受信器１９の受信領域２０が重なり合うようにトリガ信号受信器１９を配置することができる。この場合、トリガ信号発生器１３およびトリガ信号受信器１９は、搬送手段７の搬送方向と略平行に延びる少なくとも２つの平面Ｙ_１、Ｙ_２上にわたって分布される。図３には、これが受信ユニット１５に関して概略的に示されている。しかしながら、複数の平面Ｙ_１、Ｙ_２上にわたるそのような分布は、ホルダ３の直径が必要数のトリガ信号発生器１３を互いに十分な距離を隔てて配置するのに十分大きくないときに必要となる場合がある。

近接スイッチ１１は磁気作動原理に基づくことが好ましい。すなわち、近接スイッチは、装置１が汚染に影響されることなく動作することを保証するべく、該近接スイッチに作用する磁場に応答する。しかしながら、光バリアなどの位置検出のための他の非接触動作ユニットも近接スイッチ１１として想起できる。この場合、トリガ信号発生器１３が反射面または後方散乱として実施されてもよい。

トリガ信号発生器１３は、回転位置φの分解を可能にするホルダ３の任意の場所、例えば該ホルダ３の下面、あるいは、ホルダ３の駆動ユニット上にも、例えばモータおよび／またはシャフト（図示せず）上にも配置することができる。

受信ユニット１５は、磁場の影響を受ける任意のトリガ信号受信器１９を備えることができる。これらのトリガ信号受信器１９の数は、少なくとも、特徴５ａを記録するために必要とされるカメラ画像の数、または、容器５の完全な現像ビューのために必要とされる部分ビューの数に対応することが好ましい。

角速度ω_１は、表面５ｂの現像ビュー全体にわたって一定である必要はない。ホルダ３の回転動作の加速勾配および減速勾配が例えば特徴５の記録に含められてもよい。このとき、図示の例以外に、距離または角度間隔Δφ_２が角速度ω１のそれぞれの変化に適合されなければならない。したがって、角度間隔Δφ_２は、角速度ω_１が公称値または最大値である場合よりも、ホルダ３の加速および／または減速勾配中に搬送手段７の角速度ω_２が略一定である場合の方が大きくなる。

搬送手段７は、搬送カルーセルに限定されず、形状が直線状であってもよく、および／または湾曲していてもよく、また、例えばコンベヤベルトから成ってもよい。この場合、トリガ信号受信器１９の配置は、撮像領域９ａでの搬送手段７の形状変化に適切な方法で適合されるべきである。また、このとき、角度間隔Δφ_２は、必要に応じて、同等の線形パラメータに取って代えられる。

計算ユニット１７は、容器５の実際の回転位置を計算する。所望の回転位置への移動を達成できるように、装置１は、適切な制御信号を生成して、それらの信号をホルダ３の駆動ユニット、例えばサーボモータへ送信する制御ユニット２１を更に備える。

図面に示される実施形態の前述した変形例を任意の方法で組み合わせることができる。

本発明に係る装置は以下のように使用できる。

それぞれが回転するホルダ３上に中心付けられた方法で保持される位置合わせされるべき容器５の連続した流れが、搬送手段７から近接スイッチ１１へと供給される。受信ユニットのトリガレベルＰに達する或いはトリガレベルＰを超える程度までトリガ信号発生器１３が受信ユニット１５に近づくと直ぐに、受信ユニット１５は、カメラ写真を撮るためのトリガ制御信号Ｓをカメラユニット９へ送信する。その間、搬送手段７およびホルダ３はいずれも回転し続ける。隣のトリガ信号発生器１３が受信ユニット１５に十分な程度まで近づくと直ぐに、更なるトリガ制御信号Ｓがカメラユニット９へ送信される。このように、測定データの取得は、容器５の外周表面全体の現像ビューが形成されるまで続けられる。測定領域９ａ内には複数の容器が同時に存在することができ、その場合、それぞれの容器は異なるカメラ１０によって記録される。

その後、画像データが評価され、特徴５ａの位置が特定され、容器５の回転位置φの実際の位置が計算されて、適切な制御信号がホルダ３へ送信され、それにより、容器の回転位置φの所望の位置が定められる。

本発明は、トリガ瞬間、したがって、カメラ写真の取得が、トリガ信号発生器１３の回転角度位置φにのみ依存し、したがって、ラベラーにおいてしばしば起こる搬送手段７およびホルダ３の同期速度変化とは無関係であるという一般的な利点を与える。データ取得と位置決定との間の時間的相関関係は、ここでは非常に正確であり、一般的には約１００μｓである。位置合わせの高い精度に起因して、容器５の任意の更なる微調整を伴うこともなく、その後のラベリングを実行することができる。したがって、装置１、例えば容器の位置合わせを伴うラベラーに対して、よりコンパクトな全体構造デザインを与えることができる。

また、特徴５ａを記録する前にホルダ３を公称速度まで加速する必要はもはやなく、また、該特徴５ａが記録されている間に該公称速度を正確に維持する必要もない。それどころか、加速および減速勾配を容器の外周面の現像に含ませることができる。この場合、トリガ信号受信器１９の位置を適切な異なる距離Δφ_２に配置するだけで済む。これにより、装置１の更にコンパクトな構造デザインが可能となる。

容器５の現像は機械の性能とは無関係である。ラベラーが定格よりも遅く動作する場合には、それに応じて、容器表面５ｂの現像ビューが形成される速度が減少される。

１…装置
３…ホルダ
５…容器
７…搬送手段
９…カメラユニット
１０…カメラ
１１…近接スイッチ
１３…トリガ信号発生器
１５…受信ユニット
１７…計算ユニット
１９…トリガ信号受信器
２０…受信領域
２１…制御ユニット

Claims (14)

1. ラベラー内で容器（５）、特にボトルの回転位置（φ）を合わせるための装置（１）であって、
   位置合わせされるべき容器（５）のための少なくとも１つの回転可能なホルダ（３）と、
   前記容器（５）の画像を形成するためのカメラユニット（９）と、
   を備える装置（１）において、
   前記カメラユニット（９）の撮像機能を起動するための近接スイッチ（１１）を備え、
   前記近接スイッチ（１１）が、前記ホルダ（３）に所定の回転角度間隔（Δφ _１ ）で設けられる複数の信号発生器（１３）と、少なくとも１つのトリガ信号受信器（１９）を含む固定受信ユニット（１５）とを有することを特徴とする、装置（１）。
2. 少なくとも第３のトリガ信号発生器（１３）ごとに、該第３のトリガ信号発生器（１３）が前記受信ユニット（１５）から最小距離を隔てて位置される回転位置（φ）にあるときに、前記トリガ信号受信器（１９）と対向して位置することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記トリガ信号受信器（１９）の受信領域（２０）に沿って前記ホルダ（３）を移動させる搬送手段（７）を更に備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記搬送手段（７）が前記ホルダ（３）を前記トリガ信号受信器（１９）の受信領域（２０）に沿って連続して移動させるように複数のトリガ信号受信器（１９）が前記受信ユニット（１５）に配置されることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 前記トリガ信号受信器（１９）は、前記搬送手段（７）の搬送方向と略平行に延びる少なくとも２つの平面（Ｙ_１、Ｙ_２）上にわたって分布されることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 前記受信ユニット（１５）が複数のトリガ信号受信器（１９）を備え、隣接するトリガ信号受信器（１９）間の距離（Δφ_２）は、前記ホルダ（３）の回転動作の加速および／または減速勾配のプロファイルに適合されることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記近接スイッチ（１１）が磁場の影響を受けることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 撮像された前記容器（５）の特徴（５ａ）の位置を特定して、該容器（５）の実際の回転位置を計算するための計算ユニット（１７）と、
   前記容器（５）の所望の回転位置への移動をもたらすための制御ユニット（２１）と、
   を更に備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. ラベラー内で容器（５）、特にボトルの回転位置（φ）を合わせるための方法であって、
   ａ）位置合わせされるべき容器（５）を回転させて、カメラユニット（９）の撮像領域（９ａ）内で前記容器（５）の外周表面（５ｂ）の現像ビューを形成するステップと、
   ｂ）前記カメラユニット（９）を用いて前記容器（５）の画像を形成して、該容器（５）の特徴（５ａ）を記録するステップと、
   ｃ）近接スイッチ（１１）によって前記容器（５）の撮像を開始させるステップであり、所定の回転角度間隔（Δφ _１ ）で設けられる複数のトリガ信号発生器（１３）が、前記容器（５）と共に、少なくとも１つのトリガ信号受信器（１９）を含む固定受信ユニット（１５）に対して回転する、ステップと、
   を含む、方法。
10. 少なくとも第３のトリガ信号発生器（１３）ごとに、該第３のトリガ信号発生器（１３）が前記固定受信ユニット（１５）に近づくときにトリガ信号（Ｓ）を発生させることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. それぞれのトリガ信号発生器（１３）が前記受信ユニット（１５）から最小距離（１４）を隔てて位置される前記トリガ信号発生器（１３）の回転位置（φ）にて、前記トリガ信号（Ｓ）が所定のトリガレベル（Ｐ）に達し、それにより、前記容器（５）の撮像を開始するトリガ制御信号（Ｓ）が出力されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記容器（５）の前記現像ビューが形成されている間、前記容器（５）が前記受信ユニット（１５）の少なくとも１つの受信領域（２０）に沿って移動されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記トリガ信号（Ｓ）は、前記受信ユニット（１５）の異なるトリガ信号受信器（１９）で発生されることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. （ｄ）撮像された前記容器（５）の特徴（５ａ）の位置を特定して、該容器（５）の実際の回転位置を計算するステップと、
    （ｅ）前記容器（５）の所望の回転位置への移動をもたらすステップと、
    を更に備えることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の方法。

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