JP7099958B2 - ケース入り物品検査システムおよび方法 - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
この出願は、２０１６年１月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／２８７，１２８号の非仮出願であり、その利益を主張するものであり、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

［技術分野］
本発明は、製品検査、特にケース入り物品検査システムおよびそのための方法に関する。

ケース入り物品検査システムおよび方法を改善する必要がある。

他のケース入り物品検査システムは、主にＬＥＤカーテン照明上に構築される。これらのアレイ内のＬＥＤは、それらの間にかなりの間隔（＞５ｍｍ）を有しているので、ケース入り物品を完全に画像化する代わりに、「サンプリングされた」画像を生成するのみである。ＬＥＤ光カーテンの他の主な欠点は、透明度測定の欠如である。光カーテンは、その経路にある物質の存在を検出するのみである。したがって、それらは、１片のシュリンクラップと不透明な段ボール片を区別することができない。

他のアプローチは、レーザ三角測量法を使用する。このアプローチは、高速、正確および堅牢であるが、シュリンクラップのような反射面に敏感である。そして、以前の方法のように、１片のシュリンクラップを段ボールから区別することができない。

したがって、ケース入り物品検査のために、速度、分解能、堅牢性およびコストを統合する新しいアプローチが市場に必要とされている。

提案された解決策の一態様によれば、スキャンされる製品の存在を判定し、少なくとも「実ボックス」、「最大ボックス」、「最大膨らみ」、「配向角度」、「コンベアの一方側からの距離」の測定値を得るように構成されるケース入り物品検査システムが提供される。

提案された解決策の別の態様によれば、少なくとも「実ボックス」、「最大ボックス」および「最大膨らみ」の測定値に適用される許容可能な寸法に基づいて製品を拒否または受諾するように構成されるケース入り物品検査システムが提供される。

提案された解決策のさらなる態様によれば、入射光強度変動を検出するように構成される（１つまたは複数の）センサと、視覚システムによって経験されるそのような入射光強度変動を検出し、考慮して、プラスチックシュリンクラップのような不透明または半透明材料包装からの測定精度への悪影響の排除を含み、誤った製品の検出および誤った測定を減らす（１つまたは複数の）検出器とを有するケース入り物品検査システムが提供される。

提案された解決策のさらなる態様によれば、誤った製品の検出または誤った測定を減らすために、ケース入り物品検査システムのカメラサブシステムのウィンドウ上のデブリ（debris）の存在を識別するように構成されるケース入り物品検査システムが提供される。

提案された解決策のさらなる態様によれば、シュリンクラップ包装に少なくとも部分的に包まれた物品のアレイを検査するように構成されるケース入り物品検査システムが提供される。

提案された解決策のさらなる態様によれば、シュリンクラップ包装に包まれた複雑な形状を有する物品のアレイを検査するように構成されるケース入り物品検査システムが提供される。

特許請求の範囲および／または明細書において用語「備えている（comprising）」と併せて使用される場合、用語「１つの（a）」または「１つの（an）」の使用は、「１つ（one）」を意味することができるが、「少なくとも１つ」および「１つまたは複数」の意味とも一致する。同様に、用語「別の（another）」は、「少なくとも第２」または「それよりも多く」を意味してもよい。

本明細書および特許請求の範囲で使用されているように、用語「備えている（comprising）」（ならびに、「備える（comprise）」および「備える（comprises）」などの任意の形態の備えている）、「含んでいる（including）」（ならびに、「含む（include）」および「含む（includes）」などの任意の形態の含んでいる」、または「含有している（containing）」（ならびに、「含有する（contain）」および「含有する（contains）」などの任意の形態の含有している）は、包括的または非限定的であり、追加の言及されていない要素を除外しない。

提案された解決策によるケース検査システムの斜視図を示す概略図である。 提案された解決策による検査された製品ケースの一例の斜視図を示す略図である。 提案された解決策による製品検出プロセスのフローダイアグラムを示す概略図である。 提案された解決策によるカメラ視覚システムによって見られる製品を除いた一般的な取得画像を示す図である。 提案された解決策による、図４に示された一般的な画像から分析された関心領域を示す図である。 提案された解決策による、拡大された図５の１つの分析された領域を示す図である。 提案された解決策による製品測定プロセスのフローダイアグラムを示す概略図である。 提案された解決策による図３および図７のプロセスによって得られた製品測定結果を側面視および上面視で示す概略図である。 提案された解決策による図３および図７のプロセスによって得られた実ボックス製品測定値を側面視および上面視で示す概略図である。 提案された解決策による図３および図７のプロセスによって得られた外側ボックス製品測定値を側面視および上面視で示す概略図である。 提案された解決策による図３および図７のプロセスによって得られた最大膨らみ測定値を側面視および上面視で示す概略図である。 提案された解決策によるカメラシステムウィンドウ上のデブリの存在の検出を示す略図である。

本発明は、添付の図面を参照して、提案された解決策の実施形態の以下の詳細な説明によってよりよく理解されるであろう。

類似の特徴は、図面全体を通して同様のラベルを有する。本明細書における「上部」および「下部」の修飾語への言及は、本出願に提示される図面の方向を参照することのみによってなされ、絶対的な空間的方向を意味するものではない。

以下、その例示的な実施形態を参照して、提案されたケース入り物品検査システムを説明する。

＜システム入力および出力＞
図１を参照すると、提案されたケース検査システムは、入力として、任意の向きおよび位置でコンベアＢ上に個別に到着する製品Ａを受け取る。たとえば、コンベアＢは、コンベアベルトであってもよい。ケース検査システムの出力には、各製品、たとえば物品のケースを特徴付ける様々な（定量的な）測定値が含まれる。定量的な測定値の例には、「実ボックス」、「最大ボックス」、「最大膨らみ」、「配向角」、「コンベアの一方側からの距離」などが含まれる。

（１つまたは複数の）物品のケースの１つの例は、図２に示されるシュリンクラップされた製品および／もしくは製品容器、またはシュリンクラップに含まれる１つもしくは複数の製品容器または（１つもしくは複数の）製品のアレイである。「製品」という用語は、限定するものではないが、閉鎖カートン、トート、上部開口カートン、シュリンクラップフィルムを備えたまたは備えていないトレイ、袋およびポーチなどの任意のタイプの包装におけるあらゆるタイプの（１つまたは複数の）消費財を含むものとして解釈されるべきである。「入力」製品Ａの寸法は、異なる製品の種類の間で大きく変化し得る。典型的な寸法（Ｗ×Ｌ×Ｈ）は、４インチ×４インチ×２インチから２５インチ×３０インチ×３０インチの間にすることができる。図２の例は、略六面体形状を有するものとして示されているが、（１つまたは複数の）製品および／または製品ケースは、円筒状、曲線状、ピラミッド状、卵形状などの任意の所望の３次元形状を有することができ、任意の側の（１つまたは複数の）面は、別の側または同じ側の別の面に対して湾曲または傾斜していてもよい。

＜システム構成要素＞
図１を参照すると、ケース検査システムは、入力コンベアＢ、概してＣと符号付けされた視覚システム、コントローラＤ、出力（ヒューマンマシンインタフェース）スクリーンＥ（図８～図１２）および出力コンベアＪを含むことができる。

これらのシステム構成要素のうちの少なくともいくつかをより詳細に説明する。

入力コンベアＢは、外部機器から、入ってくる製品を搬送する。コンベアＢは、たとえば、マットトップハイグリップコンベア（mat top high-grip conveyor）を含むが、製品Ａを、振動および滑りを低減して、視覚システムＣ内に移動させて、視覚システムＣの中を通すことができる他の形態（ローラーベッドなど）であってもよい。たとえば、許容振動は、振動閾値限界未満であり得る。

出力コンベアＪは、製品Ａを視覚システムＣから離れるように搬送する。コンベアＪは、たとえば、マットトップローグリップコンベア（mat top low-grip conveyor）を含むが、製品Ａを、振動を低減して、視覚システムＣの中を通し、視覚システムＣから離れるように移動させることができる他の形態であってもよい。たとえば、許容振動は、振動閾値限界未満であり得る。

視覚システムＣは、製品Ａの上部および側部のプロファイルを測定するために、コンベアＢおよび／またはコンベアＪの周辺に少なくとも部分的に配置される。

一態様によれば、視覚システムＣは、たとえば、（第１の）光のシート（図示せず）、たとえばコンベアＢとコンベアＪとの間の小さな隙間内に略平行な光の連続面を放射する第１の光源Ｆを含むことができる。たとえば、第１の光源Ｆは、図１に別に示されているようにコンベアＢおよびコンベアＪの上に配置することができる。

視覚システムは、たとえば、たとえばコンベアＢおよびコンベアＪに対して第１の光源Ｆと反対に位置付けられ、第１の光源Ｆによって放射された平行光を受け取るように配置された第１のカメラシステムＧをさらに含む。たとえば、第１の光源ＦがコンベアＢおよびコンベアＪの上に位置付けられれば、第１のカメラシステムＧは、コンベアＢおよびコンベアＪの下に位置付けられる。他の態様では、第１の光源および第１のカメラシステムの向きは、光源放射器とカメラシステム受光器との間の関係を維持するように、コンベアＢおよびコンベアＪの移動方向によって画定される軸の周りで、所望に応じて回転させることができる。

第２の光源Ｈは、コンベアＢとコンベアＪとの間の小さな隙間に（第２の）光シート、すなわち略平行な光の連続面を放射する。たとえば、第２の光源Ｈは、コンベアＢおよびコンベアＪの一方の側に位置付けることができる（第２のシートの平行光ビームの伝送は第１の面に略直交する）。

第２のカメラシステムＩは、コンベアＢおよびコンベアＪに対して、第２の光源Ｈから照明を受け取るように（たとえば、第２の光源Ｈと反対に）対応して位置付けられ、第２の光源Ｈによって放射された平行光を受け取るように配置される。たとえば、第２の光源ＨがコンベアＢおよびコンベアＪの一方の側に位置付けられれば、第２のカメラシステムＩは、コンベアＢおよびコンベアＪの他方の反対側に位置付けられる。

コントローラ、またはシステムに（ローカルもしくはリモートで）動作可能に連結される任意の他の装置もしくはシステムは、製品Ａの所望の測定値を計算するために画像データを登録および分析することができるコンピュータプログラムを含む。

本発明を限定することなく、少なくとも１つの光源Ｆまたは光源Ｈは、レンズまたはミラーで作製された光整形器（light shaper）を含むことができる。光源自体は、レーザ、ＬＥＤ、またはガスランプのなどの他のタイプであってもよい。他の態様では、放射源は、対象物体のＥＭ放射に適したＥＭ放射の任意の他のデバイスであってもよく、その反射または透過は、照射された対象物体の画像または疑似画像を生成する適切な撮像システムによって捕捉され得る。

コリメートされた出力ビームは、製品Ａによって妨げられたとき、対応する光源Ｆまたは光源Ｈと反対側の対応するカメラシステムＧまたはカメラシステムＩの入力ウィンドウに正投影を投射する平行伝搬光シートを提供する。この点に関して、カメラシステムＧまたはカメラシステムＩは、対応する光源によって出力された入射コリメート入力ビームを受け取る。

図示された例では、カメラシステムＧおよびカメラシステムＩの両方は、カメラ、オプションミラーおよび拡散スクリーン（図示せず）を含む。オプションミラーは、たとえば、光シートをコンベアに平行に向け直すことによって、ケース入り物品検査システムの全体の設置面積（footprint）を縮小するのに用いられる。拡散スクリーンは、任意の適切なタイプの照明拡散器（illumination diffuser）であってもよく、対応する光源Ｆまたは光源Ｈから入射する平行光を拡散することによって入力ビームを広げる入力ビーム整形器の一例であり、対応するカメラＧおよびカメラＩ（たとえば、構造的に、またはコントローラによって画定された所望の所定の幅を有するカメラ撮像アレイ）は、光源によって放射された対応する光シートの全幅から拡散光を捕捉してデジタル化することができる。理解されるように、（１つまたは複数の）カメラＧ、Ｉは、（さらに理解されるように、コンベアの横方向の境界と検査システムの開口部の高さに亘ってもよい）光シートの全幅内で（１つもしくは複数の）ケースおよび／または製品を撮像することができる。

光面積（light footprint）を減少させるために、またはより強度の小さいレーザクラスの光源を使用することを可能にするために、連続性を維持し、より大きな表面を覆うために重なりを有するより小さい平行光のシートを使用することができる。これらの別々のシートを単一のものとしてソフトウェアで再調整するために、較正手順を使用することができる。

＜動作＞
たとえば、動作中、製品Ａは任意の向きおよび位置でコンベアＢに到着する。本発明を限定するものではないが、この位置は、コンベアＢの一方の側から距離または隙間を含む。図３は、製品測定プロセスを示す。

視覚システムＣは、ブロック３１０で、たとえば、入力コンベアエンコーダによって、またはコンベアＢおよびコンベアＪの少なくとも１つを前進させるステッピングモータ駆動回路によってトリガされる、（コントローラプロセッサなどの）画像キャッシュ記憶装置内への反復画像取得を行う。図４は、（たとえば、（１つもしくは複数の）光源Ｆ、Ｈのいずれかにおいて使用されるような）４つの光源および１つのカメラシステム（たとえば、（１つもしくは複数の）カメラシステムＧ、Ｉ）の実装に対して生成されるような所与のエンコーダインデックス値で（カメラの撮像装置により）取得される生の取得画像と呼ぶことのできる代表的な例を示す。この画像は、照明されたおよび照明されていない（未露光の）画素のサブ領域４ＧＩ、４ＧＶを含む。画像解析コンピュータプログラムアルゴリズムは、画素が露光されていないカメラ画像センサの完全取得領域を考慮しない。代わりに、たとえば３画素の高さ４Ｈを有し、完全光シート幅４Ｗの、特定のサブ領域４ＧＩが考慮される。図５は、画像分析器で処理され、登録された画像サブ領域５Ｌを表す点線の矩形で識別された、（このような光源に対応し得るような）考慮された領域５ＧＩを示す。図６は、画像分析アルゴリズムによって考慮されている領域をより良く示すために拡大された１つの特定の領域６ＧＩの詳細を示す。

取得された各画像（図４）について、画像分析アルゴリズムは、ブロック３２０で、分析される特定の領域５ｈ（図５）内の画素の画素光強度を、比較可能なサブ領域サンプル、たとえば１０の生のベースラインサンプル画像から得られた正規化強度値と比較する。図３を参照すると、正規化ベースラインは、ローリングベースラインであってもよく、（後述されるように潜在的な検出が存在しない）各画像取得ステップ３２０において、サンプル中の最も古い画像がレジストリから削除されるか、または、新たに取得された描画画像によって消去もしく置換される（３２２）。ベースラインサンプルで使用される画像の数は変更することができる。正規化強度値は、周囲の照明レベルを表すことができ、たとえば、ケース入り物品検査システムの周囲環境における光状態の変化、および光受容体上のほこり、液体残渣または小さなデブリの存在を表すことができる。

説明の目的のために、コンベアＢおよびコンベアＪの下に位置するカメラシステムＧから取得された画像を使用して、コントローラは、取得画像（少なくとも１つによって登録された１つの取得画像、または必要に応じて両方のカメラＧ、Ｉによって登録された複数の取得画像）の考慮された部分において、正規化強度値と比較してたとえば約４０％より大きい強度の低下を有する画素の数が、取得画像によって捕捉された照明シートの全幅から、たとえば約３０ｍｍ以上の幅を表すか否かを検証する（３３０）。理解されるように、取得画像の低下した強度部分の閾値幅として本明細書で言及される幅は、環境条件に基づいて所望に応じて設定されてもよい。画像部分の低下した強度幅は、（１つまたは複数の）取得画像の持続期間にわたって、ビーム／シートを部分的に通過する不透明または半透明である物体に起因などして、照明シートを形成する（１つまたは複数の）入力ビームの少なくとも一部分の崩壊および／または妨害もしくはブロックが持続されることによって生じる空間的強度低下に対応し、その結果である。言い換えれば、シートを通した製品、ケースおよび／またはラッピングの通過は、取得画像幅の少なくとも一部のグレーレベル画像とも呼ばれ得るものを生成する。この場合、コントローラは、製品の潜在的な検出があるとみなす（３３２）。強度低下の閾値（閾値幅および閾値強度分散の両方）は、所望に応じて変更することができる（たとえば、強度低下閾値は、正規化から１０％低下とすることができる）。理解できるように、両方の閾値設定は、照明シート内の不透明または半透明材料の一部を決定するものであり、その崩壊は、グレー画像をもたらし、以下に記載するように、そのような材料が検出可能かつ測定可能である（閾値幅は約５ｍｍであってもよい）。比較すると、全体的に不透明な材料は、反射して実質的に完全な照明の妨害をもたらし、結果としてグラフィック投影画像の関連部分をもたらす。

所与の取得画像内で、所定の閾値強度低下（それはまた、絶対強度値閾値として表すことができる）、たとえば約４０％よりも大きい強度低下を有する画素の数が、所定の閾値幅、たとえば約３０ｍｍ以上の幅を表す限り、上記の処理ステップ３１０～３４０は繰り返され、この条件がもはや真ではないときにプロセスは停止する。この第１の条件が真である（両方の閾値を超えることによって達成される）間は、この条件を満たす画像の数が、（取得された画像および／または画像フレームに相関または比例するように、取得速度を同期させ、コンベアの変位および速度を識別する適切なエンコーダによって決定され得る）約６０ｍｍ、またはそれより長い潜在的な製品長さを表す場合、コントローラは、製品が検出されたとみなし、または言い換えると、検出を真として確認する（３３６）（製品の確認のための潜在的製品長さは、変位量１０ｍｍなどより大きくまたはより小さく設定されてもよい）。この場合、コントローラは、カメラシステムＩおよびカメラシステムＧの両方から、検出製品の検出、製品が検出された画像の数を確定する画像の前の、たとえば６０ｍｍ（代表的な長さは、たとえば１０ｍｍなど、多少してもよい）のコンベア変位を表す、以前に取得された上流の画像と、製品検出アサーション（assertion）後の、たとえば６０ｍｍのコンベア変位を表す、その後に取得された下流の画像とを組み合わせて、製品検出の前後の上述した持続期間内に取得された一連の画像から製品の合成連続完全結合画像を構築する（３４０）（検出前および／または検出後の持続期間は、変化させることができ、対称的である必要はない）。第１および第２の条件（すなわち、閾値および持続期間３３０、３３６）を満たす画像の数が、たとえば幅／長さが６０ｍｍ未満の潜在的製品を表す場合、コントローラは、検出３３７が誤検出であったとアサート（assert）するか、または検出された製品が、画像取得プロセスが正常に継続する最小許容長さ／幅よりも小さいことをアサートする。このシステムは、ノイズや、落下デブリなどの寄生信号に強い。

上述したように、両方の条件がアサートされている間に、スキャンされた製品の結合画像（または疑似画像）の連続的な構築は、最大許容製品寸法に達するまで、たとえば６０ｍｍを超えて継続する。換言すれば、たとえばカメラシステムＧ（両方のカメラＧ、Ｉの場合は、取得画像により得られる判定を通じて）の（１つまたは複数の）取得画像（所望のコンベア移動、６０ｍｍに対応）が、もはや上述の閾値を満たさないとコントローラが判定すると（たとえば、取得画像の考慮部分が、設定された閾値（たとえば３０ｍｍ、４０％低下）よりも大きい幅も強度低下も有していない場合）、コントローラは、（たとえば、閾値を超える画像取得と一致する、エンコーダからの、登録されたコンベア変位から）許容製品寸法を登録する。したがって、コントローラは（適切なプログラミングを介して）、スキャンされた製品への結合のための生の画像取得をもたらし、結合画像は、最大許容製品寸法を超えた後に、たとえば６０ｍｍ、さらに続いてもよい。「結合画像」（または擬似画像）および「結合製品画像」は、照明源の相対的な位置および向きに対応し、側部画像および上部画像など、製品の略直交する側の画像を含むことが理解される。

上記のように（１つまたは複数の）合成画像のプロセッサ構築と完全な製品画像の実質的な一致が望まれる場合、コントローラは、図７に示される処理ステップによって様々な定量測定値を算出する。図８を参照すると、定量測定値の例には、「実ボックス」、「最大ボックス」、「最大膨らみ」、「配向角度」および「コンベアの一方側からの距離」が含まれる。

ブロック７１０の「実ボックス」測定値は、結合製品画像に基づいて決定され、または結合製品画像から取得され得る最良適合形状の寸法を含む。たとえば、適合に用いられる形状は、長さ、幅および高さを有するボックスである。あるいは、使用される形状は、中心および半径を有する球体であってもよい。様々な他の形状、たとえば、限定されることなく、円筒形、楕円形、円錐形などが、適合に使用することができる。図９は、図２に示された製品の検査の間に取得／結合／構築された合成画像から得られた（立面および平面結合画像をそれぞれ表す処理画像９Ａ、９Ｂ上に点線で示されている）「実ボックス」測定値の例を示す。この例で見ることができるように、「実ボックス」の寸法が決定されたとき、視覚システムＣによって見られる突起は、それとはみなされない。この例では、図２に示される例示的な製品として示されたケース入り物品のラベルＬは、部分的に切り離され、結合画像内で検出され、設置面積（footprint）評価において無視されるように最良適合形状の決定の一部として解決される。それにもかかわらず、たとえば、複合材料に具現化された不透明または半透明の材料ラップは、最良適合形状に共形の（conformal）範囲で、実ボックス測定値に含まれる。

ブロック７１２の「最大ボックス」測定値は、製品全体を含む最小の形状の寸法が含まれ、これは、（変形した製品部分、ラベルおよびラッピングを含む、視覚システムによって見られる突起を含み得る）結合された製品画像に基づいて決定することができ、または結合された製品画像から得ることができる。たとえば、適合に使用される形状は、コンベアＢ／Ｊ上の製品Ａの最大の矩形設置面積を示す長さ、幅および高さを有するボックスである。あるいは、使用される形状は、中心および半径を有する球体であってもよい。様々な他の形状、限定されることなく、たとえば円筒形、楕円形、円錐形などが、適合に使用することができる。図１０は、図２に示された製品の検査中に取得／結合／構築された画像１０Ａ、１０Ｂ（それぞれ立面および平面結合画像を表す）から得られた「最大ボックス」測定値の例を示している（処理画像上に破線で示されている）。この例で見ることができるように、「最大ボックス」の寸法が決定されるときに、半透明または不透明のラッピングを示すグレー画像突出部分を含む、視覚システムＣによって撮像された任意の突起部が考慮され、含まれる。この例では、図２に示されたケース入り物品の製品Ａ上の部分的に剥がれたラベルＬは、製品Ａの設置面積を決定する際に優位を占める。

ブロック７１４の「最大膨らみ」測定値は、検査される製品Ａから得られる最も長い寸法である。図１１は、図２に示される製品の検査中に取得／結合／構築された（図９、１０と同様の表記法を有する）画像１１Ａ、１１Ｂから得られた「最大膨らみ」測定値を示す。製品の向きが決定されると、「最大膨らみ」は、幅、長さ、高さにおける最大のキャリパー（caliper）測定値である。

製品「配向角度」は、コンベアＢ／Ｊ上の製品Ａの移動方向に対する製品の主軸の角度である。図８は、ボックスが最良適合のために使用されたときに決定された非ゼロの製品「配向角度」を最もよく示している。本発明を限定することなく、適合に卵形状が使用されるとき、「配向角度」測定値は主軸であり得る。

図８を参照すると、「コンベアの一方側からの距離」は、製品と所定のコンベアの側のいずれかとの間で得られる最小距離として決定される（光シートの幅に基づいて表される、図６参照）。

確実なことには、提案される解決策は、図３および図７に図示されたステップを図示のシーケンスで実行することに限定されない。測定値の決定だけでなく状態検査も、好ましくは並行して実行され、たとえばコンベアＢ／Ｊの前進時に確認される。図３および図７に示される一連のステップは、符号化された論理決定ネットワークの階層を示すことができる。

相当な数の上述の測定値が決定されると、画像分析コンピュータプログラムは、ブロック７１８において、それらを、ブロック７１６でケース入り物品検査システムに提供された名目値および許容公差と比較する。たとえば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）（図示せず）は、検査システムによって検査された所与のケースについて、名目値および許容公差の少なくともいくつかを提供することができる。ユーザの嗜好に応じて、「実ボックス」、「外側ボックス」または「最大膨らみ」は、製品Ａを受諾するか、または拒否するために考慮することができる。

視覚システムＣは、つぎに、その決定（受諾または拒否）７２０Ａ、７２０Ｂだけでなく取得された様々な測定値も、ユーザによるその後の使用のために別のコントローラに送信する（７２２）。たとえば、少なくともコンベアＢ／Ｊは、拒否された製品を引き込むか、または投棄するために特別な方法で作動することができるが、代わりにパドル（図示せず）を作動して、拒否された製品を場合によっては別のコンベア（図示せず）上にそらすことができる。別の実施形態では、ケース入り物品検査システムの構成要素を作動させることによって、大きな「配向角度」を小さくすることができる。確実なことには、コンベアＢ／Ｊを逆転させて製品を再スキャンするという決定は、提案された解決策の範囲から除外されない。

好ましい実施形態によれば、図４に示される生の画像例から分かるように、記録された光強度は、取得画像内で変化する。比較基準または参照として、強度の正規化ベースライン値を確立するために、選択可能な数、たとえば１０のサンプル画像の非黒色画素の強度値が考慮される。一態様では、たとえば選択された数のサンプル画像からの３３％メジアン画像の強度値が、画素強度の正規化値を確立するために考慮される。そうすることにより、信号雑音や光干渉などが排除され、誤った製品の検出や誤った測定値が低減される。強度の正規化ベースライン値の決定のための基準を提供するサンプル画像は、ローリングベース（rolling basis）で更新またはリフレッシュすることができ、ローリングベースは、先に述べたように、環境変動、記載されたＥＭ源および／または視覚システムコンポーネント上のデブリなどによる周囲の変化を解消する。

上述のプロセスを使用することにより、視覚システムＣは、カメラシステムＩ／Ｇのウィンドウパネル上に存在するデブリなどを自動的に補償することができる。このような状況が生じると、生の構築／結合画像は、図１２において、縫い目１２Ａ内に示されているような一定画素強度の細線１２Ｄを示す。画素の細線が検出されると、ウィンドウを清掃する必要性を警告するためにオペレータに警告を送ることができる。その間に、上述の光強度の正規化プロセスのために、このようなデブリは、数回の反復（エンコーダステップ、ステッピングモーターステップ、秒など）で、画像処理アルゴリズムによって構築された製品Ａの結合合成画像から、プロセッサによって徐々に再配置または除去され、それによって、ケース入り物品検査システムの動作への影響を最小化する。

提案された解決策の別の好ましい実施形態によれば、ケース入り物品検査システムは、アレイ内の物品の輪郭に沿うシュリンクラップに少なくとも部分的に包まれている物品のアレイを検査するために使用される。単純形状の物品の場合、許容可能な「外側ボックス」および「実ボックス」の寸法は、公差内で類似している。包装（たとえばシュリンクラッピング）内で規則正しい配列で配置された１つまたは複数の単純形状の製品によって形成され得るような複雑形状（たとえば、形状において１つまたは複数の非線形性を含み得る）を有する物品に対しては、許諾が提供される。たとえば、図２に示される製品を参照すると、許容可能な「外側ボックス」寸法は、ボトルネックを越える（側部画像から決定され得る）ボトルの頂部およびキャップを考慮するように特定することができる一方で、許容可能な「実ボックス」寸法は、ボトル本体だけを考慮するように特定することができるので、半透明または不透明であり得るラッピングからの撮像効果が解消される。この場合、許容可能な「外側ボックス」および「実ボックス」の寸法は、概して非類似である。

準透明を検出する能力は、測定値から半透明または準透明のラップ膨らみを無視するのに有用であることが判明している。なお、本明細書に記載され、添付の図面に示されているケース入り物品検査システムには、他の多くの修正が可能である。たとえば、ケース入り物品検査システムの実施形態は、その適用において、添付の図面に示され、本明細書に記載された構成および部品の詳細に限定されないことが理解されるべきである。他の実施形態を、様々な方法で予見し、実施することができる。本明細書で使用される表現または用語は、説明の目的のためであって限定のためではないことも理解されるべきである。

本明細書では、「視覚システム」についていくつかの言及がなされているが、本発明は、ミリ波、赤外線、可視、マイクロ波、Ｘ線、ガンマ線などのスペクトルで動作するカメラシステムのいずれかの単体またはいずれかの組み合わせに限定されない。複合カメラを使用することができるが、個別スペクトル特異カメラもまた、個別にまたは組み合わせて使用することができる。食品を含むケース入り物品への言及はいずれも付随的であり、本発明の範囲を限定するものではない。確実には、金属輸送容器に入れられた耐久性のある物品は、ケース入り物品検査システムの適切なサイジングと、ケース入り物品により吸収可能な対応するスペクトルで動作する電磁波源を含む金属シェル貫通スペクトル（Ｘ線）で動作する視覚システムの適切な選択によって検査することができる。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、ケース入り物品検査のためのスキャナ機器が提供される。スキャナ機器は、スキャナ機器を通過して物品のケースを前進させるための少なくとも１つのコンベアと、少なくとも１つの電磁波（ＥＭ）源であって、少なくとも１つのＥＭ源からＥＭ放射照明を受け取るように配置される視覚システムに向けて、所定幅の平行伝播するＥＭ放射照明シートを伝送するように構成される少なくとも１つの電磁波（ＥＭ）源と、少なくとも１つのコンベアおよび視覚システムに動作可能に連結されるプロセッサとを備え、前記視覚システムが、拡散器および少なくとも１つのカメラを含み、拡散器が、少なくとも１つのＥＭ源から受け取られるＥＭ放射照明を拡散して、少なくとも１つのカメラが、ＥＭ放射照明シートの所定幅の全体を捕捉し、少なくとも１つのカメラが、ＥＭ放射照明シートの少なくとも一部の画像をデジタル化するように構成されて、少なくとも１つのコンベアにより、伝送されたＥＭ放射照明シートを通して前進させられる物品のケースが、物品のケースの影を投射し、プロセッサが、物品のケースが少なくとも１つのカメラを通過して前進させられるときに、デジタル化画像を取得するように構成される画像取得コンポーネントと、第１の閾値を下回る持続的な入力ビームの空間強度の低下に基づいて、取得されたデジタル化画像を結合画像に選択的に結合するように構成される画像結合器とを含み、プロセッサが、結合画像から、長さ、幅、高さ、角度、「実ボックス」、「最大ボックス」および「最大膨らみ」のうちの１つまたは複数を含む、物品のケースについての寸法測定値を決定するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、プロセッサが、物品のケース内で製品上に配置されたシュリンクラップの透光性の存在を識別する第２の閾値を下回る持続的な入力ビームの空間強度の低下に基づいて、物品のケースの存在を確認するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、少なくとも１つのコンベアが、物品のケースを前進速度で前進させるように構成され、画像取得コンポーネントが、物品のケースの前進速度に比例する取得速度でデジタル化画像を取得するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、画像の取得速度が、エンコーダを使用することにより、またはステッピングモータ駆動回路により同期される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、少なくとも１つのＥＭ源が、出力光ビームを有する略点源ランプと、出力光ビームを、出力光ビームの平行光線を有するコリメートされた照明シートに向け直すように構成される出力ビーム整形器と、機器の設置面積を低減するためのオプションミラーとを含む。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、画像取得コンポーネントが、画像キャッシュ記憶装置を含む。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、視覚システムが、キャッシュ画像のサンプルバッファから周囲光強度を決定するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、視覚システムが、複数のデジタル化画像にわたって同じ強度の共通の画素に基づいて、視覚システムの入力ウィンドウ上のデブリの存在を識別するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、画像結合器は、第１の所定の閾値を下回る低下強度を有する、画像内でデジタル化された画素の数が、第２の閾値よりも大きい画像幅を画定する場合、取得されたデジタル化画像を、潜在的製品結合画像に選択的に結合するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、画像結合器は、第１の所定の閾値および第２の閾値を下回る低下強度を有する、連続した画像にわたってデジタル化された画素の数が、所定の結合画像の長さを表す場合、取得されたデジタル化画像を選択的に結合して結合画像を形成するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、プロセッサが、結合画像から、結合画像に最も適合する第１の形状の寸法、結合画像に外接する第２の形状の寸法、および第１の形状と第２の形状との差異の寸法を決定するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、プロセッサが、結合画像から、少なくとも１つのコンベアに対する物品のケースの配向角度を決定するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、プロセッサが、結合画像から、少なくとも１つのコンベアの一方側からの物品のケースの距離を決定するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、ケース入り物品を検査する方法が提供される。方法は、コンベア上で少なくとも１つの物品のケースを前進させることと、少なくとも１つの電磁波源を用いて平行照明光線の照明シートを生成することと、照明シートの拡散された平行光線からの照明を捕捉するように配置される少なくとも１つのカメラを用いて、拡散器を通過する照明シートによって形成される画像を捕捉することとを含み、画像が、少なくとも１つの電磁波源と少なくとも１つのカメラとの間を移動する物品のケースにより生成されるケース入り物品の画像を具現化し、平行照明シートの一部が、物品のケースにより少なくとも部分的にブロックされて、グレーレベル画像を生成する。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、捕捉することが、複数の連続画像を捕捉することを含み、それぞれの新規画像が、所定の数の以前に取得された画像からの正規化強度と比較され、所定の閾値よりも大きい強度の低下があるときに、プロセッサを用いて、ケース入り物品が検出される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、ケース入り物品の結合画像が、プロセッサを用いて一連の画像を追加することにより構築される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、長さ、幅、高さ、角度、「実ボックス」、「最大ボックス」および「最大膨らみ」のうちの１つまたは複数を含む、ケース入り物品の様々な特性が、ケース入り物品の結合画像に基づいて計算される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、ケース入り物品検査のためのスキャナ機器が提供される。スキャナ機器は、スキャナ機器を通過して物品のケースを前進させるための少なくとも１つのコンベアと、少なくとも１つの電磁波（ＥＭ）源であって、少なくとも１つのＥＭ源からＥＭ放射照明を受け取るように配置される視覚システムに向けて、所定幅の平行伝播するＥＭ放射照明シートを伝送するように構成される少なくとも１つの電磁波（ＥＭ）源と、少なくとも１つのコンベアおよび視覚システムに動作可能に連結されるプロセッサとを備え、視覚システムが、拡散器および少なくとも１つのカメラを含み、拡散器が、少なくとも１つのＥＭ源から受け取られるＥＭ放射照明を拡散して、少なくとも１つのカメラが、ＥＭ放射照明シートの所定幅の全体を捕捉し、少なくとも１つのカメラが、ＥＭ放射照明シートの少なくとも一部の画像をデジタル化するように構成されて、少なくとも１つのコンベアにより、伝送されたＥＭ放射照明シートを通して前進させられる物品のケースが、物品のケースの影を投射し、プロセッサが、物品のケースがカメラを通過して前進させられるときに、デジタル化画像を取得するように構成される画像取得コンポーネントと、第１の閾値を下回る持続的な入力ビームの空間強度の低下に基づいて、取得された画像を結合画像に選択的に結合するように構成される画像結合器とを含み、プロセッサが、物品のケース内で製品上に望まれるシュリンクラップの透光性の存在を識別する第２の閾値を下回る持続的な入力ビームの空間強度の低下に基づいて、物品のケースの存在を確認するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、プロセッサが、結合画像から、長さ、幅、高さ、角度、「実ボックス」、「最大ボックス」および「最大膨らみ」のうちの１つまたは複数を含む、物品のケースについての寸法測定値を決定するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、少なくとも１つのコンベアが、物品のケースを前進速度で前進させるように構成され、画像取得コンポーネントが、物品のケースの前進速度に比例する取得速度でデジタル化画像を取得するように構成され、画像の取得速度が、エンコーダを使用することにより、またはステッピングモータ駆動回路により同期される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、少なくとも１つのＥＭ源が、出力光ビームを有する略点源ランプと、出力光ビームを、出力光ビームの平行光線を有するコリメートされた照明シートに向け直すように構成される出力ビーム整形器と、機器の設置面積を低減するためのオプションミラーとを含む。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、視覚システムが、複数のデジタル化画像にわたって同じ強度の共通の画素に基づいて、視覚システムの入力ウィンドウ上のデブリの存在を識別するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、画像結合器は、第１の所定の閾値を下回る低下強度を有する、画像内でデジタル化された画素の数が、第２の閾値よりも大きい画像幅を画定する場合、取得されたデジタル化画像を、潜在的製品結合画像に選択的に結合するように構成される。

開示された実施形態の１つまたは複数の態様によれば、プロセッサが、結合画像から、結合画像に最も適合する第１の形状の寸法、結合画像に外接する第２の形状の寸法、および第１の形状と第２の形状との差異の寸法を決定するように構成される。

本発明は、その好ましい実施形態を参照して、示され、説明されたが、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、その形態および詳細における様々な変更を行うことができることは、当業者によって認識されるであろう。

Claims (26)

1. 物品のケースの検査のためのスキャナ機器であって、
   前記スキャナ機器が、
   前記スキャナ機器を通過して物品のケースを前進させるための少なくとも１つのコンベアと、
   少なくとも１つの電磁波（ＥＭ）源であって、前記少なくとも１つのＥＭ源からＥＭ放射照明を受け取るように配置される視覚システムに向けて、所定幅の平行伝播するＥＭ放射照明シートを伝送するように構成される少なくとも１つの電磁波（ＥＭ）源と、
   前記少なくとも１つのコンベアおよび視覚システムに動作可能に連結されるプロセッサと
   を備え、
   前記視覚システムが、拡散器および少なくとも１つのカメラを含み、
   前記少なくとも１つのカメラが、前記ＥＭ放射照明シートの所定幅の全体を捕捉するように、前記拡散器が、前記少なくとも１つのＥＭ源から受け取られる前記ＥＭ放射照明を拡散し、
   前記少なくとも１つのカメラが、前記ＥＭ放射照明シートの少なくとも一部の画像をデジタル化するように構成されて、前記少なくとも１つのコンベアにより前進させられる前記物品のケースが、伝送された前記ＥＭ放射照明シートを通して、前記少なくとも１つのカメラ上に影を落とし、前記ＥＭ放射照明シートが、前記少なくとも１つのカメラへの入力ビームを形成し、
   前記プロセッサが、
   前記物品のケースが前記少なくとも１つのカメラを通過して前進させられるときに、デジタル化画像を取得するように構成される画像取得コンポーネントと、
   第１の閾値を下回る、前記入力ビームのうちの持続的な入力ビームの空間強度の低下に基づいて、取得されたデジタル化画像を結合画像に選択的に結合するように構成される画像結合器と
   を含み、
   前記プロセッサが、前記結合画像から、長さ、幅、高さ、配向角度、「実ボックス」、「最大ボックス」および「最大膨らみ」のうちの１つまたは複数を含む、前記物品のケースについての寸法測定値を決定するように構成される、
   スキャナ機器。
2. 前記プロセッサが、前記物品のケース内で物品上に配置された半透明のシュリンクラップの存在を識別する第２の閾値を下回る持続的な入力ビームの空間強度の低下に基づいて、前記物品のケースの存在を確認するように構成される、請求項１記載のスキャナ機器。
3. 前記少なくとも１つのコンベアが、前記物品のケースを前進速度で前進させるように構成され、前記画像取得コンポーネントが、前記物品のケースの前記前進速度に比例する取得速度で前記デジタル化画像を取得するように構成される、請求項１記載のスキャナ機器。
4. 前記画像の取得速度が、エンコーダを使用することにより、またはステッピングモータ駆動回路により、前記少なくとも１つのコンベアの前進速度と同期される、請求項３記載のスキャナ機器。
5. 前記少なくとも１つのＥＭ源が、
   出力光ビームを有する略点源ランプと、
   前記出力光ビームを、前記出力光ビームの平行光線を有するコリメートされた照明シートに向け直すように構成される出力ビーム整形器と
   を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載のスキャナ機器。
6. 前記画像取得コンポーネントが、画像キャッシュ記憶装置を備える、請求項１～４のいずれか１項に記載のスキャナ機器。
7. 前記視覚システムが、キャッシュ画像のレジストリから周囲光強度を決定するように構成される、請求項１～５のいずれか１項に記載のスキャナ機器。
8. 前記視覚システムが、複数のデジタル化画像にわたって同じ強度の共通の画素に基づいて、前記視覚システムの入力ウィンドウ上のデブリの存在を識別するように構成される、請求項１～６のいずれか１項に記載のスキャナ機器。
9. 前記画像結合器は、第１の所定の閾値を下回る低下強度を有する、画像内でデジタル化された複数の画素が、第３の閾値よりも大きい画像幅を画定する場合、取得されたデジタル化画像を、潜在的な物品のケースの結合画像に選択的に結合するように構成される、請求項７または８記載のスキャナ機器。
10. 前記画像結合器は、連続した画像にわたってデジタル化された複数の画素が、所定の結合画像の長さを表す場合、取得されたデジタル化画像を選択的に結合して前記結合画像を形成するように構成され、前記複数の画素が、第１の所定の閾値および第２の閾値を下回る低下強度を有する、請求項７～９のいずれか１項に記載のスキャナ機器。
11. 前記プロセッサが、前記結合画像から、前記結合画像に最も適合する第１の形状の寸法、前記結合画像に外接する第２の形状の寸法、および前記第１の形状と前記第２の形状との差異の寸法を決定するように構成される、請求項１記載のスキャナ機器。
12. 前記プロセッサが、前記結合画像から、前記少なくとも１つのコンベアに対する前記物品のケースの配向角度を決定するように構成される、請求項９または１０記載のスキャナ機器。
13. 前記プロセッサが、前記結合画像から、前記少なくとも１つのコンベアの一方側からの前記物品のケースの距離を決定するように構成される、請求項８～１０のいずれか１項に記載のスキャナ機器。
14. 物品のケースを検査する方法であって、
    前記方法が、
    コンベア上で少なくとも１つの物品のケースを前進させることと、
    少なくとも１つの電磁波源を用いて、所定の幅を有する、平行照明光線の照明シートを生成することであって、前記照明シートが、視覚システムの少なくとも１つのカメラに向けて伝送される、照明シートを生成することと、
    前記照明シートの拡散された平行光線からの照明を捕捉するように配置される前記少なくとも１つのカメラを用いて、前記視覚システムの拡散器を通過する前記照明シートによって形成される画像を捕捉することであって、前記拡散器が、前記平行照明光線を拡散させる、画像を捕捉することと
    を含み、
    前記画像が、前記少なくとも１つの電磁波源と前記少なくとも１つのカメラとの間を移動する前記物品のケースにより前記拡散された平行光線を通して生成される物品のケースの画像を具現化し、前記照明シートの前記拡散された平行光線の一部が、前記物品のケースにより少なくとも部分的にブロックされて、生成された画像が、前記照明シートの前記所定の幅に亘り、生成された画像が、前記物品のケースによってブロックされた前記照明シートの一部のグレーレベル画像を包含する、
    方法。
15. 前記画像を捕捉することが、複数の連続画像を捕捉することを含み、前記複数の連続画像内のそれぞれの新規画像が、前記複数の連続画像内の所定の数の以前に取得された画像からの正規化強度と比較され、所定の閾値よりも大きい強度の低下があるときに、プロセッサを用いて、物品のケースが検出される、請求項１４記載の方法。
16. 前記物品のケースの結合画像が、プロセッサを用いて一連の画像を追加することにより構築される、請求項１５記載の方法。
17. 長さ、幅、高さ、配向角度、「実ボックス」、「最大ボックス」および「最大膨らみ」のうちの１つまたは複数を含む、前記物品のケースの特性が、前記物品のケースの前記結合画像に基づいて計算される、請求項１６記載の方法。
18. 物品のケースの検査のためのスキャナ機器であって、
    前記スキャナ機器が、
    前記スキャナ機器を通過して物品のケースを前進させるための少なくとも１つのコンベアと、
    少なくとも１つの電磁波（ＥＭ）源であって、前記少なくとも１つのＥＭ源からＥＭ放射照明を受け取るように配置される視覚システムに向けて、所定幅の平行伝播するＥＭ放射照明シートを伝送するように構成される少なくとも１つの電磁波（ＥＭ）源と、
    前記少なくとも１つのコンベアおよび視覚システムに動作可能に連結されるプロセッサと
    を備え、
    前記視覚システムが、拡散器および少なくとも１つのカメラを含み、
    前記少なくとも１つのカメラが、前記ＥＭ放射照明シートの所定幅の全体を捕捉するように、前記拡散器が、前記少なくとも１つのＥＭ源から受け取られる前記ＥＭ放射照明を拡散し、
    前記少なくとも１つのカメラが、前記ＥＭ放射照明シートの少なくとも一部の画像をデジタル化するように構成されて、前記少なくとも１つのコンベアにより前進させられる前記物品のケースが、伝送された前記ＥＭ放射照明シートを通して、前記少なくとも１つのカメラ上に影を落とし、前記ＥＭ放射照明シートが、前記少なくとも１つのカメラへの入力ビームを形成し、
    前記プロセッサが、
    前記物品のケースが前記カメラを通過して前進させられるときに、デジタル化画像を取得するように構成される画像取得コンポーネントと、
    第１の閾値を下回る、前記入力ビームのうちの持続的な入力ビームの空間強度の低下に基づいて、取得された画像を結合画像に選択的に結合するように構成される画像結合器と
    を含み、
    前記プロセッサが、前記物品のケース内で物品上に望まれる半透明のシュリンクラップの存在を識別する第２の閾値を下回る、前記入力ビームのうちの持続的な入力ビームの空間強度の低下に基づいて、前記物品のケースの存在を確認するように構成される、
    スキャナ機器。
19. 前記プロセッサが、前記結合画像から、長さ、幅、高さ、配向角度、「実ボックス」、「最大ボックス」および「最大膨らみ」のうちの１つまたは複数を含む、前記物品のケースについての寸法測定値を決定するように構成される、請求項１８記載のスキャナ機器。
20. 前記少なくとも１つのコンベアが、前記物品のケースを前進速度で前進させるように構成され、前記画像取得コンポーネントが、前記物品のケースの前記前進速度に比例する取得速度で前記デジタル化画像を取得するように構成され、前記画像の取得速度が、エンコーダを使用することにより、またはステッピングモータ駆動回路により、前記前進速度と同期される、請求項１８記載のスキャナ機器。
21. 前記少なくとも１つのＥＭ源が、
    出力光ビームを有する略点源ランプと、
    前記出力光ビームを、前記出力光ビームの平行光線を有するコリメートされた照明シートに向け直すように構成される出力ビーム整形器と
    を備える、請求項１８～２０のいずれか１項に記載のスキャナ機器。
22. 前記視覚システムが、複数のデジタル化画像にわたって同じ強度の共通の画素に基づいて、前記視覚システムの入力ウィンドウ上のデブリの存在を識別するように構成される、請求項１８～２１のいずれか１項に記載のスキャナ機器。
23. 前記画像結合器は、第１の所定の閾値を下回る低下強度を有する、画像内でデジタル化された複数の画素が、第３の閾値よりも大きい画像幅を画定する場合、取得されたデジタル化画像を、潜在的な物品のケースの結合画像に選択的に結合するように構成される、請求項２２記載のスキャナ機器。
24. 前記プロセッサが、前記結合画像から、前記結合画像に最も適合する第１の形状の寸法、前記結合画像に外接する第２の形状の寸法、および前記第１の形状と前記第２の形状との差異の寸法を決定するように構成される、請求項１８記載のスキャナ機器。
25. 前記少なくとも１つのＥＭ源がさらに、前記スキャナ機器の設置面積を低減するためのミラーを備える、請求項５記載のスキャナ機器。
26. 前記少なくとも１つのＥＭ源がさらに、前記スキャナ機器の設置面積を低減するためのミラーを備える、請求項２１記載のスキャナ機器。

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