具有光学检查装置的液体容器贴标签用机器的制作方法

本发明涉及一种配备有光学检查装置的液体容器贴标签用机器。机器是在每个相应的容器上将标签自动地粘贴于容器的无缝区域上的机器，并且方法是根据这种机器的可能用途的方法。

背景技术

液体容器、特别是瓶子通常通过对放置在模具中的型坯进行吹塑或成型而制成，该模具又包括两个并置的半模。

在吹塑之后，将半模移开以取出瓶子，但是瓶子具有与两个半模之间的边界对应的接缝。在吹塑型坯时，制成该型坯的材料抵靠在两个半模之间的边界线上，由此至少在瓶子的横向外表面上形成接缝。

该接缝是瓶子的横向外表面的特征，并且将标签粘贴于该特征可能在标签本身上产生缺陷，例如，气泡或褶痕。

因此，每个容器沿着相应的纵向轴线伸长，并且具有位于包含有该纵向轴线的接缝平面中的接缝。

另外，标签必须尽可能均匀地粘贴，以便通过充分地分布在标签的整个附着表面上的足够的力而保持附着在瓶子的外表面上。

贴标签用机器适于连续地接收多个液体容器或瓶子，以给它们贴标签并通过转盘使它们沿着路径移动。

为了识别每个相应容器上的接缝的位置，一些贴标签用机器包括被构造为拍摄容器的一个或多个图像的光学检查系统。该系统包括用于拍摄容器的一个或多个快照的至少一个相机以及适于在拍摄时照亮容器的照明装置。

例如，专利文献de102005041497a1涉及一种旋转贴标签用机器，其配备有用于检查瓶子的光学系统。例如，光学检查系统位于旋转式传送带外部，并且包括用于照亮路径的至少一个区段的照明装置以及用于在容器处于该区段中时拍摄容器的图像的相机。

专利文献ep2251268a2还记载了一种基于格栅的投影的光学检查系统，该投影形成图案。

在这些例子中，系统涉及处理图像以识别容器上接缝的位置，与图像指示元件的存在有关。

专利文献de102014102450记载了一种根据发射光线穿透容器的原理的光学检查装置。该方案在精度和有效性方面具有局限性，特别是在容器或其内容物是深色或不透明的情况下。

然而，该系统在图像处理方面是复杂的，并且特别是在瓶子由深色材料制成或者填充有深色液体的情况下比较不可靠。

专利文献us2011/0181874b2记载了一种用于检测容器上的接缝的系统，该系统涉及将光图案投射到容器上，以便基于由入射到接缝本身上的光线的反射引起的图案变形来识别接缝的位置。

然而，如文献de102005041497a1的例子中那样，分析由照明装置产生的图案的变形是复杂的并且比较不可靠。

技术实现要素：

本发明的目的是通过提供一种用于将标签自动地粘贴于每个相应的容器的无缝区域的容器贴标签用机器和一种用于通过将标签自动地粘贴于每个相应的容器的无缝区域来给液体容器贴标签的方法来克服现有技术的上述缺点。

更具体而言，本发明的目的是提供一种用于将标签自动地粘贴于每个相应的容器的无缝区域的容器贴标签用机器和一种用于通过将标签自动地粘贴于每个相应的容器的无缝区域来给容器贴标签的方法，与目前已知的贴标签用机器和方法相比，它们能够提高机器自动检测每个容器上的至少一个接缝的位置的精度。

本发明的另一个目的是提供一种用于将标签自动地粘贴于每个容器的无缝区域的容器贴标签用机器和一种用于通过将标签自动地粘贴于每个相应的容器的无缝区域来给容器贴标签的方法，由此，即使在这样的容器包含至少部分为深色的液体和/或制成容器的材料至少部分为深色的情况下，也可以高精度地检测由至少部分具反射性的材料制成的容器上的接缝。

这些目的通过形成本说明书的目的并且特征在于一个或多个随附权利要求的内容的贴标签用机器完全实现。

注意，这些容器被构造为包含产品；该产品可以是液体、半液体或固体。在实施方式中，它们是用于食品的容器(示例性且非限制性地，在产品为液体的情况下，该产品可以是水、牛奶或油，在半液体或固体产品的情况下，该产品可以是果酱、金枪鱼、食品糊)。由贴标签用机器处理的容器可以是装满的或是空的。

在一种实施方式中，容器由玻璃或塑料材料(例如，pet)制成。

应注意，(在至少一种实施方式中)，容器是液体容器；术语“液体”是指容器适于装填液体(而不限制容器必须在光学检查时或之后有效地装填液体)。

液体容器贴标签用机器包括：

-转盘，其围绕中心旋转轴线旋转；

-多个支撑元件，其围绕相应的支撑轴线旋转并且被构造为支撑相应的容器围绕相应的支撑轴线旋转；这些支撑轴线可操作地与相应的容器的纵向轴线重合；支撑元件与转盘为一体，以沿预定的路径围绕中心轴线旋转地输送容器；

-多个致动器，其安装在转盘上并连接至相应的支撑元件以使它们围绕相应的支撑轴线运动；

-光学检查装置。

在示例性实施方式中，光学检查装置位于转盘的外部。可选地，它可以位于转盘的内部。在示例性实施方式中，光学检查装置相对于旋转的转盘是静止的。

检查装置包括用于照亮路径的至少一个区段的照明装置。检查装置包括用于拍摄在该区段中由支撑元件支撑的容器的一个或多个图像的至少一个相机。检查装置包括处理单元，其被构造为处理图像以识别容器上的相应接缝的位置。

该机器的特征在于，光学检查装置的照明装置包括：

-限定发光表面的光发生器；

-置于光发生器和转盘之间的准直器；准直器限定指向路径的上述区段的照明表面；针对由光发生器产生并入射在准直器上的光线，准直器被构造为仅允许倾斜度比与平行于支撑轴线且在入射光线的相应入射点处与准直器成直角的对应平面相关的临界角更小的光线通过。

根据另一个方面，本说明书涉及一种用于给液体容器贴标签的方法，每个液体容器沿着相应的纵向轴线伸长并且具有位于包含相应的纵向轴线的接缝平面中的至少一个接缝。该方法包括下述步骤：

-通过转盘沿着路径输送多个容器；

-在输送容器时，使容器围绕相应的纵向轴线旋转；

-通过能够照亮在路径的至少一个区段中运输的容器的光线照亮该区段；

-当每个相应的容器定位在区段中时，拍摄每个相应的容器的一个或多个图像；

-处理图像，以由此得到表示针对每个相应的容器的接缝的位置的数据。

照亮步骤包括产生准直光线使得所有照明光线的倾斜度都比与平行于容器的纵向轴线所限定的纵向方向且与面向上述路径的区段的照明表面成直角的对应平面相关的临界角更小的步骤。

容器外表面的至少部分具反射性的材料反射离开照明装置的一条或多条光线并且还反射照射到无缝区域上的光线，以产生“返回”到照明表面的反射光线。

为了防止容器材料的反射影响相机拍摄的图像，通常将相机定位于各个容器相对于照明装置产生的光场的相对侧，因此使得照明装置相对于相机拍摄的快照“从后面”照亮容器。

而且，如果容器包含深色液体或者如果容器的横向外表面的材料至少部分地是深色，在本发明中有利地将相机定位在相对侧，因此与照明装置位于同一侧。更具体而言，在示例性实施方式中，相机可以定位在照明装置下方。但是，相机也可以定位在照明装置上方。

相机对准被包含在由照明装置产生的光场中并形成每个容器所遵循的路径的一部分的区段。

因此，由于这些反射光线，相机拍摄的快照可能会容易在接缝附近或甚至在接缝处呈现过亮的区域。为了提高接缝检测精度，这些过亮的区域反而应该较暗。

这不利地影响检测接缝位置的准确度或精度。

即使拍摄快照的相机与照明装置位于同一侧，根据本说明书的机器也可以有利地避免由制造容器的材料的反射引起的问题。

在实施方式中，相对于容器的运动(整体上随着转盘的运动)从静止位置照亮由转盘承载的容器。

在实施方式中，照明装置定位在转盘外部，在其旁边；照明装置定位成相对于转盘静止。

在实施方式中，通过反射采集图像；也就是说，由照明装置产生的光线从容器反射，随后被采集。在一种实施方式中，与被照亮的容器相比，相机(或多个相机)定位在照明装置的相同部分(侧)(例如，在照明装置上方或下方)。在一种实施方式中，上述路径的至少一个区段(当容器通过该区段时照亮容器)介于转盘的中心旋转轴线和照明装置之间。上述路径的至少一个区段(也)介于转盘的中心旋转轴线和上述(至少一个)相机之间。

附图说明

通过本发明的以下参照附图进行的优选的非限制性示例实施方式的描述，本发明的所述及其他特征将变得更加清楚，在附图中：

-图1示出了根据本说明书的可能实施方式的机器；

-图2是该实施方式在与图1的图面成直角的图面内的局部视图；

-图3是该实施方式在与图1相同的图面中的局部视图；

-图4示出了可用于该实施方式的照明装置的例子；

-图5特别地示出了由该实施方式中使用的相机拍摄的快照的例子。

具体实施方式

图1中的附图标记1表示根据本说明书的机器的可行实施方式的、用于液体容器5的贴标签用机器1。

每个容器5(为了清楚起见，图1中仅示出了其中一些)沿各自的纵向轴线伸长。

每个容器5呈现出接缝，接缝的例子在图3中标记为g。接缝g位于包含相应的容器5的纵向轴线的接缝平面中。

在根据本说明书的机器的实施方式中，机器1包括送入部分a和送出部分b，容器5在送入部分a处送入到转盘6中，容器5在送出部分b处离开转盘6。

在图1中，箭头y表示容器5朝向送入部分a的运动，箭头z表示容器5远离送出部分b的运动。

在根据本说明书的机器的实施方式中，机器1包括至少一个贴标签单元e。

如图1至图3中所示，机器1包括围绕中心旋转轴线x旋转的转盘6。

机器1包括围绕各自的支撑轴线旋转的多个支撑元件6a，支撑元件6a的一个例子在图2和图3中示出。为了图1的清楚起见，图1中仅示出了一些支撑元件6a。

与中心轴线x一样，各个支撑元件6a的支撑轴线与图1和图3的图面成直角并且与图2的图面平行。

支撑元件6a被构造为支撑相应的容器5，同时容器5围绕相应的支撑元件6a的相应的支撑轴线旋转。针对图2所示的容器5和相应的支撑元件6a的支撑轴线r，如可以在图2中观察到的那样，支撑轴线可操作地与相应的容器5的纵向轴线重合。

支撑元件6a与转盘6是一体的，以沿预定的路径围绕中心轴线x旋转地输送容器5。转盘6的旋转在图1中通过箭头f表示，其使容器5沿着路径输送。

机器1包括多个致动器，该多个致动器安装在转盘6上并连接至相应的支撑元件6a，以使它们围绕相应的支撑轴线运动。

机器1包括光学检查装置2。

在示例性实施方式中，光学检查装置2相对于转盘6是静止的。在示例性实施方式中，光学检查装置2位于转盘6外部。

光学检查装置2包括：

-用于照亮路径的至少一个区段s的照明装置3；

-用于拍摄区段s中由支撑元件6a支撑的容器5的一个或多个图像的至少一个相机7；

-被构造为处理图像以识别容器5上的相应接缝g的位置的处理单元或控制单元c。

在根据本说明书的机器1的实施方式中，光学检查装置2定位在送入部分a和贴标签单元e之间。在该实施方式中，至少一个贴标签单元e置于装置2和送出部分b之间。

在根据本说明书的机器1的实施方式中，路径的区段s被包含在由射出照明装置3的光线产生的光场中。

在图1中，容器5(也标记为5a)是容器5的一个例子，其在图1的操作情况下位于路径的区段s中。

照明装置3包括限定发光表面的光发生器3c。

在根据本说明书的机器1的实施方式中，如图3和图4所示，光发生器3c包括多个点光源l。该多个点光源l限定发光表面。

因此，多个光源l优选沿着平行于图3和图4的图面的方向以及沿着与图3和图4的图面成直角的方向分布。

例如，光源l可以是led。

在图1中，处理单元c表示为pc，因为其优选由操作者使用pc控制。

可以通过至少一个相机7拍摄的图像的例子在图5中标记为i，其投射在pc的桌面d上。

处理单元c被构造为处理由至少一个相机7拍摄的图像。处理单元c被构造为识别每个图像中限定光对比度的区域，以将相对较深的纵向线指定为相应的容器5上的对应接缝g。

处理单元或控制单元c有利地连接至致动器，以根据可由处理单元c发送至每个相应的致动器的至少一个相应的控制信号驱动或控制每个相应的支撑元件6a的位置。通过处理单元c驱动每个相应的支撑元件6a的位置的目的是调准每个容器5，使得当容器5到达贴标签单元e时，其围绕相应的纵向轴线、因此围绕相应的支撑元件6a的支撑轴线r的取向适合于允许贴标签单元e将至少一个标签粘贴于相应的容器5的外表面的无缝区域上。

更具体而言，处理单元c优选被构造为得到表示针对每个相应容器5的接缝g的位置的数据。例如，处理单元c可以被构造为得到表示接缝g围绕相应的容器5的纵向轴线的角位置的数据，并因此实际上得到接缝平面围绕相应的纵向轴线的位置。

射出照明装置3的光线通过容器5的外表面的反射不利地影响检测接缝g的位置的精度。实际上，在相机7拍摄的快照中，由于即使在没有接缝g的区域中也照射到容器5的表面上并且在反射回来之后在图像中覆盖在接缝g上的、射出照明装置3的光线的反射，因此在接缝g附近、或甚至在接缝g处的一些区域可能太亮。

照明装置3有利地包括置于光发生器3c和转盘6之间的准直器3b。准直器3b限定了指向路径的区段s的照明表面3a。

针对由光发生器3c产生的光线，准直器3b被构造为仅允许倾斜度小于临界角的光线通过。这样的倾斜度必须被认为是与平行于支撑元件6a的支撑轴线并且在入射光线的各个入射点处与准直器3b成直角的对应平面相关的倾斜度，上述支撑轴线可操作地与相应的容器5的纵向轴线重合。

附图中所示的准直器3b优选包括具有第一面3b’以及与第一面3b’相对的第二面3b”的层。准直器3b的第一面3b’指向光发生器3c，因此朝向发光表面，并且限定由光发生器3c产生的光线的入射面。准直器3b的第二面3b”指向转盘6并限定照明表面3a。

这样，从照明表面3a的每个相应点(例如，图4中所示的其中一个点p)射出照明装置3的每条光线的倾斜度均落在两个极限值之间的间隔内。该倾斜度由介于光线本身和对应平面之间的角度限定。上述对应平面包含相应的出射点p和照明表面3a在出射点p处的法线n，并且平行于至少一个容器5的纵向轴线，特别是平行于定位在路径的区段s中的至少一个容器5的纵向轴线。

例如，极限值可以由箭头n的相对两侧的、从图4中的每个点p朝外指向的两个相应的倾斜箭头表示，箭头n表示照明表面3a在相应的点p处的法线，该法线被包含在对应平面中。

照明装置3优选被构造为产生从照明表面3a朝外指向的均匀光场，以便均匀地照亮在路径的区段s中输送的容器5的外表面的至少一个角区段。

照明表面3a具有沿平行于中心轴线x的方向的第一延伸部和沿某一轨迹定位的第二延伸部，该轨迹又围绕容器5所遵循的路径的区段s定位。

照明表面3a的第二延伸部定位所沿的轨迹有利地使得照明表面3a围绕路径的区段s。

该轨迹使得照明装置3能够围绕相应的纵向轴线照亮容器5的角区段，使得由至少一个相机7拍摄的快照由于容器5在其在路径的区段s中运输时围绕自身的旋转而因此整体上可以围绕纵向轴线覆盖至少180度的角区段。实际上，接缝g通常包括两个伸展部，这两个伸展部相对于相应容器5的纵向轴线彼此相对。

在根据本说明书的机器1的实施方式中，照明表面3a的第二延伸部定位所沿的轨迹具有至少一个凹部。

轨迹优选地是弯曲的。

轨迹的曲率有利地与由路径的区段s描绘的轨迹的曲率相同。这意味着在沿着区段s运输的容器5所采用的所有位置处均充分照亮容器的外表面。因此，由相机7或多个相机7(当存在多于一个时)拍摄的所有图像均被充分照亮。

在根据本说明书的机器1的实施方式中，机器1包括框架t。准直器3b可以有利地可移除地连接至框架t。因此，如果机器1需要在没有准直器3b的情况下使用，则可以移除准直器3b。

在根据本说明书的机器1的实施方式中，光发生器3c连接至框架t，并且与框架t的至少一部分和准直器3b一起形成箱形体。

在根据本说明书的机器1的实施方式中，准直器3b和光发生器3c彼此间隔开，以便增加光发生器3c限定的发光表面照亮照明表面3a的均匀性。

在根据本说明书的机器1的实施方式中，照明装置3包括介于光发生器3c和准直器3b之间的漫射器3d。漫射器3d限定指向发光表面的第一表面3d’以及指向照明表面3a的第二表面3d”。

漫射器3d定位成漫射来自光发生器3c并指向准直器3b的光线，以增加照明表面3a的光照均匀度和强度。

根据另一个方面，本说明书涉及一种用于给液体容器5贴标签的方法，每个液体容器5沿着各自的纵向轴线伸长，并且具有位于包含相应的容器5的纵向轴线的接缝平面中的至少一个接缝g。

该方法至少包括下述步骤：

-借助于转盘6沿着路径输送多个容器5；

-在输送容器5时，使容器5围绕各自的纵向轴线旋转；

-通过能够照亮在区段s中运输的容器5的光线照亮路径的至少一个区段s；

-当每个相应的容器5定位于区段s中时拍摄每个相应的容器5的一个或多个图像；

-处理图像，以由此得到针对每个相应的容器5表示接缝g的位置的数据。

照亮的步骤包括产生准直光线，使得所有照明光线的倾斜度都小于相对于与每个相应的容器5的纵向轴线所限定的纵向方向平行的对应平面的临界角，这些平面与面向路径的区段s的照明表面3a成直角。

这些准直光线从面向区段s的照明表面3a朝外指向并由准直器3b限定。通过用准直器3b对来自光发生器3c并入射在准直器3b本身上的光线进行准直而获得这些朝外指向的光线。

优选通过控制单元或处理单元c进行处理。

处理的目的是识别每个图像中限定光对比度的区域，以将相对较深的纵向线指定为相应的容器5上的对应接缝g。

该方法优选还包括针对每个相应的容器5在所述处理之后或根据所述处理发送至少一个相应的驱动信号或控制信号的步骤。

该发送步骤优选由处理单元c执行。

该方法优选还包括将至少一个标签粘贴于每个相应的容器5上的步骤。该粘贴步骤通过至少一个控制信号来执行，使得将至少一个标签自动地粘贴于相应的容器5的没有接缝g的范围或区域上。

优选地，将控制信号发送至连接于相应的支撑元件6a的相应的致动器，以驱动相应的支撑元件6a围绕相应的支撑轴线运动，相应的支撑元件6a被构造为支撑相应的容器5围绕可操作地与相应的容器5的纵向轴线重合的相应的支撑轴线旋转，相应的支撑元件6a与转盘6是一体的。

应注意，根据本说明书的机器1或方法可以用于给呈现出任何类型的特征的容器5贴标签，由于接缝g是特征的例子，因此将标签粘贴于容器的没有任何特征的区域。

本说明书还在用于给容器贴标签的机器1中设置用于液体容器5(特别是瓶子)的光学检查装置2。

容器5沿着相应的纵向轴线伸长，并且具有位于包含纵向轴线的接缝平面中的接缝(对容器外表面的平滑度或平整度限定裂缝)。

机器1具有移动部分和静止部分。贴标签用机器1优选是旋转机器，并且可移动部分是转盘6，其围绕中心旋转轴线x旋转。机器1具有多个支撑元件6a，支撑元件6a与转盘6是一体的并且构造为支撑相应的容器5。

在旋转的例子中，支撑元件6a围绕相应的支撑轴线r旋转。支撑元件6a构造为支撑相应的容器5，该容器5的纵向轴线与支撑元件6a自身的支撑轴线r重合。

优选地，机器1包括多个致动器，所述多个致动器定位在转盘6上并连接至相应的支撑元件6a，以使它们围绕相应的支撑轴线运动。

光学检查装置2可以定位(或连接)在转盘6外部。光学检查装置2可以连接至机器1的控制单元，以向其传输数据。

光学检查装置2包括照明装置3，以照亮容器5作为整体随贴标签用机器的移动部分运动时所遵循的路径的至少一个区段s。

光学检查装置2包括一个或多个相机7，以拍摄定位于区段s中(并由支撑元件6a支撑)的容器5的一个或多个图像i。

照明装置3和相机7可操作地定位在转盘6外部，并且在大体径向的方向上指向转盘。

光学检查装置2包括处理单元。处理单元被构造为处理由相机7拍摄的图像，以识别每个容器5上的相应的接缝g的位置。在实践中，每个容器5具有在直径上定位在相对两侧的两个接缝。

光学检查装置2的照明装置3包括限定发光表面的光发生器3c。

光学检查装置2的照明装置3包括定位在光发生器3c的发光表面前方的准直器3b，以拦截由光发生器3c产生的光线。

准直器3b限定与光发生器3c相对的照明表面3a，以可操作地指向容器5的路径的区段s。

针对由光发生器3c产生并入射到准直器3b上的光线，准直器3b被构造为至少阻挡倾斜度比与平行于支撑轴线r且在入射光线的相应入射点处与准直器3b成直角的对应平面相关的临界角更大的光线。

本说明书还提供了一种用于光学检查沿着限定区段s的路径连续移动的容器5的方法，其中容器5对于一个或多个相机7是可见的。在示例性实施方式中，当容器5沿着路径运动时，容器5围绕它们各自的纵向轴线旋转。

该方法包括下述步骤：

-照亮定位在路径的区段s中的容器；

-当每个容器5定位在区段s中时，拍摄每个容器5的一个或多个图像；

-处理拍摄的图像，以由此得到表示容器5上的接缝g的位置的数据。

照亮步骤包括，针对漫射或大体漫射光的光线，通过(例如，使用准直器或更一般地使用滤光器)阻挡入射在准直器上(或者入射在滤光器的入射面上)且倾斜度比与平行于容器的纵向轴线且在光线的相应入射点处与准直器3b(或者滤光器的入射面)成直角的对应平面相关的临界角更大的光线来产生准直光线。

光学检查装置2和用于光学检查沿限定区段s的路径连续移动的容器5的方法可以包括本说明书中描述的特征的一种或多种组合(在任何组合中，特别参照贴标签用机器和方法的所要求保护的组合)。