用于专门选择容器的方法和装置的制作方法

专利名称：用于专门选择容器的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种选择容器的系统，包括用于检测容器外部上象差的步骤。
这样的系统是重要的，因为，在用于诸如瓶子或板条箱的容器的市场上，具有现代外观的容器赋予了容纳在其内的产品商业上的净增值。但是这些容器上的损害或者瑕疵将严重地削弱产品的高认定值。
具有受损外表的容器将严重损害现代消费者对产品的印象。为了避免这些损害，对容器进行适当的检查很重要。
为了能进行这样的检查，本发明提供了一种用于构成一系列基本相同的容器外部的粗制参考图象或者具有允许偏差值的参考图象的方法，所述容器例如可以是瓶子、板条箱和类似物，该方法包括以下步骤形成一个图像，该图像上记录有所述系列容器中的多个容器的局部外部信息；处理该图象记录以便获得一第一平面表示图；根据第一平面表示图构成容器外部的一完整边缘视图；根据所有的图象记录和预设参数确定容器的粗制参考图象，而且在选择容器的过程中可在容器的粗制参考图象基础上对容许偏差加以考虑。
这样的粗制参考图象优选通过确定每象素图像的平均值及其平均偏差(标准偏差)来获得；所以粗制参考图象包括两部分。可优选的是，粗制参考图象的构成从一个图象开始，随后将后面的图象自动地加上，直至例如1000个瓶子之后，完成该粗制参考图象。这种情况能在装置的正常使用过程中发生，而且在不同位置上的瓶子的图象具有一致性。
由于印制的瓶子因制造方法导致彼此略微不同，所以这样的粗制参考图象，或者具有允许偏差值的参考图象就很重要。印制或者粘附标签在高度上有所不同或者以略微变形的方式来印制。然而这种偏差不是废品产生的原因。但是如果这种偏差能观察到，则不考虑这种偏差的装置会选择出作为废品的瓶子。因此，本发明的粗制参考图象，或者具有允许偏差值的参考图象就对该允许偏差值加以考虑。这样的偏差可以包括损害、尺寸、特征或色差。
这种方法的一个例子是根据在实践中使用容器的数据构成一参考图象。为了构成粗制参考图象，图象记录由至少一千个容器来组成。这样的数量给出了足够的偏差信息以便证明在选择容器的过程中正常发生且可接受的偏差。
上述用于构成一系列基本相同的容器外部的粗制参考图象或者具有允许偏差值的参考图象的方法，还包括在确定粗制参考图象中应用统计分析方法的步骤。利用该步骤就能使用标准偏差，或者把一些因素用于该标准偏差中，从而在选择过程中，在容器的合格和废品之间获得一最优比率。根据容器的成本与消费者认定的高品质容器的价值所估计出的市场价值之间关系能确定与该最优比率。
本发明的另一方面涉及一种用于选择诸如瓶子、板条箱和类似物的容器的方法，该方法包括用于在容器的外部检测偏差的方法，包括以下步骤形成一个所述外部的局部的图像记录；处理该图象记录以便获得一第二平面表示图；将该第二平面表示图与粗制参考图象进行比较。
可优选的是，所述图象记录的处理包括一个将一弯曲表面的方位视图转变成一真实的平面再现的步骤。利用该优选实施例的方法，容器的外部，诸如位于其上的标签或者印制标签能与一系列基本相同的容器外部的粗制参考图象或者具有允许偏差值的参考图象进行比较。
图象记录是由诸如圆形容器的侧壁的一部分来组成的。在实际中，易于处理的记录是周向边缘的60°。作为例子120°的更宽的记录也是可能的。理论上可行的180°记录在实际中作为靠近边界的结果而很少使用。对于具有直壁的容器(正方形或者矩形容器)而言，记录是针对整个侧壁的。
对于诸如瓶子的圆形容器而言，粗制参考图象包括在360°的整个侧壁上真实的平面再现。在本实施例中形成的60°记录对应于粗制参考图象在进行真实平面再现处理之后的相应部分。然后进行有关相似处是否落入到粗制参考图象的设定限定值之范围内的比较，证明这部分图象及相应的瓶子为合格品，或者当图象落入到粗制参考图象的容差范围之外时，就说明该瓶子为废品。
在本发明的另一个实施例中，将获得的第二平面表示图用于构成粗制参考图象。该实施例的优点在于参考图象或者含有偏差值的参考图象对在选择方法的过程中形成的容器的数据记录加以考虑。在选择过程中，粗制参考图象越来越适合于一系列待检测的偏差值。从统计观点来看，这意味着确定偏差值的样品尺寸变得越来越大了。
为了获得足够高的速度(例如每秒钟16个瓶子)，优选利用一粗制或者精制的装置。
可优选的是，利用可区分的参数化的差异性测量，诸如色差、形状差(非圆度等)等来确定出合格品或者废品。
该参数最好包括与容器有关的数据，与色差或者印刷品形式等有关的阈值。容器的外观是重要的，这样，印制标签应该放置在基本上适当的高度上；但是在有限范围内转印标签高度的变化很少影响消费者对该容器的正确评价。因此允许进行一定的变化。对转印标签的高度的过分严格要求将导致不合需要的废品。通过将本发明的这种方法加以考虑会避免这种不合需要的废品。这种理由也可用于色差或者印刷品形式上的差异。在大量的容器中能出现少量的象差。通过考虑与一系列大量容器有关的数据，能避免影响高成本的不合需要的废品。
为了能使不同系列的容器以简单的方式来进行处理，本方法的优选实施例包括能够构成具有上述数据的轮廓，从而对具有匹配轮廓的可交替系列容器进行选择。该方法通过利用用于选择容器的装置来完成，则推荐利用一个装置以有效的方式来处理不同系列的容器，其中通过使用具有匹配系列的轮廓来进行正确的选择。
在本发明的另一个优选实施例中，在形成记录的同时照明容器。这样，通过施加足够光有利于形成一个可用记录。通过在不同的记录中施加同样密度的光以及色彩，还能够使与容器外部的色彩有关的数据记录，例如印刷保持为常数，从而形成粗制参考图象或者对容器外部的色彩评定能以常数来进行。
可优选的是，容器是一个瓶子或者是一个板条箱。作为瓶子或者板条箱的容器在分配渠道方面对于消费者认定的价值而言是非常重要的。
在优选的实施例中，容器的处理速度高于每秒钟十个容器，最好高于每秒钟十六个容器。高的处理速度对于出售容器的产品制造商而言是重要的。在实际中，通过通常采用随后的方法来填充容器。诸如瓶子的容器填充到一个填充线上。然后，用于选择和构成粗制参考图象的方法必须与填充瓶子相同的速度来进行。在实际中，该速度会变得越来越高。
尤其是对瓶子而言，优选在瓶子的顶部和底部照射光，而尽可能使背景保持黑色。
本发明的另一方面涉及一种用于选择容器的装置，该装置包括记录装置，用于在该记录装置中形成至少一个容器侧壁部的记录；处理装置，用于处理该图象记录以便获得一第一或第二平面表示图；传输装置，用于将数据记录传输到处理装置中；比较装置，用于将第二平面表示图与粗制参考图象进行比较，其中该粗制参考图象根据预设的参数以及来自第一和第二平面表示图的数据而获得。
该装置优选还包括一构图部件，该构图部件根据第一和第二平面图和/或预定的参数构成粗制参考图像或者具有允许偏差值的参考图象，而且在容器的选择过程中，可在容器的粗制参考图象基础上对合格图像和/或一系列容器中的单个容器之间的自然差别加以考虑。该装置的实施例能够完成上述方法并且至少具有上述优点。
可优选的是，该装置还包括用于推出选定容器的推出装置。该选定容器是容器中那些不符合粗制参考图象的容器，或者是不符合具有允许偏差值的参考图象的容器。
在形成记录的同时使用照明装置和遮蔽装置能提高记录的质量。
在本发明的一个优选实施例中，该装置包括致动装置，该致动装置在容器相对记录装置正确定位时致动以形成记录。这样，其优点在于所形成的记录其中心相对于容器尽可能地精确。另一个优点是能保持待评定容器的轨迹。
本装置还最好包括旋转装置，该旋转装置用于在形成两个连续记录之间旋转所述容器。本实施例能形成一个容器的多个记录，从而根据与容器外部有关的全部信息评定该瓶子是否落入到适当的容差内。
本发明的另一个显著优点在于，由于标签的图象信息能被过滤出来所以，利用差异性图象，能够在具有局部透明的印制标签的瓶子中检测出诸如香烟头及类似物的杂质。
结合附图，通过对具体实施方式
的详细描述将更清楚地理解本发明的其它优点、特征和细节。


图1为用于选择容器的装置的示意性侧视图；图2为图1中装置的顶视图；图3为另一个实施例的顶视图；图4为再一个实施例的顶视图；图5为计算机屏幕的显示示意图；图6为另一个实施例的顶视图；图7为计算机屏幕的示意图；图8-10为本发明其它实施例的流程图。
图1所示的第一个实施例包括摄象机2，照明装置3，致动装置4以及放置在保护外壳5内的处理计算机6。致动装置4用于在恰当的瞬间借助于摄象机2记录下图象。照明装置3对瓶子的顶部和/或底部提供了照明。在本实施例中，照明装置可为发光装置，如与大量发光玻璃纤维束相连的棱镜或者半圆柱形透镜。本实施例借助于一个位于中心的光源发光从而可提供大量的相邻的光源。因此，这样的照明装置的维护很简单。
瓶子通过传送带7(只示意性示出)在发光装置和摄象机之间输送。瓶子B相对摄象机而言位于任意的方位上。在本实施例中，通过摄象机进行的记录覆盖了瓶子边缘的六分之一。
在图象处理计算机6中，对该记录进行处理，这样，就能获得一个瓶子的四周边缘好象已展开的图象。为此，相对记录中心内的图象信息而言，图象信息朝图象记录的两侧伸展至一定的程度。将这样获得的平面表示图与存储的参考图象或者粗制参考图象进行比较。下面，对获得这种粗制参考图象的方法进行详细说明。粗制参考图象包括与多个瓶子的图象有关的数据。对粗制参考图象进行描述的另一种方式在于其包括与瓶子的边缘的图解表示有关的数据和与偏离该理想参考图象的最大希望偏差有关的数据。这些容许偏差涉及对容器的边缘的图象的期望质量和期望的不合格度。
在本实施例中，通过从用于实验的瓶子图象记录的平面表示图中减去参考图象，这样，根据产生的一差异性图象进行比较。该相减的结果就是所谓的第一差异性图象D。利用与平均差异性图象修正E有关的数据，在第一差异性图象D的基础上减去平均差异性图象修正E得到第二差异性图象F。
图2示意性地示出图1实施例中的顶视图，传送带7上的瓶子具有一个瓶子的直径的节距。这对于检测待评定瓶子的位置而言是重要的。在对瓶子的侧壁的记录已做好之后，将不合格瓶子从传送带上抽取出来。抽取该不合格瓶子的实际方法是了解瓶子在图象的记录和抽取之间的输送位置的号码，而且在此基础上抽取出符合需要的瓶子。
图2还示意性地表示了保护盖9，该保护盖遮蔽摄象机位置处的瓶子，从而使其不受不可预知的环境光的影响。这样，在白天或其它光作用下，就能够观察通过物的影像及变化。
图3示出了本发明的另一个实施例。两个摄象机2分别位于传送带7的两侧。在本实施例中，照明装置3也分别位于摄象机2的两侧。由于在本实施例中可以沿瓶子的两侧进行两次记录，所以能根据两倍的数据量来进行瓶子的选择。由于在第一个实施例中选择是在四周边缘的60°图象的基础上来进行，所以在本实施例中，选择就能在边缘的120°图象的基础上来进行。因此，瓶子的质量被判断有误的机会是在前实施例的一半。
在图4所示的再一个实施例中，对一个瓶子作最多为七个的记录，而且瓶子在该记录周期中绕其轴向旋转。瓶子沿箭头A的方向在传送带9上进行输送。在摄象机的位置上，借助于导向带8将瓶子推向一第二传送带。接着，将瓶子从箭头A的右手侧卸下来。在该过程中，与图1-3中实施例的照明元件3相类似，照明元件3从下侧照亮瓶子。摄象机2对通过的瓶子进行记录。导向装置8相对传送带9以一角度来设置。因此，在瓶子从左向右的输送过程中，该瓶子被压向导向装置8。瓶子和导向装置8之间的摩擦力使瓶子发生旋转。通过调节导向装置8和瓶子之间的相对速度能影响该旋转。为此，将导向装置8设置成沿箭头F方向位移的一个传送带。
在本实施例中，摄象机的分辨率是640×480象素。根据需要的选择质量，图象质量能增加至、例如600×800，1024×768或者1280×960象素。640×480象素的分辨率能根据瓶子外部上2×2mm的瑕疵来确定瓶子的废品。如果使用更高分辨率的摄象机，就可能排除更小的瑕疵。其要求取决于排除不合格瓶子的成本。
可优选的是，借助于一传感器来进一步进行瓶子的记录，其中该传感器测量瓶子到达颈部的位置。该实施例至少可用于所谓的长颈(XLN)瓶。但是通过上述轮廓的采用，利用此实施例能检测不限数量的不同瓶子。
通过对上述系统中计算机的操作，图5示出了一个计算机程序的屏幕显示。在顶部设有几个控制按钮27，在右手侧设有几个输入区28。在左下方大的图象显示区中提供了一个瓶子22的展开的、全部边缘的视图，几个60°记录24，25，26和一个图象记录23。
在图6所示的另一个实施例中对板条箱c的外部进行评定。为此，在板条箱侧壁的屏蔽盖37之下进行记录。对板条箱的长边和短边都进行记录。板条箱的图象数据从摄象机传送到一处理计算机36上，其中，该处理计算机紧靠粗制外壳35的侧壁而设置。
下面结合板条箱的检查方法对检查方法的一个实施例进行详细说明。在步骤51(图7)中，图象记录由板条箱的侧壁构成。在步骤53中，图象记录用于确定板条箱的类型。在步骤55中，与板条箱的类型54相关的数据用于选择评定程序的参数设定。在步骤56中，该数据(即所谓的板条箱轮廓或者板条箱的角色57)用于和图象记录一起通过在图象记录和参考图象之间比较来确定板条箱边缘的适当部分。在步骤63中，把与板条箱的图象有关的数据同平均参考图象62进行比较。把与图象的位移、旋转、收缩和/或其它几何变形有关的数据64代入到一变换矢量66中。在步骤67中，将图象变形成为一参考图象。结果为校准图象79。在步骤81中，测量出该校准图象和挖出(cut-out)图象93(下面将会详述)之间的差异。在步骤83中，根据平均差异性图象87来补偿合成的差异性图象82。其结果为在步骤88中输出补偿的差异性图象84。
在步骤60中还产生了图象框(image mask)61。从变换矢量66中抽取出收缩量，获得收缩量数据80。在步骤85和86中输出该收缩量数据。根据收缩量数据和图象框61，在步骤69中，将图象框61用来补偿收缩量80，从而获得补偿的标签框72。
在步骤65中，从步骤56产生的板条箱的图象数据59和手柄都受到一定位测量处理，结果产生与相对摄象机70而言的水平和/或垂直位移和/或旋转有关的数据。在步骤71时输出该数据70。该数据70还用在步骤69的补偿中。将补偿的标签框72与空白框76进行比较。空白框76是标签的参考框。在步骤75中，使用板条箱74上标签的排列位置数据和变换矢量66及相对摄象机70的水平位移来计算出空白位置92。在步骤93中输出该数据92。在步骤89中，根据平均参考图象62和空白框76(即参考框)挖出一参考标签，以便产生参考的挖出标签(cut-out label)93。
结合图8的方法说明对板条箱颜色和板条箱手柄的检查操作。将数据91、71以及数据86加入到步骤100中。
在步骤100中，将图象数据用于补偿收缩量和水平位移，由此获得一展开的板条箱和手柄图象101。在步骤102中选择用于板条箱和手柄的轮廓数据。在步骤105中，为了测量色差，使用轮廓数据104和与板条箱108的参考轮廓有关的数据。在步骤107中输出色差数据106。由步骤102产生的手柄的轮廓数据在步骤109中被分成段。根据手柄的参考数据112借助于差异性测量，在步骤111中对从步骤109中产生的手柄图象数据110进行处理。在步骤114中输出与手柄有关的差异性图象数据113。
结合图9对板条箱和标签的确认性能签定说明。在步骤127中检查数据88、85、86、93、107和114。在步骤128中确定是否板条箱已通过验收。步骤129示出板条箱没有通过验收的情况。如果板条箱在步骤128中已通过验收，则在步骤130中确定是否参考数据必须被更新。其原因在于与平均参考图象有关的偏差没有合理的被排除。接着，在步骤131-134中，该数据被包括在参考图象或参考数据中。在步骤131中，修改平均差异性图象。在步骤132中，修改参考图象。在步骤133中，修改板条箱轮廓并且在步骤131中，修改手柄轮廓。
本发明并不限于上述的优选实施例。在附属权利要求所限定的保护范围内可以对本发明进行各种修改。
权利要求
1.一种用于构成一系列基本相同的容器外部的粗制参考图象或者具有允许偏差值的参考图象的方法，所述容器例如可以是瓶子、板条箱和类似物，该方法包括以下步骤形成一个图像，该图像上记录有所述系列容器中的多个容器的局部外部信息；处理该图象记录以便获得一第一平面表示图；根据第一平面表示图构成容器外部的一完整的四周边缘视图；根据所有的图象记录和预设参数确定容器的粗制参考图象，而且在选择容器的过程中可在容器的粗制参考图象基础上对容许偏差加以考虑。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在确定粗制参考图象中应用统计分析方法的步骤。
3.一种用于选择诸如瓶子、板条箱和类似物的容器的方法，该方法包括用于在容器的外部检测偏差的方法，包括以下步骤形成一个图像，该图像上记录有所述外部的局部信息；处理该图象记录以便获得一第二平面表示图；将该第二平面表示图与粗制参考图象进行比较。
4.根据权利要求1、2或者3所述的方法，其特征在于，图象记录的处理包括一个将一弯曲表面的方位图转变成一真实的平面再现的步骤。
5.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，将从权利要求3获得的第二平面表示图用于构成粗制参考图象。
6.根据前述权利要求之一或者多个所述的方法，其特征在于，所述参数包括与容器有关的数据，与色差或者印刷品形式等有关的阈值。
7.一种利用前述权利要求之一或者多个所述方法中的数据组成轮廓的方法，该方法可用于对具有匹配轮廓的可交替系列容器进行选择。
8.根据前述权利要求之一或者多个所述的方法，其特征在于，还包括在形成记录的同时照明容器的步骤。
9.根据前述权利要求之一或者多个所述的方法，其特征在于，所述容器是一瓶子。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述容器是一玻璃瓶子。
11.根据权利要求9或者10所述的方法，其特征在于，所述容器是一啤酒瓶子。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的瓶子具有一长颈部。
13.根据前述权利要求1-8中之一或者多个所述的方法，其特征在于，所述容器是一板条箱。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的板条箱用于容纳装有饮料的瓶子。
15.根据前述权利要求之一或者多个所述的方法，其特征在于，处理速度高于每秒钟十个容器，最好高于每秒钟十六个容器。
16.一种用于选择容器的装置，该装置包括记录装置，在该记录装置中形成至少一个容器侧壁部的记录；处理装置，用于处理该图象记录以便获得一第一或第二平面表示图；传输装置，用于将数据记录传输到处理装置；比较装置，用于将第二平面表示图与粗制参考图象进行比较，其中该粗制参考图象根据预设的参数以及来自第一和第二平面表示图的数据而获得。
17.根据权利要求16所述的装置，还包括一构图部件，该构图部件根据第一和第二平面图和/或预定的参数，构成粗制参考图像或者具有允许偏差值的参考图象，而且在容器的选择过程中，可在容器的粗制参考图象基础上对合格图像和/或一系列容器中的单个容器之间的自然差别加以考虑。
18.根据权利要求16-17中一个或多个所述的装置，还包括用于推出选定容器的推出装置。
19.根据权利要求16-18中一个或多个所述的装置，还包括用于在形成记录的同时照明容器的照明装置。
20.根据权利要求16-19中一个或多个所述的装置，还包括遮蔽装置，该遮蔽装置用于使容器在形成记录时不受环境光的影响。
21.根据权利要求16-20中一个或多个所述的装置，还包括致动装置，该致动装置在容器相对记录装置正确定位时致动以形成记录。
22.根据权利要求16-21中一个或多个所述的装置，其特征在于，所述记录装置包括至少一个摄象机。
23.根据权利要求16-22中一个或多个所述的装置，其特征在于，将一个摄象机放置在所述容器的至少两侧上。
24.根据权利要求16-23中一个或多个所述的装置，还包括旋转装置，该旋转装置用于在形成两个连续记录之间旋转所述容器。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述旋转装置包括用于横向位移的位移装置以及借助横向位移使容器压靠在其上而引起旋转的摩擦装置。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述摩擦装置是一传送带。
27.根据权利要求16-25中任一项所述的装置，其特征在于，所述容器在一回转台上传输。
28.根据权利要求16-27中任一项所述的装置，其特征在于，将一个或者多个摄象机相对容器的传输装置以固定方式来设置。
全文摘要
本发明公开了一种用于构成一系列基本相同的容器外部的粗制参考图象或者具有允许偏差值的参考图象的方法，所述容器例如可以是瓶子、板条箱和类似物，该方法包括以下步骤a)形成一个图像，该图像上记录有所述系列容器中的多个容器的局部外部信息；b)处理该图象记录以便获得一第一平面表示图；c)根据第一平面表示图构成容器外部的一完整的四周边缘视图；d)根据所有的图象记录和预设参数确定容器的粗制参考图象，而且在选择容器的过程中可在容器的粗制参考图象基础上对容许偏差加以考虑。
文档编号G06T5/50GK1633593SQ02827076
公开日2005年6月29日 申请日期2002年11月18日 优先权日2001年11月16日
发明者丹·范德梅尔, 詹森·P·阿克曼, 舒尔德·范德茨瓦恩, 阿伦·范德施塔德, 弗雷德里克·N·恩德茨, 伯纳德斯·C·J·兰德曼 申请人:海尼根技术服务有限公司