【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于确定线中的容器的占用情况的方法及相关装置。
技术介绍
1、沿通常由栏杆限制的托盘中容器的输送路径，例如饮料灌装线，可以设置一个或多个断路器。当运输机或类似容器上的容器由于堵塞而被压在该堵塞开关上，并且堵塞压力超过一定大小时，相应的堵塞开关就会触发。
2、一旦堵塞开关触发，运输机就会装满容器，机器或整条生产线可能会停止运转。只对装满状态作出反应。当前，堵塞开关不能提供关于运输机灌装行为的反馈。也无法预测什么时候会触发堵塞开关。此外，断路器不能提供关于容器在什么位置、什么时间或将在什么位置的信息。
3、wo 2014/170079 a1公开了一种用于监测和控制灌装线的方法以及用于执行该方法的装置。为了分析灌装线的动态状态，在灌装线的至少一个区域中拍摄图像序列，并通过计算来自具有预定数量帧的图像序列的光流来评估图像序列。对光流进行评估，当光流评估宣布或指示偏离正常操作状态时，输出用于灌装线的控制信号。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种能够有效地确定线的占用情况并用于调节线的方法和装置。
2、解决方案
3、该目的通过本专利技术的方法和装置来实现。并且公开了本专利技术的进一步的实施方式。
4、一种用于确定线中的容器的占用情况的方法包括使用至少一个摄像机来检测线中的容器的占用情况并获得所检测的占用情况，分析所检测的占用情况并获得所分析的占用情况；和基于所分析的占用情况调节线。
5、在该线中
6、可在至少一个摄像机的拍摄区域中进行占用情况的检测。对于多个摄像机，单个拍摄区域可能部分重叠。
7、所检测的占用情况可以表示例如一个或多个容器的布置。可以使用一个或多个评估算法来分析所检测的占用情况。根据所分析的占用情况控制线，例如，可以控制容器的运输速度和/或容器的进料和/或出料速率。
8、总体而言，该方法可以使用多个协调的算法，这些算法可以从至少一个摄像机拍摄所检测的占用情况的图像信息，并且可以在线附近或集成的计算机系统(在机房或云中的计算机)上进一步处理这些信息。
9、该方法可进一步包括根据所检测的占用情况确定该容器的位置。
10、使用至少一个摄像机来检测占用情况可以包括拍摄线中的容器的占用情况的视频，或者可以包括线中的容器的占用情况的实时传输(实时流)。
11、可以在线中和/或借助于远程装置来实现获取所检测的占用情况、分析所检测的占用情况和/或获取所分析的占用情况。
12、视频或实时传输可以是二维的。视频或实时传输可以以不同的帧速率拍摄。关于帧速率的信息可以提供给分析所检测的占用情况，也可以访问这些信息。
13、通过图像识别算法分析视频或实时传输的单个图像，并且至少通过子区域识别单个图像中存在的容器。图像识别算法可能是用拍摄的视频预先训练的。例如，图像识别算法可以是或包括神经网络。
14、至少根据各个图像中的子区域识别现有容器可包括识别容器的顶部或底部或开口，或容器的盖子或其他封口。子区域可包括容器的顶部、底部、开口、盖子或任何其他封口或其他部分。因此，不需要在单个图像中识别容器的整体。例如，如果容器是以批量运输的，则根据子区域识别现有容器可能是有利的。
15、可以为所识别的容器分配唯一标识。唯一标识可以是或包括一个数字。容器可以在整个区域上保留所分配的唯一标识，在该区域中可以使用至少一个摄像机发生占用情况。
16、唯一标识可以通过卡尔曼滤波器来确定。只要容器位于待监控的区域(通过至少一个摄像机)，容器就可以保持这种唯一标识。待监控的区域可以由摄像机的一个或多个拼接的拍摄区域组成。如果容器在待监控的区域内被短时间(例如少于5秒)覆盖，例如被诸如支柱之类的固定装置覆盖，则可以通过应用卡尔曼滤波器将唯一标识分配给在可再观察区域内的预期位置上具有最高概率的容器。
17、当覆盖容器的区域小于容器的直径和/或当运动方向和速度不因外界影响而发生太大变化时，可以应用卡尔曼滤波器。也可以提高帧速率和/或使用神经网络来进行唯一标识。
18、该方法可进一步包括计算每个所识别的容器的表面中心点，以确定容器的位置，并将表面中心点从至少一个摄像机的坐标系转换为全局坐标系。通过转换，可以避免光学畸变引起的误差。
19、该方法可进一步包括基于至少一个摄像机被测量的棋盘图案自动确定用于转换的转换参数。棋盘图案可以校准。棋盘图案可以永久地安装在线的顶部，或者棋盘图案可以设置在待拍摄的容器的高度上。
20、例如，对于拍摄区域部分重叠的两个摄像机，可以在重叠区域中设置这样的棋盘图案，两个摄像机可以分别对其进行测量。因此，可以通过两个摄像机的拍摄区域进行容器跟踪。相应地，还可提供两个以上的摄像机，在其重叠区域中可提供用于测量各自摄像机的棋盘图案。而不是棋盘图案，重叠区域中也可以存在显著点，其中显著点可以包括栏杆保持器的已知距离、机器尺寸和/或运输机的宽度。这些点的实际距离是已知的。
21、可以在不同的拍摄区域保持容器的唯一标识。
22、或者，参数的确定可以基于至少一个摄像机的拍摄区域中的突出点，其中突出点可以包括栏杆保持器的已知距离、机器尺寸和/或运输机的宽度。这些点的实际距离是已知的。也可以使用已知的容器直径。
23、或者，可以在三维cad模型中定义上述突出点，并且可以在三维cad模型中执行至少一个摄像机的测量。在下一步中，可以从三维cad模型导出掩码，并将确定的测量参数应用于真实摄像机。导出的掩码可以覆盖在摄像机图像上，并且来自三维cad模型的突出点可以与真实的突出点叠加。因此，不再需要测量真实机器上的突出点。
24、例如，对于拍摄区域具有重叠区域的两个摄像机，可以使用前面提到的三个校准变体进行校准。也可以连续拍摄，保持棋盘图案的位置，并且棋盘图案可以由两个摄像机拍摄。
25、或者，对于转换，可以使用至少一个摄像机的透镜方程和三维空间中穿透所有容器顶部的平面。容器顶部可以包括例如容器的盖子或罐头的盖子。这可以导致一个非线性方程组来确定三维空间中的位置。通过这种转换，可以避免将图像中容器顶部的直径直接输入到位置计算中，该直径可能由于反射效应和/或较低的分辨率和/或对比度而被错误地确定。因此，可以更精确地确定容器的位置。
26、在叠加优化的框架内，三维空间中的平面的未知参数和/或相机的未知常数可以被调整，从而接近真实的未知值，直到从图像计算的容器顶部直径与实际的已知直径之间的差异可以最小。
27、该方法可进一步包括从容器的位置计算容器的速度和至少一个摄像机的帧速率。容器的位置可以在几个连续的帧中用于此目的。
28、该方法可以进一步包括预先计算容器的未来位置。未来位置可以是暂时未来的位本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于确定线中的容器(11,13-18,37-50,58-71)的占用情况的方法，其中，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用至少一个摄像机(1,25,26)来检测占用情况包括拍摄所述线中的所述容器(11,13-18,37-50,58-71)的占用情况的视频或实时传输所述线中的所述容器的占用情况。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过图像识别算法分析视频或实时传输的单个图像，并且至少通过子区域识别单个图像中存在的容器(11,13-18,37-50,58-71)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述识别的容器(11,13-18,37-50,58-71)分别被分配唯一标识(19-24)，其中，例如通过卡尔曼滤波器来确定所述唯一标识。
6.根据权利要求4或5所述的方法，进一步综合计算每个所识别的容器(11,13-18,37-50,58-71)的表面中心点，以确定所述容器(11,13-18,37-50,58-71)的位置，并将所述表面
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括基于至少一个摄像机(1,25,26)被测量的棋盘图案(36)自动确定用于转换的转换参数。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，用于转换的是至少一个摄像机(1,25,26)的透镜方程和三维空间中的一个平面，所述平面贯穿所有容器的顶部。
9.根据权利要求6所述的方法，进一步包括从所述容器(11,13-18,37-50,58-71)的位置计算所述容器(11,13-18,37-50,58-71)的速度和至少一个摄像机(1,25,26)的帧速率。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括预先计算所述容器(11,13-18,37-50,58-71)的未来位置。
11.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括在显示器上表示所分析的占用情况，其中，例如，所述表示包括表示所述容器(11,13-18,37-50,58-71)的至少一个的当前状态。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，一个或多个评估区域(73,74,75)被设置或可以被设置用于分析所检测的占用情况。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，自动预测多个评估区域(73,74,75)的一个或多个评估区域(73,74,75)满载或空载的时间，例如，如果超过最大占用或低于最小占用，则可输出光信号。
14.根据权利要求9或10所述的方法，进一步包括根据所述容器的速度(11,13-18,37-50,58-71)和理论运输速度推断容器载荷，其中例如，如果超过预定的最大值，则可输出光信号和/或例如，如果超过预定的最大值，则可输出用于控制运输速度和/或运输方向的控制信号。
15.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一个摄像机(1,25,26)保持在所述线上方的位置，或者至少一个摄像机(1,25,26)移动在所述线上方。
16.一种装置，包括至少一个摄像机(1,25,26)和一个在其上存储有指令的控制装置，当由处理器执行时，使所述控制装置执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种用于确定线中的容器(11,13-18,37-50,58-71)的占用情况的方法，其中，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用至少一个摄像机(1,25,26)来检测占用情况包括拍摄所述线中的所述容器(11,13-18,37-50,58-71)的占用情况的视频或实时传输所述线中的所述容器的占用情况。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过图像识别算法分析视频或实时传输的单个图像，并且至少通过子区域识别单个图像中存在的容器(11,13-18,37-50,58-71)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述识别的容器(11,13-18,37-50,58-71)分别被分配唯一标识(19-24)，其中，例如通过卡尔曼滤波器来确定所述唯一标识。
6.根据权利要求4或5所述的方法，进一步综合计算每个所识别的容器(11,13-18,37-50,58-71)的表面中心点，以确定所述容器(11,13-18,37-50,58-71)的位置，并将所述表面中心点从至少一个摄像机(1,25,26)的坐标系转换为全局坐标系。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括基于至少一个摄像机(1,25,26)被测量的棋盘图案(36)自动确定用于转换的转换参数。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，用于转换的是至少一个摄像机(1,25,26)的透镜方程和三维空间中的一个平面，所述平面贯穿所有容器的顶部。
9.根据权利要求6所述的方法，进一步包括从所述容器(11,13-18...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·希尔施德赫塞尔，克里斯蒂安·阿佩尔，托马斯·阿尔伯特，A·阿尔谢克，B·博彻，A·基特尔，L·辛德勒，
申请(专利权)人：克朗斯股份公司，
类型：发明
国别省市：
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