用于产品贴标签的视觉识别系统技术方案

一种视觉识别系统提供为与高速、自动化产品标签机器一起使用。该系统采用激光轮廓测量以横向地引导光片到产品馈送传送带的纵轴。光片周期地撞击产品项目的表面且产生其激光轮廓，该产品项目例如为梨子，由传送带提供到一个或多个标签机器。激光轮廓用于产生进入产品项目的拱顶的真实世界（x、y）坐标，其通过标签机器或机器。真实世界高度（或z）坐标也可产生且传到贴标签机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于自动化、高速产品标签机器。特别是，本专利技术提供増加标签速度的同时保持高效率操作的技术。操作效率包括标签在产品项目上的适当设置以及设置标签在自动标签机器出现的所有产品上。对于高速标签系统具有不断的需求，其中标签施加效率在高速下不减小。作为背景，这样的自动标签机器典型地每个标签头每分钟施加720个标签到产品项目，产品项目以每分钟约75米的速度接近标签机。
技术介绍
先前已经努力尝试扫描进入的产品项目以提供关于传送带上这些项目的位置的〃提前数据〃到自动贴标签机。申请人已经知晓的所有这样的现有系统对诸如产品的种类、产品的顔色、托盘衬垫的颜色和托盘衬垫材料顔色的颜色变化敏感且扫描的结果受其影响。顔色变化严重影响系统的性能，并且限制这些系统的速度和效率。本专利技术提供一种系统，其中产品项目、载运托盘和诸如偶尔出现在托盘中的稻草的各种项目的顔色变化不影响系统的性能。
技术实现思路
就申请人所知的第一次，本专利技术利用激光轮廓测量系统(laser prof i I ingsystem)反复扫描在以高速朝向标签机器运动的传送带上移动的产品项目。激光轮廓测量系统给标签机器提供关于快速运动产品项目的位置以及还优选的是提供关于尺寸(或高度)的提前数据。该提前数据由标签机器瞬时使用，以预测何时以及在何处在这些产品项目上设置标签。本专利技术采用激光(或其它高强度光源)轮廓测量识别产品项目接近贴标签机时在托盘中或在传送带上的水平或U、y)位置。在优选实施例中，本专利技术还采用激光轮廓测量识别广品项目(在z轴上)的尺寸或闻度。广品项目的闻度涉及图像的売度，如下所述。激光轮廓测量以高频率且瞬时地产生被传到贴标签机的〃真实世界〃(x、y、z)坐标。我们已经发现，实际上，对于输送诸如梨子的多个产品项目的给定托盘，仅被传到贴标签机的z或高度坐标是给定托盘的最大高度的坐标。作为选择，所有的z或高度坐标可被传到贴标签机；然后，贴标签机可以被编程从而仅响应于给定托盘中的最大高度或者响应于任何给定托盘中的两个或多个不同的高度。一旦贴标签机知道了接近产品项目的坐标，贴标签速度可増加而不损失贴标签效率。如上所述，本系统与申请人已经知晓的现有技术的区别在于它对任何要扫描的物体中的颜色改变或颜色变化不敏感或受其负面影响，其中任何要扫描的物体即产品项目、运送托盘和这些托盘中的碎片。本专利技术的ー个目标是提供激光(或其它高强度光源)轮廓测量系统以在产品项目接近自动高速标签机器时提供定位产品项目的拱顶的瞬时位置的真实世界水平U、y)坐标。本专利技术的另ー个目标是利用激光轮廓測量系统当产品项目接近自动、高速标签机器时提供定位产品项目的拱顶瞬时位置和高度的真实世界(X、1、Z)坐标，其系统不受产品项目、运送托盘和运送托盘中碎片中发生的颜色变化的影响。本专利技术的进一步目标是提闻自动化广品标签机器的速度而在精确施加标签中保持这些机器的高效率。附图说明图1是示出激光轮廓測量技术如何可用于获得各种物体的高度(或z轴)信息的示意图；图2是示出激光轮廓測量如何用在本专利技术中获得诸如梨子的一行产品项目的瞬时高度(或深度)信息的示意图；图3是向下看一盘梨子的瞬时图像，其中反射光的亮度对应于高度；图4示出了用于将图像位置转换成真实世界(x、y、z)坐标的校准目标；图5示出了在本专利技术的校准期间被测量到的径向透镜变形以及在处理期间的补偿；以及图6A和6B是在〃拱顶〃运算法应用之前和之后〃深度地图〃的图像，其中图6B清楚地定位产品项目的〃拱顶〃或最高点。具体实施例方式如图1所示，激光轮廓测量涉及来自激光器10 (通常为平面)的光图案以已知的角度投射到物体12、13和14上。该技术用在获得尺寸信息和用来成像的机器视觉。光图案通过将光束展开成平面光片(sheet-of-light)ll而产生。当光片11与物体交叉时，可在物体的表面上看见光的亮线。通过用相机20以一定的角度观察光的亮线，可将线中所观察到的变形转换成高度变化19显示在监视器25上。图2是三个梨子31-33的瞬时单ー激光轮廓图像的示例。图2所示的图像包括激光轮廓线15，其表示激光〃光片〃(见图1，项11)与三个梨子31-33表面的交叉，其轮廓在图2中示出为虚影(或点线)。在图2中，激光〃光片〃11瞬时交叉梨子31-33的侧翼或侧部，并且在梨子31-33上分別形成亮线15a、15b和15c。轮廓线15的垂直位置h表示在〃光片交叉梨子表面的特定点处梨子表面在传动带表面之上的高度。光片输出11周期进行，并且以频繁间隔撞击产品项目的表面以产生这些表面的瞬时激光轮廓。每个产品项目的表面其上设置标签的最希望的部分是每个产品项目的最高区域或拱顶〃。拱顶是最平坦的表面，其最容易接受粘合剂标签，并且其反射的光片11大于梨子表面的任何其它部分。〃拱顶〃也是最高的表面，这对于标签机器头施加任何给定的标签来说要求最小的行程(和最少的时间)。如图2所示，传送带90具有平坦的上表面91，在其上产品托盘(图2中没有示出)朝着高速贴标签机运载产品项目的阵列。为了清楚起见图2中没有示出产品托盘。梨子31-33的每ー个分别具有其表面31a_33a的拱顶部分，其发生在所述梨子在传送带90的上表面91之上的最大高度处。图3是ニ维图像，示出了运载在托盘98中的总体上由130示出的21个梨子〃的真实世界〃水平或(x、y)坐标,托盘98具有总体上由97表示的24个托架(receptacles)。梨子130沿着传送带90的纵轴A-A朝着标签机器99运动。传送带90具有平坦表面91。托架97容纳每个梨子130。摇架(cradles)97a、97b和97c是空的并且没有运载梨子。为了清楚起见没有示出激光器和相机。将描述単一梨子131。梨子131的拱顶131a为总体上平坦的和光滑的表面，其由总体上卵形环131b界定。环131b、131c和131d基本上为示出梨子131上半部分形状的轮廓或地形环。应特别注意，环131b和131c之间的区域反射很少的光，并且呈现为比拱顶131a暗。同样，环131c和131d之间的区域反射更少的光，并且呈现为更暗。从每个梨子表面的不同部分反射光的相对亮度被用于定位每个梨子的拱顶并且产生每个拱顶的(x、y)坐标。本专利技术的重要方面是利用激光轮廓測量技术定位到来的产品项目的拱顶的位置并且将这些〃拱顶〃的真实世界坐标的〃提前通知〃给标签机器。图3中示意性地示出了激光器110和相机120。由激光器110产生的光片(为了清楚起见没有不出)优选定向为垂直于轴A-A,但是可利用横向于轴A-A的其它方向。激光器110和相机120可直接安装在传送带90上方，或者偏移到传送带90的侧面，如图3所示。相机的透镜、传感器的分辨度和观看点被优化从而以足够的高度分辨度成像堆叠至三倍高的产品托盘，以恢复坐标至典型地〈3_的精度内。传感器的灵敏度和激光的亮度被优化从而保证对于非常暗的且对红色激光不反射的水果的操作。每个激光轮廓图像(图2)为通过托盘的単一线条提供位置信息。随着托盘沿着传送带前行，以非常高的帧率连续地摄取图像以便建立托盘的完整深度地图。图3是产生的深度地图，并且是2-D图像，其中高度编码成相対的灰度亮度，每个拱顶具有最大亮度，并且每个梨子的表面区域在拱顶下越远就具有越低的相对亮度。水果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.13 US 61/403,2721.一种用于与高速、自动化产品标签机器一起使用的视觉识别方法，其中传送带沿着轴A-A朝着所述标签机器提供到来的产品项目，其中每个产品项目具有其表面的拱顶部分，其发生在所述传送带之上的所述产品项目的表面的最大高度处，所述方法包括下述步骤: 产生来自激光源或其它高强度光源的光片， 横向于所述传送带的所述轴A-A定向所述光片， 使所述光片周期性地撞击所述产品项目的表面以产生所述表面的瞬间激光轮廓， 通过测量所述光片从每个产品项目的表面反射的相对亮度而定位每个产品项目的拱顶， 为所述产品项目的所述拱顶在所述传动带上的瞬时位...

【专利技术属性】
技术研发人员：S克朗克，J戴尔，P霍兰，R霍克斯，
申请(专利权)人：辛克莱系统国际公司，
类型：
国别省市：