机器视觉增加包装的可追溯性收藏

有些产品包装箱比其他包装箱更容易贴上条形码标签例如，当在几个小时内将具有相同尺寸、重量和品种的单一种类产品包装入箱时，可以将相同的条形码重复地粘贴到这些箱子上　　然而，对像桃子、李子和油桃等核果类进行装箱时，情况就不一样了。

从生产线上下来的箱子的类型、尺寸以及产品的尺寸和级别都是随机变化的（见图1）为这些包装箱贴条形码标签的过程，必须要和包装生产线一样动态变化

图1：核果类包装是一个非常动态的过程从生产线上下来的箱子类型和尺寸随机变化，里面装的产品尺寸和等级也有所不同　　为了能够在供应链中对产品进行追踪，必须动态生成条形码，并将其粘贴到每个产品箱上该条形码将包含产品的各种信息，包括品种、相对大小和包装，以及产品生产农场、包装公司和包装日期等信息。

因此，任何自动化系统都必须分析每个盒子的尺寸，以及操作员放置在上面的识别标志，用以表示箱内产品的数量和种类　　在New Leaf Produce公司，Mike Jost需要一套能够在核果类包装箱上安放可追溯条形码标签的系统。

Mike Jost接洽Vision Sort公司为其开发了一套基于视觉的在线系统，其可以识别箱子的种类、产品尺寸，以及包装的产品数量（见图2）随后，该系统还可以利用这些数据生成GS1-128条形码标签，并且能做在这些箱子以大约60个/分钟的速度沿传送带传输的过程中，将标签粘贴到每个箱子上。

图2：Vision Sort公司已经开发了一套基于视觉的在线系统，能够通过箱子上的标记来自动识别其类型，用于识别箱内产品的数量和尺寸随后，系统将根据这些数据生产每个产品的条形码，并将其粘贴到每个箱子上　　智能视觉

　　当产品箱在检测系统下移动、并被Banner Engineering公司的光电检测器检测到后，便会触发以30°角放置的由Smart Vision Lights公司提供的一对12英寸LC300 LED闪光灯，以及由Basler公司提供的单色、200万像素、2/3英寸格式、50帧/秒的特效相机。

　　相机拍摄的图像通过千兆以太网接口传输到基于Intel的多核电脑上为了识别箱子的类型，Gaddy使用了MVTec Software公司提供的HALCON 11机器视觉软件包为了能让HALCON软件识别产品箱，系统必须先进行学习。

当每种待识别的箱子传输通过系统时，它们的图像先被捕获，并通过分析箱子的物理尺寸以及印刷在上面的图形，产生形状模型（见图3）在实际操作过程中，一些箱子需要捕获多达六个形状模型，系统才能够将该箱子与其他箱子区别开来。

图3：用PC分析箱子的成像情况，以决定箱子的类型以及里面所包装的东西随后，分析所得到的数据将与种植者、包装工厂、包装日期等其他信息整合到一起，最终用于生成一个特定的条形码　　然后，将这些箱子的形状模型与之前建立的模型对比，以对发现的潜在匹配进行排列或打分。

之后，得分高于设置的最低值的所有模型将采用评分算法，以确保软件识别出的是正确的箱子如果出现两个箱子除了颜色之外，其他特征都相似的情况，则对图像进行灰度分析，以对不同箱子进行区别　　一旦箱子的类型已经确定，将对标记的复选框的位置进行分析，以确定箱内水果的数量和尺寸。

在已经通过箱子上的贴纸或者手动盖章来定义产品类型的情况下，便通过光学字符识别（OCR）功能来读取字符　　该系统能够在超过100个形状模型中进行搜索，能够对箱子的类型进行分类，并且能够在大约65 ms的时间内确定哪些复选框已经被包装机勾选过，之后打印出一个标签，并将其粘贴到箱子上。

对一个箱子进行识别并加贴标签所需的总时间大约是0.5 s　　识别出箱子的模型之后，再利用SICK公司提供的CLV620-0120条形码阅读器读取之前粘贴在箱子背面的条形码贴纸，以识别产品的包装商这些数据连同箱子的识别数据，都将被记录到数据库中，以便日后能够调出这些数据用于计算生产率、生成报表或工资单。

　　在确定了包装箱的类型、尺寸和产品数量后，利用这些数据产生条形码标识标签通过以太网链接传输到Sato公司提供的S84打印机上，打印出条形码标签，然后利用IDTechnology公司提供的250标签机将其粘贴到包装箱上。

　系统控制　　用微软的Visual Studio Ç＃语言编写的图形用户界面（GUI），使得用户能够通过单个触摸屏控制所有的参数，以及通过界面操作视觉检查软件、标签印刷和应用任务、数据记录、报表生成和报警处理功能（见图4）。

图4：通过单个触摸屏界面控制系统所有参数，使用户能操作视觉检测软件、标签印刷和应用任务、数据记录、报表生成和报警处理　　除了识别包装箱和生成条形码标签之外，该系统还维护一个Microsoft SQL关系数据库，其中包含了对于每种包装箱，视觉软件应在哪里检查复选框的图像，以及条形码应该放置在哪里等参数。

该软件还可以根据需求生成Excel文件，其中包含相关的报告信息，如系统的统计数据、员工生产力、计件统计以及箱子总数　　自定义的Visual Studio C＃软件还能监控关键的系统参数，如打印机标签是否不足或者用完。

如果这些参数超过报警值，系统将会向维护人员发送文本消息　　由于传送带上的包装箱有各种不同的尺寸，因此，系统能够根据包装箱的类型在特定的位置粘贴条形码标签的能力是非常重要的一套定制的定位系统在标签应用工具前对箱子的水平和垂直方向进行对准，使得标签能够粘贴到确切的位置。

　　未来的模型　　尽管现在出售的系统只使用一个摄像头来识别和标记包装箱，但是未来的系统将使用两个、甚至三个相机，以进一步提升系统的功能性例如，当箱子沿着传送带移动时，利用第二个相机捕获箱子前部的图像，使得包装机粘贴在上面的标签能够被自动识别。

第三个相机放置在视觉系统的遮罩中，将捕获打开的包装箱中水果的图像这些图像可以用来分析箱内产品的类型，包装机无需对包装箱上的复选框做物理标记　　开发Vision Sort系统是为了尽量不影响用户的生产过程，而且速度足够快，这样对于一般的包装操作，每条生产线只需要一套包装系统，而不是几套系统。

从2012年6月至今，两台现有的单相机系统一直在New Leaf Produce公司使用2012年夏末，加州的两个其他种植运输工厂也安装了此类设备多相机系统在2013年中期向客户发货

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