尤其用于包装带脐水果的带脐水果定向方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于定向带脐水果的定向方法和定向装置，其中，在第一定向阶段(22)期间，在至少一个初始图像(II)中检测脐部的至少一部分的存在性，然后水果被驱动(24)围绕第一旋转轴线按照在5°与45°之间的角度幅度自转，然后在至少一个后续图像(IU)中检测脐部的至少一部分的存在性。如果在至少一个初始图像(II)中检测到脐部的至少一部分而在每个后续图像(IU)中不再检测到脐部的至少一部分，所述第一定向阶段停止并且所述方法继续。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】尤其用于包装带脐水果的带脐水果定向方法和装置
本专利技术涉及一种用于定向带脐水果的定向方法。本专利技术尤其延伸到一种包括根据本专利技术的定向方法的用于包装带脐水果的包装方法、一种适用于实施根据本专利技术的定向方法和/或根据本专利技术的包装方法的电脑程序、一种包括被编程用于实施根据本专利技术的定向方法的可编程的处理单元的用于定向带脐水果的定向装置以及一种包括至少一个用于装卸水果的装卸机器人的用于包装带脐水果的包装装置，该包装装置适用于实施根据本专利技术的包装方法。
技术介绍
一些称作带脐水果的水果(苹果、木瓜、桃、杏、一些番茄、一些梨、……)包括处在周边上的至少一个脐状凹陷。这可例如涉及在水果的眼部位置处的眼状凹槽和/或带柄凹腔。在包装这种带脐水果的包装期间，常常期望可监控水果在空间中相对于包装物的定向，以有利于将水果呈现给消费者。当水果被包装在板条箱或托盘中(尤其是在带槽腔的板条箱或托盘中，每个槽腔用于容纳水果)时，尤其是这种情况。事实上，由此优选地，具有相同包装的所有水果以各自的柄部沿着相同的线向且沿相同的方向的方式定向。还期望水果定向成使其中颜色尽可能具有吸引力的表面部分向上呈现，并且使所述表面部分对于相同的包装物而言尽可能一致。到目前为止，尽管现有包装单元具有不断提高的自动化程度，不管该领域中的研究是老旧的还是提高的，对水果的定向仍由操作人员手动地实施，所述操作人员的任务特别辛苦且重复。EP332477描述了一种用于输送水果或蔬菜的输送装置，所述输送装置包括被驱动旋转的两个纵向圆柱体以及布置在所述两个圆柱体之间的推进系统，所述推进系统包括多个回转元件(例如球状件)，所述多个回转元件在所述圆柱体之间平移移动，以在物体被驱动旋转时以与所述圆柱体的轴线平行的方式推动物体。每个球状件也被激励按照与通过所述圆柱体的旋转而授予的水果旋转轴线垂直的轴线旋转运动，直到所述球状件容置在水果的极端处的两个自然凹腔中的一个中。然而，已被证明，该装置效率不太高，许多水果最终并未正确地对齐。EP0727355描述了一种用于包装水果(例如苹果和番茄)的包装方法，其中，每个水果可由辊子驱动围绕与辊子轴线平行的第一水平轴线以及围绕第二竖直轴线旋转，以使所述水果沿预确定定向。对每个水果实施光学分析，并且将所产生的图像与参考图像比较，以确定所述水果是否达到可接受的定向。通过与参考图像比较的这种方法缺乏可靠性，由于考虑到水果的形状和尺寸相对于参考图像有较大差异，这种参考图像实际上不能够保证每个水果的定向。因此，该方法不一定趋向最佳定向。EP1183197描述了一种用于定向带脐水果(例如苹果或梨)的定向方法，所述定向方法能够使所述带脐水果沿相同的线向定向，并且花序(inflorescence)被定向成在带槽腔包装物中朝向上。每个被支撑在两个辊子之间的水果可被驱动围绕与辊子轴线平行的轴线自转(rotationpropre)，并且可由于插入在辊子之间的可旋转的抬升支撑件而被提升且被驱动围绕竖直轴线自转。该文件并没有描述可实施用于检测花序的位置并使所述花序定向成朝向上的方法，并且假设这通过辊子的旋转而总是可行的。然而，显然不是这种情况，因此该方法遭受到可靠性的这种缺乏而使得实际上无法实施。WO2014/068418描述了一种用于定向带脐水果的定向方法，其中，由辊子驱动水果围绕第一旋转轴线X自转，同时借助于包括第一轴线X的定向平面A中的轮廓测定仪实施水果的轮廓图像，以便检测轮廓中的尖点并且测量水果的主轴线S相对于该第一轴线X的倾斜角。然后驱动水果围绕与第一旋转轴线X垂直的第二旋转轴线Y旋转，以便使水果的主轴线S定向成在定向平面A中与第一旋转轴线X平行。该方法还具有多个缺点。首先，对轮廓的检测需要由多个光源和布置成沿水平平面且围绕水果的多个摄像机组成的轮廓测定仪，所述轮廓测定仪特别复杂，并且需要将易碎且敏感的物体安置在辊子上方并且在水果的紧邻附近，这具有在辊子的加载或卸载期间损坏易碎部件的风险。另外，用于分析和检测轮廓中的尖点的算法同时特别复杂且可靠性不足。事实上，通过与预建立轮廓比较的方式的轮廓识别算法实施的对主轴线的检测不能提供可靠的结果，所述预建立轮廓不一定对应于所有可被处理的物体的轮廓，所述可被处理的物体的轮廓根据水果本身而较大地变化。还注意到，对水果的主轴线以及所述主轴线在水平平面中的存在性的检测的有效性根据该主轴线相对于水平旋转轴线的初始定向而明显变化。事实上，例如，如果物体的主轴线初始地相对于旋转轴线稍微倾斜，则在旋转过程中引起的轮廓变化较小。由几何构造导致了对水平平面中的主轴线的检测具有较大的误差。该方法也不能够定向无柄部的水果。因此，尽管长期以来都感到存在需求并且先前已做出不同的努力，先前提出的任何定向方法都不足以可在实际上在工业规模上运用，这使得在包装线中仍然手动地定向水果。
技术实现思路
本专利技术因此旨在克服这些缺点。本专利技术因此旨在提供一种用于定向带脐水果的定向方法，该种定向方法通过使用较小成本的制造、安装和使用而具有增大的效率和可靠性。本专利技术尤其旨在提供一种定向方法，该种定向方法充分地可靠和有效，并且充分经济以相对于水果的手动定向操作有竞争力。本专利技术尤其旨在提供一种定向方法，该种定向方法尤其通过与具有高生产节奏的(特别是装配有装卸机器人(robotdemanutention)的)水果包装单元相关联而可与在农业环境中的实施相容。本专利技术还旨在提供一种方法，该种方法能够使水果定向成一方面每个脐部沿预确定线向定向另一方面每个水果的最具彩色部分定向成朝向上。本专利技术还旨在提供一种方法，该种方法可适用于带柄或不带柄的任何带脐水果(单脐水果或双脐水果)。在整个文本中，表述“至少基本”以惯用的方式指示不需采用结构特征(例如，一个值)或功能特征来标记不具有物理方向的突然的不连续，但不仅涵盖该结构或该功能，还涵盖该结构或该功能的轻微变化，所述轻微变化在所考虑的
中产生具有相同属性甚至相同等级的效果。而且，在整个文本中使用术语“平行”来囊括混同直线或混同平面的情况。本专利技术因此涉及一种用于定向带脐水果的定向方法，其中：-在第一定向阶段期间，所述水果被支撑且被驱动围绕第一旋转轴线自转，-在后续的第二定向阶段期间，所述水果被支撑且被驱动围绕第二旋转轴线自转，所述第二旋转轴线与所述第一旋转轴线正交，-至少在所述第一定向阶段中的至少一部分期间，借助于至少一个摄像机实施对所述水果的上表面的光学分析，所述至少一个摄像机布置在水果上方以实施所述水果的上表面的图像，这些图像传输到用于处理图像的处理单元，所述处理单元适用于分析这些图像并产生取决于水果定向的光学分析结果，-所述水果围绕两个旋转轴线中的每个的旋转至少根据对所述水果的光学分析结果来控制，其特征在于，-所述第一定向阶段包括以下步骤：○初始光学分析步骤，在所述初始光学分析步骤期间：■所述水果的至少一个称作初始图像的图像按照光学取像轴线来实施，所述光学取像轴线与所述第一旋转轴线不平行，■每个初始图像通过光学分析来分析，在每个初始图像中检测脐部的至少一部分的存在性，○然后，旋转步骤，在所述旋转步骤期间，所述水果被驱动围绕所述第一旋转轴线按照在5°与45°之间的角度幅度自转，○然后，后续光学分析步骤，在所述后续光学分析步骤期间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于定向带脐水果的定向方法，其中：‑在第一定向阶段(12)期间，所述水果被支撑且被驱动围绕第一旋转轴线(52)自转，‑在后续的第二定向阶段(33)期间，所述水果被支撑且被驱动围绕第二旋转轴线(61)自转，所述第二旋转轴线与所述第一旋转轴线(52)正交，‑至少在所述第一定向阶段(12)中的至少一部分期间，借助于至少一个摄像机(40a，40b)实施对所述水果的上表面的光学分析，所述至少一个摄像机布置在水果上方以实施所述水果的上表面的图像，这些图像传输到用于处理图像的处理单元(41)，所述处理单元适用于分析这些图像并产生取决于水果定向的光学分析结果，‑所述水果围绕两个旋转轴线(52，61)中的每个的旋转至少根据对所述水果的光学分析结果来控制，其特征在于，‑所述第一定向阶段(12)包括以下步骤：ο初始光学分析步骤(22)，在所述初始光学分析步骤期间：■所述水果的至少一个称作初始图像(II)的图像按照光学取像轴线(42b)来实施，所述光学取像轴线与所述第一旋转轴线(52)不平行，■每个初始图像(II)通过光学分析来分析，在每个初始图像(II)中检测脐部(8，9)的至少一部分的存在性，ο然后，旋转步骤(24)，在所述旋转步骤期间，所述水果被驱动围绕所述第一旋转轴线(52)按照在5°与45°之间的角度幅度自转，ο然后，后续光学分析步骤(25)，在所述后续光学分析步骤期间：■所述水果的至少一个称作后续图像(IU)的图像按照与所述初始图像(II)同样的光学取像轴线(42b)来实施，■每个后续图像(IU)通过光学分析来分析，在每个后续图像(IU)中检测脐部(8，9)的至少一部分的存在性，‑所述处理单元(41)执行条件裁定步骤(32)，根据所述条件裁定步骤，当第一条件由对每个初始图像(II)和每个后续图像(IU)的光学分析结果满足时，所述第一定向阶段(12)停止并且所述方法继续，当在至少一个初始图像(II)中检测到脐部(8，9)的至少一部分而在每个后续图像(IU)中不再检测到脐部的至少一部分时，所述第一条件被满足。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.28 FR 16538101.一种用于定向带脐水果的定向方法，其中：-在第一定向阶段(12)期间，所述水果被支撑且被驱动围绕第一旋转轴线(52)自转，-在后续的第二定向阶段(33)期间，所述水果被支撑且被驱动围绕第二旋转轴线(61)自转，所述第二旋转轴线与所述第一旋转轴线(52)正交，-至少在所述第一定向阶段(12)中的至少一部分期间，借助于至少一个摄像机(40a，40b)实施对所述水果的上表面的光学分析，所述至少一个摄像机布置在水果上方以实施所述水果的上表面的图像，这些图像传输到用于处理图像的处理单元(41)，所述处理单元适用于分析这些图像并产生取决于水果定向的光学分析结果，-所述水果围绕两个旋转轴线(52，61)中的每个的旋转至少根据对所述水果的光学分析结果来控制，其特征在于，-所述第一定向阶段(12)包括以下步骤：ο初始光学分析步骤(22)，在所述初始光学分析步骤期间：■所述水果的至少一个称作初始图像(II)的图像按照光学取像轴线(42b)来实施，所述光学取像轴线与所述第一旋转轴线(52)不平行，■每个初始图像(II)通过光学分析来分析，在每个初始图像(II)中检测脐部(8，9)的至少一部分的存在性，ο然后，旋转步骤(24)，在所述旋转步骤期间，所述水果被驱动围绕所述第一旋转轴线(52)按照在5°与45°之间的角度幅度自转，ο然后，后续光学分析步骤(25)，在所述后续光学分析步骤期间：■所述水果的至少一个称作后续图像(IU)的图像按照与所述初始图像(II)同样的光学取像轴线(42b)来实施，■每个后续图像(IU)通过光学分析来分析，在每个后续图像(IU)中检测脐部(8，9)的至少一部分的存在性，-所述处理单元(41)执行条件裁定步骤(32)，根据所述条件裁定步骤，当第一条件由对每个初始图像(II)和每个后续图像(IU)的光学分析结果满足时，所述第一定向阶段(12)停止并且所述方法继续，当在至少一个初始图像(II)中检测到脐部(8，9)的至少一部分而在每个后续图像(IU)中不再检测到脐部的至少一部分时，所述第一条件被满足。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一条件不被满足时，所述第一定向阶段(12)的旋转步骤(24)和后续光学分析步骤(25)重复进行，然后通过将在所述旋转步骤(24)和所述后续光学分析步骤(25)重复进行之前的经实施的后续图像(IU)视作初始图像，所述条件裁定步骤(32)由所述处理单元(41)重复进行。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述条件裁定步骤(32)：-当在至少一个初始图像(II)中和在至少一个后续图像(IU)中都检测到脐部(8，9)的至少一部分时，所述第一定向阶段的旋转步骤和后续光学分析步骤重复进行，-当在每个初始图像(II)中和在每个后续图像(IU)中都未检测到脐部(8，9)的至少一部分时，并且当在所述第一定向阶段(12)期间由所执行的不同旋转步骤(24)产生的水果旋转的总角度幅度小于称作最大旋转幅度的预确定角度幅度时，所述第一定向阶段(12)的旋转步骤(24)和后续光学分析步骤(25)重复进行，所述最大旋转幅度在180°与360°之间、尤其为大约270°，-当在每个初始图像(II)中和在每个后续图像(IU)中都未检测到脐部(8，9)的至少一部分时，所述第一定向阶段(12)的旋转步骤(24)和后续光学分析步骤(25)重复进行，当在所述第一定向阶段(12)期间由前面执行的不同旋转步骤(24)产生的水果旋转的总角度幅度大于或等于所述最大旋转幅度时，所述第一定向阶段(12)停止并且所述方法继续，-当在每个初始图像(II)中未检测到但在至少一个后续图像(IU)中检测到脐部(8，9)的至少一部分时，所述第一定向阶段(12)的旋转步骤(24)和后续光学分析步骤(25)重复进行，然后通过将在所述旋转步骤和所述后续光学分析步骤重复进行之前的经实施的后续图像(IU)视作初始图像，所述条件裁定步骤(32)由所述处理单元(41)重复进行。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述光学取像轴线(42b)与所述第一旋转轴线(52)至少基本正交。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一旋转轴线(52)包含在水平平面中，并且所述第二旋转轴线(61)是竖直的。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述初始光学分析步骤(22)包括在至少一个初始图像(II)中检测水果的中心(Cf)，当在至少一个初始图像(II)中检测到脐部(8，9)的至少一部分时，并且在后继的旋转步骤(24)期间，所述水果被驱动沿通过所检测到的水果的中心(Cf)和所检测到的脐部(8，9)的各自位置确定的方向旋转，并且所述方向被选择成使得脐部(8，9)向称作第一定向平面(57)的平面的位移角度幅度最小化，所述第一定向平面包含所述第一旋转轴线(52)并且与所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·勃朗，
申请(专利权)人：迈夫农业机器公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR