一种评估食品包装的横向密封质量的方法与流程

1.本发明涉及包装技术。更具体地，本发明涉及一种用于评估食品包装的横向密封的质量的方法。


背景技术：

2.如今，在食品行业中，包装是食物产品的重要组成部分。除了产品品牌和向顾客提供信息外，包装还具有确保食品安全的重要作用。包装中使用的包装材料可以设计成提供强度和稳定性，使包装在运输过程中不被损坏。此外，包装材料可以为食品形成受保护的环境，从而使其免受例如细菌、病菌、氧气和阳光的影响。然而，包装材料并不是包装中唯一重要的东西。包装还需要正确密封。在卷筒供给系统中，这通常通过沿着包装材料的两端之间的重叠形成纵向密封从而形成管，然后通过沿着管的两端进行横向密封而由管形成包装来实现。
3.确保食品包装横向密封的质量并不是一件容易的事。如今，一种常见的方法是在固定时间后手动评估食品包装批次。然而，以这种方式确保食品包装的质量需要花费大量的时间。因此，需要一种改进的方法来评估食品包装中的横向密封的质量。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术的上述限制中的一个或多个。具体地，一个目的是提供用于评估食品包装及其布置的横向密封的质量的改进的解决方案。
5.已经认识到，通过使用可以在横向密封期间由砧座形成的参考印记，分析横向密封的图像数据，可以连续地监测横向密封并且可以在早期阶段采取行动。与当今的方法相比，这也带来了更省时的过程。
6.根据第一方面，提供了一种用于评估基于纸板的食品包装的横向密封的质量的方法，其中食品包装包括纵向密封，并且设有与横向密封相关的参考印记。该方法包括：通过摄像机捕获横向密封的图像数据；在图像数据中确定参考印记的位置；在图像数据中确定参考线的位置；基于参考印记相对于参考线的位置的位置确定横向密封的质量测量数据。
7.质量测量数据可以给出关于横向密封的质量的信息。它还可以提供有关横向密封好坏的信息。质量测量数据可以是可用于评估横向密封的质量的一个或多个数值。可替代地，它可以是非数值。例如，它可能是描述质量的标签，例如“好”或“坏”。
8.参考印记可以被解释为包装材料中的标记或标记序列。
9.参考印记和参考线可以被解释为食品包装上的可识别特征，它们相对于彼此的位置在具有正确密封的横向密封的食品包装中被预先确定。因此，任何与此的偏差都可能表明食品包装有缺陷。
10.食品包装可包括一条或多条参考线。质量测量数据可以基于一条或多条参考线相对于彼此和/或相对于参考印记的位置来确定。
11.通过捕获横向密封和参考印记的图像数据，并根据图像数据确定质量测量数据，
可以在不中断生产线的情况下连续评估每个食品包装。
12.参考线可以是纵向密封的边缘。由于包装材料层的重叠量，横向密封的关键部分是与纵向密封相交的位置。因此，使用纵向密封的边缘作为参考线可能是有利的，因为该关键部分区域可以成为质量评估的焦点。此外，参考印记相对于纵向密封的边缘的位置可以给出包装材料在横向密封过程期间是否被扭曲的指示。更进一步，由于包装材料厚度的差异，可以在图像数据中容易地确定纵向密封的边缘。
13.参考印记可以包括包装材料中的一系列凹部和凸部。或者，参考印记可以包括包装材料中的单个点。具有一系列标记(例如一系列凹部和凸部)的优点可能在于，当存在多个标记时，更容易在图像数据中确定作为整体的印记。标记的质量可能不同，因此通过具有多个标记，可以识别图像数据中最独特的标记以确定参考印记的位置。此外，与将参考印记打印相比，将参考印记作为物理标记的优点在于可以更容易地在图像数据中确定参考印记。
14.凸部和凹部可以平行于参考线延伸。这样做的优点可以是可以以这种方式容易地确定参考线和参考印记之间的距离。
15.参考印记可以包括至少三个凹部。参考印记可以沿着横向密封延伸6至10毫米。
16.参考印记可以在纵向密封上延伸。使参考印记在纵向密封上延伸的优点可以是，在横向密封中施加的用于产生印记的额外压力也增加了纵向密封与横向密封相交的关键区域的改进密封。
17.捕获图像数据的步骤可以包括通过光源沿照明轴照明横向密封的子步骤，其中照明轴与相机的光轴形成40至90度的角度。
18.以一定角度照明横向密封的优点在于，由于光造成的阴影，可以在图像数据中增强参考印记和/或参考线的三维特征。
19.横向密封可以用红外光照明。使用红外光的优点是可以减少图像数据中不相关特征的存在，例如食品包装的装饰。
20.横向密封可以位于食品包装的顶部上或食品包装的底部上。
21.确定质量测量数据可以包括确定参考线和参考印记的预定部分之间的距离。在参考印记包括一系列凹部和凸部的情况下，预定部分可以例如是凹部中的一个。预定部分可以被选择为包括一系列凹部和凸部的参考印记中最独特的凹部。
22.该方法还可包括将质量测量数据传输至包装机并基于质量测量数据调整包装机的设置。
23.基于质量评估调整包装机的设置的优点在于，如果包装机开始生产有缺陷的包装，则包装机可以快速调整，从而减少食品包装的浪费。
24.包装机可以根据质量测量数据丢弃食品包装。
25.根据第二方面，提供了一种用于评估食品包装的横向密封的质量的装置。该食品包装包括纵向密封，并且设置有与横向密封相关的参考印记。
26.该装置包括被配置为捕获横向密封的图像数据的相机、图像处理设备，所述图像处理设备被配置为：在图像数据中确定参考印记的位置；在图像数据中确定参考线的位置；以及基于参考印记相对于参考线的位置的位置确定横向密封的质量测量数据。
27.该装置还可以包括光源，该光源被配置为沿着与相机的光轴成一定角度的照明轴
来照明横向密封。
28.光源可以发射红外光。角度可以是40到90度。
29.根据第三方面，提供了一种系统，该系统包括被构造成生产食品包装的包装机以及根据第二方面的装置。
30.该装置还可以被配置为传输质量测量数据至包装机。包装机还可被配置为：接收质量测量数据，并基于质量测量数据调整设置。
31.根据第四方面，提供了一种其上存储有程序代码部分的非暂态计算机可读存储介质，该程序代码部分用于当在具有处理能力的设备上执行时实现根据第一方面的方法。
32.本发明的其他目的、特征、方面和优点将从以下详细描述以及附图中显现出来。除非另有明确说明，否则针对某一方面描述的相同的特征和优点适用于其他方面。
附图说明
33.现在将参考所附示意图以示例的方式描述本发明的实施方案，其中
34.图1a通过示例示出了食品包装的透视图。
35.图1b-1d以俯视图视角示出了图1a中的食品包装的示例。
36.图2通过示例示出了用于评估食品包装的横向密封的质量的装置。
37.图3a和图3b通过示例示出了用于在横向密封上产生参考印记的砧座。
38.图4是示出用于评估食品包装的横向密封的质量的方法的步骤的流程图。
具体实施方式
39.图1a通过示例示出了食品包装100。食品包装100可以是由基于纸板的包装材料制成。尽管未示出，但包装材料除了纸板层(有时也称为纸盒层)之外还可以包括塑料层，以保护纸板层上提供的印刷并且还避免容纳在包装内的食品和纸板层之间的直接接触。食品包装100可以通过卷筒式包装机来生产。食品包装100包括纵向密封108和横向密封102。更具体地，食品包装100可包括两个横向密封，一个在食品包装的顶部，一个在食品包装的底部。纵向密封108可以由包装机产生以形成包装材料的管。然后可以用食品填充包装材料管。然后可以通过横向密封在两端密封填充的管，从而形成密封的食品包装100。纵向密封108沿着食品包装100从底部横向密封延伸到顶部横向密封。
40.图1b示出了图1a的食品包装100的俯视图。横向密封102通过将包装材料的两侧压在一起而形成。食品包装100设置有与横向密封102相关的参考印记106。当在包装机中产生横向密封时，可以通过使用具有突起的砧座来产生参考印记106。结合图3进一步呈现这样的砧座。
41.食品包装100还包括参考线104。参考线104可用于确定质量测量数据。参考线104可以是如本文所示的纵向密封件108的边缘。或者，参考线104可以是与食品包装100的边缘重合的印刷线。此外，可以组合使用多于一条的参考线来确定质量测量数据，例如纵向密封的边缘以及印刷线。
42.纵向密封108通过将包装材料的两端密封在一起而形成。在图1b中，参考线104对应于纵向密封108的边缘，即，与纵向密封108外侧上的包装材料的另一端重叠的包装材料的端部。平行于参考线104的虚线表示在食品包装100内侧重叠的包装材料的端部。因此，参
考线104和与其平行的虚线之间的区域表示该示例中的纵向密封108。
43.类似地，平行于横向密封102的虚线表示横向密封102的重叠材料终止的点。横向密封102可以覆盖该部分的一部分，如图1b所示，或者它可以覆盖整个部分。
44.参考印记106可以包括一系列的凹部(本文中被示出为黑色部分)和凸部(本文中指的是凹部之间的部分)。换句话说，参考印记106可以包括包装材料中的物理标记。参考印记106可以例如包括6至10个凹部。参考印记106可沿横向密封102延伸6至10mm。凸部和凹部可平行于参考线104延伸。具有基于纸板的包装材料允许在食品包装100中制作印记。例如，仅包含塑料层的包装材料不会以相同的方式允许形成印记。换句话说，人们已经意识到，通过使用包装材料所赋予的特性，可以实现改进的质量控制。
45.或者，参考印记106可以包括单个标记。单个标记可以是一个凹部或只是一个点。
46.参考印记106可在纵向密封件108上延伸，如本文所示。
47.图1b中示出的参考线104的替代方案说明了图1c和图1d。更具体地，图1c示出了参考线104通过印刷在食品包装100上而不是纵向密封108的边缘而设置在食品包装100上的示例。在该示例中，参考线104可以被印刷在食品包装100上的任何地方，只要其中它可以在与参考印记106相同的图像数据中被捕获。在图1d中，示出了其具有多于一条参考线，在该非限制性示例中为两条参考线。两条参考线104可设置在横向密封102的两个不同端部处。作为示例，它们可设置成使得当横向密封102已被正确密封时两条参考线104对齐，并且当例如在密封过程中发生扭曲时不对齐。
48.作为附加示例，食品包装100可包括如图1a-d所示的吸管孔110。吸管孔100可以用作参考线104。因此，可以通过确定参考印记106相对于吸管孔110的位置来确定质量测量数据。
49.图2示出了用于评估食品包装100的横向密封102的质量的系统200。食品包装100可以是结合图1a-d描述的食品包装100。系统200包括包装机212。包装机212可以被配置为生产食品包装100。包装机212可以例如是卷筒供给式包装机。
50.系统200还包括用于评估食品包装100的横向密封102的质量的装置210。装置210包括被配置为捕获横向密封102的图像数据214的相机202。装置210还包括图像处理设备206。图像处理设备206可以被提供为与相机202分离的设备，如本文所示。在这种情况下，图像处理设备206和相机202可以被配置为彼此通信。或者，图像处理设备206可以作为相机202的一部分来提供。
51.图像处理设备206可以被配置为在图像数据中确定参考印记106的位置。图像处理设备206还可以被配置为在图像数据中确定参考线104的位置。确定参考印记106和参考线104的位置可以通过使用计算机视觉方法来完成，例如边缘检测。
52.图像处理设备还可被配置为确定横向密封102的质量测量数据216。质量测量数据216可基于参考印记106相对于参考线104的位置的位置。基于参考印记106相对于参考线104的位置，可以例如检测包装材料在密封过程期间是否被扭曲。
53.装置210还可以包括被配置为照明横向密封102的光源204。光源204可以被布置为沿与相机202的光轴a成角度c的照明轴b照明横向密封102。角度c可以在40度和90度之间。照明可以用于增强参考印记106和参考线104的三维特征的目的，例如通过创建阴影。光源204可以发射红外光，该红外光可以滤除或减少食品包装100上印刷装饰的存在，使得更容
易确定参考印记和参考线。
54.待评估的食品包装可被连续地供给至装置210，例如在如本文所示的传送机208上。
55.装置210还可以被配置为将质量测量数据216传输到包装机212。包装机212可以进一步被配置为接收质量测量数据216。基于接收到的质量测量数据，包装机212可以被配置为调整其设置。例如，如果装置210向包装机212传达所生产的食品包装100具有缺陷横向密封102的信息，则包装机212可以调整横向密封过程的设置以纠正任何错误。或者，装置210可传达食品包装100中的哪一个(如果有的话)有缺陷，使得包装机212可丢弃那些食品包装。
56.在图2中，装置210设置在包装机212之后。应当注意的是，装置210可以设置在包装机212内部。装置210可以例如安装在预先存在的包装机或加工线。在另一示例中，装置210可以用在与生产食品包装的包装机分离的系统中。在这样的系统中，成品食品包装可以被连续地供给至装置210，以确定哪些食品包装(如果有的话)由于横向密封缺陷而需要被丢弃。
57.图3a和图3b通过示例示出了可以在横向密封过程中使用以产生横向密封以及参考印记的两个不同的砧座。砧座300可具有第一表面302。包装材料可被压靠在第一表面302上以产生横向密封。此外，砧座300可具有第二表面304、306。第二表面304、306可在包装材料中产生参考印记。
58.第二表面304、306可以是如图3a所示的多个矩形突起。或者，第二表面304、306可以是如图3b所示的具有例如圆形形状的单个突出部。应当注意的是，突起的形状、尺寸和数量仅是出于说明目的的示例，并且应当被视为非限制性示例。
59.图4是示出用于评估基于纸板的食品包装的横向密封的质量的方法400的步骤的流程图。其中食品包装包括纵向密封，并且设置有与横向密封相关的参考印记。
60.在第一步骤s402中，可以通过相机捕获横向密封的图像数据。
61.在第二步骤s404中，可以确定图像数据中的参考印记的位置。
62.在第三步骤s406中，可以确定图像数据中的参考线的位置。
63.在第四步骤s408中，可以确定横向密封的质量测量数据。这可以包括确定参考线和参考印记的预定部分之间的距离。
64.可选地，第一步骤s402可以包括通过光源照明横向密封的子步骤s410。
65.可选地，在第五步骤s412中，可以将质量测量数据发送至包装机。
66.可选地，在第六步骤s414中，可以基于质量测量数据来调整包装机的设置。
67.即使以特定顺序描述，不同的步骤也可以以其他顺序执行以及多次执行。
68.从上面的描述可以看出，虽然已经描述和示出了本发明的各种实施方案，但是本发明不限于此，而是还可以在所附权利要求中限定的主题的范围内以其他方式来实施。
69.本发明的各个方面可以从以下列举的示例实施方案(eee)中理解：
70.eee1、一种用于评估基于纸板的样品食品包装100的横向密封102的质量的方法，其中样品食品包装100包括纵向密封104并且设有与横向密封102相关的参考印记106，该方法包括通过相机202捕获至少描绘横向密封102和参考印记106的样本图像数据，
从样本图像数据中提取特征，其中特征是图像数据的空间和/或光谱特征，将特征传输到决策引擎，以及接收来自决策引擎的响应，其中该响应是指示食品包装在质量标准之内的肯定响应，或者是指示食品包装在质量标准之外的否定响应。
[0071]“质量标准”一词可能是广泛认可的行业标准，但也可能是仅适用于一台或几台包装机的一组要求。如果使用人工智能(ai)决策引擎，则质量标准可以由ai决策引擎在训练时设定。
[0072]
如果相机202配备有用于这种提取的处理能力，则可以在相机202中进行提取步骤。提取步骤也可以在容纳决策引擎的服务器上进行，即，图像数据可以从摄像机传输到服务器，并且一旦接收到，就提取特征并将其传输到决策引擎。另一种选择是拥有多个服务器，一个用于提取特征，另一个用于容纳决策引擎。
[0073]
eee2、eee1所述的方法，其中所述决策引擎是人工智能(ai)决策引擎。
[0074]
eee3、eee1或eee2所述的方法，其中所述决策引擎包括基于图形的数据库。
[0075]
eee4、eee1至eee3中任一项所述的方法，其中，在样本包100上设置参考线104，并在样本图像数据中描绘参考线104。
[0076]
eee5、根据eee4的方法，其中参考线104是纵向密封的边缘。
[0077]
eee6、根据eee1至eee5中任一项所述的方法，其中参考印记106包括食品包装100的包装材料中的一系列凹部和凸部。
[0078]
eee7、根据eee6的方法，其中凸部和凹部平行于参考线104延伸。
[0079]
eee8、根据eee6或eee7中任一项所述的方法，其中参考印记106包括至少三个凹部。
[0080]
eee9、根据eee1至eee8中任一项所述的方法，其中所述参考印记在所述纵向密封之上延伸。
[0081]
eee10、eee1至eee9中任一项所述的方法，其中捕获图像数据的步骤包括通过光源204沿照明轴b照明横向密封的子步骤，其中照明轴b与相机202的光轴a形成40至90度的角度c。
[0082]
eee11、根据eee10的方法，其中横向密封102被红外光照明。
[0083]
eee12、eee1至eee11中任一项所述的方法，其中横向密封102位于食品包装100的顶部或食品包装100的底部。
[0084]
eee13、一种用于训练用于评估基于纸板的样品食品包装100的横向密封102的质量的决策引擎的方法，所述方法包括提供描绘被认为在质量标准内的第一多个训练食品包100的图像数据的第一数据集，提供描绘被认为超出质量标准的第二多个训练食品包100的图像数据的第二数据集，形成用于评估描绘样品食品包装的样品图像数据的一组规则，从而规定决策引擎被配置为指示样品食品包装是否在质量标准之内或之外。

技术特征：
1.一种用于评估基于纸板的食品包装(100)的横向密封(102)的质量的方法(400)，其中所述食品包装(100)包括纵向密封(104)，并且设置有与所述横向密封(102)相关的参考印记(106)，所述方法(400)包括，通过摄像头(202)拍摄(s402)所述横向密封(102)的图像数据，确定(s404)在所述图像数据中所述参考印记(106)的位置，确定(s406)在所述图像数据中参考线(104)的位置，基于所述参考印记(106)相对于所述参考线(104)的所述位置的所述位置确定(s408)所述横向密封(102)的质量测量数据。2.根据权利要求1所述的方法(400)，其中所述参考线(104)是所述纵向密封的边缘。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中所述参考印记(106)包括所述食品包装(100)的包装材料中的一系列凹部和凸部。4.根据权利要求3所述的方法(400)，其中所述凸部和凹部平行于所述参考线(104)延伸。5.根据权利要求3至4中任一项所述的方法(400)，其中所述参考印记(106)包括至少三个凹部。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，所述参考印记(106)在所述纵向密封件上延伸。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中捕获(s402)所述图像数据的所述步骤包括通过光源(204)沿着照明轴(b)照明(s410)所述横向密封(102)的所述子步骤，其中所述照明轴(b)与所述相机(202)的所述光轴(a)形成40至90度的角度(c)。8.根据权利要求7所述的方法(400)，其中所述横向密封(102)被红外光照明。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中所述横向密封(102)位于所述食品包装(100)的顶部上或所述食品包装(100)的底部上。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中确定所述质量测量数据包括确定所述参考线(104)与所述参考印记(106)的预定部分之间的距离。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中所述方法(400)还包括，将所述质量测量数据传输(s412)至包装机，以及基于所述质量测量数据调整(s414)所述包装机的设置。12.一种用于评估食品包装(100)的横向密封(102)的质量的装置(210)，其中所述食品包装(100)包括纵向密封(104)，并且设置有与所述横向密封(102)连接的参考印记(106)，所述装置(200)包括，相机(202)，其被配置为捕获所述横向密封(102)的图像数据，图像处理设备，其被配置为，确定所述图像数据中所述参考印记(106)的位置，确定所述图像数据中所述参考线(104)的位置，以及基于所述参考印记(106)相对于所述参考线(104)的所述位置的所述位置确定所述横向密封(102)的质量测量数据。13.根据权利要求12所述的装置(220)，其中所述装置(210)还包括，光源(204)，其被配置成沿与相机(202)的光轴(a)成角度(c)的照明轴(b)照明所述横
向密封(102)。14.系统(200)，其包括：被配置为生产食品包装(100)的包装机(212)，以及根据权利要求12或13所述的用于评估所述食品包装(100)的横向密封(102)的质量的装置(210)，其中所述装置(210)还被配置为传送所述质量测量数据至所述包装机(212)，其中所述包装机(212)还被配置为，接收所述质量测量数据，以及根据所述质量测量数据调整设置。15.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有程序代码部分，所述程序代码部分用于当在具有处理能力的设备上执行时，实现根据权利要求1至11中任一项所述的方法(400)。

技术总结
一种用于评估基于纸板的食品包装(100)的横向密封(102)的质量的方法(400)，其中食品包装(100)包括纵向密封(104)，并且设有与横向密封(102)相关的参考印记(106)。该方法(400)包括：通过摄像机(202)捕获(S402)横向密封(102)的图像数据；在图像数据中确定(S404)参考印记(106)的位置；在图像数据中确定(S406)参考线(104)的位置，基于参考印记(106)相对于参考线(104)的位置的位置确定(S408)横向密封(102)的质量测量数据。的质量测量数据。的质量测量数据。


技术研发人员：法布里齐奥
受保护的技术使用者：利乐拉瓦尔集团及财务有限公司
技术研发日：2022.02.14
技术公布日：2023/10/7