用于托盘包装的柔性装配线

摘要

一种用于托盘包装的柔性装配线(30、210、212、276)包括：托盘分配器(32、62)，其用于提供托盘(76、80、84、88、90)，以及装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238、250)，其邻近于所述托盘分配器(32、62)，用于自动地放置食品或非食品物品到所述托盘(76、80、84、88、90)上。

权利要求

1.一种用于托盘包装的柔性装配线(30、210、212、276)，包括:托盘分配器(32、62)，其用于提供托盘(76、80、84、88、90)，以及装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238、250)，其邻近于所述托盘分配器(32、

62)，用于自动地放置食品或非食品物品到所述托盘(76、80、84、88、90)上；

其中，所述托盘分配器(32、62)、所述装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238、

250)或它们的任何组合，均包括用于选取食品或非食品物品(242)的工业机器人(32、78、

82、86、292)，以及

所述工业机器人(32、78、82、86、292)包括用于避免托盘包装的双选取错误的末端执行器。

2.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，还包括托盘到车装载站(44、

68)，所述托盘到车装载站连接到所述装载站(34、36、38、218、234、236、238)，用于从所述装载站(34、36、38、218、234、236、238)中移除完成的托盘包装。

3.如权利要求1或2所述的柔性装配线(30、210、212、276)，还包括传送机(46)，所述传送机连接所述托盘分配器(32、62)、所述装载站(34、36、38、218、234、236、238)、所述托盘到车装载站(44、68)或它们的任何组合。

4.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，还包括检验和剔除站(42、43)，其用于检查食品和非食品物品(242)的质量。

5.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，还包括至少一个分拣机(54、56、

58)，其用于整理所述食品或非食品物品。

6.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，其中所述托盘分配器(32、62)、所述装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238)、所述托盘到车装载站(44、68)或它们的任何组合包括用于选取所述食品或非食品物品(242)的工业机器人(32、78、82、86、292)。

7.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，其中所述托盘分配器(32、62)、所述装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238)、所述托盘到车装载站(44、68)、所述工业机器人(32、78、82、86、292)或它们的任何组合具有用于识别各种物体形状的机器视觉。

8.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，其中所述托盘分配器(32、62)、所述装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238)、所述托盘到车装载站(44、68)、所述工业机器人(32、78、82、86、292)或它们的任何组合具有用于各种物体表面结构的机器视觉。

9.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、214、216、218)，其中所述托盘分配器(32、62)、所述装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238)、所述托盘到车装载站(44、

68)、所述工业机器人(32、78、82、86、292)或它们的任何组合中的至少两个被连接而用于神经网络处理。

10.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，其中所述托盘分配器(32、62)、所述装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238)、所述托盘到车装载站(44、68)、所述工业机器人(32、78、82、86、292)或它们的任何组合被模块化地连接到所述柔性装配线(30、

210、212、214、216、218)以便其可以与所述柔性装配线(30、210、212、214、216、218)的其他部件断开而不影响其他部件。

11.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，还包括传送机(46)和检验和剔除站(42、43)，其中，所述传送机连接所述托盘分配器(32、62)、所述装载站(34、36、38、218、

234、236、238)、所述托盘到车装载站(44、68)或它们的任何组合，所述检验和剔除站(42、

43)用于检查食品和非食品物品(242)的质量。

12.如权利要求11所述的柔性装配线(30、210、212、276)，其中所述托盘分配器(32、

62)、所述装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238)、所述托盘到车装载站(44、68)、所述传送机(46)、所述检验和剔除站(42、43)或它们的任何组合包括用于选取所述食品或非食品物品(242)的工业机器人(32、78、82、86、292)。

13.如权利要求11所述的柔性装配线(30、210、212、276)，其中所述托盘分配器(32、

62)、所述装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238)、所述托盘到车装载站(44、68)、所述传送机(46)、所述检验和剔除站(42、43)、所述工业机器人(32、78、82、86、292)或它们的任何组合具有用于识别各种物体形状的机器视觉。

14.如权利要求11所述的柔性装配线(30、210、212、276)，其中所述托盘分配器(32、

62)、所述装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238)、所述托盘到车装载站(44、68)、所述传送机(46)、所述检验和剔除站(42、43)、所述工业机器人(32、78、82、86、292)或它们的任何组合具有用于各种物体表面结构的机器视觉。

15.如权利要求11所述的柔性装配线(30、210、212、214、216、218)，其中所述托盘分配器(32、62)、所述装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238)、所述托盘到车装载站(44、

68)、所述传送机(46)、所述检验和剔除站(42、43)、所述工业机器人(32、78、82、86、292)或它们的任何组合中的至少两个被连接而用于神经网络处理。

16.如权利要求11所述的柔性装配线(30、210、212、276)，其中所述托盘分配器(32、

62)、所述装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238)、所述托盘到车装载站(44、68)、所述传送机(46)、所述检验和剔除站(42、43)、所述工业机器人(32、78、82、86、292)或它们的任何组合被模块化地连接到所述柔性装配线(30、210、212、214、216、218)以便其可以与所述柔性装配线(30、210、212、214、216、218)的其他部件断开而不影响其他部件。

17.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，其中所述装载站(34、36、38、

214、216、218、234、236、238)包括用于将食品或非食品物品(242)供给到箱(222、224)的传送机(232)，以及用于移除空箱(226、228)的另一个传送机(230)。

18.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，还包括手动装载站(40)，其用于手动装载、卸载或检查食品或非食品物品(242)。

19.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，还包括旋转架，其具有用于传送食品或非食品物品(242)的可移动的装料托盘(268)。

20.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，还包括用于控制的触屏显示器(50、52)，其被连接到所述柔性装配线(30、210、212、214、216、218)的主计算机(48)。

21.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，还包括用于拿取包装好的托盘组件或空托盘(76、84、88、90)的自动引导车(274)。

22.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，还包括自动食品分配器(252)，所述自动食品分配器包括可旋转的食品料斗(254)、转向器(256)和传送机(46、258)，所述可旋转的食品料斗(254)具有用于存储食品(242)的至少一个隔室。

23.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，其中所述工业机器人(32、78、

82、86、292)具有用于旋转的末端执行器(298)。

24.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，其中所述工业机器人(32、78、

82、86、292)具有用于摇动的末端执行器(298)。

25.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，其中所述工业机器人(32、78、

82、86、292)具有用于加热的末端执行器(298)。

26.如权利要求1所述的柔性装配线(30、210、212、276)，还包括清洗和消毒站，其用于清洗所述工业机器人(32、78、82、86、292)的末端执行器(298)。

27.如权利要求3所述的柔性装配线(30、210、212、276)，还包括清洗和干燥站，其用于清洗所述传送机(46、220、230、232、240、258)的带(60)。

28.一种餐饮中心，其具有如权利要求1所述的一个或多个柔性装配线(30、210、212、

276)。

29.一种使用如权利要求1所述的用于托盘包装的柔性装配线的方法(100)，包括：接收托盘(76、80、84、88、90)，

避免托盘包装的双选取错误，

提供食品或非食品物品(242)，并且

自动装载所述食品或非食品物品(242)到所述托盘(76、80、84、88、90)上。

30.如权利要求29所述的方法(100)，还包括：

通过机器视觉检验所述托盘(76、80、84、88、90)、所述食品或非食品物品(242)和装载的托盘(84、88、90)。

31.如权利要求29或30所述的方法(100)，还包括：

传送装载的托盘(84、88、90)到用于运输的推车(68)中。

32.一种安装如权利要求1所述的用于托盘包装(30、210、212、276)的柔性装配线的方法(100)，所述方法包括：提供用于提供托盘(76、80、84、88、90)的托盘分配器(32、62)，并且将装载站(34、36、38、214、216、218、234、236、238、250)设置成邻近于用于自动放置食品或非食品物品到所述托盘(76、80、84、88、90)上的托盘分配器(32、62)(用固定工具)。

33.一种配置如权利要求1所述的用于托盘包装(30、210、212、276)的柔性装配线的方法(100)，包括：加载用于机器视觉图像处理的软件包。

说明书

用于托盘包装的柔性装配线

[0001] 本申请涉及一种用于托盘装配、质量视觉检验和包装的柔性装配线。其也涉及使用所述用于托盘包装的柔性装配线的方法。

[0002] 在食品餐饮业中，食品和餐具通常被放在托盘上送达。此外，每种食品通常被放在有序放置在托盘上的单独容器中。例如在航空公司、军队或医院食品餐饮业中，当大量供应多样性的食品时，包装带有食品和餐具的托盘变得复杂和劳动密集。如果食品必须被全天候连续供应，一致性、灵活性和效率成为高品质餐饮业的关键因素。

[0003] 本发明的目的在于提供一种新的和有用的用于托盘装配、质量检验和/或包装的柔性装配线。本发明的目的还在于提供一种新的和有用的使用所述柔性装配线的方法。通过独立权利要求提供了本发明的必要特征，而本发明的其他有利特征通过从属权利要求给出。本申请要求2012年1月10日提交的新加坡专利申请SG201200203-6的优先权。较早申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

[0004] 根据本发明的第一方面，柔性装配线包括用于提供托盘的托盘分配器，以及邻近于托盘分配器的装载站。装载站具有用于自动放置食品或非食品物品到托盘上的固定工具。托盘分配器是提供托盘的一种装置或机器。例如，托盘分配器包括可以保持用于分配的托盘或托盘堆的推车、拖车、架子或房间。托盘通常已知为平的、浅的箱或容器，通常有微微凸起的边缘，用于携带、保持或展示食品、玻璃、瓷器等物品/容器。托盘与食品容器不同，不像食品容器，托盘通常不直接接触食品。固定工具可以采取多种形式。例如，固定工具为夹具，其具有预定形状的孔使得只有具有相应形状的食品或非食品物品可以通过所述孔落到托盘上。装载站可以具有不同种固定工具或夹具以便柔性装配线可以处理大量不同的物品。由于装载站可以通过安装有合适软件包的计算机或通过一个或多个PLC(可编程逻辑控制器)自动运行，柔性装配线可以连续操作。当提供劳动密集型的大量全天候的餐饮服务时，柔性装配提供了一种高效并可靠的餐饮解决方案，降低了手动托盘包装的人为错误。因此，柔性装配可以提供有改善的新鲜度的托盘食品。

[0005] 柔性装配线还可以包括托盘到车装载站，其被连接到装载站用于从装载站中移除完整托盘包装。柔性装配线是根据预定模式/结构将各种食品或非食品物品放置到托盘上的生产线，这些预定模式/结构被统称为托盘装配或子装配。完整托盘组件可以从柔性装配线中被移除并整齐地堆放到推车中以便柔性装配线不会在其端部被完整托盘组件堵塞。托盘到车装载站可以有效地清空柔性装配线的端部并提供装满完整托盘组件的推车。推车可以被运送到仓库用于临时存储，或运送到飞机上用于提供餐饮。

[0006] 柔性装配线还可以包括传送机，其连接托盘分配器、装载站、托盘到车装载站或它们的任何组合。传送机是将材料从一个位置移动到另一个位置的机械搬运设备。传送机提供快速并高效的各种各样食品(例如，一杯酸奶)或非食品物品(例如，餐具包)的运输。传送机可以是带式传送机、链式传送机或两者的组合。根据容纳柔性装配线的餐饮中心的建设条件，传送机可以被安装在地面上或安装在天花板上。

[0007] 柔性装配线还可以包括检验和剔除站，其用于检查食品和非食品物品的质量。对照预定质量标准检查托盘、食品或非食品物品。例如，为了适合运送食品或非食品物品，托盘必须没有污垢、水渍和变形。在被装载到托盘前，密封的一杯水必须没有污垢或泄漏。预定质量标准被预装到检验和剔除站中用于检验托盘包装是否质量符合标准。在一个实施方式中，对照接受或剔除的接受重量的预定范围，检验和剔除站测量托盘组件或子组件的重量。

[0008] 柔性装配线还可以包括用于整理食品或非食品物品的一个或多个分拣机。有时，食品和非食品物品是随机聚集在容器/篮子中。分拣机以有序方式整理这些物品以便装载站或操作者可以有效地选取物品。分拣机可以是倾斜托盘分拣机、交叉带式分拣机、承载器式分拣机或它们的任何组合。

[0009] 托盘分拣机、装载站、托盘到车装载站、传送机、检验和剔除站或它们的任何组合可以包括用于选取食品或非食品物品的工业机器人。工业机器人是在三个或多个轴上可编程的自动控制的、可改编程序的多功能操纵器。工业机器人可以是铰接式机器人、SCARA机器人、Delta机器人或笛卡尔坐标机器人(又名龙门机器人或x-y-z机器人)。工业机器人可以改编程序用于装配不同类型的托盘组件，并且在不同的距离接触站或传送机。因此，柔性装配线变得可调适，以满足不同餐饮需要。例如，在航空餐饮中心，工业机器人可以加载软件程序用于提供五十套西餐托盘组件，并随后加载另一个软件程序用于提供素食托盘组件。

[0010] 托盘分配器、装载站、托盘到车装载站、传送机、检验和剔除站、工业机器人、机械手臂或它们的任何组合可以具有连接的相机和计算机以具有机器视觉能力，用于识别各种物体的形状。机器视觉不仅使得这些机器能够发现物体，还可以引导这些机器的运动以便这些机器可以从一堆/摊随机散布的物品中选取食品或非食品物品，并且移动被选取的物品到托盘上以形成托盘组件或子组件。特别地，在特征检测和特征提取的领域中，机器视觉或计算机视觉旨在识别数字图像中图像亮度急剧变化或更正式地具有不连续性的点。检测到的边缘形成物体的边界，使得机器可以识别相机拍摄的图像是用于托盘包装的所需食品和非食品物品。由于图像采集、图像处理和程序执行可以通过一个或多个计算机有效地进行，形状识别可以迅速的进行并且显著提高包装速度。

[0011] 托盘分配器、装载站、托盘到车装载站、传送机、检验和剔除站、工业机器人或它们的任何组合可以具有连接的相机和计算机以获得机器视觉能力用于扫描各种物体的表面结构。因此，一个或多个这些机器将能够注意到食品或非食品物品的包装薄膜上的表面裂纹，观察到任一个托盘、食品或非食品物品上的污垢或污渍。对照预装的质量标准检查，这些机器可以防止在提供托盘组件时昂贵并浪费时间的组装错误托盘、食品或非食品物品。

[0012] 机器视觉图像处理的方法包括像素计数(计数亮或暗的像素数)、阈值(将带灰色色调的图像转换为简单黑白或使用基于灰度值分离的图像)、分割(划分数字图像成多个段以简化和/或改变图像的表征成一些更有意义和更容易分析的事物)、斑点发现和处理(检验连接像素的离散斑点图像作为图像地标)以及模式识别(包括模板匹配、发现、匹配和/或计数特定模式)。模式识别可以包括可以被旋转的物体的位置、部分地被另一个物体遮蔽或大小不同。所述方法还包括颜色识别、条形码、数据矩阵和“二维条形码”读取、光学字符识别(例如序列号的文本的自动读取)、测量：物体尺寸的测量(例如，采用像素、英寸或毫米)和过滤(例如，形态过滤)。

[0013] 两个或多个托盘分配器、装载站、托盘到车装载站、传送机、检验和剔除站、工业机器人或它们的任何组合可以被连接用于神经网络处理。神经网络处理是加权和自我训练多变量决策，其使得柔性装配线能够对不同的机器调整包装速度、当面对故障时发送警报给操作者或者发送需要各种食品或非食品物品的请求。因此，柔性装配线变得智能化并需要较少的人工干预。使用柔性装配线的劳动力成本将降低。

[0014] 托盘分配器、装载站、托盘到车装载站、传送机、检验和剔除站、工业机器人或它们的任何组合可以被模块化地连接到柔性装配线以便其可以与柔性装配线的其他部件断开而不影响其他部件。模块化的设计或“模块化设计”是一种方法，其将柔性装配线细分成能够独立创建然后在不同柔性装配线中使用以驱动多个功能的更小部分(模块)。带有模块化设计的柔性装配线具有下列特性：

[0015] I.功能划分成离散可扩展的、可重复使用的模块，这些模块由分离的、自足的功能元件构成；

[0016] II.严格使用良好定义的模块化接口，包括模块功能的面向对象的描述；以及[0017] III.容易改变以实现技术透明，并在可能的情况下，利用关键接口的行业标准。

[0018] 装载站可以包括用于将食品或非食品物品装入箱中的传送机，以及用于移除空箱的另一个传送机。传送机选择性地连接到主传送机，主传送机连接机器站和柔性装配线的机器人。装载站的传送机方便了输入物料(例如，食品)的供应及成品材料(空托盘)的移除以便装载站能够充分利用其操作能力，而没有因供应短缺引起的延迟。

[0019] 柔性装配线还可以包括用于手动装载、卸载或检查食品或非食品物品的手动装载站。可选的手动装载站使得柔性装配线进一步适应包装对机器人的末端执行器处理来讲一些非常易碎的食品。手动装载站进一步允许有时需要的人工干预。

[0020] 柔性装配线还可以包括旋转架，其具有可移动装料托盘用于传送食品或非食品物品。旋转架还可以被称为可以是手动或电动的自动箱式堆垛机和圆盘传送机。旋转架能够使操作者随他们方便地在旋转架的相对侧装载或回收食品或非食品物品，而不互相干扰。例如，一个操作者能够在一侧装载带有餐具包的空架子，而另一个操作者能够从旋转架的相对侧拿取黄油包。使用旋转架的装载和卸载效率比使用固定搁架的装载和卸载效率高很多。

[0021] 柔性装配线还可以包括触屏显示器，其被连接到柔性装配线的主计算机用于控制柔性装配线。触摸屏提供操作者可能会发现容易操作的直观用户界面。触摸屏还避免使用经常放错地方、被食品弄脏或经意外撞击而容易损坏的额外的键盘和鼠标。

[0022] 柔性装配线还可以包括用于拿取包装好的托盘组件或空托盘的自动引导车(AGV)。自动引导车可以被编程去各种指定位置拿取特定食品或非食品物品，使得柔性装配可以根据不同手册改变以包装不同类型的托盘包装。通过编程和将自动引导车连接到柔性装配线降低人为错误。

[0023] 柔性装配线还可以包括自动食品分配器，其包括可旋转的食品料斗、转向器和传送机。可旋转的食品料斗具有用于存储食品的一个或多个隔室。在使用中，可旋转的食品料斗旋转并振动，使得在各自隔室中的不同食品可以有序地落到转向器中。下面的传送机具有几个分道用于接收不同物品。转向器将定向其下面的开口用于瞄准分道，使得合适的食品被分别分派到用于包装托盘组件的指定分道。

[0024] 工业机器人可以具有用于旋转的末端执行器。末端执行器是在机械手臂端部、被设计为与环境相互作用的一种装置。末端执行器可以包括夹具或工具(例如，真空吸杯)。夹具可以是两指、三指或者甚至是五指的。当选取叠杯时，叠杯之间可以存在部分真空。当工业机器人举起上面的杯子，由于部分真空下面的一个或多个杯子也可以被抬起。旋转使下面的杯子容易脱落，从而避免了托盘包装的双选取错误。

[0025] 工业机器人具有用于振动的末端执行器。当末端执行器振动时，下面的杯子可以直接从顶杯上分离，这再次避免了工业用机器人双选取的问题。

[0026] 工业机器人可以具有用于加热的末端执行器。例如，末端执行器可以在其末端执行器上循环热空气，使得被选取的杯子被迅速加热。由于两个杯子之间的差别热膨胀，顶杯下面的“滑杯”本身可能从顶杯上分离。

[0027] 柔性装配线还可以包括用于清洗工业机器人末端执行器的清洗和消毒站。清洗和消毒站包括桶，桶中包含一种或多种清洗流体，例如水、压缩空气、消毒凝胶、泡沫和液体溶液。桶可以具有入口和出口以便清洗流体可以循环并被更换以清洗浸入其中的末端执行器。

[0028] 柔性装配线还可以包括清洗和干燥站，其用于清洗传送机的带。由于传送机或传送机的带接触托盘或食品容器，传送机或带可能被食品颗粒弄脏。清洗和干燥站将清洗/清洁、干燥或它们的组合提供给传送机或带，从而防止各种食品和非食品物品彼此交叉污染。例如，用水喷洒并用压缩空气流吹传送机或带。传送机或带可以进一步被红外或紫外光照射以杀灭细菌。传送机或带还可以用刷子擦拭，而灰尘盘/槽被设置在下面用于收集食品残渣。

[0029] 柔性装配线可以包括一个或多个害虫防治抽屉。所述抽屉是附着于或紧邻例如传送机的机器/站中的一个安装的容器。抽屉被设置在食品或非食品物品通道的下面，这样避免了抽屉中的防虫药意外掉落到通道上造成食品污染。害虫防治抽屉有益于防止对柔性装配线的侵扰。

[0030] 本申请还提供了一种具有一个或多个柔性装配线的航空餐饮中心。航空餐饮中心将包装好的托盘组件套餐提供给机场的许多航线/航班供餐。由于柔性装配线可以十分灵活并高效地连续操作，航空餐饮中心和机场的操作效率将显著提高。

[0031] 根据本发明的第二方面，本发明提供一种使用用于托盘包装的柔性装配线的方法。所述方法包括接收空托盘或部分装配/装满托盘的第一步骤、提供食品或非食品物品的第二步骤和将食品或非食品物品自动装载到托盘上的第三步骤。由于装载是通过一个或多个机器操作的，柔性装配线的操作效率、精度和可靠性变得比托盘包装的手工装配高得多。

[0032] 所述方法还可以包括通过机器视觉(MV)自动检验托盘、食品或非食品物品和装载的托盘的步骤。操作的机器视觉顺序包括通过使用一个或多个相机、镜头和照明获取图像，其提供了后续处理所需要的区别。然后，机器视觉软件包采用各种数字图像处理技术来提取所需的信息，并根据所提取的信息做出决定(例如，通过/失败)。可以使用二维图像、三维图像或两者一起解决机器视觉应用。机器视觉将反馈提供给柔性装配以获得托盘包装的高精度、高效率和高质量。柔性装配线的替代或补充反馈可以由夹具、固定装置、具有预定形状的孔、位置开关和托盘组件的重量测量提供。

[0033] 所述方法还可以包括传送装载的或完成的托盘到推车中用于运输的步骤。完成的或被剔除的托盘组件被快速堆积到推车中以运送到临时存储库或飞机上。运输动作使柔性装配线在操作中免于堵塞，这在大量提供食品的餐饮中心是非常需要的。

[0034] 根据本发明的第三方面，本申请提供了一种安装用于托盘包装的柔性装配线的方法。所述方法包括提供用于提供托盘的托盘分配器的步骤，以及给邻近于托盘分配器的装载站提供固定工具(例如，机械手臂或工业机器人)而用于自动放置食品或非食品物品到托盘上的下一步骤。在餐饮中心，多个柔性装配线可以被安装并相互连接，用于提供大量并且品种多样的食品。

[0035] 根据本发明的第四方面，本申请提供了一种配置用于托盘包装的柔性装配线的方法。所述方法包括加载用于机器视觉的图像处理的软件包的步骤。所述软件包可以被用来控制不同站的操作、柔性装配线的机器视觉或托盘组件的包装菜单。

[0036] 附图示出了实施方式并且用于解释公开的实施方式的原理。然而，应当理解的是，这些图都仅用于说明的目的，而不是对有关的发明的限定范围。

[0037] 图1示出了用于托盘包装的第一柔性装配线；

[0038] 图2示出了使用第一柔性装配线的一个工艺流程图；

[0039] 图3示出了用于托盘包装的第二柔性装配线；

[0040] 图4示出了第二柔性装配线的一个透视图；

[0041] 图5示出了用于托盘包装的第三柔性装配线；

[0042] 图6示出了第三柔性装配线的另一视图；

[0043] 图7示出了一个非食品视觉机器人模块；

[0044] 图8示出了另一个非食品视觉机器人模块；

[0045] 图9示出了一个食品视觉机器人模块；

[0046] 图10示出了另一个食品视觉机器人模块；

[0047] 图11示出了用于柔性装配线中的一个的自动圆盘传送机；并且

[0048] 图12示出了第一柔性装配线的一部分。

[0049] 图13示出了一个自动箱式堆垛机和圆盘传送机；

[0050] 图14示出了使用自动箱式堆垛机和圆盘传送机的一个工艺流程图；

[0051] 图15示出了选取两个叠杯的一个机械手臂；

[0052] 图16示出了扭转以摆脱一个附杯的机械手臂；

[0053] 图17示出了振动以摆脱一个附杯的机械手臂；

[0054] 图18示出了加热以移除一个附杯的机械手臂。

[0055] 示例性地，本申请的非限制性实施方式现在将参照上述附图进行描述。

[0056] 图1和图2都涉及本发明的一个实施方式。特别地，图1示出了用于托盘包装的一个柔性装配线30，或者被称为用于托盘包装的第一柔性装配线30。柔性装配线30包括几个站31-44，其通过传送机46被依次连接起来。所述站包括托盘分配器32、第一装载站34、第二装载站36、第三装载站38、手动装载站40、检验和剔除站42和托盘到车装载站44。然而，检验和剔除站42和托盘到车装载站44被设置在一起，在传送机46的相对侧上。主计算机48被连接到所有这些站32-44以控制整个柔性装配线30。主计算机48具有两个触摸屏显示器50、52，即第一显示器50和第二显示器52位于传送机46的两端。装载站34、36、38也被称为机器人模块，它们可以根据工作负载被添加或移除。换句话说，装载站34、36、38类似于即插即用系统的单元，其可以被选择性的安装/连接或移除/断开用于以不同包装速度包装不同托盘组件。

[0057] 第一箱式堆垛机54被设置为邻近于第一装配站34并靠近传送机46。特别地，第一箱式堆垛机54被设置在传送机46相对于第一装载站34的另一侧上。第二箱式堆垛机56被设置为邻近于第二装载站36并且也靠近传送机46。振动碗分拣机58被设置为邻近于第三装载站38，靠近传送机46。换句话说，第一箱式堆垛机54、第二箱式堆垛机56和第三箱式堆垛机58是沿传送机46连续排列的，传送机46具有一个细长形的带60。

[0058] 图1还示出了与柔性装配线30相互作用的物体。例如，装满托盘的拖车62被停靠在托盘分配器32在带60的前端64处。拖车62被设计有内部插槽用于水平地接收托盘。一旦拖车62被停在托盘分配器32靠近前端34，叉子机制(未示出)可以逐步地竖直地抬起/转位拖车62，随后逐渐移除托盘。拖车62装满准备接收食品和餐具的干净托盘。在带60的后端66，两个推车68停靠于托盘到车装载站44用于接收装好的托盘组件。第一操作者70和第二操作者72也被描绘在图1中。第一操作者站在靠近主计算机48和前端64的位置，而第二操作者站在靠近手动装载站40的位置。

[0059] 柔性装配线30被设计为装配多种类型的食品和器具到托盘上。装好的/完整托盘组件包括下列带有容器的食品和非食品物品：

[0060] A.托盘

[0061] i.半托盘

[0062] ii.小托盘

[0063] iii.塑料长侧盘

[0064] B.杯

[0065] i.塑料茶杯

[0066] ii.饮用玻璃杯

[0067] iii.带有水果的甜品碗

[0068] iv.预装水

[0069] v.预装酸奶

[0070] C.餐具包

[0071] i.胡椒袋

[0072] ii.盐袋

[0073] iii.糖袋

[0074] D.调味品

[0075] i.黄油包

[0076] ii.果酱包

[0077] iii.牛奶片

[0078] iv.辣椒包

[0079] E.烘培食品

[0080] i.包装面包

[0081] ii.饼干

[0082] iii.薄脆饼干

[0083] iv.松饼

[0084] 根据图1，托盘分配器32是一个机器人，其具有在其末端带有吸杯(末端执行器)的手臂74。托盘分配器32被固定到前端64，以便手臂74可以从拖车62中选取空托盘76并放到带60上。手臂74具有六轴操作自由度，使得手臂74可以够到不同高度和距离的空托盘76。手臂74还在靠近吸杯处具有智能视觉引导系统(未示出)，用于在传递空托盘76到带60上之前检查空托盘76。如果智能视觉引导系统在托盘76上检测到灰尘、污点或缺陷，托盘分配器32将空托盘76带到废料箱(未示出)。手臂74还可以具有作为其末端执行器的夹具或带有吸杯的夹具的组合。

[0085] 第一装载站34具有第一四轴机器人78，用于拿取非食品物品到干净的空托盘80上。干净的空托盘80通过托盘分配器32和传送机46从拖车62中被运送到第一装载站34。在机器视觉检验之后，从这些非食品物品被整齐堆放的第一箱式堆垛机54中拿起质量符合标准的非食品物品。第一装载站34还具有智能视觉引导系统(未示出)，用于检验进来的托盘和装载好的非食品物品。如果发现了如脏的茶杯的质量不符合标准物品，第一四轴机器人78将抓取所述质量不符合标准物品并运送所述质量不符合标准物品到废料箱(未示出)中。
第一四轴机器人78可以选择性地被五轴或六轴工业机器人代替。

[0086] 第二装载站36具有第二四轴到六轴机器人82，其被设计为从第一装载站34中拿取其他非食品物品到托盘84上。其他非食品物品被存储在第二箱式堆垛机56中。第二装载站36装备有智能视觉引导系统(未示出)，其用于检查其他非食品物品。第二装载站36将质量不符合标准物品带到废料箱(未示出)。类似地，第二四轴机器人82可以选择性地被五轴或六轴机器人代替。

[0087] 相比之下，第三装载站38具有第三四轴机器人86，其被安装成用于从振动碗分拣机58中选取食品并将其从第二装载站36放置到托盘88上。第三装载站38的智能视觉引导系统(未示出)检查第三装载站38的完成的托盘90，并且第三四轴机器人86将用符合标准的物品代替不符合标准的物品。第三机器人86可以选择性地被五轴或六轴机器人代替。

[0088] 手动装载站40为操作者提供座位(未示出)，用于装载机器人78、82、86很难处理的易碎物品。特别地，手动装载站40提供紧邻带60的座位以便于装载。在使用中，操作者将易碎物品放置到第三装载站38的旋转架91的托盘90上。例如，操作者可以选取软米包并放置其到半托盘中。旋转架91被设置为紧邻操纵者的座位以方便拿取。

[0089] 检验和剔除站42具有几个相机，相机被设置为朝向从手动装载站40进来的托盘。检验和剔除站42对完成的托盘组件进行最后的视觉检验。紧邻检验和剔除站42的自动剔除站43将从带60上拿掉检验不合格的托盘组件。

[0090] 相比之下，托盘到车装载站44具有工业机器人(未示出)，其具有用于拿取完成的托盘组件的手臂(未示出)。工业机器人可以抓取完成的托盘组件并将其插入到推车68的合适的槽中，推车68停靠在紧邻后端66处。在推车68完全装满完成的托盘组件并被移走后，空推车将被提供。

[0091] 在功能上，托盘分配器32可以自动地将空托盘从拖车62转移到传送机46上。干净的空托盘76被装载到拖车62中。一旦在拖车62上的空托盘76被用完，就提供另一个装满干净空托盘的拖车62以代替空拖车。更换拖车62时，柔性装配线30可以不中断地操作。

[0092] 振动碗/传送机分拣机58可以横向地分类食品，横向是垂直于带60的纵向92的方向，纵向92也是第一柔性装配线30的工艺流程方向92。振动碗分拣机58摇动选定的食品(例如，黄油包)，以便选定的食品被整理出来并以一致的方向自动组织，用于拿取和放置。

[0093] 三个装载站34、36、38的每一个均可以检验物品是否接受或剔除。三个装载站34、36、38的视觉元件(例如，相机和连接相机的计算机)检验物品的可能的污点、裂缝、碎片、杂质和其他不可接受的缺陷。剔除和接受的质量标准被存储到三个装载站34、36、38中用于确保托盘包装的高精度和一致性。不符合标准的物品通过相应的机器人78、82、86被传送到废料箱(未示出)。三个装载站34、36、38具有扫略(fly-by)检验功能，以便在放置选取的物品到托盘84、88、90上之前，也检查三个装载站选取的物品的底面。通过后面描述的视觉元件设置所述扫略检验功能。

[0094] 检验和剔除站42不仅根据预定标准(质量标准)筛选完成的托盘组件，当需要清洗时，检验和剔除站42还排出压缩和过滤后的洁净空气到完成的托盘组件上。

[0095] 主计算机48被连接到视觉站和机器人32、34、36、38、42、43、44，用于调节工作量并协调这些机器/工作站32、34、36、38、42、43、44。主计算机48也可以通过PLC(可编程序逻辑控制器)或个人电脑(PC)调节传送机46的速度。检验和剔除站与装载站34、36、38一起获取缺陷的图像用于进一步分析。包装生产的图像和统计数据被保存至少30天用于复查。统计数据还进一步通过主计算机48在线提供(例如，通过安全的内部网或互联网)，用于生产绩效KPI(关键绩效指标)管理、文本/表格报告以及图形表示和维护计划。主计算机48还可以发送生产统计信息和KPI到远处的主机/中央计算机(未示出)，用于记录、分析、监测和报告。主计算机48装备有调制解调器，用于例如用于故障排除的远程通信。如果柔性装配线30中发生异常情况，警报信号将被发送。都被连接到主计算机48的两个显示器50、52具有用户友好界面，用于更新生产菜单和托盘平面图(托盘布局)。

[0096] 柔性装配线30具有保持托盘包装的高质量的食品卫生的功能。例如，每个装载站34、36、38被带有静电检测和防静电离子风机的HEPA(高效分子空气)空气净化器封闭，用于最小化例如灰尘和空气的杂质颗粒的侵入。带60被透明罩(未示出)封闭，用于避免落入异物颗粒。当带60移动时，带60还被刷子不断擦拭。柔性装配线30的每个部分具有清洗程序时间表，用于定期保养和清洗。柔性装配线30的温暖并黑暗的隔间具有用于指示可能有害虫的口袋、定期清洗和例行检查的清晰的标签/标志。柔性装配线30对在带60上的大多数机器元件采用无润滑油设计特征。当润滑是必不可少并且润滑高于带60的高度时，食品级润滑油被使用。柔性装配线30的浸湿面积是用S/S316材料制成的，而其他面积是符合或具有食品级的S/S304。柔性装配线30具有在线细菌计数功能，用于监测其卫生质量。

[0097] 柔性装配线30具有在使用柔性装配线30时确保安全的许多功能。例如，机械手臂和活动件被保护罩或盖封闭。需要操作者访问的机器运动区域被安装有锁存门、安全联锁装置和安全光幕。传感器被安装在靠近活动件和检测禁止运动或接触的关键地方，以便如果传感器检测到危险的方法，相应的机器零件将被停止。安全和警告标签被贴在柔性装配线30上用于提醒机器操作者。为了电气安全，柔性装配线30被安全接地并且其电线被连接到断路器。

[0098] 在使用时，在根据托盘包装的方法100的准备阶段中，操作者70、72通过第一显示器50输入102航班号到主计算机48中，其使主计算机48检索104相应餐菜单、食品餐具的种类和数量、餐具要求和其他相关信息。主计算机48进一步上传106托盘平面图、具体形状、尺寸、卫生标准以及食品和非食品物品的重量到机器人78、82、86。在航空公司的航空餐饮中心，授权的操作者70、72输入航班号、所需的生产数量、托盘包装时间和其他相关数据。授权的操作者70、72具有允许他/她设置这些生产参数的用户识别码和密码。不同级别的用户授权通过主计算机48提供，用于维护、生产控制和其他目的。例如，授权的操作者70、72可以根据航班号上传、修改和删除托盘包装的菜单。与此同时，当输入生产指令时，装满空托盘的拖车62、装满非食品物品的箱式堆垛机54、56、装满选定食品的振动碗分拣机58和空推车68被移动108到柔性装配线30。

[0099] 在从拖车62中选取空托盘76之前，托盘分配器32检验110空托盘76并比较112空托盘76的图像和存储数据(质量标准)。存储数据包括托盘76的卫生标准和标准空托盘的3D模板图像(例如，颜色、尺寸等)。如果扫描/检验的空托盘76符合质量标准，托盘分配器32使用其吸杯以抓取114空托盘76并移动空托盘76到相机上面用于检验其底面。因此，如果托盘76符合所有接受/质量标准，托盘分配器32将命令并引导托盘分配器的机械手臂以预定的方向放置116空托盘76到带60的前端64上。如果空托盘76不符合一个或多个接受标准，空托盘76将被投进废料箱用于手动计数器检查。剔除的原因和被剔除的空托盘76的图像将被记录以用作进一步研究。

[0100] 干净的空托盘80沿带60从前端64向第一装载站34前进120。一旦检测124到进来的干净空托盘80，第一装载站34识别122干净空托盘80的位置、速度(通过安装在托盘46上的编码器)和方向。第一机器人78的视觉系统捕捉126事先存储并堆放在第一箱式堆垛机54内部的矩形盘。如果矩形盘通过视觉检验(环绕餐具的竖轴360度)接受标准，第一机器人78将选取并移动所述矩形盘的底面到视觉相机的上面用于底部检验。如果矩形盘也通过了接受标准，第一机器人78将根据托盘平面图放置128矩形盘到干净的空托盘80上。如果失败，第一机器人78将剔除物品到剔除站(未示出)。第一装载站34包括预检验缓冲站(未示出)。在减少柔性装配线30的停机时间的回填过程中，所述缓冲站提供备份。缓冲站存储盘以代替被剔除的盘。重复剔除可能会延迟托盘组件包装。当第一机器人78有空闲/备用时间时，缓冲站被回填。

[0101] 质量符合标准的托盘84进一步前进120到第二装载站36。第二装载站36确定136托盘84靠近其入口的行进位置、速度和方向。第二四轴机器人82伸展138其手臂并从第二箱式堆垛机56中抓取140餐具包141。餐具包141随后被第二四轴机器人82举起142到托盘84上。第二装载站36(即，机器人装配模块)获取144环绕装载的托盘88的图像，并比较132它们和预装标准以用于质量检查。环绕装载的托盘88的竖轴360度获取图像。如果符合所有相关质量标准，装载的托盘88将被允许在带60上前进120。如果装载的托盘88不符合预装标准，餐具包141将被第二箱式堆垛机56中的另一个餐具包141代替148。第二机器人82也可以是五轴机器人或六轴机器人。

[0102] 第三装载站38在其入口感知150托盘88。第三装载站38进一步检查152托盘88的位置、速度和方向。第三四轴机器人86伸展154其手臂到振动碗分拣机58并抓取156水果碗(未示出)。然后水果碗被放置160在托盘88上。类似于第一和第二装载站34、36，第三装载站38拍摄162具有水果碗的托盘90顶视图的图像。第三装载站38的相机拍摄162环绕托盘90竖轴的托盘90上半球的图像。通过对比预装标准处理图像。如果满足所有标准，托盘90被允许从第三装载站38中离开166。然而，如果水果碗不满足一个或多个预装标准，水果碗将从托盘88中被拿掉168。例如，如果水果碗破裂而具有锋利的边缘，水果碗将被另一个代替170。在装载站34、36、38装载的餐具的类型和顺序根据饮食要求改变。

[0103] 几名操作者70、72坐在紧邻第三装载站38的手动装载站40旁边。操作者70、72从手动装载站40选取172软和易碎物品并将它们放置174到进来的托盘90上的指定位置。软和易碎物品包括辣椒包、包装面包、酸奶包等。当放置174这些物品时，操作者也仔细检查176是否有任何破损、溢出或被污染的食品或非食品物品。不符合质量标准的物品从带60上被拿掉178返工。操作者70、72定期查看180第二显示器52用于调节托盘包装的速度和状态。如果有必要，操作者70、72可以干预182柔性装配线30的生产以立即维修或定期维护。第二显示器52提供给第一显示器50一种替代以便操作者70、72可以在两个位置与主计算机48相互作用。

[0104] 所述(最终)检验和剔除站42和自动剔除站43具有用于分析一个完成的托盘组件的机器视觉功能。完成的托盘组件包括用于提供一餐的食品和非食品物品。例如，完成的托盘组件具有作为其基底的食物托盘76、装满米饭的矩形包、水果碗、保持一个密封的酸奶杯的茶杯、餐具包、一碗沙拉、包装的松饼和薄脆饼干包等。在操作时，检测和剔除站42获取184完成的托盘组件的连续照片并且比较186连续照片和作为质量验收标准的完成的托盘组件的预加载图像。

[0105] 剔除站43将扣留188不满足预加载标准的完成的托盘组件并堆积190被剔除的托盘组件到废品箱(未示出)中。相比之下，如果因为符合所有预加载标准，检验和剔除站42对完成的托盘组件感到满意，自动剔除站43将对完成的托盘组件不采取任何行动。

[0106] 托盘到车装载站44在带60的后端66接收192完成的托盘组件。托盘到车装载站44是类似于托盘分配器32的一个工业机器人或机械托盘推进器。在操作中，自动托盘到车装载站44接近194带60并紧紧抓住196完成的托盘组件。托盘到车装载站44识别198邻近于后端66的推车68中的合适的槽，并将完成的托盘完全插入到所述槽中。托盘到车装载站44将随后的完成的托盘组件插入到推车68中下一个可用槽中。如果推车68几乎装满完成的托盘组件，托盘到车装载站44传送警报信号到主计算机48。主计算机48将在显示器50、52上显示204用于请求空推车68的消息。根据请求，空推车68被提供给托盘到车装载站44。托盘到车装载站44将在装满完成的托盘组件的推车上贴一个标签206用于将来识别。标签包括一个或多个条形码、快速响应(QR)码、射频识别(FRID)码和文本，供人和机器解读。可选地，托盘到车装载站44可以是一个机械托盘推进器。

[0107] 图3示出了用于托盘包装210的第二柔性装配线。第二柔性装配线210具有类似于第一柔性装配线30的部件或操作步骤。类似部件或方法步骤标记为相同或类似的附图标记。类似部件或步骤的描述，在适当情况下通过引用并入此处。

[0108] 第二柔性装配线210提供对模块化设计概念更明确的说明。特别地，第二柔性装配线210包括托盘分配器32、第一装载站34、第二装载站36、第三装载站38、手动装载站40、旋转架91、检验和剔除站42、自动剔除站43和托盘到车装载站44，它们大多沿传送机46直线地设置。这些站被模块化设计以便它们可以被独立操作并进一步被连接到一起操作。例如，第一装载站34、第二装载站36和第三装载站38是具有机器视觉功能的工业机器人，它们可以在互不影响的情况下安装或移除。

[0109] 图4示出了第二柔性装配线210的一个透视图。第二柔性装配线210可以通过包括用于带有机器视觉的工业机器人自动选取非食品物品的四分道被改进。第二柔性装配线210也可以通过包括用于带有机器人视觉的工业机器人自动选取食品的三分道被改进，其作为两个模块操作。第二柔性装配线210可以通过包括三分道和用于操作者70、72手工选取的带有旋转架91的十个架子进一步被改进，其作为一个模块操作。

[0110] 图5示出了用于托盘包装的第三柔性装配线212。第三柔性装配线212具有类似于其他柔性装配线30、210的部件和操作步骤。类似部件或方法步骤标记为相同或类似的附图标记。类似部件或步骤的描述，在适当情况下通过引用并入此处。

[0111] 第一装载站34、第二装载站36和第三装载站38中的每一个分别集成了一个四轴机器人78、82、84。第一装载站34和第二装载站36都分别集成了它们的箱式堆垛机54、56，而第三装载站38集成了振动碗分拣机58。所有第一装载站34、第二装载站36和第三装载站38依次被设置在传送机46的一侧上，而第三柔性装配线212的第四装载站214、第五装载站216和第六装载站218被设置在传送机46的另一侧上，分别与第一装载站34、第二装载站36和第三装载站38相对。第四装载站214和第五装载站216具有类似于第一装载站34和第二装载站36的部件和功能。第六装载站218具有类似于第三装载站38的部件和功能。

[0112] 图6示出了第三柔性装配线212的透视图。第三柔性装配线212可以通过包括用于带有机器视觉的工业机器人自动选取非食品物品的八分道被改进，其作为四个模块操作。第三柔性装配线212也可以通过包括用于带有机器视觉的工业机器人自动选取食品的六分道被改进，其作为两个模块操作。第三柔性装配线212可以通过包括三分道和用于操作者
70、72手工选取的带有旋转架91的十个架子进一步被改进，其作为一个模块操作。

[0113] 图7示出了一个非食品物品视觉机器人模块234，其也被称为第一装载站34或第二装载站36。提供了非食品视觉机器人模块34、36的一个平面视图/俯视图和一个侧视图。非食品视觉机器人模块34、36包括用于拿走视觉检验不合格餐具的剔除传送机220。图7还示出了第一箱222和第二箱224，它们装载有非食品物品(例如，杯子)并且被放置到四轴机器人78、82的一侧。四轴机器人78、82被安装在地板上。空推车222、226的第三箱226和第四箱228是空的，并且它们位于四轴机器人78、82的另一侧。四轴机器人78、82从第一箱222和第二箱224中拿走非食品物品，而耗尽的箱226、228被传送机230取走。相比之下，第一箱222和第二箱224通过另一个传送机232被运送给四轴机器人78、82。

[0114] 图8示出了另一个非食品视觉机器人模块236，其也被称为第一装载站34或第一装载站34。对比之前的四轴机器人78、82，本四轴机器人78、82是安装在天花板上的。

[0115] 图9示出了一个食品视觉机器人模块238，其类似于第三装载站38。食品视觉机器人模块238包括用于供给食品242(例如，奶酪)的传送机240，和用于移除质量合格食品246的另一个传送机244。第三四轴机器人86是安装在天花板上的。没有通过视觉检验的被剔除的食品246被运送到废料箱248用于手动检查。

[0116] 图10示出了另一个食品视觉机器人模块250，其包括自动食品分配器252。自动食品分配器252包括沿竖直方向依次排列的可旋转的食品料斗254、转向器256和传送机258。可旋转的食品料斗254被分成隔室用于容纳各种食品(例如，奶酪、酸奶)。在使用中，可旋转的食品料斗254摇动以分配食品到下面的转向器256中。转向器256具有预定形状的开口，其允许相应的食品落到下面的传送机258上用于第三四轴机器人86的处理。

[0117] 图11示出了用于柔性装配线30、210、212、214、216、218中的一个的自动圆盘传送机91。自动圆盘传送机91包括通过链条264连接的顶链轮齿轮260和底链轮齿轮262，其形成滚子链、驱动链或传动链266。自动圆盘传送机91具有水平放置并且通过链条264承载的装料托盘268。在自动圆盘传送机91一侧270的操作者70装载食品到适合的装料托盘268上，而在另一侧272的另一个操作者72从装料托盘268中卸载食品。

[0118] 图12示出了第一柔性装配线30的一部分。第一柔性装配线30包括用于从柔性装配线30传送物体或传送物体到柔性装配线30的自动引导车(AGV)274。例如，AGV274传送装满托盘组件的推车到飞行中心的仓库，并且移动空推车到柔性装配线30。AGV可以进一步根据预定路线运送食品或非食品物品到柔性装配线30，这就避免了操作者70、72去移动这些物品。对于连续地传送常规物品，AGV274更可靠并具有成本效益。

[0119] 图13示出了自动箱式堆垛机和圆盘传送机278，它们是用于托盘包装的一个简化的柔性装配线276的部分。柔性装配线276包括自动箱式堆垛机和圆盘传送机278。自动箱式堆垛机和圆盘传送机278被连接到第一装载站34以便自动箱式堆垛机和圆盘传送机278上的箱280配合第一四轴机器人78自动旋转而用于选取所需非食品物品。

[0120] 图14示出了使用自动箱式堆垛机和圆盘传送机278的一个工艺流程图282，其包括几个方法步骤。在第一步骤284中，操作者检验进来的空托盘是否质量符合标准(例如，卫生)。第二步骤286，机器人装配模块(第一装载站)34检查进来的托盘的顶面用于进一步检查。作为第三步骤288，表面视觉检验可以被360度全方位视觉检验代替或在其后跟随360度全方位视觉检验，这导致一个更完整的检验。机器人装配模块34装载非食品物品后，部分完成的托盘组件被传送到手动装载站40。操作者70将进一步装载食品到所述部分完成的托盘组件以提供完成的托盘组件。在第四步骤290中，完成的托盘组件被进一步手动检查是否符合质量标准。

[0121] 图15示出了选取两个叠杯294、296的机械手臂292。机械手臂292是类似于第一四轴机器人78和第二四轴机器人82的四轴机器人。图15描述了选取的典型失败，其中作为其末端执行器的吸杯298提起两个叠杯294、296离开第三杯300。由于两个杯294、296之间的局部真空，第二/底杯296粘附于第一/顶杯294。

[0122] 机械手臂292是启用机器视觉的机器人，其类似于托盘分配器32、检验和剔除站42、自动剔除站43、托盘到车装载站44、第一四轴机器人78、第二四轴机器人82、第三四轴机器人86、第四装载站214、第五装载站216和第六装载站218。机械手臂292启用了2D和3D机器视觉，以便其机器视觉(MV)提供检查清洗质量(没有水渍和污垢)、食品、非食品物品和托盘的表面完整性以及这些物品的轮廓完整性(例如，没有缺口)的基于图像的自动检验和分析。机械手臂292可以通过相机(未示出)在合适的光照下获取物体(例如，杯294、298、300)的图像。机械手臂292被安装有软件包，然后采用各种数字图像处理技术来提取所需信息，并且基于所提取的信息作出决定(例如，通过/失败)。例如，机械手臂292采用模式识别技术，其基于杯294、296、300的预加载模板引起发现、匹配和/或计数特定模式。部分被另一个物体遮蔽或大小不同的获取图像的物体(例如，托盘)的位置、角度和方向可以被转动。此外，机械手臂292具有边缘检测能力，其检查被扫描/获取物体(例如，杯)的尺寸和轮廓完整性。破碎、有缺口、变形或压扁的食品或非食品物品因此可以在包装前被检测到以避免操作损耗。

[0123] 处理相机获取图像的技术包括像素计数、图像分割、模式识别(例如，模板匹配、发现、匹配和/或计数特定模式)、测量(即，物体尺寸的测量)、边缘检测、神经网络处理(即，加权和自我训练多变量决策)。

[0124] 特别地，机械手臂292将自动光学检验(AOI)提供给其选取物体(例如，托盘84、88、90，杯294、296、300)。当物体被几个光源照亮时，AOI可以直观地扫描物体的表面。这能够监测选取物体的所有外部区域，即使是那些在一个方向上被其他元件遮蔽的区域也能够被监测。食品和非食品物品的常见缺陷包括划痕、缺口、水渍、食品残渣、变形、液体泄漏、污垢附着以及变色。

[0125] 启用机器视觉的站/机器人32、42、43、44、78、82、86、214、216、218被连接到一起以便它们可以执行神经网络处理，使得它们能够进行加权和自我训练多变量决策。

[0126] 图16示出了扭转以摆脱一个附杯296的机械手臂292。特别地，当举起第一杯294时，吸杯298旋转并且摆动。第二杯296因此摆脱了第一杯294。

[0127] 图17示出了振动以摆脱一个附杯296的机械手臂292。吸杯298抓住第一杯294以便它们都竖直地、水平地或竖直并水平地振动。第二杯296因此落到下面的第三杯300上。

[0128] 图18示出了加热以移除一个附杯296的机械手臂292。吸杯298具有将热量传送到被选取的杯294上的嵌入式加热元件(未示出)。由于第一杯294的热膨胀，第一杯294容易地从第二杯296上移除。根据图15至图18，杯294、296、300的开口朝向顶端或末端执行器298。如果这些杯294、296、300朝下，机械手臂292可以同样地选取和振动这些杯。

[0129] 类似于其他工业机器人或机器站32、34、36、38、62、74、78、82、86、214、216、218、234、236、238、250的其他末端执行器，末端执行器298在托盘包装操作中是可水洗的或可反复清洗的。在实践中，清洗和消毒站(未示出)被设置为紧邻任一这些工业机器人或机器站
32、34、36、38、62、74、78、82、86、214、216、218、234、236、238、250。例如，清洗和消毒站包括带有入口和出口的水箱。干净的水被注入水箱中，而脏/用过的水从水箱中排出。在包装操作中，末端执行器298被周期性的浸入水箱中并吹干，使得机械手臂292在整个连续包装操作中保持清洁。末端执行器的水洗可以被使用消毒剂冲洗/喷洒末端执行器298补充或代替。末端执行器的清洗可以通过采用照射紫外光到末端执行器298上被进一步増强。

[0130] 包装托盘组件时，柔性装配线30、210、212、276的传送机46、232、242可以被连续或定期清洗。例如，带60被下面的水喷洒，而冲洗过带60的水被下面的排水盘收集。传送机46、232、242或带60可以进一步被暴露在红外光、紫外光或刷子下，以便在整个托盘包装操作中保持传送机46、232、242或带60的清洁和卫生。清洗装置(例如，喷头、消毒剂喷嘴/泵、灯泡和刷子)可以被单独或共同地安装到柔性装配线30、210、212、276的任一机器站。

[0131] 在整个说明说中，一些相似部件或操作步骤标记为相似或相同的附图标记。类似部件或步骤的描述，在适当情况下通过引用并入此处。

[0132] 在应用中，除非另有指定，术语“包含”、“包括”和其语法变体，意在表示“开放”或“包含”的意思，以便它们包括所述元件但也允许包括附加的没有明确描述的元件。

[0133] 如本文所用的，在上下文中的制剂中的组分浓度，术语“约”通常是指所述值的+/-5％、更典型地所述值的+/-4％、更典型地所述值的+/-3％、更典型地所述值的+/-2％、甚至更典型地所述值的+/-1％并且甚至更典型地所述值的+/-0.5％。

[0134] 在整个本公开中，某些实施方式可以使用范围形式进行披露。范围形式的描述仅仅是为了方便和简洁，不应该被解释为对本公开的范围的硬性限制。因此，范围的描述应当被认为已经具体公开了所有可能的子范围以及所述范围内的单个数值。例如，一个例如从1至6的范围描述应当被认为已经具体公开的子范围，例如从1至3、从1至4、从1至5、从2至4、从2至6、从3至6等，以及该范围内的例如1、2、3、4、5和6的单个数字。无论范围的宽度，这都适用。

[0135] 显然，在阅读了上述公开内容之后，对本领域技术人员来讲，在不背离本申请的精神和范围的情况下各种其它修改和应用的适应性将是显而易见的，并且意图是所有这样的修改和变更在所附权利要求的范围之内。

[0136] 附图标记

[0137] 30 柔性装配线

[0138] 32 托盘分配器

[0139] 34 第一装载站

[0140] 36 第二装载站

[0141] 38 第三装载站

[0142] 40 手动装载站

[0143] 42 检验和剔除站

[0144] 43 自动剔除站

[0145] 44 托盘到车装载站

[0146] 46 传送机

[0147] 48 主计算机

[0148] 50 第一显示器

[0149] 52 第二显示器

[0150] 54 第一箱式堆垛机

[0151] 56 第二箱式堆垛机

[0152] 58 振动碗分拣机

[0153] 60 带

[0154] 62 拖车

[0155] 64 前端

[0156] 66 后端

[0157] 68 推车

[0158] 70 第一操作者

[0159] 72 第二操作者

[0160] 74 手臂

[0161] 76 空托盘

[0162] 78 第一四轴机器人

[0163] 80 干净的空托盘

[0164] 82 第二四轴机器人

[0165] 84 托盘

[0166] 86 第三四轴机器人

[0167] 88 托盘

[0168] 90 托盘

[0169] 91 旋转架

[0170] 92 纵向

[0171] 100 方法

[0172] 102 输入

[0173] 104 检索

[0174] 106 上传

[0175] 108 移动

[0176] 110 检验

[0177] 112 比较

[0178] 114 抓取

[0179] 116 放置

[0180] 118 投进

[0181] 119 允许

[0182] 120 前进

[0183] 122 识别

[0184] 124 检测

[0185] 126 捕捉

[0186] 128 放置

[0187] 130 扫描

[0188] 132 比较

[0189] 134 代替

[0190] 136 确定

[0191] 138 伸展

[0192] 140 抓取

[0193] 141 餐具托盘包

[0194] 142 举起

[0195] 144 获取

[0196] 146 移动

[0197] 148 代替

[0198] 150 感知

[0199] 152 检查

[0200] 154 伸展

[0201] 156 抓取

[0202] 158 换向

[0203] 160 放置

[0204] 162 拍摄

[0205] 164 处理

[0206] 166 离开

[0207] 168 拿掉

[0208] 170 代替

[0209] 172 选取

[0210] 174 放置

[0211] 176 仔细检查

[0212] 178 拿掉

[0213] 180 查看

[0214] 182 干预

[0215] 184 获取

[0216] 186 比较

[0217] 188 扣留

[0218] 190 堆积

[0219] 192 接收

[0220] 194 接近

[0221] 196 抓住

[0222] 198 识别

[0223] 200 插入

[0224] 202 传送

[0225] 204 显示

[0226] 206 标签

[0227] 210 第二柔性装配线

[0228] 212 第三柔性装配线

[0229] 214 第四装载站

[0230] 216 第五装载站

[0231] 218 第六装载站

[0232] 220 剔除传送机

[0233] 222 第一箱

[0234] 224 第二箱

[0235] 226 第三箱

[0236] 228 第四箱

[0237] 230 传送机

[0238] 232 传送机

[0239] 234 非食品物品视觉机器人模块

[0240] 236 非食品物品视觉机器人模块

[0241] 238 食品视觉机器人模块

[0242] 240 传送机

[0243] 242 食品

[0244] 244 传送机244

[0245] 246 质量不合格食品

[0246] 248 废料箱

[0247] 250 食品视觉机器人模块

[0248] 252 自动食品分配器

[0249] 254 可旋转的食品料斗

[0250] 256 转向器

[0251] 258 传送机

[0252] 260 顶链轮齿轮

[0253] 262 底链轮齿轮

[0254] 264 链条

[0255] 266 滚子链

[0256] 268 装料托盘

[0257] 270 一侧

[0258] 272 另一侧

[0259] 274 自动引导车

[0260] 276 柔性装配线

[0261] 278 自动箱式堆垛机和圆盘传送机

[0262] 280 箱

[0263] 282 方法

[0264] 284 第一步骤

[0265] 286 第二步骤

[0266] 288 第三步骤

[0267] 290 第四步骤

[0268] 292 机械手臂

[0269] 294 第一杯

[0270] 296 第二杯

[0271] 298 吸杯

[0272] 300 第三杯