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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Identifikationsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Identifikation eines Gegenstandes mit der erfindungsgemässen Identifikationsvorrichtung.
Wie es allgemein bekannt ist, werden Getränkeflaschen, Bierflaschen und dergleichen in Kästen transportiert und gelagert. Die Kästen sind üblicherweise Eigentum einer bestimmten Brauerei oder dergleichen, und sie werden auf der Grundlage eines Rückgabesystems verwendet.
Die US-PS 5 443 164 A offenbart ein Farbidentifikationsverfahren, bei dem der gesamte Gegenstand gleichzeitig beleuchtet wird. Mit Hilfe einer Linienkamera wird der Gegenstand selbst identifiziert.
Die WO 92 14142 A1 offenbart eine Vorrichtung, die eine Kamera zur Identifizierung eines Gegenstandes verwendet. Der Gegenstand befindet sich dabei in einer vorgegebenen Distanz zum Identifikationspunkt. Eine exakte Positionierung des Gegenstandes ist erforderlich.
In der DE 44 16 952 A1 wird Glas identifiziert, das zu einer speziellen Farbgruppe gehört. Die Identifikation basiert darauf, dass das Licht durch das Glas durchtritt.
In bestimmten Situationen ist es erforderlich, Kästen zu identifizieren und zu sortieren, die unterschiedlichen Eigentümern gehören. In anderer Hinsicht können die Kästen einen ähnlichen Aufbau und eine ähnliche Form aufweisen, sich aber hinsichtlich eines Logos bzw. Firmenemblems unterscheiden, das auf der Seitenfläche angebracht ist. Bisher ist es erforderlich gewesen, derartige Kästen manuell zu identifizieren und zu sortieren, was zeitaufwendig ist und somit grosse Kosten verursacht.
Im allgemeinsten Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung eine eindeutige Identifikation von Gegenständen. Hierbei sind Gegenstände im allgemeinen als Produkte, Packungen, Dosen usw. zu verstehen. Ein besonderes Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist eine Identifikation von rückgebbaren bzw. rückführbaren Kästen für Flaschen, und insbesondere von Kästen, die rückgebbare bzw. rückführbare Flaschen enthalten, in Verbindung mit einem automatischen Rückgabegerät.
Weiterhin gibt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren an, das so zuverlässig wie möglich ist und das keine präzise Positionierung des Kastens, d. h. keine präzise Entfernung des Kastens von einer Seite einer Beförderungsvorrichtung erfordert. Des weiteren gibt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren an, mit denen es möglich ist, die Kästen auf der Grundlage von kleineren Details zu klassifizieren, auch wenn das zugehörige Hauptfirmenemblem identisch ist, aber die zugehörigen Seitenflächen einige Unterschiede in Symbolen oder Mustern aufweisen, auf deren Grundlage die Kästen unterschieden werden können.
Gemäss der vorliegenden Patentanmeldung wird eine Vorrichtung zur Identifikation beschrieben, die zur Unterscheidung aller Gegenstände, Produkte, Packungen usw. auf der Grundlage von Farbe geeignet ist. Die Erfindung ist besonders zur Identifikation von Kästen geeignet, wie beispielsweise von Kästen für Flaschen. Die Erfindung ist insbesondere für die Verwendung in Verbindung mit einem automatischen Kastenrückgabegerät geeignet, wobei in diesem Fall das Rückgabegerät neben dem Kasten auch zurückgegebene Flaschen identifiziert, die in dem Kasten enthalten sind, sowie eine Rückgabeempfangsbestätigung und/oder ein Rückgabegeld und/oder ein Pfand oder eine andere, die Rückgabe, d. h. die Kästen und Flaschen betreffende Bescheinigung ausgibt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist derart angebracht, dass sie vor Licht geschützt ist, so dass von aussen stammendes störendes Licht kein Hindernis für eine Identifikation des Kastens darstellt
Erfindungsgemäss ist der Kasten auf einer Beförderungsvorrichtung plaziert und wird mit einer konstanten Geschwindigkeit an der Identifikationsvorrichtung vorbei befördert. Die Identifikationsvorrichtung sendet einen Lichtstreifen auf die Oberfläche des Kastens. Ein Lichtstrahl, der bei dem Lichtstreifen zurück zu der Vorrichtung reflektiert wird, wird auf der Grundlage der Grössenordungen von drei Farben Rot, Grün und Blau untersucht. Von jedem bestimmten Längenpunkt entlang der Seitenwand des Kastens werden in Abständen von etwa 2 Millimetern Abtastungen der Oberfläche des Kastens vorgenommen, wobei eine Mittelwertfarbe bzw.
Durchschnittsfarbe des Kastens bei dem Längenpunkt erhalten wird. Die Vorrichtung muss die Farben nicht getrennt in vertikaler Richtung identifizieren. Abtastungen werden etwa 100 mal pro Sekunde vorgenommen.
In der erfindungsgemässen Vorrichtungslösung wird ein Lichtstrahl auf der Oberfläche des Kastens erzeugt, wobei sich dieser Strahl über einen wesentlichen Abschnitt der Höhe der Seitenflache des Kastens erstreckt. Während der Identifikation der Farbe des Kastens bewegt sich die
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Beförderungsvorrichtung mit einer konstanten Geschwindigkeit, so dass mit dem Lichtstrahl ein wesentlicher Abschnitt der Seitenfläche des Kastens abgetastet wird.
In dem erfindungsgemässen Verfahren wird nach dem vorstehend beschriebenen Abtasten bzw. Lesen ein Vergleich mit zuvor programmierten, in den Speicher der Vorrichtung gespeicherten Kästen ausgeführt. Mittels eines Berechnungsalgorithmus oder eines Äquivalents wird eine Überprüfung vorzugsweise auf der Grundlage der Grundfarbe des Kastens und eines Firmenemblems auf dem Kasten sowie vorteilhafterweise ebenso auf der Grundlage einiger besonderer Punkte auf der Seitenfläche des Kastens ausgeführt. In dem erfindungsgemässen Verfahren und der erfindungsgemässen Vorrichtungslösung wird eine Seitenfläche des Kastens untersucht. Der Lichtstrahl verläuft vertikal und ist senkrecht zu der Laufoberfläche der Beförderungsvorrichtung angeordnet, die vorzugsweise eine Bandbeförderungsvorrichtung ist.
Die Identifikation der Farbe der Kastenseite wird vorzugsweise rechts von der Vorderkante des Kastens gestartet und etwa 100 mm vor der anderen vertikalen Kante des Kastens beendet.
Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabe sowie weiterer Probleme, die nachstehend aufgedeckt werden, sind die erfindungsgemässe Identifikationsvorrichtung für Gegenstände sowie das erfindungsgemässe Verfahren zur Identifikation von Gegenständen, wie folgt, gekennzeichnet
Die erfindungsgemässe Identifikationsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle vorgesehen ist, von der ein Lichtstreifen gleichmässiger Breite auf einer Oberfläche eines zu identifizierenden Gegenstands erzeugt wird, wobei der auf der Oberfläche des Gegenstands erzeugte Lichtstreifen oder Lichtstrahl mittels einer Farbunterscheidungseinrichtung überprüft wird, die einen von der Oberfläche des Gegenstands reflektierten Lichtstrahl empfängt,
und dass durch mittels der Farbunterscheidungseinrichtung erzeugter Signale aus unterschiedlichen Oberflächenbereichen des überprüften Gegenstands Farbkodes erzeugt werden, die mit in einem Speicher einer Zentraleinheit der Vorrichtung gespeicherten Farbkodes von zu identifizierenden Gegenständen verglichen werden, wobei der Gegenstand auf der Grundlage des Vergleichs identifiziert wird, wobei die Vorrichtung eine Beförderungsvorrichtung aufweist, auf der der zu identifizierende Gegenstand an einem Farbidentifikationspunkt vorbei befördert wird, und wobei die Vorrichtung eine Entfernungsmesseinrichtung aufweist, mittels der die Entfernung der Fläche des zu identifizierenden Gegenstands von der Identifikationseinheit der Farbunterscheidungseinrichtung gemessen wird.
Vorzugsweise ist die Entfernungsmesseinrichtung vor der Farbunterscheidungseinrichtung und vor dem Punkt, bei dem der Lichtstrahl auf eine Fläche des Gegenstandes trifft, angeordnet.
Vorteilhafterweise wird der Lichtstreifen oder Lichtstrahl in Form von weissem Licht über optische Faserleitungen von einer Lichtquelle erzeugt, wobei inbesondere die Enden der optischen Faserleitungen derart an einen Lichtstrahl angepasst sind, dass die Enden der optischen Faserleitungen Seite an Seite angeordnet sind und der von ihnen ausgehende Lichtstrahl einen Lichtstreifen bildet, der durch eine Linse zu einem Lichtstrahl gleichmässiger Breite auf der Seitenfläche des Gegenstands gebildet wird.
Es ist günstig, wenn der Lichtstreifen oder Lichtstrahl in vertikaler Richtung auf der Oberfläche des Gegenstandes verläuft und der Lichtstrahl eine konstante Breite aufweist, die in einem Bereich von 5 bis 20 mm liegt.
Vorzugsweise weist eine Licht empfangende Farbunterscheidungseinrichtung Filter sowie dahinter liegende Erfassungselemente auf, wobei die Filter Seite an Seite angeordnet sind und ausgelegt sind, von jedem Lichtstrahl während eines Messzyklus eine Abtastung vorzunehmen, die über das Filter an das jedem Filter zugeordnete Erfassungselement übertragen wird, wobei eines der Filter ausgelegt ist, rotes Licht zu dem zugehörigen Erfassungselement hindurchtreten zu lassen, das einen dem Signal entsprechenden Spannungswert und weiter einen numerischen Wert erzeugt, während ein Filter, das grünes Licht hindurchtreten lässt, mit dem Erfassungselement verbunden ist, das die Intensität dieser Lichtkomponente misst und in eine Spannung umwandelt, und ein Filter, das blaues Licht hindurchtreten lässt, mit dem Erfassungselement verbunden ist,
das die Intensität dieser Lichtkomponente misst und die Grössenordnung dieser Lichtkomponente der Abtastung in einen Spannungswert umwandelt, der weiter in einen numerischen Wert umgewandelt werden kann, so dass auf diese Weise von jeder Position entlang der Seite des Gegenstandes ein Kode der Durchschnittsfarbe entsprechend dem Punkt auf der Seite des Gegenstandes gebildet wird.
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Insbesondere sind die Filter in der Farbunterscheidungseinrichtung sowie die zugehörigen Erfassungselemente, in Richtung der Beförderungsrichtung des zu identifizierenden Gegenstandes gesehen, Seite an Seite und als einzelne einstückige Einheit angebracht, wobei vorzugsweise die Identifikationseinheit der Farbidentifikationseinrichtung ausgelegt ist, den auf der Oberfläche des zu identifizierenden Gegenstands erzeugten Lichtstreifen aus einem Lesebereich zu empfangen/ lesen, wobei der Lesebereich die Form einer Pyramide aufweist, an deren Spitze die Identifikationseinheit der Farbunterscheidungseinrichtung angebracht ist.
Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung eine Zentraleinheit sowie einen dann enthaltenen Speicher als Bibliothek auf, in den die unterschiedlichen Farbkodes der Identifikationsbereiche von Typen von zu identifizierenden Gegenständen vorab gespeichert worden sind, wobei die Identifikationsbereiche einen Positionsbereich eines auf der Oberfläche des Gegenstands angebrachten Firmenemblems in einem Bereich auf der Seitenfläche des Gegenstands, vorzugsweise ebenso einen Bereich, der die Grundfarbe des Gegenstands auf der Seitenfläche des Gegenstands anzeigt, sowie vorzugsweise einen dritten Bereich auf der Seitenfläche des Gegenstands umfassen, der ein bestimmtes Merkmal auf der Seitenfläche des zu identifizierenden Gegenstands wie einen Buchstaben, ein Etikett oder dergleichen enthält.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Identifikation eines Gegenstands mit der erfindungsgemässen Identifikationsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, - dass der zu identifizierende Gegenstand derart auf einer Beförderungsvorrichtung plaziert wird, dass seine longitudinale Achse im wesentlichen parallel zu der longitudinalen Achse der Beförde- rungsvorrichtung verläuft, - dass der Gegenstand mittels der Beförderungsvorrichtung an einer Lichtquelle und einer Farb- unterscheidungseinrichtung vorbei geführt wird, wobei die Lichtquelle einen Lichtstreifen oder
Lichtstrahl mit gleichmässiger Breite auf einer Seitenfläche des zu identifizierenden Gegenstan- des erzeugt, der vertikal auf der Seitenfläche des Gegenstandes verläuft, - dass mittels der Farbunterscheidungseinrichtung (14) an unterschiedlichen Längenpunkten auf der Seite (10a)
des Gegenstands in einem bestimmten Lesebereich über die Länge des Gegen- stands eine Durchschnittsfarbe und die zugeordneten Farbkodes ermittelt werden, - dass aus den diesem Bereich entnommenen Farbkodes der Kode der Durchschnittsfarbe des
Lesebereichs berechnet wird und - dass der derart erhaltene Kode der Durchschnittsfarbe mittels eines Algorithmus oder dergleichen mit den vorab in einem Speicher einer Zentraleinheit der Vorrichtung gespeicherten Farbkodes eines entsprechenden Bereichs der unterschiedlichen Typen von zu identifizierenden Gegen- ständen verglichen wird.
Vorzugsweise entspricht ein Lesebereich auf der Oberfläche des zu identifizierenden Gegenstands dem Positionsbereich des Firmenemblems auf der Oberfläche des zu identifizierenden Gegenstands. Zusätzlich oder alternativ kann ein Lesebereich auf der Oberfläche des Gegenstands derart ausgewählt sein, dass er der Durchschnittsgrundfarbe der Seitenfläche des Gegenstands entspricht, von dem die Farbe gelesen wird.
Vorteilhafterweise werden Spannungen, die unterschiedliche Farben anzeigen und die von Erfassungselementen erzeugt werden, mittels Umwandlungsgraphen in normierte Farbkodewerte umgewandelt, wobei die Umwandlungsgraphen für jedes Gerät getrennt bestimmt worden sind und die Umwandlungsgraphen sind für jede Farbe und für jede Entfernung des Gegenstandes von einer Identifikationseinheit vorhanden/erzeugt worden, wobei mittels der in dem Identifikationsvorgang gemessenen Entfernung des Gegenstandes ein normierter Farbkode sowohl bei Speicherung der Farbkodewerte in den Speicher der Vorrichtung als auch bei Lesen des zu identifizierenden Gegenstandes erzeugt wird.
Schliesslich wird vorzugsweise ein Lesebereich auf der Oberfläche des Gegenstandes von der Länge der Seitenfläche des Gegenstandes verwendet, wobei in diesem Bereich ein bestimmtes spezifisches Zeichen, wie ein Buchstabe, eine Zahl, ein Muster oder dgl., auftritt.
Mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung und des erfindungsgemässen Verfahrens können insbesondere Kästen auf der Grundlage von Farbe zuverlässig identifiziert und unterschieden werden, wobei erhebliche Einsparungen von Kosten und Zeit erreicht werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung und das erfindungsgemässe Verfahren gestatten ebenso ein automatisches Sortieren von Kästen in unterschiedlichen Anwendungen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1A eine Seitenansicht einer Vorrichtungslösung,
Fig.1B eine Ansicht der Vorrichtungslösung gemäss Fig. 1A in Richtung eines Pfeils k1,
Fig. 1C eine Ansich der Vorrichtung gemäss Fig. 1A in Richtung eines Pfeils k2,
Fig.1 D eine Ansicht der Vorrichtung gemäss Fig. 1A in Richtung eines Pfeils k3,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Hauptkomponenten der Vorrichtung,
Fig. 3A, 3B und 3C ein stufenweise Darstellung der Arbeitsweise der Vorrichtung,
Fig. 4A eine Darstellung eines Lichtstreifens, d. h. eines Lichtstrahls, der einen vertikal beleuchteten Bereich, vorzugsweise in Parallelogrammform, auf einer Seitenfläche eines Kasten in der Stufe gemäss Fig. 3A darstellt,
Fig.
4B eine Darstellung des Lichtstrahls in der Stufe gemäss Fig. 3B,
Fig.4C eine Darstellung des Lichtstrahls in der Stufe gemäss Fig. 3C,
Fig. 5 eine Darstellung einer farbidentifizierten Seitenfläche des Kastens als Spannungsverlaufgraph,
Fig.6A eine Darstellung eines Lesens einer Farbmatrix des Kastens und einer vorangegangenen Messung der Entfernung des Kastens,
Fig.6B eine Darstellung einer Identifikationseinheit der Farbidentifikationsemrichtung, wobei die Identifikationseinheit eine integrierte getrennte Komponente darstellt, die Farbfilter und Erfassungselemente aufweist,
Fig. 6C eine Veranschaulichung der Farbmatrix auf der Seitenfläche des Kastens,
Fig.6D einen Umwandlungsgraph zur Normierung von Farbkodes, und
Fig. 7 die Vorrichtung in Verbindung mit einem automatischen Kastenrückgabegerät.
Fig. 1A zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtungslösung. Die Erfindung ist geeignet, Gegenstände im allgemeinen zu identifizieren. Die Erfindung ist jedoch besonders geeignet, Kästen zu identifizieren. Ein Kasten 10 wird auf einer Beförderungsvorrichtung 11 plaziert und auf der Laufoberfläche der Beförderungsvorrichtung 11, die vorzugsweise eine Bandbeförderungsvorrichtung ist, weiter zu einem Lesebereich 200 einer Farbidentifikationsvorrichtung bzw.
Farbunterscheidungseinrichtung 14 (Beförderungsrichtungspfeil = N1) befördert. Der Lesebereich 200 besteht aus einem pyramidenförmigen Raum, der durch gestrichelte Linien in der Figur definiert ist, wobei die Einrichtung 14 in diesem Bereich einen auf der Oberfläche des Kastens 10 erzeugten Lichtstrahl lesen kann. Dabei ist wichtig, dass der Lichtstrahl 12 auf einer Seitenfläche 10a des Kastens 10 in dem durch die Pyramide 200 definierten Raum erzeugt wird. Es ist der Farbunterscheidungseinrichtung 14 möglich, in dem durch die Pyramide 200 definierten Raum, d.h. an jeder Stelle auf der Grenze dieses Raums oder in seinem Inneren, den von einer Lichtquelle 13 auf der Seite 10a des Kastens 10 erzeugten Lichtstrahl 12 zu lesen.
In Fig. 1B ist die erfindungsgemässe Vorrichtungslösung gemäss Fig. 1A in Richtung des Pfeils k, gezeigt, d.h. in einer Draufsicht. Wie es in Fig. 1 B gezeigt ist, hat der Kasten 10 den Lesebereich 200 erreicht, und der Strahl 12 ist von der Lichtquelle 13 in der Farbunterscheidungseinrichtung 14 erzeugt worden. Von der Lichtquelle 13 wird weisses Licht erzeugt. Das Licht wird über faseroptische Kabel 18a1, 18a2, 18a3 bzw. optische Faserleitungen geleitet. Die optischen Faserleitungen 18a1, 18a2... werden in einer vertikalen Linie zur Abstrahlung von Licht geteilt. Das Licht wird anschliessend von den Seite an Seite angeordneten Faserenden zu einer Linse 19 geführt. Die Linse bildet einen Lichtstreifen oder Lichtstrahl gleichmässiger Breite aus dem Licht, wobei der Lichtstrahl zu der Seitenfläche 10a des Kastens 10 geführt wird.
Auf diese Weise wird von der Lichtquelle 13 ein Lichtstrahl S1 auf der Oberfläche des Kastens 10 erzeugt, und ein reflektierter Lichtstrahl S2 wird mittels Erfassungselemente 17a, 17b und 17c empfangen.
Fig. 1C zeigt die Vorrichtung aus der Richtung des Pfeils k2 gemäss Fig. 1A. Wie es in der Figur gezeigt ist, ist der pyramidenförmige Bereich 200 gemäss der Vorrichtungslösung derart angepasst, dass die Erfassungselemente 17a, 17b, 17c, die den reflektierten Lichtstrahl S2 empfangen, in dem mittleren Bereich der Höhe in Bezug auf die Höhe des auf dem Kastens 10 erzeugten Strahls S1 angebracht sind. Auf diese Weise kann eine höchstmögliche Lesegenauigkeit erreicht werden.
Wie es in Fig. 1C gezeigt ist, sind die Enden der optischen Faserleitungen 18a1, 18a2, 18a3, 18a4 und 18a5 derart angebracht, dass sie sich in der gleichen vertikalen Position befinden, und dass das von ihnen erzeugte weisse Licht weitergeführt und mittels der Linse 19 derart gesammelt wird, dass aus
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dem Licht ein Lichtstreifen oder Lichtstrahl 12 mit gleichmässiger Breite auf der Seite 10a des Kastens 10 gebildet wird.
Fig. 1D zeigt eine Darstellung in Richtung des Pfeils k3 gemäss Fig. 1A, d. h. eine senkrecht zu der Beförderungsrichtung L1 der Beförderungsvorrichtung gezeigte Darstellung. Wie es in der Darstellung gezeigt ist, sind die Erfassungselemente 17a, 17b, 17c an der Spitze des Lesebereichs, d. h. der Lesepyramide angebracht. Alle Strahlen 12, die in dem Bereich der Pyramide in den durch die Seitenflächen und die Grundfläche der Pyramide definierten Raum und auf diese Flächen reflektiert werden, können erfindungsgemäss mittels der Erfassungselement 17a, 17b, 17c gelesen werden. Der Lichtstrahl 12 ist derart angepasst, dass er auf die Oberfläche des Kastens übertragen wird, so dass er im wesentlichen über die Länge der Seitenwand des Kastens in vertikaler Richtung läuft.
In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich ein Kasten 10 auf der Beförderungsvorrichtung 11. Auf der Seitenfläche 10a des Kastens 10 wird ein Lichtstrahl 12 von einer Lichtquelle 13 erzeugt, die einen Lichtstrahl S1 aus weissem Licht auf die Oberfläche des Kastens überträgt. Der Lichtstrahl S1 wird von der Seitenfläche 10a des Kastens reflektiert. Der reflektierte Lichtstrahl S2 wird zu der Farbunterscheidungseinrichtung 14 übertragen, in der ein Farbkode erzeugt wird. Dieser Kode wird mit gespeicherten Farbkodes verglichen, die in einem Speicher 15a einer Zentraleinheit 15, d.h. in einer sogenannten Bibliothek vorhanden sind, wobei auf diese Weise der Kastentyp identifiziert wird, falls die Kodes einander entsprechen.
Die Farbunterscheidungseinrichtung 14 umfasst Filter 16a, 16b, 16c und hinter den Filtern Erfassungselemente 17a, 17b, 17c, die die Grössenordnungen von rotem, blauem und grünem Licht in dem reflektierten Licht S2 erfassen. Wenn Gegenstände im allgemeinen, wie beispielsweise Packungen, Dosen, Pakete usw., identifiziert werden, werden vor der Identifikation die Kodes der zu identifizierenden Gegenstände in den Speicher 15a der Zentraleinheit 15 programmiert.
In dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 befindet sich der Kasten 10 auf der Beförderungsvorrichtung 11 Bei einer geeigneten Entfernung wird von der Lichtquelle 13 über ein faseroptisches Kabel 18, d.h. über die optischen Faserleitungen 18a, 18a2..., und die Linse 19 ein Lichtstrahl S1 aus weissem Licht auf die Seitenfläche 10a des Kastens 10 übertragen. Der reflektierte Lichtstrahl S2 wird zu der Farbunterscheidungseinrichtung 14 bzw. zu einer zugehörigen Farbunterscheidungseinheit 300 geleitet. Die Farbe des Kastens wird gemessen und Farbkodes (R, G, B) für den Kasten 10 werden erzeugt, die mit zuvor in dem Speicher 15a der Zentraleinheit 15 gespeicherten Farbkodes (R', G', B') von unterschiedlichen Kästen verglichen werden.
Falls die gemessenen Daten den gespeicherten Daten entsprechen, ist der Kastentyp identifiziert, und eine der Identifikation, d. h. dem Kastentyp, entsprechende Rückkopplung wird ausgegeben, beispielsweise eine Empfangsbestätigung, Geld oder dergleichen.
Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wird von der Lichtquelle ein Strahl S1 aus weissem Licht zu der Oberfläche des Kastens 10 gesendet. Durch das faseroptische Kabel wird das reflektierte Licht S2 derart in der Richtung seiner Breite D beeinflusst, dass daraus drei Abtastkomponenten bzw. Komponentenproben a1, a2, a3 erhalten werden. Die Breite D des Lichtstrahls 12 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 20 mm. Die Proben a1, a2, a3 werden in den Filtern 16,16a, 16b und 16c gefiltert, wobei die Proben a1, a2, a3 in Bezug auf rote (R), grüne (G) und blaue (B) Farbe gefiltert werden.
Das Filter 16a erlaubt den Durchgang von rotem (R) Licht, das Filter 16b erlaubt den Durchgang von grünem (G) Licht und das Filter 16c erlaubt den Durchgang von blauem (B) Licht Hinter dem Filter 16a befindet sich das Erfassungselement 17a, hinter dem Filter 16b das Erfassungselement 17b und hinter dem Filter 16c das Erfassungselement 17c. Die Erfassungselemente 17a, 17b, 17c erfassen die Grössenordnung jeder Lichtkomponente (R, G, B) in der Probe, indem beispielsweise die Intensität der gefilterten Lichtkomponenten gemessen wird. Auf diese Weise kann die Grössenordnung jeder Farbe gemessen werden, wodurch ein Farbkode der drei Werte für das gemessene Licht erhalten wird. Der so erhaltene Farbkode wird mit den bekannten Farbkodes verglichen, die in dem Speicher 15a der Zentraleinheit 15 gespeichert sind.
Als Ergebnis dieses Vergleichs kann der Typ des Kastens 10 auf der Grundlage seiner Farben definiert werden. Auf diese Weise kann der Kasten 10 identifiziert und sortiert werden.
In den Fig. 3A, 3B, 3C wird die Beförderung des Kastens durch den Lesebereich 200 (die sogenannte Lesepyramide) veranschaulicht. In Fig. 3A ist die Identifikation des Kastens beginnend bei der vertikalen Kante des Kastens gestartet worden. Die allgemeine Farbe des Kastens kann ab
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dem Anfang des Kastens, d.h. ab dem Bereich A"'- A"" identifiziert werden.
In Fig. 3B befindet sich der Lichtstreifen oder Lichtstrahl 12 bereits im mittleren Bereich des Kastens, wobei sich in diesem Bereich im Allgemeinen das auf dem Kasten aufgebrachte Firmenemblem befindet. In Fig. 3C ist in der longitudinalen Richtung des Kastens der Endbereich des Kastens erreicht worden. Hier kann das Lesen beispielsweise vor der Endkante des Kastens 10 unterbrochen werden.
In Fig. 4A ist entsprechend zu Fig. 3A die Lesestufe gezeigt, bei der sich der Strahl 12 an der Anfangskante des Kastens befindet.
In Fig. 4B ist entsprechend zu Fig. 3B die Position des Strahl 12 auf einem farbigen Firmenemblem LO gezeigt, das auf der Oberfläche des Kastens angebracht ist. In Fig. 4C ist die Position des Strahl 12 in dem Endbereich der Seitenwand 10a des Kastens 10 gezeigt, bei der das Lesen gestoppt werden kann.
In der erfindungsgemässen Vorrichtungslösung werden ein Lesebereich in Form einer Pyramide oder einer abgeflachten Pyramide sowie ein länglicher Lichtstreifen oder Lichtstrahl 12 eingesetzt, wobei der Lichtstrahl von einer Lichtquelle 13 erzeugt worden ist, die weisses Licht über faseroptische Kabel, d. h. über optische Faserleitungen 18a1, 18a2, 18a3 ... auf die Seitenfläche 10a des Kastens 10 sendet. Ein Vorteil der Lösung liegt darin, dass es nicht entscheidend ist, wie sich die Position des Kastens 10 in Bezug auf ein Laufband 11a der Beförderungsvorrichtung 11 verhält.
Am wichtigsten ist, dass die Longitudinalachse X1 des Kastens parallel zu der Longitudinalachse X2 der Beförderungsvorrichtung 11 ist. In diesem Fall werden sogenannte Winkelfehler vermieden, die die Lesegenauigkeit verschlechtern würden.
Die Einrichtung 14 liest die Farbe der Seitenfläche 10a des Kastens 10 von einem Lesepunkt A1 zu einem Lesepunkt A2. Das Lesen wird durch Lesen der Farben des Lichtstrahls bei bestimmen Zeitintervallen mit wiederholter Abtastung beispielsweise in Abständen bzw. bei Entfernungen von zwei Millimetern von einem Ende zum anderen Ende entlang des Lesebereichs A1...A2 auf dem Kasten ausgeführt. Auf diese Weise kann eine wirkliche Grössenordnung der Seitenfläche des Kastens gelesen werden, und eine Farbkodekombination R, G, B der jeder Längenposition entsprechenden Durchschnittsfarbe des gelesenen Kastens kann erzeugt werden. Der Kode (R, G, B) kann als Spannungswert und ferner als numerische Zahl erzeugt werden.
Die Identifikation des an dem Kasten 10 angebrachten Firmenemblems LO, das sich beispielsweise bei der in den Fig. 3B bis 4B gezeigten Position befindet, kann derart ausgeführt werden, dass die Farben R, G, B über einen bestimmten Längenbereich der Seitenwand 10a des Kastens erfasst werden, beispielsweise in dem Bereich A'... A". Dieser Bereich A'... A" wird gemäss der Position des Firmenemblems LO derart vorausgewählt, dass der Testbereich, d. h. die Abtastung, die üblichste Position darstellt, in der das Firmenemblem auftritt. Schliesslich wird der Mittelwert bzw. Durchschnittswert der Farbwerte der bei dem Bereich A'... A" gemessenen Farbstrahlen berechnet. Dieser Durchschnittswert stellt den Identifikationskode des Firmenemblems LO des entsprechenden Kastentyps dar.
Der Messvorgang beispielsweise in Bezug auf die allgemeine Farbe des Kasten (Bereich A"'...A"") und in Bezug auf bestimmte Farben oder Merkmale des Kastens ist ähnlich.
Folglich wird, wenn die zu identifizierenden Kastentypen zu dem Speicher 15a der Zentraleinheit 15, d. h. zu der sogenannten Bibliothek, übertragen werden, die Programmierung der Identifikationsdaten derart ausgeführt, dass die typischen Merkmale bezüglich jedes Kastens von bestimmten Bereichen herrühren. Somit werden, wenn zu identifizierende Kästen geprüft werden, die erhaltenen bzw. gemessenen Identifikationsdaten R1, G1, B1; R2, G2, B2; R3, G3, B3 mittels eines Algorithmus mit den in dem Speicher 15a gespeicherten Identifikationsdaten verglichen.
Falls die Farbkodes der Durchschnittsfarbe bestimmter Bereiche und/oder des Gesamtbereichs des zu identifizierenden Kastens 10 mit einigen Farbkodekombinationen eines bestimmten Kastentyps, der in dem Speicher der Zentraleinheit gespeichert ist, innerhalb einer bestimmten Toleranz in Einklang gebracht werden können, wird die Identifikation angenommen und die Identifikation des Kastens wird als ausgeführt abgespeichert.
Bei der Identifikation des Kastens werden vorzugsweise drei unterschiedliche Tests ausgeführt.
Mittels eines Algorithmus oder eines Äquivalents wird von dem zu messenden Kasten a) die Grundfarbe des Kastens identifiziert. Diese kann beispielsweise durch eine Erfassung des vorderen Bereichs der vertikalen Seite des Kastens erfasst werden. b) Ein zweiter Test wird bei dem
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Firmenemblem LO ausgeführt, d. h., ein bestimmter Bereich des zu identifizierenden Kastens wird geprüft, und die Daten werden mit Werten entsprechender Bereiche verglichen, die in der sogenannten Kastenbibliothek in dem Speicher des Geräts gespeichert sind.
c) Es ist möglich, als Test eine Farbmatrix über einen bestimmten Entfernungsbereich bei einem bestimmten Merkmal bzw Zeichen wie beispielsweise einem Etikett, einem Buchstaben und einer Zahlenreihe zu prüfen sowie dieses Ergebnis mit einer Gruppe von Werten des entsprechenden Bereichs zu vergleichen, die in der Bibliothek, d. h. in dem Speicher 15a gespeichert sind. Falls ein Kasten, der den drei Testergebnissen entspricht, in dem Speicher 15a, d. h. in der Bibliothek gefunden wird, ist der Kastentyp als ein in dem Speicher der Bibliothek gespeicherter Typ identifiziert. Dies wird der Person berichtet, die den Kasten zurückgibt, und/oder eine weitere Behandlung des Kastens wird auf der Grundlage der Identifikation ausgeführt.
Falls der Kasten nicht identifiziert wird, kann die Beförderungsrichtung des Beförderungsbands umgekehrt werden, um den Kasten an den Startpunkt zurückzubringen. Auf der Grundlage der Kastenidentifikation kann der Person, die den Kasten zurückgibt, eine Empfangsbestätigung, Geld oder ein dem Rückgabepreis des Kastens entsprechendes Äquivalent gegeben werden.
In der erfindungsgemässen Vorrichtungslösung und dem erfindungsgemässen Verfahren wird der Kasten durch einen Farbidentifikationspunkt mit konstanter Geschwindigkeit durch Bewegen des Laufbands 11a einer Beförderungsvorrichtung 11 mit konstanter Geschwindigkeit geführt. Die Identifikation des Kastens wird ausgeführt, während das Band läuft, wodurch der sich auf dem Band befindende Kasten kontinuierlich bewegt wird. Folglich wird der Kasten bei der Messstufe, wenn die Farbmatrix bestimmt wird, nicht einzeln gestoppt, sondern die Messstufe verläuft fortlaufend, und die Bewegung des Kastens während des Messvorgangs ist gleichmässig.
In Fig. 5 werden die Signaldaten, die einen gemessenen Kastentyp betreffen, für die einzelnen Farben dargestellt. Ein Graph fi zeigt die gemessene Signalintensität der Farbe Rot über die Länge der Kastenwand. Ein Graph f2 zeigt die gemessene Signalintensität der Farbe Grün und ein Graph f3 zeigt die gemessene Signalintensität der Farbe Blau über die Länge der Seitenwand des Kastens.
In Fig. 6A wird eine erfindungsgemässe Erfassungsvorrichtung gezeigt, in der der Lichtstrahl 12 und das reflektierte Licht mittels der Identifikationseinheit 300 der Farbidentifikationseinnchtung 14 untersucht werden, wobei die Identifikationseinheit aus einer einzelnen einstückigen bzw. integrierten Komponente besteht, die Seite an Seite angeordnete Filter 16a, 16b, 16c und mit den Filtern direkt verbundene Erfassungselemente 17a, 17b, 17c umfasst. Die Identifikationseinheit 300 stellt eine einzelne integrierte Komponente dar.
In Fig. 6A ist eine Messeinrichtung 500 gezeigt, die in Beförderungsrichtung des Kastens gesehen vor der Farbidentifikationseinrichtung 14 liegt. Mittels der Messeinrichtung 500 wird die Entfernung des Kastens von der Identifikationseinheit 300 gemessen. Dadurch wird die Entfernung des Lichtstrahls 12 auf der Oberfläche des Kastens von der Identifikationseinheit 300 eindeutig gemessen. Jedes Gerät muss getrennt kalibriert werden, damit Umwandlungsgraphen speziell für jedes Gerät erzeugt werden.
In dem erfindungsgemässen Verfahren sind die von den unterschiedlichen Erfassungselementen 17a, 17b und 17c in der Einheit 300 stammenden Spannungswerte sozusagen als Prozentwerte der Reflexion auf einer Skala von 0 bis 100 normiert.
In Fig. 6B ist die Farbunterscheidungseinheit 300 der Farbunterscheidungseinrichtung 14 gezeigt, wobei die Einheit Seite an Seite angeordnete Filter 16a, 16b, 16c und hinter jedem Filter ein auf jedes Filter bezogenes Erfassungselement 17a, 17b und 17c umfasst. Von jedem Erfassungselement kann die jede Farbe anzeigende Spannung direkt einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden, bei der die Spannung zu einem numerischen auslesbaren Wert umgewandelt werden kann. Die Filter 16a, 16b, 16c sind gemeinsam mit den zugehörigen Erfassungselementen 17a, 17b und 17c auf einem einzelnen Chip integriert.
In Fig. 6C wird die Bildung einer Farbmatrix aus den Farbwerten auf der Seitenfläche 10a des Kastens 10 veranschaulicht. Die Einrichtung 500, die die Entfernung der Farbidentifikationseinheit 300 von der Seitenfläche 10a des Kastens 10 misst, befindet sich in Beförderungsrichtung des Kastens gesehen vor der Einheit 300. Die Messeinrichtung kann nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten. Sie kann eine Ultraschall-Messeinrichtung, eine elektrische Messeinrichtung, eine Lichtsende-/Empfangseinrichtung usw. sein.
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Wie es in Fig. 6D gezeigt ist, wird die Umwandlung wie nachstehend beschrieben vorgenommen. Die von den Erfassungselementen 17a, 17b und 17c in der Einheit 300 stammenden Spannungen werden ausgelesen. Daraufhin wird beispielsweise rotes Licht, d. h. die von dem Erfassungselement 17a stammende Spannung geprüft. Der Spannungswert wird aus dem horizontalen Koordinatensystem Y gemäss Fig. 6D ausgelesen.
Wenn die mittels der Einrichtung 500 gemessene Entfernung des Kastens von der Farbidentifikationseinheit 300 bekannt ist, wird der Graph, der der gelesenen Entfernung entspricht und auf die Farbe R oder G oder B bezogen ist, aus einem Satz von Graphen gemäss Fig. 6D ausgewählt, d. h., für die Entfernung 1 die Graphen fR', fG', fB', und für die Entfernung 2 die Graphen fR, fG, fB, durch den auf die in der Figur veranschaulichten Weise ein sogenannter normierter Skalierungsfaktor in dem vertikalen Koordinatensystem X erhalten wird.
Folglich entspricht die von einem Erfassungselement 17a oder 17b oder 17c stammende Spannung, wobei jedes Erfassungselement immer eine bestimmte Farbe anzeigt, einem Graph, der einer bestimmten gemessenen Entfernung entspricht, und einem normierten Wert, der aus diesem Graphen erhalten wird. In der Figur wird die Umwandlung der Spannung y' durch den Graphen fG', der auf die Farbe Grün G und auf die Entfernung 1 bezogen ist, in den Kodewert X' veranschaulicht.
Wenn die Kästen 10 in den Speicher 15a der Vorrichtung gelesen werden, wird in der Lesestufe die Messung der Entfernung des Kastens mittels der Messeinrichtung 500 ausgeführt, und die von den Erfassungselementen stammenden Farbwerte werden in der Lesestufe mittels der Umwandlungsgraphen fR', fG', fB', fR, fG, fB, die für das betreffende Gerät abgestimmt sind, in normierte Farbkodewerte umgewandelt, die in einem Skalenbereich von 0 bis 100 eingestuft werden.
Wenn die Farbe der Seitenfläche eines zurückgegebenen Kastens oder eines Kastens gelesen wird, der auf andere Weise behandelt wird, und wenn die Farbmatrix der Farbe der Seitenfläche 10a des Kastens erzeugt ist, wobei die Matrix als R-, G-, B-Werte bei unterschiedlichen Längenpunkten der Seite des Kastens, d.h. über die Länge der Seitenfläche des Kastens zu verstehen ist, werden die Werte auf ähnliche Weise direkt bei der Bildung der Farbmatrix mittels der vorstehend beschriebenen Umwandlung in normierte Werte umgewandelt.
Die Umwandlungsgraphen können für das Gerät bei bestimmten regelmässigen Entfernungen berechnet werden, die bei der Beförderung des Kastens auftreten, wobei die dazwischenliegenden Entfernungen und Werte mathematisch berechnet werden, beispielsweise mittels Interpolation.
Folglich können unabhängig von der Entfernung des Kastens auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Umwandlung und der Messung der Entfernung des Kastens die Farbwerte des zurückgegebenen Kastens mit den in dem Kastenspeicher gespeicherten Farbwerten verglichen werden.
Die erfindungsgemässe Identifikationsvorrichtung 14 ist in hervorragender Weise für die Verwendung in Verbindung mit automatischen Kastenrückgabegeräten geeignet, wobei sie in einem zugehörigen Kastentunnel vor Licht geschützt ist. Folglich kann die erfindungsgemässe Vorrichtung derart verwendet werden, dass das automatische Kastenrückgabegerät die zurückgegebenen Flaschen zählt, die in dem Kasten enthalten sind, und die erfindungsgemässe Identifikationsvorrichtung den Kastentyp erfasst. Es ist ersichtlich, dass die Vorrichtung ebenso getrennt lediglich zum Sortieren und Unterscheiden der Kästen verwendet werden kann.
In Fig. 7 ist die erfindungsgemässe Identifikationsvorrichtung und die zugehörige Farbunterscheidungseinrichtung 14 in Verbindung mit einem automatischen Kastenrückgebegerät 600 gezeigt. Die Identifikationsvorrichtung 14 ist in dem Kastentunnel T des Geräts 600 angebracht.
Mittels der Vorrichtung P, durch die die in dem Kasten 10 enthaltenen zurückgegebenen Flaschen sowie die Anzahl der Flaschen identifiziert werden, wird ebenfalls die Entfernung des Kastens von der Identifikationsvorrichtung 14 gemessen, die sich seitlich von der Beförderungsvorrichtung befindet.
Wie es vorstehend beschrieben ist, betrifft die Erfindung eine Identifikationsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Identifikation eines Gegenstands. Die Identifikationsvorrichtung weist eine Lichtquelle 13 auf, von der ein Lichtstreifen gleichmässiger Breite auf einer Oberfläche 10a des zu identifizierenden Gegenstands 10 erzeugt wird. Der auf der Oberfläche des Gegenstands erzeugte Lichtstreifen oder Lichtstrahl 12 wird mittels einer Farbunterscheidungseinrichtung 17 überprüft, die den von der Oberfläche des Gegenstands reflektierten Lichtstrahl empfängt.
Durch Signale, die
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mittels der Farbunterscheidungseinrichtung 17 erzeugt werden, werden Farbkodes R, G, B für die unterschiedlichen Oberflächenbereiche des überprüften Gegenstands 10 erzeugt, wobei diese Kodes mit in einem Speicher 15a einer Zentraleinheit 15 der Vorrichtung gespeicherten Farbkodes R', G', B' von zu identifizierenden Gegenständen verglichen werden, wobei der Gegenstand 10 auf der Grundlage des Vergleichs identifiziert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Identifikationsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle (13) vorgesehen ist, von der ein Lichtstreifen gleichmässiger Breite auf einer Oberfläche (10a) eines zu iden- tifizierenden Gegenstands (10) erzeugt wird, wobei der auf der Oberfläche des Gegen- stands erzeugte Lichtstreifen oder Lichtstrahl (12) mittels einer Farbunterscheidungsein- richtung (14) überprüft wird, die einen von der Oberfläche (10a) des Gegenstands (10) reflektierten Lichtstrahl (S2) empfängt, und dass durch mittels der Farbunterscheidungsein- richtung (14) erzeugter Signale aus unterschiedlichen Oberflächenbereichen des überprüf- ten Gegenstands (10) Farbkodes (R, G, B) erzeugt werden, die mit in einem Speicher (15a) einer Zentraleinheit (15) der Vorrichtung gespeicherten Farbkodes (R', G', B') von zu identifizierenden Gegenständen verglichen werden,
wobei der Gegenstand (10) auf der
Grundlage des Vergleichs identifiziert wird, wobei die Vorrichtung eine Beförderungsvor- richtung (11) aufweist, auf der der zu identifizierende Gegenstand (10) an einem Farbiden- tifikationspunkt vorbei befördert wird, und wobei die Vorrichtung eine Entfernungsmessein- richtung (500) aufweist, mittels der die Entfernung der Fläche des zu identifizierenden Ge- genstands (10) von der Identifikationseinheit (300) der Farbunterscheidungseinrichtung (14) gemessen wird.