DE10123445A1 - Verfahren zur verbesserten Objekt-Erkennung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur optischen Erkennung des Vorhandenseins von Objekten, bei dem von einem Objekt-Sensor auf ein Objekt ein Lichtstrahl gerichtet wird, der von der Oberfläche des Objektes zurückreflektiert und bei dem genannten Sensor registriert wird, wobei sich zwischen Objekt und Sensor eine Kunststoff-Folie befindet.

Description

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren zur optischen Er­ kennung des Vorhandenseins von Objekten, bei dem von einem Objekt-Sensor auf ein Objekt ein Lichtstrahl gerichtet wird, der von der Oberfläche des Objektes zurückreflektiert und bei dem genannten Sensor registriert wird, wobei sich zwi­ schen Objekt und Sensor eine Kunststoff-Folie befindet.

Der Einsatz von optischen oder akustischen Sensoren zur Erkennung des Vor­ handenseins von Gegenständen ist in unserer heutigen Zeit in den unterschied­ lichsten Bereichen sehr weit verbreitet. Dabei ist in vielen Fällen nur eine einfache Ja/Nein-Meldung gewünscht. Mit anderen Worten, vielfach benötigt man nur die Aussage, ob sich der zu erkennende Gegenstand an der vorgesehenen Stelle befindet oder nicht. Ausgewählt aus den sehr breiten Anwendungsfeldern dieser Technologie ist beispielhaft genannt die Verwendung im Bereich der Erkennung von Gebinden, die Reinigungs- und Desinfektionsmittel enthalten.

Insbesondere im gewerblichen institutionellen und industriellen Bereich sind die Reinigungs- und Desinfektionsmittel zusammen mit dem zugehörigen Gebinde und der Dosier- oder Applikations-Vorrichtung häufig als zusammengehöriges, aufeinander abgestimmtes System zu betrachten.

Es kann beispielsweise vorkommen, daß das Gebinde, das Reinigungs- und Desinfektionsmittel enthält, nicht genau zu der dafür passenden Vorrichtung paßt. In diesem Fall liegt beim Zusammenbringen von Gebinde und Vorrichtung nicht, wie vom Systemlieferanten gewünscht, eine angepaßte Einheit aus Gebinde und Vorrichtung vor. Dies ist insbesondere dann von Relevanz; wenn das Gebinde in die Vorrichtung auf irgendwelche Weise eingesetzt werden muß und es erforder­ lich ist, daß die Abmessungen von Gebinde und Vorrichtung möglichst genau auf­ einander abgestimmt sind. Wenn dies nicht der Fall ist, könnten sich entscheiden­ de Nachteile ergeben. Meist ist nämlich bei Zugrundeliegen des Systemgedan­ kens beabsichtigt, daß bei Zusammenbringen der Systemkomponenten diese auf bestimmte Weise funktional zusammenwirken. Beispielsweise könnte es sein, daß das System so gestaltet ist, daß beim Einsetzen geeigneter Gebinde in Dosiervor­ richtungen erst wesentliche Betriebsparameter, wie Wasser- oder Energiezufuhr, freigegeben werden. Würden die Systemkomponenten nicht aufeinander abge­ stimmt sein, wäre diese Freigabe in vielen Fällen nicht möglich. Dadurch soll in erster Linie auch sichergestellt werden, daß bei fehlendem Gebinde keine uner­ wünschten Vorgänge ablaufen.

Um jedoch bei tatsächlicher Anwesenheit von Gebinden in Vorrichtungen die Funktionsfähigkeit des gesamten Systems zu sichern, bedient man sich häufig optischer oder akustischer Signale. In vielen Fällen der Praxis wird hierfür die klassische Lichtschranke verwendet. Diese funktioniert aufgrund eines sehr einfa­ chen Prinzips. Bei eingesetztem Gebinde ist der von einer Lichtquelle ausgehen­ de Strahl unterbrochen, während im Falle des fehlenden Gebindes an dem der Lichtquelle gegenüber liegenden Empfänger der Lichtstrahl registriert und als Si­ gnal für das Fehlen des Gebindes gewertet wird. Eine Weiterentwicklung der opti­ schen Sensoren stellten die sogenannten Reflektions-Sensoren dar. So liefert bei­ spielsweise die Firma Optek mit ihrem Modell OPB 750 T derartige Sensoren, die als "reflective object sensors" bezeichnet werden. Wie schon die Bezeichnung erkennen läßt, handelt es sich bei derartigen Sensoren um solche, die derart funktionieren, daß in Abgrenzung zur Funktionsweise der Lichtschranke in einem bestimmten Winkel auf ein Objekt ein Lichtstrahl gesendet wird, wobei dieser Strahl von dem Objekt zum Sensor zurückreflektiert und anschließend in der Sen­ soreinheit detektiert wird. Dieses detektierte Signal wird demzufolge als Zeichen für die Anwesenheit eines Objektes gewertet. Anders als bei der Lichtschranke spielen also bei den hier genannten Reflektions-Sensoren andere Parameter, wie z. B. das Reflektionsvermögen der Gebindeoberfläche oder die Lichtintensität der Strahlungsquelle bzw. die Streuung der Strahlungsquelle, eine wichtige Rolle. Beispielsweise kann es bei geringem Reflektionsvermögen der Gebin­ deoberfläche dazu kommen, aaß die Intensität des von der Oberfläche zum Sen­ sor zurückreflektierten Strahls zu gering ist und in der Folge nicht ausreicht, um am Detektor ein positives Signal für die Anwesenheit eines Objekts zu erkennen. Dieses Problem führte in der Praxis tatsächlich zu erheblichen Unannehm­ lichkeiten, da in dem geschilderten Fall trotz vorhandener Gebinde diese durch die Vorrichtung nicht erkannt und demzufolge die wichtigen Betriebsfunktionen, wie beispielsweise Wasserzufuhr und andere, nicht freigegeben wurden. Zur Lösung des Problems hat man in der Praxis verschiedene Ansätze versucht. Das Problem konnte jedoch nicht zufriedenstellend gelöst werden. Dementsprechend bestand nach wie vor ein enormer Bedarf nach wirtschaftlich vertretbaren, einfachen Lö­ sungen des Problems.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es demzufolge, ein Verfahren zur Verfü­ gung zu stellen, durch das die Erkennung von Objekten unter ansonsten gleichen Bedingungen unter Bentzung eines Reflektions-Sensors der beschriebenen Art, gegenüber dem bisherigen Zustand verbessert wird.

Dementsprechend ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur optischen Erkennung des Vorhandenseins eines Objektes, bei dem von einem Objekt-Sensor aus das genannte Objekt mit einem Lichtstrahl bestrahlt, der Strahl von der Oberfläche des genannten Objekts zum Objekt-Sensor zurückreflektiert und dort registriert wird, bei dem zwischen dem genannten Sensor und dem ge­ nannten Objekt, das vorzugsweise ein Behälter für Wasch-, Reinigungs- und/oder Desinfektionsmittel ist, dessen Farbe besonders bevorzugt weiß, gelb oder grün ist, eine transparente Kunststoff-Folie angeordnet ist. Vorzugsweise besteht das im erfindungsgemäßen Verfahren genannte Objekt im wesentlichen aus Kunst­ stoff.

Unter Objekt-Sensoren sind solche zu verstehen, die derart funktionieren, daß in Abgrenzung zur Funktionsweise der Lichtschranke in einem bestimmten Winkel auf ein Objekt ein Lichtstrahl gesendet wird, wobei dieser Strahl von dem Objekt zum Sensor zurückreflektiert und anschließend in der Sensoreinheit detektiert wird. Dieses detektierte Signal wird demzufolge als Zeichen für die Anwesenheit eines Objektes gewertet. Anders als bei der Lichtschranke spielen also bei den hier genannten Reflektions-Sensoren andere Parameter, wie z. B. das Reflekti­ onsvermögen der Gebindeoberfläche oder die Lichtintensität der Strahlungsquelle bzw. die Streuung der Strahlungsquelle, eine wichtige Rolle. Derartige Sensoren liefert beispielsweise die Firma Optek mit ihrem Modell OPB 750T®. Dieser Typ von Sensoren wird auch als "reflectiv object sensor" bezeichnet.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es bevorzugt, wenn von der Lichtquelle des Sensors Licht ausgestrahlt wird, das im Bereich zwischen 600 und 1000 nm, besonders bevorzugt im Infrarot-Bereich liegt.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Beschaffenheit der dem Sensor zugekehrten Oberfläche der genannten Kunststoff-Folie sich von der Beschaffenheit der dem Objekt zugekehrten Oberflä­ che unterscheidet. Es ist beispielsweise bevorzugt, daß die genannte Folie eine Klebe-Folie, vorzugsweise ein Tesa-Film ist, wobei die klebende Oberfläche dem . Sensor zugekehrt ist.

Abgesehen davon können aber auch übliche Folientypen, die Verbindungen aus­ gewählt aus Polypropylen, Polyethylen, vorzugsweise halogeniertem Polyethylen, insbesondere PVC, Polyester, Ethylenvinylalkohol-Copolymere, Polycarbonat oder Gemische der genannten Polymere enthalten, mit oder ohne klebende Schicht, als Kunststoff-Folien im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden. Diese Folien können nach Belieben mit zusätzlichem Material belegt werden, wobei der Fachmann günstigstenfalls zu prüfen hat, ob dann der erfindungsgemäße Effekt noch erreicht wird.

Gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise so verfahren, daß das genannte Objekt zusammen mit einer Vorrichtung, in die das genannte Objekt eingelegt, eingebracht, eingepaßt oder eingesetzt werden kann, ein System bildet, wobei es besonders bevorzugt ist, wenn die Abmessungen von Objekt und Vor­ richtung genau aufeinander abgestimmt sind und es auch besonders bevorzugt sein kann, wenn direkt beim Einlegen, Einbringen; Einpassen oder Einsetzen des genannten Objekts in die genannte Vorrichtung wichtige Betriebsparameter der Vorrichtung eingeschaltet werden.

Beispielsweise kann darunter die Freigabe der Wasserzufuhr, Strom und anderen Betriebsparametern zu verstehen sein. Vorzugsweise ist die genannte Vorrichtung eine Dosiervorrichtung.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ist der genannte Sensor integrierter Bestandteil der Vorrichtung. Es ist au­ ßerdem bevorzugt, daß in dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgrund der Posi­ tionierung des Sensors die Möglichkeit besteht, durch Bestrahlung des genannten Objekts mit einem Lichtstrahl, anschließender Reflexion des Strahls von der Oberfläche des genannten Objekts und Registrierung bei dem genannten Objekt- Sensor zu erkennen, ob das genannte Objekt in die Vorrichtung eingelegt, einge­ bracht, eingepaßt oder eingesetzt wurde.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die in der Lage ist, Objekte aufzunehmen, die vorzugsweise Behälter für Wasch-, Reini­ gungs- und/oder Desinfektionsmittel sind und als integrierten Bestandteil einen Objekt-Sensor enthält, von dem aus das genannte Objekt mit einem Lichtstrahl bestrahlt, der Strahl von der Oberfläche des genannten Objekts zum Objekt- Sensor zurückreflektiert und dort registriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem genannten Sensor und dem genannten Objekt eine transparente Kunststoff-Folie angeordnet ist.

Für die Vorrichtung gelten in Übereinstimmung mit dem Verfahren die gleichen bevorzugten Ausführungsformen.

Beispiele

Für die Messungen wurde ein Dosiergerät wie in EP 700264 beschrieben benutzt, bei dem die Stärke des vom Empfänger wahrgenommenen Signals digital ange­ zeigt wurde. Als Reflektionsfläche kamen verschiedenfarbige Kunststoffgebinde zum Einsatz. Als Referenzfläche wurden weiterhin gelbe Post-It Notes von 3M, Minnessota verwendet, die auf das Kunststoffgebinde aufgeklebt wurden.

In der Dosier-Vorrichtung wurden Infrarot-Sensoren des Typs OPB 750T® von Optek Inc., Carrollton, Texas verwendet. Der Lichtstrahl der Sendereinheit des Sensors wurde durch ein kleines Fenster in der Rückwand des Dosiergerätes auf die Oberfläche des Gebindes gerichtet und von dort zur Empfängereinheit reflek­ tiert. Der Abstand des Sensors vom Gebinde betrug etwa 3 mm.

Zunächst wurden unter diesen Bedingungen Vergleichsversuche mit verschie­ denfarbigen Objekt-Oberflächen bzw. Kunststoffgebinden durchgeführt. Danach wurde über das genannte Fenster ein Tesa-Film mit der Klebeseite zum Sensor hin aufgeklebt. Die Meßergebnisse sind der folgenden Tabelle zu entnehmen und verdeutlichen den durch die Kunststoff-Folien bewirkten Effekt.

Tabelle 1

Objekt-Erfassung bei unterschiedlicher Objekt-Farbe mit und ohne Tesa

Die Tabelle 1 macht deutlich, daß unabhängig von der Qualität des Sensors und der Farbe - außer bei schwarz - in jedem Fall durch Verwendung des Tesa-Films eine Steigerung der Empfindlichkeit erreicht wurde.

Die Ergebnisse bei Verwendung von Klarsichtklebebändern weiterer Typen sind dementsprechend in Tabelle 2 enthalten.

Tabelle 2

Messung bei Einsatz verschiedener Folientypen

Aus den Meßergebnissen ist klar ersichtlich, daß durch Klarsichtklebebänder die Empfindlichkeit des Sensors deutlich erhöht wird.

Die aufgeführten Meßwerte drücken die relative Intensität des von dem Objekt reflektierten Strahls aus. Mit anderen Worten, aufgrund des detektierten Meßwerts wird entschieden, ob ein Objekt, beispielsweise in Form eines Kunststoffgebindes vorliegt oder nicht.

Im Hinblick auf das Grundrauschen des Signals und des Fehlers bei der Mes­ sung/Detektion ist bei Bewertung der Meßwerte zu berücksichtigen, daß bei ei­ nem bestimmten Schwellen-Meßwert ein Objekt als erkannt gilt. Sofern der Meß­ wert darunter liegt gilt das Objekt als nicht vorhanden. Unter den Bedingungen, die den Ergebnissen aus Tabelle 2 zugrundeliegen, liegt der entsprechende Schwellen-Meßwert erfahrungsgemäß bei etwa 20.

Aus den erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich somit eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber den derzeit praktizierten Verfahren. In erster Linie wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Detektionsempfindlichkeit des Sensors wesentlich gesteigert. Dies geht deutlich aus den Vergleichsversuchen hervor, die im Rahmen der Beispiele beschrieben sind.

Bei der Auswahl der Objekte muß nicht so wesentlich darauf geachtet werden, daß alle Objekte an der Oberfläche mit dem gleich guten Reflektionsvermögen ausgestattet sind. Dadurch, daß das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, ist es möglich, trotz größerer Toleranzen bei der Oberflächenreflektion der genannten Objekte, diese sicher zu erkennen.

Ein weiterer Vorteil ist, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren auch Schwachpunkte bei dem Lichtstrahl, beispielsweise aufgrund hoher Streuung, to­ lerierbar sind. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren durch einfache und kostengünstige Maßnahmen in bestehenden Vorrichtungen nachrüstbar.

Claims (11)

1. Verfahren zur optischen Erkennung des Vorhandenseins eines Objektes, bei dem von einem Objekt-Sensor aus das genannte Objekt mit einem Lichtstrahl bestrahlt, der Strahl von der Oberfläche des genannten Objekts zum Objekt- Sensor zurückreflektiert und dort registriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem genannten Sensor und dem genannten Objekt eine transpa­ rente Kunststoff-Folie angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Ob­ jekt ein Behälter für Wasch-, Reinigungs- und/oder Desinfektionsmittel ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschaffenheit der dem Sensor zugekehrten Oberfläche der genannten Kunststoff-Folie sich von der Beschaffenheit der dem Objekt zugekehrten Oberfläche unterscheidet.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die genannte Folie eine Klebe-Folie, vorzugsweise ein te­ sa-Film ist, wobei die klebende Oberfläche dem Sensor zugekehrt ist.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Farbe des genannten Objekts weiß ist.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das genannte Objekt im Wesentlichen aus Kunststoff be­ steht.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das genannte Objekt zusammen mit einer Vorrichtung, in die das genannte Objekt eingelegt, eingebracht, eingepaßt oder eingesetzt werden kann, ein System bildet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Vor­ richtung eine Dosiervorrichtung ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Sensor integrierter Bestandteil der Vorrichtung ist.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die genannte transparente Kunststoff-Folie Verbindungen ausgewählt aus Polypropylen, Polyethylen, vorzugsweise halogeniertem Po­ lyethylen, insbesondere PVC, Polyestern, Ethylenvinylalkohol-Copolymere, Polycarbonat oder Gemische der genannten Polymere enthält.

11. Vorrichtung, die in der Lage ist, Objekte aufzunehmen, die vorzugsweise Be­ hälter für Wasch-, Reinigungs- und/oder Desinfektionsmittel sind und als inte­ grierten Bestandteil einen Objekt-Sensor enthält, von dem aus das genannte Objekt mit einem Lichtstrahl bestrahlt, der Strahl von der Oberfläche des ge­ nannten Objekts zum Objekt-Sensor zurückreflektiert und dort registriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem genannten Sensor und dem ge­ nannten Objekt eine transparente Kunststoff-Folie angeordnet ist.