DE102007047910A1

DE102007047910A1 - Object-and/or position data determining method for front cover stack, involves determining object-and/or position data of set of front cover stacks from images, of part of supply area, by photogrammetric process

Info

Publication number: DE102007047910A1
Application number: DE200710047910
Authority: DE
Inventors: Albert Stitz; Alexander Klupp; Josef Nelles; Sven Marquardt
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-06-04

Abstract

The method involves producing a set of images (100I, 100II) of a part of supply area (2) from two different perspectives by a set of image capturing devices (5.1, 5.2) i.e. stereo camera. Object-and/or position data (OD, PD) of a set of front cover stacks (3.1-3.3) are determined from the images by a photogrammetric process. The images of the supply area are temporally transferred by position change of the devices. Inclination of the stack is determined as a function of position change of stack. Independent claims are also included for the following: (1) a roll packaging system comprising a device for positioning a front cover (2) a method for controlling a device for positioning a front cover.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Bestimmung von Objekt- und/oder Positionsdaten von in einem Bereitstellungsbereich angeordneten Stirndeckelstapeln für eine Vorrichtung zur Positionierung von Stirndeckeln an einer Stirnseite einer Materialbahnrolle. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Positionierung von Stirndeckeln und eine Rollenverpackungsanlage.The The invention relates to a method for the automatic determination of object and / or position data of located in a staging area End cap stacks for a device for positioning of end caps on a front side of a web roll. The The invention further relates to a method for controlling a device for positioning of end caps and a roll wrapping system.

Materialbahnrollen, insbesondere Faserstoffbahnrollen oder Papierbahnrollen, werden üblicherweise dadurch verpackt, dass um ihren Außenumfang Verpackungsmaterial geführt wird und die dabei erzielte Verpackungsmaterialumhüllung an den jeweiligen Stirnseiten einer einzelnen Materialbahnrolle mit einem Stirndeckel fixiert und verschlossen wird. Der Umhüllungsvorgang erfolgt derart, dass über die Länge der Materialbahnrolle betrachtet an den beiden Stirnseiten der Materialbahnrolle jeweils ein Überstand an Verpackungsmaterial erzeugt wird, der umgeschlagen zur Fixierung der Stirndeckel verwendet wird, wobei der umgeschlagene Überstand und der Stirndeckel die Stirnseiten überdecken. Die Stirndeckel werden dabei über stoffschlüssige Verbindungen, insbesondere adhäsive Verbindungen, mit dem umgeschlagenen überstehenden Verpackungsmaterial fixiert. Da eine Berührung der Materialbahnrolle mit den Mitteln zur Fixierung zur Vermeidung einer Beeinträchtigung der Eigenschaften der Materialbahnrolle nicht erwünscht ist, wird die Umhüllung im Bereich der Stirnseiten über eine Stirndeckeleinheit realisiert, die üblicherweise aus einem Innenstirndeckel und einem Außenstirndeckel aufgebaut ist. Der jeweilige Innenstirndeckel wird während des Umhüllungsvorganges vor dem Umfalten des Überstandes an der entsprechenden Stirnseite lediglich angelegt und durch den umgefalteten Überstand in axialer Richtung gegenüber dieser in seiner Lage fixiert. Eine endgültige Fixierung erfolgt durch die Verbindung des Außenstirndeckels mit diesem und den umgefalteten überstehenden Rändern an der jeweiligen Stirnseite, vorzugsweise durch Verklebung oder über andere Verfahren, beispielsweise thermische Pressverfahren. Es sind unterschiedliche Verfahren zum Anbringen derartiger Stirndeckel bekannt. Die einzelnen Verfahren werden häufig automatisiert mittels zusätzlicher Vorrichtungen ausgeführt. Dabei wird zwischen einem der Umhüllungsstation vorgeschalteten Anbringen beziehungsweise einer Zuordnung der Innenstirndeckel vor der Umhüllungsstation zur zu umhüllenden Materialbahnrolle oder aber der direkten Zuordnung der jeweiligen Stirndeckel in der Umhüllungsstation während des Umhüllungsvorganges unterschieden. Die Fixierung in der Umhüllungsstation erfolgt mittels einer zusätzlichen Einrichtung, zum Beispiel einer automatischen Stirndeckelanlageeinrichtung in Form eines Deckelanlegeautomaten. Mittels diesem werden die an einer Stirnseite anzubringenden Stirndeckel aus einem Stirndeckelmagazin, in der Regel einer Palette, entnommen, an den Stirnseiten der Materialbahnrolle fixiert und in der Regel so lange gehalten, bis der Stirndeckel durch einen beim Einwickelprozess entstehenden Faltüberstand der Umhüllung von dieser gehalten wird. Das Halten der Innenstirndeckel während des Umhüllungsvorganges erfolgt beispielsweise mittels eines Tastkopfes oder mittels Glasluft. Die derart umhüllten und mit umgefalteten Rändern versehenen Materialbahnrollen werden dann zu einer Packpresse transportiert. An dieser erfolgt in der Regel die Fixierung des Außenstirndeckels. Der Transport erfolgt über eine in der Rollenverpackungsanlage integrierte Transporteinrichtung. Ein wesentliches Problem stellen jedoch sehr knapp bemessene Innendeckelstirndurchmesser dar oder eine nicht standfest erfolgte Faltung, beispielsweise weil das verwendete Packmaterial nicht die optimale Feuchte besitzt. Der Innenstirndeckel kann dann nicht mehr durch die umgefalteten Ränder in seiner Lage gegenüber der Stirnseite der Materialbahnrolle fixiert werden, aus dieser herausgleiten und in der Rollenverpackungsanlage verbleiben. Dies führt in der anschlie ßenden Packpresse jedoch dazu, dass der Außenstirndeckel direkt auf die Stirnseite der umhüllten Materialbahnrolle gepresst wird und mit dieser eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch Heißversiegeln, eingeht, wodurch die derart umhüllte und seitlich über den Außenstirndeckel verschlossene Materialbahnrolle nicht mehr ohne einen Abriss abwickelbar ist.Rolls of web material, in particular fibrous web rolls or paper web rolls, are usually packed by that around its outer circumference packaging material is guided and thereby achieved packaging material wrapping at the respective end faces of a single web roll fixed with a front cover and closed. The wrapping process takes place such that over the length of the web roll considered at the two end faces of the web roll each a supernatant is produced on packaging material, which is handled for fixation the end cover is used, the folded overhang and Cover the front cover the front sides. The front cover are doing via cohesive connections, in particular adhesive compounds, with the overturned protruding Fixed packaging material. As a touch of the web roll with the means of fixation to avoid impairment the properties of the web roll not desired is, the cladding over in the area of the front ends realized a front cover unit, usually made of an inner end cover and an outer end cover is constructed. The respective inner end cover is during the wrapping process before folding over the supernatant at the corresponding End face only created and through the folded overhang fixed in its axial position relative to this in its position. A final fixation takes place through the connection the outer end cover with this and the folded over protruding Edges at the respective end face, preferably by Bonding or other methods, such as thermal pressing method. There are different methods for attaching such end covers known. The individual procedures are often automated executed by means of additional devices. It is connected upstream of one of the wrapping station Attaching or assignment of the inner end cover before the wrapping station to be wrapped web roll or the direct assignment of the respective end cover in the wrapping station during the wrapping process. The fixation in the wrapping station takes place by means of an additional device, for example an automatic one End cover installation device in the form of a cover loading machine. through This will be attached to a front end cap from a front cover magazine, usually a pallet, taken, fixed at the end faces of the web roll and usually held until the front cover by a wrapping process resulting folding supernatant of the serving of this is held. Holding the inner end cover during the wrapping process is done for example by means of a probe or by means of glass air. The so enveloped and provided with folded edges web rolls are then transported to a packing press. At this takes place usually the fixation of the outer end cover. The transport via an integrated in the roll packaging system Transport means. However, a major problem is very much tight inner cap diameter or not stable folded, for example, because the packaging material used does not have the optimum humidity. The inner end cover can then no longer through the folded edges in its position fixed relative to the front side of the web roll be slipping out of this and in the roll wrapping line remain. This leads to the subsequent packing press however, that the outer end cover directly on the front page the coated web roll is pressed and with this a cohesive connection, in particular by heat sealing, enters, whereby the thus wrapped and laterally over the outer end cover closed web roll not More can be processed without a demolition.

Der Innenstirndeckel ist Bestandteil einer Stirndeckeleinheit, die eine Gegenfläche für einen Außenstirndeckel bildet, der mit einem umgefalteten Randüberstand der Verpackung einer Materialbahnrolle verbunden wird. Dabei werden sowohl die Innen- als auch die Außenstirndeckel vorzugsweise mit einer Vorrichtung zur Positionierung in Form einer Handhabungseinrichtung, welche auch als Manipulatoreinheit bezeichnet wird, von einem Stirndeckelstapel entnommen, zur jeweiligen Stirnseite an der Materialbahnrolle transportiert und an diese angelegt. Jeder der Deckelanlageeinrichtungen ist dazu ein Bereitstellungsbereich zugeordnet, in welchem Stirndeckelstapel angeordnet sind. Zur Steigerung der Produktivität wird dabei jeweils eine Vielzahl von Stapeln mit Stirndeckeln im Bereich der Handhabungseinrichtung abgestellt. Die einzelnen Stirndeckelstapel können Stirndeckel mit unterschiedlichem Durchmesser aufweisen oder aber auch bei häufig vorkommenden Durchmessern mehrfach vorkommen. Da die einzelnen Stapel nicht automatisiert zugeführt werden, sondern vom Bedienpersonal beliebig im Bereitstellungsbereich abgestellt werden, sind die genaue Position sowie die Höhe der einzelnen Stapel zunächst unbekannt. Die Vorrichtung zur Positionierung der Stirndeckel ermittelt in einer zeitaufwendigen Prozedur mit Hilfe von Sensoren zur Kantenerkennung und Abstandsmessung die erforderlichen Parameter, um die einzelnen Stirndeckel eines Stapels sicher im Rahmen eines Prozessdurchlaufes händeln zu können. Diesbezüglich wird stellvertretend auf die Druckschrift EP 0 610 758 B1 verwiesen, die ein Verfahren zur Bestimmung der Größe und der Lage eines Rollenendkopfes beschreibt, bei welchem dieser mit mindestens einer Klammer ergriffen wird, die einen ersten definierten Referenzpunkt aufweist. Das Bewegen des Kopfes erfolgt ferner durch Bewegung der Klammer mit konstanter Geschwindigkeit vorbei an einer Mehrzahl von Sensoren. Dabei werden Signaländerungen an jedem der Sensoren festgestellt, wenn die Klammer und der Kopf die Sensoren überqueren. Die Zeitspanne zwischen dem jeweiligen Stapel und Schnittpunkt für jeden Sensor wird ermittelt und die Lage und Größe des Kopfes auf der Grundlage der konstanten Geschwindigkeit des Kopfes und der Signaländerungsmomente bestimmt. Dieses Verfahren ermöglicht zwar eine Lagebestimmung, ist jedoch hinsichtlich des steuerungstechnischen Aufwandes relativ aufwendig.The inner end cover is part of a front cover unit, which forms a counter surface for an outer end cover, which is connected to a folded-over edge projection of the packaging of a web roll. In this case, both the inner and the outer end cover are preferably removed from a front cover stack with a device for positioning in the form of a handling device, which is also referred to as a manipulator, transported to the respective end face on the web roll and applied to this. Each of the cover abutment means is associated with a staging area, in which end cover stacks are arranged. In order to increase productivity, in each case a large number of stacks with end covers in the area of the handling device are turned off. The individual end cover stack may have end caps with different diameters or occur repeatedly even with frequently occurring diameters. Since the individual stacks are not supplied automatically, but are parked by the operator as desired in the staging area, the exact position and the height of the individual stacks are initially unknown. The device for positioning the end cover determined in a zeitaufwendi With the help of sensors for edge detection and distance measurement, the necessary parameters are required to be able to handle the individual end covers of a stack safely during a process run. In this regard, is representative of the publication EP 0 610 758 B1 which describes a method for determining the size and position of a roller end head in which it is gripped by at least one clamp having a first defined reference point. The movement of the head is further accomplished by moving the staple at a constant speed past a plurality of sensors. Signal changes are detected on each of the sensors as the bracket and head cross the sensors. The time span between the respective stack and intersection point for each sensor is determined and the position and size of the head are determined on the basis of the constant speed of the head and the signal change moments. Although this method allows a determination of the position, but is relatively expensive in terms of control engineering effort.

Des Weiteren wird auf die Druckschrift EP 0 610 759 B1 verwiesen. Diese offenbart ein Verfahren beim Zuführen von Stirndeckeln von Stapeln mittels einer Vorrichtung zur Positionierung von Stirndeckeln in Form eines Mehrachsenroboters, wobei die Stirndeckel in mindestens zwei Stapeln im Wirkungsbereich des Roboters platziert werden und mit Hilfe einer Klemme am Ende des Arms der Handhabungseinrichtung aufgenommen werden, wobei in einer Haltesituation während des Betriebes der Handhabungseinrichtung mindestens einer der Stapeldatenparameter für jeden Stapel als unbekannt zurückgesetzt wird und dieser unbekannte Stapelparameter für jeden Stapel in Verbindung mit dem ersten Hohlzyklus eines Kopfstückes vom Stapel nach der Haltesituation ermittelt wird.Furthermore, the publication EP 0 610 759 B1 directed. This discloses a method for feeding end caps of stacks by means of a device for positioning end caps in the form of a multi-axis robot, wherein the end caps are placed in at least two stacks in the area of action of the robot and taken by means of a clamp at the end of the arm of the handling device, wherein in a holding situation during operation of the handling device at least one of the stack data parameters for each stack is reset as unknown and this unknown stack parameter for each stack is determined in connection with the first hollow cycle of a header from the stack after the holding situation.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Bestimmung von Objekt- und/oder Positionsdaten von Stirndeckelstapeln beziehungsweise zum Betrieb einer Stirndeckelanlageeinrichtung derart weiterzuentwickeln, dass deren Produktivität und die Prozesssicherheit erhöht werden. Die Erfassung der Position eines Stirndeckelstapels soll schneller und mit geringerem steuerungstechnischem Aufwand erfolgen können.Of the The invention is therefore based on the object, a method for automatic Determination of object and / or position data of end-cap stacks or for operating a front cover installation device such to further develop their productivity and process reliability increase. The detection of the position of a front cover stack should be faster and with less technical control effort can be done.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1, 13 und 18 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen wiedergegeben.The solution according to the invention is characterized by the features of claims 1, 13 and 18 described. Advantageous embodiments are each reproduced in the subclaims.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur automatischen Bestimmung von Objekt- und/oder Positionsdaten von in einem Bereitstellungsbereich angeordneten Stirndeckelstapeln für eine Vorrichtung zur Positionierung von Stirndeckeln, insbeson dere einer Stirndeckelanlageeinrichtung an einer Stirnseite einer Materialbahnrolle ist dadurch charakterisiert, dass mittels zumindest einer Bilderfassungseinrichtung aus wenigstens zwei unterschiedlichen Perspektiven Abbilder zumindest eines Teiles des Bereitstellungsbereiches erzeugt werden und aus den Abbildern mittels eines photogrammetrischen Verfahrens die Objekt- und/oder Positionsdaten bestimmt werden.One Inventive method for automatic Determination of object and / or position data from in a staging area arranged end cover stacks for a device for positioning of end covers, in particular a front cover installation device on a front side of a web roll is characterized in that by means of at least one image capture device of at least two different perspectives Images of at least one part of the staging area and from the images by means of a photogrammetric method the object and / or Position data are determined.

Unter Objektdaten werden insbesondere die geometrischen Eigenschaften von Objekten beschreibende Daten sowie deren Beziehungen zueinander, insbesondere Koordinaten in einem dreidimensionalen Koordinatensystem zur Charakterisierung und/oder Ermittlung der geometrischen Form und/oder von Abstandskennwerten verstanden. Positionsdaten entsprechen Koordinaten in einem dreidimensionalen Koordinatensystem und bestimmen die Lage in einem Referenzbereich, insbesondere gegenüber einem Referenzkoordinatensystem.Under Object data becomes, in particular, the geometric properties data describing objects and their relationships to one another, in particular coordinates in a three-dimensional coordinate system for the characterization and / or determination of the geometric shape and / or understood by distance characteristics. Position data correspond to coordinates in a three-dimensional coordinate system and determine the location in a reference area, especially one Reference coordinate system.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht damit eine schnelle und berührungslose Ermittlung von Objekt- und/oder Positionsdaten einzelner Stirndeckelstapel. Diese können mittels des photogrammetrischen Verfahrens aus den unterschiedlichen Perspektivabbildungen mit geringem Aufwand und hoher Genauigkeit ermittelt werden. Da die Erfassung des jeweiligen Bereitstellungsbereiches im Hinblick auf eine nahezu vollständige Erfassung eine entsprechende Anordnung der Bilderfassungseinrichtung voraussetzt, die räumlich entfernt von den Arbeitseinheiten einer Rollenverpackungsanlage angeordnet sind, können die zur Bestimmung der genannten Parameter erforderlichen Komponenten derart gegenüber dem Bereitstellungsbereich angeordnet werden, dass diese keinen extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind.The inventive solution allows it a fast and non-contact determination of object and / or position data of individual end cover stacks. these can by means of the photogrammetric method from the different perspective images be determined with little effort and high accuracy. There the detection of the respective staging area with regard to on a nearly complete capture a corresponding Arrangement of the image capture device requires that spatially away from the working units of a roll wrapping line are arranged to determine the said Parameter required components such over Staging area are arranged so that these are not extreme Environmental conditions are exposed.

Bei einem photogrammetrischen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zur Bestimmung der Lage von Messbildern eines Objektes relativ zum Objekt. Dabei können die Objekte auf der Basis von metrischen Abbildern vermessen werden. Die erforderlichen Abbilder werden von geeigneten Bilderfassungseinrichtungen geliefert, in der Regel Kameras, wobei diese in Bildverarbeitungseinrichtungen verarbeitet und mittels Auswerteerfahren entweder rechnergestützt oder gänzlich digital aus den Abbildern geometrische Informationen zu charakteristischen Details, unter anderem Koordinaten von einzelnen geeigneten, insbesondere die Geometrie beschreibenden Objektpunkten, abgeleitet werden. Anhand der so gewonnen Objektinformationen kann das Objekt dann in seiner geometrischen Form beschrieben werden. Eine wesentliche Voraussetzung für die Bestimmung derartiger räumlicher Koordinaten aus Abbildern ist dabei die Existenz von zumindest zwei Abbildern, die in unterschiedlichen Perspektiven aufgenommen werden und die Kenntnis der gegenseitigen räumlichen Beziehungen der Abbilder zueinander. Anstelle der gegenseitigen Beziehung können auch eine Raumlage und/oder die Aufnahmeposition der Abbilder, das heißt ihrer Orientierung mit Bezug auf ein übergeordnetes Koordinatensystem angegeben werden, beispielsweise in Form der Koordinaten der Positionen der die Abbilder aufnehmenden Bilderfassungseinrichtungen. Eine Orientierung der Abbilder setzt die Messung von in allen Abbildern enthaltenen oder bekannten gemeinsamen Informationen voraus. Hierzu bedient man sich entweder eindeutig identifizierbarer, beliebiger im Objektraum vorhandener Objekte und/oder in die zu orientierenden Abbilder projizierten Referenzpunkte. Die Referenzpunkte sind durch Koordinaten in einem dreidimensionalen Koordinatensystem charakterisiert. Derartige Verfahren sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Stellvertretend wird hier beispielsweise auf die Druckschrift DE 101 12 732 C2 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich in die Anmeldung mit einbezogen wird.A photogrammetric method is a method for determining the position of measurement images of an object relative to the object. The objects can be measured on the basis of metric images. The required images are provided by suitable image capture devices, typically cameras, which are processed in image processing devices and either computer-aided or entirely digitally derive geometrical information on characteristic details, including coordinates of individual suitable object points describing the geometry, in particular by means of evaluation methods become. Based on the object information thus obtained, the object can then be described in its geometric form. An essential prerequisite for the determination of such spatial coordinates from Ab Here, the existence of at least two images, which are recorded in different perspectives, and the knowledge of the mutual spatial relationships of the images to each other. Instead of the mutual relationship, a spatial position and / or the recording position of the images, that is to say their orientation with respect to a higher-level coordinate system, can also be indicated, for example in the form of the coordinates of the positions of the image-recording devices receiving the images. An orientation of the images requires the measurement of common information contained or known in all images. For this one uses either clearly identifiable, arbitrary objects present in the object space and / or in the images to be oriented images projected reference points. The reference points are characterized by coordinates in a three-dimensional coordinate system. Such methods are known in a variety of prior art designs. Representative here, for example, on the publication DE 101 12 732 C2 the disclosure of which is hereby incorporated in full in the application.

Die wenigstens zwei unterschiedlichen Perspektiven werden durch die Orientierung, insbesondere die Positionierung der diese aufnehmenden zumindest einen Bilderfassungseinrichtung und deren Ausrichtung im oder gegenüber dem Bereitstellungsbereich eingenommen. Die Abbilder des Bereitstellungsbereiches aus unterschiedlichen Perspektiven können entweder zeitlich versetzt durch Positionswechsel der zumindest einen Bilderfassungseinrichtung aufgenommen werden, beispielsweise durch die direkte Anordnung an der Vorrichtung zur Positionierung oder aber vorzugsweise gleichzeitig, d. h. frei von zeitlichem Versatz, um für jeden Bestimmungsvorgang der Objekt- und Positionsdaten gleiche Beurteilungs- und Vergleichskriterien zugrunde zu legen. Die erste Möglichkeit bietet den Vorteil, dass aufgrund der räumlichen Nähe der Vorrichtung zu den Stirndeckelstapeln immer ein Abbild dieser erfasst wird.The At least two different perspectives are given by the Orientation, especially the positioning of these receiving at least one image capture device and their orientation taken in or opposite the staging area. The images of the staging area are different Perspectives can either be offset in time by a change of position the at least one image capture device are recorded, for example, by the direct arrangement on the device for Positioning or preferably simultaneously, d. H. Free of temporal offset in order for each determination of the Object and position data same assessment and comparison criteria to underlie. The first option offers the advantage that due to the spatial proximity of the device to the front lid stacks always an image of this is captured.

Gemäß einer ersten Ausführung wird eine Mehrzahl von Abbildern in den zumindest zwei unterschiedlichen Perspektiven wiederholt in vordefinierten zeitlichen Intervallen erzeugt. Dabei erfolgt vorzugsweise die Erstellung der Abbilder zumindest immer nach der Abnahme eines Stirndeckels aus einem Stirndeckelstapel. Wird eine Entnahme eines Stirndeckels aus dem Stirndeckelstapel detektiert, kann eine Abbilderzeugung zur Anpassung der Objektdaten des nunmehr einen Stirndeckel weniger enthaltenden Stirndeckelstapels erfolgen.According to one First embodiment, a plurality of images in the at least two different perspectives repeated in predefined generated temporal intervals. In this case, preferably the creation the images at least always after the removal of a front cover from a front cover pile. Will a removal of a front cover detected from the front cover stack, an image formation to adapt the object data of the now one end cover less containing end cap stack.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt die Ermittlung fortlaufend. So können auch Störeinflüsse zwischen den einzelnen Stirndeckelstapeln zwischen zwei aufeinander folgenden Entnahmen an einem Stirndeckelstapel registriert werden, beispielsweise ein Verrutschen oder eine durch einen äußeren Einfluss bedingte Verschiebung.According to one particularly advantageous embodiment, the determination takes place continuously. So can also disturbing influences between each end cap stack between two consecutive the following withdrawals are registered on a front cover stack, For example, a slipping or by an outer Influence induced shift.

Die Abbildungen werden mit zumindest einer Bilderfassungseinrichtung, insbesondere einer Kamera erzeugt. Diese muss dann in der Lage sein, Abbilder in zwei Perspektiven aufzunehmen. Vorzugsweise wird eine so genannte Stereokamera eingesetzt.The Illustrations are provided with at least one image capture device, especially a camera generated. This must then be able to To include images in two perspectives. Preferably, a so-called stereo camera used.

Die Bestimmung der Objekt- und/oder Positionsdaten erfolgt dabei beispielsweise in Abhängigkeit zumindest einer der nachfolgend genannten Größen:

– die Orientierung der zumindest einen Bilderfassungseinrichtung, insbesondere die Position und Ausrichtung in oder gegenüber dem Bereitstellungsbereich;
– Koordinaten zumindest eines Referenzpunktes in einem dreidimensionalen Raum, insbesondere dem Bereitstellungsbereich.

The determination of the object and / or position data takes place, for example, as a function of at least one of the following variables:

The orientation of the at least one image capture device, in particular the position and orientation in or opposite the delivery region;
- Coordinates of at least one reference point in a three-dimensional space, in particular the staging area.

Zur besseren Referenzierung wird zumindest der einzelne Stirndeckelstapel, für welchen die Objekt- und Positionsdaten zu ermitteln sind, im Bereitstellungsbereich mit zumindest einem Muster beleuchtet.to better referencing is at least the single end cap stack, for which to determine the object and position data are illuminated in the staging area with at least one pattern.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl für Innen- als auch Außenstirndeckel einsetzbar. Als Objektdaten können dabei beispielsweise die Höhe des Stapels, der Durchmesser der Deckel sowie die Höhe des einzelnen Deckels ermittelt werden. Ferner sind als Positionsdaten die Lagekoordinaten bezüglich eines Referenzpunktes im Bereitstellungsbereich anzugeben.The inventive method is for both Can be used as inner or outer end cover. As object data For example, the height of the stack, the diameter of the lid as well as the height of the individual Lids are determined. Furthermore, the position coordinates are the position data to indicate a reference point in the staging area.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Positionsdaten und/oder Objektdaten bildet die Grundlage für ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Positionierung von Stirndeckeln, insbesondere einer Stirndeckelanlageeinrichtung. Aus diesen Daten können dann gezielt die Stellgrößen für die Bewegung der Vorrichtung zur Positionierung der Stirndeckel, insbesondere der als Industrieroboter ausgebildeten Handhabungseinrichtung erzeugt werden, frei von einer aufwendigen Kanten- und Abstandserfassung. Das Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Positionierung eines Stirndeckels aus einem in einem Bereitstellungsbereich angeordneten Stirndeckelstapel an einer Stirnseite einer Materialbahnrolle in einer Rollenverpackungsanlage ist dadurch charakterisiert, dass als Eingangsgröße zur Steuerung Objekt- und/oder Positionsdaten des jeweiligen Stirndeckelstapels verwendet werden, die gemäß den vorhergehenden Ausführungen erfasst werden.The inventive method for determining the Position data and / or object data forms the basis for a method for controlling a device for positioning of end covers, in particular a front cover installation device. From these data, the manipulated variables can then be targeted for the movement of the device for positioning the End cover, in particular designed as an industrial robot Handling device are generated, free from a complex edge and distance detection. The method for controlling a device for positioning an end cover from one in a staging area arranged end cover stack on a front side of a web roll in a roll packaging plant is characterized in that as input to the control object and / or Position data of the respective end cap stack are used those according to the previous embodiments be recorded.

Als Funktion der ermittelten Objekt- und/oder Positionsdaten kann in vorteilhafter Weise eine Höhenänderung des einzelnen Stirndeckelstapels erfasst werden, die Aussagen über die Verfügbarkeit der Stirndeckel vordefinierter Größe erlauben und gegebenenfalls das Erfordernis einer Nachlieferung in den Bereitstellungsbereich anzeigen, insbesondere kann bei starker Änderung der Stapelhöhe ein Signal generiert werden, das einen Hinweis auf die Höhe des verbleibenden Deckelstapels erzeugt.When Function of the determined object and / or position data can in Advantageously, a change in height of the individual Endowage stack are recorded, the statements about the Availability of front cover of predefined size permit and, where appropriate, the requirement of subsequent delivery in show the staging area, in particular, in case of strong change the stack height will generate a signal indicating that produced to the height of the remaining stack of lids.

Als Funktion einer zeitlichen Änderung der ermittelten Objekt- und/oder Positionsdaten kann ferner auch eine unerwünschte Neigung des Stirndeckelstapels bestimmt werden, die bei der Steuerung der Vorrichtung mit berücksichtigt wird, beispielsweise durch entsprechende Ausgleichsmaßnahmen in der Steuerung der Bewegung, um somit trotzdem eine reibungslose Entnahme zu gewährleisten.When Function of a temporal change of the determined object and / or position data may also be undesirable Inclination of the end cap stack are determined in the control of the Device is taken into account, for example by appropriate compensatory measures in the control of Movement, in order to still ensure a smooth removal.

In einer Weiterentwicklung ist es möglich, zusätzlich in Abhängigkeit von in den Abbildern erkannten unbekannten Objekten im Bereitstellungsbereich ein Fehlersignal zur Ansteuerung einer Fehlermeldeeinrichtung und/oder der Vorrichtung zur Positionierung zu erzeugen. Dadurch kann beispielsweise ein Notstop beim Eindringen von Personen in den Wirkungsbereich der Vorrichtung zur Positionierung während des Betriebes dieser eingeleitet werden.In a further development, it is possible, in addition depending on the unknowns detected in the images Objects in the staging area an error signal to control an error message device and / or the device for positioning to create. This can, for example, an emergency stop during penetration of persons in the sphere of action of the device for positioning during the operation of this are initiated.

Eine erfindungsgemäße Rollenverpackungsanlage mit zumindest einer Vorrichtung zur Positionierung eines Stirndeckels aus einem in einem Bereitstellungsbereich angeordneten Stirndeckelstapel, ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Bereitstellungsbereich eine Vorrichtung zur Bestimmung von Objekt- und/oder Positionsdaten von im Bereitstellungsbereich angeordneten Stirndeckelstapeln zugeordnet ist, umfassend zumindest eine Bilderfassungseinrichtung zur Erstellung von Abbildern wenigstens eines Teiles des Bereitstellungsbereiches in zumindest zwei unterschiedlichen Perspektivansichten und eine mit der Bilderfassungseinrichtung koppelbare Bildverarbeitungseinheit und Bildauswertungs- und Analyseeinheit.A Roll wrapping system according to the invention with at least a device for positioning a front cover of a in a staging area arranged end cover stack is characterized in that the provisioning area is a device for determining object and / or position data from in the staging area arranged associated with end cover stacks, comprising at least an image capture device for creating images at least a part of the staging area in at least two different ones Perspective views and one coupled to the image capture device Image processing unit and image evaluation and analysis unit.

Die Bildverarbeitungseinheit und/oder die Bildauswertungs- und Analyseeinheit sind derart angeordnet und ausgebildet, aus den Abbildern wenigstens eines Teiles des Bereitstellungsbereiches eine dreidimensionale Geometrie zu ermitteln und die Positionsdaten und/oder Objektdaten für vordefinierte Objekte im Bereitstellungsbereich zu berechnen. Dies kann zentral oder dezentral erfolgen. Vorzugsweise bildet zumindest die Bildverarbeitungseinheit mit der Bilderfassungseinrichtung eine bauliche Einheit, ganz besonders bevorzugt erfolgt die Auswertung in einer Bildauswertungs- und Analyseeinheit, die mit der Bilderfassungseinrich tung eine bauliche Einheit bildet. Dadurch wird die Zeitdauer zur Bestimmung der Daten herabgesetzt und die Bilderfassungseinrichtungen mit den Zusatzfunktionen sind unabhängig von der steuertechnischen Umgebung in bestehende Systeme einfügbar und können über entsprechende Kommunikationsschnittstellen in einfacher Weise mit der Steuerung der Vorrichtung zur Positionierung der Stirndeckel kommunizieren.The Image processing unit and / or the image evaluation and analysis unit are arranged and formed from the images at least a part of the staging area a three-dimensional Determine geometry and the position data and / or object data for predefined objects in the staging area to calculate. This can be done centrally or remotely. Preferably forms at least the image processing unit with the image capture device a structural unit, most preferably the evaluation is done in an image analysis and analysis unit, which device with the Bildfassungseinrich forming a structural unit. This will determine the time duration for the determination of the data and the image capture devices with the Additional functions are independent of the tax technical Environment can be inserted into existing systems and can be over corresponding communication interfaces in a simple manner the control of the device for positioning the end cover communicate.

Die Bilderfassungseinrichtungen können gemäß einer ersten Ausführung gegenüber den Bereitstellungsbereichen ortsfest angeordnet sein. Dies bietet den Vorteil immer gleicher Randbedingungen hinsichtlich der Bilderfassungseinrichtungen und damit keine aufwendige zusätzlich erforderliche Bestimmung der Positionsdaten dieser.The Image capturing devices can according to a first embodiment with respect to the staging areas be arranged stationary. This offers the advantage of always the same Boundary conditions with regard to the image capture devices and thus no complicated additionally required determination the position data of this.

In einer weiteren Ausführung kann die Bilderfassungseinrichtung auch bewegbar sein, beispielsweise durch Ankoppelung an eine Vorrichtung zur Positionierung, insbesondere bei Ausführung als Industrieroboter. Dadurch können auch mit einfachen Kameras Abbilder während der Betriebsweise in unterschiedlichen Perspektiven erzeugt werden.In In another embodiment, the image capture device also be movable, for example by coupling to a device for positioning, in particular when designed as an industrial robot. As a result, even with simple cameras images during the mode of operation are generated in different perspectives.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren beschreiben. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:The solution according to the invention is hereinafter describe with reference to figures. In detail is the following shown:

1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine Vorrichtung zur automatischen Bestimmung von Objektdaten OD und/oder Positionsdaten PD; 1 illustrates in schematic simplified representation of a device for the automatic determination of object data OD and / or position data PD;

2a und 2b verdeutlichen anhand von Signalflussbildern den verfahrensmäßigen Ablauf zur Bestimmung der Objektdaten OD und/oder Positionsdaten PD; 2a and 2 B illustrate the procedural sequence for determining the object data OD and / or position data PD on the basis of signal flow images;

3 verdeutlicht eine vorteilhafte Anordnung einer Bilderfassungseinrichtung; 3 illustrates an advantageous arrangement of an image capture device;

4 verdeutlicht den Einsatz erfindungsgemäßer Vorrichtungen in einer automatischen Rollenverpackungsanlage. 4 illustrates the use of devices according to the invention in an automatic roll packaging system.

1 verdeutlicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur insbesondere automatischen Bestimmung von Objektdaten OD und/oder Positionsdaten PD von in einem Bereitstellungsbereich 2 beispielhaft angeordneten Stirndeckelstapeln 3.1 bis 3.3 für eine Vorrichtung 4 zur Positionierung von derartigen Stirndeckeln an einer Materialbahnrolle, insbesondere den Stirnseiten einer Materialbahnrolle. Die Vorrichtung 1 basiert dabei auf den Grundlagen maschineller Bildverarbeitung, mittels welcher eine automatisierte Vermessung von Objekten, hier der einzelnen Stirndeckelstapel 3.1 bis 3.3, möglich ist. Die einzelnen Stirndeckelstapel 3.1 bis 3.3 können jeweils eine beliebige Anzahl von übereinander gestapelten Stirndeckeln enthalten. Die Stirndeckel eines Stirndeckelstapels 3.1 bis 3.3 sind jeweils durch die gleichen Durchmesser D3.1, D3.2, D3.3 charakterisiert. Die Stirndeckel der unterschiedlichen Stirndeckelstapel 3.1 bis 3.3 können durch unterschiedliche Durchmesser charakterisiert sein. 1 illustrates a device according to the invention 1 for in particular automatic determination of object data OD and / or position data PD in a staging area 2 exemplary arranged end cover stacks 3.1 to 3.3 for a device 4 for positioning such end caps on a material web roll, in particular the end faces of a web roll. The device 1 It is based on the fundamentals of machine image processing, by means of which an automated measurement of objects, in this case the individual end-cap stacks 3.1 to 3.3 , is possible. The individual end caps pile 3.1 to 3.3 can each contain any number of stacked end covers. The front cover of a End cover pile 3.1 to 3.3 are each characterized by the same diameter D3.1, D3.2, D3.3. The front covers of the different end cover piles 3.1 to 3.3 can be characterized by different diameters.

Die Vorrichtung 1 umfasst zumindest eine Bilderfassungseinrichtung, hier zwei Bilderfassungseinrichtungen 5.1 und 5.2, mittels welcher das Objekt, für das Objektdaten OD und Positionsdaten PD zu ermitteln sind, aus mindestens zwei Perspektiven I, II, die durch die Aufnahmepositionen der Bilderfassungseinrichtungen 5.1, 5.2 und die Ausrichtung der Bilderfassungseinrichtungen 5.1, 5.2 gegenüber oder im Bereitstellungsbereich 2 charakterisiert sind, aufgenommen werden und Abbilder 100_I , 100_II vom zu beurteilenden Objekt, insbesondere einem Stirndeckelstapel 3.1 bis 3.3, vorzugsweise einer Mehrzahl von Stirndeckelstapeln 3.1 bis 3.3 im Bereitstellungsbereich 2, erstellt werden. Im dargestellten Fall werden beispielsweise die Abbilder 100_I aus der ersten Aufnahmeposition 5.1 und 100_II aus der zweiten Aufnahmeposition 5.2 erstellt. Dabei werden zumindest immer zwei derartige Abbilder 100_I , 100_II erzeugt, wobei die Perspektiven I, II, insbesondere die Aufnahmepositionen P5.1, P5.2 der Bilderfassungseinrichtungen 5.1 und 5.2 unterschiedlich sind. Denkbar und besonders vorteilhaft ist die Erstellung weiterer Abbilder 100_III bis 100_n , welche bei komplexeren Objekten eine schnellere und genauere Erfassung und Bestimmung der Objektdaten OD und der Positionsdaten PD ermöglichen.The device 1 comprises at least one image capture device, here two image capture devices 5.1 and 5.2 , by means of which the object for which object data OD and position data PD are to be determined, from at least two perspectives I, II, which are represented by the recording positions of the image acquisition devices 5.1 . 5.2 and the orientation of the image capture devices 5.1 . 5.2 opposite or in the staging area 2 are characterized, recorded and images 100 _l . 100 _II from the object to be assessed, in particular a front cover stack 3.1 to 3.3 , preferably a plurality of end cover stacks 3.1 to 3.3 in the staging area 2 , to be created. In the case shown, for example, the images 100 _l from the first recording position 5.1 and 100 _II from the second recording position 5.2 created. At least two such images will always be there 100 _l . 100 _II the perspectives I, II, in particular the recording positions P5.1, P5.2 of the image capture devices 5.1 and 5.2 are different. Conceivable and particularly advantageous is the creation of additional images 100 _III to 100 _n which allow for more complex objects faster and more accurate detection and determination of the object data OD and the position data PD.

Die Aufnahmepositionen P5.1, P5.2 der Bilderfassungseinrichtungen 5.1, 5.2 sind bekannt. Diese sind durch Koordinaten in einem XYZ-Koordinatensystem beschreibbar. Das Koordinatensystem wird dabei beispielsweise im Bereitstellungsbereich 2 in einen Referenzpunkt R gelegt. Die Position des Referenzpunktes R ist ebenfalls bekannt. Vorzugsweise entspricht die XY-Ebene im Bereitstellungsbereich 2 der durch den Boden 6 beschreibbaren Ebene. Die Z-Richtung entspricht der Höhenrichtung, d. h. der Richtung senkrecht zum Boden 6 des Bereitstellungsbereiches 2.The pickup positions P5.1, P5.2 of the image capture devices 5.1 . 5.2 are known. These can be described by coordinates in an XYZ coordinate system. The coordinate system becomes, for example, in the staging area 2 placed in a reference point R. The position of the reference point R is also known. Preferably, the XY plane corresponds to the staging area 2 the through the ground 6 recordable level. The Z direction corresponds to the height direction, ie the direction perpendicular to the ground 6 of the staging area 2 ,

Die Abbilder 100_I , 100_II von zumindest einem Teil des Bereitstellungsbereiches 2 mit den einzelnen Stirndeckelstapeln 3.1 bis 3.3 in den unterschiedlichen Perspektiven I, II werden vorzugsweise digitalisiert und in einer Bildverarbeitungseinrichtung 7 verarbeitet und vermessen. Dabei werden mit der Bilderfassungseinrichtung 5.1, 5.2 bei Erstellung der Abbilder 100_I , 100_II in der Regel nicht nur Abbilder der einzelnen Stirndeckelstapel 3.1 bis 3.3 erzeugt, sondern auch der Umgebung, wodurch eine Referenzierung vereinfacht wird. In der Bildverarbeitungseinrichtung 7 werden die einzelnen Abbilder 100_I , 100_II für die Stirndeckelstapel 3.1 bis 3.3 bearbeitet und in Abhängigkeit von der Aufnahmeposition der beiden Bilderfassungseinrichtungen 5.1, 5.2 im XYZ-Koordinatensystem für die einzelnen Stirndeckelstapel 3.1 bis 3.n eine dreidimensionale Geometrie dieser errechnet, woraus in der Analyse- und Auswerteinrichtung 8 die Positionsdaten PD gegenüber zumindest einem Referenzpunkt für die einzelnen Stirndeckelstapel 3.1 bis 3.3 ermittelt werden und ferner die den einzelnen Stirndeckelstapel 3.1 bis 3.3 beschreibenden Objektdaten OD. Unter Positionsdaten PD werden dabei Daten verstanden, die die Lage eines definierten Objektes oder von definierten Objektbereichen im Bereitstellungsbereich 2 beschreiben. Die Positionsdaten PD werden dabei vorzugsweise ebenfalls im gleichen Koordinatensystem wie die unterschiedlichen Aufnahmepositionen 5.1, 5.2 für die Abbilder 100_I , 100_II bestimmt. Ferner werden für die Bestimmung der Abmessungen des einzelnen Objektes oder Bereichen von diesem jeweils die Objektdaten OD in Form von Breiten- beziehungsweise Durchmessermaßen b beziehungsweise D und für die Höhe h, hier beispielsweise h3.1 bis h3.3 des einzelnen Stirndeckelstapels 3.1 bis 3.3 ermittelt. Diese Daten werden auf der Grundlage von Positionsdaten PD ermittelt, beispielsweise durch eine Vielzahl von Positionsdaten, bestimmt für die Außenkontur der Stirndeckelstapel 3.1 bis 3.3. Die Positionsdaten PD und die Objektdaten OD für jeden einzelnen Stirndeckelstapel 3.1 bis 3.3 innerhalb des Bereitstellungsbereiches 2 bilden Eingangsgrößen für eine Steuerung 9 der Vorrichtung 4 zur Positionierung der Stirndeckel, mittels der die Stellgrößen Y4 zur Ansteuerung der Stelleinrichtung der Vorrichtung 4 generiert werden. Dabei ist entscheidend, dass die Anordnung der Bilderfassungseinrichtungen 5.1, 5.2 derart erfolgt, dass mit dieser der Bereitstellungsbereich 2 nach Möglichkeit vollständig abgebildet werden kann.The images 100 _l . 100 _II from at least part of the staging area 2 with the individual end-cap stacks 3.1 to 3.3 in the different perspectives I, II are preferably digitized and in an image processing device 7 processed and measured. It will be with the image capture device 5.1 . 5.2 when creating the images 100 _l . 100 _II usually not just images of the individual end-cap stacks 3.1 to 3.3 but also the environment, which simplifies referencing. In the image processing device 7 become the individual images 100 _l . 100 _II for the end cover pile 3.1 to 3.3 processed and depending on the shooting position of the two image capture devices 5.1 . 5.2 in the XYZ coordinate system for the individual end-cap stacks 3.1 to 3.n a three-dimensional geometry of these calculated, resulting in the analysis and evaluation device 8th the position data PD compared to at least one reference point for the individual end cover stack 3.1 to 3.3 be determined and also the individual end cover stack 3.1 to 3.3 descriptive object data OD. In this case, position data PD is understood to be data that describes the position of a defined object or of defined object areas in the provisioning area 2 describe. The position data PD are preferably also in the same coordinate system as the different recording positions 5.1 . 5.2 for the images 100 _l . 100 _II certainly. Furthermore, for the determination of the dimensions of the individual object or areas thereof, in each case the object data OD are in the form of width or diameter values b or D and for the height h, here for example h3.1 to h3.3 of the individual end cover stack 3.1 to 3.3 determined. These data are determined on the basis of position data PD, for example by a large number of position data, determined for the outer contour of the end cover stacks 3.1 to 3.3 , The position data PD and the object data OD for each end cap stack 3.1 to 3.3 within the staging area 2 form input variables for a controller 9 the device 4 for positioning the end covers, by means of which the manipulated variables Y4 for controlling the adjusting device of the device 4 to be generated. It is crucial that the arrangement of image capture devices 5.1 . 5.2 such that with this the staging area 2 if possible, can be fully mapped.

Vorzugsweise werden zur Realisierung der unterschiedlichen Aufnahmepositionen P5.1, P5.2 entweder lediglich eine Bilderfassungseinrichtung 5 in Form beispielsweise einer Stereokamera vorgesehen, oder wie in 1 beispielsweise mehrere Bilderfassungseinrichtungen 5.1, 5.2, wobei hier die einzelnen Kameras ortsfest installiert sind und somit die Kennwerte für die Aufnahmepositionen P5.1, P5.2 der Perspektiven I, II durch die Lage der einzelnen Bilderfassungseinrichtungen 5.1, 5.2 und deren Ausrichtung bestimmt wird.Preferably, for the realization of the different pickup positions P5.1, P5.2 either only an image capture device 5 provided in the form of, for example, a stereo camera, or as in 1 for example, several image capture devices 5.1 . 5.2 , Here, the individual cameras are installed stationary and thus the characteristics of the recording positions P5.1, P5.2 of the perspectives I, II by the location of the individual image capture devices 5.1 . 5.2 and their orientation is determined.

Die 1 verdeutlicht dabei lediglich das Grundprinzip. Die Verfahren zur Bildverarbeitung in der Bildverarbeitungseinrichtung 7 sowie der Analyse- und Auswerteinrichtung 8 werden in der Regel über Software realisiert, wobei hier auf bekannte Verfahren zur Mustererkennung zurückgegriffen werden kann. Dabei besteht die Möglichkeit einer kontinuierlichen Arbeitsweise der Vorrichtung 1 oder aber einer diskontinuierlichen. Bei der kontinuierlichen Arbeitsweise werden fortlaufend Abbilder aus den unterschiedlichen Perspektiven erstellt und in der Bildverarbeitungseinrichtung verarbeitet sowie in der Analyse- und Auswerteinrichtung 8 ausgewertet. Bei der diskontinuierlichen Arbeitsweise erfolgt die Erstellung der Abbilder in zeitlich vordefinierten Intervallen. Die Bildverarbeitungseinrichtung 7 und gegebenenfalls die Analyse- und Auswerteinrichtung 8 können räumlich getrennt von der Bilderfassungseinrichtung angeordnet werden, aber auch je nach Ausführung mit der Bilderfassungseinrichtung 5 eine bauliche Einheit bilden.The 1 illustrates only the basic principle. The methods for image processing in the image processing device 7 as well as the analysis and evaluation device 8th are usually realized by software, which can be used here on known methods for pattern recognition. There is the possibility of a continuous operation of the device 1 or a discontinuous one. In the continuous mode of operation images are continuously created from the different perspectives and used in the image processing processing device processed as well as in the analysis and evaluation 8th evaluated. In the discontinuous mode of operation, the images are created at predefined intervals. The image processing device 7 and optionally the analysis and evaluation device 8th can be arranged spatially separated from the image capture device, but also depending on the version with the image capture device 5 form a structural unit.

Die aus unterschiedlichen Perspektiven I, II aufgenommenen Abbilder 100_I _, 100_II können wie in 2a anhand eines Signalflussbildes verdeutlicht, simultan, d. h. gleichzeitig erstellt werden oder aber nacheinander, wie in 2b verdeutlicht. Im erst genannten Fall wird vorzugsweise entweder eine einzelne Bilderfassungseinrichtung vorgesehen, welche als Stereokamera ausgebildet ist und eine gleichzeitige Aufnahme aus zumindest zwei unterschiedlichen Perspektiven I, II ermöglicht. Die zumindest eine Bilderfassungseinrichtung wird dabei vorzugsweise im Bereitstellungsbereich 2 derart ausgerichtet, dass eine Aufnahme des vollständigen Bereitstellungsbereiches möglich ist und ferner Aufnahmen in unterschiedlichen Positionen.The images taken from different perspectives I, II 100 _l _. 100 _II can like in 2a illustrated by a signal flow image, simultaneously, ie created simultaneously or sequentially, as in 2 B clarified. In the former case, either a single image capture device is preferably provided, which is designed as a stereo camera and allows simultaneous recording from at least two different perspectives I, II. The at least one image capture device is preferably in the provision area 2 aligned such that a recording of the full staging area is possible and also recordings in different positions.

Eine alternative Ausführung besteht in der ortsfesten Anordnung zumindest einer oder mehrerer, die einzelnen Perspektiven I, II aufnehmenden Bilderfassungseinrichtungen 5.1, 5.2, wie in 1 dargestellt.An alternative embodiment consists in the stationary arrangement of at least one or more, the individual perspectives I, II receiving image capture devices 5.1 . 5.2 , as in 1 shown.

Da für die Berechnung der Positions- und Objektdaten PD, OD eine Aufnahme in bereits zwei unterschiedlichen Perspektiven I, II ausreichend ist, können die Abbilder 100_I , 100_II auch nacheinander, d. h. in zeitlicher Abfolge erstellt werden. Dazu kann eine einzelne Bilderfassungseinrichtung 5 vorgesehen werden, die zu Einnahme der einzelnen Perspektiven I, II verfahrbar ist. Eine besonders vorteilhafte Anordnung einer derartigen Bilderfassungseinrichtung 5 besteht in der Anordnung an der Vorrichtung 4 zur Positionierung der Stirndeckel in Form einer Manipulatoreinheit 16, wie in der 3 schematisiert vereinfacht wiedergegeben. Bei den Manipulatoreinheiten 16 handelt es sich um Industrieroboter, vorzugsweise in Form von Knickarmrobotern, die die einzelnen Bewegungen der Aufnahme, des Transportes und Positionierung der Stirndeckel automatisch ausführen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Vorrichtung 4, insbesondere der vorgesehene Knickarm 21 aufgrund seiner Arbeitsweise ohnehin unterschiedliche Positionen einnimmt, die zur Aufnahme von Abbildern 100_I , 100_II genutzt werden können.Since a recording in already two different perspectives I, II is sufficient for the calculation of the position and object data PD, OD, the images can 100 _l . 100 _II also in succession, ie be created in chronological order. This can be a single image capture device 5 are provided, which is movable to taking the individual perspectives I, II. A particularly advantageous arrangement of such an image capture device 5 consists in the arrangement on the device 4 for positioning the end cover in the form of a manipulator unit 16 , like in the 3 Shown schematically simplified. At the manipulator units 16 are industrial robots, preferably in the form of articulated robots that automatically perform the individual movements of recording, transport and positioning of the front cover. It is assumed that the device 4 , in particular the provided articulated arm 21 because of his way of working anyway occupies different positions that for taking pictures 100 _l . 100 _II can be used.

Dadurch kann Prozesszeit gespart werden, denn die entsprechenden Aufnahmen können während der Betriebsweise der Vorrichtungen 4 ausgeführt werden. Die 3 verdeutlicht beispielhaft die Anordnung einer Bilderfassungseinrichtung 5 an einer derartigen Vorrichtung 4. insbesondere am Knickarm 21.This process time can be saved, because the corresponding recordings can during the operation of the devices 4 be executed. The 3 exemplifies the arrangement of an image capture device 5 on such a device 4 , especially at the articulated arm 21 ,

In allen Fällen kann zusätzlich über die Vorrichtung 1 auch eine Überwachung des Vorganges des Abbaus der Stirndeckelstapel 3 erfolgen. In diesem Fall wird die durch die Entnahme der Stirndeckel mögliche Höhenänderung Δh am Stirndeckelstapel 3 aus den in zeitlicher Abfolge ermittelten Objekt- und Positionsdaten OD, PD erfasst. Diese ergibt sich durch die Ermittlung und Berechnung der unterschiedlichen Höhen des einzelnen Stirndeckelstapels 3.1 bis 3.3 aus den Objektdaten OD des einzelnen Stirndeckelstapels 3.1 bis 3.3 zu unterschiedlichen Zeitpunkten.In all cases, in addition to the device 1 also a monitoring of the process of removal of the front cover stack 3 respectively. In this case, the possible by the removal of the end cover height change .DELTA.h at the front cover stack 3 from the determined in time sequence object and position data OD, PD detected. This results from the determination and calculation of the different heights of the individual end cap stack 3.1 to 3.3 from the object data OD of the individual end cap stack 3.1 to 3.3 at different times.

Die 4 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, 10 und eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung der Objekt- und Positionsdaten OD und PD für Stirndeckelstapel in einer automatischen Verpackungsanlage 22. Diese ist hier beispielhaft in einer Perspektivansicht wiedergegeben. Erkennbar ist eine Wickelstation 11, in der die Umhüllung einer Materialbahnrolle M mit Verpackungsmaterial erfolgt. Das Verpackungsmaterial wird hier über einen Verpackungsmaterialspender 12 bereitgestellt, wobei das Verpackungsmaterial in einem Verpackungsmaterialmagazin 13 bevorratet ist. Die einzelnen Materialbahnrollen M, M1 bis Mn werden in der Wickelstation 11 mit Verpackungsmaterial umhüllt, wobei stirnseitig ein Innenstirndeckel 14 angelegt wird. Der Innenstirndeckel 14 wird dabei einem Bereitstellungsbereich 20 für die Innenstirndeckel entnommen, der der Wickelstation 11 zugeordnet ist. Die einzelnen innenstirndeckel 14 werden beispielsweise einem Stirndeckelstapel 15 entnommen, der im Bereitstellungsbereich 20 positioniert ist und im Wirkbereich der Vorrichtung 4 zur Positionierung der Stirndeckel 14 liegt. Die Vorrichtung 4 ist hier als Manipulatoreinheit 16 ausgebildet, die dem jeweiligen Stirndeckelstapel 15 einen Stirndeckel 14 entnimmt, diesen zur Wickelstation 11 transportiert und an der Stirnseite der Materialbahnrolle M positi oniert. Erfindungsgemäß ist hier eine erste Bilderfassungseinrichtung 50 vorgesehen, die der Bestimmung der Objektdaten OD und der Positionsdaten PD zumindest des Stirndeckelstapels 15, vorzugsweise aller im Bereitstellungsbereich 20 angeordneter Stirndeckelstapel dient, von welchen die Manipulatoreinheit 16 die Stirndeckel 14 entnimmt. Dies erfolgt durch die Erstellung von Abbildern 100_I , 100_II aus zumindest zwei unterschiedlichen Perspektiven I, II, eine Bildung eines Modells oder Berechnung eines dreidimensionalen Körpers aus den Abbildern und die Bestimmung der Positionsdaten PD und Objektdaten OD eines einzelnen Stirndeckelstapels 15, die wiederum als Eingangsgrößen für eine Steuerung 9 der Vorrichtung 40 zur Positionierung der Stirndeckel 14 dienen, hier insbesondere der Manipulatoreinheit 16. Dazu werden über die Steuervorrichtung 9 Stellgrößen Y16 zur Ansteuerung der Stelleinrichtung der Manipulatoreinheit 16 generiert.The 4 illustrates in a schematic simplified representation of the use of a device according to the invention 1 . 10 and a method according to the invention for detecting the object and position data OD and PD for end-cap stacks in an automatic packaging installation 22 , This is reproduced here by way of example in a perspective view. Recognizable is a winding station 11 in which the wrapping of a web roll M with packaging material takes place. The packaging material is here via a packaging material dispenser 12 provided, wherein the packaging material in a packaging material magazine 13 is stored. The individual web rolls M, M1 to Mn are in the winding station 11 wrapped with packaging material, wherein the front side an inner end cover 14 is created. The inner end cover 14 becomes a staging area 20 taken for the inner end cover, the winding station 11 assigned. The individual inner end caps 14 For example, a front cover stack 15 taken in the staging area 20 is positioned and in the effective range of the device 4 for positioning the end covers 14 lies. The device 4 is here as a manipulator unit 16 formed, which the respective front cover stack 15 a front cover 14 takes this to the winding station 11 transported and on the front side of the web roll M positi oned. According to the invention here is a first image capture device 50 provided, the determination of the object data OD and the position data PD at least the front cover stack 15 , preferably all in the staging area 20 arranged end cover stack is used, from which the manipulator unit 16 the end covers 14 extracts. This is done by creating images 100 _l . 100 _II from at least two different perspectives I, II, formation of a model or calculation of a three-dimensional body from the images and determination of the position data PD and object data OD of a single end-cap stack 15 , in turn, as input to a controller 9 of the contraption 40 for positioning the end covers 14 serve, in particular the manipulator unit 16 , This will be done via the control device 9 Manipulated variables Y16 for controlling the adjusting device of the manipulator unit 16 generated.

Ferner umfasst die automatische Verpackungsanlage 22 eine der Wickelstation 11 nachgeordnete Packpresse 17, mittels welcher die jeweiligen Außenstirndeckel 18 positioniert und an der Verpackung befestigt werden. Zwischen der Wickelstation 11 und der Packpresse 17 ist eine Transporteinrichtung 19 vorgesehen. Auch hier erfolgt das Handling und die Positionierung der Außenstirndeckel 18 mittels einer Vorrichtung 40 in Form einer Manipulatoreinheit 160, die die Außenstirndeckel 18 an den Stirnseiten in entsprechender Weise positioniert, so dass diese mit dem Innenstirndeckel und dem umgefalteten Randüberstand der Verpackung stoffschlüssig verbunden werden können. Dazu ist auch hier ein Bereitstellungsbereich 200 vorgesehen, in welchem die einzelnen Stirndeckelstapel 30 angeordnet sind, hier jedoch die Außenstirndeckel 18 beinhaltend. Auch diese Stirndeckelstapel 30 sind durch Stirndeckel 18 unterschiedlichen Durchmessers charakterisiert, ferner sind diese beliebig im Bereitstellungsbereich 200 abgestellt. Es erfolgt auch hier über zumindest eine Bilderfassungseinrichtung 500 eine Erstellung von Abbildern 100_I , 100_II aus zumindest zwei unterschiedlichen Perspektiven I, II und eine Bildung eines Modells oder Berechnung eines dreidimensionalen Körpers aus den Abbildern, welcher erlaubt, die Positionsdaten PD und die Objektdaten OD eines einzelnen Stirndeckelstapels 30 zu ermitteln, die wiederum als Eingangsgrößen für eine Steuerung 90 der Vorrichtung 40 zur Positionierung der Stirndeckel 18 dienen, hier insbesondere der Manipulatoreinheit 160.Furthermore, the automatic packaging system includes 22 one of the winding station 11 downstream packing press 17 , by means of which the respective outer end cover 18 be positioned and attached to the packaging. Between the winding station 11 and the packing press 17 is a transport device 19 intended. Here, too, the handling and positioning of the outer end cover takes place 18 by means of a device 40 in the form of a manipulator unit 160 that the outer end covers 18 positioned at the end faces in a corresponding manner, so that they can be materially connected to the inner end cover and the folded-over edge projection of the packaging. This is also a staging area here 200. provided in which the individual end cover stack 30 are arranged, but here the outer end cover 18 including. Also this front cover stack 30 are through end covers 18 Characterized different diameters, furthermore, these are arbitrary in the staging area 200. switched off. It also takes place here via at least one image capture device 500 a creation of images 100 _l . 100 _II from at least two different perspectives I, II and formation of a model or calculation of a three-dimensional body from the images, which allows the position data PD and the object data OD of a single end-cap stack 30 to determine, in turn, as input to a controller 90 the device 40 for positioning the end covers 18 serve, in particular the manipulator unit 160 ,

Im dargestellten Fall sind die Bilderfassungseinrichtungen 50 und 500 jeweils als Kamera ausgebildet, vorzugsweise als Kamera, die geeignet ist, zumindest zwei Abbildungen aus unterschiedlichen Perspektiven I, II zu erstellen, vorzugsweise in Form einer Stereokamera. Der Ablauf zur Bestimmung der Objektdaten OD und Positionsdaten PD für die einzelnen Stirndeckelstapel 15, 30 erfolgt wie bereits beschrieben durch Aufnahme von Abbildern mittels der Bilderfassungseinrichtungen 50, 500, die in einer Bildverarbeitungseinrichtung 7, 70 und einer Analyse- und Auswerteinrichtung 8, 80 einer Verarbeitung unterzogen werden, wobei über Stereomikroskopie ein dreidimensionales Gebilde aus den einzelnen Abbildern erstellt und die Positionsdaten PD und Objektdaten OD errechnet werden. Bezüglich der Erfassung der Abbilder und deren Verarbeitung wird beispielsweise auf das in der Druckschrift DE 101 12 732 C2 beschriebene Verfahren verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich in die Anmeldung mit einbezogen wird.In the case shown, the image capture devices 50 and 500 each formed as a camera, preferably as a camera, which is suitable to create at least two images from different perspectives I, II, preferably in the form of a stereo camera. The procedure for determining the object data OD and position data PD for the individual end cover stack 15 . 30 takes place as already described by taking pictures by means of the image capture devices 50 . 500 in an image processing device 7 . 70 and an analysis and evaluation device 8th . 80 be subjected to processing, wherein stereomicroscopy creates a three-dimensional structure of the individual images and the position data PD and object data OD are calculated. With regard to the capture of the images and their processing, for example, in the document DE 101 12 732 C2 referenced method, the disclosure of which is hereby incorporated in full in the application.

1; 101; 10: Vorrichtungcontraption
2; 20; 2002; 20; 200: BereitstellungsbereichStaging area
3.1–3.3; 303.1-3.3; 30: StirndeckelstapelHead pile
4; 404; 40: Vorrichtung zur Positionierung von Stirndeckelncontraption for positioning of end caps
5; 5.1; 5.25; 5.1; 5.2: BilderfassungseinrichtungImage capture device
5050: BilderfassungseinrichtungImage capture device
500500: BilderfassungseinrichtungImage capture device
66: Bodenground
7; 707; 70: BildverarbeitungseinrichtungImage processing means
8; 808th; 80: Analyse- und AuswerteinrichtungAnalysis- and evaluation device
9; 909; 90: Steuervorrichtungcontrol device
1111: Wickelstationwinding station
1212: VerpackungsmaterialspenderPackaging material dispenser
1313: VerpackungsmaterialmagazinPackaging material magazine
1414: InnenstirndeckelInside front cover
1515: StirndeckelstapelHead pile
16; 16016; 160: Manipulatoreinheitmanipulator unit
1717: PackpressePack Press
1818: AußenstirndeckelOuter end cover
1919: Transporteinrichtungtransport means
2121: Knickarmarticulated
2222: Automatische Rollenverpackungsanlageautomatic Roll packing plant
100_I 100 _l: Abbildimage
100_II 100 _II: Abbildimage
bb: Breitewidth
D3.1; D3.2; D3.3D3.1; D3.2; D3.3: Durchmesserdiameter
h3.1; h3.2; h3.3H3.1; h3.2; H3.3: Höheheight
II: Perspektiveperspective
IIII: Perspektiveperspective
P5.1; P5.2P5.1; P5.2: Positionsdaten der Bilderfassungseinrichtungen position data the image capture facilities
M; M1–MnM; M1-Mn: Materialbahnrollen OD Objektdaten PD Positionsdaten R ReferenzpunktWeb roll OD object data PD position data R reference point
Y4; Y16; Y160Y4; Y16; Y160: Stellgrößenmanipulated variables
X; Y; ZX; Y; Z: Koordinatencoordinates

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 0610758 B1 [0003]
- EP 0610759 B1 [0004]
- DE 10112732 C2 [0010, 0044]

Claims

Method for automatic determination of object and / or position data (OD, PD) of in a staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) arranged end cap stacks ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ) for a device ( 4 ; 40 ) for positioning end covers ( 14 ; 18 ) on an end face of a web roll (M; M1-Mn), characterized in that by means of at least one image capture device ( 5 ; 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ) from at least two different perspectives (I, II) images ( 100 _l ; 100 _II ) at least part of the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ), from which by means of a photogrammetric method the object and / or position data (OD, PD) of a front cover stack ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ).

Method according to claim 1, characterized in that the at least two different perspectives (I, II) are determined by the orientation, in particular the positioning, of the at least one image capturing device (FIG. 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ) and their orientation in or opposite the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) are taken.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the images ( 100 _l . 100 _II ) of the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) from different perspectives (I, II) offset in time by changing the position of the at least one image capture device ( 5 ).

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the images ( 100 _l . 100 _II ) of the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) from different perspectives (I, II) with the at least one image capture device ( 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ) are generated simultaneously.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recording of the images ( 100 _l . 100 _II ) of the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) from different perspectives (I, II) with at least one image capture device ( 5 ; 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ) takes place in the form of a stereo camera.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that images ( 100 _l . 100 _II ) of the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) are repeatedly recorded from the different perspectives (I, II) at predefined time intervals.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that continuous images ( 100 _l . 100 _II ) of the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) are generated from the different perspectives (I, II).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the object and / or position data (OD, PD) as a function of at least one of the following variables: - the orientation of the at least one image capture device ( 5 ; 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ), in particular the position and orientation in or opposite to the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ); Coordinates of at least one reference point (R) in a three-dimensional space, in particular the provision area ( 2 ; 20 ; 200. ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the object and position data (OD, PD) of inner end covers ( 14 ) and / or outer end covers ( 18 ) be determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least the single end cover stack ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ) for which the object and position data (OD, PD) are to be determined are illuminated in the staging area with at least one pattern.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as object data (OD) of a front cover stack ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ) at least one of the following quantities are determined: height of the stack (h3.1, h3.2, h3.3); - Diameter (D3.1; D3.2; D3.3) of the individual end caps ( 14 ; 18 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an inclination of the forehead stack ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ) as a function of a change in position of individual regions of the end cap stack ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ) in the height direction (Z) is determined.

Method for controlling a device ( 4 ; 40 ) for positioning an end cover ( 14 ; 18 ) from one in a staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) arranged front cover stack ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ) on a front side of a web roll (M; M1-Mn) in a roll wrapping machine ( 22 ), characterized in that object and / or position data (OD, PD) of the respective end cover stack ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ) used according to any one of claims 1 to 12 are used.

A method according to claim 13, characterized in that as a function of the determined Ob ject and / or position data (OD, PD) a change in height of the individual end cap stack ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ) is detected.

Method according to one of claims 13 or 14, characterized in that depending on a change in height of the respective end cap stack ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ) the availability of end covers ( 14 ; 18 ) in the respective end cover stack ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ) is detected.

Method according to one of claims 13 to 15, characterized in that as a function of a change over time of the determined object and / or position data (OD, PD) an undesired inclination of the front cover stack ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ) is determined.

Method according to one of claims 13 to 16, characterized in that as a function in the images ( 100 _l . 100 _II ) detected unknown objects in the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) an error signal for controlling a fault signaling device and / or the device ( 4 ; 40 ) is produced.

Roll wrapping machine ( 22 ) with at least one device ( 4 ; 40 ) for positioning an end cover ( 14 ; 18 ) from one in a staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) arranged front cover stack ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ), characterized in that the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) a device ( 1 ; 10 ) for the determination of object and / or position data (OD, PD) of in the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) arranged end cap stacks ( 3.1 - 3.3 ; 15 ; 30 ), comprising at least one image capture device ( 5 ; 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ) for creating images ( 100 _l . 100 _II ) at least part of the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) in at least two different perspective views (I, II) and one with the image capture device ( 5 ; 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ) coupled image processing unit ( 7 ; 70 ) and image evaluation and analysis unit ( 8th ; 80 ).

Roll wrapping machine ( 22 ) according to claim 18, characterized in that the image processing unit ( 7 ; 70 ) and / or the image evaluation and analysis unit ( 8th ; 80 ) are arranged and formed from the images ( 100 _l . 100 _II ) at least part of the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) determine a three-dimensional geometry and the position data (PD) and / or object data (OD) for predefined objects in the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) to calculate.

Roll wrapping machine ( 22 ) according to claim 18 or 19, characterized in that at least the image processing unit ( 7 ; 70 ) with the image capture device ( 5 ; 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ) forms a structural unit.

Roll wrapping machine ( 22 ) according to one of claims 18 to 20, characterized in that the image evaluation and analysis unit ( 8th ; 80 ) with the image capture device ( 5 ; 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ) forms a structural unit.

Roll wrapping machine ( 22 ) according to any one of claims 18 to 21, characterized in that for recording from any perspective (I, II) at least one image capture device ( 5 ; 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ) is provided.

Roll wrapping machine ( 22 ) according to one of claims 18 to 22, characterized in that the individual image capture device ( 5 ; 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ) is designed as a stereo camera.

Roll wrapping machine ( 22 ) according to one of claims 18 to 23, characterized in that the individual image capture device ( 5 ; 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ) stationary relative to the staging area ( 2 ; 20 ; 200. ) is arranged.

Roll wrapping machine ( 22 ) according to one of claims 18 to 23, characterized in that the device ( 4 ; 40 ) for positioning the end caps as a manipulator unit ( 16 ; 160 ) and the individual image capture device ( 5 ; 5.1 ; 5.2 ; 50 ; 500 ) is variable in position, in particular on the manipulator unit ( 16 ; 160 ) is stored.

Roll wrapping machine ( 22 ) according to one of claims 18 to 25, comprising at least one winding station ( 11 ), the device ( 4 ) of the winding station ( 11 ) for creating an inner end cover ( 14 ) assigned.

Roll wrapping machine ( 22 ) according to one of claims 18 to 25, comprising at least one winding station ( 11 ) downstream packing press ( 17 ), the device ( 40 ) of the packing press ( 17 ) for the installation of an outer end cover ( 18 ) assigned.