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Die
vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Inspizieren von
Objekten und insbesondere von Behältnissen gerichtet. Die Erfindung
wird unter Bezugnahme auf die Inspektion von sogenannten Metall-KEGs
beschrieben, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung
auch für
andere Objekte und Behältnisse
einsetzbar ist. Derartige Metallfässer, auch als KEG bezeichnet,
sind seit langem bekannt. Ebenso ist aus dem Stand der Technik bekannt,
diese KEGs zu inspizieren.
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Die
Fässer
weisen üblicherweise
Ventile auf, die undicht sein können,
was dazu führt,
dass Schaum austreten und Bier verderben kann. Auch weisen derartige
Fässer
teilweise Fittings bzw. Dichtringe und dergleichen auf, und Schaum
kann unterhalb der Flansche austreten. Zu diesem Zweck werden im
Stand der Technik Inspektionseinrichtungen verwendet, welche mit üblicherweise
optischen Mitteln die Dichtheit von diesen Fässern prüfen. Problematisch ist hierbei,
dass die Fässer üblicherweise aus
Metall hergestellt sind und die Metallkörper eine Vielzahl von unterschiedlichen
Oberflächenstrukturen
und Krümmungen
aufweisen, welche das Licht unterschiedlich stark reflektieren und
eine Vielzahl von Reflexen erzeugen.
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Im
Stand der Technik ist es bekannt, derartige Fässer mit Kameras von oben zu
beobachten, wobei dann Schaum als dunkler Fleck auf dem Bild zu erkennen
ist. Bei diesen Verfahren tritt jedoch das Problem auf, dass dunkle
Stellen, wie beispielsweise Dichtungsgummi oder rauhe Oberflächen im
Bereich der Fitting-Mitte, Rundungen und die Fassschulter das Licht nur
schlecht reflektieren bzw. nicht zur Kamera hin. In diesen Bereichen
bleibt dann das Bild dunkel und der Schaum entsprechend unsichtbar.
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Ein
weiterer Nachteil besteht darin, dass die Fässer bzw. deren Fittings gut
zu sehen sind aber eine Vielzahl von Formen, Aufschriften oder Markierungen,
die sich von KEG zu KEG ändern,
eine Bildanalyse erschweren. Zwar ist es aus dem Stand der Technik
bekannt, mittels Vergleichsbildern unterschiedliche Fitting-Typen
zu charakterisieren. Aufgrund der hohen Anzahl dieser unterschiedlichen Formen
bzw. Markierungen ist jedoch auch diese Vorgehensweise sehr aufwändig.
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Weiterhin
ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein Metallfass möglichst
ohne helle Reflexe gleichmäßig zu beleuchten
d. h. insbesondere durch eine diffuse bzw. cloudy-day-Beleuchtung. In diesem Fall
ist zwar das Fass bzw. KEG gut zu sehen, aber der Kontrast zum Schaum
ist sehr gering. Da sich weiterhin die Oberflächen von KEG zu KEG ändern, ist
der Schaum fast nicht detektierbar.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Inspizieren von Objekten und insbesondere von Metallbehältnissen
zur Verfügung
zu stellen, welche eine einfachere und präzisere Beurteilung dieses Objekts
bzw. der Oberfläche
des Objekts erlaubt. Insbesondere soll eine Möglichkeit geschaffen werden,
um Fremdkörper
wie insbesondere aber nicht ausschließlich Schaum sicher zu erkennen.
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Dies
wird erfindungsgemäß durch
eine Vorrichtung durch Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch
12 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen
und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Inspizieren von Objekten und insbesondere von Behältnissen
weist eine Beleuchtungseinrichtung auf, welche wenigstens einen
Bereich des Behältnisses beleuchtet.
Weiterhin ist eine Bildaufnahmeeinrichtung vorgesehen, welche wenigstens
einen Teil des von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Bereichs
des Behältnisses
beobachtet und ein Bild dieses Teils aufnimmt. Erfindungsgemäß ist in
einem optischen Strahlengang zwischen der Beleuchtungseinrichtung
und dem Behältnis
eine erste Polarisationseinrichtung angeordnet, welches Licht mit
einer vorgegebenen ersten Polarisationsrichtung passieren lässt und
in dem Strahlengang zwischen dem Behältnissen der Bild aufnahmeeinrichtung
ist eine zweite Polarisationseinrichtung angeordnet, welche Licht mit
einer zweiten vorgegebenen Polarisationsrichtung passieren lässt, wobei
die Polarisationsrichtungen einen von 0° verschiedenen Winkel miteinander einschließen.
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Bei
der Beobachtungsseinrichtung kann es sich insbesondere aber nicht
ausschließlich
um eine Kamera handeln, welche ein ortsaufgelöstes Bild des zu beobachtenden
Behältnisses
ausgibt.
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Bei
der Polarisationseinrichtung kann es sich beispielsweise um Polarisationsfilter
handeln, welche das durch sie hindurchtretende Licht polarisieren.
Es wäre
jedoch auch möglich,
dass bereits eine Lichtquelle vorgesehen wird, welche polarisiertes
Licht abgibt, wobei in diesem Fall die Polarisationseinrichtung
ein Bestandteil der Beleuchtungseinrichtung ist.
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Vorzugsweise
schließen
die beiden Polarisationsrichtungen miteinander einen Winkel ein,
der zwischen 60° und
120°, bevorzugt
zwischen 70° und 110°, bevorzugt
zwischen 80° und
100°, besonders bevorzugt
bei etwa 90° und
besonders bevorzugt bei genau 90° liegt.
Damit werden idealerweise senkrecht zueinanderstehende Polarisationsrichtungen bzw.
gegenüber
einander gekreuzte Polarisatoren verwendet. Auf diese Weise wäre zunächst zu
erwarten, dass eine vollständige
Auslöschung
des auf die Bildaufnahmeeinrichtung tretenden Lichts erfolgt und damit
die Bildaufnahmeinrichtung kein Bild aufnehmen könnte.
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Die
Erfindung macht sich jedoch die Eigenschaft der Oberfläche der
Behältnisse,
beispielsweise der metallischen Oberfläche zunutze, welche reflektiertes
Licht nur wenig depolarisieren.
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Damit
wird das von der Beleuchtungseinrichtung abgegebene Licht zunächst polarisiert
und vor der Beobachtungseinrichtung wird ein gekreuzter Polfilter
montiert. Da, wie oben erwähnt,
die Metalloberflächen
das Licht nur wenig depolarisieren, wird fast die gesamte metallische
Oberfläche
des Behältnisses
dunkel erscheinen. Schaum und andere Fremdkörper hingegen depolarisieren
stärker
und dies führt
dann in dem aufgenommenen Bild zu entsprechenden hellen Stellen.
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Im
einfachsten Fall ist es daher möglich,
in den aufgenommenen Bildern beispielsweise über geeignete Software, nach
hellen Stellen zu suchen. Falls kein Schaum vorhanden ist, wird das
Bild im Wesentlichen dunkel bleiben und beispielsweise lediglich
die Jahresmarkierung sichtbar sein. Falls jedoch Schaum auf dem
Behältnis
vorhanden ist, wird dieser Schaum hell aufleuchten und ist leicht,
auch auf dem schwarzen Gummi und der Fassschulter, zu sehen.
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Vorzugsweise
ist wenigstens eine der beiden Polarisationsrichtungen verstellbar,
um die Vorrichtung genau justieren zu können.
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Bevorzugt
gibt die Beleuchtungseinrichtung im Wesentlichen einfarbiges Licht
ab. Unter einfarbigem Licht wird dabei bevorzugt nicht im strengen
Sinne monochromatisches Licht verstanden sondern Licht, welches
einen engen Wellenlängenbereich, beispielsweise
im roten Spektralbereich, aufweist. Durch die oben beschriebene,
erfindungsgemäße Verwendung
von gekreuzten Polfiltern erhält
man im Ergebnis auf der Beobachtungseinrichtung nur geringe Helligkeiten,
so dass verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen
werden, um Fremdlicht und Fremdlichtreflexe zu vermeiden. Durch
die Verwendung eines engen Wellenlängenbereichs beispielsweise durch
Verwendung einer LED-Lampe mit roten LEDs ist es möglich, Fremdlicht
erheblich zu reduzieren.
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Vorzugsweise
gibt die Beleuchtungseinrichtung Licht in einem roten Spektralbereich
ab. Als Polarisationseinrichtung verwendbare Polfilterfolien löschen im
blauen Spektralbereich nicht so gut, wie im roten oder grünen Bereich,
was bedeutet, dass das Metall im Bild mit rotem oder grünem Licht
dunkler wird. Die Verwendung von grünem Licht wäre daher auch denkbar. Besonders
geeignet: Besonders geeignet ist ein Wellenlängenbereich zwischen 500 und 780
nm.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem
Behältnis
und der Bildaufnahmeeinrichtung eine Filtereinrichtung angeordnet, welche
Licht in Abhängigkeit
von seiner Wellenlänge unterschiedlich
transmittiert. So ist es beispielsweise möglich, dass die Beleuchtungseinrichtung
rotes Licht emittiert und umgekehrt die Filtereinrichtung lediglich
rotes Licht passieren lässt.
Auf diese Weise können
die Einflüsse
von Fremdlicht reduziert werden.
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Vorzugweise
lässt die
Filtereinrichtung daher Licht in denjenigen Spektralbereich passieren,
der von der Beleuchtungseinrichtung erzeugt wird. Vorzugsweise handelt
es sich bei der Filtereinrichtung um einen Bandpassfilter.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Filtereinrichtung
zwischen der zweiten Polarisationseinrichtung und der Bildaufnahmeeinrichtung
angeordnet. Auf diese Weise ist die Filtereinrichtung möglichst
nahe an der Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet und auf diese Weise
kann besonders effizient verhindert werden, dass zu viel Fremdlicht
die Bildaufnahmeeinrichtung erreicht. Bei dieser Anordnung ist der
Bandpaßfilter
direkt an einem Objektiv der Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet
und davor ist der bewegliche Polarisationsfilter angeschraubt.
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Vorzugsweise
weist die Vorrichtung ein Gehäuse
auf, welches die Bildaufnahmeeinrichtung teilweise umgibt. Wie oben
erwähnt,
weist ein KEG eine metallische Oberfläche mit einer Vielzahl von
Krümmungen
auf, was dazu führt,
dass sich die gesamte Umgebung auf dem KEG bzw. dessen Flansch spiegelt.
Um derartige helle Störreflexe
von beispielsweise Lampen oder Fenstern zu eliminieren, wird hier vorzugsweise
das Vorsehen eines Gehäuses
vorgeschlagen. Vorzugsweise umgibt dieses Gehäuse auch die Beleuchtungseinrichtung.
So wäre
es beispielsweise möglich,
dass das Gehäuse
bis an den oberen Rand des KEGs heranreicht, so dass die KEGs unterhalb
der Vorrichtung beispielsweise auf einem Transportband transportiert
werden können.
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Vorzugsweise
sind die Beleuchtungseinrichtungen und die Bildaufnahmeeinrichtung
derart angeordnet, dass von dem Behältnis reflektiertes Licht der
Beleuchtungseinrichtung nicht zur Bildaufnahmeeinrichtung gelangt.
Damit sollte insbesondere vermieden werden, dass die Bildaufnahmeeinrichtung
in einem Reflexionswinkel angeordnet ist, in dem das auf das Behältnis gelangende
Licht reflektiert wird. Dies kann vorzugsweise dadurch erreicht
werden, dass sowohl die Beleuchtungseinrichtung als auch die Bildaufnahmeeinrichtung
bezüglich
einer Mittelebene des Behältnisses
auf einer Seite angeordnet sind. Auf diese Weise wird auch sichergestellt,
dass bei zumindest nicht allzu starken Krümmungen auf der Oberfläche des
Behältnisses
das Licht nicht von dem Behältnis
hin zu der Bildaufnahmeeinrichtung reflektiert wird.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung
wenigstens eine Blitzlichtquelle auf. Dies bedeutet, dass die Inspektion
nicht mit Dauerbeleuchtung sondern mit Blitzlicht erfolgt, wobei
in diesem Falle der Energieaufwand für die Beleuchtungseinrichtung
reduziert werden kann. Vorzugsweise ist auch die Bildaufnahmeeinrichtung
auf die Beleuchtungseinrichtung synchronisiert bzw. getriggert.
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Die
vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Inspizieren
von Objekten und insbesondere von Behältnissen gerichtet. Dabei wird das
Behältnis
in einem ersten Verfahrensschritt mit einer Beleuchtungseinrichtung
beleuchtet. In einem weiteren Verfahrensschritt wird wenigstens
ein Teil des von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Bereichs
des Behältnisses
mit einer Bildaufnahmeeinrichtung beobachtet und ein ortsaufgelöstes Bild dieses
Teils aufgenommen.
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Erfindungsgemäß wird das
von der Beleuchtungseinrichtung auf das Behältnis gelangende Licht in einer
ersten vorgegebenen Polarisationsrichtung polarisiert und das von
dem Behältnis
auf die Bildaufnahmeeinrichtung gelangende Licht wird mit einer zweiten
Polarisationseinrichtung polarisiert, wobei die beiden Polarisationsrichtungen
einen von 0° verschiedenen
Winkel miteinander einschließen.
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Vorzugsweise
stehen die beiden Polarisationsrichtungen im Wesentlichen senkrecht
zueinander. Daher wird auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
vorgeschlagen, das Licht möglichst
weitgehend auszulöschen,
so dass lediglich die von Schaum befleckten Bereiche sichtbar werden.
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In
einem vorteilhaften Verfahren gibt die Bildaufnahmeeinrichtung Messwerte
aus, welche für eine
ortsabhängige
Intensität
der auf die Bildaufnahmeeinrichtung gelangenden Strahlung charakteristisch
sind.
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Weitere
Vorteile und Ausführungsformen
ergeben sich aus der beigefügten
Zeichnung:
Darin zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum
Inspizieren von Behältnissen 10.
Dabei handelt es sich bei den Behältnissen 10 um ein
sogenanntes KEG, welches als Behältnis,
insbesondere für
Bier, verwendet wird. Dieses KEG weist hier eine metallische Oberfläche 10a,
welche auf sie eingestrahltes Licht reflektiert. Das Bezugszeichen 2 bezieht
sich auf eine Beleuchtungseinrichtung, welche Strahlung entlang
eines optischen Strahlengangs S1 auf das Behältnis 10 bzw. dessen
Oberfläche 10a richtet.
Vor dieser Beleuchtungseinrichtung ist eine erste Polarisationseinrichtung 4 bzw.
ein Polarisator angeordnet, der das durch ihn hindurch gelangende Licht
in einer bestimmten Richtung polarisiert.
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Das
Bezugszeichen 8 bezieht sich auf eine Beobachtungseinrichtung
bzw. Bildaufnahmeeinrichtung, welche das Behältnis 10 bzw. insbesondere dessen
Oberseite 10a mit dem Verschluss 10b beobachtet.
Das Bezugszeichen S2 bezieht sich dabei auf den Strahlengang, der
von dem Behältnis
zu der Bildaufnahmeeinrichtung 8 gelangt. Das Bezugszeichen 6 kennzeichnet
eine zweite Polarisationseinrichtung, welche das Licht ebenfalls
polarisiert, wobei, wie gesagt, die Polarisationsrichtung in der
ersten Polarisationseinrichtung und der zweiten Polarisationseinrichtung 6 im
Wesentlichen senkrecht zueinander stehen. Damit wirkt die zweite
Polarisationseinrichtung als Analysator, der die meisten Lichtanteile
auslöscht,
insbesondere diejenigen Lichtanteile, die an Metall reflektiert
werden, da bei der Reflektion an Metall insbesondere bei kleinen
Winkeln die Polarisationsrichtung üblicherweise kaum beeinflusst
wird.
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Das
Bezugszeichen 18 bezieht sich auf eine Filterungseinrichtung
wie ein Bandpassfilter, der nur einen bestimmten spektralen Anteil
des Lichts durchtreten lässt.
Die Beleuchtungseinrichtung 2 gibt bevorzugt Licht in denjenigen
spektralen Bereich ab, der durch den Bandpassfilter 18 hindurchtreten
kann. Es wäre
jedoch auch möglich,
vor der Beleuchtungseinrichtung 2 eine weitere Filterungseinrichtung 12 vorzusehen,
welche im Wesentlichen mit der Filterungseinrichtung 18 übereinstimmt
d. h. Licht, welches diese Filterungseinrichtung 12 passiert,
passiert auch die Filterungseinrichtung 18. Auf diese Weise kann
auch unabhängig
von der Lichtquelle erreicht werden, dass im Wesentlichen nur das
von der Beleuchtungseinrichtung 2 stammende Licht tatsächlich auf
die Beobachtungseinrichtung 8 gelangt. Dabei ist diese
zweite Filterungseinrichtung bevorzugt zwischen der ersten Polarisationsfiltereinrichtung 4 und der
Beleuchtungseinrichtung 2 angeordnet.
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Die
Behältnisse 10 werden
mittels einer Transporteinrichtung beispielsweise in der Richtung T
transportiert, und während
dieses Transports mit Hilfe der Inspektionsvorrichtung 1 inspiziert.
Dabei wäre
es auch möglich,
zwei oder mehrere Bilder von dem selben Behältnis, jedoch an leicht unterschiedlichen
Positionen des Behältnisses
gegenüber
der Vorrichtung aufzunehmen, um auf diese Weise Effekte, welche
durch Reflektionen, auftreten besser eliminierten zu können. So
wäre es
beispielsweise möglich,
mehrere Bilder gemeinsam statis tisch auszuwerten um diejenigen Effekte,
die durch diese Reflektionen auftreten, zu unterdrücken. Der
Transport der Behältnisse
kann jedoch auch während
der Inspektion unterbrochen werden.
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Das
Bezugszeichen 22 bezieht sich auf ein Gehäuse, welches
insbesondere die Beleuchtungseinrichtung 8 umgibt und lediglich
nach unten hin offen ist. Durch dieses Gehäuse wird verhindert, dass Fremdlicht
auf die Beobachtungseinrichtung 8 tritt.
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Wie
in 1 gezeigt, sind sowohl die Beleuchtungseinrichtung 2 als
auch die Bildaufnahmeeinrichtung 8 auf der gleichen Seite
bezüglich
einer Ebene, die senkrecht zu der Figurenebene steht und die Linie
E enthält.
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Sämtliche
in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem
Stand der Technik neu sind.
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- 1
- Inspektionseinrichtung
- 2
- Beleuchtungseinrichtung
- 4
- erste
Polarisationseinrichtung
- 6
- zweite
Polarisationseinrichtung
- 8
- Beobachtungseinrichtung
- 10
- Behältnisse
- 10a
- metallische
Oberfläche
- 10b
- Verschluss
- 12,
18
- Filterungseinrichtung
- 22
- Gehäuse
- T
- Richtung
- S1,
S2
- Strahlengang