-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Oberbegriffen
der Ansprüche 1 und 11 zur Überprüfung
von mit Gefäßen, insbesondere Flaschen bestückten
oder bestückbaren, oben offenen Aufnahmebehältern,
insbesondere üblichen Getränkekästen.
-
In
verschiedenen Industriezweigen wie z. B. in der Getränkeindustrie
ist es üblich, Aufnahmebehälter wie Kästen,
Trays, Kartons, Paletten od. dgl. nach dem Bestücken mit
Gefäßen wie Flaschen, Dosen, Gläsern
od. dgl. mit Hilfe geeigneter Inspektionsvorrichtungen darauf zu überprüfen,
ob sie mit der vorgesehenen Anzahl von Gefäßen
gefüllt sind und/oder andere gewünschte Eigenschaften
aufweisen. In ähnlicher Weise kann es erwünscht
sein, mit Flaschen od. dgl. bestückbare Aufnahmebehälter nach
dem Auspacken darauf zu überprüfen, ob auch tatsächlich
alle Flaschen entfernt wurden.
-
Die
Bestückung der Aufnahmebehälter erfolgt in der
Regel in geraden Reihen und Spalten und bei Getränkekästen
z. B. in vier Reihen zu je fünf, drei Reihen zu je vier
oder zwei Reihen zu je drei Flaschen, doch sind auch andere Arten
der Bestückung bekannt, wobei die Gefäße
nicht in geraden Reihen und Spalten, sondern mit seitlichem Versatz
angeordnet sind. Außerdem können sowohl die Gefäße als
auch die Aufnahmebehälter unterschiedliche Höhen
und Breiten aufweisen, die Gefäße liegend statt wie
gewünscht stehend im Aufnahmebehälter angeordnet
sein oder sich Fremdkörper in den Aufnahmebehältern
befinden. Eine Überprüfung der Aufnahmebehälter
ist daher innerhalb einer Flaschenfüllanlage od. dgl. ein
notwendiger Bestandteil der Qualitätskontrolle, die sicherstellt,
dass nur vollzählig und ordnungsgemäß bestückte
und andere gewünschte Eigenschaften aufweisende Aufnahmebehälter
zum Kunden gelangen können. Wird von der Inspektionsvorrichtung
ein Fehler wie z. B. eine zu geringe Anzahl von Flaschen oder bei
Leergut eine zu große Anzahl von Flaschen festgestellt,
wird der betreffende Aufnahmebehälter mittels einer Ausleitvorrichtung von
einem Haupttransportband, auf dem die fehlerfreien Aufnahmebehälter
z. B. einer Palettier-Einrichtung zugeführt werden, auf
ein Nebentransportband geleitet, um den Fehler gegebenenfalls manuell
zu beseitigen.
-
Inspektionsvorrichtungen
für den genannten Zweck arbeiten nach einem von zwei bekannten,
optoelektronischen Verfahren. In beiden Fällen erfolgt die
Inspektion mit einer in der Regel stationären, oberhalb
der Aufnahmebehälter angeordneten Inspektionsvorrichtung,
unterhalb von der die nach oben offenen Aufnahmebehälter
mit Hilfe von Transportbändern, Kettentransporteuren, Gurtförderern od.
dgl. entlang geführt werden.
-
Eine
erste Art der Inspektion sieht Inspektionsvorrichtungen vor, die
mit sogenannten Reflexionslichttastern, d. h. mit optoelektronischen
Bauelementen arbeiten, die einen Lichtstrahl auf die zu kontrollierenden
Gefäße senden und die reflektierten Lichtstrahlen
mit photoelektrischen Detektoren erfassen. Als Reflexionsflächen
für die ausgesendeten Lichtstrahlen dienen hier in der
Regel die oberen Verschlüsse der Gefäße,
d. h. die Erkennung eines Verschlusses ist gleichbedeutend mit der
Anwesenheit eines Gefäßes. Die elektrischen Informationen
der Reflexionslichttaster werden mit elektronischen Auswerteschaltungen
verarbeitet. Handelt es sich z. B. um Getränkekästen
mit vier geraden Reihen zu je fünf Flaschen, dann ist dieses
Verfahren vergleichsweise einfach, da nur vier nebeneinander liegende Reflexionslichttaster
benötigt werden. Bei anderen Gefäßformationen
können dagegen weitaus mehr Reflexionslichttaster erforderlich
werden, was den apparativen Aufwand erheblich vergrößern
kann.
-
Ein
Problem dieser Art der Inspektion besteht außerdem darin,
dass z. B. ein Wechsel der Formen und/oder Größen
der Aufnahmebehälter und/oder der Gefäße
sowie der Anordnung der Gefäße in den Aufnahmebehältern
umständliche Umrüstarbeiten erforderlich macht,
um die Positionen der Reflexionslichttaster an die veränderten
Verhältnisse anzupassen. Lange Umrüstzeiten sind
daher unvermeidbar. Das ist angesichts der Tatsache, dass z. B. viele
Getränkehersteller auf ein einer und derselben Produktionslinie
unterschiedliche Aufnahmebehälter, Gefäße
und Gefäßformationen in den Aufnahmebehältern
verarbeiten wollen, mit einer nicht unbeachtlichen Vergrößerung
der Produktionskosten verbunden.
-
Eine
zweite Art von Inspektionsvorrichtungen für den genannten
Zweck arbeitet mit Hilfe von Kameras aufweisenden Bildverarbeitungssystemen. Hier
wird mit Hilfe eines Bildaufnehmers, z. B. einer CCD-Kamera, von
jedem Aufnahmebehälter wenigstens je ein Bild aufgenommen,
dessen Informationen mit einem an den Bildaufnehmer angeschlossenen Bildverarbeitungssystem
anhand verschiedener Algorithmen ausgewertet werden. Derartige Inspektionsvorrichtungen
lassen sich meistens softwaremäßig und daher im
Vergleich zu den oben beschriebenen Inspektionsvorrichtungen vergleichsweise
leicht auf sich ändernde Verhältnisse umstellen.
-
Allerdings
sind auch diese Inspektionsvorrichtungen nicht frei von Mängeln.
Insbesondere wirkt sich bei derartigen Vorrichtungen jede Art von Fremdlicht,
z. B. Sonnen- oder Raumlicht, ungünstig auf das Prüfergebnis
aus. Außerdem sollte der Untergrund, auf dem die Aufnahmebehälter
transportiert werden, möglichst keine glänzenden
Stellen aufweisen. Das macht einen Ersatz üblicher, mit
Edelstahlketten arbeitenden Transporteuren durch Gurtförderer
od. dgl. und zusätzliche Antriebe im Inspektionsbereich
erforderlich, was den Preis einer solchen Inspektionsvorrichtung
erheblich erhöht. Hinzu kommt, dass die Beleuchtung der
Aufnahmebehälter nur mit äußerst zuverlässigen
und über einen Zeitraum von z. B. zehn Jahren arbeitenden
Hochleistungs-Leuchtdioden (LED) sinnvoll ist. Da zur Vermeidung
von Störungen durch Fremdlicht zahlreiche derartige Leuchtdioden
benötigt werden, um eine großflächige Beleuchtung
sicherzustellen, trägt auch dies zu einem vergleichsweise
hohen Preis für die Inspektionsvorrichtungen bei. Werden
stattdessen preisgünstige Glühlampen oder Leuchtstoffröhren
verwendet, dann ist nicht nur deren Lebensdauer deutlich geringer, sondern
es ist auch mit Schwankungen der Lichtintensität während
der Lebensdauer zu rechnen, was die Prüfergebnisse beeinträchtigt.
Abgesehen davon können die Farben der Aufnahmebehälter
und/oder der Verschlüsse der Gefäße einen
negativen Einfluss auf die Prüfergebnisse haben, insbesondere
wenn dadurch der erforderliche Kontrast reduziert wird. Außerdem
müssen die Inspektionsvorrichtungen mit zusätzlichen
Lichtschranken od. dgl. versehen werden, die die Zeitpunkte festlegen,
zu denen die Kameras ein Bild aufnehmen sollen.
-
Schließlich
ist es zur Identifizierung von in Getränkekästen
vorhandenen Kunststoff-(PET-)Flaschen bekannt (z. B.
DE 10 2007 036 621 A1 ),
die Flaschen mit im UV-Bereich liegenden Laserlicht zu beleuchten,
um dadurch das Kunststoffmaterial zur Fluoreszenz anzuregen, was
mit Glasgefäßen nicht möglich ist. Zur
noch besseren Unterscheidung der PET-Flaschen von Glasflaschen ist
es auch bekannt, als Beleuchtungseinrichtung einen Linienlaser zu verwenden,
der einen linienförmigen Lichtstrahl mit einer Wellenlänge
von z. B. 365 nm und/oder 376 nm aussendet. Die Anregung der Flaschen
erfolgt hierbei im Bereich des Flaschenhalses und/oder der bei Kunststoffflaschen üblicherweise
vorhandenen Tragringe. Dadurch werden u. a. Linienbilder erzeugt,
die die Konturen der Flaschen um die nicht oder kaum zur Fluoreszenz
anregbaren Verschlüsse herum erkennbar machen. Auch diese
Verfahrensweise ist vergleichsweise umständlich und aufwändig,
zumal zusätzlich zur UV-Lichtquelle auch eine im sichtbaren Bereich
arbeitende Lichtquelle benötigt wird, um die PET-Flaschen
sicher von Glasflaschen unterscheiden zu können. Abgesehen
davon kann diese Verfahrensweise nur dann sinnvoll angewendet werden, wenn
mit Kunststoffgefäßen bestimmte Aufnahmebehälter
kontrolliert werden sollen. Für die bloße Überprüfung
von mit Glasgefäßen bestückten Aufnahmebehältern
ist dieses Verfahren dagegen nicht geeignet.
-
Ausgehend
von den beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung das
technische Problem zugrunde, die Verfahren und Vorrichtungen der eingangs
bezeichneten Gattung so auszubilden, dass eine kostengünstige
und gegen Fremdlicht weitgehend unempfindliche Inspektion der Aufnahmebehälter
durchgeführt werden kann.
-
Zur
Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale
der Ansprüche 1 und 11.
-
Die
Erfindung bringt zahlreiche Vorteile mit sich. Durch die Anwendung
des Linienlasers mit einer vorzugsweise im sichtbaren Bereich oder
im infraroten Bereich liegenden Wellenlänge wird nur in einem
engen Wellenlängenbereich gearbeitet, was Störungen
durch Fremdlicht weitgehend ausschaltet, insbesondere wenn im Strahlengang
des Bildaufnehmers ein optisches Filter angeordnet wird, das im Wesentlichen
nur den Wellenlängenbereich des Lasers durchlässt.
Außerdem ist die Inspektionsvorrichtung wie diejenigen,
die mit Bildverarbeitungssystemen arbeiten, sehr flexibel und leicht
an unterschiedliche Verhältnisse anpassbar. Ferner kann
auf zusätzliche Lichtschranken zur Bestimmung der Zeitpunkte
der Bildaufnahmen völlig verzichtet werden, indem die Länge
des vom Linienlaser erfassten Bereichs so gewählt wird,
dass nicht nur die zu kontrollierenden Gefäße,
sondern auch zumindest Teile des Aufnahmebehälters vom
Lichtstrahl des Linienlasers erfasst werden. Weiterhin sind die
Kosten für Linienlaser bei etwa gleicher Lebensdauer geringer
als die für die genannten LED-Beleuchtungseinrichtungen. Schließlich
ist vorteilhaft, dass mit derselben Vorrichtung auf einfache Weise
nicht nur sowohl Glas- als auch Kunststoffgefäße,
sondern auch andere Eigenschaften wie z. B. die Höhe und
Breite der Aufnahmebehälter, die Höhe der Gefäße
und das Vorhandensein von Fremdkörpern oder falsch angeordneten Gefäßen
in den Aufnahmebehältern detektiert werden können,
so dass ein insgesamt preisgünstiges und einfach zu bedienendes
Inspektionssystem entsteht.
-
Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Überprüfung von mit Gefäßen
gefüllten oder befüllbare, oben offenen Aufnahmebehältern;
-
2 eine
schematische Seitenansicht der wesentlichen Bauelemente der Vorrichtung
nach 1;
-
3 eine
Vorderansicht der Vorrichtung in Richtung eines Pfeils x in 2;
-
4 eine
vergrößerte Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung
und eines Bildaufnehmers der Vorrichtung nach 3;
-
5 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung in Richtung eines Pfeils z in 3;
und
-
6 bis 12 im
linken Teil Draufsichten entsprechend 5 in verschiedenen
Stadien während der Inspektion eines Aufnahmebehälters
und rechts daneben jeweils die von einem Bildaufnehmer der Vorrichtung
aufgenommenen Bilder.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend am Beispiel eines Aufnahmebehälters 1 in
Form einer üblichen Getränkekiste näher
erläutert, die in geraden Reihen vier nebeneinander liegende
Gefäße 2 in Form von Getränkeflaschen
und vier geraden, senkrecht zu den Reihen angeordneten Spalten jeweils
fünf hintereinander liegende Gefäße 2 aufnimmt.
Die Gefäße 2 sind sämtlich gleich
hoch, bereits mit Getränken gefüllt und mit Verschlüssen 3 verschlossen,
wenn der Aufnahmebehälter 1 ordnungsgemäß bestückt
ist. ”Ordnungsgemäß” soll heißen,
dass der Aufnahmebehälter 1 alle zwanzig Gefäße 2 enthält,
diese sämtlich mit den Verschlüssen 3 versehen
sind und die gleiche Höhe besitzen. Außerdem hat
der Aufnahmebehälter 1 wie üblich eine
etwas größere Höhe als die in ihm stehenden
Gefäße 2 und eine vorgegebene Breite.
-
Zur Überprüfung
der mit den Gefäßen 2 bestückten
Aufnahmebehälter 1 dient eine in 1 beispielhaft
dargestellte Vorrichtung. Sie ist im Bereich einer an sich beliebigen
Transporteinrichtung für die Aufnahmebehälter 1 angeordnet,
die z. B. ein über Rollen 4 geführtes,
endloses Förderband 5 enthält, auf dem
die oben offenen Aufnahmebehälter 1 angeordnet
sind und z. B. in Richtung eines Pfeils u transportiert
werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist oberhalb
der Transporteinrichtung angeordnet und an einem Gestell 6 montiert.
Die Vorrichtung enthält eine Beleuchtungseinrichtung in
Form eines Linienlasers 7 und einen Bildaufnehmer 8,
vorzugsweise eine CCD-Kamera, der ein Objektiv vorgeschaltet sein kann
und die beide zusammen mit dem Linienlaser 7 in einem Gehäuse 9 untergebracht
sind. Ferner ist ein Bildverarbeitungssystem 10 vorgesehen,
das sich in einem Gehäuse 11 befindet und in nicht
dargestellter Weise mit dem Bildaufnehmer 8 verbunden ist.
Der Linienlaser 7 sendet z. B. einen sichtbaren Lichtstrahl 12 vorgewählter
Wellenlänge von z. B. 660 nm aus. Alternativ kann aber
auch vorteilhaft ein im Infrarotbereich abstrahlender Linienlaser 5 vorgesehen
werden. Der Lichtstrahl 12 schließt mit der Blickrichtung
des Bildaufnehmers 8, die durch eine Symmetrieachse 14 des
Objektivs angedeutet ist, einen vorgewählten Winkel ein.
Im Ausführungsbeispiel bildet der Lichtstrahl 12,
wie 2 zeigt, einen zwischen 0° und 90° liegenden
Winkel α mit der Vertikalen, während die Symmetrieachse 14 im
Wesentlichen vertikal angeordnet ist.
-
Zur
weitgehenden Vermeidung von Störungen durch Fremdlicht
ist in dem Strahlengang des Linienlasers 7 vorzugsweise
ein z. B. als Interferenzfilter ausgebildetes, optisches Filter 15 (2, 3, 4)
angeordnet, dessen Lichtdurchlässigkeit auf den Wellenlängenbereich
des vom Linienlaser 7 ausgesendeten Lichtstrahls 12 abgestimmt
ist. Da Fremdlicht wie Sonnen- und Lampenlicht eine Vielzahl von
Wellenlängen enthält, das Filter 15 aber
nur für einen engen Wellenlängenbereich, hier
z. B. um 660 nm, durchlässig ist, werden die außerhalb
dieses Bereichs liegenden Wellenlängen des Fremdlichts wirksam
absorbiert, so dass nur ein sehr kleiner Teil des Fremdlichts zum
Bildaufnehmer 8 gelangen und den vom Linienlaser 7 kommenden
Lichtstrahl 12 daher nicht wirksam beeinflussen kann. Das
Filter 15 kann sich insbesondere auch im Bildaufnehmer 8,
z. B. zwischen dessen Objektiv und einem CCD-Chip, befinden.
-
2 bis 4 zeigen
weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer vereinfachten Darstellung. Danach wird der hier transparent
dargestellte Aufnahmebehälter, von dem nur die äußeren
Konturen angedeutet sind, in der Weise in Richtung des Pfeils u transportiert, dass jeweils
eine Reihe von vier Gefäßen 2 senkrecht
zur Transportrichtung u steht
und in der Transportrichtung u jeweils fünf
solcher Reihen nacheinander unter der erfindungsgemäßen
Vorrichtung durchlaufen. Weiter zeigt 3, dass
der Linienlaser 7 und der Bildaufnehmer 8 symmetrisch über
der Mitte des Aufnahmebehälters 1 und entsprechend 2 in
Transportrichtung u hintereinander
angeordnet sind. Der vom Linienlaser 7 ausgesendete Lichtstrahl 12 ist
zu einer Linie aufgeweitet, was in 3 durch
zwei Randstrahlen 12a angedeutet ist. Danach ist die Länge
des linienförmigen Lichtstrahls 12 quer zur Transportrichtung u so groß, dass sich
der Lichtstrahl 12 über die ganze Breite des Aufnahmebehälters 1 erstreckt,
wie eine Linie 16 in 3 andeutet.
Im Ausführungsbeispiel ist der Lichtstrahl 12 zwischen
den Randstrahlen 12a etwas länger, als der Breite
des Aufnahmebehälters 1 entspricht, so dass er
auch noch einen Projektionskörper 17 erfasst,
der gemäß 1 und 3 seitlich
neben einer vom Aufnahmebehälter 1 beschriebenen
Transportbahn angeordnet ist, die z. B. durch nicht dargestellte
seitliche Führungen für den Aufnahmebehälter 1 definiert
ist. Der Projektionskörper 17 ist gemäß 1 am
Gestell 6 befestigt und weist eine obere Reflexionsfläche 17a auf,
die etwas tiefer angeordnet ist, als der Lage einer Ebene entspricht,
in der bei ordnungsgemäßer Bestückung des
Aufnahmebehälters 1 die Oberseiten der Verschlüsse 3 liegen.
-
Schließlich
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so eingerichtet,
dass sie lediglich einen Bereich des Förderbandes 5 bzw.
eines darauf stehenden Aufnahmebehälters 1 erfasst,
der in 6 bis 12 durch ein strichpunktiert
dargestelltes Bildfenster 18 angeordnet ist. Außerhalb
dieses Bildfensters 18 liegende Bereiche werden vom Bildaufnehmer
nicht ”gesehen”. Das Bildfenster 18 definiert
somit einen Inspektionsbereich.
-
Der
Linienlaser 7 ist vorzugsweise ein handelsübliches
Standardbauteil. Er besteht z. B. aus einer Laserdiode, einer Linse
zum Fokussieren des Laserlichts und einer Zylinderlinse zum Aufweiten
des fokussierten Laserlichts in einer Ebene und dadurch zur Bildung
des linienförmigen Lichtstrahls 12. Linienlaser 7,
die rotes, insbesondere infrarotes Licht aussenden, sind auf dem
Markt preisgünstig verfügbar und besitzen eine
hohe Lebensdauer von z. B. 50.000 Stunden und mehr.
-
Der
Winkel α (2) beträgt im Ausführungsbeispiel
37°, kann aber z. B. in Abhängigkeit von der Höhendifferenz
zwischen den Aufnahmebehältern 1 und den Gefäßen 2 auch
andere Werte annehmen. Möglich ist es auch, die Symmetrieachse 14 des
Bildaufnehmers 8 unter dem Winkel α und dem Lichtstrahl 12 vertikal
anzuordnen. Auch andere Anordnungen sind möglich, da es
auch nur darauf ankommt, dass der Bildaufnehmer 8, wie
aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, mit dem Lichtstrahl 12 beleuchtete
Flächen mit ausreichender Lichtstärke erfasst.
-
Im Übrigen
sind die Vorrichtung bzw. ihre Bauteile so angeordnet, dass sich
der Lichtstrahl 12 und die Symmetrieachse 14 im
Wesentlichen in einer Ebene schneiden (2), in der
bei ordnungsgemäßer Bestückung der Aufnahmebehälter 1 die
Oberflächen der Verschlüsse 3 liegen
müssen. Passiert daher eine Reihe der Gefäße 2 den
Inspektionsbereich, dann liegen bei ordnungsgemäßer
Bestückung die Oberflächen aller Verschlüsse 3 in
derselben Ebene, wie 2 zeigt, so dass sie voll vom
Lichtstrahl 12 getroffen werden. Außerdem trifft
der Lichtstrahl 12, wie 3 zeigt,
mit einem Randbereich auch auf den Projektionskörper 17.
Ein im sichtbaren Bereich arbeitender Linienlaser 7 erzeugt
somit auf den Oberflächen aller zwischen den Randstrahlen 12a befindlichen
Gegenstände hell leuchtende Linien, die in 3 bis 12 jeweils
durch fette Striche dargestellt und für die Auswertung
relevant sind.
-
Die
mit dem Bildverarbeitungssystem 10 vorgenommene Auswertung
ist vergleichsweise einfach. Sie beruht auf dem Umstand, dass die
vom Lichtstrahl 12 erzeugten Linien oder Streifen in Abhängigkeit
davon, in welcher Höhe über dem Förderband 5 eine
von ihm getroffene Reflexionsfläche liegt, in Transportrichtung u seitlich zueinander versetzt
sind. Das ist z. B. aus 5 ersichtlich, wonach auf Oberkanten
der Seitenwände 1a des Aufnahmebehälters 1 jeweils
Linien 19a, auf den Oberflächen der Verschlüsse 3 der
Gefäße 2 jeweils Linien 19b und
auf der Reflexionsfläche 17a des Projektionskörpers 17 jeweils
eine Linie 19c erscheint, die je nach ihrer Höhenlage
in Richtung u voneinander beabstandet
sind.
-
Schließlich
wird das Bildfenster 18 mit Hilfe des Bildverarbeitungssystems 10 entsprechend 6 in
unterschiedliche Sektoren unterteilt. Ein erster Sektor 20 hat
eine Länge, die im Wesentlichen gleich der Länge
einer Reihe von vier Gefäßen 2 ist, und
eine etwa dem Durchmesser der Verschlüsse 3 entsprechende
Breite. In diesem Sektor 20 werden die vom Linienlaser 7 erzeugten
Linien 19b erkannt, wenn die Gefäße 2 im
Inspektionsbereich unter dem Bildaufnehmer 8 angeordnet
sind. Ein zweiter Sektor 21, der nur in 6 gezeigt
ist, hat eine im Wesentlichen der Länge des Projektionskörpers 17 entsprechende
Länge und dient zur Erkennung der Linie 19c in 6.
Schließlich werden zwei weitere, nicht einzeln dargestellte
Sektoren im Bildfenster 18 definiert, in denen die hellen
Linien 19a erscheinen, wenn sich der Aufnahmebehälter 1 unter
dem Bildaufnehmer 8 befindet.
-
Während
der Linienlaser 7 den Lichtstrahl 12 vorzugsweise
kontinuierlich abstrahlt, werden vom Bildaufnehmer 8 im
Ausführungsbeispiel alle 10 Millisekunden, d. h. periodisch
Bilder aufgenommen. Alternativ wäre es aber auch möglich,
den Linienlaser 7 nur einzuschalten, wenn der Bildaufnehmer 8 ein Bild
aufnimmt. Wird der Aufnahmebehälter 1 mit einer
Geschwindigkeit von z. B. 0,5 m/s transportiert, bewegt er sich
von Bildaufnahme zu Bildaufnahme um 5 mm fort.
-
Das
Bildverarbeitungssystem 10 verarbeitet die vom Bildaufnehmer 8 gelieferten
Daten, indem es die Positionen und gegebenenfalls Längen
der Linien 19a bis 19c bewertet. Auf diese Weise
können zahlreiche unterschiedliche Eigenschaften ermittelt
werden, z. B. der Beginn und das Ende einer Inspektionsphase, die
Anzahl der Gefäße 2 im Aufnahmebehälter 1,
die Höhe der Gefäße 2, das Vorhandensein der
Verschlüsse 3 an den Gefäßen 2,
die Breite und Höhe des Aufnahmebehälters 1 und
das Vorhandensein von Fremdkörpern oder falsch liegenden Gefäßen 2 im
Aufnahmebehälter 1. Bildverarbeitungssysteme 10,
mittels derer derartige Auswertungen durchgeführt werden
können, sind dem Fachmann allgemein bekannt und brauchen
daher nicht näher erläutert werden. Sie können
je nach zu lösender Inspektionsaufgabe programmiert werden.
-
Die
von der beschriebenen Vorrichtung weitgehend automatisch durchgeführte
Inspektion wird nachfolgend anhand der 6 bis 12 näher
erläutert, die verschiedene Verfahrensstufen zeigen. In 6 bis 12 ist
jeweils links die Lage eines Aufnahmebehälters 1 relativ
zur Inspektionsvorrichtung dargestellt, wohingegen jeweils rechts
die vom Bildaufnehmer 8 ”gesehenen” Linien 19a bis 19c innerhalb
des Bildfensters 18 dargestellt sind. Die Transportrichtung
für die Aufnahmebehälter 1 ist durch
den Pfeil u angegeben.
-
In 6 befindet
sich der Aufnahmebehälter 1 noch außerhalb
des Bildfensters 18. Der Bildaufnehmer 8 sieht
daher nur die durchgehende helle Linie 19c auf dem stationär
angeordneten Projektionskörper 17. Eine vom Lichtstrahl 12 auf
das Förderband 5 projizierte helle Linie 22 liegt
aufgrund des schrägen Verlaufs des Lichtstrahls 12 und
der tiefen Lage des Förderbandes 5 relativ zum
Linienlaser 7 außerhalb des Bildfensters 8 und
wird daher nicht erfasst, wie auch durch eine Verlängerung
des Lichtstrahls 12 in 2 angedeutet
ist. Je größer der senkrechte Abstand des Förderbandes 5 vom
Linienlaser 7 ist, umso weiter ist die Linie 22 in 6 vom Bildfenster 18 beabstandet,
so dass selbst gut reflektierende Transportmittel keine wesentliche
Störungen verursachen.
-
Nicht
gezeigt ist ein Bild, dass sich ergibt, wenn die Oberkante einer
vorderen Stirnwand 1b (5) des Aufnahmebehälters 1 den
Inspektionsbereich passiert. Wird die Oberkante dieser Stirnwand 1b vom
Lichtstrahl 12 getroffen, dann erscheint eine Linie im
Bildfenster 18, die anzeigt, dass ein Aufnahmebehälter 1 in
den Inspektionsbereich einläuft. Diese Linie liegt jedoch
außerhalb des Sektors 20, in 7 oberhalb
davon und dort, wo auch die Linien 19b liegen würden,
da der Aufnahmebehälter 1 eine etwas größere
Höhe als die Gefäße 1 hat.
-
Sobald
die Stirnwand 1b des Lichtstrahl 12 passiert hat,
erzeugt dieser nur noch auf den Oberkanten der Seitenwände 1a (5)
eine kurze, insbesondere helle Linie 19a, wie in 7 gezeigt
ist. Außerdem ist die Anordnung so getroffen bzw. die Lage
des Projektionskörpers 17 so gewählt,
dass in dieser Position des Aufnahmebehälters 1 ein
Teil des normalerweise auf den Projektionskörper 17 treffenden
Laserlichts von der betreffenden Seitenwand 1a ausgeblendet
wird, so dass die Linie 19c gegenüber 6 etwas
verkürzt ist. Auch daraus kann das Bildbearbeitungssystem 10 erkennen,
dass sich gerade ein Aufnahmebehälter 1 in der
Inspektionsphase befindet. Der Sektor 20 ist in diesem
Fall noch frei von Linien 19b, da der Lichtstrahl 12 ein
Bereich zwischen der Stirnwand 1b und der ersten Reihe
von Verschlüssen 3 beleuchtet und daher allenfalls
weit unter der Ebene der Verschlussoberflächen zu hellen Linien
führt, die das Prüfergebnis nicht beeinträchtigen.
-
8 zeigt
den Fall, dass aufgrund der Weiterbewegung des Aufnahmebehälters 1 jetzt
die Verschlüsse 3 der ersten Reihe von Gefäßen 2 im
Inspektionsbereich angeordnet sind und daher auf allen vier Verschlüssen 3 helle,
im Sektor 20 liegende Linien 19b erscheinen. Außerdem
liegen alle Linien 19a und 19b wie in 7 innerhalb
der ihnen zugewiesenen Sektoren innerhalb des Bildfensters 18.
Da in diesem Fall im Sektor 20 alle vier erwarteten Linien 19b erscheinen,
wird dies vom Bildverarbeitungssystem 10 richtig dahingehend
interpretiert, dass in der ersten Reihe des Aufnahmebehälters 1 alle
vier Gefäße 2 vorhanden sind.
-
In
einem weiteren Inspektionsschritt gemäß 9 trifft
der Lichtstrahl 12 auf einen Bereich zwischen der ersten
und der zweiten Reihe von Gefäßen 2.
Hinsichtlich der Linien 19a und 19c ergeben sich dadurch
keine Änderungen gegenüber 8. Dagegen
erscheinen im Sektor 20 keine hellen Linien, da der Lichtstrahl 12 ähnlich
wie in 7 nicht in derjenigen Höhe auf Reflexionsflächen
(Verschlüsse 3) trifft, die dem Sektor 20 zugewiesen
ist. Tiefer im Aufnahmebehälter 1 liegende Reflexionsflächen,
z. B. solche von Etiketten, führen zwar unter Umständen zu
entsprechend der Gefäßform gekrümmten
(hellen) Linien 19d, doch liegen diese entsprechend dem rechten
Bild in 9 außerhalb des Sektors 20,
so dass sie bei der Auswertung durch das Bildverarbeitungssystem 10 ignoriert
werden.
-
10 zeigt
einen Inspektionsschritt, in welchem die zweite Reihe von Gefäßen 2 unter
der Inspektionsvorrichtung durchläuft. In dieser Reihe
fehlt an einer Stelle 23 ein Gefäß 2.
Das hat zur Folge, dass im Sektor 20 nur drei Linien 19b erscheinen.
Da vom Bildverarbeitungssystem 10 vier Linien 19b erwartet
werden, führt dies zur Abgabe eines Fehlersignals und z.
B. zur Entfernung des betreffenden Aufnahmebehälters 1 vom
Förderband 5.
-
Eine
weitere mit der Inspektionsvorrichtung erkennbare Eigenschaft ergibt
sich aus 11. Es kann vorkommen, dass
wenigstens ein Gefäß 2 unkontrolliert
in den Aufnahmebehälter 1 fällt, z. B. wenn
während der Bestückung des Aufnahmebehälters 1 die
zugehörige Einpackmaschine fehlerhaft arbeitet. Das ist
in 11 durch ein Gefäß 2a angedeutet.
Auf einem solchen Gefäß 2a wird beim
Passieren des Lichtstrahls 12 eine lange helle Linie 19e erzeugt.
Da die Oberfläche des Gefäßes 2a jedoch deutlich
höher im Aufnahmebehälter 1 liegt als
die Verschlüsse 3 der richtig angeordneten Gefäße,
liegt die Linie 19e nicht nur außerhalb des Sektors 20, sondern
gemäß dem rechten Bild der 11 auch oberhalb
der Linie 19a, die auf den Oberkanten der Seitenwände 1a des
Aufnahmebehälters 1 erzeugt werden. Der Grund
hierfür besteht darin, dass die falsch liegenden Gefäße 2a in
der Regel die Oberkanten der Aufnahmebehälter 1 überragen.
Im Bildverarbeitungssystem 10 kann daher ein weiterer, nicht
dargestellter Sektor eingerichtet werden, der dem Erfassen der Linie 19e dient
und bei ihrer Erkennung zur Abgabe eines Fehlersignals führt.
Bisher sind Gegenstände, die bis über den oberen
Rand der Aufnahmebehälter 1 ragen, nur mit Hilfe
zusätzlicher Lichtschranken erfassbar, die ein Fehlersignal
abgeben, wenn ein von ihnen erzeugter, quer über den Aufnahmebehälter 1 erstreckter
Lichtstrahl unterbrochen wird. Auf ähnliche Weise können
auch Fremdkörper im Aufnahmebehälter 1 erkannt
werden.
-
12 zeigt
schließlich einen Verfahrensschritt, der sich ergibt, wenn
ein zu prüfender Aufnahmebehälter 1 die
Inspektionsvorrichtung vollends passiert hat. In diesem Fall ist einerseits
die Abschattung des Projektionskörpers 17 nicht
mehr vorhanden, so dass die Linie 19c wieder ihre volle
Länge besitzt. Andererseits werden zwar möglicherweise
auch auf der Rückseite des Aufnahmebehälters 1 irgendwelche
helle Linien erzeugt. Da diese jedoch sämtlich außerhalb
der Sektoren 20 und 21 zu liegen kommen, erscheint
in diesem Fall nur die Linie 19c entsprechend 6 im
Bildfenster 18.
-
Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden
kann. Insbesondere sind das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung äußerst
flexibel auch für andere Zwecke, d. h. auch zur Kontrolle
zahlreicher anderer Eigenschaften anwendbar. So könnte
bei Getränkekästen nach dem Auspacken überprüft
werden, ob der Auspackvorgang erfolgreich abgeschlossen wurde. Es kommt
in der Praxis immer wieder vor, dass sich noch Flaschen im Kasten
befinden, was später zu Störungen führt.
Das Bildverarbeitungssystem 10 ist in diesem Fall so zu
programmieren, dass die Zahl der beim Durchlauf eines Aufnahmebehälters 1 erkannten
Gefäße 2 gleich 0 ist. Im Übrigen
kann die Vorrichtung auf die beschriebene Weise arbeiten.
-
Weiterhin
besteht die Möglichkeit, leere Gefäße
im Aufnahmebehälter 1 zu ermitteln. Da diese in der
Regel keinen Verschluss 3 aufweisen, erzeugt der Lichtstrahl 12 auf
ihnen anstelle einer hellen Linie 19b nur zwei kurze, durch
die Flaschenmündung bewirkte Linien, die im Sektor 20 erscheinen
und aufgrund ihrer kurzen Längen entsprechend bewertet werden
können. Außerdem wäre es möglich,
unterschiedlich hohe Gefäße 2 zu ermitteln,
da diese im Sektor 20 und/oder im Bildfenster 18 zu
relativ zueinander versetzten Linien 19b führen.
Insbesondere kann dies zur Überprüfung von Leergut
auf Fremdflaschen unpassender Höhe ausgenutzt werden.
-
Auch
im Hinblick auf die beschriebene Vorrichtung ist klar, dass diese
in vielfacher Hinsicht abgewandelt werden kann. Beispielsweise ist
es möglich, mit Hilfe von im Lichtstrahl 12 angeordneten Blenden
und/oder anderen optischen Mitteln unterbrochene statt durchgehende
Linien 19, d. h. z. B. aus mehreren aufeinander folgenden
Strichen oder Punkten gebildete Linien zu erzeugen, wobei die Längen
und/oder Abstände einzelner Linienabschnitte z. B. an den
Durchmesser üblicher Verschlüsse 3 angepasst
sein könnten. Weiter ist klar, dass mit derselben Vorrichtung
zahlreiche unterschiedliche Formen von Aufnahmebehältern
und Gefäßen sowie zahlreiche unterschiedliche
Formationen der Gefäße in den Aufnahmebehältern
kontrolliert werden können. Anstelle von Flaschen können
außerdem Gläser oder Dosen, deren Deckel die Verschlüsse
darstellen, und anstelle von Kasten auch aus Karton od. dgl. bestehende
Behälter oder Paletten, insbesondere sogenannte Trays vorgesehen
sein, wobei die Gefäße auch größere
Höhen als die Aufnahmebehälter aufweisen können.
Eine Umrüstung auf andere Verhältnisse wird insbesondere
durch entsprechende Programmierung des Bildverarbeitungssystems 10 vorgenommen.
Aus diesem Grund wird mit der Erfindung ein Kontrollsystem geschaffen,
das gegenüber dem Stand der Technik zu einer erheblichen
Reduzierung an Kosten und Umrüstzeiten beim Wechsel der
zu kontrollierenden Aufnahmebehälter und/oder Gefäße
führt. Abgesehen davon ist es natürlich auch möglich,
mehr als einen Linienlaser zu verwenden und z. B. jeder Reihe eines
Aufnahmebehälters einen separaten Laser zuzuordnen. Weiter
kann der die Dauer einer Inspektionsphase anzeigende Projektionskörper 17 auch
ganz weggelassen werden. Auch die auf den Oberkanten der Seitenwände 1a der
Aufnahmebehälter 1 erzeugten Linie 19a werden
im Prinzip nicht benötigt, da der Beginn und das Ende eines
Inspektionsvorgangs z. B. durch Linien angezeigt werden kann, die
auf den Oberkanten der vorderen und hinteren Stirnwände 1b der
Aufnahmebehälter 1 erzeugt werden. Die Linien 19a und 19c bieten
allerdings den Vorteil, dass sie unmittelbar und zu jedem Zeitpunkt
erkennen lassen, ob gerade ein Inspektionsvorgang läuft
oder nicht. Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen
Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen
angewendet werden können.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102007036621
A1 [0009]
