DE102012100987B3

DE102012100987B3 - Inspection device for objects e.g. containers, has cameras in which one camera images object in non-transparent state of optical element by performing transmitted light method

Info

Publication number: DE102012100987B3
Application number: DE201210100987
Authority: DE
Inventors: Michael Horst
Original assignee: MIHO HOLDING GmbH; MIHO HOLDING-GMBH
Current assignee: MIHO HOLDING GmbH; MIHO HOLDING-GMBH
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2032-02-08

Abstract

The inspection device has cameras (3a,3b) extending opposite to each other and between which to-be-inspected object (1) is positioned in operation. An optical element (10a) which is switchable into a transparent and a non-transparent state is arranged between camera (3a) and the object. The object is imaged by the camera (3b) in the non-transparent state by performing transmitted light method, and by one of the cameras in the transparent state by performing top illumination method. An independent claim is included for inspection method for objects.

Description

Die Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung für Objekte, insbesondere Behälter, mit mindestens zwei Bildaufnehmern, die sich im Wesentlichen gegenüberliegen und zwischen denen im Betrieb ein zu inspizierendes Objekt positioniert ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Inspektionsverfahren für Objekte, das mit einer derartigen Inspektionsvorrichtung durchführbar ist.The invention relates to an inspection device for objects, in particular containers, with at least two image sensors, which lie substantially opposite each other and between which an object to be inspected is positioned during operation. The invention further relates to an inspection method for objects, which is feasible with such an inspection device.

In der Getränkeindustrie ist es üblich, abgefüllte Behälter zu begutachten und deren Zustand auf einwandfreie Qualität zu untersuchen. Hierbei wird überprüft, ob beispielsweise die angebrachten Etiketten vorhanden und ohne Störstellen wie Verwerfungen, Risse und richtige Positionierung aufgebracht sind. Weiterhin werden gegebenenfalls das Mindesthaltbarkeitsdatum oder der Barcode auf Anwesenheit geprüft oder sogar gelesen und mit Solldaten verglichen. Derartige Begutachtungen werden üblicherweise in einem Auflichtverfahren durchgeführt. Dazu ist z. B. seitlich von dem zu inspizierenden Behälter ein Bildaufnehmer, beispielsweise ein Kamera, angeordnet, die von der Mantelfläche des Behälters reflektiertes bzw. gestreutes Licht aufnimmt.In the beverage industry, it is customary to inspect filled containers and to examine their condition for perfect quality. Here it is checked whether, for example, the attached labels are present and applied without impurities such as distortions, cracks and correct positioning. Furthermore, if necessary, the best-before date or the barcode are checked for presence or even read and compared with target data. Such assessments are usually carried out in a reflected light method. This is z. B. laterally of the container to be inspected, an image sensor, such as a camera arranged, which receives reflected or scattered light from the lateral surface of the container.

Häufig werden bei abgefüllten Behältern zusätzlich der Füllstand, gegebenenfalls die Flaschenform, der korrekte Sitz des Verschlusses, das Vorhandensein einer Glasprägung, eines sogenannten „Embossing”, und/oder weitere Merkmale überprüft, die für eine einwandfreie Beschaffenheit des Produktes von Bedeutung sind. Diese Merkmale werden üblicherweise in einem Durchlichtverfahren überprüft, bei dem Licht, das den Behälter durchdrungen hat, von einem Bildaufnehmer aufgenommen wird.Frequently, in the case of filled containers, the fill level, if appropriate the bottle shape, the correct seat of the closure, the presence of a glass embossing, a so-called "embossing", and / or further features which are important for the perfect condition of the product, are additionally checked. These features are commonly tested in a transmitted light process in which light that has penetrated the container is picked up by an imager.

Die Schrift DE 20 2005 006 220 U1 beschreibt eine Inspektionsvorrichtung für verschlossene Behälter, insbesondere Flaschen. Hier werden mit vier um 90° versetzten Kameras Bilder der Flaschen aufgenommen. Das Inspektionssystem ist in einer Einhausung integriert, dessen Innenraum eine Reflektionsschicht besitzt, die zur Ausleuchtung der Flasche beiträgt. Nachteilig ist hier, dass die Flasche nur im Auflicht beleuchtet wird und daher der Füllstand und beispielsweise der einwandfreie Sitz des Verschlusses nicht oder nur sehr schlecht überprüfbar sind. Hierfür wäre das Durchlichtverfahren vorteilhafter.The font DE 20 2005 006 220 U1 describes an inspection device for sealed containers, in particular bottles. Here are taken with four 90 ° offset cameras images of bottles. The inspection system is integrated into a housing, the interior of which has a reflection layer which helps to illuminate the bottle. The disadvantage here is that the bottle is illuminated only in reflected light and therefore the level and, for example, the proper fit of the closure are not or only very poorly verifiable. For this purpose, the transmitted light method would be more advantageous.

Die Druckschrift EP 2 202 508 A1 beschreibt ebenfalls eine Inspektionsvorrichtung mit vier Kameras im Auflichtverfahren. Zusätzlich wird durch unterschiedliche Helligkeit des Bildhintergrundes erreicht, dass die seitliche Abweichung der Flasche von der Kameraachse ermittelt werden kann, um eine in einem anschließenden Bildverarbeitungsschritt vorzunehmende Abwicklung der Flaschenoberfläche präziser durchführen zu können. Nachteilig ist auch hier, dass die Flasche nur im Auflicht beleuchtet wird.The publication EP 2 202 508 A1 also describes an inspection device with four cameras in incident light method. In addition, it is achieved by different brightness of the image background that the lateral deviation of the bottle from the camera axis can be determined in order to be able to carry out more precisely a handling of the bottle surface to be carried out in a subsequent image processing step. Another disadvantage is that the bottle is illuminated only in incident light.

Die Schriften DE 199 04 732 A1 und DE 195 38 013 A1 offenbaren Inspektionsvorrichtungen zur Konturerkennung bzw. Dimensionsbestimmung von Flaschen. Hier erfolgen Bildaufnahme und Beleuchtung von gegenüberliegenden Seiten einer zu prüfenden Flasche. Hier findet das Inspektionsverfahren im Durchlicht statt.The writings DE 199 04 732 A1 and DE 195 38 013 A1 disclose inspection devices for contour detection or dimension determination of bottles. Here, image acquisition and illumination take place from opposite sides of a bottle to be tested. Here the inspection procedure takes place in transmitted light.

Aus DE 103 22 459 B3 ist eine Inspektionsmaschine für Flaschen bekannt, wobei hier die Faschen von oben beleuchtet werden. Kameras beobachten die Behältnisse von der Seite her, also quer zur Flaschenachse (Symmetrieachse der Flasche). Das von oben zu den Etiketten gelangende Licht wird reflektiert. Daher kann mit den Kameras ein Bild der Etiketten aufgenommen werden. Zusätzlich wird mit dem Licht von oben ein heller Bildhintergrund beleuchtet, um die Flasche mittels dieses Bildhintergrundes von hinten zu beleuchten. Hierdurch ist eine Kombination des Auflichtverfahrens zur Inspektion der Etiketten mit dem Durchlichtverfahren zur beispielsweisen Inspektion des Verschlusssitzes und/oder der Kontur möglich. Nachteilig ist hier, dass sich Auflicht- und Durchlichtverfahren gegenseitig negativ beeinflussen können, da sie gleichzeitig durchgeführt werden. Weiterhin nachteilig ist, dass die Lichtintensitäten für das Auflicht- und Durchlichtverfahren nicht oder nur schwer unabhängig voneinander wählbar sind.Out DE 103 22 459 B3 is an inspection machine for bottles known, here the flaps are illuminated from above. Cameras observe the containers from the side, ie across the bottle axis (symmetry axis of the bottle). The light reaching the labels from above is reflected. Therefore, a picture of the labels can be taken with the cameras. In addition, the light from above illuminates a bright image background to illuminate the bottle from behind with this background image. As a result, a combination of incident light method for inspecting the labels with the transmitted light method for example inspection of the closure seat and / or the contour is possible. The disadvantage here is that Auflicht- and transmitted light processes can affect each other negatively, since they are performed simultaneously. Another disadvantage is that the light intensities for the incident light and transmitted light method are difficult or impossible to select independently.

Die Druckschrift EP 2 290 355 A2 beschreibt ein Inspektionsverfahren und eine Inspektionsvorrichtung für Flaschen, bei denen eine Begutachtung wahlweise, beispielsweise nacheinander, im Auf- und im Durchlichtverfahren erfolgen kann. Zu diesem Zweck sind separate Beleuchtungsquellen für das Auf- und das Durchlichtverfahren vorgesehen, die wahlweise betrieben werden. Aus der Druckschrift WO 02/33348 A1 ist ein Vermessungsgerät bekannt, bei dem inn vergleichbarer Weise eine Messung wahlweise in einem Auf- und in einem Durchlichtverfahren durchgeführt werden kann. Auch hier werden separate und wahlweise geschaltete Beleuchtungsquellen eingesetzt. Die Verwendung von zwei Lichtquellen ist jedoch materialaufwändig und kann einer kompakten Ausgestaltung der Inspektionsvorrichtung, insbesondere im Bereich des zu inspizierenden Objekts, im Wege stehen.The publication EP 2 290 355 A2 describes an inspection method and an inspection device for bottles, in which an assessment can optionally be done, for example, one after the other, in the transmitted and transmitted light method. For this purpose, separate illumination sources for the up and the transmitted light method are provided, which are selectively operated. From the publication WO 02/33348 A1 a surveying device is known in which inn comparable manner, a measurement can be performed either in an incident and in a transmitted light process. Again, separate and optional switched lighting sources are used. The use of two light sources, however, is material-consuming and can stand in the way of a compact design of the inspection device, in particular in the region of the object to be inspected.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Inspektionsvorrichtung zu schaffen, die Objekte sowohl im Auflichtverfahren, z. B. zur Etiketteninspektion, als auch im Durchlichtverfahren, z. B. zur Füllstandsinspektion, in möglichst kompakter Bauweise und mit erheblich vermindertem Materialaufwand aufnehmen kann, wobei das Auflicht- und das Durchlichtverfahren unabhängig voneinander, beispielsweise in unterschiedlichen Beleuchtungssituationen, durchführbar sind. Es ist eine weitere Aufgabe, ein geeignetes Inspektionsverfahren bereitzustellen.On this basis, the invention is based on the object to provide an inspection device, the objects both in incident light, z. B. for label inspection, as well as in transmitted light, z. B. for level inspection, in the most compact design and can accommodate a significantly reduced cost of materials, the incident and transmitted light independently, for example in different lighting situations, are feasible. It is another object to provide a suitable inspection method.

Diese Aufgabe wird durch eine Inspektionsvorrichtung und ein Inspektionsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.This object is achieved by an inspection device and an inspection method having the features of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the respective dependent claims.

Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Inspektionsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch aus, dass zumindest zwischen einem der Bildaufnehmer und dem Objekt ein optisches Element angeordnet ist, das in einen transparenten und in einen nicht-transparenten Zustand schaltbar ist, wobei die Inspektionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, das Objekt in dem nicht-transparenten Zustand durch den anderen der Bildaufnehmer in einem Durchlichtverfahren abzubilden und das Objekt in dem transparenten Zustand durch zumindest einen der beiden Bildaufnehmer in einem Auflichtverfahren abzubilden.According to the invention, an inspection device of the type mentioned above is characterized in that at least between one of the image sensor and the object, an optical element is arranged, which is switchable in a transparent and in a non-transparent state, wherein the inspection device is adapted to the object in the non-transparent state by the other of the image sensor in a transmitted light process and to image the object in the transparent state by at least one of the two image sensor in a Auflichtverfahren.

Durch das bezüglich seines Transparenzgrades umschaltbare optische Element kann das Objekt dann sowohl im Auflicht- als auch im Durchlichtverfahren abgebildet werden. Dabei können Bedingungen, unter denen das Auflicht- bzw. das Durchlichtverfahren durchgeführt werden, beispielsweise die Beleuchtungssituation, unabhängig voneinander eingestellt werden.By means of the optical element, which can be switched over with regard to its degree of transparency, the object can then be imaged both in incident light and in transmitted light. In this case, conditions under which the incident light or the transmitted light method are performed, for example the lighting situation, can be adjusted independently of each other.

Gegenüber einer Anordnung aus separaten Inpektionsvorrichtungen für das Auflicht- und das Durchlichtverfahren wird eine geringere Baulänge erreicht. Außerdem ist der Materialaufwand, beispielsweise für Gehäuse und Bildaufnehmer, bei der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung erheblich geringer.Compared with an arrangement of separate inspection devices for the reflected-light and transmitted-light methods, a shorter overall length is achieved. In addition, the cost of materials, for example, for housing and imager, in the inspection device according to the invention is considerably lower.

Bei einem erfindungsgemäßen Inspektionsverfahren für Objekte wird ein zu inspizierendes Objekt durch mindestens zwei Bildaufnehmer, die sich im wesentlichen gegenüberliegen und zwischen denen das Objekt positioniert ist, abgebildet. Das Inspektionsverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein zumindest zwischen einem der Bildaufnehmer und dem Objekt angeordnetes optisches Element wahlweise in einen transparenten und in einen nicht-transparenten Zustand geschaltet wird, wobei das Objekt im nicht-transparenten Zustand durch den anderen der Bildaufnehmer in einem Durchlichtverfahren abgebildet und in dem transparenten Zustand das Objekt durch zumindest einen der beiden Bildaufnehmer in einem Auflichtverfahren abgebildet wird. Es ergeben sich die im Zusammenhang mit der Inpektionsvorrichtung genannten Vorteile.In an object inspection method according to the invention, an object to be inspected is imaged by at least two image sensors, which are substantially opposite one another and between which the object is positioned. The inspection method is characterized in that an optical element arranged at least between one of the image sensors and the object is selectively switched into a transparent and into a non-transparent state, wherein the object is in the non-transparent state by the other of the image sensors in a transmitted light process and in the transparent state, the object is imaged by at least one of the two image sensors in a reflected light method. This results in the advantages mentioned in connection with the inspection device.

Die Erfindung wird nachfolgend mit den beiliegenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings of an embodiment. Show it:

1 eine Draufsicht einer schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung. 1 a plan view of a schematically illustrated inspection device according to the invention.

1a ein Ausschnitt aus 1 der die Lichtquelle zur Durchlichtinspektion vergrößert darstellt. 1a a section from 1 which represents the light source for Durchlichtinspektion enlarged.

2 eine perspektivische Darstellung der in 1 schematisch dargestellten Inspektionsvorrichtung. 2 a perspective view of in 1 schematically illustrated inspection device.

3 Schematischer Aufbau von „schaltbarem Glas”. 3 Schematic structure of "switchable glass".

1 und 2. zeigen schematisch den Aufbau einer Inspektionsvorrichtung, die beispielsweise zur Inspektion von Etiketten, des Mindesthaltbarkeitsdatums usw. eingesetzt werden kann. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung die Inspektionsvorrichtung von oben, 2 in perspektivischer Darstellung, teilweise aufgeschnitten. 1 and 2 , show schematically the structure of an inspection device that can be used for example for the inspection of labels, the best before date, etc. 1 shows a sectional view of the inspection device from above, 2 in perspective, partially cut open.

Auf einem Transportband 2 werden, wie in der Lebensmittelindustrie üblich, Objekte 1 in Pfeilrichtung (hier von links nach rechts) transportiert. Um eine zentrale Inspektionsposition herum sind vier Bildaufnehmer 3a, 3b, 3c, 3d angeordnet. Die Bildaufnehmer 3a–3d sind im dargestellten Beispiel Kameras und die Objekte 1 Behälter. Im Folgenden werden daher die Bildaufnehmer 3a–3d auch als Kameras 3a–3d bezeichnet und die Objekte 1 als Behälter 1. Wenn nachfolgend Bezugszeichen ohne einen alphabetischen Zusatz benutzt werden, bezieht sich die Aussage auf die Gesamtheit der Elemente oder ein nicht näher spezifiziertes der Elemente. Die Bezeichnung „Kamera 3” kann sich also auf die Kameras 3a bis 3d beziehen oder auf eine der Kameras 3a, 3b 3c oder 3d.On a conveyor belt 2 become, as usual in the food industry, objects 1 transported in the direction of the arrow (here from left to right). There are four image sensors around a central inspection position 3a . 3b . 3c . 3d arranged. The imagers 3a - 3d in the example shown are cameras and the objects 1 Container. In the following, therefore, the imagers 3a - 3d also as cameras 3a - 3d called and the objects 1 as a container 1 , When subsequently reference numerals without an alphabetical addition are used, the statement refers to the totality of the elements or an unspecified one of the elements. The term "camera 3 "So can the cameras 3a to 3d refer or to one of the cameras 3a . 3b 3c or 3d ,

Aus jeweils um beispielsweise 90° verdrehten Blickrichtungen können mittels der Kameras 3 Bilder von der Behälteraußenwand aufgenommen werden. Die Behälter 1 sollten hierbei nicht unmittelbar aneinander stehen, damit der Blick auf alle Bereiche des Behälters 1 durch Nachbarbehälter nicht verdeckt wird. Die Bildaufnehmer 3 sind mit ihrer Mittelachse (optischen Achse) 4 auf zentrale Inspektionsposition ausgerichtet. Das Blickfeld der Bildaufnehmer 3 ist in der Figur durch ihren Blickwinkel 5 angegeben.From each rotated by 90 °, for example, directions of sight can by means of the cameras 3 Images are taken from the container outer wall. The containers 1 should not stand directly next to each other, so that the view of all areas of the container 1 is not obscured by neighboring container. The imagers 3 are with their central axis (optical axis) 4 aligned to central inspection position. The field of vision of the image sensor 3 is in the figure by her point of view 5 specified.

Im Ausführungsbeispiel sind vier Bildaufnehmer 3 gezeichnet. Möglich ist es natürlich auch, mehr oder weniger als vier Bildaufnehmer 3 zu verwenden. Auch können mittels Spiegeln mit nur einer Kamera zum Beispiel zwei oder mehrere Blickrichtungen realisiert werden. Auch können mittels Spiegeln die Abstände zwischen Behältern 1 und Bildaufnehmern 3 vergrößert werden, um beispielsweise dadurch einen geringeren Parallaxenfehler zu erreichen.In the embodiment, four imagers 3 drawn. It is also possible, of course, more or less than four imagers 3 to use. Also, by means of mirrors with only one camera, for example, two or more viewing directions will be realized. Also, by means of mirrors, the distances between containers 1 and imagers 3 be increased, for example, to achieve a lower parallax error.

Für Aufnahmen im Auflichtverfahren werden die Behälter 1, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, mittels einer Beleuchtungseinrichtung 6, die beispielsweise mit Leuchtdioden 7 bestückt ist, mit Licht bestrahlt. Im Ausführungsbeispiel ist die Beleuchtungseinrichtung 6 oberhalb des Behälters 1 angeordnet und die mit optischen Linsen versehenen Leuchtdioden 7 sind richtungsoptimiert in der Beleuchtungseinrichtung 6 montiert. Daher ist eine gleichmäßige Ausleuchtung der Behälterwände und der daran geklebten Etiketten gegeben. Es sind auch andere Beleuchtungseinrichtungen, die beispielsweise seitlich oder unterhalb der Flasche angeordnet sind, möglich.For shooting in the incident light method, the containers 1 , as shown in the exemplary embodiment, by means of a lighting device 6 , for example, with light-emitting diodes 7 equipped with light irradiated. In the embodiment, the lighting device 6 above the container 1 arranged and provided with optical lenses LEDs 7 are directionally optimized in the lighting device 6 assembled. Therefore, there is a uniform illumination of the container walls and the labels glued thereto. There are also other lighting devices, which are arranged for example laterally or below the bottle, possible.

Der Inspektionsvorgang findet beispielsweise wie folgt statt: Befindet sich ein Behälter etwa im Schnittpunkt der Bildaufnehmermittelachsen 4, so werden von den vier Bildaufnehmern die Außenfläche des Behälters 1 aufgenommen. Zur Beleuchtung für diese Bildaufnahme dient die Beleuchtungseinrichtung 6. Ein an die Bildaufnehmer 3 nach geschalteter Bildverarbeitungsrechner bewertet diese Bilder und bestimmt so, ob der Behälter z. B. einwandfrei etikettiert ist.The inspection process takes place, for example, as follows: If a container is located approximately at the intersection of the imager center axes 4 Thus, of the four image sensors, the outer surface of the container 1 added. The illumination device is used for illumination for this image acquisition 6 , One to the image sensor 3 After connected image processing computer evaluates these images and thus determines whether the container z. B. is labeled properly.

Da der beschriebene Inspektionsprozess im so genannten Auflichtverfahren stattfindet, wird das von der Beleuchtungseinrichtung 6 emittierte und von der Behälterwand bzw. den Etiketten auf dem Behälter 1 reflektierte oder gestreute Licht von den Bildaufnehmern 3 aufgenommen.Since the described inspection process takes place in the so-called incident light method, that of the illumination device 6 emitted and from the container wall or the labels on the container 1 Reflected or scattered light from the image sensors 3 added.

Mittels dieses Inspektionsverfahrens, dem Auflichtverfahren, ist aber nicht die vollständige Inspektion aller Merkmale des Behälters 1 realisierbar. Die Inspektion des Füllstandes, des korrekten Sitzes des Verschlusses ist beispielsweise oft nur im Durchlichtverfahren möglich.However, this inspection method, the incident-light method, is not the complete inspection of all the characteristics of the container 1 realizable. The inspection of the level, the correct seat of the closure is often possible, for example, only in the transmitted light process.

Erfindungsgemäß sind hierzu zwischen den Kameras 3 und dem Behälter 1 ein scheibenförmige optische Elemente 10 angeordnet, die zwischen einem transparenten Zustand und einem nicht-transparenten (opaken oder transluzenten) Zustand umgeschaltet werden können. Das Umschalten erfolgt dabei durch Anlegen einer elektrischen Spannung an das optisches Element 10, wie im Zusammenhang mit 4 unten näher erläutert ist. Für das zuvor erläuterte Auflichtverfahren sind die optisches Element 10 jeweils in ihren transparenten Zustand geschaltet.According to the invention for this purpose between the cameras 3 and the container 1 a disc-shaped optical elements 10 arranged, which can be switched between a transparent state and a non-transparent (opaque or translucent) state. The switching takes place by applying an electrical voltage to the optical element 10 as related to 4 is explained in more detail below. For the above-explained incident light method, the optical element 10 each switched to their transparent state.

Zur Durchführung einer Inspektion im Durchlichtverfahren wird dann zumindest eines der scheibenförmigen optischen Elemente 10 in den nicht-transparenten Zustand geschaltet. Das entsprechende Element 10 wird damit zur Hintergrundlichtquelle für die gegenüberliegende Kamera 3. Beispielsweise wird das Element 10a zur Lichtquelle und der Bildaufnehmer 3b nimmt ein Bild im Durchlichtverfahren auf. Alternativ oder zusätzlich kann das Element 10c zur Lichtquelle werden und der Bildaufnehmer 3d ein Bild aufnehmen. Entsprechend sind die Kombinationen von Element 10b und Bildaufnehmer 3a bzw. Element 10d und Bildaufnehmer 3c möglich.To carry out an inspection in the transmitted-light method, at least one of the disk-shaped optical elements is then used 10 switched to the non-transparent state. The corresponding element 10 becomes the background light source for the opposite camera 3 , For example, the item becomes 10a to the light source and the imager 3b takes a picture in the transmitted light method. Alternatively or additionally, the element 10c become the light source and the imager 3d take a picture. Accordingly, the combinations of element 10b and imagers 3a or element 10d and imagers 3c possible.

Das Durchlichtverfahren könnte prinzipiell mit Hilfe von Hintergrundlicht, das von den Elementen 10 im nicht-transparenten Zustand gestreut wird, durchgeführt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch zu jedem Element 10 eine separate Lichtquelle 14 für die Durchlichtinspektion vorgesehen. Diese ist von dem Objekt 1 aus gesehen schräg hinter dem jeweiligen Element 10 neben der zugeordneten Kamera 3 angeordnet. Die Lichtquellen 14 für die Durchlichtinspektion können beispielsweise mit Leuchtdioden 15 realisiert werden, wie in der Ausschnittvergrößerung in 1a dargestellt ist.The transmitted light method could in principle be done with the help of background light coming from the elements 10 in the non-transparent state. In the illustrated embodiment, however, is to each element 10 a separate light source 14 intended for the transmitted light inspection. This is from the object 1 seen obliquely behind the respective element 10 next to the assigned camera 3 arranged. The light sources 14 for the transmitted light inspection, for example, with light emitting diodes 15 be realized, as in the excision enlargement in 1a is shown.

Für eine gleichmäßige Ausleuchtung der Elemente 10 kann gegebenenfalls die Intensität der Leuchtdioden 15 über der Fläche der Lichtquellen 14 variiert werden, so dass Leuchtdioden 15 mit größerem Abstand zum Element 10 heller leuchten als solche Leuchtdioden 15 mit geringerem Abstand. Auch können für eine gleichmäßige Ausleuchtung des Elements 10 die Leuchtdioden 15 in unterschiedlicher Anzahl pro Fläche auf einer Halteplatte 17, z. B. einer Platine, oder/und, wie in 1a dargestellt, mit unterschiedlichen Winkeln 16 je nach Lage oder Position auf der Halteplatte 17 montiert sein.For a uniform illumination of the elements 10 Optionally, the intensity of the LEDs 15 over the surface of the light sources 14 be varied so that light emitting diodes 15 with greater distance to the element 10 shine brighter than such light-emitting diodes 15 at a shorter distance. Also, for a uniform illumination of the element 10 the light-emitting diodes 15 in different numbers per area on a holding plate 17 , z. B. a board, and / or, as in 1a shown, with different angles 16 depending on the position or position on the retaining plate 17 be mounted.

Auch besteht die Möglichkeit, optische Linsen vor die Leuchtdioden 15 anzuordnen, um damit eine höhere Lichtintensität und/oder Ausleuchtungshomogenität auf der Fläche des Elements 10 zu erreichen.There is also the possibility of optical lenses in front of the light-emitting diodes 15 to arrange for a higher light intensity and / or illumination homogeneity on the surface of the element 10 to reach.

3 zeigt einen möglichen Aufbau der optischen Elemente 10. Zwischen zwei Glasscheiben 11 befindet sich ein Flüssigkristall-Film 13, auch als LC(liquid crystal)-Film bezeichnet. Zur Fixierung der Komponenten des otischen Elements 10 wird eine Haftfolie 12 zwischen Glasscheiben 11 und Flüssigkristall-(LC-)Film 13 verwendet. Zusätzlich befinden sich, in 3 nicht dargestellt, Elektroden an dem LC-Film, an denen mittels einer elektrischen Spannung die Transparenz der optischen Elemente 10 veränderbar ist. Die optischen Elemente 10 werden auch als „schaltbares Glas” 10 bezeichnet. Im spannungslosen Zustand hat das schaltbare Glas 10 ähnliche Eigenschaften wie lichtstreuendes Glas, beispielsweise mattiertes Glas oder Opalglas. Das heißt, dass bei Bestrahlung, z. B. mit der Lichtquelle 14, das auftreffende Licht unregelmäßig gestreut wird und daher eine diffuse Lichtquelle entsteht. 3 shows a possible structure of the optical elements 10 , Between two glass panes 11 there is a liquid crystal film 13 , also referred to as LC (liquid crystal) film. For fixing the components of the otic element 10 becomes an adhesive film 12 between glass panes 11 and liquid crystal (LC) film 13 used. In addition, there are, in 3 not shown, electrodes on the LC film, where by means of an electrical voltage, the transparency of the optical elements 10 is changeable. The optical elements 10 are also called "switchable glass" 10 designated. In the de-energized state has the switchable glass 10 Similar properties as light-diffusing glass, such as frosted glass or opal glass. That is, when irradiated, z. B. with the light source 14 , the incident light is scattered irregularly and therefore creates a diffuse light source.

Wird eine Spannung an die Elektroden des schaltbaren Glases 10 angelegt, so wird das schaltbare Glas 10 innerhalb weniger Millisekunden transparent. Nach Abschalten der Spannung wechselt schaltbares Glas 10 wieder in den Zustand eines mattierten bzw. lichtstreuendes Glases. Will a voltage to the electrodes of the switchable glass 10 created, then the switchable glass 10 transparent within a few milliseconds. Switching off the voltage switches switchable glass 10 again in the state of a frosted or light-diffusing glass.

Schaltbares Glas ist Stand der Technik und befindet sich im Lieferprogramm von Glasherstellern. Es findet als Sichtschutz für Konferenzräume und bei Fenstern Verwendung, die je nach Wunsch transparent oder im Wesentlichen lichtstreuend geschaltet werden können. Auch Anwendungen zur Abtrennung von Räumen, wobei bei Bedarf das schaltbare Glas auch als Projektionswand für Großbildprojektoren genutzt wird, sind denkbar.Switchable glass is state of the art and is included in the delivery program of glass manufacturers. It is used as a privacy screen for conference rooms and windows, which can be switched to either transparent or essentially light-diffusing. Also, applications for the separation of rooms, where necessary, the switchable glass is also used as a projection screen for large screen projectors are conceivable.

Inspektionsvorrichtungen in der Getränkeindustrie sind für einen Durchsatz von bis zu 20 Behälter pro Sekunde ausgelegt. Die Behälter bewegen sich mit bis zu 2 m/Sekunde durch die Inspektionsvorrichtung. Die Bildaufnahmen im Auflichtverfahren und im Durchlichtverfahren werden nacheinander durchgeführt, wobei nur wenige Millisekunden Zeit zwischen den Auflicht-Bildaufnahmen und der oder den Durchlicht-Bildaufnahme(n) bleibt, da sich sonst die Behälter 1 nicht mehr im Bildaufnahmeblickwinkel 5 befinden. Bei dem schaltbaren Glas 10 ist ein Wechsel zwischen dem transparenten und dem nicht-transparenten Zustand in der geforderten Zeit möglich.Inspection devices in the beverage industry are designed for a throughput of up to 20 containers per second. The containers move through the inspection device at up to 2 m / second. The image recordings in the incident-light method and in the transmitted-light method are carried out in succession, leaving only a few milliseconds of time between the incident-light image recordings and the transmitted-light image recording (s), since otherwise the containers 1 no longer in the image-taking angle 5 are located. With the switchable glass 10 a change between the transparent and the non-transparent state in the required time is possible.

Es ist vorteilhaft, wenn die schaltbaren optischen Elemente 10 zudem so ausgebildet sind, dass sie als Schutzglasscheiben für die Bildaufnahmer 3 dienen. Dieses kann beispielsweise durch eine entsprechende Materialauswahl und Dicke der Glasscheiben 11 der optischen Elemente 10 erfolgen. Es kann vorgesehen sein, dass die optischen Elemente 10 so in einem Gehäuse 8 integriert sind, dass sich die Kameras 3 und die Lichtquellen für das Durchlichtverfahren 14 in einem gegenüber dem Transportband 2 und dem Objekt 1 vollständig abgeschlossenen Innenraum befinden. Da nach dem Stand der Technik bekannte Inspektionsmaschinen häufig bereits Schutzglasscheiben vor eingesetzten Bildaufnehmern aufweisen, ist ein einfacher Umbau zu einer anmeldungsgemäßen Inspektionsvorrichtung u. U. durch einen Austausch der Schutzglasscheiben durch entsprechende schaltbare optische Elemente möglich.It is advantageous if the switchable optical elements 10 Moreover, they are designed so that they as protective glass for the image pickup 3 serve. This can, for example, by an appropriate selection of materials and thickness of the glass sheets 11 the optical elements 10 respectively. It can be provided that the optical elements 10 so in a housing 8th Integrated are the cameras 3 and the light sources for the transmitted light method 14 in one opposite the conveyor belt 2 and the object 1 fully enclosed interior. Since inspection machines known from the prior art often already have protective glass panes in front of inserted image sensors, a simple conversion to an inspection device according to the application is known. U. by replacing the protective glass by corresponding switchable optical elements possible.

Eine Bildaufnahmesequenz kann mit der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung beispielsweise wie folgt stattfinden:
Befindet sich ein Behälter 1 in der Nähe des Schnittpunktes der Bildaufnehmermittelachsen 4 wird zunächst die Auflichtinspektion durchgeführt. Hierzu werden die schaltbaren Gläser 10a, 10b, 10c und 10d mit elektrischer Spannung beaufschlagt und daher transparent geschaltet. Jetzt kann mittels der Beleuchtungseinrichtung 6 von oben der Behälter 1, z. B. eine Flasche, beleuchtet werden und mittels der Bildaufnehmer 3a, 3b, 3c und 3d Bilder, beispielweise der Etiketten des Behälters 1, aufgenommen werden. Die Bildaufnahme im Auflichtverfahren ist jetzt abgeschlossen.An image acquisition sequence can take place with the inspection device according to the invention, for example, as follows:
Is there a container? 1 near the intersection of the imager center axes 4 First, the incident light inspection is performed. For this, the switchable glasses 10a . 10b . 10c and 10d subjected to electrical voltage and therefore switched transparent. Now, by means of the lighting device 6 from above the container 1 , z. As a bottle to be illuminated and by means of the image sensor 3a . 3b . 3c and 3d Pictures, for example the labels of the container 1 to be recorded. Image acquisition in the incident light process is now complete.

Zur Bildaufnahme im Durchlichtverfahren wird jetzt beispielsweise zunächst das schaltbare Glas 10a spannungslos und daher im Wesentlichen lichtstreuend geschaltet. Mittels der Lichtquelle zur Durchlichtinspektion 14a, die das jetzt lichtstreuend geschaltete schaltbare Glas 10a von hinten anstrahlt und daher zu einer diffusen Lichtquelle umwandelt, kann der Bildaufnehmer 3c ein Bild des Behälters 1 im Durchlichtverfahren aufnehmen.For image acquisition in the transmitted light method, for example, the switchable glass is now first of all 10a de-energized and therefore switched essentially light-scattering. By means of the light source for transmitted light inspection 14a , the switchable glass which now diffuses light 10a illuminates from behind and therefore converts to a diffuse light source, the image sensor 3c a picture of the container 1 in the transmitted light process.

Danach wird das schaltbare Glas 10b spannungslos und daher im Wesentlichen lichtstreuend geschaltet. Mittels der Lichtquelle zur Durchlichtinspektion 14b, die das jetzt lichtstreuend geschaltete schaltbare Glas 10b von hinten anstrahlt und daher zu einer diffusen Lichtquelle umwandelt, kann der Bildaufnehmer 3d ein weiteres Bild aus einem um 90° verdrehten Blickwinkel, des Behälters 1 im Durchlichtverfahren aufnehmen.After that, the switchable glass 10b de-energized and therefore switched essentially light-scattering. By means of the light source for transmitted light inspection 14b , the switchable glass which now diffuses light 10b illuminates from behind and therefore converts to a diffuse light source, the image sensor 3d another image from a rotated 90 ° angle of view of the container 1 in the transmitted light process.

In der Regel genügen im Durchlichtverfahren diese beiden, z. B. um die Behälterachse um 90° gedrehte, Bildansichten. Es kann jedoch mit weiteren Kombination von Bildaufnehmern 3 und optischen Elementen 10 analog weiter verfahren werden, um gegebenenfalls zusätzliche Bilder und damit zur Inspektion notwendige, zusätzliche Informationen zur Verfügung zu haben.As a rule, these two are sufficient in the transmitted light method, z. B. rotated about the container axis by 90 °, image views. However, it can work with another combination of imagers 3 and optical elements 10 continue to proceed analogously to optionally have additional images and thus necessary for inspection, additional information available.

Wegen der Möglichkeit, das schaltbare Glas 10 in Millisekunden von transparentem Glas auf lichtstreuendes Glas umzuschalten, die Beleuchtung zur Auflichtbeleuchtung 6 und die Beleuchtungen für die Durchlichtinspektion 14a, 14b, 14c, 14d, in Mikrosekunden ein- und auszuschalten und mittels der Bildaufnehmer mehrere Bilder in nur wenigen Millisekunden nacheinander aufzunehmen, können vielfältige Kombinationen und Reihenfolgen von Durchlicht- und Auflichtverfahren gewählt werden. So könnten z. B. auch zunächst Bilder im Durchlichtverfahren, dann im Auflichtverfahren und anschließend wieder im Durchlichtverfahren ausgeführt werden.Because of the possibility of the switchable glass 10 Switch from transparent glass to light-diffusing glass in milliseconds, the illumination for incident illumination 6 and the illuminations for the transmitted light inspection 14a . 14b . 14c . 14d Switching on and off in microseconds and taking several pictures one after the other in just a few milliseconds by means of the image pick-up allows a variety of combinations and sequences of transmitted and reflected light methods to be selected. So z. B. also first images in the transmitted light process, then in the incident light process and then run again by transmitted light.

Die Erfindung ist nicht auf die Inspektion von Behältern 1 beschränkt. So ist es oft bei der Inspektion von Produkten vorteilhaft, sowohl das Auflichtverfahren als auch das Durchlichtverfahren zur Inspektion oder zur Bewertung vorgewählter Eigenschaften heranzuziehen.The invention is not to the inspection of containers 1 limited. Thus, it is often advantageous in the inspection of products to use both the incident light method and the transmitted light method for inspection or for the evaluation of preselected properties.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Objekt (Behälter)Object (container)
22: Transportbandconveyor belt
33: Bildaufnehmer (Kamera)Image recorder (camera)
44: Mittelachse des BildaufnehmersCenter axis of the image sensor
55: Blickwinkel des BildaufnehmersViewing angle of the image recorder
66: Beleuchtungseinrichtunglighting device
77: LeuchtdiodenLEDs
88th: Gehäusecasing
1010: Schaltbares optisches Element (schaltbares Glas)Switchable optical element (switchable glass)
1111: Glasscheibepane
1212: Haftfoliecling film
1313: Flüssigkristall-(LC-)FilmLiquid crystal (LC) film
1414: Lichtquelle zur DurchlichtinspektionLight source for transmitted light inspection
1515: Leuchtdiode für die Lichtquelle zur DurchlichtinspektionLight-emitting diode for the light source for transmitted-light inspection
1616: Winkel der Leuchtdiode gegenüber der HalteplatteAngle of the LED relative to the retaining plate
1717: Halteplatte für LeuchtdiodenHolding plate for light emitting diodes

Claims

Inspection device for objects, in particular containers, with at least two image sensors ( 3a . 3b ), which are substantially opposite each other and between which an object to be inspected ( 1 ), characterized in that at least between one of the image sensors ( 3a ) and the object ( 1 ) an optical element ( 10a ), which is switchable into a transparent and into a non-transparent state, the inspection device being arranged to process the object ( 1 ) in the non-transparent state by the other of the image sensors ( 3b ) in a transmitted light process and the object ( 1 ) in the transparent state by at least one of the two image sensors ( 3a . 3b ) in a reflected light method.

Inspection device according to claim 1, wherein between both image sensors ( 3a . 3b ) and the object ( 1 ) each an optical element ( 10a . 10b ) is arranged, which is switchable in a transparent and in a non-transparent state.

Inspection device according to claim 1 or 2, wherein the object ( 1 ) further, in pairs substantially opposite image sensor ( 3c . 3d ), wherein between at least one of the further image sensors ( 3c . 3d ) and the object ( 1 ) another optical element ( 10c . 10d ) is arranged, which is switchable in a transparent and in a non-transparent state.

Inspection device according to one of Claims 1 to 3, in which the optical elements ( 10a - 10d ) in each case in extension of a central optical axis 4 the associated image recorder ( 10a - 10d ) are arranged.

Inspection device according to one of claims 1 to 4, in which to each of the optical elements ( 10a - 10d ) a light source for transmitted light inspection ( 141 - 14d ) is provided.

Inspection device according to Claim 5, in which the light source for the transmission of light ( 141 - 14d ) each of the object ( 1 ) seen from behind the respective optical element ( 10 ) is arranged.

Inspection device according to one of claims 1 to 6, in which a lighting device for incident illumination ( 6 ) is provided.

Inspection device according to one of Claims 5 to 7, in which the light source for the transmission of light ( 141 - 14d ) and / or the illumination device for incident illumination ( 6 ) by means of light emitting diodes ( 7 . 15 ) is realized.

Inspection device according to Claim 8, in which the light-emitting diodes ( 7 . 15 ) with over the surface of the light source for transmitted light inspection ( 141 - 14d ) and / or the illumination device for incident illumination ( 6 ) varying number per area and / or varying direction of the radiation are arranged and / or operated with different luminous intensity.

Inspection device according to one of Claims 1 to 9, in which the image sensors ( 3a - 3d ) are arranged so that they form a lateral surface of the object ( 1 ) transverse to an axis of symmetry of the object ( 1 ) take up.

Inspection device according to one of claims 1 to 10, in which a transport device ( 2 ) for continuously conveying the objects to be inspected ( 1 ) is integrated.

Inspection device according to one of claims 1 to 11, wherein between the image sensor ( 3a - 3d ) and the object ( 1 ) Means, for example mirrors, for increasing the distance between the image sensors ( 3a - 3d ) and the object ( 1 ) are arranged to reduce parallax errors.

Inspection device according to one of Claims 1 to 12, in which the optical elements ( 10a - 10d ) an IC film ( 13 ) to change their state of transparency.

Inspection device according to one of Claims 1 to 13, in which the optical elements ( 10a - 10d ) are formed so that they are protective lenses for the image sensor ( 3a - 3d ).

Inspection method for objects, in particular containers, in which an object to be inspected ( 1 ) by at least two image sensors ( 3a . 3b ), which are essentially opposite each other and between which the object ( 1 ) is imaged, characterized in that at least one of the image sensors ( 3a ) and the object ( 1 ) arranged optical element ( 10a ) is selectively switched to a transparent and a non-transparent state, wherein the object ( 1 ) in the non-transparent state by the other of the image sensors ( 3b ) in a transmitted light process and in the transparent state the object ( 1 ) by at least one of the two image sensors ( 3a . 3b ) is imaged in a reflected light method.