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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von Störungen beim Objekttransport. Aus dem Stand der Technik uns insbesondere im Bereich der getränkeherstellenden Industrie sind unterschiedlichste Transporteinrichtungen bekannt. So ist es unter anderem auch bekannt, dass Objekte - wie insbesondere Behältnisse - auf einem Transportband oder einer Transportkette gefördert werden. Dabei steht üblicherweise eine Vielzahl von Behältnissen auf diesem Transportband und wird von diesem bewegt bzw. transportiert.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf einen Behältnistransport beschrieben. Auch sind einige der Ausgestaltungen der Erfindung besonders für einen derartigen Behältnistransport geeignet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch beim Transport anderer Objekte - beispielsweise auf Transportbändern oder Transportketten - Anwendung finden kann. Bei einem derartigen Behältnistransport kann es vorkommen, dass innerhalb eines Pulks von Flaschen einzelne Flaschen umfallen und damit nicht mehr wie die üblichen Flaschen aufrecht stehen. Durch die in einem solchen Massentransport umgefallenen Behältnisse werden immer wieder Störungen in entsprechenden Getränkeherstellungsanlagen erzeugt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche das Auffinden derartiger Fehlerquellen erleichtern und welche bevorzugt auch entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten können.
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Daneben liegt der Erfindung jedoch auch die Aufgabe zugrunde, Diagnosemöglichkeiten vorzuschlagen, um umgefallene Behältnisse bereits in einem Transportbereich zu erkennen und gegebenenfalls zu beheben.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erfassen von Störungen im Rahmen eines Objekttransportes wird mittels einer Transporteinrichtung eine Vielzahl dieser Objekte in einer vorgegebenen Ausrichtung dieser Objekte entlang eines vorgegebenen Transportpfades transportiert, wobei die Objekte wenigstens teilweise aneinander anliegend transportiert werden und wobei sich die Objekte auf einer beweglichen Oberfläche der Transporteinrichtung befinden.
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Erfindungsgemäß wird mittels wenigstens einer ersten Bildaufnahmeeinrichtung wenigstens ein Bereich aufgenommen, in dem eine Vielzahl der transportierten Objekte (beispielsweise Behältnisse) befindlich ist und wenigstens ein Teilbereich dieses Bereiches identifiziert, in dem sich kein Objekt in der vorgegebenen Ausrichtung befindet. Weiterhin wird danach unterschieden, ob sich in diesem Bereich ein Objekt mit einer von der vorgegebenen Ausrichtung abweichenden Ausrichtung oder ein Leerraum befindet. Im Rahmen des oben beschriebenen Objekttransportes kann es einerseits dazu kommen, dass ein Objekt umfällt und gewissermaßen quer im Objektpulk liegt. Auch kann es vorkommen, dass sich Leerräume ausbilden, in denen keine Objekte vorhanden sind. In Abhängigkeit von diesem Fehler müssen entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. So kann beispielsweise ein umgefallenes Objekt ausgeschleust oder auch aufgerichtet werden. Ein entsprechender Leerraum könnte beispielsweise mit zusätzlichen Objekten aufgefüllt werden.
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Vorteilhaft handelt es sich bei den besagten Objekten um Behältnisse und insbesondere um Kunststoffbehältnisse. Vorteilhaft handelt es sich um Behältnisse, welche eine wenigstens abschnittsweise flexible Außenwandung haben, mithin insbesondere, um Kunststoffbehältnisse.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung verwendet, welche eine dreidimensionale Bildauswertung ermöglicht und/oder eine Ausgabe von Bildern mit Tiefeninformation (oder entsprechender Bilddaten) ermöglicht. Daneben oder alternativ kann auch eine Bildauswertungseinrichtung vorgesehen sein, welche auf Basis von aufgenommenen Bildern, ggfs. unter Verwendung von bestimmten Randbedingungen auch eine Tiefeninformation ausgibt.
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Insbesondere, um etwa umgefallene Behältnisse ausfindig zu machen, ist es von Vorteil, wenn eine Bildaufnahmeeinrichtung nicht nur die üblichen zweidimensionalen Informationen ausgibt, sondern darüber hinaus auch Informationen über den Abstand des aufgenommenen Objekts zu der Bildaufnahmeeinrichtung.
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Hierzu wäre es möglich, dass die Eindringtiefe anhand bekannter Distanzen festgelegt wird. So kann etwa das Verhältnis aus einer Distanz der Bildaufnahmeeinrichtung zu dem Trägerband in Relation zu dem Behältnisdurchmesser gesetzt werden. In diesem Falle könnte eine zweidimensionale Kamera verwendet werden und aus der Bildauswertung dieser Kamera könnte auf entsprechende Entfernungen oder Größenverhältnisse geschlossen werden. Zu diesem Zweck könnte bevorzugt auch ein Abstand zwischen der wenigstens einen Bildaufnahmeeinrichtung veränderbar sein, beispielsweise eine Messbrücke, an der die Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet ist, in der Höhe verfahrbar sein.
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Bevorzugt wird jedoch eine Bildaufnahmeeinrichtung verwendet, welche nicht nur eine zweidimensionale Auflösung eines aufgenommenen Bildes ermöglicht sondern darüber hinaus auch eine Information über den Abstand eines aufgenommenen Objekts von der Bildaufnahmerichtung ausgibt. Hierzu sind im Stand der Technik verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt.
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Bevorzugt wird als Bildaufnahmeeinrichtung eine 3D - Kamera verwendet. 3D-Kameras sind Kamerasysteme, welche auch eine (bildliche) Darstellung von Entfernungen eines Bildes oder einer ganzen Szene erlauben.
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3D-Kameras werden zum einen dazu verwendet, um dem Betrachter einen räumlichen Eindruck zu vermitteln (vor allem Stereosysteme). Zum anderen werden sie, wie im Falle der vorliegenden Erfindung für die Vermessung oder Steuerung/Automation gebraucht. Verschiedene Systeme können eine 3D-Abbildung ihrer Umgebung erreichen.
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Bevorzugt ist die Bildaufnahmeeinrichtung aus einer Gruppe von Bildaufnahmeeinrichtungen ausgewählt, welche Stereokameras, Triangulationssysteme, TOF - Systeme (welche Laufzeitmessungen vornehmen), Interferometrie-Systeme, Schattenwürfe auswertende Bildaufnahmeeinrichtungen, oder Bildaufnahmeeinrichtungen mit einer zusätzlichen oder alternativen Ultraschallmesseinrichtung enthält.
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Bei dem Einsatz von Stereokameras wird die Umgebung mit zwei Kameras gleichzeitig aufgenommen. Der Abstand der Kameraobjektive entspricht beispielsweise dem menschlichen Augenabstand. Das sich so ergebende Bildpaar kann den Augen des Betrachters oder einer Bildauswertung getrennt übermittelt werden. Die Bilder können auch in der Auswerteeinrichtung verarbeitet werden und so die Distanz zu Objekten gemessen werden.
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Bei der Verwendung von Triangulationssystemen bildet eine Lichtquelle ein definiertes Muster auf das Objekt ab. Eine Bildaufnahmeeinrichtung und insbesondere eine Kamera nimmt dieses Muster aus einem anderen Blickwinkel auf und berechnet aus der Verzerrung die Distanz.
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Sog. TOF-Kameras oder TOF (Time off light) Systeme führen Laufzeitmessungen des Lichtes durch (z.B. für jedes Pixel einzeln). Hierdurch wird es möglich, auf eine Distanz rückzuschließen. Ein Beispiel für eine derartige TOF - Bildaufnahmeeinrichtung ist ein PMD-Sensor (photo mixing device, Photomischdetektor).
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Interferometrische Systeme verwenden die Interferenzen zwischen einem Mess- und einem Objektstrahl. Dabei werden bevorzugt sehr kurze Wellenlängen verwendet. Durch diese sehr kurzen Wellenlängen können mit solchen Systemen die kleinsten Distanzauflösungen erreicht werden.
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Es könnte jedoch auch eine Erfassungseinrichtung in Form eines Volumenscanners vorgesehen sein. Dieser Volumenscanner könnte insbesondere als Laserscanner ausgebildet sein, der wenigstens das Volumen eines Artikels in einem Teilbereich eines Raums und insbesondere eines Raums oberhalb der Transportebene erfasst. Dabei deckt bevorzugt ein Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtung eine Breite der Transportebene ab. Die Breite der Transportebene kann dabei beispielsweise die Breite eines Transportbandes sein, welches die Objekte transportiert.
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Allgemein ist es bevorzugt, wenn ein Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtung senkrecht oberhalb der Transportebene liegt. Auf diese Weise ist insbesondere eine unverzerrte Aufnahme von Bildern möglich.
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Bevorzugt werden die Objekte über eine Breitenrichtung der Transporteinrichtung ohne dazwischenliegende Wandungen transportiert, also nicht, wie im Stand der Technik teilweise üblich in voneinander getrennten Gassen welche sich in der Transportrichtung erstrecken. Vorrichtungsseitig ist daher die Transporteinrichtung in einer senkrecht zu der Transportrichtung verlaufenden Richtung wandungsfrei und/oder barrierefrei ausgebildet und/oder es werden wenigstens zwei Behältnisse in einer senkrecht zu der Transportrichtung stehenden Richtung aneinander anliegend befördert. Bevorzugt findet daher kein durch Transportgassen gebildeter einreihiger Transport der Objekte statt.
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Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird mittels einer Störungsbeseitigungseinrichtung wenigstens ein Objekt aus dem Transportpfad bzw. dem Transportstrom entfernt. Bei dieser Störungsbeseitigungseinrichtung kann es sich insbesondere um eine Robotereinrichtung handeln, welche dazu geeignet ist einzelne Objekte und insbesondere Behältnisse aus dem Objekt- bzw. Behältnisstrom zu entfernen. Bevorzugt ist diese Störungsbeseitigungseinrichtung aus einer Gruppe von Störungsbeseitigungseinrichtungen ausgewählt, welche Roboter mit Saugarmen, Tripoden, bewegliche Arme, Quadcopter und dergleichen enthält.
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Alternativ wäre es jedoch auch möglich, dass in Reaktion auf einen erfassten Fehler ein Fehlersignal ausgegeben wird und/oder die betreffende Anlage (insbesondere mittels eines Maschinenstopps) zumindest vorübergehend angehalten wird.
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Bevorzugt wird diese Störungsbeseitigungseinrichtung auf Basis von Daten und/oder Informationen gesteuert, die von der Bildaufnahmeeinrichtung ausgegeben werden. Durch die Verwendung einer wie oben beschriebenen Bildaufnahmeeinrichtung, welche auch Tiefeninformationen ausgibt, kann eine Störungsbeseitigungseinrichtung, wie beispielsweise ein Saugroboter genauer auf die benötigte Tiefe eingestellt werden. In diesem Fall kann die Robotereinrichtung einfacher gestaltet werden, benötigt beispielsweise einen nicht allzu langen Faltenbalg. Auch kann gesteuert werden, an welcher Stelle etwa ein umgefallenes Behältnis gegriffen werden soll.
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Diese Vorgehensweise kann auch bei der Verwendung von Glasflaschen eingesetzt werden, etwa zum Erkennen von Splittern oder Glasbrüchen.
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Die hier beschriebene Bildaufnahmeeinrichtung kann auch verwendet werden, um Topographien des jeweiligen Behältnisses zu erkennen. Dies kann hilfreich sein, um die Störungsbeseitigungseinrichtung entsprechend zu steuern. So kann beispielsweise die Störungsbeseitigungseinrichtung gezielt dahingehend gesteuert werden, dass sie ein Behältnis etwa nicht in einem Mündungsbereich greift, in dem sich ein Stützring befindet. So kann die Störungsbeseitigungseinrichtung etwa derart gesteuert werden, dass ein Saugnapf oder Saugkopf nicht auf den horizontalen Stützringen der Behältnisse aufsetzt (wodurch Saugleistung verloren gehen würde). Dies wiederum bringt den Vorteil mit sich, dass der Saugnapf nicht so weich bzw. empfindlich ausgelegt werden muss.
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Besonders bevorzugt weist die Störungsbeseitigungseinrichtung eine Saugeinrichtung auf, welche zum Ansaugen von Objekten, insbesondere von Behältnissen und insbesondere von auszusondernden Behältnissen geeignet und bestimmt ist.
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Bevorzugt wird die Störungsbeseitigungseinrichtung derart gesteuert, dass sie das Behältnis in einem Bereich von dessen Schwerpunkt erfasst und/oder aufnimmt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Behältnisse mit relativ geringem Aufwand erfasst werden können. Bevorzugt ist dann, bei Verwendung eines Saugkopfs nur ein relativ geringer Unterdruck nötig.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Objekte in einer geradlinigen Richtung transportiert. Vorteilhaft weist die Transporteinrichtung ein umlaufendes Transportelement auf und besonders bevorzugt ein umlaufendes Transportband oder eine umlaufende Transportkette. Vorteilhaft werden auch mehrere Behältnisse in einer zu der Transportrichtung senkrecht stehenden Richtung nebeneinander transportiert. Bevorzugt werden die Objekte und insbesondere die Behältnisse in einem Pulk bzw. einem Behältnisstrom transportiert. Bevorzugt handelt es sich bei den transportierten Behältnissen um bereits befüllte und/oder bereits verschlossene Behältnisse. Bevorzugt liegt ein Behältnis über seine Umfangswandung an mehreren weiteren Behältnissen an. Bevorzugt werden die Behältnisse in einem ungeordneten Pulk transportiert, also einem Pulk, der keine vorgegebenen geometrischen Ausrichtungen zwischen den einzelnen Behältnissen aufweist.
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Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren ist die Störung aus einer Gruppe von Behältnissen ausgewählt, welche umgefallene Behältnisse bzw. Behältnisse mit fehlerhafter Ausrichtung oder auch Leerräume in dem Behältnisstrom erfasst. Insbesondere handelt es sich hierbei um Leerräume, welche größer sind als ein Querschnitt eines einzelnen Behältnisses. Daneben könnten jedoch auch andere Störungen erfasst werden, wie etwa geborstene Behältnisse.
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Bevorzugt handelt es sich bei der vorgegebenen Ausrichtung dieser Behältnisse um eine aufrecht stehende Ausrichtung der Behältnisse. Dies bedeutet, dass die Behältnisse aufrecht stehend, d.h. insbesondere auf ihrem Behältnisboden stehend transportiert werden. Bei der abweichenden Ausrichtung der Behältnisse handelt es sich insbesondere um ein umgefallenes Behältnis d.h. ein Behältnis, dessen Längsrichtung nunmehr parallel zu der Transportebene der Transporteinrichtung steht. Bei einem ordnungsgemäßen Transport der Behältnisse steht deren Längsrichtung vorteilhaft senkrecht zu einer Transportebene der Transporteinrichtung.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren werden mittels einer Vielzahl von Bildaufnahmeeinrichtungen, welche in einer senkrecht zu der Transportrichtung stehenden Richtung hintereinander bzw. nebeneinander angeordnet sind, mehrere Bereiche des Behältnisstroms aufgenommen. Vorteilhaft handelt es sich bei den Bildaufnahmeeinrichtungen um Foto- oder Videokameras. Diese können ortsaufgelöste Bilder der jeweiligen Bereiche aufnehmen. Durch das Anordnen dieser Bildaufnahmeeinrichtungen nebeneinander kann im Prinzip der gesamte Bereich der Transporteinrichtung bzw. der Bereich über seine komplette Breite hinweg überwacht werden. Vorteilhaft wird der Behältnisstrom in dieser zu der Transportrichtung senkrecht stehenden Richtung vollständig überwacht. Bevorzugt überlappen sich die Beobachtungsbereiche wenigstens zweier dieser Bildaufnahmeeinrichtungen und besonders bevorzugt überlappen sich die Beobachtungsbereiche mehrerer Bildaufnahmeeinrichtungen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der gesamte Behältnispulk überwacht wird.
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Bevorzugt ist wenigstens eine dieser Bildaufnahmeeinrichtungen stationär gegenüber der Transporteinrichtung angeordnet. Bevorzugt sind die oben genannten Bildaufnahmeeinrichtungen stationär gegenüber der Transporteinrichtung angeordnet. Besonders ist wenigstens eine der Bildaufnahmeeinrichtung oberhalb der Behältnisse bzw. oberhalb deren Transportpfad angeordnet. Auf diese Weise nimmt die wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung bevorzugt Bilder des Behältnispulks von oben her auf. Bevorzugt ist auch eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, welche den Behältnispulk, insbesondere zur Aufnahme von Bildern mittels der Bildaufnahmeeinrichtung beleuchtet. Bevorzugt ist dabei auch diese Beleuchtungseinrichtung oberhalb des Transportpfads der Behältnisse angeordnet.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird eine erkannte Störung behoben. Dabei wird bevorzugt insbesondere in den Behältnisstrom eingegriffen und entweder ein Behältnis dem Behältnisstrom entnommen oder aber ein Behältnis dem Behältnisstrom zugeführt.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird ein fehlerhaft orientiertes Behältnis aus dem Objektstrom ausgeschleust und/oder ein Leerraum mit wenigstens einem weiteren Objekt aufgefüllt. Weiterhin wäre es auch möglich, dass ein fehlerhaft orientiertes Objekt in einer Sollorientierung ausgerichtet wird, beispielsweise ein umgefallenes Behältnis aufgestellt wird. Dabei könnte beispielsweise ein Greifer vorgesehen sein, der alternativ ein umgefallenes Behältnis aufnimmt oder in eine Lücke ein Behältnis einfügt.
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Bevorzugt wird damit mittels einer Sensorik - beispielsweise den oben genannten Bildaufnahmeeinrichtungen - untersucht, ob etwa ein Fehlerfall vorhanden ist, beispielsweise eine Lücke vorhanden ist, welche eine Mindestfläche von einer Behälterhöhe multipliziert mit dem Behältnisdurchmesser aufweist. Hierbei handelt es sich um die Fläche des umgefallenen Behältnisses in der Draufsicht. Dies kann beispielsweise anhand einer Auswertung von Flaschenverschlüssen erfolgen, wie unten genauer beschrieben. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung auf eine Oberfläche der Transporteinrichtung ausgerichtet, etwa auf das Transportband. Dabei kann beispielsweise eine Fokussierung auf dieses Transportband erfolgen. Durch diese Fokussierung kann sowohl festgestellt werden, wenn in einem Bereich eine Lücke bzw. ein Leerraum ist, da dann das Transportband selbst erkennbar ist. Auch ist es möglich, ein umgefallenes Behältnis in diesem Bereich zu detektieren, da dieses zumindest teilweise dargestellt wird. Bei ordnungsgemäßem Transport, d.h. bei einem aufrecht stehenden Behältnis, befindet sich dieses außerhalb des Fokus der Bildaufnahmeeinrichtung.
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Damit kann in jedem Fall festgestellt werden, ob im Bereich einer Lücke ein Behältnis vorhanden oder umgefallen ist.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird mittels einer zweiten Bildaufnahmeeinrichtung, welche sich in der Transportrichtung der Behältnisse an die erste Bildaufnahmeeinrichtung anschließt, überprüft, ob sich in diesem Bereich ein Objekt in einer von der vorgegebenen Ausrichtung abweichenden Ausrichtung (etwa ein umgefallenes Behältnis) oder ein Leerraum befindet. Auch hier ist es wiederum möglich, dass die zweite Bildaufnahmeeinrichtung auf die Transporteinrichtung bzw. das Transportband selbst ausgerichtet ist.
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Bevorzugt wird also hier ein wenigstens zweistufiges Verfahren vorgeschlagen, bei dem zunächst mittels einer ersten Bildaufnahmeeinrichtung das Auftreten eines bestimmten Fehlers erfasst wird und bevorzugt mittels einer zweiten Bildaufnahmeeinrichtung, welche in der Transportrichtung der Objekte nach der ersten Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet ist, eine Art des Fehlers bestimmt wird. Dabei kann diese zweite Bildaufnahmeeinrichtung auch zu dem Zweck dienen, eine Störungsbeseitigungseinrichtung anzusteuern, welche die betreffende Störung beseitigen soll.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren ist die zweite Bildaufnahmeeinrichtung in einer senkrecht zu der Transportrichtung stehenden Richtung beweglich. Dabei ist es möglich, dass diese zweite Bildaufnahmeeinrichtung bezüglich des Behältnisstroms verschoben werden kann.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird der genannte Teilbereich geometrisch bestimmt. Dies bedeutet, dass eine Bildaufnahmeeinrichtung beispielsweise einen Teilbereich erfasst, in dem keine ordnungsgemäß ausgerichteten Behältnisse vorhanden sind. Dieser Teilbereich wird nunmehr geometrisch bestimmt, beispielsweise hinsichtlich seiner Grenzen bestimmt. Auf diese Weise kann beispielsweise auch aufgrund einer geometrischen Form dieses Teilbereichs geschlossen werden, ob sich innerhalb dieses Teilbereichs ein Behältnis oder lediglich eine Lücke befindet.
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So kann etwa durch eine entsprechende Bildauswertung eine Längsausdehnung eines Leerraums bestimmt werden. Ist diese Längsausdehnung kleiner als die Höhe eines Behältnisses, so kann davon ausgegangen werden, dass sich in diesem Bereich eher kein umgefallenes Behältnis befindet.
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Bevorzugt wird diese exakte Bestimmung des Teilbereichs an eine Steuerungseinrichtung weitergeleitet, damit so eine entsprechende Gegenmaßnahme ergriffen werden kann, beispielsweise ein Behältnis aus diesem Teilbereich entfernt werden kann oder aber ein Behältnis aus diesem Teilbereich wieder aufgerichtet werden kann.
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Daneben kann auch eine Steuerungseinrichtung ein Signal an die Transporteinrichtung zum Anhalten derselben geben. In diesem Fall kann während eines Stillstands der Transporteinrichtung ein umgefallenes Behältnis von dem Band genommen oder wieder aufgestellt werden. Daneben kann auch ein Alarm an den Maschinenbediener ausgegeben werden bzw. die Aufforderung, ein umgefallenes Behältnis von der Transporteinrichtung zu nehmen.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren ist wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung dazu geeignet und bestimmt, bestimmte charakteristische Elemente der Behältnisse zu erfassen, beispielsweise deren Behältnisverschlüsse. Anhand der Behältnisverschlüsse kann darauf geschlossen werden, dass die Behältnisse beispielsweise ordnungsgemäß auf der Transporteinrichtung transportiert werden.
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Bei einem bevorzugten Verfahren erfolgt daher die Überprüfung, ob ein Leerraum vorhanden ist, anhand einer Auswertung der Behältnisverschlüsse. Sollte sich ein Bereich ohne erkennbare Verschlüsse ergeben, kann hieraus geschlossen werden, dass ein bestimmter Fehlerfall eingetreten ist. Diese Information kann an eine Feinerkennung weitergegeben werden, welche dann diesen Bereich genauer überprüft. Im Rahmen dieser Groberkennung kann damit bei diesem bevorzugten Verfahren noch nicht festgestellt werden, ob eine Lücke, d.h. ein Bereich, wo kein Behältnis vorliegt oder ein umgefallenes Behältnis. Die Ermittlung anhand der Behältnisverschlüsse erlaubt nur eine Aussage darüber, ob in einem bestimmten Bereich keine Behältnisverschlüsse vorhanden sind.
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Falls nunmehr ein derartiger Bereich ohne Behältnisse erkannt wird, wird an die oben erwähnte zweite Bildaufnahmeeinrichtung, die bevorzugt beweglich ausgeführt ist, der zu überprüfende Bereich übermittelt. Diese Übermittlung kann beispielsweise durch eine Einteilung in Unterbereiche erfolgen. Vorteilhaft erfolgt diese Übermittlung unmittelbar im Anschluss an die genannte Groberkennung, um eine unkontrollierte Fehlerfortpflanzung zu vermeiden. Das System bewegt sich zu diesem Bereich und betrachtet ausschließlich diesen, um festzustellen, ob sich hier wirklich ein umgefallenes Behältnis befindet oder lediglich eine Lücke vorhanden ist. So kann beispielsweise eine Sensorik nur in der Tiefe prüfen und nicht mehr auf Verschlussebene. Wird ein umgefallenes oder defektes Behältnis detektiert, kann dieses gegebenenfalls ausgeschleust oder aufgestellt werden. Um dies zu erreichen, kann beispielsweise eine Greifeinrichtung mit einer integrierten Kameraeinrichtung vorgesehen sein. Bevorzugt richtet sich die Anzahl der Sensoriksysteme bzw. der Auswertebereich nach der Sensorik und der Transportbandbreite. In den nachfolgenden Figuren wurden beispielhaft drei Bereiche dargestellt.
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Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird bevorzugt mit nur einem Sensoriksystem sofort unterschieden, ob ein umgefallenes Behältnis oder eine Lücke im Behältnisstrom vorhanden ist. Dabei ist bevorzugt das System auf die Transporteinrichtung bzw. das Transportband ausgerichtet und/oder fokussiert. Falls eine Lücke erkannt wird, kann diese ignoriert werden oder aber auch über ein nachfolgendes System gefüllt werden. Umgefallene bzw. defekte Behältnisse werden über ein nachfolgendes System ausgeschleust bzw. aufgestellt. Dabei wäre es möglich und bevorzugt, dass die Bildaufnahmeeinrichtung eine Fokussiereinrichtung und insbesondere eine Autofokussiereinrichtung aufweist. Daneben wäre es auch möglich, dass als Bildaufnahmeeinrichtung eine 3D Kamera verwendet wird, welche auch Informationen über Abstände der aufzunehmenden Gegenstände von der Bildaufnahmeeinrichtung ausgibt. So könnte die Bildaufnahmeeinrichtung, wie oben erwähnt, insbesondere eine Laufzeitmesseinrichtung aufweisen.
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Auch wird hierzu bevorzugt eine genaue Datenübermittlung, d.h. hinsichtlich der Position und Ausrichtung von dem Sensoriksystem bzw. der Bildaufnahmeeinrichtung an das nachfolgende System durchgeführt. Bevorzugt wird ein Abstand zwischen der Bildaufnahmeeinrichtung und im Nachfolgenden beispielsweise dem Greifersystem so gering wie technisch möglich gehalten, um eine Fehlerfortpflanzung zu vermeiden und um ein exaktes Greifen in dem Behälter zu ermöglichen. Dabei ist es möglich und bevorzugt, dass Bilddaten auch mit einem zeitlichen Kennwert ausgegeben werden, der darüber Auskunft gibt, wann das jeweilige Bild aufgenommen wurde.
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Auf diese Weise kann ermittelt werden, wo sich eine bestimmte Störung beispielsweise ein umgefallenes Behältnis oder ein Leerraum in jedem späteren Zeitpunkt befindet, so dass eine Störung auch zu einem späteren Zeitpunkt beseitigt werden kann. Bevorzugt weist die Transporteinrichtung zumindest teilweise eine gleichbleibende Breite auf. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich auftretende Störungen mit den Behältnissen gleichförmig mitbewegen und nicht etwa durch eine Änderung der Breite der Transporteinrichtung verschoben werden.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zum Erfassen von Störungen im Rahmen eines Objekttransports mit einer umlaufenden Transporteinrichtung, welche eine Transportoberfläche aufweist, auf der die zu transportierenden Objekte in einer vorgegebenen Ausrichtung bevorzugt geradlinig in einer vorgegebenen Transportrichtung transportierbar sind. Dabei weist diese Transportrichtung eine Breite auf, die derart bestimmt ist, dass die Objekte zumindest teilweise in senkrecht zu der Transportrichtung stehender Richtung und wenigstens teilweise aneinander abliegend und nebeneinander als Objektstrom transportiert werden.
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine erste Bildaufnahmeeinrichtung auf, mittels derer wenigstens ein Bild eines ersten Bereichs dieses Objektstroms aufnehmbar ist, wobei in diesem Bereich eine Vielzahl dieser Objekte befindlich ist. Daneben ist eine Identifizierungseinrichtung vorgesehen, mit der wenigstens ein Teilbereich dieses Bereiches identifizierbar ist, in dem sich kein Objekt und/oder kein Behältnis in der vorgegebenen Ausrichtung befindet.
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Damit wird auch vorrichtungsseitig vorgeschlagen, dass mittels optischer Mittel ein Teilbereich identifiziert wird, in dem keine Objekte vorhanden sind, sei es, dass das Objekt nicht ordnungsgemäß ausgerichtet ist bzw. umgefallen ist oder dass tatsächlich sich in diesem Bereich ein Leerraum befindet. Die Transportoberfläche kann etwa die Oberfläche eines Transportbandes sein.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine Bildauswerteeinrichtung vorgesehen, welche dazu geeignet und bestimmt ist, danach zu unterscheiden, ob sich in diesem Teilbereich ein Objekt mit einer von der vorgegebenen Ausrichtung abweichenden Ausrichtung oder ein Leerraum befindet.
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Bei einer weiteren bevorzugten Vorrichtung weist diese wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung auf, welche eine dreidimensionale Bildauswertung ermöglicht und/oder eine Ausgabe von Bildern mit Tiefeninformation (oder entsprechender Bilddaten). Daneben oder alternativ kann auch eine Bildauswertungseinrichtung vorgesehen sein, welche auf Basis von aufgenommenen Bildern, ggfs. unter Verwendung von bestimmten Randbedingungen auch eine Tiefeninformation ausgibt.
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Im Rahmen der Bildauswertung sind unterschiedliche Vorgehensweisen denkbar. So kann beispielsweise ein 3D-Profil zum Zwecke der Auswertung zeilenweise eingelesen werden. Auch können beispielsweise mittels einer Software Höhenwerte von Bildern in verschiedene Bereiche aufgeteilt werden. So können beispielsweise umgefallene Behältnisse detektiert werden, wenn etwa zunächst die Pixel auf der Höhe eines Behältnisdeckels, Pixel auf der Höhe eines oberen Behältnisdurchmessers und Pixel auf der Höhe des Förderbands betrachtet und/oder ausgewertet werden. Auf diesen Weise können z.B. Lückenarrays (der Pixel) auf unterschiedlichen Höhen betrachtet werden. Zur Bildverarbeitung kann beispielsweise auf Algorithmen wie den Zhang-Suen Algorithmus oder einen Union-Find - Algorithmus zurückgegriffen werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Störungsbehebungseinrichtung bzw. Störungsbeseitigungseinrichtung auf, welche entsprechend detektierte Störungen beseitigt. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Störungsbehebungseinrichtung handeln, welche umgefallene Behältnisse beseitigt oder auch Lücken auffüllt. Auch wäre es möglich, dass umgefallene Behältnisse im Behältnisstrom wieder ausgerichtet werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, welche die Störungsbeseitigungseinrichtung zumindest auch auf Basis von Daten steuert, welche von der oben erwähnten Bildaufnahmeeinrichtung ausgegeben werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung und insbesondere die Störungsbeseitungseinrichtung eine Greifeinrichtung auf, welche dazu geeignet und bestimmt ist, Behältnisse zu greifen. Dabei kann diese Greifeinrichtung die Behältnisse beispielsweise an der Mündung greifen. Auch wäre es möglich, dass die Greifeinrichtung die Behältnisse an ihrem Grundkörper greift. Bevorzugt ist diese Greifeinrichtung zumindest auch in einer vertikalen Richtung bewegbar. So kann beispielsweise eine Greifeinrichtung in eine in dem Behältnisstrom auftretende Lücke eingeführt werden. Bevorzugt ist dabei eine Bewegung der Greifeinrichtung auch auf eine Transportgeschwindigkeit der Behältnisse synchronisiert, so dass vermieden wird, dass die Greifeinrichtung während des Greifvorgangs an andere Behältnisse stößt. Weiterhin wäre es auch möglich, dass sich die Greifeinrichtung abschnittsweise mit den transportierten Objekten mitbewegt. Auf diese Weise kommt es in der Transportrichtung nicht zu einer Relativbewegung zwischen beispielsweise einem Träger der Greifeinrichtung und den transportierten Behältnissen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist diese Störungsbehebungseinrichtung beweglich und insbesondere auch quer zu einer Transportrichtung der Behältnisse beweglich.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Störungsbehebungseinrichtung mit der Transporteinrichtung synchronisiert, insbesondere, da der jeweils detektierte Teilbereich mitwandert. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist es möglich, dass der besagte Teilbereich erfasst wird, aber dessen Weiterwandern in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit der Transporteinrichtung miterfasst wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind mehrere Bildaufnahmeeinrichtungen quer zu einer Transportrichtung der Behältnisse nebeneinander angeordnet. So können beispielsweise zwei oder drei oder auch mehrere Bildkameras nebeneinander angeordnet sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Bildaufnahmeeinrichtung quer zur Transportrichtung der Behältnisse verschiebbar bzw. bewegbar. Weiterhin wäre es auch möglich, dass diese zweite Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Greifeinrichtung zum Greifen der Behältnisse gekoppelt ist.
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Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird ein geometrischer Abstand zwischen wenigstens einem Element der Störungsbeseitungseinrichtung und wenigstens einem Objekt der Vielzahl von Objekten bestimmt. Vorrichtungsseitig weist besonders bevorzugt die Störungsbeseitigungseinrichtung und/oder die Greifeinrichtung der Störungsbeseitigungseinrichtung eine Entfernungsmesseinrichtung auf, um einen geometrischen Abstand zwischen der Störungsbeseitigungseinrichtung und/oder der Greifeinrichtung einerseits und wenigstens einem Objekt und insbesondere einem umgefallenen und/oder fehlerhaften Objekt zu bestimmen.
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Bevorzugt ist diese Entfernungsmesseinrichtung aus einer Gruppe von Entfernungsmesseinrichtungen ausgewählt, welche Reflextastereinrichtungen, Ultraschalltastereinrichtungen, Bildaufnahmeeinrichtungen wie insbesondere 3D - Kameras und dergleichen enthält. Falls eine Bildaufnahmeeinrichtung verwendet wird, wird diese bevorzugt mit geringer Auflösung betrieben.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Positioniereinrichtung auf, welche dazu geeignet und bestimmt ist, wenigstens ein Element der Störungsbeseitigungseinrichtung gegenüber wenigstens einem der Objekte zu positionieren. So kann beispielsweise an einer Greifeinrichtung eine Kameraeinrichtung und insbesondere eine 2-D Kameraeinrichtung angeordnet sein. Bevorzugt wird die Störungsbeseitigungseinrichtung auf Basis von Daten dieser 2-D Kameraeinrichtung gesteuert. So kann die besagte 2-D Kamera Bilddaten der transportierten Objekte aufnehmen und auf Basis dieser Bilddaten kann die Positionierung der Störungsbeseitigungseinrichtung, etwa eines Greifarms gesteuert werden. So kann beispielsweise ein Greifarm dieser Störungsbeseitigungseinrichtung in eine genau definierte Position gegenüber den Objekten verfahren werden.
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Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:
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Darin zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform; und
- 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer ersten Ausführungsform. Diese weist eine Transporteinrichtung 2 auf, welche hier als Transportband ausgeführt ist. Auf diesem Transportband steht eine Vielzahl von Behältnissen 10 aufrecht. Diese Behältnisse weisen dabei jeweils Behältnisverschlüsse 18 auf. Diese bedeutet, dass es sich hierbei um bereits verschlossene Behältnisse handelt.
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Die Bezugszeichen 4a, 4b und 4c kennzeichnen drei Bildaufnahmeeinrichtungen, welche hier bevorzugt oberhalb des Transportpfads der Behältnisse angeordnet sind und daher von oben Bilder der transportierten Behältnisse aufnehmen. Dabei sind diese Bildaufnahmeeinrichtungen 4a, 4b, 4c in einer Breitenrichtung BR der Transporteinrichtung versetzt zueinander angeordnet. Auf diese Weise kann der gesamte Behältnisstrom von den drei Bildaufnahmeeinrichtungen überwacht werden. Diese Bildaufnahmeeinrichtungen weisen dabei bevorzugt (nicht gezeigte) Identifizierungseinrichtungen auf, welche dazu geeignet sind, innerhalb des Behältnisstroms solche Bereiche zu identifizieren, welche keine Behältnisse enthalten. Diese Identifizierungseinrichtungen können daher auch als Computerprogramme realisiert sein, welche die von den Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommenen Bilder auswerten.
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Zu diesem Zweck können die Identifizierungseinrichtungen etwa mit geeigneten Auswertemechanismen nach Bereichen innerhalb eines Bildes suchen, in denen sich keine Behältnisverschlüsse befinden. Dabei kann die Bildaufnahmeeinrichtung 4a auf den Bereich A ausgerichtet sein, die Bildaufnahmeeinrichtung 4b auf den Bereich B und die Bildaufnahmeeinrichtung 4c auf den Bereich C. Diese drei Bereiche überlappen sich vorteilhaft, so dass sichergestellt ist, dass der ganze Bereich des Behältnispulks überwacht wird. Die Bezugszeichen TB kennzeichnen jeweils Teilbereiche der von den Bildaufnahmeeinrichtungen in den Bereichen A, B, C aufgenommenen Bilder, in denen sich keine aufrecht stehenden Behältnisse befinden. Dies kann, wie in den Figuren gezeigt, an einem umgefallenen Behältnis liegen.
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Daneben können auch (nicht gezeigte) Vermessungseinrichtungen vorgesehen sein, welche Leerräume innerhalb des Behältnisstroms vermessen und beispielsweise Aussagen über dessen räumliche Ausdehnung liefern. Auch diese Vermessungseinrichtungen können als Computerprogramme ausgeführt sein.
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Das Bezugszeichen 10a kennzeichnet ein umgefallenes Behältnis und das Bezugszeichen 11 kennzeichnet einen Leerraum in dem Behältnispulk. Beide Gegebenheiten können als Störung bzw. Fehler aufgefasst werden. Die drei Bildaufnahmeeinrichtungen 4a, 4b und 4c sind stationär angeordnet und beobachten den Behältnisstrom. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass diese drei Bildaufnahmeeinrichtungen zunächst Störstellen erfassen, d.h. hier den Bereich, in dem sich das umgefallene Behältnis 10a befindet sowie den Bereich, in dem sich der Leerraum 11 befindet. Allerdings können diese drei Bildaufnahmeeinrichtungen noch nicht erfassen, welche Art Fehler hier vorliegt. Damit stellen diese Bildaufnahmeeinrichtungen bei der in 1 gezeigten Ausgestaltung bzw. die in dem Bereich R1 gezeigten Bildaufnahmeeinrichtungen eine Groberkennung der Behältnisse bzw. des Behältnispulks dar.
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Zu diesem Zweck ist unmittelbar nach den ersten Bildaufnahmeeinrichtungen 4a, 4b und 4c eine zweite Bildaufnahmeeinrichtung 8 vorgesehen. Diese ist dazu geeignet und bestimmt, den jeweiligen Fehler zu identifizieren. Entsprechend kennzeichnet das Bezugszeichen R2 einen Feinerkennungsbereich.
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Dazu ist es möglich, dass die Bildaufnahmeeinrichtung auf das Transportband 2 selbst fokussiert ist. Wenn nun beispielsweise der Leerraum 11 in den Bereich der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung 8 gelangt, wird diese ein unmittelbares Bild der Transporteinrichtung 2 liefern. Auf diese Weise kann festgestellt werden, dass im Bereich der Störung 11 kein umgefallenes Behältnis vorliegt, sondern eben ein Leerraum.
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Falls die Bildaufnahmeeinrichtung den Bereich des umgefallenen Behältnisses 10a erfasst, wird dies ebenso festgestellt, d.h. es kann identifiziert werden, dass es sich bei dem Fehler tatsächlich um ein umgefallenes Behältnis handelt. Dazu wäre es, wie oben erwähnt, möglich, dass Abmessungen dieses Leerraums bestimmt werden, und hierdurch wiederum gefolgert werden kann, ob sich in diesem Leerraum tatsächlich ein umgefallenes Behältnis befindet.
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Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet eine Störungsbeseitigungseinrichtung, die beispielsweise als Greifarm ausgestaltet sein kann, der das umgefallene Behältnis 10a greifen kann. Dieses Behältnis kann ausgeschleust werden, es wäre jedoch auch möglich, dass das Behältnis 10a wieder aufrecht auf das Transportband 2 gestellt wird. Das Bezugszeichen 14 kennzeichnet einen Träger, demgegenüber sowohl die zweite Bildaufnahmeeinrichtung 8 als auch die Greifeinrichtung bzw. Störungsbeseitigungseinrichtung 12 in der Breitenrichtung BR beweglich ist. Es wäre jedoch auch möglich, dass die zweite Bildaufnahmeeinrichtung 8 einerseits und die Störungsbeseitigungseinrichtung 12 andererseits voneinander entkoppelt sind. Bevorzugt ist ein derartiger Greifarm um wenigstens zwei Achsen, bevorzugt um wenigstens drei Achsen, bevorzugt um wenigstens vier Achsen, besonders bevorzugt um wenigstens fünf Achsen und besonders bevorzugt um wenigstens sechs Achsen schwenkbar.
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Bevorzugt ist die Störungsbeseitigungseinrichtung als Roboter ausgeführt, der ein Greifelement aufweist, welches sich in drei zueinander senkrechten Raumrichtungen bewegen kann und welches bevorzugt auch um wenigstens eine Achse, bevorzugt um wenigstens zwei Achsen schwenkbar ist. Dieses Greifelement ist dabei bevorzugt in einem vorgegebenen Bereich der Transporteinrichtung an jede beliebige Position verfahrbar. Insbesondere ist die Greifeinrichtung auch in einer Längsrichtung der auf der Transporteinrichtung transportierten Behältnisse in im Wesentlichen beliebige Positionen verfahrbar.
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Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet Seitenführungselemente, welche den Transport der Behältnisse begrenzen, so dass diese zwischen den beiden Seitenführungselementen 16 transportiert werden.
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Das Bezugszeichen T kennzeichnet die Transportrichtung der Behältnisse.
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2 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Auch hier ist wieder eine Transporteinrichtung 2 vorgesehen sowie auf dieser transportierte Behältnisse. Allerdings sind hier lediglich die ersten Bildaufnahmeeinrichtungen 4a, 4b und 4c vorgesehen, welche unmittelbar nicht nur das Vorhandensein einer Störung erfassen, sondern auch die Art des Fehlers. Zu diesem Zweck können die Bildaufnahmeeinrichtungen 4a, 4b, 4c direkt auf die Transporteinrichtung 2 fokussiert werden.
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Auch bei der in 2 gezeigten Ausführungsform kann wieder eine Störungsbeseitigungseinrichtung der oben beschriebenen Art vorgesehen sein. Daneben können die Bildaufnahmeeinrichtungen 4a, 4b, 4c hier (nicht gezeigte) Bildauswerteeinrichtungen aufweisen, welche etwa eine Unterscheidung dahingehend ermöglichen, ob ein Leerraum durch ein umgefallenes Behältnis erzeugt wurde oder nicht.
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Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Transporteinrichtung
- 4a, 4b, 4c
- Bildaufnahmeeinrichtung
- 8
- zweite Bildaufnahmeeinrichtung
- 10
- Behältnisse
- 10a
- umgefallenes Behältnis
- 11
- Leerraum
- 12
- Störungsbeseitigungseinrichtung
- 14
- Träger
- 16
- Seitenführungselemente
- 18
- Behältnisverschlüsse
- R1
- Groberkennungsbereich
- R2
- Feinerkennungsbereich
- T
- Transportrichtung
- BR
- Breitenrichtung
- P
- Bewegungsrichtung
- A, B, C
- von den Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommene Bereiche
- TB
- Teilbereich
