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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Inspizieren von Objekten und insbesondere von Behältnissen. Aus dem Stand der Technik sind diverse derartige Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Kontrolle von Etiketten, welche an Objekten und insbesondere Behältnissen angeordnet sind.
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Dabei hat eine derartige Etikettenkontrolle das Ziel, die Objekte und insbesondere Behältnisse von allen Seiten abzuscannen und die vorhandenen Etiketten auf unterschiedliche Punkte zu kontrollieren, wie beispielsweise das Vorhandensein des Etiketts, die Position, den Schiefsitz, das Lesen des Barcodes oder auch das Lesen der Mindesthaltbarkeit (MHD) usw. Es können jedoch beispielsweise auch Drucke oder dergleichen kontrolliert werden.
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Dabei ist die Orientierung der Behältnisse bezüglich seiner Längsrichtung beliebig. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass das Abscannen derartiger Behältnisse mittels mehrerer Kameras erfolgt. Dabei können beispielsweise Matrixkameras eingesetzt werden. Bevorzugt werden bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen umlaufend drei, vier oder sechs Kameras in einer Ebene benutzt. Weiterhin ist auch mindestens eine Beobachtungsebene vorhanden, bevorzugt jedoch auch zwei oder auch mehrere Ebenen.
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Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, dass die Einzelbilder, die von den Behältnissen aufgenommen wurden, zu einem Panoramabild zusammengesetzt werden. Dabei ist es auch möglich, dass die Verzerrungen, die aus der Abbildung in einer Perspektive entstehen, entzerrt und in geeigneter Weise mit den übrigen entzerrten Aufnahmen zu einem Panoramabild zusammengefügt werden. Es ist dabei möglich, dass die Entzerrung mittels einfacher Annahmen erfolgt, allerdings sind auch kompliziertere Vorgehensweisen möglich, wie etwa eine 3D-Rekonstruktion.
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Zu diesem Zweck werden im Stand der Technik hier Schnittlinien zwischen zwei benachbarten Aufnahmen festgelegt, um so das nahtweise Zusammenfügen im Panoramabild mit unterschiedlichen Technologien zu erreichen.
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So ist es möglich, dass die Position des Objekts bzw. des Behältnisses am Rand in einer oder mehreren Kameraaufnahmen bestimmt wird. Aus dem internen Stand der Technik der Anmelderin sind dabei Vorgehensweisen mit einem schwarz-weißen Muster in der Erkennung bekannt oder auch mit einem ebenfalls aus dem internen Stand der Technik der Anmelderin bekannten quer gestreiften Hintergrund.
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Daneben ist es auch denkbar, dass alternativ die Position der Behältnisse mittels einer Kamera beispielsweise von oben bestimmt wird.
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Mit einer bekannten Behältnisform und auch deren exakter Position kann eine räumliche Oberflächenposition exakt bestimmt werden. Aus der exakten Oberflächenposition, der Position zweier benachbarter Kameras und auch deren intrinsischer und extrinsischer Abbildungsparameter kann die Nahtlinie exakt in beiden Teilbildern bestimmt werden.
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Sollten jedoch diese Werte, das heißt die Positionen, nicht exakt sein, kann versucht werden, über sogenannte Feature Points in einem Überlappungsbereich der Naht in den benachbarten Bildern zu suchen und diese zur Deckung zu bringen. Anhand dieser Feature Points kann wiederum eine Nahtlinie bestimmt werden.
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Schließlich werden die entzerrten Teilbilder an einer Nahtlinie zusammengefügt. So entsteht insgesamt ein nahtloses Panoramabild.
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Allerdings können unterschiedlichste Fehler, wie zum Beispiel Helligkeitsunterschiede in benachbarten Aufnahmen dazu führen, dass es einen erkennbaren Übergang an der Nahtlinie gibt. Ein überlappender Übergang, bei dem die Gewichtung der einen Aufnahme kontinuierlich abnimmt und gleichzeitig die Gewichtung der anderen Aufnahme zunimmt, kann derartige abrupte Übergänge mildern.
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Im Stand der Technik tritt jedoch danach ein Nachteil auf, wenn die Positionen der Behältnisse nicht exakt ermittelt werden können. Eine angenommene räumliche Position einer Oberfläche trifft dann nicht mehr zu. Ein weiterer Nachteil kann entstehen, wenn die Behältnisform von der angenommenen Form abweicht. Auch dann trifft die angenommene räumliche Position der Oberfläche nicht zu.
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Sollte eine Kontur der Behältnisse durch eine Kamera exakt bestimmt werden können, würde aufgrund der Anordnung der Kameras der Ort einer Kontur oder einer Konturenlinie nie mit dem Ort der Nahtlinie zusammenfallen.
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Nachteilig an der oben erwähnten Bestimmung der Nahtstelle durch Feature Points ist, dass nicht unbedingt gewährleistet ist, dass derartige Feature Points in beiden Bildern ermittelt und eindeutig zugeordnet werden können. Dies kann beispielsweise daran liegen, dass die beiden Kameras eine sehr breite Stereobasis aufweisen. Auch werden die Bildinhalte aus stark unterschiedlichen Perspektiven aufgenommen.
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Daneben weisen kleinteilige und großflächige Muster oft eine Vielzahl von Feature Points auf, die immer gleich sind. Auch in diesem Fall ist eine korrekte Zuordnung nicht immer gewährleistet. Daneben ist es auch denkbar, dass derartige Feature Points vollständig fehlen, das heißt es werden keine Feature Points gefunden, weil die falschen Features gewählt wurden. In diesem Falle ist ein Expertenwissen und ein Wissen über einen zu erwartenden Bildinhalt notwendig.
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Im Stand der Technik tritt damit auch der Nachteil auf, dass an der Nahtstelle Diskontinuitäten in der Panoramainformation auftreten. Dabei ist es möglich, dass die Information doppelt vorliegt oder auch fehlt. Auf diese Weise ist das Identifizieren von Inhalten, wie 1 D-Code lesen, 2D-Code lesen, Texte lesen usw. sehr schwer.
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Im Stand der Technik werden diese Kontrollen oft nur als Plausibilitätskontrollen ausgewiesen. Dies bedeutet beispielsweise, dass wenn die vollständige Information aufgrund der Behälterorientierung in einer Kamera erfasst werden kann, diese identifiziert wird, wenn sie sich über zwei Bildausschnitte erstreckt. Kann sie allerdings nicht eindeutig erfasst werden, dann wird die Kontrolle nicht oder nur teilweise durchgeführt. Auf diese Weise ist man in dem Stand der Technik von einer 100 % Kontrolle an jedem Behälter und bei auch beliebiger Orientierung sehr weit entfernt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Einfluss der Positionsbestimmung, der Konturbestimmung, beispielsweise durch Schattenriss und Ähnliches, und auch letztendlich die Fehlerquellen bei der Ermittlung der Oberflächen des tatsächlichen Behältnisses zu eliminieren. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Inspizieren von Objekten und insbesondere von Getränkebehältnissen weist eine Transporteinrichtung auf, welche die Objekte entlang eines vorgegebenen Transportpfads transportiert. Weiterhin weist die Vorrichtung wenigstens drei Bildaufnahmeeinrichtungen auf, welche derart positioniert sind, dass sie aus unterschiedlichen Richtungen ortsaufgelöste Bilder der transportierten Objekte aufnehmen, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen wenigstens einer Position wenigstens eines Abschnitts des Objekts aufweist.
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Insbesondere ist die Positionserfassungseinrichtung dabei geeignet und bestimmt, eine Position des Objekts oder dessen Abschnitts bezüglich wenigstens einer der Bildaufnahmeeinrichtungen und bevorzugt bezüglich mehrerer Bildaufnahmeeinrichtungen zu erfassen.
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Besonders bevorzugt ist dabei wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung und sind bevorzugt mehrere Bildaufnahmeeinrichtungen und besonders bevorzugt alle Bildaufnahmeeinrichtungen stationär angeordnet.
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Erfindungsgemäß weist die Positionserfassungseinrichtung eine erste Markierungseinrichtung auf, welche dazu geeignet und bestimmt ist, wenigstens einen Oberflächenabschnitt des Objekts vorübergehend mit einer Markierung (insbesondere einer erfassbaren und insbesondere einer mit optischen Mitteln erfassbaren Markierung) zu versehen, sowie eine erste Sensoreinrichtung, welche dazu geeignet und bestimmt ist, die vorübergehend auf der Oberfläche befindliche Markierung zu erfassen.
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Unter der sich vorübergehend auf der Oberfläche befindlichen Markierung wird insbesondere verstanden, dass diese Markierung nicht dauerhaft auf dem Objekt bzw. dem Behältnis verbleibt (wie etwa ein Aufdruck) sondern nur vorübergehend, insbesondere zum Zwecke einer Inspektion. Allerdings kann die Markierung auch während des Zeitraum der Erstellung der Bildaufnahme auf dem Objekt befindlich sein.
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Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung dazu geeignet und bestimmt, die Markierung optisch zu erfassen. Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung dazu geeignet und bestimmt, die Markierung gemeinsam mit weiteren Bereichen des Behältnisses und insbesondere gemeinsam mit weiteren Oberflächenabschnitten des Behältnisses zu erfassen.
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Im Stand der Technik wird versucht, über theoretische Annahmen oder aus dem Bildinhalt des Objekts geeignete Informationen zu extrahieren. Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, auf diese Hilfsangebote zu verzichten und insbesondere berührungsfrei und temporär Informationen auf die Oberfläche und insbesondere den zu erwartenden Nahtbereich aufzubringen.
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Diese Informationen können durch die Erkennung selbst oder durch zusätzliche Messeinrichtung lokalisiert werden und daraus kann bevorzugt die tatsächliche Oberflächenposition des Behältnisses und insbesondere die Oberflächenposition im Nahtbereich ermittelt werden.
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Diese tatsächliche Oberflächenposition wird bevorzugt benutzt, um in den benachbarten Kamerabildern die Nahtstelle festzulegen.
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Damit sollen die im Stand der Technik auftretenden Fehlerquellen bei der Ermittlung der tatsächlichen Oberfläche der Behältnisse ermittelt werden.
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Bevorzugt handelt es sich bei den Objekten um Behältnisse und insbesondere um ausgestattete Behältnisse und insbesondere um etikettierte Behältnisse. Bei den Behältnissen handelt es sich bevorzugt insbesondere um Flaschen, an denen Etiketten aufgebracht sind.
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Es kann sich jedoch auch um Objekte und insbesondere Behältnisse handeln, auf denen ein Druck, insbesondere ein Direktdruck angebracht ist.
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Es wäre jedoch auch die Inspektion von Dosen oder auch Schrumpfpackungen oder dergleichen möglich. Bei den Oberflächen kann es sich damit etwa auch um Oberflächen und insbesondere bedruckte Oberflächen von Dosen handeln. Daneben kann es sich bei den Behältnissen auch um Kunststoffbehältnisse wie etwa Kunststoffbecher handeln.
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Diese Behältnisse können dabei insbesondere in den Bereichen Getränkeindustrie, Bodycare, Healtcare und Nahrungsmittelindustrie Anwendung finden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die (wenigstens) drei Bildaufnahmeeinrichtungen im Wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet. Besonders bevorzugt sind diese Bildaufnahmeeinrichtungen seitlich neben dem Transportpfad und/oder seitlich neben den zu inspizierenden Behältnissen angeordnet.
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Dabei ist es denkbar, dass die Bildaufnahmeeinrichtungen die Behältnisse in einer horizontalen Richtung beobachten. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Bildaufnahmeeinrichtungen die Behältnisse aus einer schrägen Richtung etwa von schräg von oben her beobachten.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung auch eine Beleuchtungseinrichtung auf, welche die Behältnisse beleuchtet. Dabei ist bevorzugt eine Auflichtbeobachtung vorgesehen, d.h. die Oberflächen der Behältnisse werden bevorzugt aus einer Richtung beleuchtet, welche zumindest auch eine Komponente in der Beobachtungsrichtung aufweist.
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Bevorzugt ist dabei wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung auf die Bildaufnahmeeinrichtung synchronisiert. So könnten etwa Blitzbeleuchtungseinrichtungen vorgesehen sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung LED - Lichtquellen auf.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Sensoreinrichtung auf die Markierungseinrichtung synchronisiert und insbesondere getriggert. Dies bedeutet, dass die Markierungseinrichtung die besagte Markierung nur für sehr kurze Zeit auf den Behältnissen aufbringt und in dieser Zeit die Markierungen von der Sensoreinrichtung (bzw. Bildaufnahmeeinrichtung) erfasst werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind auch die Bildaufnahmeeinrichtungen aufeinander synchronisiert. Dies bedeutet, dass die Bildaufnahmeeinrichtungen besonders bevorzugt gleichzeitig die jeweiligen Bilder von den Behältnissen aufnehmen. Es wäre auch ein geringer zeitlicher Versatz zwischen den Bildaufnahmen möglich, wobei in diesem Falle bevorzugt zusätzlich die Bewegung des Behältnisses zwischen den beiden Aufnahmen kompensiert und/oder berücksichtigt wird.
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Bevorzugt ist die Markierungseinrichtung dazu geeignet und bestimmt, die Markierung berührungslos auf der Oberfläche des Behältnisses aufzubringen.
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Vorübergehend beleuchten ist dabei insbesondere so zu verstehen, dass die Markierungseinrichtung lediglich zum Zeitpunkt der Positionsbestimmung eingeschaltet sein kann bzw. ist, jedoch auch so lange leuchten kann, als die Bildaufnahmeeinrichtung keine ortsaufgelösten Bilder aufnimmt (bzw. während der Aufnahme der Bilder durch die Bildaufnahmeeinrichtung abgeschaltet ist).
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Bevorzugt erfolgen Markierungsaufnahme und Bildaufnahme innerhalb eines Zeitabstands von < 10ms statt. Besonders bevorzugt wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Objekte zwischen Markierungsaufnahme und Bildaufnahme berechnet um den Versatz zwischen Markierungsaufnahme und Bildaufnahme in das Positionsergebnis einzubeziehen.
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Besonders bevorzugt nimmt die Transporteinrichtung einen linearen Transport der Behältnisse vor. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Transporteinrichtung ein Transportband und eine Transportkette aufweisen, auf denen die Behältnisse gefördert werden. Es wären jedoch auch andere Halteelemente für die Behältnisse denkbar, etwa Halteelemente, welche die Behältnisse an ihren Mündungen oder unterhalb eines Tragrings greifen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform transportiert die Transporteinrichtung die Behältnisse kontinuierlich. Es wäre jedoch auch ein getakteter Transport möglich.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens vier derartige Bildaufnahmeeinrichtungen bzw. Kameras vorgesehen, die ein ortsaufgelöstes Bild der Behältnisse aufnehmen. Es können jedoch auch noch mehrere Kameras vorgesehen sein, beispielsweise fünf oder sechs Kameras.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Gruppen von Bildaufnahmeeinrichtungen vorgesehen, die insbesondere auf unterschiedlichen Ebenen bezüglich der der Längsrichtung des Behältnisses, das heißt auch insbesondere einer vertikalen Richtung, übereinander angeordnet sind. Auf diese Weise können die Behältnisse in unterschiedlichen Ebenen beobachtet werden. Bevorzugt ist auch in jeder dieser Ebenen wenigstens eine wie oben beschriebene Positionserfassungseinrichtung vorgesehen.
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Die Information, die besonders bevorzugt an der Oberfläche und besonders bevorzugt im Bereich einer Naht aufgebracht wird, wird bevorzugt durch die Projektion eines Musters, einer Linie oder eines Punktes oder mehrerer Punkte aufgebracht. Dabei kann die Information mit den selben Kameraaufnahmen aufgenommen werden, die auch für die Erstellung des Panoramabildes verwendet werden.
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Die Information kann auch in der gleichen Kameraaufnahme, mit der das Panorama- Bild erzeugt wird, aufgebracht sein. Mittels geeigneter Verarbeitungsschritte kann die Information bewertet und herausgerechnet werden. Oder es kann in einer zweiten Bildaufnahme der selben Kamera die Information aufgenommen werden. Bewegt sich der Behälter kontinuierlich, sollte bevorzugt die zweite Bildaufnahme in zeitlich kurzer Abfolge erfolgen.
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Es ist jedoch auch möglich, durch zusätzliche Kameras die Informationen aufzunehmen.
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Die Anzahl der zusätzlichen Kameras kann weiterhin auch von der Anzahl der Kameras zur Erzeugung des Panoramabildes abweichen.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Markierungseinrichtung eine Strahlungseinrichtung auf, welche die Oberfläche mit Strahlung beaufschlagt. Dabei kann es sich bei der Strahlungseinrichtung beispielsweise um einen Laser handeln, es wären jedoch auch andere Lichtquellen denkbar, wie beispielsweise LEDs, Power-LEDs oder dergleichen.
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Auch wäre es möglich, dass optische Elemente eingesetzt werden, um die Markierung auf der Behälteroberfläche aufzubringen, wie etwa Zylinderlinsen oder dergleichen.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Markierungseinrichtung ein Patternprojektor der dazu geeignet und bestimmt ist, eine Markierung mit wenigstens einer Linie oder einem Punkt auf der Oberfläche des Objekts anzubringen. Es wäre jedoch auch möglich, dass die Markierung eine Vielzahl von Punkten oder auch mehrere Linien aufweist. Diese Linien können dabei gekrümmt oder auch gerade verlaufen. Weiterhin wäre es auch möglich, dass diese Linien parallel zu einer Längsrichtung des Objekts bzw. Behältnisses verlaufen, es wäre jedoch auch denkbar, dass die Linien in einem bestimmten Winkel beispielsweise schräg oder auch senkrecht zu einer Längsrichtung des Behältnisses verlaufen. Vorteilhaft ist die Lichtfarbe des Patternprojektors frei wählbar.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Prozessoreinrichtung auf, welche dazu geeignet und bestimmt ist, die von zwei Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommenen Bilder zusammenzusetzen. Bevorzugt ist diese Prozessoreinrichtung dazu bestimmt, die jeweiligen Bilder an einer bestimmten Nahtstelle zusammenzusetzen und besonders bevorzugt diese Bilder ohne einen sichtbaren Übergang zusammenzusetzen. Auf diese Weise kann eine anschließende Analyse des aufgenommenen so entstandenen Panoramabildes erleichtert werden.
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Bevorzugt erstellt die Prozessoreinrichtung auch ein Panoramabild auf Basis der wenigstens zwei aufgenommenen Bilder.
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Besonders bevorzugt wird diese Prozessoreinrichtung auch auf Basis der Daten von der besagten Sensoreinrichtung gesteuert. Dies bedeutet, dass das Panoramabild auch unter Zuhilfenahme der von der Sensoreinrichtung aufgenommenen Daten ermittelt bzw. erstellt wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Positionserfassungseinrichtung wenigstens eine zweite Markierungseinrichtung auf, welche dazu geeignet und bestimmt ist, wenigstens einen Oberflächenabschnitt vorübergehend mit einer erfassbaren Markierung zu versehen. Auch hier kann es sich etwa wieder um einen Laser oder dergleichen handeln, der eine derartige Markierung auf der Oberfläche des zu inspizierenden Behältnisses aufbringt.
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Wie oben ausgeführt, handelt es sich hierbei um eine vorrübergehende Markierung, die insbesondere auch von wenigstens einer Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen wird.
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Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung auch mehr als zwei derartige Markierungseinrichtungen auf und besonders bevorzugt entspricht die Anzahl der Markierungseinrichtungen der Anzahl der Bildaufnahmeeinrichtungen, welche die Oberfläche der Behältnisse aufnehmen.
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Diese Markierungseinrichtung können dabei in einer Umfangsrichtung des Behältnisses bezüglich einander versetzt sein. So könnten sie beispielsweise um einen Winkel zwischen 70° und 110° in der Umfangsrichtung des Behältnisses zueinander versetzt sein.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Positionserfassungseinrichtung eine zweite Sensoreinrichtung auf, welche dazu geeignet und bestimmt ist, die vorübergehend auf der Oberfläche befindliche Markierung zu erfassen.
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Bevorzugt ist jeder Markierungseinrichtung eine entsprechende Sensoreinrichtung zugeordnet.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform fungiert auch wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung gleichzeitig auch als Sensoreinrichtung. Bevorzugt fungieren mehrere Bildaufnahmeeinrichtungen auch als Sensoreinrichtungen. Dabei ist es denkbar, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, welche die Bildaufnahmeeinrichtung derart steuert, dass zuerst eine Aufnahme zur Erfassung der Markierung durchgeführt wird und dann eine zweite für die aufzunehmenden Bilder der jeweiligen Behältnisse.
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Damit können die Informationen auch mit den gleichen Kameras insbesondere in einer schnellen Abfolge von Aufnahmen erfolgen. Diese Abfolge weist dabei bevorzugt wenigstens zwei Aufnahmen auf, wovon bevorzugt wenigstens eine Aufnahme eine temporär zusätzlich aufgebrachte Information bzw. Markierung aufnimmt und wenigstens eine Aufnahme keine zusätzliche Information wie insbesondere die Markierung enthält.
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Bevorzugt weist die Vorrichtung daher wenigstens eine Steuerungseinrichtung auf, welche die Bildaufnahmeeinrichtung so steuert, dass zunächst eine Aufnahme aufgenommen wird, um die Markierung zu erfassen und dann eine zweite, um die eigentlichen Bilder der Behältnisse aufzunehmen.
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Es wäre auch möglich, anstelle von oder zusätzlich zu Kameras geeignete Sensoreinrichtungen einzusetzen. Daten derartiger Sensoren können in der Art einer Datenaufbereitung oder Datenfusion einer Einheit, welche einen Panoramastreifen erstellt, bereitgestellt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Positionserfassungseinrichtung wenigstens zwei Sensoreinrichtungen auf, welche dazu geeignet und bestimmt sind, die gleiche Markierung zu erfassen. Auf diese Weise kann insbesondere eine Schnittstelle bzw. ein Nahtbereich zwischen zwei Bildern ermittelt werden. Bevorzugt erfassen genau zwei Sensoreinrichtungen die besagte Markierung. Auf diese Weise können diese beiden Sensoreinrichtungen die entsprechenden Bildaufnahmeeinrichtungen steuern bzw. auch die Prozessoreinrichtung, welche dann später aus zwei aufgenommenen Bildern ein Panoramabild erstellt.
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Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Inspizieren von Objekten und insbesondere von Getränkebehältnissen gerichtet. Dabei werden die Objekte mit einer Transporteinrichtung entlang eines vorgegebenen Transportpfads transportiert und es werden mittels wenigstens drei Bildaufnahmeeinrichtungen aus unterschiedlichen Richtungen ortsaufgelöste Bilder der Objekte aufgenommen. Weiterhin erfasst eine Positionserfassungseinrichtung wenigstens eine Position wenigstens eines Abschnitts des Objekts und insbesondere wenigstens eines Oberflächenabschnitts des Objekts.
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Erfindungsgemäß versieht eine Markierungseinrichtung einen Oberflächenabschnitt des Objekts vorübergehend mit einer Markierung und eine Sensoreinrichtung erfasst diese Markierung.
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Es wird daher auch verfahrensseitig vorgeschlagen, dass von der Sensoreinrichtung insbesondere auch die aufgebrachte Markierung erfasst wird. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Markierung um eine Beleuchtung des besagten Oberflächenabschnitts des Behältnisses und insbesondere eines Oberflächenabschnitts des auf den Behältnissen angeordneten Etiketts. Besonders bevorzugt wird daher die Markierung vorübergehend auf einem Etikett des zu inspizierenden Behältnisses aufgebracht. Insbesondere handelt es sich dabei um ein Etikett, welches an dem Behältnis angeklebt wurde. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren ist die Markierung aus einer Gruppe von Markierungen ausgewählt, welche Linien, Punkte, Gitter und dergleichen enthält.
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Besonders bevorzugt erfasst die wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung ein Etikett.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren handelt es sich bei der Bildaufnahmeeinrichtung auch gleichzeitig um die Sensoreinrichtung, welche die Markierung erfasst.
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Bei einem bevorzugten Verfahren werden die Behältnisse geradlinig transportiert.
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Bei einem weiteren bevorzugten verfahren werden die Behältnisse vereinzelt transportiert. Besonders bevorzugt wird zwischen zwei aufeinanderfolgenden Behältnissen ein Abstand gelassen, der wenigstens dem Querschnitt eines Behältnisses entspricht.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform setzt die Prozessoreinrichtung aus wenigstens zwei aufgenommenen Bildern ein Gesamtbild und insbesondere ein Panoramabild zusammen. Besonders bevorzugt setzt die Prozessoreinrichtung aus mehreren aufgenommenen Bildern und insbesondere aus allen Bildern, die von einem bestimmten Behältnis aufgenommen wurden, ein Panoramabild zusammen.
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Bevorzugt wird ein Panoramabild aus wenigstens zwei aufgenommenen Bildern zusammengesetzt, wobei dieses Panoramabild bevorzugt ohne Entstehen einer sichtbaren Naht zusammengesetzt wird.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird eine Reaktion auf ein aufgenommenes Panoramabild entschieden, ob ein Behältnis im Produktstrom beibehalten wird oder aus diesem ausgeschleust wird. Vorrichtungsseitig kann die Vorrichtung daher eine Ausschleuseeinrichtung zum Ausschleusen einzelner Behältnisse aufweisen.
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Besonders bevorzugt werden die von den Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommenen Bilder auf Basis der Sensordaten zusammengesetzt.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren sind zwei Sensoreinrichtungen vorgesehen, welche besonders bevorzugt Bilder von zwei Beleuchtungseinrichtungen aufnehmen. Auf diese Weise können drei Bildsegmente zu einem Panoramabild zusammengesetzt werden.
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Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.
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Darin zeigen:
- 1 Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 Eine Anordnung einer Vorrichtung nach dem internen Stand der Technik der Anmelderin;
- 3 Eine Darstellung zur Veranschaulichung der im Stand der Technik auftretenden Problematik;
- 4 Eine Darstellung zur Veranschaulichung der der Erfindung zugrunde liegenden Problematik;
- 5a - 5c Drei Darstellungen zur Veranschaulichung von aufgenommenen Bildern;
- 6a, 6b Eine Darstellung zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 7 Eine weitere Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 8a, 8b Zwei weitere Darstellungen zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 9 Eine weitere Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine grob schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese Vorrichtung 1 weist eine Transporteinrichtung 2 auf, welche zu untersuchende Objekte, wie insbesondere Behältnisse 10, entlang eines Transportpfads P transportiert. Dieser Transportpfad ist hier geradlinig, könnte jedoch in einer anderen Ausführungsform auch gekrümmt, beispielsweise kreissegmentförmig sein.
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Die Bezugszeichen 12, 14, 16, 18 zeigen vier Bildaufnahmeeinrichtungen, welche in Umfangsrichtung um die Behältnisse 10 bzw. den Transportpfad der Behältnisse angeordnet sind. Mittels dieser vier Bildaufnahmeeinrichtungen 12, 14, 16, 18, bei denen es sich insbesondere um Bildkameras handelt, werden Bilder des Behältnisses aufgenommen. Mittels einer (nur schematisch dargestellten) Prozessoreinrichtung 20 werden diese Bilder zu einem Gesamtbild zusammengesetzt. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein Panoramabild.
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2 zeigt einen Aufbau einer aus dem internen Stand der Technik der Anmelderin bekannten Anordnung. Hier sind sechs Kameras 112, 114, 116, 118, 120 und 122 vorgesehen, welche in Umfangsrichtung um das Behältnis 10 angeordnet sind und insbesondere auch die Oberfläche 10a des Behältnisses betrachten. An dieser Oberfläche 10a kann insbesondere ein Etikett angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Behältnis 10 von allen Seiten abgescannt werden und etwa vorhandene Etiketten können auf verschiedene Punkte kontrolliert werden.
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Dabei sind hier die Bildaufnahmeeinrichtungen bzw. Kameras 112 bis 122 in einer Ebene angeordnet. Genauer ist auch wenigstens eine Ebene einer Erkennungseinheit vorhanden. Daneben könnten jedoch auch Bildaufnahmeeinrichtungen in mehreren hier übereinander angeordneten Ebenen, das heißt einer senkrecht zur Bildebene stehenden Richtung übereinander angeordnete Ebenen vorhanden sein. Dabei können Bereiche B vorhanden sein, welche von zwei benachbarten Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommen werden können.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, dass die von den Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommenen Bilder zu einem Panoramabild zusammengesetzt werden.
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Im Rahmen der folgenden Anmeldungen werden nunmehr Methoden vorgeschlagen, um die aufgenommenen Einzelbilder zu einem Panoramabild zusammenzusetzen und insbesondere um die Einzelbilder nahtlos zusammenzufügen.
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Sollten jedoch diese Informationen nicht genau bekannt sein, kann versucht werden, über sogenannte Feature Points im Überlappungsbereich der Naht in benachbarten Bildern zu suchen und diese zur Deckung zu bringen.
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3 zeigt eine Situation, wenn entweder die Position des Behältnisses nicht exakt ermittelt werden kann oder aber wenn die Behältnisform von der angenommenen Form abweicht.
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In beiden Fällen entspricht die angenommene räumliche Position der Oberfläche des Behältnisses nicht der tatsächlichen Position.
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In 3 sind die beiden benachbarten Bildaufnahmeeinrichtungen 12 und 14 dargestellt. Das Bezugszeichen O1 kennzeichnet die theoretisch angenommene Oberfläche des Behältnisses. Das Bezugszeichen O2 kennzeichnet die Oberfläche des tatsächlichen Behältnisses.
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Der mit dem Bezugszeichen P3 gekennzeichnete Schnittpunkt der beiden Strahlen S liegt nicht auf der tatsächlichen Oberfläche des Behältnisses (O2), sondern auf der angenommenen Oberfläche O1. Das Bezugszeichen ds kennzeichnet eine Verschiebung der tatsächlichen Position gegenüber der angenommenen Position des Behältnisses. Die gestrichelt verlängerten Schnittwinkellinien deuten den tatsächlichen Auftreffort auf dem realen oder tatsächlich vorhandenen Behältnis an.
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4 zeigt eine weitere Darstellung zur Veranschaulichung der Entstehung von entsprechenden aufgenommenen Panoramabildern. Dabei kennzeichnet das Bezugszeichen E2 eine theoretisch angenommene Fläche des Behältnisses und die Bezugszeichen E1 und E3 jeweils versetzte Oberflächen. Theoretisch würde an der Oberflächenposition der Ebene 2 der Bildinhalt der beiden Bildaufnahmeeinrichtungen nahtlos zusammengefügt werden.
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Im Falle der Ebene E1 und E3 sind zwei praktische Fälle aufgezeichnet, bei denen die räumliche Position der Oberfläche nicht an dem theoretischen Ort liegt. Im Falle der Ebene E3 werden Bildinhalte an der Schnittposition doppelt wiedergegeben, im Fall der Ebene E1 werden Bildinhalte „verschluckt“. Von den jeweils eingezeichneten Winkeln, den Auftreffwinkeln, hängt ab, wie viele Anteile verschluckt werden oder gegebenenfalls bei einer falschen Positionierung doppelt wiedergegeben werden.
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Die 5a bis 5c zeigen drei Darstellungen zur Wiedergabe von Bildern. Bei der in 5a gezeigten Situation stimmt die Oberflächenposition des Behältnisses mit der theoretischen Position überein. Dabei werden bei der in 5a gezeigten Situation die einzelnen Bildsegmente A1, A4 und A2 realistisch (und nahtlos) wiedergegeben und auch im Schnittbereich ist ein realistischer oder tatsächlich vorhandener Übergang vorhanden.
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Bei der in 5b gezeigten Situation werden Teile des Bildes, wie etwa die Pixel A3 und A1, doppelt wiedergegeben.
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Bei der in 5c gezeigten Situation werden Teile des Bildes verschluckt, etwa die in den 5a und 5b gezeigten Bildsegmente A4.
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Dabei kann bei allen Verfahren die tatsächliche Oberflächenposition im Nahtbereich nicht exakt genug bestimmt werden und in Folge dessen können doppelte oder fehlende Texturstellen an den Nahtbereichen auftreten.
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Behältnisse für Getränke weisen unterschiedliche Genauigkeiten auf. Getränkedosen sind beispielsweise auf 0,2 mm Durchmesser präzise und in der gleichen Größenordnung maximal oval. Eine Abweichung von 0,4 mm von der theoretischen Zylinderoberfläche tritt in der Praxis auf.
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Glasbehältnisse weisen zum Teil erhebliche Durchmesserschwankungen von typisch 1,5 bis 2 mm auf. Dabei weichen diese auch von einer zylindrischen Grundform um typischerweise 1,5 mm ab. Selbst bei einer exakten Positionsbestimmung ist die lokale Deformation der Behältnisoberfläche ein wichtiger Aspekt, der im Stand der Technik vernachlässigt wird.
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Nachteilig ist auch, wenn die Behältnisposition durch deren Kontur im Kamerabild gemessen wird, und die benachbarten Behältnisse einen sehr großen Abstand einhalten müssten, um die Kontur unverdeckt durch die Nachbarn zu ermitteln. Bei einer vorgegebenen Produktionsleistung xb/h würde es zu einer entsprechend hohen Transportbandgeschwindigkeit führen. Dies ist jedoch in einer Produktionsanlage nicht gewünscht.
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Nachteilig ist es weiterhin, wenn die Behältnisposition durch deren Durchmesser in der Entfernung geschätzt wird. Die lokalen Deformationen, Durchmessertoleranzen und Messfehler liefern kein ausreichend genaues Ergebnis. Weiterhin ist es auch nachteilig, dass bei der Konturbestimmung scheinbar eine Oberflächenposition ermittelt wird, diese jedoch im besten Fall ein Schattenriss sein kann. In kreissymmetrischen Behältnissen tritt ab einem bestimmten Auftreffwinkel die Totalreflexion ein. Somit kann die eigentliche Kontur nur geschätzt werden.
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Sollte die Kontur durch die Bildaufnahmeeinrichtung bzw. Kamera bestimmt werden, würde aufgrund der Anordnung der Kameras der Ort der Kontur(linie) nie mit dem Ort der Nahtlinie zusammenfallen.
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6a veranschaulicht eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei sind wieder zwei (nur angedeutete) Bildaufnahmeeinrichtungen 12 und 14 vorgesehen, welche das Behältnis 10 aus unterschiedlichen Richtungen betrachten. Das Bezugszeichen 22 kennzeichnet die oben erwähnte Markierungseinrichtung, welche hier eine Markierung 30 auf die Behältnisoberfläche aufbringt.
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Hierbei kann es sich beispielsweise um eine vertikale Linie 30 handeln bzw. eine Beleuchtung des Behältnisses mit eben dieser Linie. So kann beispielsweise diese Markierung 30 an einer Stelle und bevorzugt an Stellen und Orientierung aufgebracht werden, wie eine Naht zwischen zwei Bildern verlaufen würde. Eine räumliche Rekonstruktion ist nicht (zwingend) notwendig. Die Laserlinie 30 bestimmt im Bild die Nahtstelle.
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Die 6b und 6c zeigen jeweils aufgenommene Bilder. Damit dient die Markierungseinrichtung der Informationserzeugung und das Bild 6c zeigt die entsprechende Information, insbesondere die vertikale Linie in den 6c und 6b.
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Dabei kennzeichnet genauer 6b, dass von der Bildaufnahmeeinrichtung 14 aufgenommene Bild und die 6c das von der Bildaufnahmeeinrichtung 12 aufgenommene Bild. In beiden Bildern tritt die Markierung 30 auf, sodass die Bilder an dieser Stelle zusammengefügt werden können und dabei insbesondere nahtlos zusammengefügt werden können.
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Wie in 7 gezeigt, wird daher vorgeschlagen, die Linie 30 an der bzw. den Stellen/Orientierung aufzubringen, an der später eine Naht zwischen den Bildern verläuft. Eine räumliche Konstruktion wird ausgeführt, wie in 7 gezeigt und die Schnittlinien in den benachbarten Bildern neu bestimmt. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen S2 die tatsächlichen Schnittwinkel und das Bezugszeichen S1 die theoretischen Schnittwinkel der Bilder. Das Bezugszeichen kennzeichnet wiederum die auf den Behältnissen aufgebrachte Information bzw. Markierung, wobei diese Information hier auf der tatsächlichen Behältnisposition aufgebracht wird.
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8a zeigt eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung und 8b ein entsprechend aufgenommenes Kamerabild. Dabei werden hier eine oder mehrere Linien im Bereich der Naht aufgebracht, die mit einer von der Naht abweichenden Orientierung verlaufen. Diese Linien können von beiden Bildaufnahmeeinrichtungen (hier nur eine Bildaufnahmeeinrichtung gezeigt) aufgenommen werden wobei mittels Triangulation die räumliche Oberflächenposition ermittelt werden kann. Nach einer Ermittlung der räumlichen Oberflächenposition können die Schnittlinien in den Kamerabildern neu bestimmt werden.
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Entsprechend wäre es auch möglich, ein oder mehrere Muster (Pattern) auf die Oberfläche zu projizieren, um die Oberflächenposition mittels Streifenprojektion zu rekonstruieren. Nach der Ermittlung der räumlichen Oberflächenposition können die Schnittlinien in den Kamerabi-Idern neu bestimmt werden.
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9 zeigt eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Hier werden mehrere Punkte im Nahbereich der (vertikal gestrichelt eingezeichneten) Nahtstelle auf die Oberfläche projiziert und die Oberflächenposition wird mittels einer Streifenprojektion rekonstruiert. Nach der Ermittlung der räumlichen Oberflächenposition werden die Schnittlinien in den Kamerabildern neu bestimmt.
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Durch die Markierungseinrichtung wird in beiden benachbarten Kamerabildern beispielsweise eine (gerade und/oder zumindest teilweise gekrümmte) Linie sichtbar. Diese Linie ist für die beiden Bilder, die in etwa 6b und6c dargestellt sind, in der Umgebung der Naht der Bildaufnahmeeinrichtung 12 und der Bildaufnahmeeinrichtung 14 dargestellt. In beiden Bildern ist die projizierte Nahtlinie erkennbar. Mit einfachen Bildverarbeitungswerkzeugen ist diese in einem Bild zu ermitteln, um beispielsweise das rechts von der Informationslinie liegende Bildteil der Bildaufnahmeeinrichtung 12 mit dem links von der Informationslinie der Bildaufnahmeeinrichtung 14 liegenden zu einem nahtfreien Panoramastück zusammenzufügen.
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Dies ist dabei ohne zusätzliches Wissen über die Bilder möglich.
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Wird eine Abfolge von Bildern erzeugt, wovon mindestens eines eine temporäre Information enthält und mindestens eines ohne temporäre Information ist, kann die Bewegung der Behältnisse auf dem Transportweg, die während der Aufnahmen erfolgen kann, eingerechnet werden. Diese kann jedoch auch vernachlässigbar sein.
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Weiterhin kann auch generell mit der räumlichen Rekonstruktion eine weitere Information über die Behältnisse, deren Form oder deren Position erlangt werden, und die Erstellung eines Panoramabildes verbessert werden.
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Der oder die Punkte können beispielsweise an einer Kameraaufnahme erfasst werden und an einem Kamerabild können die Koordinaten ermittelt werden. So kann beispielsweise eine weitere Kameraaufnahme ohne Projektion aufgenommen werden, um die eigentliche Behältnisoberfläche bzw. das eigentliche Etikett aufzunehmen.
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Generell können die hier gezeigten Markierungen, wie etwa Nahten geradlinig, gekrümmt oder auch Zick-Zack-förmig verlaufen.
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Allgemein kann nach der Projektion der Information bei geeigneten Informationsformen in zwei unterschiedlichen nachgelagerten Verfahren alternativ oder gemeinsam vorgegangen werden.
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So kann mittels einer Projektionsinformation unmittelbar in der Bildinformation zweier benachbarter Kameraaufnahmen die Naht bestimmt werden. Daneben wäre es auch denkbar, dass mittels einer Projektionsinformation die räumliche Oberflächenposition bestimmt wird und aufgrund dieser die optimale Nahtlinie zwischen zwei benachbarten Aufnahmen festgelegt wird.
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Eine Nahtlinie kann vor der Entzerrung des Kamerabildes oder nach der Entzerrung des Kamerabildes angewandt werden.
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Eine räumliche Rekonstruktion der projizierten Information auf die Behältnisse erfolgt auch mit einem Beziehungswissen der Kameraposition der Blickrichtung (intrinsische und extrinsische Parameter) und einer Position und Richtung der Projektion.
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Daneben kann eine Nahtlinie auch in Teilstücken angewandt werden. So kann beispielsweise in Bereichen, die nicht interessant für die weiterführenden Aufgaben sind, eine exakte Bestimmung der Nahtlinie von untergeordneter Bedeutung sein und darf dabei auch fehlerhaft sein (beispielsweise bei etikettierten Glasbehältnissen ist die Nahtlinie teilweise auf dem Glas und teilweise auf dem Etikett). Die interessanten oder wichtigen Stellen sind jedoch vor allem die Linien, die die Etikettenbereiche überstreichen.
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Mit dem hier beschriebenen temporären Aufbringen von Informationen wird die Oberflächenposition des Behältnisses genau bestimmt. Dadurch wird es erstmals möglich, die Schnittlinie zwischen zwei benachbarten Bildern eines Behältnisses für jedes Behältnis individuell zu bestimmen. Es wird auf diese Weise vermieden, dass Bildinhalte doppelt im Panoramabild erscheinen oder verschwinden. Damit ist es mit der Erfindung möglich, dass etwa das Mindesthaltbarkeitsdatum in einem Nahtbereich vollständig und fehlerfrei gelesen werden kann.
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Auch wird mit der Erfindung der Einfluss der Behälterpositionierung eliminiert und/oder es wird auch der Einfluss der Fertigungstoleranzen der Behältnisse eliminiert.
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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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- 2
- Transporteinrichtung
- 10
- Behältnisse
- 10a
- Oberfläche des Behältnisses
- 12
- Bildaufnahmeeinrichtung
- 14
- Bildaufnahmeeinrichtung
- 16
- Bildaufnahmeeinrichtung
- 18
- Bildaufnahmeeinrichtung
- 20
- Prozessoreinrichtung
- 22
- Markierungseinrichtung
- 30
- Markierung, vertikale Linie
- 112
- Kamera
- 114
- Kamera
- 116
- Kamera
- 118
- Kamera
- 120
- Kamera
- 122
- Kamera
- A1
- Bildsegment
- A2
- Bildsegment
- A4
- Bildsegment
- E1
- versetzte Oberfläche
- E2
- theoretisch angenommene Fläche des Behältnisses
- E3
- versetzte Oberfläche
- O1
- theoretisch angenommene Oberfläche des Behältnisses
- O2
- Oberfläche des tatsächlichen Behältnisses
- P
- Transportpfad
- P3
- Schnittpunkt der Strahlen
- S
- Strahlen
- S1
- theoretischer Schnittwinkel der Bilder
- S2
- tatsächlicher Schnittwinkel der Bilder
- ds
- Verschiebung der tatsächlichen Position
- B
- Bereich
