DE102019208299A1

DE102019208299A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Inspektion von Behältern

Info

Publication number: DE102019208299A1
Application number: DE102019208299.8A
Authority: DE
Inventors: Anton Niedermeier; Rainer Kwirandt
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2020-12-10
Also published as: US20220307987A1; EP3980761A1; WO2020244818A1; CN114127545A

Abstract

Verfahren (100) zur optischen Inspektion von Behältern (2), wobei die Behälter (2) zu einer Inspektionseinheit (10) mit einer Beleuchtungseinheit (3) und mit einer Kamera (4) transportiert werden (101), wobei die Beleuchtungseinheit (3) von einer flächigen Lichtaustrittsfläche (30) Licht abstrahlt (102), wobei das Licht über die Behälter (2) transmittiert oder reflektiert wird (104), wobei die Kamera (4) jeweils wenigstens einen der Behälter (2) und das darüber transmittierte oder reflektierte Licht in wenigstens einem Kamerabild (I) erfasst (105), und wobei das wenigstens eine Kamerabild (I) mit einer Bildverarbeitungseinheit (6) auf Intensitätsinformationen hin ausgewertet wird, um Fremdkörper (8) und/oder Fehlstellen (7) der Behälter zu erkennen (107), wobei das Licht von Abstrahlorten (31 -42) der flächigen Lichtaustrittsfläche (30) jeweils in unterschiedlichen Abstrahlrichtungen (A1, A2, A3) mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abgestrahlt (103) und von der Kamera (4) derart erfasst wird, dass in dem wenigstens einen Kamerabild (I) die verschiedenen Wellenlängenbereiche voneinander unterscheidbar sind (106), und dass die Bildverarbeitungseinheit (6) das wenigstens eine Kamerabild (I) auf die verschiedenen Wellenlängenbereiche hin auswertet, um die Fehlstellen (7) von den Fremdkörpern (8) zu unterscheiden (108).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Inspektion von Behältern mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bzw. 7.
Üblicherweise werden derartige Verfahren und Vorrichtungen dazu eingesetzt, die Behälter auf Fremdkörper und/oder Fehlstellen hin zu inspizieren. Dazu werden die Behälter zu einer Inspektionseinheit mit einer Beleuchtungseinheit und mit einer Kamera transportiert, so dass sie im Durchlicht oder im Auflicht inspiziert werden können. Dabei strahlt die Beleuchtungseinheit von einer flächigen Lichtaustrittsfläche Licht ab, das über die Behälter transmittiert oder reflektiert und anschließend mit der Kamera als wenigstens ein Kamerabild erfasst wird. Anschließend wird das wenigstens eine Kamerabild mit einer Bildverarbeitungseinheit auf Intensitätsinformationen hin ausgewertet, um die Fremdkörper und/oder Fehlstellen der Behälter zu erkennen.
Beispielsweise kommen derartige Verfahren und Vorrichtung bei der Seitenwand-, Boden- und/ oder Füllhöheninspektion von leeren oder bereits mit einem Produkt befüllten Behältern zum Einsatz.
Dabei werden die Behälter zur Erkennung von Fremdkörpern üblicherweise mit einer diffus abstrahlenden Lichtaustrittsfläche inspiziert, um im Kamerabild beispielsweise Glasprägungen oder Wassertropfen zu unterdrücken. Bei den Fremdkörpern kann es sich beispielsweise um Verschmutzungen, Produktreste, Reste von Etiketten oder dergleichen handeln.
Dagegen wird zur Erkennung von Fehlstellen eine gerichtet abstrahlende Lichtaustrittsfläche eingesetzt, um die dadurch auftretende Lichtbrechung in dem Kamerabild zu verstärken. Bei Fehlstellen kann es sich beispielsweise um Beschädigungen an den Behältern, wie beispielsweise abgeplatztes Glas handeln. Ebenso ist denkbar, dass es sich um fehlerhaft produzierte Materialstellen, wie beispielsweise lokale Materialverdickungen handelt.
Folglich werden üblicherweise zwei verschiedene Inspektionseinheiten mit unterschiedlicher Abstrahlcharakteristika der Beleuchtungseinheiten eingesetzt, um Fremdkörper und Fehlstellen gleichermaßen gut erkennen zu können.
Nachteilig dabei ist, dass dies einen entsprechenden Aufwand und Bauraum für die optische Inspektion der Behälter erfordert.
Aus der US 2013/0215261 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung von Defekten in Glasartikeln und eine dazu geeignete Vorrichtung bekannt. Zur Kontraststeigerung wird hier eine Beleuchtung mit mehreren gegeneinander verschobenen Lichtmustern vorgeschlagen.
Die DE 10 2014 220 598 A1 offenbart eine Inspektionsvorrichtung zur Durchlichtinspektion von Behältern mit einer Einrichtung zur Unterteilung der Lichtaustrittsfläche in wenigstens zwei vorwiegend horizontal separierte Teilbereiche, die zur Seitenwandinspektion und/oder Verschlusskopfinspektion des Behälters wahlweise an- und abschaltbar sind.
Die US 6,304,323 B1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung von Defekten in Flaschen.
Die EP 0 472 881 A2 offenbart ein System und ein Verfahren zur optischen Inspektion der Bodenflächen von transparenten Behältern.
Die US 2008/0310701 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur visuellen Inspektion eines Objekts.
Die EP 0 926 486 B1 offenbart ein Verfahren zur optischen Inspektion transparenter Behälter unter Verwendung von infrarotem und polarisiertem sichtbaren Licht.
Die DE 10 2017 008 406 A1 offenbart eine Inspektionsvorrichtung mit Farbbeleuchtung zur Inspektion von Behältern auf Verunreinigungen und dreidimensionale Behälterstrukturen. Dazu weist eine Strahlungsquelle mehrere räumlich getrennte Strahlungszonen auf, die Strahlung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen oder mit unterschiedlichen Intensitäten emittieren. Bei Dekorelementen entsteht so ein lokaler Farbkontrast, während bei Verunreinigungen lediglich ein lokaler Helligkeitskontrast entsteht und kein lokaler Farbkontrast.
Allerdings ist es damit beispielsweise bei besonders kleinen Fehlstellen oder Fehlstellen mit geringer Krümmung oftmals nicht möglich, den lokalen Farbkontrast zu erkennen und sicher auszuwerten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Inspektion von Behältern bereitzustellen, mit denen sowohl Fremdkörper als auch Fehlstellen mit geringerem Aufwand erkannt werden können und die einen geringeren Bauraum erfordern.
Zur Lösung der Aufgabenstellung stellt die Erfindung ein Verfahren zur optischen Inspektion von Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Bei umfangreichen Untersuchungen der Anmelderin hat sich herausgestellt, dass das von der Lichtaustrittsfläche abgestrahlte Licht unversehrte Bereiche eines Behälters überwiegend ohne oder mit nur geringer Ablenkung durchläuft. Demgegenüber wird das Licht an den Fehlstellen aufgrund der damit verbundenen lokalen Veränderung der Behälteroberfläche anders gebrochen, als an den unversehrten Bereichen. Folglich wird das Licht über die Fehlstelle von einer anderen Abstrahlrichtung der Lichtaustrittsfläche zur Kamera hin umgelenkt, als bei den unversehrten Bereichen. Umgekehrt ist dies bei Fremdkörpern oftmals weniger oder gar nicht der Fall, da beispielsweise eine Verschmutzung zu einer lokalen Absorption des Lichts führt, ohne dabei den Lichtweg zur Kamera hin wesentlich zu beeinflussen.
Dadurch, dass das Licht von den Abstrahlorten der flächigen Lichtaustrittsfläche jeweils in den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abgestrahlt wird, kann unabhängig von der Intensitätscharakteristik der Lichtaustrittsfläche für die Bildpunkte des Kamerabilds jeweils bestimmt werden, ob der entsprechende Lichtanteil durch eine Fehlstelle abgelenkt wurde oder ob er die unversehrten Bereiche des jeweiligen Behälters ohne oder nur mit geringer Ablenkung durchlaufen hat. Dadurch, dass die Bildverarbeitungseinheit das wenigstens eine Kamerabild auf die verschiedenen Wellenlängenbereiche hin auswertet, kann beispielsweise aufgrund einer lokalen Veränderung des erfassten Wellenlängenbereichs eine Fehlstelle von einem Fremdkörper unterschieden werden. Umgekehrt können nach wie vor die Intensitätsinformationen ausgewertet werden, um bei einer möglichst diffusen Abstrahlcharakteristik der Lichtaustrittsfläche die Absorption des Lichts durch Fremdkörper besonders gut zu erkennen. Folglich ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, sowohl Fremdkörper als auch Fehlstellen mit einer einzigen Inspektionseinheit gleichermaßen gut zu erkennen. Dadurch, dass dies mit einer einzigen Inspektionseinheit geschieht, ist ein geringerer Bauraum dafür notwendig.
Das Verfahren zur optischen Inspektion kann in einer Getränkeverarbeitungsanlage eingesetzt werden. Das Verfahren kann einem Behälterherstellungsverfahren, Reinigungsverfahren, Füll- und/oder Verschlussverfahren vorgeordnet oder nachgeordnet sein. Das Verfahren kann in einer Vollflaschen- oder Leerflascheninspektionsmaschine eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Verfahren zur Inspektion von zurückgenommenen Mehrwegbehältern eingesetzt werden.
Die Behälter können dazu vorgesehen sein, Getränke, Nahrungsmittel, Hygieneartikel, Pasten, chemische, biologische und/oder pharmazeutische Produkte aufzunehmen. Die Behälter können als Flaschen, insbesondere als Kunststoffflaschen oder Glasflaschen ausgebildet sein. Bei Kunststoffflaschen kann es sich im speziellen um PET-, PEN-, HD-PE oder PP-Flaschen handeln.
Ebenso kann es sich um biologisch abbaubare Behälter oder Flaschen handeln, deren Hauptbestandteile aus nachwachsenden Rohstoffen, wie zum Beispiel Zuckerrohr, Weizen oder Mais bestehen. Die Behälter können mit einem Verschluss versehen sein, beispielsweise mit einem Kronkorken, Schraubverschluss, Abreißverschluss oder dergleichen. Ebenso können die Behälter als Leergut vorzugsweise ohne Verschluss vorliegen.
Denkbar ist, dass das Verfahren zur Seitenwand-, Boden-, Mündungs-, Gewinde-, und/oder Inhaltskontrolle der Behälter eingesetzt wird. Bei Fremdkörpern kann es sich um Verschmutzungen, Produktreste, Reste von Etiketten und/oder dergleichen handeln. Bei Fehlstellen kann es sich beispielsweise um Beschädigungen an den Behältern, wie beispielsweise abgeplatztes Glas handeln. Ebenso ist denkbar, dass es sich um fehlerhaft produzierte Materialstellen, wie beispielsweise lokale Materialverdickungen oder Materialverjüngungen handelt.
Die Behälter können mit einem Transporteur als Behälterstrom zu der Inspektionseinheit transportiert werden. Der Transporteur kann ein Karussell und/oder einen Lineartransporteur umfassen. Denkbar ist beispielsweise, dass der Transporteur ein Förderband umfasst, auf dem die Behälter stehend in einen Bereich zwischen der Beleuchtungseinheit und der Kamera transportiert werden. Denkbar sind Container, die einen oder mehrere Behälter während des Transports halten (PUK). Der Behälter kann auch durch seitliche Riemen gehalten transportiert werden, wenn z. B. die Beleuchtung den Behälterboden durchleuchtet und die Kamera durch die Behältermündung den Boden inspiziert.
Die Beleuchtungseinheit kann das Licht mit wenigstens einer Lichtquelle erzeugen, beispielsweise mit einer Glühbirne, einer Leuchtstoffröhre oder mit wenigstens einer LED. Vorzugsweise kann das Licht mit einer Matrix aus LEDs erzeugt und in Richtung der Lichtaustrittsfläche abgestrahlt werden. Die Lichtaustrittsfläche kann größer ausgebildet sein, als die Kameraansicht des Behälters. Ebenso ist denkbar, dass die Lichtaustrittsfläche lediglich einen Teil der Kameraansicht des Behälters beleuchtet. Mit einem Abstrahlort kann hier ein Ortspunkt oder ein flächiger Abschnitt der Lichtaustrittsfläche gemeint sein.
Mit Wellenlängenbereich kann hier beispielsweis eine bestimmter Farbspektrumsanteil des Lichts gemeint sein. Denkbar ist, dass die Lichtaustrittsfläche das Licht von den Abstrahlorten in den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen mit jeweils unterschiedlicher Wellenlänge bzw. Farbe abstrahlt. Denkbar ist jedoch auch, dass sich die Wellenlängenbereiche teilweise überlappen. Denkbar ist, dass die unterschiedlichen Wellenlängenbereiche von entsprechend unterschiedlichen Lichtquellen, insbesondere von LEDs abgestrahlt werden. Das Licht kann dabei im sichtbaren Spektralbereich und/oder im nicht-sichtbaren Spektralbereich des Wellenlängenspektrums abgestrahlt werden. Beispielsweise kann das Licht im sichtbaren Spektralbereich für das menschliche Auge wahrnehmbar sein und/oder in einem Wellenlängenbereich von 380nm - 750nm liegen. Der nicht-sichtbare Spektralbereich kann für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar sein und/oder im UV- oder IR-Wellenlängenbereich liegen. Denkbar ist auch, dass der sichtbare Spektralbereich mit dem nicht-sichtbaren Spektralbereich kombiniert wird. Beispielsweise könnte die Lichtaustrittsfläche das Licht für Behälter aus Braunglas in den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen mit roten und infraroten Wellenlängenbereichen abstrahlen.
Dass „das Licht von Abstrahlorten der flächigen Lichtaustrittsfläche jeweils in unterschiedlichen Abstrahlrichtungen mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abgestrahlt ... wird“ kann hier bedeuten, dass das Licht von einem bestimmten Abstrahlort der flächigen Lichtaustrittsfläche in einer Abstrahlrichtung mit einem anderen Wellenlängenbereich, insbesondere mit einer anderen Farbe, abgestrahlt wird als in einer anderen Abstrahlrichtung.
Die Kamera kann den wenigstens einen der Behälter und das darüber transmittierte oder reflektierte Licht mit einem Objektiv und mit einem Bildsensor erfassen. Der Bildsensor kann beispielsweise ein CMOS oder ein CCD-Sensor sein. Denkbar ist, dass die Kamera das wenigstens eine Kamerabild mit einer Datenschnittstelle zur Bildverarbeitungseinheit hin überträgt. Denkbar ist, dass das Licht von der Beleuchtungseinheit erzeugt wird, anschließend die Behälter durchleuchtet und dann von der Kamera erfasst wird. Die Kamera kann für jeden Bildpunkt des wenigstens einen Kamerabilds den Wellenlängenbereich des erfassten transmittierten oder reflektierten Lichts trennen. Beispielsweise kann es sich um eine Farbkamera handeln, mit der die unterschiedlichen Wellenlängenbereiche, insbesondere Farben in wenigstens zwei, insbesondere drei Farbkanälen erfasst werden. Beispielsweise kann die Farbkamera einen Bayer-Filter umfassen, um die Farben zu trennen.
Die Bildverarbeitungseinheit kann das wenigstens eine Kamerabild mit einem Signalprozessor und/oder mit einer CPU und/oder GPU verarbeiten. Denkbar ist auch, dass die Bildverarbeitungseinheit dazu eine Speichereinheit, eine oder mehrere Datenschnittstelle, beispielsweise eine Netzwerkschnittstelle, eine Anzeigeeinheit und/oder eine Eingabeeinheit umfasst. Denkbar ist, dass die Bildverarbeitungseinheit das wenigstens eine Kamerabild mit Bildverarbeitungsalgorithmen auswertet, die als Computerprogrammprodukt in der Speichereinheit vorliegen.
Denkbar ist, dass die Wellenlängenbereiche und/oder eine Abstrahlcharakteristik des abgestrahlten Lichts an eine Aufgabenstellung, insbesondere an einen Behältertyp angepasst werden. Beispielsweise können dazu Grenzen eines Bereichs der flächigen Lichtaustrittsfläche mit den Abstrahlorten an eine Behälterhöhe und/oder -breite angepasst werden. Anders ausgedrückt, kann der Bereich der Lichtaustrittsfläche vergrößert oder verkleinert werden, der die voneinander verschiedenen Wellenlängenbereiche in den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen abstrahlt. Beispielsweise können dazu mehrfarbige LEDs je nach Aufgabenstellung unterschiedliche angesteuert werden.
Das von der Lichtaustrittsfläche abgestrahlte Licht kann zusätzlich zu den voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen mit einer Polarisationseigenschaft kodiert sein. Dadurch kann das abgestrahlte Licht zusätzlich zur Richtungskodierung mit den verschiedenen Wellenlängenbereichen auch mit der Polarisation örtlich kodiert werden. Die Kamera kann dann sowohl die verschiedenen Wellenlängenbereiche als auch die Polarisationseigenschaft in dem wenigstens einen Kamerabild trennen. Mit Polarisationseigenschaft kann hier gemeint sein, dass das Licht von den verschiedenen Abstrahlorten der Lichtaustrittsfläche mit jeweils unterschiedlichen Polarisationsrichtungen abgestrahlt wird. Beispielsweise kann im Bereich der Lichtaustrittsfläche ein Polarisationsfilter mit einem sich kontinuierlich verändernden Polarisationsverlauf oder mehrere Polarisationsfilter mit unterschiedlichen Orientierungen angeordnet sein, so dass sich örtlich die Polarisation des abgestrahlten Lichts ändert. Denkbar ist, dass die Kamera die Polarisationseigenschaft in dem wenigstens einen Kamerabild trennt. Dazu kann sie beispielsweise mehrere Bildsensoren mit jeweils einem unterschiedlich ausgerichteten Polarisationsfilter oder einen einzelnen Bildsensor mit einer Polarisationsfiltermatrix umfassen. Beispielsweise kann die Kamera dazu einen Sensor vom Typ Sony IMX250MZR oder IMX250MYR umfassen.
Denkbar ist, dass die Bildverarbeitungseinheit das wenigstens eine Kamerabild auf die verschiedenen Wellenlängenbereiche hin auswertet, um zusätzlich lokale Materialprägungen, wie beispielsweise Embossings, Glasprägungen, Perlen und dergleichen an den Behältern zu erkennen und/oder von den Fremdkörpern zu unterscheiden. Derartige Materialprägungen können beispielsweise als Dekorelemente eingesetzt werden. Die Bildverarbeitungseinheit kann das wenigstens eine Kamerabild auf Intensitätsinformationen und die verschiedenen Wellenlängenbereiche hin auswerten, um Bereiche mit verändertem Wellenlängenbereich und veränderter Intensitätsinformation als Behälterrand zu erkennen. Da am Behälterrand sowohl eine Abdunkelung als auch eine besonders große Umlenkung der Lichtstrahlen erfolgt, kann der Behälterrand so besonders einfach erkannt werden. Beispielsweise, indem die Bildverarbeitungseinheit das wenigstens eine Kamerabild auf einen dritten lokalen Bereich mit gegenüber einer Umgebung abweichender Intensitätsinformation und abweichendem Wellenlängenbereich hin auswertet, um auf ein Vorhandensein des Behälterrands zu schließen.
Denkbar ist, dass in wenigstens einer der unterschiedlichen Abstrahlrichtungen über alle Abstrahlorte hinweg derselbe Wellenlängenbereich abgestrahlt wird. Dadurch kann die Auswertung des wenigstens einen Kamerabilds besonders einfach erfolgen, da die unversehrten Bereiche des Behälters vorwiegend in einer Abstrahlrichtung zur Kamera hin durchlaufen werden und somit in dem wenigsten einen Kamerabild mit nur einem der Wellenlängenbereiche erscheinen. Wohingegen das Licht durch die Fehlstellen abgelenkt wird und mit einem anderen Wellenlängenbereich in dem wenigstens einen Kamerabild erscheinen. Folglich können die Fehlstellen von den unversehrten Bereichen besonders einfach unterschieden werden. Denkbar ist jedoch auch, dass die Abstrahlorte jeweils eine unterschiedliche Richtungsverteilung bezüglich der verschiedenen Wellenlängenbereiche aufweisen.
Ein Lichtstrahl einer der unterschiedlichen Abstrahlrichtungen kann an einer der Fehlstellen zur Kamera hin gebrochen werden, wobei in einer Umgebung der Fehlstelle ein anderer Lichtstrahl einer anderen der unterschiedlichen Abstrahlrichtungen zur Kamera hin verläuft.
Die Bildverarbeitungseinheit kann das wenigstens eine Kamerabild auf einen ersten lokalen Bereich mit gegenüber einer Umgebung abweichender Intensitätsinformation hin auswerten, um auf das Vorhandensein eines Fremdkörpers zu schließen. Dadurch, dass Fehlstellen üblicherweise Licht absorbieren, kann sie über die abweichende Intensitätsinformation in dem wenigstens einen Kamerabild besonders einfach erkannt werden.
Die Bildverarbeitungseinheit kann das wenigstens eine Kamerabild auf einen zweiten lokalen Bereich mit gegenüber einer Umgebung abweichendem Wellenlängenbereich hin auswerten, um auf ein Vorhandensein einer Fehlstelle zu schließen. Dadurch, dass die Fehlstelle des Behälters das Licht anders umlenkt, wie umgebende Bereiche der Fehlstelle, kann sie auf diese Art und Weise besonders einfach in dem wenigstens einen Kamerabild erkannt werden. Beispielsweise kann die Fehlstelle in dem wenigstens einen Kamerabild eine andere Farbe aufweisen, als deren Umgebung und/oder unversehrte Bereiche des Behälters. Dies lässt dann auf eine zur Umgebung unterschiedliche Lichtbrechung und damit auf die Fehlstelle schließen.
Das wenigstens eine Kamerabild kann mit der Bildverarbeitungseinheit in einen Intensitätskanal und in einen Farbkanal getrennt werden, wobei die Bildverarbeitungseinheit auf Basis des Intensitätskanals die Fremdkörper und auf Basis des Farbkanals die Fehlstellen erkennt. Dadurch können die Fremdkörper und die Fehlstellen in den beiden Kanälen besonders einfach getrennt ausgewertet werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Wellenlängenbereich um eine Farbe handeln. Beispielsweise kann mit bekannten Methoden das wenigstens eine Kamerabild in den HSV-Farbraum transformiert werden, wobei der H-Kanal dem Farbkanal und der V-Kanal dem Intensitätskanal entspricht. Mit Intensitätskanal kann hier ein Kanal für eine relative Helligkeit, eine absolute Helligkeit oder für eine Intensität gemeint sein.
Darüber hinaus stellt Erfindung zur Lösung der Aufgabenstellung eine Vorrichtung zur optischen Inspektion von Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 7 bereit. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Dadurch, dass die Beleuchtungseinheit dazu ausgebildet ist, das Licht von den Abstrahlorten der flächigen Lichtaustrittsfläche jeweils in den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abzustrahlen, kann unabhängig von der Intensitätscharakteristik der Lichtaustrittsfläche für die Bildpunkte des Kamerabilds jeweils bestimmt werden, ob der entsprechende Lichtanteil durch eine Fehlstelle abgelenkt wurde oder ob er die unversehrten Bereiche des jeweiligen Behälters ohne oder nur mit geringer Ablenkung durchlaufen hat. Dadurch, dass die Bildverarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, das wenigstens eine Kamerabild auf die verschiedenen Wellenlängenbereiche hin auszuwerten, kann beispielsweise aufgrund einer lokalen Veränderung des erfassten Wellenlängenbereichs eine Fehlstelle von einem Fremdkörper unterschieden werden. Umgekehrt können nach wie vor die Intensitätsinformationen ausgewertet werden, um bei einer möglichst diffusen Abstrahlcharakteristik der Lichtaustrittsfläche die Absorption des Lichts durch Fremdkörper besonders gut zu erkennen. Folglich ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, sowohl Fremdkörper als auch Fehlstellen mit einer einzigen Inspektionseinheit gleichermaßen gut zu erkennen. Dadurch, dass dies mit einer einzigen Inspektionseinheit geschieht, ist ein geringerer Bauraum dafür notwendig.
Die Vorrichtung zur optischen Inspektion von Behältern kann zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6 ausgebildet sein. Die Vorrichtung kann die zuvor beschriebenen Merkmale, insbesondere nach einem der Ansprüche 1-6 sinngemäß umfassen.
Die Vorrichtung zur optischen Inspektion kann in einer Getränkeverarbeitungsanlage angeordnet sein. Die Getränkeverarbeitungsanlage kann Behälterbehandlungsmaschinen umfassen, insbesondere eine Behälterherstellungsmaschine, einen Rinser, einen Füller, einen Verschließer, eine Etikettiermaschine, eine Direktdruckmaschine und/oder eine Verpackungsmaschine. Denkbar ist, dass die Vorrichtung zur Inspektion einer der genannten Behälterbehandlungsmaschinen zugeordnet ist. Die Vorrichtung kann dabei zur Vollflaschen- oder Leerflascheninspektion eingesetzt werden. Denkbar ist beispielsweise, dass die Vorrichtung zur Inspektion von zurückgenommenen Mehrwegbehältern eingesetzt wird.
Die Beleuchtungseinheit kann dazu ausgebildet sein, das Licht von den Abstrahlorten jeweils mit unterschiedlichen Farben in einem sichtbaren Spektralbereich abzustrahlen. Dadurch kann die Beleuchtungseinheit mit besonders häufig eingesetzten Farblichtquellen, insbesondere mit LEDs aufgebaut werden und ist so besonders kostengünstig. Zudem sind handelsübliche Behälter oftmals im sichtbaren Spektralbereich wenigstens teilweise transparent und können so besonders gut durchleuchtet werden. Beispielsweise kann das Licht im sichtbaren Spektralbereich für das menschliche Auge wahrnehmbar sein und/oder in einem Wellenlängenbereich von 380nm - 750nm liegen.
Die Kamera kann als Farbkamera ausgebildet sein. Dadurch kann der jeweilige Wellenlängenbereich mit geringem Aufwand ortsaufgelöst erfasst werden. Vorzugsweise kann die Farbkamera zur Trennung der Farben einen Bayer-Filter umfassen.
Die Beleuchtungseinheit kann für die Abstrahlorte jeweils mehrere Lichtquellen mit den zueinander verschiedenen Wellenlängenbereichen umfassen. Dadurch kann die abgestrahlte Intensität des jeweiligen Wellenlängenbereichs unabhängig eingestellt werden. Folglich kann so die Beleuchtungseinheit auf eine Transmissionscharakteristik der Behälter, beispielsweise auf deren Farbe, besonders einfach abgestimmt werden.
Die Beleuchtungseinheit kann wenigstens eine Linse, insbesondere Stablinse, Fresnellinse oder Lentikularlinse umfassen, um für die Abstrahlorte das Licht von den jeweils mehreren Lichtquellen in die unterschiedlichen Abstrahlrichtungen zu bündeln. Dadurch kann die Beleuchtungseinheit besonders einfach aufgebaut werden, so dass sie das Licht in den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen mit den voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abstrahlt. Denkbar ist, dass die Beleuchtungseinheit mehrere Linsen, insbesondere Stablinsen umfassen, die entlang einer Richtung nebeneinander in einem gleichmäßigen, linearen Raster angeordnet sind. Mit Stablinse kann hier eine Linse gemeint sein, die ein linear extrudiertes Linsenprofil umfasst. Denkbar ist jedoch auch, dass die Linsen als rechteckige oder hexagonale Linsenmatrix angeordnet sind.
Die Beleuchtungseinheit kann wenigstens eine Weißlichtquelle und einen nachgeschalteten Bandpass-Interferenzfilter umfassen, um für die Abstrahlorte jeweils das Licht durch Interferenz in den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen mit den voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abzustrahlen. Dadurch kann die Beleuchtungseinheit mit wenigen Elementen besonders einfach aufgebaut werden. Mit Bandpass-Interferenzfilter kann hier ein Filtersystem mit dünnen Schichten im Lichtwellenlängenbereich gemeint sein, das dazu ausgebildet ist, in einer Abstrahlrichtung einen bestimmten Wellenlängenbereich zu transmittieren. Dadurch, dass die Schichten vom Weißlicht in verschiedenen Richtungen mit einem unterschiedlichen optischen Weg durchlaufen werden, wirken sie für entsprechend andere Lichtwellenlängen transmittierend.
Die Beleuchtungseinheit kann mehrere Lichtquellen mit den zueinander verschiedenen Wellenlängenbereichen, insbesondere LEDs umfasst, wobei den Lichtquellen jeweils eine Bündeloptik zugeordnet ist, um das davon emittierte Licht auf ein flächiges Streuelement mit einem Streuwinkel von weniger als 20°, insbesondere von weniger als 15° zu bündeln. Dadurch kann die Beleuchtungseinheit mit besonders wenigen Lichtquellen aufgebaut werden, wobei dennoch die abgestrahlte Intensität des jeweiligen Wellenlängenbereichs unabhängig eingestellt werden kann. Das flächige Streuelement kann einen Streuwinkel von weniger als 10°, insbesondere von weniger als 5° aufweisen. Das flächige Streuelement kann entlang der flächigen Lichtaustrittsfläche angeordnet sein oder diese bilden. Beispielsweise kann das flächige Streuelement eine Streufolie und/oder eine Streuscheibe umfassen.
Weitere Merkmale und Vorteile Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur optischen Inspektion von Behältern als Flussdiagramm;
2 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur optischen Inspektion von Behältern als perspektivische Ansicht;
3A eine Detailansicht auf die Lichtaustrittsfläche der Beleuchtungseinheit aus der 2;
3B eine seitliche Detailansicht der Lichtaustrittsfläche aus der 3A mit den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen;
4 eine seitliche Detailansicht eines Ausführungsbeispiels der Beleuchtungseinheit mit Linsen zur Abstrahlung der voneinander verschiedenen Wellenlängenbereiche in die unterschiedlichen Abstrahlrichtungen;
5 eine seitliche Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Beleuchtungseinheit mit einem Bandpass-Interferenzfilter zur Abstrahlung der voneinander verschiedenen Wellenlängenbereiche in die unterschiedlichen Abstrahlrichtungen;
6 eine seitliche Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Beleuchtungseinheit mit einer Streuscheibe zur Abstrahlung der voneinander verschiedenen Wellenlängenbereiche in die unterschiedlichen Abstrahlrichtungen;
7A - 7B eine seitliche Ansicht der Lichtaustrittsfläche und der Kamera aus den 2 und 3 bei der Inspektion eines Fremdkörpers und einer Fehlstelle;
8A das Kamerabild bei der Inspektion des Fremdkörpers und der Fehlstelle nach den 7A - 7B; und
8B - 8C der Intensitätskanal G und der Farbkanal C des Kamerabilds I aus der 8A.

In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 100 zur Inspektion von Behältern 2 als Flussdiagramm dargestellt. Das Verfahren 100 wird anhand der 2 - 6B näher erläutert:

In der 2 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur optischen Inspektion von Behältern 2 als perspektivische Ansicht dargestellt. Zu sehen ist die Inspektionseinheit 10 mit der Beleuchtungseinheit 3 und mit der Kamera 4. Zwischen beiden ist der Transporteur 5 angeordnet, der hier lediglich beispielhaft als Förderband ausgebildet ist, auf dem die Behälter 2 in der Richtung R zwischen die Beleuchtungseinheit 3 und die Kamera 4 transportiert werden (Schritt 101). Exemplarisch ist lediglich ein einzelner Behälter 2 dargestellt, der gerade inspiziert wird. Dennoch werden die Behälter 2 auf dem Transporteur 5 als Behälterstrom transportiert und jeweils zwischen der Beleuchtungseinheit 3 und der Kamera 4 optisch inspiziert.

Die Beleuchtungseinheit strahlt Licht von der flächigen Lichtaustrittsfläche 30 ab, um die Behälter 2 zu durchleuchten (Schritt 102). Das abgestrahlte Licht wird über die Behälter 2 zur Kamera 4 hin transmittiert (Schritt 104). Denkbar ist auch, dass durch die Anordnung der Beleuchtungseinheit 3 gegenüber der Kamera 4 das Licht über die Behälter 2 reflektiert wird. Die Kamera 4 ist derart an der Inspektionseinheit 10 angeordnet, dass sie die Behälter 2 und darüber transmittiertes Licht in wenigstens einem Kamerabild erfasst (Schritt 105).
Die Beleuchtungseinheit 3 ist dazu ausgebildet, das Licht von den in den nachfolgenden 3A - 3B gezeigten Abstrahlorten 31 - 42 der Lichtaustrittsfläche 30 jeweils in unterschiedlichen Abstrahlrichtungen A1, A2, A3 mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abzustrahlen (Schritt 103). Der Aufbau der Beleuchtungseinheit 3 wird weiter unten anhand der Ausführungsbeispiele in den 4 - 6 näher erläutert. Entsprechend ist die Kamera 4 dazu ausgebildet, das Licht derart zu erfassen, dass in dem wenigstens einen Kamerabild die verschiedenen Wellenlängenbereiche voneinander unterscheidbar sind (Schritt 106).
Des Weiteren ist die Bildverarbeitungseinheit 6 zu sehen, mit der das wenigstens eine Kamerabild auf Intensitätsinformationen hin ausgewertet wird, um Fremdkörper und/oder Fehlstellen der Behälter zu erkennen (Schritt 107). Dies kann beispielsweise mit an sich bekannten Bildverarbeitungsalgorithmen zur Erkennung von lokalen Veränderungen in dem wenigstens einem Kamerabild geschehen.
Zudem wertet die Bildverarbeitungseinheit 6 das wenigstens eine Kamerabild auf die verschiedenen Wellenlängenbereiche hin aus, um die Fehlstellen von den Fremdkörpern zu unterscheiden (Schritt 108).
Das Verfahren 100 und die Vorrichtung 1 werden im Detail nachfolgend anhand der 3 - 8C genauer erläutert:

In der 3A ist eine Detailansicht auf die Lichtaustrittsfläche 30 aus der 2 dargestellt. Zusätzlich ist in der 3B eine seitliche Detailansicht der Lichtaustrittsfläche 30 aus der 3A mit den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen gezeigt. Im Detail sind die verschiedenen Abstrahlorte 31-42 der Lichtaustrittsfläche 30 zu sehen, von denen jeweils in den unterschiedlichen Abstrahlrichtung A1 - A3 Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abgestrahlt wird.

Beispielsweise wird von den Abstrahlorten 31 - 42 in der Abstrahlrichtung A1 Licht in einem grünen Wellenlängenbereich, in der Abstrahlrichtung A2 in einem gelben Wellenlängenbereich und in der Abstrahlrichtung A3 in einem roten Wellenlängenbereich abgestrahlt. Betrachtet man also die Lichtaustrittsfläche 30 aus der entgegengesetzten Richtung wie die Abstrahlrichtung A1, so erscheint sie grün, wohingegen sie entgegengesetzt zur Abstrahlrichtung A2 gelb bzw. entgegengesetzt zur Abstrahlrichtung A3 rot erscheint. Folglich wird in jeweils einer der unterschiedlichen Abstrahlrichtungen A1 - A3 über alle Abstrahlorte hinweg derselbe Wellenlängenbereich abgestrahlt.
Denkbar ist jedoch auch, dass die Abstrahlorte 31 - 42 jeweils eine unterschiedliche Richtungsverteilung bezüglich der verschiedenen Wellenlängenbereiche aufweisen.
Die Wellenlängenbereiche können kontinuierlich oder in diskreten Schritten über die Abstrahlorte A1 - A3 verteilt sein.
Zwar sind in der 3A - 3B einzelne Bereiche für die Abstrahlorte 31 - 42 rein graphisch dargestellt. Denkbar ist jedoch auch, dass sich die Abstrahlorte quadratisch oder hexagonal über die Lichtaustrittsfläche verteilen. Insbesondere können die Abstrahlorte ein Kontinuum bilden ohne diskret voneinander getrennt zu sein.
Um die verschiedenen Wellenlängenbereiche zu erfassen und in dem wenigsten einen Kamerabild zu speichern, ist die Kamera 4 bei diesem Ausführungsbeispiel als Farbkamera ausgebildet.
In der 4 ist eine seitliche Detailansicht eines Ausführungsbeispiels der Beleuchtungseinheit 3 mit Linsen L zur Abstrahlung der voneinander verschiedenen Wellenlängenbereiche in die unterschiedlichen Abstrahlrichtungen A1 - A3 dargestellt. Zu sehen ist lediglich ein Ausschnitt mit zwei nebeneinander angeordneten Lichtmodulen M1, M2. Weitere Lichtmodule der Beleuchtungseinheit sind dementsprechend aufgebaut und hier nicht genauer dargestellt. Die Darstellung in der 4 ist lediglich beispielhaft. Denkbar ist, dass die Beleuchtungseinheit nur ein einziges derartiges Lichtmodul M1 umfasst.
Jedes der Lichtmodule M1, M2 umfasst die nebeneinander angeordneten Lichtquellen Q1 - Q3 und eine Linse L, die hier beispielsweise als Stablinse ausgebildet ist. Die Lichtquellen Q1 - Q3 sind von unterschiedlichem Typ und strahlen Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen ab. Beispielsweise strahlt die Lichtquelle Q1 Licht in einem grünen, die Lichtquelle Q2 in einem gelben und die Lichtquelle Q3 in einem roten Lichtwellenlängenbereich ab.
Durch die Linsen L wird das Licht der Lichtquelle Q1 in die Abstrahlrichtung A1, der Lichtquelle Q2 in die Abstrahlrichtung A2 und der Lichtquelle Q3 in die Abstrahlrichtung A3 gebündelt. Dadurch kann von den Abstrahlorten 31 - 42 jeweils in den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen A1 - A3 Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abgestrahlt werden.
Die Linsen L sind hier beispielsweise als Stablinsen ausgebildet, wobei die dargestellte Profilkontur senkrecht zur Zeichenebene linear extrudiert ist. Dadurch besitzt die Linse nur in der Zeichenebene eine bündelnde Brechkraft. Beispielsweise können so in Längsrichtung der Linse L mehrere Lichtquellen Q1 - Q3 in Reihe, also senkrecht zur Zeichenebene nebeneinander angeordnet sein.
Denkbar ist jedoch auch eine rechteckige oder eine hexagonale Anordnung der Linsen L.
In der 5 ist eine seitliche Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Beleuchtungseinheit 3 mit einem Bandpass-Interferenzfilter F zur Abstrahlung der voneinander verschiedenen Wellenlängenbereiche in die unterschiedlichen Abstrahlrichtungen A1 - A3.
Zu sehen ist, dass die Beleuchtungseinheit 3 mehrere Weißlichtquellen Q4 umfasst, von denen exemplarisch hier lediglich zwei dargestellt sind. Denkbar ist jedoch auch, dass die Beleuchtungseinheit 3 nur eine einzige Weißlichtquelle Q4 umfasst. Sie strahlen breitbandig Licht in einem Spektralbereich von 380nm - 750nm ab. Danach durchläuft das Weißlicht den nachgeschalteten Bandpass-Interferenzfilter F, um für die Abstrahlorte 31 - 42 jeweils das Licht durch Interferenz in den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen A1 - A3 mit den voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abzustrahlen. Der Bandpass-Interferenzfilter F weist dazu eine Vielzahl von dünnen Schichten auf, deren Dicke im Spektralbereich des Weißlichts liegt. Da die Filtercharakteristik derartiger Bandpass-Interferenzfilter F richtungsabhängig ist, wird das Weißlicht je nach Abstrahlrichtung A1 - A3 in unterschiedlichen Farben transmittiert.
In der 6 ist eine seitliche Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Beleuchtungseinheit 3 mit einer Streuscheibe ST zur Abstrahlung der voneinander verschiedenen Wellenlängenbereiche in die unterschiedlichen Abstrahlrichtungen A1 -A3 zu sehen.
Zu sehen ist, dass die Beleuchtungseinheit 3 mehrere Lichtquellen Q5 - Q7 mit den zueinander verschiedenen Wellenlängenbereichen umfasst. Beispielsweise kann es sich hier um LEDs mit verschiedenen Farben handeln. Den Lichtquellen ist jeweils eine Bündeloptik O5 - O7, beispielsweise Parabolspiegel, zugeordnet, um das von den Lichtquellen Q5 - Q7 emittierte Licht auf das Streuelement ST zu bündeln. Die optische Achse der Bündeloptik O5 ist in Richtung der Abstrahlrichtung A1, die der Bündeloptik O6 in Richtung der Abstrahlrichtung A2 und die der Bündeloptik O7 in Richtung der Abstrahlrichtung A3. Um keine Lücken ohne Licht zwischen den Abstrahlrichtungen A1 - A3 zu haben, ist das Streuelement ST vorgesehen, die das durch die Bündeloptiken O5 - O7 gebündelte oder kollimierte Licht wieder auffächert. Besonders vorteilhaft ist ein Streuwinkel von weniger als 20°, insbesondere von weniger als 15°. Das Streuelement ST kann beispielsweise eine Streufolie umfassen.
In den 7A - 7B ist eine seitliche Ansicht der Lichtaustrittsfläche 30 und der Kamera 4 aus den 2 und 3 bei der Inspektion eines Fremdkörpers 8 und einer Fehlstelle 7 dargestellt. In der 7B ist das Detail D der 7A gezeigt.
Zu sehen ist die flächig abstrahlende Lichtaustrittsfläche 30 mit den verschiedenen Abstrahlorten 31-42 in einem seitlichen Profil. Davon wird das Licht in Richtung der Kamera 4 flächig abstrahlt und durchleuchtet so den Behälter 2. Der Behälter 2 besteht hier beispielsweise aus einem transparenten Glasmaterial, sodass das Licht durch den Behälter 2 hindurch transmittiert wird.
Die Kamera 4 umfasst den Bildsensor 41 und das Objektiv 42, um den Behälter 2 in wenigstens einem Kamerabild zu erfassen. Denkbar ist, dass die Kamera 4 als Farbkamera mit einem Bayer-Filter ausgebildet ist.
Zu sehen ist weiter der Lichtstrahl S1, der ausgehend von dem Abstrahlort 39 in der Abstrahlrichtung A2 den Behälter 2 durchleuchtet. Er trifft dabei auf den Fremdkörper 8, der einen Teil seiner Energie absorbiert. Folglich erscheint der Fremdkörper 8 in dem wenigstens einen Kamerabild der Kamera 4 mit gegenüber seiner unmittelbaren Umgebung verringerter Intensität. Dadurch, dass der Fremdkörper den Lichtstrahl S1 nicht umgelenkt, erscheint er in dem wenigstens einen Kamerabild mit demselben Wellenlängenbereich, wie seine unmittelbare Umgebung.
Weiterhin ist der Lichtstrahl S2 zu sehen, der ausgehend von dem Abstrahlort 37 in der Abstrahlrichtung A2 den Behälter 2 in einer Umgebung der Fehlstelle 7 durchleuchtet. Hier wird das Licht abhängig vom Material des Behälters 2 nur in einem geringen Maße absorbiert, sodass der entsprechende Bildpunkt in dem wenigstens einen Kamerabild mit einer hohen Intensität und mit dem Wellenlängenbereich der Abstrahlrichtung A2 erscheint. Wie zudem in der 7B zu sehen ist, durchläuft der Lichtstrahl S2 den Behälter 2 an einer Stelle, an der die Behälterinnenwand 22 und die Behälteraußenwand 21 planparallel zueinander verlaufen. Folglich erfährt der Lichtstrahl S2 je nach Auftreffwinkel lediglich einen geringfügigen Versatz, jedoch keine Richtungsänderung. Folglich erscheint der entsprechende Bildpunkt in dem wenigstens einen Kamerabild mit hoher Intensität und mit dem Wellenlängenbereich der Abstrahlrichtung A2. Folglich erscheinen als unversehrte Bereich des Behälters 2 in dem wenigstens einen Kamerabild mit dem Wellenlängenbereich der Abstrahlrichtung A2.
Demgegenüber ist in der 7B zu sehen, dass die Fehlstelle 7 lokale Kerbflächen 71, 72 an der Behälteraußenwand 21 aufweist. Dies kann beispielsweise eine Kerbe aufgrund eines Abplatzers sein. Folglich werden die Lichtstrahlen S3, S4 an den lokalen Kerbflächen 71, 72 durch Lichtbrechung umgelenkt. Genauer wird der Lichtstrahl S3 vom Abstrahlort 38 in der Abstrahlrichtung A1 abgestrahlt und beim Durchlaufen des Behälters 2 an der ersten Kerbfläche 71 durch Lichtbrechung zur Kamera 4 hin umgelenkt. Dagegen durchläuft der Lichtstrahl S4 ausgehend vom Abstrahlort 34 mit der Abstrahlrichtung A3 den Behälter 2 und wird an der zweiten Kerbfläche 72 durch Lichtbrechung zur Kamera 4 hin umgelenkt. Demnach erscheint die Fehlstelle 7 durch die lokale Lichtbrechung an den Kerbflächen 71, 72 in dem wenigstens einen Kamerabild mit zur Umgebung unterschiedlichem Wellenlängenbereich, insbesondere Farbe.
8A ist ein Kamerabild I bei der Inspektion des Fremdkörpers 8 und der Fehlstelle 7 genauer dargestellt.
Zu sehen ist, dass der Behälter 2 im Kamerabild I vor der Lichtaustrittsfläche 30 erscheint. Des Weiteren ist zu sehen, dass der Fremdkörper 8 als verdunkelter, erster lokaler Bereich 8' abgebildet wird. Demgegenüber wird die Fehlstelle 7 als zweiter lokaler Bereich 7' mit einer gegenüber der unmittelbaren Umgebung ähnlichen Intensität abgebildet, jedoch erscheint er dort im oberen Bereich mit dem Farbwert C3 der Abstrahlrichtung A3 und im unteren Bereich mit 'dem Farbwert C1 der Abstrahlrichtung C1, da die Strahlen, wie in der 7A gezeigt, lokal durch die Fehlstelle 7 abgelenkt werden.
Dadurch, dass das Licht von Abstrahlorten 31 - 42 der flächigen Lichtaustrittsfläche 30 jeweils in unterschiedlichen Abstrahlrichtungen A1, A2, A3 mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abgestrahlt und von der Kamera 4 derart erfasst wird, erscheinen in dem wenigstens einen Kamerabild I die unversehrten Bereiche des Behälters 2 sowie die Umgebung U2 vorwiegend mit dem Farbwert C2 der Abstrahlrichtung A2. Ebenso verdunkelt der Fremdkörper 8 lediglich die Bildinformation, ändert jedoch nicht den Farbwert C2.
Demgegenüber erscheint die Fehlstelle 7 mit den Farbwerten C1 und C3 und kann so besonders einfach mit der Bildverarbeitungseinheit 6 von dem Fremdkörper 8 unterschieden werden.
In den 8B - 8C sind der Intensitätskanal G und der Farbkanal C des Kamerabilds I aus der 8A dargestellt. Die in der 2 dargestellte Bildverarbeitungseinheit 6 trennt zunächst das in der 8A dargestellt Kamerabild I in den Intensitätskanal G und in den Farbkanal C auf. Beispielsweise wird das Kamerabild I jeweils pixelweise auf Basis eines HSV-Farbmodells in Helligkeitswerte im Intensitätskanal G und in Farbwerte im Farbkanal C aufgeteilt.
Die Bildverarbeitungseinheit 6 wertet anschließend den Intensitätskanal G des Kamerabilds I auf den ersten lokalen Bereich 8' mit gegenüber der Umgebung U1 abweichender Intensitätsinformation hin aus, um auf das Vorhandensein des Fremdkörpers 8 zu schließen. Beispielsweise geschieht dies mittels eines Filters zur Erkennung von Helligkeitsschwankungen.
Des Weiteren wertet die Bildverarbeitungseinheit 6 den Farbkanal C des Kamerabild I auf den zweiten lokalen Bereich 7' mit gegenüber der Umgebung U2 abweichenden Wellenlängenbereich hin aus. Wie in der 8C zu sehen ist, erscheint der lokale Bereich 7' der Fehlstelle 7 im oberen Bereich mit dem Farbwert C3 und im unteren Bereich mit dem Farbwert C1. Dagegen weist die unmittelbare Umgebung U2 den Farbwert C2 auf. Da also der zweite lokale Bereich 7' andere Farbwerte C1, C3 aufweist, als seine Umgebung U2, kann die Fehlstelle 7 von dem Fremdkörper 8 unterschieden werden.
Nach dem Erkennen des Fremdkörpers 8 und/oder der Fehlstelle 7 wird von der Bildverarbeitungseinheit 6 ein Signal erzeugt, dass der Behälter 2 den Fremdkörper 8 bzw. die Fehlstelle 7 aufweist. Aufgrund des Signals kann beispielsweise eine Weiche gesteuert werden, um nach der Inspektion den betroffenen Behälter 2 zu einer erneuten Reinigung oder zum Recyceln auszuschleusen.
Dadurch, dass das Licht von den Abstrahlorten 31 - 42 der flächigen Lichtaustrittsfläche 30 jeweils in den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen A1 - A3 mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abgestrahlt wird, kann unabhängig von der Intensitätscharakteristik der Lichtaustrittsfläche 30 für die Bildpunkte des Kamerabilds I jeweils bestimmt werden, ob der entsprechende Lichtanteil durch eine Fehlstelle 7 abgelenkt wurde oder ob er die unversehrten Bereiche des jeweiligen Behälters 2 ohne oder nur mit geringer Ablenkung durchlaufen hat. Dadurch, dass die Bildverarbeitungseinheit 6 das wenigstens eine Kamerabild I auf die verschiedenen Wellenlängenbereiche hin auswertet, kann beispielsweise aufgrund einer lokalen Veränderung des erfassten Wellenlängenbereichs eine Fehlstelle 7 von einem Fremdkörper 8 unterschieden werden. Umgekehrt können nach wie vor die Intensitätsinformationen ausgewertet werden, um bei einer möglichst diffusen Abstrahlcharakteristik der Lichtaustrittsfläche 30 die Absorption des Lichts durch Fremdkörper 8 besonders gut zu erkennen. Folglich ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, sowohl Fremdkörper 8 als auch Fehlstellen 7 mit einer einzigen Inspektionseinheit 10 gleichermaßen gut zu erkennen. Dadurch, dass dies mit einer einzigen Inspektionseinheit 10 geschieht, ist ein geringerer Bauraum dafür notwendig.
Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen genannte Merkmale nicht auf diese Merkmalskombination beschränkt sind, sondern auch einzelnen oder in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2013/0215261 A1 [0008]
DE 102014220598 A1 [0009]
US 6304323 B1 [0010]
EP 0472881 A2 [0011]
US 2008/0310701 A1 [0012]
EP 0926486 B1 [0013]
DE 102017008406 A1 [0014]

Claims

Verfahren (100) zur optischen Inspektion von Behältern (2), wobei die Behälter (2) zu einer Inspektionseinheit (10) mit einer Beleuchtungseinheit (3) und mit einer Kamera (4) transportiert werden (101), wobei die Beleuchtungseinheit (3) von einer flächigen Lichtaustrittsfläche (30) Licht abstrahlt (102), wobei das Licht über die Behälter (2) transmittiert oder reflektiert wird (104), wobei die Kamera (4) jeweils wenigstens einen der Behälter (2) und das darüber transmittierte oder reflektierte Licht in wenigstens einem Kamerabild (I) erfasst (105), und wobei das wenigstens eine Kamerabild (I) mit einer Bildverarbeitungseinheit (6) auf Intensitätsinformationen hin ausgewertet wird, um Fremdkörper (8) und/oder Fehlstellen (7) der Behälter zu erkennen (107), dadurch gekennzeichnet, dass das Licht von Abstrahlorten (31 - 42) der flächigen Lichtaustrittsfläche (30) jeweils in unterschiedlichen Abstrahlrichtungen (A1, A2, A3) mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abgestrahlt (103) und von der Kamera (4) derart erfasst wird, dass in dem wenigstens einen Kamerabild (I) die verschiedenen Wellenlängenbereiche voneinander unterscheidbar sind (106), und dass die Bildverarbeitungseinheit (6) das wenigstens eine Kamerabild (I) auf die verschiedenen Wellenlängenbereiche hin auswertet, um die Fehlstellen (7) von den Fremdkörpern (8) zu unterscheiden (108).
Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei in wenigstens einer der unterschiedlichen Abstrahlrichtungen (A1, A2, A3) über alle Abstrahlorte (31 - 42) hinweg derselbe Wellenlängenbereich abgestrahlt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Lichtstrahl (S3, S4) einer der unterschiedlichen Abstrahlrichtungen (A1, A3) an einer der Fehlstellen (7) zur Kamera (4) hin gebrochen wird, und wobei in einer Umgebung (U2) der Fehlstelle (7) ein anderer Lichtstrahl (S2) einer anderen der unterschiedlichen Abstrahlrichtungen (A2) zur Kamera hin verläuft.
Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Bildverarbeitungseinheit (6) das wenigstens eine Kamerabild (I) auf einen ersten lokalen Bereich (8') mit gegenüber einer Umgebung (U1) abweichender Intensitätsinformation hin auswertet, um auf ein Vorhandensein eines Fremdkörpers (8) zu schließen.
Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Bildverarbeitungseinheit (6) das wenigstens eine Kamerabild (I) auf einen zweiten lokalen Bereich (7') mit gegenüber einer Umgebung (U2) abweichendem Wellenlängenbereich hin auswertet, um auf ein Vorhandensein einer Fehlstelle (7) zu schließen.
Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das wenigstens eine Kamerabild (I) mit der Bildverarbeitungseinheit (6) in einen Intensitätskanal (G) und in einen Farbkanal (C) getrennt wird, und wobei die Bildverarbeitungseinheit (6) auf Basis des Intensitätskanals (G) die Fremdkörper (8) und auf Basis des Farbkanals (C) die Fehlstellen (7) erkennt.
Vorrichtung (1) zur optischen Inspektion von Behältern, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1-6, umfassend eine Inspektionseinheit (10) mit einer Beleuchtungseinheit (3) und mit einer Kamera (4), eine Bildverarbeitungseinheit (6) zur Verarbeitung von wenigstens einem Kamerabild (I) der Kamera, einen Transporteur (5) zum Transport der Behälter (2) zu der Inspektionseinheit (10), wobei die Beleuchtungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, Licht mit einer flächigen Lichtaustrittsfläche (30) abzustrahlen, um die Behälter (2) zu beleuchten und/oder zu durchleuchten, wobei die Kamera (4) derart an der Inspektionseinheit (10) angeordnet ist, dass sie jeweils wenigstens einen der Behälter (2) und darüber transmittiertes oder reflektiertes Licht in dem wenigstens einen Kamerabild (I) erfasst, wobei die Bildverarbeitungseinheit (6) dazu ausgebildet ist, das wenigstens eine Kamerabild (I) auf Intensitätsinformationen hin auszuwerten, um Fremdkörper (8) und/oder Fehlstellen (7) der Behälter (2) zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, das Licht von Abstrahlorten (31 - 42) der flächigen Lichtaustrittsfläche (30) jeweils in unterschiedlichen Abstrahlrichtungen (A1, A2, A3) mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abzustrahlen, dass die Kamera (4) dazu ausgebildet ist, in wenigstens einem Kamerabild (I) die verschiedenen Wellenlängenbereiche voneinander zu unterscheiden, und dass die Bildverarbeitungseinheit (6) dazu ausgebildet ist, das wenigstens eine Kamerabild (I) auf die verschiedenen Wellenlängenbereiche hin auszuwerten, um die Fehlstellen (7) von den Fremdkörpern (8) zu unterscheiden.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die Beleuchtungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, das Licht von den Abstrahlorten (A1, A2, A3) jeweils mit unterschiedlichen Farben in einem sichtbaren Spektralbereich abzustrahlen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Kamera (4) als Farbkamera ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7-9, wobei die Beleuchtungseinheit (3) für die Abstrahlorte (31 - 42) jeweils mehrere Lichtquellen (Q1 - Q3, Q5 - Q7) mit den zueinander verschiedenen Wellenbereichen umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei die Beleuchtungseinheit (3) wenigstens eine Linse (L1), insbesondere Stablinse, Fresnellinse oder Lentikularlinse umfasst, um für die Abstrahlorte (31 - 42) das Licht von den jeweils mehreren Lichtquellen (Q1 - Q3, Q5 - Q7) in die unterschiedlichen Abstrahlrichtungen (A1, A2, A3) zu bündeln.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7-10, wobei die Beleuchtungseinheit (3) wenigstens eine Weißlichtquelle (Q4) und einen nachgeschalteten Bandpass-Interferenzfilter (F) umfasst, um für die Abstrahlorte (31 - 42) jeweils das Licht durch Interferenz in den unterschiedlichen Abstrahlrichtungen (A1, A2, A3) mit den voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen abzustrahlen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7-10, wobei die Beleuchtungseinheit (3) mehrere Lichtquellen (Q5 - Q7) mit den zueinander verschiedenen Wellenlängenbereichen, insbesondere LEDs umfasst, und wobei den Lichtquellen (Q5 - Q7) jeweils eine Bündeloptik (O5 - 07) zugeordnet ist, um das davon emittierte Licht auf ein flächiges Streuelement (ST) mit einem Streuwinkel von weniger als 20°, insbesondere von weniger als 15° zu bündeln.