DE19832615B4 - Method and device for recognizing the respective shape of a plurality of bottle-shaped containers located in a box - Google Patents

Method and device for recognizing the respective shape of a plurality of bottle-shaped containers located in a box Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Erkennung der jeweiligen Form mehrerer in einem Kasten befindlicher flaschenförmiger Behälter (1) aus einem für Licht transparenten Material mit den Merkmalen:
a) in die flaschenförmigen Behälter (1) wird nacheinander in einen ersten Bereich (9) Licht eingekoppelt und
b) mit mindestens einer Kamera werden anschließend Bilder von einem zweiten Bereich (10) des entsprechenden flaschenförmigen Behälters (1), der für den jeweiligen Behältertyp charakteristische Formmerkmale aufweist, aufgenommen und die Kamerabilder werden dann in einer nachgeschalteten elektronischen Auswerteeinrichtung (7) ausgewertet.Method for recognizing the respective shape of several bottle-shaped containers (1) in a box made of a material transparent to light, with the features:
a) in the bottle-shaped container (1) is successively coupled into a first area (9) and
b) With at least one camera, images are then recorded from a second area (10) of the corresponding bottle-shaped container (1), which has shape features that are characteristic of the respective container type, and the camera images are then evaluated in a downstream electronic evaluation device (7).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der jeweiligen Form mehrerer in einem Kasten befindlicher flaschenförmiger Behälter aus einem für Licht transparenten Material. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method to recognize the respective shape of several in a box bottle-shaped container from one for Light transparent material. The invention also relates on a device for performing of the procedure.

Zur Wiederverwendung bereits benutzter Behälter (Leergut), insbesondere von Getränkeflaschen, ist es bekannt, für die einzelnen Behälter mittels Bildverarbeitungsverfahren eine Formerkennung durchzuführen und die ermittelte Form bzw. für diese Form charakteristische Merkmale mit entsprechenden vorher abgespeicherten Mustern in einer elektronischen Auswerteeinrichtung zu vergleichen. Stellt die elektronische Auswerteeinrichtung fest, daß gemessenes und gespeichertes Bild nicht übereinstimmen, wird eine Aussortiervorrichtung angesteuert, die den entsprechenden Behälter aussondert.To reuse containers that have already been used (empties), especially of beverage bottles, it is known for the individual containers perform shape recognition using image processing methods and the determined form or for this shape characteristic features with corresponding beforehand stored patterns in an electronic evaluation device to compare. If the electronic evaluation device detects that measured and the saved image do not match, a sorting device is activated which corresponds to the corresponding container singles.

Zur Ermittlung der jeweiligen Form der Behälter werden diese zunächst den üblichen Transportkästen entnommen und einzeln auf ein Förderband gestellt. Anschließend wird dann mit Hilfe einer Kamera der die charakteristische Form des jeweiligen Behälters wiedergebende Bereich aufgenommen und z.B. mit dem Bild des entsprechenden Bereiches einer Musterflasche verglichen.To determine the respective shape the container be this first the usual transport boxes removed and individually on a conveyor belt posed. Subsequently is then the characteristic shape using a camera of the respective container reproducing area and e.g. with the image of the corresponding Area of a sample bottle compared.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist unter anderem, daß das Leergut zunächst den Transportkästen entnommen werden muß, was relativ zeit- und kostenaufwendig ist.A disadvantage of this known method is among other things, that the Empties first the transport boxes must be removed which is relatively time-consuming and costly.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, eine Formerkennung der noch in den Transportkästen befindlichen Behälter durchzuführen. Allerdings hat sich in der Praxis gezeigt, daß die bisher angewandten Verfahren relativ ungenau sind, weil sowohl die benachbarten Behälter als auch die Wände der zum Teil unterschiedlichen Transportbehälter, die sich bei der Messung bewegen, eine eindeutige Formbestimmung des entsprechenden Behälters erschweren bzw. teilweise auch gänzlich verhindern.There has been no shortage of attempts, one Shape recognition of the containers still in the transport boxes. However practice has shown that the previously used methods are relatively imprecise because both the neighboring container the walls as well of the sometimes different transport containers that are involved in the measurement move, complicate a clear shape determination of the corresponding container or partly entirely prevent.

Aus der DE 195 09 631 A1 sind allerdings bereits Verfahren und Vorrichtungen zur Erkennung der jeweiligen Form mehrerer in einem Kasten befindlicher flaschenförmiger Behälter bekannt, wobei der jeweilige Flaschenkasten von oben flächig beleuchtet wird und die Flaschen mittels einer ebenfalls von oben auf den Kasten gerichteten Kamera aufgenommen und hinsichtlich der Form der Flaschenmündung ausgewertet werden. Allerdings werden die für die einzelnen flaschenförmigen Behälter charakteristischen Formen auf den Kamerabildern nicht sehr kontrastreich wiedergegeben, so daß es häufig zu keiner eindeutigen Identifizierung der Flaschen kommt.From the DE 195 09 631 A1 However, methods and devices for recognizing the respective shape of a plurality of bottle-shaped containers located in a box are already known, the respective bottle box being illuminated from above and the bottles being recorded by means of a camera likewise directed onto the box from above and evaluated with regard to the shape of the bottle mouth become. However, the shapes characteristic of the individual bottle-shaped containers are not reproduced in high contrast on the camera images, so that the bottles are often not clearly identified.

Aus der EP 0 060 918 A1 ist ferner eine Vorrichtung zur Inspektion einer Flasche auf Verunreinigungen und Beschädigungen bekannt. Hierzu wird die jeweilige Flasche von unten diffus beleuchtet und oberhalb der Flasche die von der Innenwandung und dem Flaschenboden kommenden Lichtstrahlen mittels einer Kamera aufgenommen und ausgewertet.From the EP 0 060 918 A1 a device for inspecting a bottle for contamination and damage is also known. For this purpose, the respective bottle is diffusely illuminated from below and above the bottle the light rays coming from the inner wall and the bottom of the bottle are recorded and evaluated by means of a camera.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem auf einfache Weise eine sehr genaue Formerkennung von Behältern aus transparentem Material auch dann möglich ist, wenn sich die Behälter in Transportkästen befinden, die auf einem laufenden Förderband durch die Meßvorrichtung bewegt werden. Es soll ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens angegeben werden.The invention is based on the object Process of the aforementioned Specify type with which a very precise shape recognition in a simple manner of containers made of transparent material is also possible if the container is in transport boxes located on a running conveyor belt through the measuring device be moved. It is also intended to be an apparatus for performing this Procedure are specified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 4 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.This object is achieved according to the invention of the method by the features of claim 1 and with regard the device solved by the features of claim 4. Further, disclose particularly advantageous embodiments of the invention the subclaims.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, daß in den jeweiligen im Kasten befindlichen Behälter, dessen Form bestimmt werden soll, Licht in einen leicht zugänglichen Bereich eingekoppelt wird, der nicht mit dem Bereich übereinstimmt, den die Kamera analysiert. Dadurch wird erreicht, daß der Behälter in dem von der Kamera zu analysierenden Bereich selbst leuchtet und sich dieser Bereich auf dem Kamerabild sehr kontrastreich von dem relativ dunklen, durch die benachbarten Flaschen und den Kastenwänden gebildeten Hintergrund abhebt.The invention is essentially based on the idea that in the respective container in the box, the shape of which determines light is to be coupled into an easily accessible area that doesn't match the area which the camera is analyzing. This ensures that the container in the area to be analyzed by the camera itself lights up and this area on the camera image is very contrasted from that relatively dark, formed by the neighboring bottles and the box walls Background stands out.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Licht über den Boden des entsprechenden Behälters in diesen eingekoppelt wird. Denn insbesondere die Kästen für Flaschen sind derart aufgebaut, daß sie bodenseitig relativ großflächige Aussparungen unterhalb jeder Flasche aufweisen, durch die das Licht auf den Flaschenboden gestrahlt werden kann. Außerdem läßt sich in diesem Bereich relativ einfach eine reproduzierbare Ausrichtung der Lichtquelle in bezug auf den jeweiligen Behälter erreichen.It has proven to be advantageous when the light is over the bottom of the corresponding container is coupled into this. Because especially the boxes for bottles are constructed in such a way that they relatively large recesses on the bottom Have underneath each bottle through which the light hits the bottom of the bottle can be blasted. Moreover let yourself a reproducible alignment in this area is relatively simple of the light source in relation to the respective container.

Die eigentliche Formerkennung des jeweiligen Behälters erfolgt vorzugsweise in an sich bekannter Weise mittels einer oder meh rerer Kameras, die den Erweiterungsbereich zwischen Hals und Bauch des jeweiligen flaschenförmigen Behälters aufnimmt und mit bekannten Mustern vergleicht. Denn insbesondere Getränkeflaschen unterschiedlicher Hersteller unterscheiden sich zum Teil wesentlich durch die Form dieses Erweiterungsbereiches voneinander.The actual shape recognition of the respective container is preferably carried out in a manner known per se by means of an or several cameras that cover the expansion area between the neck and abdomen of each bottle-shaped Container and compared with known patterns. Because especially beverage bottles different manufacturers differ significantly in some cases by the shape of this extension area from each other.

Wie sich bei praktischen Versuchen ergeben hat, sollte die Intensität des in den jeweiligen Behälter einzukoppelnden Lichtes möglichst hoch sein. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn als Lichtquelle eine matrixförmige Anordnung von einer größeren Anzahl von Leuchtdioden verwendet wird (bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurden mehr als 100 Leuchtdioden benutzt). Durch eine derartige Leuchtdiodenmatrix wird einerseits erreicht, daß die Lichtquelle optimal an den jeweiligen Behältertyp angepaßt werden kann (z.B. Einkopplung in den bodenseitigen äußeren Rand von Flaschen mit unterschiedlichem Durchmesser). Andererseits kann auf einfache Weise eine zeitliche wie räumliche Modulation des auf den jeweiligen Behälter auftreffenden Lichtes erreicht und dadurch die Auflösung des Meßverfahrens wesentlich verbessert werden.As has been found in practical tests, the intensity of the light to be coupled into the respective container should be as high as possible. It has proven to be particularly advantageous if Light source a matrix-shaped arrangement of a larger number of light-emitting diodes is used (in a practical embodiment, more than 100 light-emitting diodes were used). Such a light-emitting diode matrix on the one hand ensures that the light source can be optimally adapted to the respective container type (for example, coupling into the bottom outer edge of bottles with different diameters). On the other hand, a temporal and spatial modulation of the light impinging on the respective container can be achieved in a simple manner and the resolution of the measuring method can thereby be significantly improved.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand einer Figur erläuterten Ausführungsbeispiel.More details and advantages the invention result from the following with reference to a figure explained Embodiment.

In der Fig. ist mit 1 eine teilweise im Längsschnitt wiedergegebene Getränkeflasche aus Kunststoff bezeichnet, deren charakteristische Form von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 ermittelt werden soll. Die Vorrichtung 2 umfaßt eine Lichtquelle 3, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer quadratischen Anordnung von (10 × 10 =) 100 Leuchtdioden 4 besteht. Die Lichtquelle 3 ist ihrerseits mit einer steuerbaren Stromversorgungseinheit 5 verbunden.In the figure, 1 denotes a plastic beverage bottle, partially shown in longitudinal section, the characteristic shape of which is from a device according to the invention 2 should be determined. The device 2 includes a light source 3 , which in the illustrated embodiment consists of a square arrangement of (10 × 10 =) 100 light-emitting diodes 4 consists. The light source 3 is in turn with a controllable power supply unit 5 connected.

Außerdem umfaßt die Vorrichtung 2 eine Kamera 6 mit einer dieser nachgeschalteten elektronischen Auswerteeinrichtung 7, die ihrerseits mit einer gestrichelt dargestellten Aussortiervorrichtung 8 verbindbar ist.The device also includes 2 a camera 6 with one of these electronic evaluation devices 7 , which in turn with a sorting device shown in dashed lines 8th is connectable.

Das durch die Lichtquelle 3 erzeugte Licht wird in den Boden 9 der Flasche 1 eingekoppelt und breitet sich teilweise innerhalb der Wände der gesamten Flasche aus. Teilweise wird das Licht aber auch wieder von der Flasche nach außen abgestrahlt, so daß die Flasche für einen Betrachter leuchtet, sofern Licht des sichtbaren Wellenlängenbereiches verwendet wird.That through the light source 3 generated light is in the ground 9 the bottle 1 coupled in and spreads partially within the walls of the entire bottle. In some cases, however, the light is radiated outward again from the bottle, so that the bottle lights up for an observer, provided light of the visible wavelength range is used.

Die Kamera 6 ist auf den Erweiterungsbereich 10 zwischen Flaschenhals 11 und Flaschenbauch 12 gerichtet und erzeugt Bilder dieses Bereiches. Die entsprechenden Bilder werden dann in der elektronischen, einen Mikrocontroller umfassenden Auswerteeinrichtung 7 weiterverarbeitet. Hierzu können die Bilder digitalisiert und mit gespeicherten Bildern der entsprechenden Bereiche von Musterflaschen verglichen werden. Denkbar ist auch, daß die digitalisierten Bilder jeweils zu charakteristischen Merkmalen weiterverarbeitet und mit entsprechenden charakteristischen Merkmalen bekannter Flaschentypen verglichen werden.The camera 6 is on the expansion area 10 between the bottleneck 11 and bottle belly 12 directed and creates images of this area. The corresponding images are then stored in the electronic evaluation device comprising a microcontroller 7 further processed. For this purpose, the images can be digitized and compared with stored images of the corresponding areas of sample bottles. It is also conceivable that the digitized images are further processed into characteristic features and compared with corresponding characteristic features of known bottle types.

11
Behälter, Flasche, GetränkeflascheContainer, bottle, beverage bottle
22
Vorrichtungcontraption
33
Lichtquellelight source
44
Leuchtdiodeled
55
Stromversorgungpower supply
66
Kameracamera
77
Auswerteeinrichtungevaluation
88th
Aussortiervorrichtungsorting device
99
erster Bereich, Boden einer Flaschefirst Area, bottom of a bottle
1010
zweiter Bereich, Erweiterungsbereichsecond Area, extension area
1111
Hals eines Behälters, Flaschenhalsneck a container, bottleneck
1212
Bauch eines Behälters, Flaschenbauchbelly a container, bottle body

Claims (5)

Verfahren zur Erkennung der jeweiligen Form mehrerer in einem Kasten befindlicher flaschenförmiger Behälter (1) aus einem für Licht transparenten Material mit den Merkmalen: a) in die flaschenförmigen Behälter (1) wird nacheinander in einen ersten Bereich (9) Licht eingekoppelt und b) mit mindestens einer Kamera werden anschließend Bilder von einem zweiten Bereich (10) des entsprechenden flaschenförmigen Behälters (1), der für den jeweiligen Behältertyp charakteristische Formmerkmale aufweist, aufgenommen und die Kamerabilder werden dann in einer nachgeschalteten elektronischen Auswerteeinrichtung (7) ausgewertet.Method for recognizing the respective shape of several bottle-shaped containers located in a box ( 1 ) made of a material which is transparent to light and has the features: a) in the bottle-shaped container ( 1 ) is successively moved to a first area ( 9 ) Light is coupled in and b) With at least one camera, images from a second area are then ( 10 ) of the corresponding bottle-shaped container ( 1 ), which has shape features that are characteristic of the respective container type, and the camera images are then processed in a downstream electronic evaluation device ( 7 ) evaluated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Bereich (9) der Boden des jeweiligen Behälters (1) gewählt wird.Method according to Claim 1, characterized in that the first region ( 9 ) the bottom of the respective container ( 1 ) is selected. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Bereich (10) der zwischen Hals (11) und Bauch (12) des jeweiligen Behälters (1) befindliche Erweiterungsbereich (10) gewählt wird.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the second region ( 10 ) between the neck ( 11 ) and belly ( 12 ) of the respective container ( 1 ) existing expansion area ( 10 ) is selected. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit den Merkmalen: a) die Vorrichtung (2) umfaßt eine Lichtquelle (3) und eine Kamera (6) mit nachgeschalteter elektronischer Auswerteeinrichtung (7); b) die Lichtquelle (3) und die Kamera (6) sind zu ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung derart anordbar, daß das Licht nur in einen ersten Bereich (9) des jeweiligen zu überprüfenden Behälters (1) einkoppelbar ist und die Kamera (6) Bilder von einem zweiten, von dem ersten unterschiedlichen Bereich (10) des zu überprüfenden Behälters (1), der für den jeweiligen Behältertyp charakteristische Formmerkmale aufweist, aufnimmt, und c) die Lichtquelle ist derart ausgebildet, daß eine räumliche Modulation des auf den jeweiligen Behälter auftreffenden Lichtes erreichbar ist.Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 3 with the features: a) the device ( 2 ) includes a light source ( 3 ) and a camera ( 6 ) with downstream electronic evaluation device ( 7 ); b) the light source ( 3 ) and the camera ( 6 ) can be arranged for their intended use in such a way that the light only enters a first area ( 9 ) of the respective container to be checked ( 1 ) can be coupled and the camera ( 6 ) Images of a second area different from the first ( 10 ) of the container to be checked ( 1 ), which has characteristic features for the respective container type, and c) the light source is designed such that spatial modulation of the light incident on the respective container can be achieved. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3) aus matrixförmig angeordneten Leuchtdioden (4) besteht.Device according to claim 4, characterized in that the light source ( 3 ) made of light-emitting diodes arranged in a matrix ( 4 ) consists.
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