DE19960044A1 - Optical inspection device for potted plants, has deflection mirrors in optical path between plant and video camera to set distance between plant and video camera smaller than one third of length of optical path - Google Patents

Optical inspection device for potted plants, has deflection mirrors in optical path between plant and video camera to set distance between plant and video camera smaller than one third of length of optical path

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Abstract

Deflection mirrors or prisms are arranged in optical path between plant to be inspected, and the video camera (14) having optical system of focal length of about 50 mm, so that distance between the plant and video camera is set to be smaller than one third of length of optical path.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Inspektionseinrichtung zum Inspizieren von Gegenständen mit einer Videokamera zur Aufnahme des jeweils in einer Aufnahmeposition befindlichen Gegen­ standes.The invention relates to an optical inspection device for Inspect objects with a video camera for shooting the counter in each case in a recording position befitting.

Es ist bekannt, bei der Qualitätskontrolle oder für vergleich­ bare Tätigkeiten Inspektionsvorrichtungen mit Videokamera ein­ zusetzen; wobei ein Bild des zu inspizierenden Gegenstandes aufgenommen und mit mathematischen Verfahren analysiert und be­ wertet wird, um Abweichungen festzustellen. Solche Inspektions­ vorrichtungen eignen sich für die. Inspektion standardisierter Gegenstände, jedoch nicht für Gegenstände mit einem erheblichen Abweichungspotential, wie beispielsweise Pflanzen. Für die Klassifikation von Pflanzen gibt es komplexe Kriterien, wie beispielsweise
It is known to use inspection devices with video cameras for quality control or comparable activities; wherein an image of the object to be inspected is taken and analyzed and evaluated using mathematical methods to determine deviations. Such inspection devices are suitable for. Inspection of standardized objects, but not for objects with a significant potential for deviation, such as plants. There are complex criteria for classifying plants, such as

  • - Lage der Krone zum Topf (Schwerpunktvergleich), - position of the crown in relation to the pot (comparison of the center of gravity),  
  • - kompakte Form als Vergleich von Innen- und Außendurchmes­ ser (minimaler/maximaler Durchmesser der Krone),- Compact shape as a comparison of inside and outside diameters water (minimum / maximum diameter of the crown),
  • - Lage des Stiels zur Topfmitte,- position of the stem in the middle of the pot,
  • - Seitenansicht: Kompaktheit der Krone, hervorstehende Äste, fehlende Ästen,- Side view: compactness of the crown, protruding Branches, missing branches,
  • - Hochstieligkeit, Stiellänge, Lage der Krone.- High stem, stem length, position of the crown.

Mit unverzerrten Videobildern könnten diese Parameter geprüft werden, jedoch ist es schwierig eine Meßapparatur mit verhält­ nismäßig geringen Abmessungen zu entwickeln, mit der unver­ zerrte Videobilder erhalten werden können. Damit die Apparatur kleine Abmessungen hat, muß die Videokamera nahe an das Objekt herangeführt werden. Hierzu muss eine Videokamera mit kleiner Brennweite (etwa 10 mm) benutzt werden. Eine solche Videokamera ist eine Weitwinkelkamera, die erhebliche Verzerrungen hervor­ ruft, so dass eine geeignete Bildauswertung praktisch unmöglich wird. Eine Kamera mit Teleoptik und entsprechend großer Brenn­ weite (50 mm) hätte einen nahezu parallelen Strahleneinfall und würde ein unverzerrtes Bild des Gegenstandes erzeugen, hätte aber den Nachteil, dass sie in großer Entfernung von dem Gegen­ stand positioniert werden müßte. Dadurch würde die Inspektions­ vorrichtung sehr voluminös.These parameters could be checked with undistorted video images become, but it is difficult to behave with a measuring apparatus to develop reasonably small dimensions with which the distorted video images can be obtained. So that the apparatus has small dimensions, the video camera must be close to the object be introduced. To do this, a video camera with smaller Focal length (about 10 mm) can be used. Such a video camera is a wide angle camera that produces significant distortion calls, making a suitable image evaluation practically impossible becomes. A camera with a telescope and a correspondingly large focal length wide (50 mm) would have an almost parallel radiation incidence and would produce an undistorted picture of the object but the disadvantage of being far from the counter should be positioned. This would make the inspection device very voluminous.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Inspek­ tionsvorrichtung zu schaffen, die imstande ist, Gegenstände mit einer Teleoptik groß er Brennweite aufzunehmen und die dennoch raumsparend ausgebildet ist. The invention is based, an optical inspection tion device to be able to carry objects with a telephoto with a large focal length and still is designed to save space.  

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Hiernach ist der Strahlenweg zwischen dem zu inspizierenden Gegenstand und der Videokamera durch mindestens eine Umlenkvorrichtung gefaltet, so dass der gegenseitige Abstand von Gegenstand und Videokamera kleiner ist als ein Drittel der Länge des Strahlenweges. Hierbei kann die Videokamera relativ nahe an dem Gegenstand angeordnet werden, während der Strahlenweg ein Vielfaches von diesem Abstand be­ trägt. Es ist somit möglich, eine. Teleoptik großer Brennweite einzusetzen, ohne dass die Kamera in entsprechend großer Ent­ fernung vom Gegenstand angeordnet werden muss.This object is achieved with the im Claim 1 specified features. This is the ray path between the object to be inspected and the video camera folded by at least one deflection device, so that the mutual distance between the object and the video camera is smaller than a third of the length of the ray path. Here, the Video camera can be arranged relatively close to the object, while the ray path is a multiple of this distance wearing. It is therefore possible to have a. Long focal length telephoto lens use without the camera in a correspondingly large ent must be arranged away from the object.

Vorzugsweise ist der Abstand von Gegenstand und Videokamera kleiner als ein Fünftel, insbesondere kleiner als ein Sechstel und insbesondere kleiner als ein Siebtel des Strahlenweges. Dies läßt sich durch Mehrfachumlenkung erreichen, wobei der Strahlengang vorzugsweise rechtwinklig abgelenkt wird und dabei abwechselnd parallel und rechtwinklig zur Betrachtungsrichtung verläuft. Die Betrachtungsrichtung ist diejenige Richtung, aus der die im Strahlenweg letzte Umlenkvorrichtung den Gegenstand sieht. Als Umlenkvorrichtungen werden vorzugsweise einfache Spiegel benutzt, jedoch sind auch Prismen oder optische Gitter möglich.The distance from the object to the video camera is preferred less than a fifth, especially less than a sixth and in particular less than one seventh of the radiation path. This can be achieved by multiple redirection, the Beam path is preferably deflected at right angles while doing so alternately parallel and perpendicular to the viewing direction runs. The viewing direction is the direction from the last deflecting device in the beam path the object sees. The deflection devices are preferably simple Mirrors are used, but prisms or optical grids are also used possible.

Vorzugsweise ist auf der der Betrachtungsseite des Gegenstandes abgewandten Seite eine flächenhafte Beleuchtungsvorrichtung an­ geordnet. Diese Beleuchtungsvorrichtung weist vorzugsweise eine Diffusorscheibe auf, um eine gleichmäßige Hintergrundausleuch­ tung zu erzeugen.Preferably on the viewing side of the item facing away from a planar lighting device orderly. This lighting device preferably has one Diffuser disc on for an even background coverage generation.

In einer Inspektionseinrichtung können mehrere Systeme aus Videokameras mit entsprechenden Umlenkvorrichtungen angeordnet sein, die sich durch ihre Betrachtungsrichtungen unterscheiden. Several systems can be made in one inspection facility Video cameras arranged with corresponding deflection devices that differ in their viewing directions.  

Auf diese Weise können unregelmäßig geformte dreidimensionale Gegenstände aus unterschiedlichen Blickrichtungen inspiziert werden.In this way, irregularly shaped three-dimensional Inspected objects from different perspectives become.

Die Zahl der Umlenkvorrichtungen beträgt vorzugsweise min­ destens zwei und insbesondere mindestens drei.The number of deflection devices is preferably min at least two and in particular at least three.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Aus­ führungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.In the following, with reference to the drawings, an off management example of the invention explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische. Draufsicht einer Inspektionsvorrich­ tung, durch die die zu inspizierenden Gegenstände ent­ lang einer Förderlinie transportiert werden, und Fig. 1 is a schematic. Top view of an inspection device through which the objects to be inspected are transported along a conveyor line, and

Fig. 2 eine Seitenansicht eines der in der Inspektionsvorrich­ tung enthaltenen Systeme aus Richtung der Linie II-II von Fig. 1. Fig. 2 is a side view of one of the systems contained in the inspection device from the direction of line II-II of Fig. 1st

In Fig. 1 ist eine Förderlinie 10 dargestellt, auf der Gegen­ stände mit einer. Förderkette 11 in Richtung des Pfeiles 12 kon­ tinuierlich transportiert werden. Die Förderlinie führt durch ein Gehäuse 13 hindurch, das zur Fremdlichtabschirmung vorge­ sehen ist.In Fig. 1, a conveyor line 10 is shown on the counter stands with a. Conveyor chain 11 in the direction of arrow 12 can be transported continuously. The conveyor line passes through a housing 13 , which is provided for external light shielding.

Die Inspektionseinrichtung weist ein erstes System S1 aus Kamera 14, Leuchtschirm 15 und Spiegelturm 16 auf. Zwischen der Videokamera 14 und dem Leuchtschirm 15 einerseits und dem Spiegelturm 16 andererseits befindet sich die erste Prüf­ position T1, die von den in Fig. 1 nicht dargestellten Gegen­ ständen durchlaufen wird. Der Strahlenweg P1 verläuft in Drauf­ sicht unter einem Winkel α1 von -40° zu der Längsrichtung der Förderlinie 10.The inspection device has a first system S1 consisting of camera 14 , fluorescent screen 15 and mirror tower 16 . Between the video camera 14 and the luminescent screen 15 on the one hand and the mirror tower 16 on the other hand there is the first test position T1, which is run through by the objects not shown in FIG. 1. The beam path P1 runs in plan view at an angle α1 of -40 ° to the longitudinal direction of the conveyor line 10 .

Ein zweites System S2, das aus den gleichen Komponenten besteht wie das System S1, ist derart angeordnet, das sein Strahlenweg P2 unter einem Winkel α2 von +40° zur Längsrichtung der Förderlinie 10 verläuft. Die Prüfposition T2 des Systems S2 be­ findet sich stromab von der Prüfposition T1. Die beiden Strah­ lenwege P1 und P2 haben einen Kreuzungspunkt 17, der im Abstand der von der Mitte der Förderlinie 10 und vom Transportweg der Gegenstände angeordnet ist.A second system S2, which consists of the same components as the system S1, is arranged such that its beam path P2 runs at an angle α2 of + 40 ° to the longitudinal direction of the conveyor line 10 . The test position T2 of the system S2 is located downstream of the test position T1. The two beam paths P1 and P2 have an intersection 17 which is arranged at a distance from the center of the conveyor line 10 and from the transport path of the objects.

Ein drittes System S3 ist mit vertikalem Strahlengang ange­ ordnet, um den Gegenstand von oben zu inspizieren und ein viertes System S4 ist mit rechtwinklig zur Längsrichtung der Förderlinie verlaufendem Strahlengang P4 angeordnet. Die Be­ trachtungsrichtungen 26 aller drei horizontalen Systeme S1, S2 und S4 unterscheiden sich jeweils um 40 bis 50°, so dass um­ fangsmäßig nahezu gleichmäßig verteilt aus verschiedenen kich­ tungen Aufnahmen erstellt werden.A third system S3 is arranged with a vertical beam path in order to inspect the object from above and a fourth system S4 is arranged with a beam path P4 running at right angles to the longitudinal direction of the conveyor line. The viewing directions 26 of all three horizontal systems S1, S2 and S4 each differ by 40 to 50 °, so that in terms of circumference almost uniformly images are taken from different directions.

Anhand von Fig. 2 wird nun das System 52 beschrieben. Die übrigen Systeme sind prinzipiell in gleicher Weise ausgebildet.System 52 will now be described with reference to FIG. 2. The other systems are basically designed in the same way.

Der zu inspizierende Gegenstand 18 ist eine Pflanze 19, die aus einem Topf 20 herausragt. Auf einer Seite der Förderlinie be­ findet sich eine Beleuchtungsvorrichtung 21, die eine Hinter­ grundbeleuchtung für die Aufnahme des Videobildes erzeugt. Die Videokamera 14 befindet sich hinter der Beleuchtungsvorrichtung mit senkrecht nach oben gerichteter optischer Achse. Die Video­ kamera 14 ist auf eine Umlenkvorrichtung 23 gerichtet, die senkrecht über der Videokamera montiert ist. Diese Umlenkvor­ richtung 23 ist ein unter 45° schräg stehender Spiegel. Der Strahlenweg W zur Videokamera 14 verläuft über einen ersten vertikalen Abschnitt W1. Er wird durch die Umlenkvorrichtung 23 rechtwinklig abgelenkt und setzt sich in einem zweiten horizon­ tal verlaufenden Abschnitt W2 fort. Dieser stößt auf die zweite Umlenkvorrichtung 24, bei der es sich ebenfalls um einen unter 45° stehenden Spiegel handelt, welcher die horizontal eintref­ fende Strahlung nach unten reflektiert, wo sie sich in dem ver­ tikalen Abschnitt W3 fortsetzt. Dieser trifft auf die Umlenk­ vorrichtung 25, die ebenfalls aus einem unter 45° geneigten Spiegel besteht. Die Umlenkvorrichtung 25 erzeugt den Abschnitt W4, der aus der Betrachtungsrichtung 26 von der Betrachtungs­ seite 27 her auf den Gegenstand trifft. Die Betrachtungsseite 27 ist diejenige Seite, die der Beleuchtungsvorrichtung 21 ab­ gewandt ist. Die Betrachtungsrichtung 26 ist annähernd auf die Kamera 14 gerichtet.The object 18 to be inspected is a plant 19 which protrudes from a pot 20 . On one side of the conveyor line there is a lighting device 21 which generates background lighting for the recording of the video image. The video camera 14 is located behind the lighting device with the optical axis directed vertically upward. The video camera 14 is directed to a deflection device 23 which is mounted vertically above the video camera. This Umlenkvor direction 23 is a 45 ° inclined mirror. The beam path W to the video camera 14 runs over a first vertical section W1. It is deflected by the deflection device 23 at right angles and continues in a second horizontally extending section W2. This encounters the second deflection device 24 , which is also a 45 ° mirror, which reflects the horizontally arriving radiation downwards, where it continues in the vertical section W3. This meets the deflection device 25 , which also consists of a mirror inclined at 45 °. The deflection device 25 generates the section W4, which meets the object from the viewing direction 26 from the viewing side 27 . The viewing side 27 is the side that faces away from the lighting device 21 . The viewing direction 26 is approximately aimed at the camera 14 .

Das Objektiv der Videokamera 14 hat eine große Brennweite von etwa 50 mm. Daher ist der Öffnungswinkel des Strahlenbündels relativ klein. Die Größe der die Umlenkvorrichtungen 23, 24 und 25 bildenden Spiegel vergrößert sich in dieser Reihenfolge, so dass der Spiegel 25 der größte ist. Der in einer vertikalen Ebene verlaufende Strahlenweg W, der sich aus den Abschnitten W1, W2, W3 und W4 zusammensetzt, hat eine Länge, die um ein Viel­ faches größer ist als der Abstand zwischen Videokamera 14 und Gegenstand 18.The lens of the video camera 14 has a large focal length of approximately 50 mm. The beam angle is therefore relatively small. The size of the mirrors forming the deflection devices 23 , 24 and 25 increases in this order, so that the mirror 25 is the largest. The ray path W extending in a vertical plane, which is composed of the sections W1, W2, W3 and W4, has a length which is many times greater than the distance between the video camera 14 and the object 18 .

Das von der Videokamera 14 erzeugte Videobild wird einer auto­ matischen Bildverarbeitung unterzogen, wobei alle von dem Ge­ genstand an den verschiedenen Prüfpositionen aufgenommenen Videobilder für die Auswertung herangezogen werden. The video image generated by the video camera 14 is subjected to an automatic image processing, all of the video images recorded by the object at the various test positions being used for the evaluation.

In den Seitenansichten werden folgende Kriterien geprüft:
The following criteria are checked in the page views:

  • - Lage des Stiels zur Topfmitte,- position of the stem in the middle of the pot,
  • - Kompaktheit der Krone, hervorstehende Äste, fehlende Äste,- Compactness of the crown, protruding branches, missing Tree branches,
  • - Hochstieligkeit, Stiellänge, Position der Krone.- High stem, stem length, position of the crown.

Von dem System S3 wird eine Videoaufnahme der Pflanze an der Prüfposition T3 von oben aufgenommen. Da die Pflanzen in der Höhe differieren, muss die Videokamera ggf. in der Höhe ver­ stellt werden.The system S3 takes a video recording of the plant on the Test position T3 taken from above. Since the plants in the Differ in height, the video camera may have to adjust the height be put.

In der Draufsicht werden folgende Kriterien geprüft:
The following criteria are checked in the top view:

  • - Lage der Krone zum Topf (Schwerpunktvergleich),- position of the crown in relation to the pot (comparison of the center of gravity),
  • - kompakte Form als Vergleich von Innendurchmesser und Außendurchmesser (minimaler/maximaler Durchmesser) der Krone.- Compact shape as a comparison of the inner diameter and Outside diameter (minimum / maximum diameter) of the Crown.

Claims (8)

1. Optische Inspektionsvorrichtung zum Inspizieren von Gegen­ ständen (18), mit einer Videokamera (14) zur Aufnahme des jeweils in einer Aufnahmeposition (T) befindlichen Gegen­ standes, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlenweg (W) zwischen Gegenstand (18) und Video­ kamera (14) mindestens eine Umlenkvorrichtung (23, 24, 25) angeordnet ist und dass der gegenseitige Abstand von Gegen­ stand (18) und Videokamera (14) kleiner ist als ein Drittel der Länge des Strahlenweges (W).1. Optical inspection device for inspecting objects ( 18 ), with a video camera ( 14 ) for recording the object in each case in a recording position (T), characterized in that in the beam path (W) between the object ( 18 ) and video camera ( 14 ) at least one deflection device ( 23 , 24 , 25 ) is arranged and that the mutual distance from the object ( 18 ) and video camera ( 14 ) is less than a third of the length of the beam path (W). 2. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass drei Umlenkvorrichtungen (23, 24, 25) vorge­ sehen sind und dass die Videokamera (14) auf derjenigen Seite des inspizierten Gegenstandes (18) angeordnet ist, die der Betrachtungsseite (27) abgewandt ist.2. Inspection device according to claim 1, characterized in that three deflection devices ( 23 , 24 , 25 ) are provided and that the video camera ( 14 ) is arranged on that side of the inspected object ( 18 ) which faces away from the viewing side ( 27 ) is. 3. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Größen der Umlenkvorrichtungen (23, 24, 25) von der Videokamera (14) zum Gegenstand (18) hin zunehmen.3. Inspection device according to claim 1 or 2, characterized in that the sizes of the deflection devices ( 23 , 24 , 25 ) from the video camera ( 14 ) to the object ( 18 ) increase. 4. Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Betrachtungsseite (27) des Gegenstandes (18) abgewandten Seite eine flächen hafte Beleuchtungsvorrichtung (21) angeordnet ist.4. Inspection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the side facing away from the viewing side ( 27 ) of the object ( 18 ) a surface-mounted lighting device ( 21 ) is arranged. 5. Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite der Optik der Videokamera (14) mindestens 50 mm beträgt. 5. Inspection device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the focal length of the optics of the video camera ( 14 ) is at least 50 mm. 6. Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, da­ durch gekennzeichnet, dass zwei Systeme (S1, S2) aus Video­ kamera (14) und entsprechenden Umlenkvorrichtungen (23, 24, 25) derart angeordnet sind, dass ihre Betrachtungs­ richtungen (26) sich annähernd rechtwinklig kreuzen.6. Inspection device according to one of claims 1-5, characterized in that two systems (S1, S2) of video camera ( 14 ) and corresponding deflection devices ( 23 , 24 , 25 ) are arranged such that their viewing directions ( 26 ) intersect approximately at right angles. 7. Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, da­ durch gekennzeichnet, dass ein Transportweg (10) vorgesehen ist, der zwischen mehreren Systemen (S1, S2, S3, S4) aus Videokamera (14) und Umlenkvorrichtungen (23, 24, 25) hin­ durchführt, wobei die Betrachtungsrichtungen (26) der Systeme jeweils um einen Winkel zwischen etwa 20° und 50°, vorzugsweise von etwa 40° gegeneinander verdreht sind.7. Inspection device according to one of claims 1-6, characterized in that a transport path ( 10 ) is provided which between several systems (S1, S2, S3, S4) from video camera ( 14 ) and deflection devices ( 23 , 24 , 25 ) is carried out, the viewing directions ( 26 ) of the systems being rotated relative to each other by an angle between approximately 20 ° and 50 °, preferably approximately 40 °. 8. Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, da­ durch gekennzeichnet, dass mindestens ein System (S4) aus Videokamera (14) und Umlenkvorrichtungen (23, 24, 25) mit vertikaler Betrachtungsrichtung (26) an einem Transportweg (10) für die Gegenstände angeordnet ist.8. Inspection device according to one of claims 1-7, characterized in that at least one system (S4) of video camera ( 14 ) and deflection devices ( 23 , 24 , 25 ) with a vertical viewing direction ( 26 ) on a transport path ( 10 ) for Objects is arranged.
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