DE202011108761U1

DE202011108761U1 - Vorrichtung zum Ausrichten von Behältern über die Behälternaht, Embossing, Debossing oder über einen Behälteraufdruck für eine Bedruckung oder Etikettierung

Info

Publication number: DE202011108761U1
Application number: DE201120108761
Authority: DE
Original assignee: O M P GmbH; Omp GmbH
Current assignee: O M P GmbH; Omp GmbH
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2021-12-08

Abstract

Vorrichtung zum Ausrichten von Behältern (1), in Bezug auf wenigstens ein geometrisches Merkmal oder Druckmerkmal (2) an der Behälterwandung, in eine Sollposition mit einer Kamera/Beleuchtungsanordnung und einem Auswertesystem (6), welches die Winkellage und Höhenlage des Merkmals (2) ermittelt und somit die Ausrichtung der Behälter (1) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass eine spezielle Beleuchtungsanordnung eine sehr kontrastreiche Ausleuchtung der Behälterwandung und des Behältermerkmals (2) bewirkt. Für unterschiedliche Merkmale (2) wird die Beleuchtung (3) mittels unterschiedlicher Blenden (7) angepaßt. Die Kamera/Beleuchtungsanordnung ist schwenkbar angeordnet, da die Merkmale (2) sowohl am Behälterhals, an der Behälterschulter, an der geraden Behälterwandung und am Rand des Behälterbodens auftreten können. Die Kamera/Beleuchtungsanordnung wird auf diese unterschiedlichen Situationen abgestimmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum lage- bzw. positionsgenauen Ausrichten von Behältern (1) anhand geometrischer Merkmale (2) auf der Behälterwandung wie Behälternaht, Embossing, Debossing oder Bedruckung wobei das Erfassungssystem aus einer Beleuchtungseinheit und einer Kamera (5) mit Objektiv (4) besteht.
Behälter (1), die an ihrer Außenfläche geometrische Behältermerkmale (2), wie z. B. Siegelfläche, Ornament, Prägung, erhabene Schriftzüge usw. aufweisen, müssen vor der Bedruckung/Etikettierung in Bezug auf diese Behältermerkmale (2) ausgerichtet werden. Auch eine Bedruckung/Etikettierung auf Behälternähten, die bei der Behälterfertigung entstehen, ist unerwünscht. Bei einer Druckmaschine/Etikettiermaschine werden die Behälter (1), in einer rein zufälligen Ausrichtung oder Orientierung zugeführt. Diese Behälter (1) müssen vor der Bedruckung/Etikettierung so ausgerichtet werden, dass sie in Bezug auf die Lage ihrer Behältermerkmale (2) möglichst exakt angeordnet sind. Erst dann kann die Bedruckung/Etikettierung auf dem jeweiligen Behälter (1) erfolgen.
Bekannt ist, dass für die Ausrichtung von Flaschen zur Etikettierung spezielle halbkreisförmige Beleuchtungsanordnungen mit ein oder mehreren Kameras eingesetzt werden können, welche durch ein gezieltes vertikales Lichtstreifenmuster mit unterschiedlichen Linienabständen die Flaschennähte und als Dunkelfeldanordnung die Embossings und Debossings erkennen können. Die Flaschennaht zeichnet sich in einem dunklen Teilsteifen des Lichtstreifenmusters hell ab oder je nach Flaschenposition in einem hellen Teilstreifen des Lichtstreifenmusters dunkel ab. Über die Anzahl der Streifen und Abstand der Streifen untereinander kann man so die Flaschennaht erkennen. Beim Embossing und Debossing wird eine Dunkelfeldanordnung gewählt, so daß die glatte Flaschenoberfläche dunkel erscheint und die Randstrukturen des Embossing/Debossings hell erscheint. Mittels dieser Anordnung ist man in der Lage die Position des Embossing/Debossings zu ermitteln und die Flasche für eine nachfolgende Etikettierung zu positionieren. Das Ziel in der Flaschenfertigung ist es, die Flaschennähte so wenig sichtbar wie möglich zu gestalten. Trotzdem darf die Bedruckung oder Etikettieren nicht auf den Flaschennähten erfolgen. Hier versagen die bekannten Beleuchtungsanordnungen mit Kameraaufnahme aufgrund des zu geringen Kontrasts der Flaschennähte.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, welches auch die kaum sichtbaren Merkmale auf den Behältern (1) erkennt, um die Behälterausrichtung zu ermöglichen und zwar auch bei einer hohen Leistung, d. h. bei einer Vielzahl von je Zeiteinheit verarbeiteter Behälter (1). Weiterhin ist die Aufgabe der Erfindung möglichst unterschiedliche Behältermerkmale (2) zu erfassen und nach ihnen die Ausrichtung durchzuführen. Behältermerkmale (2) können sowohl Behälternähte, Embossings, Debossings oder eine Bedruckung sein. Die Ausprägung dieser Merkmale kann teilweise sehr gering sein, so dass die bisherigen Erkennungssysteme über einen optischen Sensor oder über ein Kamerasystem diese nicht eindeutig und genau genug erkennen können. Die Lage dieser Merkmale kann am Behälterhals, an der Behälterschulter, im geraden Bereich des Behälters oder am Rand des Behälterbodens sein. Die Vorrichtung ist auf diese unterschiedlichen Situationen ausgelegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, welche die Erfassung der Behältermerkmale (2) auch bei unterschiedlichen Behälterdurchmessern und Behälterformen sicherstellt. Die Beleuchtung (3) besteht aus einer flächigen homogenen Lichtquelle und verschiedenen Blenden (7), welche die Behältermerkmale (2) kontrastreich hervorbringt. Für Behälter (1), die transparent, farbig oder nicht transparent sind, wird für die Nahterkennung ein schwarzweißes Streifenmuster auf die Behälter abgebildet, welches in einem Winkel ungleich Null zur Behälterachse ausgerichtet ist. Für die Nahterkennung bei diffus streuenden Behälteroberflächen wird eine gleichmäßige homogene Beleuchtung (3) eingesetzt. Für die Embossing- und Debossingerkennung wird ebenfalls eine gleichmäßige homogene Beleuchtung (3) eingesetzt. Es handelt sich um eine Hellfeldanordnung, so dass die Merkmalsränder sich dunkel vor dem Behälterhintergrund abzeichnen.
Für die Bildaufnahme wird eine Kamera (5) mit Objektiv (4) verwendet, welche bei eine Drehung des Behälters (1) um die eigene Achse mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit von mehreren Umdrehungen pro Sekunde eine große Anzahl von Bildern pro Umdrehung aufnimmt. Bei der Embossung/Debossungaufnahme ist die Bildgröße an den Durchmesser des Behälters (1) angepasst und die Auswerteeinheit (6) des Kamerasystems setzt die Bilder zu einer Abwicklung der Behälterwandung zusammen. Die Leuchtfläche der Beleuchtung (3) ist mittels einer Blende (7) an die Bildfeldgröße der Kameraaufnahme angepaßt, so dass das Kamerabildfeld möglichst homogen ausgeleuchtet und die Randstrukturen des Embossings/Debossings sehr kontrastreich erscheinen. Bei der Nahterkennung ist die Bildbreite größer, so dass die gleiche Naht in mindestens 2 Bildern sichtbar wird. Das Lichtstreifenmuster, welches abweichend von der Behälterachse ausgerichtet ist, wird durch die Naht stark verzerrt. Diese Verzerrung tritt selbst bei sehr schwachen Merkmalen auf. Die Auswerteeinheit (6) kann diese Verzerrungen eindeutig von dem Lichtstreifenmuster unterscheiden und so die Winkelposition der Behälternaht bestimmen. Bei streuenden Behälteroberflächen wie z. B. bei satinierten Oberflächen wird die Naht in einem Kamerabild im unteren Bereich und im übernächsten Kamerabild im oberen Bereich des Bildes sichtbar. Im mittleren Kamerabild ist die Naht hier praktisch nicht zu erkennen. Der Kontrast ist zu gering, weshalb mit den bisher bekannten Vorrichtungen hier auch keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden.
Für unterschiedliche Behälterdurchmesser wird die Position der Beleuchtung (3) und der Kamera (5) angepasst, damit der Abstand zur Behälteroberfläche gleich bleibt.
Die Kamera/Beleuchtungsanordnung ist schwenkbar angeordnet, da die Merkmale (2) sowohl am Behälterhals, an der Behälterschulter, an der geraden Behälterwandung und am Rand des Behälterbodens auftreten können. Die Kamera/Beleuchtungsanordnung wird auf diese unterschiedlichen Situationen abgestimmt.
Die Beleuchtung (3) kann kontinuierlich leuchten oder im Pulsbetrieb betrieben werden. Aufrund der schnellen Behälterrotation muß die Beleuchtung (3) sehr intensiv sein, damit die Verschmierung der Kamerabilder gering bleibt. Störungen von Beleuchtungen aus der Umgebung sind zu vernachlässigen, da die Beleuchtung (3) wesentlich heller als das Umgebungslicht ist.
Der Behälter (1) wird entsprechend der ermittelten Winkellage gedreht und der Bedruckung oder Etikettierung zugeführt. Die Höhe des Merkmals zum Behälterboden wird bei einer Abweichung von der Sollposition für eine Korrektur des Bedruckungs-/Etikettiervorgangs ebenfalls an die Druck-/Etikettiermaschine weitergegeben. Ein oder mehrere Behältermerkmale (2) werden in einem Einrichtmodus vom Kamerasystem eingelernt. Einmal angelernte Merkmale werden abgespeichert und können zum späteren Zeitpunkt mit Aufruf der Artikelnummer des Behältertyps wieder aktiviert werden.
In Abhängigkeit vom Behälterdurchmesser ändert sich die Streifenbreite des Lichtstreifenmusters mittels unterschiedlicher Blenden (7). Auch für streuende Behälteroberflächen unterschiedlichen Durchmessers muß die Blendenform angepaßt werden, um ein homogene kontrastreiche Bildaufnahme sicherzustellen.
Bezugszeichenliste

1: Behälter
2: Merkmal an der Behälterwandung
3: Beleuchtung
4: Objektiv
5: Kamera
6: Auswerteeinheit
7: Speziell gestaltete Blenden für möglichst guten Kontrast und homogene Ausleuchtung

Claims

Vorrichtung zum Ausrichten von Behältern (1), in Bezug auf wenigstens ein geometrisches Merkmal oder Druckmerkmal (2) an der Behälterwandung, in eine Sollposition mit einer Kamera/Beleuchtungsanordnung und einem Auswertesystem (6), welches die Winkellage und Höhenlage des Merkmals (2) ermittelt und somit die Ausrichtung der Behälter (1) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass eine spezielle Beleuchtungsanordnung eine sehr kontrastreiche Ausleuchtung der Behälterwandung und des Behältermerkmals (2) bewirkt. Für unterschiedliche Merkmale (2) wird die Beleuchtung (3) mittels unterschiedlicher Blenden (7) angepaßt. Die Kamera/Beleuchtungsanordnung ist schwenkbar angeordnet, da die Merkmale (2) sowohl am Behälterhals, an der Behälterschulter, an der geraden Behälterwandung und am Rand des Behälterbodens auftreten können. Die Kamera/Beleuchtungsanordnung wird auf diese unterschiedlichen Situationen abgestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsanordnung bestehend aus einer homogenen flächigen Beleuchtung (3) und einer streifenförmigen Blende (7) ein Lichtstreifenmuster erzeugt, welches in einem Winkel ungleich Null zur der Behälterachse ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenstärke und der Streifenabstand des Lichtstreifenmusters bei unterschiedlichen Behälterdurchmessern variiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle mit einer Blende (7) versehen ist, die bei der Embossing/Debossingerkennung an die Bildfeldgröße der Kameraaufnahme angepaßt ist und somit einen starken Kontrast der Embossing/Debossingrandstrukturen sicherstellt. Die Beleuchtung (3) ist als Hellfeldanordnung ausgelegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle für streuende Behälteroberflächen mit einer Blende (7) versehen ist, welche eine sehr homogene Ausleuchtung gewährleistet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung (3) kontinuierlich oder im Pulsbetrieb arbeitet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Behälterwandung durch eine Kamera (5) mit einem Objektiv (4) eine große Anzahl von Bildern pro Sekunde aufgenommen wird und diese durch ein Auswertesystem (6) ausgewertet werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand Kamera/Beleuchtung zum Behälter (1) an unterschiedliche Behälterdurchmesser angepasst wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Beleuchtung (3) zur Behälterwandung separat geändert werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera/Beleuchtungsanordnung der Behälterform folgend aus verschiedenen Winkeln zur Behälterachse hin ausgerichtet werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Behälterrotation viele Bilder aufgenommen werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertesystem nach Verzerrungen des Lichtsteifenmusters bei der Nahterkennung sucht, welches die Empfindlichkeit der Nahterkennung gegenüber bekannten Vorrichtungen wesentlich erhöht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertesystem Behälternähte auf streuenden Behälteroberflächen in mindestens 2 Bildern in den Randbereichen sucht und erkennt, während die Naht im mittleren Kamerabild nahe der optischen Achse wie bei den bisherigen Vorrichtungen kaum zu erkennen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Embossing/Debossing oder eine Bedruckung eines neuen Behältertyps (1) vom Auswertesystem im Einrichtmodus eingelernt wird und anschließend im Betrieb dieses Merkmal (2) automatisch im Bild erkannt und die Winkellage ermittelt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Höhenposition (Abstand zum Behälterboden) eines Embossings, Debossings oder Bedruckung ermittelt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Winkellage und die Höhenposition an eine elektronische Steuereinheit übergeben wird, welche die Ausrichtung des Behälters (1) für einen nachfolgenden Bedruckungsprozess oder Etikettierprozess bewirkt.