DE3404166C2 - Verfahren zur Konturerkennung von völlig oder teilweise durchsichtigen Gegenständen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Das Verfahren dient zur Konturerkennung von völlig oder teilweise durchsichtigen Gegenständen (2), wobei der Gegenstand durch eine Beleuchtungs- und Detektorstation geführt und dort über mindestens einen Teil seiner Oberfläche beleuchtet wird. Das vom Gegenstand reflektierte und von Lichtquellen (5-8) erzeugte Licht wird von einem Detektor (3) mit Optik (4) gegen einen im Verhältnis zum Gegenstand dunklen Hintergrund betrachtet. Das betrachtete Bild wird registriert und in Pulssignale umgewandelt, die weiterverarbeitet werden, um einen für den Gegenstand charakteristischen Ziffernkode zu ergeben. Bei der Registrierung werden klare Signale gebildet, die für die Breite des Gegenstandes in bezug auf die entsprechende Höhe einer Anzahl Niveaus charakteristisch sind. Die Signale werden danach in einen Schwellenkreis und einem pulsbildenden Kreis geleitet, um dort Pulssignale zu bilden. Für jede Höhe werden zwei Pulse gebildet, wobei der Abstand zwischen der Vorderflanke des ersten Pulses und der nacheilenden Flanke des zweiten Pulses die Breite des Gegenstandes in der betreffenden Höhe definiert. Die klaren Signale werden mittels einer Fernsehkamera, bspw. einer CCD-Kamera gebildet. Die Anwendung des Verfahrens kommt insbesondere in Verbindung mit der Konturenerkennung von Returflaschen in Frage.

Description

nen Flüssigkeitsbehälter in Form einer Flasche handeln muß.

Wie aus Fig. 1, 2 erkennbar, steht eine Flasche 2 auf einem Förderer 1, der sich in Pfeilrichtung 1' bewegt Ein Detektor 3 ist neben dem Förderer :l angeordnet und zwar mit Wirkrichtung im wesentlichen quer zum Förderer 1. Der Detektor 3 weist eine Optik 4 auf, um das Bild der Flasche mit guter Tiefenschärfe wiedergeben zu können.

Auf der anderen Seite des Förderers 1 isi eine kontrastbildende Wand 10 oder ein entsprechender Hintergrund, der so dunkel wie möglich sein soll, angeordnet An der Wand 10 sind zwei Lichtquellen 5,6 angebracht, die ihr Licht schräg auf die durchgeförderte Flasche 2 richten. Auch auf der anderen Seite des Förderers 1 sind entsprechende Lichtquellen 7, 8 angeordnet Der Abstand zwischen den Lichtquellen 5, 6 ist im gewählten Beispiel größer als derjenige zwischen den Lichtquellen 7, 8. Vorteilhaft strahlen die Lichtquellen 5 bis 8 ein diffuses Licht von ihrer Oberfläche 9 aus. Das abgestrahlte Licht kann kontinuierlich oder intermittierend oder derart synchronisiert sein, daß die Lichtquellen jeweils einen Lichtblitz abgeben, wenn sich die Flasche 2 gerade gegenüber der Optik 4 befindet Diese letztere Möglichkeit kann besonders vorteilhaft sein, wenn es sich beim Detektor 3 um eine sogenannte CCD-Kamera handelt. Die Lichtquellen 7, 8 sind im Beispiel an abschirmenden Wänden 11, 12 befestigt die verhindern, daß das Licht der Lichtquellen 5, 6 im wesentlichen Umfang in den Raum zwischen den Wänden 11,12 und dem Detektor 3 gelangen kann. Die abschirmenden Wände 11,12 sind mit einem gewissen Abstand zueinander in Förderrichtung des Förderers angeordnet, um einen Betrachtungsspalt für den Detektor 3 zu bilden.

F i g. 3 zeigt eine Variante zur Ausführungsform nach Fig. 2, wobei die Lichtquellen 14 bis 17 den jeweiligen Lichtquellen 5 bis 8 der F i g. 2 entsprechen. Die Kontrastwand 18 bzw. der Hintergrund entspricht der Wand 10 in F i g. 2. Im dargestellten Beispiel nach F i g. 3 ist der Hintergrund 18 bogenförmig ausgebildet. Dieser Hintergrund 18 muß jedoch nicht unbedingt aus einer festen Wand bestehen, sondern es kann sich auch um einen dunklen Raum wie Kabine od. dgl. handeln, in der sich die Vorrichtung befindet. Der Förderer besteht bei diesem Beispiel aus einer drehbaren Scheibe 13.

In F i g. 4, 5 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Flasche 2 von oben nach unten oder umgekehrt bewegt wird und zwar mittels eines Förderers in Form eines entsprechend auf- und abbewegbaren Trägers 19 bspw. in Form einer Scheibe oder eines anderen geeigneten Halters und wird von zwei Lichtquellen 20, 21 beleuchtet. Der Detektor 3 besteht aus einer an sich bekannten Fernsehkamera, bspw. einer CCD-Kamera.

Die nachfolgenden Erläuterungen gelten zwar für alle Ausführungsformen der Fig. 1 —4, der Einfachneit haiber nimmt die nachfolgende Erläuterung zur F i g. 6 jedoch nur bezug auf F i g. 4.

Wird eine Flasche od. dgl Gegenstand, wie vorerwähnt, beleuchtet, so ist ein längs der Flasohenkontur scharf angegrenztes, helles, schmales Feld 22, 23 zu beobachten. Für eine bspw. gewählte Höhe hn der Flasche 2 wird also der Detektor 3 ein Videosignal V(Fig. 6b) erzeugen, das zwei Signalspitzen 22', 23' aufweist. Um ein eindeutiges Bild der Flaschenbreite bn auf dem Niveau hn zu erhalten, wird das Videosignal V zu einem Schwellenkreis 24, wo seine Amplitude begrenzt wird, und einem pulsbildenden Kreis 25 geleitet (F i g. 4), wobei ein Pulssignal Pmit einem ersten und einem zweiten Puls 26,27 gebildet wird und wobei die erwähnte Breite bn durch den Abstand zwischen der Vorderflanke des Pulses 26 und der nacheilenden Flanke des Pulses 27 definiert ist Die erwähnte Schwelle in F i g. 6b kann auf ein wählbar geeignetes Niveau gelegt werden (im Beispiel 20% der größten Videoamplitude des Detektors 3). Bei Verwendung einer Fernsehkamera als Detektor 3 wird somit jede Zeile des gesamten Fernsehbildes eine Information bn über die Breite der Flasche bei einer entsprechenden Höhe hn der Flasche enthalten. Die derart erzielten Zeilenpulse können ggf. in einen digitalen Code umgeformt werden, um eine eindeutige Definition der Flasche zu liefern.

In den F i g. 7, 8 sind Ausführungsformen des Detektors 3 dargestellt. F i g. 7 zeigt eine photoempfindliche Bildaufnahmeeinheit 28, die aus einer Vielzahl von Elementen 29 besteht, wobei die Einheit 28 in der Lage ist, ein an die Elemente übertragenes Bild zu speichern. Diese Elemente sind sogenannte CCD-Elemente, und der eingesetzte Detektor 3 ist somit eine CCD-Kamera an sich bekannter Art, die u. a. in modernen Bildfunkanlagen und in Miniatur-Fernsehkameras verwendet werden. Wie bereits angedeutet, ist der Einsatz einer solchen CCD-Kamera besonders vorteilhaft bei Blitzbeleuchtung, weil eine derartige Kamera im Gegensatz zu üblichen Fernsehkameras eine bedeutend bessere Speicherung des Bildes zuläßt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 8 liegt eine Säule, bspw. aus CCD-Elementen od. dgl. vor. Wenn das Bild der Flasche über die Optik 4 auf den Detektor 30 übertragen wird, erhält man ein zeilenpunktdefiniertes Bild der Flasche, wenn sich diese am Detektor 30 vorbeibewegt. In diesem Fall muß gleichzeitig mit der Passage der Flasche eine intermittierende Auslesung vom Status der einzelnen Elemente 31, die in den Detektor eingehen, vorgenommen werden, und die »Null-Stellung« derselben muß somit rasch erfolgen, da die ausgelesenen Daten in einer Speichereinheit gespeichert werden.

Die in den F i g. 7, 8 dargestellten Detektoren 28, 30 eignen sich besonders für die Ausführungsformen nach den F i g. 1 bis 3, bei denen die Flasche kontinuierlich am Detektor vorbeibewegt wird. Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 ist es vorteilhaft, die Flasche einen kurzen Augenblick anzuhalten, bis ein vollständiges Bild der Flasche erzeugt ist. Bei der Verwendung einer CCD-Kamera od. dgl. kann die Flasche jedoch kontinuierlich durch die Detektorstation bewegt werden, da die Lichtquelle einen Lichtblitz abgibt, wenn sich die Flasche direkt gegenüber der Optik 4 des Detektors 3 befindet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konturer-Patentansprüche: kennung von völlig oder teilweise durchsichtigen Gegenständen, wie Flaschen aus Glas oder Kunststoff ge-

1. Verfahren zur Konturerkennung von völlig maß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Voroder teilweise durchsichtigen Gegenständen, wie 5 richtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Flaschen aus Glas oder Kunststoff, wobei der Ge- Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

genstand durch eine Beleuchtungs- und Detektor- Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs gestation gefördert und die detektierten Werte elek- nannten Art sind nach der DE-OS 26 24 308 bekannt tronisch zu einem Abbild des Gegenstandes umge- Mit diesem Verfahren bzw. dieser Vorrichtung wird ohsetzt werden, dadurch gekennzeichnet, io ne Ganzflächenbeleuchtung des Gegenstandes die Gedaß der Gegenstand zur Erzeugung einer stärkeren genstandskontur mit einem Lichtstrahl abgetastet und Konturlichtintensität aus mindestens zwei Richtun- dieser bei Auftreffen auf den Gegenstand abgeblendet, gen beleuchtet und das von der Oberfläche des Ge- was allerdings zu einer ungenauen Abbildung führt
genstandes reflektierte Licht mittels eines Detektors Bei Projektion des Lichtes gegen die Flasche, falls gegen einen dunklen Hintergrund betrachtet und 15 diese aus Glas oder Kunststoff besteht, treten nämlich das dabei an der Außenkontur des Gegenstandes Lichtbrechungsphänomene auf, die im Detektor falsche entstehende, in bezug auf das oberfläehenreflektier- Signale bewirken können. Auch wenn dieses Lichtbrete intensivere Konturlicht im Detektor in elektrische chungsphänomen gering ist, besteht dennoch das BeSignale umgesetzt wird und diese weiter verarbeitet dürfnis, von der Flasche oder dem Flüssigkeitsbehälter werden. 20 ein so genaues Bild wie möglich zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Zum Stand der Technik ist auch noch auf die DE-AS zeichnet, daß zur Ermittlung der Breite Qm) des Ge- 27 05 936 und die US-PS 41 83 013 zu verweisen, die die genstandes bei einer jeweiligen Höhe (hn) für eine gleiche Thematik betreffen, sich aber insbesondere mit Anzahl von Niveaus (n) das elektrische Signal des der elektronischen Weiterverarbeitung von aufgenom-Konturlichtes in seiner Amplitude begrenzt und in je 25 menen Bildsignalen befassen, die auch zum Teil schon zwei Pulssignale umgewandelt wird und der Ab- Gegenstand der erwähnten DE-OS 26 24 308 ist.
stand zwischen der Vorderflanke des ersten Pulssi- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend gnales und der nacheilenden Flanke des zweiten vom Verfahren der eingangs genannten Art, ein Verfah-Pulssignales zur Breitendefinition des Gegenstandes ren und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichverwendet wird. 30 tung zu schaffen, mit dem die Reflexionsintensität des

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Lichts längs einer Gegenstandkontur erhöht und die zeichnet, daß als deutlich unterscheidbare Signale Wiedergabe der Gegenstandsabbildung verbessert wer-Ausgangssignale einer Fernsehkamera, wie CCD- den kann.

Kamera verwendet werden. Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 35 genannten Art nach der Erfindung durch das im Kenndadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung des zeichen des Patentanspruchs 1 und des Vorrichtungsan-Gegenstandes kontinuierlich, intermittierend oder Spruches 7 Erfaßte gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen synchron mit der momentanen Stellung des Gegen- ergeben sich nach den echten Unteransprüchen 2—6 Standes direkt gegenüber dem Detektor durchge- und 8.

führt wird. 40 Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wird vorteilhaft der Effekt ausgenutzt, daß bei Ganzbedadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand konti- leuchtung bspw. einer ganz oder teilweise durchsichtinuierlich am Detektor vorbeibewegt wird. gen Flasche in einem im übrigen dunklen Raum oder

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gegen einen dunklen Hintergrund, Randeffekte deutlich dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand in das 45 erkennbar werden, während die übrigen Flächen des Betrachtungsfeld des Detektors gefördert, dort min- Gegenstandes trotz Ganzflächenbeleuchtung dunkler destens während der Betrachtungsdauer des Detek- bleiben.

tors in Ruhe gehalten und danach weitergefördert Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrich-

wird. tung werden nachfolgend anhand der zeichnerischen

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens 50 Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bestehend aus Es zeigt

einer Gegenstandsfördereinrichtung mit Detektor F i g. 1 perspektivisch eine Ausführungsform der Vor- und Beleuchtungseinrichtung, dadurch gekennzeich- richtung zur Durchführung des Verfahrens;
net, daß die Beleuchtungseinrichtung aus mindestens F i g. 2 in Draufsicht die Ausführungsform nach zwei, den Gegenstand aus verschiedenen Richtun- 55 Fig. 1;

gen bestrahlenden Lichtquellen (5 bis 8; 14 bis 17; 20, F i g. 3 in Draufsicht eine andere Ausführungsform;

21) gebildet ist und der Detektor (3) zwischen den Fig.4,5 in Draufsicht und perspektivisch eine weite-

Lichtquellen (8, 9; 14, 15; 20, 21) hindurch auf den re Ausführungsform;

Gegenstand (2) gerichtet und hinter diesem ein Fig.6a—6c das Prinzip der Erfassung der Gegendunkler Hintergrund, wie Wand (10, 18), Dunkel- 60 Standskontur und
raum oH, Ao\, angeordnet ist, F i g. 7. 8 sohematisch unterschiedliche Ausführungs-

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn- formen von Detektoren.

zeichnet, daß der Detektor (3) aus einerVielzahl von Nachfolgend wird auf eine Flasche, bspw. leere FIa-

lichtempfindlichen Zellen (31) in Flächenanordnung sehe Bezug genommen, die völlig oder teilweise durchgebildet ist. 65 sichtig, dunkel oder hell sein und aus Glas oder Kunststoff bestehen kann. Es sei jedoch darauf hingewiesen,

daß es sich auch um irgendeinen förderbaren Gegenstand handeln kann und nicht notwendigerweise um ei-