DE69610925T2

DE69610925T2 - Vorrichtung zur untersuchung von flaschengewinden und verfahren zu deren betrieb

Info

Publication number: DE69610925T2
Application number: DE69610925T
Authority: DE
Inventors: Reza Safaee-Rad
Original assignee: Image Processing Systems Inc
Current assignee: Photon Dynamics Canada Inc
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2016-08-03
Also published as: MX9801012A; AU6609696A; TW371745B; EP0842415A1; DE69610925D1; DK0842415T3; CA2228381A1; EP0842415B1; US6448549B1; WO1997006429A1; AU710820B2; ZA966647B; JPH11510256A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Flaschenprüfssysteme und insbesondere ein Prüfsystem und ein Verfahren zum Erfassen von Gewindedefekten bei Flaschen.

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Herkömmliche Flaschenbearbeitungsanlagen bewegen Flaschen mit hoher Geschwindigkeit entlang einer Bearbeitungsstraße. Es ist wichtig, die Flaschen zu überprüfen, um defekte Flaschen zu erfassen. Diese Defekte schließen Risse oder Absplitterungen in dem Gewindebereich am Hals der Flasche ein, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Falls erforderlich, werden Flaschen mit Defekten zurückgewiesen, das heißt aus der Herstellungsstraße entfernt. Aufgrund der Geschwindigkeit, mit der die Herstellungsstraßen arbeiten, ist eine sehr schnelle Defekterfassung erforderlich. Eine computerisierte Videobildanalyse ist für diesen Zweck aufgrund ihrer kontaktlosen Natur, der hohen Geschwindigkeit, der Fähigkeit zum Treffen einer Entscheidung und der Fähigkeit zum Analysieren einer großen Flaschenfläche mit jedem Videobild gut geeignet.
Prüfsysteme zum Erfassen von Gewindedefekten bei Flaschen, die sich entlang einer Bearbeitungsstraße bewegen, wurden bereits entwickelt. Beispielsweise zeigt das US-Patent Nr. 3,848,742 für Krenmayr ein System zum Erfassen von verschiedenen Arten von Defekten im Inneren des Glases am Flaschenhals auf. Während des Betriebes dieses Systems wird die Flasche an Ort und Stelle um 360º um ihre zentrale senkrechte Achse gedreht und muss in dem Prüfbereich exakt positioniert werden. Diese Erfordernisse verlangsamen die Prüfgeschwindigkeit des Systems, was es dem System erlaubt, nur eine geringe Anzahl von Flaschen pro Minute (beispielsweise 200 90-Gramm- Flaschen pro Minute) zu prüfen.
Das US-Patent Nr. 4,701,612 für Strurgil und das US-Patent Nr. 4,958,223 für Juvinall, die beide denselben Rechtsinhaber haben, zeigen Prüfsysteme auf, bei denen es erforderlich ist, daß Glas- oder Kunststoffbehälter in vertikaler Ausrichtung gehalten werden und um ihre Mittelachse um 360º gedreht werden. Ferner erfordern die Systeme einen Graustufenmusterabgleich, das heißt, daß das Graustufenbild der Fläche der geprüften Flasche mit einem Standardbild, das einen akzeptablen Behälter darstellt, verglichen werden muss. Um einen Musterabgleich dieser Art umzusetzen, ist eine Vorverarbeitung erforderlich, um eine Standardausrichtung zu erreichen, bevor der Musterabgleichprozeß ausgeführt werden kann. All diese Erfordernisse führen zu dem Mangel einer allgemein geringen Prüfgeschwindigkeit.
Das US-Patent Nr. 5,126,556 für Domenico et al. zeigt drei Verfahren zum Prüfen von Flaschen zum Erfassen von Gewindedefekten auf. Die ersten beiden Verfahren basieren auf der exakten Positionierung einer Flasche in dem Prüfbereich. Insbesondere muss die vertikale Mittelachse der Flasche mit der optischen Achse des Abbildungssystems zusammenfallen. Das dritte Verfahren erfordert jedoch, daß eine Flasche 90º um ihre vertikale Mittelachse gedreht wird, während die Flasche sich entlang einer Fördereinrichtung bewegt. Bei allen drei Verfahren basiert die Defekterfassung auf einem Graustufenmusterabgleich. Wie vorstehend angeführt ist eine vorausgehende Vorverarbeitung erforderlich, bevor ein Musterabgleich umgesetzt werden kann.
Das US-Patent Nr. 5,444,535 für Axelrod zeigt eine optische Vorrichtung mit hohem Rauschabstand und ein Verfahren zum Erfassen von Gewindebeschädigungen an Glasflaschen auf. Die Vorrichtung enthält eine Quelle, um Licht auf eine Ziel-Glasoberfläche zu richten. Die Quelle wird so ausgewählt, daß sie Licht bei Wellenlängen emittiert, die im wesentlichen die Absortionsbandbreite des Ziel-Glases überlappen. Eine erste optische Polarisationseinrichtung polarisiert das von der Lichtquelle emittierte Licht, bevor das Licht auf die Ziel- Glasoberfläche auftritt. Ein Lichtdetektor in Form eines Fotodetektors und eine zweite optische Polarisationseinrichtung, die in kreuzpolarisierter Beziehung zu der ersten optischen Polarisationseinrichtung angeordnet ist, werden in der Weise bezüglich des einfallenden Strahles auf der Ziel-Glasoberfläche angeordnet, daß sie einen gestreuten Lichtstrahl erfassen. Der Lichtdetektor ist in einem Winkel im Brewsterbereich angeordnet und erzeugt ein Erfassungssignal ansprechend auf das durch Defekte in der Ziel-Glasoberfläche gestreute Licht.
Obgleich die vorstehend genannten Dokumente zum Stand der Technik Prüfsysteme zum Erfassen von Gewindedefekten bei Flaschen aufzeigen, besteht weiterhin Bedarf für verbesserte Systeme zum rascheren und genaueren Erfassen von Gewindedefekten bei Flaschen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren und ein System zum Prüfen von Flaschen zur Erfassung von Gewindedefekten zu schaffen.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Prüfen von einen Gewindeabschnitt aufweisenden Flaschen auf Gewindedefekte geschaffen, während die Flaschen sich entlang einer Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsstraße bewegen, ohne daß eine Handhabung oder Manipulation der Flaschen erforderlich ist, enthaltend die Schritte:
(i) Erfassen von Videobildern jeder Flasche mit Videokameras, während sich die Flasche in die Sichtfelder der Videokameras bewegt, ohne daß es erforderlich ist, daß die Flasche sich an einer bestimmten Position innerhalb der Sichtfelder befindet, wobei jedes Videobild einen allgemeinen Interessenbereich einschließt, der einen unterschiedlichen Abschnitt des Gewindeabschnitts der Flasche enthält;
(ii) Bestimmen der Position des Gewindeabschnitts der Flasche für jedes Videobild innerhalb des allgemeinen Interessenbereichs basierend auf der Position eines Merkmals der Flasche innerhalb des allgemeinen Interessenbereichs;
(iii) Segmentieren eines Abschnitts des allgemeinen Interessenbereichs für jedes Videobild, der den Abschnitt des Gewindeabschnitts einschließt, in eine Vielzahl von spezifischen Interessenbereichen; und
(iv) Untersuchen der Pixel des Videobildes in den spezifischen Interessenbereichen für jedes Videobild, um Gewindedefekte allgemein über den Umfang der Flasche zu erfassen.
In der bevorzugten Ausführungsform ist das Merkmal der Flasche, das in Schritt (ii) bestimmt wird, der obere Rand der Flasche. Sobald der obere Rand der Flasche festgestellt ist, wird anschließend eine Referenzposition basierend auf der Position der Flasche festgelegt. Der Abschnitt des allgemeinen Interessenbereichs und die Positionen der spezifischen Interessenbereiche werden anschließend basierend auf der Position des Referenzortes bestimmt.
In einer Ausführungsform ist der Referenzort in der Mitte des oberen Randes positioniert und ein mittlerer spezifischer Interessenbereich wird in Bezug zu dem Referenzort bestimmt.
Die Positionen der anderen spezifischen Interessenbereiche auf entgegengesetzten Seiten des mittleren spezifischen Interessenbereichs werden anschließend bezüglich der Position des mittleren spezifischen Interessenbereichs bestimmt. Vorzugsweise sind die anderen spezifischen Interessenbereiche in Y-Richtung zunehmend versetzt, je weiter sie von dem mittleren spezifischen Interessenbereich entfernt sind, um dem Gewindeabschnitt der Flasche in dem Videobild zu folgen. Auch ist bevorzugt, daß die anderen spezifischen Interessenbereiche eine abnehmende Breite (das heißt in einer X-Richtung) haben, je weiter sie von dem mittleren spezifischen Interessenbereich entfernt sind, um perspektivische Effekte auszugleichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird während Schritt (iv) ein Schwarz/Weiß-Pixelschwellenwert für die spezifischen Interessenbereiche bestimmt. Die Pixel des Videobildes innerhalb der spezifischen Interessenbereiche werden mit dem Pixelschwellenwert verglichen und die Pixel werden als schwarz oder weiß in Abhängigkeit von den Vergleichsresultaten binär verarbeitet. Gruppen von zusammenhängenden weißen Pixeln, die größer als eine Schwellenanzahl sind, werden gefiltert, und wenn die Formen der Gruppen von zusammenhängenden weißen Pixeln nicht einem Flaschengewinde ähneln, werden die Gruppen von zusammenhängenden weißen Pixeln als Gewindedefekte bestimmt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Vorliegenden Erfindung wird ein System zum Überprüfen von Flaschen mit einem Gewindeabschnitt geschaffen, während die Flaschen entlang einer Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsstraße bewegt werden, ohne daß eine Handhabung oder Manipulation der Flaschen erforderlich ist, enthaltend:
eine Vielzahl von Videoabbildungsabschnitten, die entlang der Bearbeitungsstraße an beabstandeten Orten angeordnet sind, wobei jeder Videoabbildungsabschnitt bezüglich der Bearbeitungsstraße so ausgerichtet ist, daß er ein Videobild jeder Flasche in einem unterschiedlichen Umfangsbereich derselben aufnimmt, während sich jede Flasche in das Sichtfeld des Videoabbildungsabschnitts bewegt, ohne daß es erforderlich ist, daß die Flasche an einer bestimmten Position in dem Sichtfeld ist, wobei jedes Videobild einen allgemeinen Interessenbereich einschließt, der einen unterschiedlichen Teil des Gewindeabschnitts jeder Flasche enthält; und
Verarbeitungseinrichtungen, die in Kommunikation mit den Videoabbildungsabschnitten stehen und die von diesen aufgenommenen Videobilder empfangen, welche Verarbeitungseinrichtungen in Echtzeit jedes Videobild verarbeiten, um die Position des Gewindeabschnitts der Flasche in dem allgemeinen Interessenbereich basierend auf dem Ort eines Merkmals der Flasche innerhalb des allgemeinen Interessenbereichs zu bestimmen; einen Teil des allgemeinen Interessenbereichs, der den Teil des Gewindeabschnitts einschließt, in eine Vielzahl von spezifischen Interessenbereichen segmentieren; und Pixel in dem spezifischen Interessenbereichen untersuchen, um Gewindedefekte allgemein über den Umfang der Flasche zu erfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält jeder Videoabbildungsabschnitt eine Videokamera und eine Lichtquelle. Die Lichtquelle und die Videokamera sind auf gegenüberliegenden Seiten der Bearbeitungsstraße angeordnet und so ausgerichtet, daß die Videobilder des gesamten Umfangs jeder Flasche aufgenommen werden. In einer Ausführungsform signalisiert die Verarbeitungseinrichtung einen Flaschenauswerfmechanismus stromabwärts des Prüfsystems, wenn eine fehlerhafte Flasche erfaßt wird, so daß die fehlerhafte Flasche aus der Bearbeitungsstraße entfernt werden kann.
Die vorliegende Erfindung bietet insofern Vorteile, als Gewindedefekte bei Flaschen erfaßt werden können, ohne daß die Handhabung der Flaschen erforderlich wäre, und während die Flaschen mit hoher Geschwindigkeit entlang der Bearbeitungsstraße bewegt werden. Wenn eine fehlerhafte Flasche erfaßt wird, signalisiert das Prüfsystem einen Flaschenauswerfmechanismus, um das Entfernen der fehlerhaften Flasche aus der Bearbeitungsstraße zu erlauben, ohne die Bewegung der Flaschen entlang der Bearbeitungsstraße zu verlangsamen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer Flaschenbearbeitungsstraße, die ein Prüfsystem zum Erfassen von Flaschendefekten gemäß vorliegender Erfindung enthält;
Fig. 2 ist ein schematisches Blockdiagramm des in Fig. 2 gezeigten Prüfsystems;
Fig. 3 ist eine Draufsicht eines Abschnitts des in Fig. 1 gezeigten Prüfsystems;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts des in Fig. 1 gezeigten Prüfsystems;
Fig. 5 ist eine Darstellung eines Videobildes einer Flasche, das von dem Prüfsystem von Fig. 1 aufgenommen wurde;
Fig. 6 ist eine Darstellung eines binär verarbeiteten Videobildes, die spezifische Interessenbereiche in dem Videobild zeigt;
Fig. 7a ist eine Darstellung von spezifischen Interessenbereichen in dem Videobild nach der Binärverarbeitung zur Darstellung von Gewindedefekten;
Fig. 7b ist eine Darstellung von spezifischen Interessenbereichen, die signifikante Gewindedefekte enthalten;
Fig. 8 ist eine Darstellung eines binär verarbeiteten Videobildes und zeigt eine alternative Ausführungsform von spezifischen Interessenbereichen in dem Videobild.
Fig. 9 ist eine Darstellung von gruppierten spezifischen Interessenbereichen, die in Fig. 8 gezeigt sind;
Fig. 10 ist eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform einer Flaschenbearbeitungsstraße, die ein Prüfsystem zum Erfassen von Flaschendefekten enthält;
Fig. 11 ist ein schematisches Blockdiagramm des Prüfsystems aus Fig. 10;
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt des in Fig. 11 gezeigten Prüfsystems darstellt; und
Fig. 13 ist eine Darstellung eines binär verarbeiteten Videobildes, das von dem Prüfsystem aus Fig. 10 aufgenommen wurde, welches spezifische Interessenbereiche und darin enthaltene Gewindedefekte zeigt.
Fig. 1 zeigt einen Teil einer Bearbeitungsstraße in einer Abfüllanlage, die allgemein mit Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Die Bearbeitungsstraße enthält ein Fördersystem 12, um Glasflaschen 14 entlang einem mit Bezugszeichen 15 bezeichneten Weg mit hoher Geschwindigkeit, typischerweise im Bereich von 800 bis 1350 Flaschen pro Minute, zwischen verschiedenen Stationen, die an der Bearbeitungsstraße angeordnet sind, zu bewegen. Entlang der Bearbeitungsstraße ist ein Prüfsystem 16 angeordnet, um den Gewindeabschnitt jeder Glasflasche 14 auf Defekte zu prüfen, während die Flaschen sich entlang dem Fördersystem 12 bewegen, ohne daß es erforderlich ist, daß die Flaschen 14 behandelt bzw. gehandhabt werden. Stromabwärts des Prüfsystems 16 ist ein Flaschenauswerfmechanismus 18 vorhanden. Der Flaschenauswerfmechanismus 18 spricht auf das Prüfsystem 16 an und entfernt fehlerhafte Flaschen aus der Bearbeitungsstraße, so daß diese Flaschen nicht stromabwärts zu den anderen Stationen in der Abfüllanlage gebracht werden.
In Fig. 2 ist das Prüfsystem 16 deutlicher dargestellt. Wie zu erkennen ist, enthält das Prüfsystem eine Vielzahl von Videoabbildungsabschnitten 20, die über dem Fördersystem 12 an beabstandeten Orten angeordnet sind. Jeder Videoabbildungsabschnitt 20 enthält eine Pulnix CCD-Kamera 22 und eine Halogenlampe 24. Ein Flaschenerfassungssensor 26 gehört zu jedem Videoabbildungsschnitt 20. Die Flaschenerfassungssenoren sind entlang dem Fördersystem 12 ihren zugehörigen Videoabbildungsabschnitten 20 benachbart angeordnet. Ein zusätzlicher Flaschenerfassungssensor 28 ist an dem Fördersystem 12 stromabwärts der Videoabbildungsabschnitte 20 angeordnet, um Flaschen beim Austritt aus dem Prüfsystem 16 zu erfassen. Die Flaschenerfassungssensoren 26 und 28 sind vorzugsweise fotoelektrische Sensoren, wie beispielsweise die von Omron hergestellten.
Die Flaschenerfassungssensoren 26 und 28, CCD-Kameras 22 und Halogenlampen 24 sind mit einer Anschlußplatine 30 verbunden. Ein Temperatursensor 32, eine Codiereinrichtung 34 und eine Lampenleistungsversorgung 36 sind ferner mit der Anschlußplatine 30 verbunden. Die Codiereintichtung 34 ist an dem Fördersystem 12 angeordnet und erfaßt die Geschwindigkeit der Flaschen 14 während ihrer Bewegung entlang dem Fördersystem 12. Die Anschlußplatine 30 ist ferner mit einem Alarmeinrichtung 38 in Form einer Bake und mit dem Flaschenauswerfmechanismus 18 verbunden. Ferner ist ein Computer 40 an die Anschlußplatine 30 angeschlossen.
Der Computer 40 enthält eine Vielzahl von Videobildprozessoren 42, von welchen jeder einer der CCD-Kameras 22 zugeordnet ist. Jeder Videobildprozessor 42 enthält eine ARTVC-Tochterplatine, um Videobilder zu erfassen, die von den CCD-Kameras 22 ausgegeben wird, sowie eine Hauptplatine, um die von der Tochterplatine erfassten Videobilder zu verarbeiten und zu analysieren, um Flaschengewindedefekte zu erfassen, wie nachfolgend beschrieben wird. Die Videobildprozessoren 42 erfassen und verarbeiten Videobilder, die ansprechend auf die Flaschenerfassungssensoren 26 von den CCD-Kameras 22 ausgegeben werden. Eine Bearbeitungsstraßenplatine 44 in dem Computer 40 spricht ebenfalls auf die Flaschenerfassungssensoren 26 und 28 und auf die Codiereinrichtung 34 an und verfolgt die Positionen der Flaschen während ihrer Bewegung durch das Prüfsystem 16 mit, um das Auffinden und Entfernen von fehlerhaften Flaschen aus dem Fördersystem 12 durch den Flaschenauswerfmechanismus 18 zu ermöglichen. Eine PCOM-Platine 46 in dem Computer 40 überwacht und prüft das Prüfsystem 16, um Alarmbedingungen zu erfassen, wie nachfolgend beschrieben wird.
Ein Bedienungsmonitor 48 und ein dazugehöriger berührungsgesteuerter Bildschirm 50 sind ferner mit dem Computer 40 verbunden, um einer Bedienungsperson die Eingabe von Befehlen für das Prüfsystem 16 und das Betrachten der Resultate der Flaschenprüfungen zu ermöglichen. Ein Live-Monitor 52 ist ebenfalls über die Anschlußplatine 30 mit dem Computer 40 verbunden und zeigt ein Videobild der letzten fehlerhaften Flasche an, die an einem Videoabbildungsabschnitt 20 vorbeigelaufen ist. Eingabeeinrichtungen, wie zum Beispiel eine Maus 54 und eine Tastatur 56, sind ebenfalls mit dem Computer 40 verbunden, um das Initialisieren und Neuprogrammieren des Prüfsystems erforderlichenfalls zu ermöglichen.
Die Komponenten des Prüfsystems 16 mit Ausnahme der Flaschenerfassungssensoren 26 und 28 sind in einem Gehäuse (nicht dargestellt) untergebracht, das über das Fördersystem 12 gestülpt ist. Gebläse 62 sind in dem Gehäuse angebracht, um die Temperatur darin zu senken. Ein schaltbares Leistungsversorgungsmodul 64 ist mit der Wechselstromversorgung verbunden und führt den Gebläsen 62, der Lampenleistungsversorgung 54, dem Live-Monitor 52 bzw. dem Bedienungsmonitor 48 und dem Computer 40 elektrische Leistung zu.
In Fig. 3 sind die Videoabbildungsabschnitte 20 besser dargestellt. Wie zu erkennen ist, sind die CCD-Kameras 22 und die Halogenlampe 24 jedes Videoabbildungsabschnitts auf gegenüberliegenden Seiten des Fördersystems 12 angeordnet. Die CCD-Kameras und die Halogenlampen sind ferner in eng aneinanderstehenden, stromaufwärts und stromabwärts abgeschirmten Paaren 66 und 68 jeweils angeordnet, um die Länge des Prüfsystems 16 entlang dem Fördersystem 12 zu reduzieren und die Störung zwischen benachbarten Videoabbildungsabschnitten 20 zu begrenzen. Genauer ausgedrückt sind die CCD-Kamera 20 und die Halogenlampe 24 in jedem Videoabbildungsabschnitt 20 auf entgegengesetzten Seiten des Fördersystems 12 positioniert und seitlich versetzt, so daß die optischen Achsen OA jedes Videoabbildungsabschnitts einen schrägen Winkel relativ zu dem Weg 15 der Flaschen während ihres Laufes entlang dem Fördersystem 12 bilden. Insbesondere bilden die optischen Achsen des stromaufwärtsliegenden Paares 66 von Videoabbildungsabschnitten 20 stumpfe Winkel relativ zu dem Weg 15, während die optischen Achsen des stromabwärtsliegenden Paares 68 von Videoabbildungsabschnitten 20 spitze Winkel relativ zu dem Weg 15 bilden. Die Positionen der CCD-Kameras 22 und Halogenlampen 24 bezüglich der Seiten des Fördersystems 12 wechseln in aufeinanderfolgenden Videoabbildungsabschnitten 20 ab.
Das Sichtfeld jeder CCD-Kamera 22 schließt annährend 110 Grad des Umfangs des Gewindeabschnitts einer Flasche 14 ein. Die abwechselnden Positionen der CCD-Kameras 22 und Halogenlampen 24 in aufeinanderfolgenden Videoabbildungsabschnitten 20 und die Ausrichtung der CCD-Kameras und Halogenlampen in den Videoabbildungsabschnitten 20 stellen sicher, daß die Sichtfelder der CCD-Kameras 22 einander überlappen und den gesamten Umfang der Flasche 14 während ihres Laufes durch das Prüfsystem 16 umfassen. Der verringerte Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Videoabbildungsabschnitten 20 und die überlappenden Sichtfelder der CCD-Kameras 22 minimieren die Wahrscheinlichkeit, daß eine Flasche auf dem Fördersystem 12 während ihres Laufes zwischen den aufeinanderfolgenden Videoabbildungsabschnitten in einem Ausmaß um ihre mittlere Längsachse rotiert, das dazu führt, daß ein Bereich des Gewindeabschnitts der Flasche nicht in einem Videobild erfaßt wird, das von einem der Videoabbildungsabschnitte 20 aufgenommen wird. Auf diese Weise können mehrere Videobilder der Flasche asynchron von den Videoabbildungsabschnitten 20 aufgenommen werden, wobei sichergestellt wird, daß die Videobilder den gesamten Umfang des Gewindeabschnitts der Flasche umfassen.
Fig. 4 zeigt die Ausrichtung der CCD-Kamera 22 und der Halogenlampe in einem der Videoabbildungsabschnitte 20 am besten. Der Durchschnittsfachmann erkennt, daß die Ausrichtung der CCD-Kameras 22 und der Halogenlampen 24 in jedem der Videoabbildungsabschnitte gleich ist. Wie zu erkennen ist, ist die Halogenlampe 24 an dem Gehäuse aufgehängt und so ausgerichtet, daß sie Licht 70 nach unten zur Flasche 14 in einem Winkel von etwa 45º richtet, um die Flasche von hinten zu beleuchten. Ein Doppelscheibenfenster 72 ist vor der Halogenlampe 24 positioniert und so ausgerichtet, daß der Lichtstrahl 70 allgemein senkrecht auf der Ebene der Fensterscheibe 72 auftrifft. Eine der Scheiben des Fensters 72 ist relativ zur anderen Scheibe verschiebbar, um die Reinigung des Fensters 72 zu ermöglichen.
Die CCD-Kamera 22 ist an dem Gehäuse aufgehängt und mit ihrer Linse 74 nach unten weisend parallel zur Längsrichtung der Flasche 14 ausgerichtet. Ein unter der CCD-Kamera 22 positionierter Winkelspiegel 76 ist ebenso an dem Gehäuse aufgehängt und richtet das von der Flasche 14 reflektierte Licht auf die CCD-Kamera 22. Der Spiegel ist in einer solchen Winkelstellung, daß er einen Winkel von etwa 65º bezüglich der Ebene der Linse 74 der CCD-Kamera 22 bildet. Ein Doppelscheibenfenster 78 ist zwischen dem Spiegel 76 und der Flasche 14 angeordnet und so ausgerichtet, daß seine Ebene senkrecht zu dem von der Flasche reflektierten und zu dem Spiegel 76 gerichteten Licht ist. Eine der Scheiben des Fensters 78 ist relativ zur anderen Scheibe verschieblich, um das Reinigen des Fensters 78 zu ermöglichen. Die Fenster 72 und 78 können auf Wunsch mit einer Antireflexbeschichtung beschichtet sein. Die Winkelrichtung des Lichts 70, das von der Halogenlampe 24 erzeugt wird, und die Ausrichtung des Spiegels 76 und der Fenster 72 und 78 erlauben, wie sich gezeigt hat, Gewindedefekte durchgehend zu erfassen, während die interne Gesamtreflexion reduziert wird.
Obgleich nicht darstellt, sind die Fenster 72 und 78 an einer Halterung mit umgekehrter Zick-Zack-Form befestigt, die sich über das Gehäuse erstreckt. Dies ermöglicht es, daß die Halterung die Fenster 72 und 78 jedes Videoabbildungsabschnitts 20 über ihre Länge an beabstandeten Orten aufnimmt.
Während des Betriebes erfaßt der Flaschenerfassungssensor 26, wenn eine Flasche 14 entlang dem Fördersystem 12 bewegt wird und den Flaschenerfassungssensor 26 passiert, die Anwesenheit der Flasche 14 und gibt ein Flaschenerfassungssignal aus. Das Flaschenerfassungssignal wird von der Anschlußplatine 30 erfaßt und zu der zugehörigen CCD-Kamera 22 sowie zu dem Computer 40 weitergeleitet. Die CCD-Kamera 22 spricht auf das Flaschenerfassungssignal an, indem sie ihren Verschluss öffnet, so daß ein Videobild 100 des Randes 102 und des Gewindes 104 der Flasche 14 aufgenommen wird, wie Fig. 5 zeigt. Der Computer 40 verwendet das Flaschenerfassungssignal, um den Videobildprozessor 42, der zu der CCD-Kamera 22 gehört, zu aktivieren, so daß das von der CCD-Kamera 22 aufgenommene Videobild von der darin enthaltenen Tochterplatine erfaßt wird. Der Computer 40 leitet das Flaschenerfassungssignal ferner zu der Bearbeitungsstraßenplatine 44, so daß die Flasche 14 gezählt werden kann und ihre Position während des Laufes durch das Prüfsystem 16 verfolgt werden kann. Das von der Tochterplatine in dem Videobildprozessor 42 erfasste Videobild 100 wird anschließend von der CPU in der Hauptplatine des Videobildprozessors analysiert, um Gewindedefekte zu erfassen, wie nachfolgend erläutert wird. Da das Prüfsystem 16 vier Flaschenerfassungssensoren 26 und zugehörige CCD-Kameras 22 und Videobildprozessoren 42 enthält, wird der vorstehend beschriebene Prozeß viermal durchgeführt, während jede Flasche das Prüfsystem 16 durchläuft.
Wenn keine wesentlichen Defekte an dem Gewinde 104 der Flasche 14 bei der Analyse der Videobilder 100 gefunden werden, kann die Flasche weiter entlang dem Fördersystem 12 laufen. Wenn ein wesentlicher Defekt in dem Gewinde 104 der Flasche 14 erfaßt wird, signalisiert die Bearbeitungsstraßenplatine 44 über die Anschlußplatine 30 dem Flaschenauswerfmechanismus 18, um den Flaschenauswerfmechanismus 18 das Entfernen der fehlerhaften Flasche aus dem Fördersystem 12 zu erlauben, wenn die fehlerhafte Flasche den Flaschenauswerfmechanismus erreicht.
Einzelheiten der Art und Weise, in der die erfassten Videobilder von den CPUs in den Videobildprozessorhauptplatinen analysiert werden, um Flaschengewindedefekte zu erfassen, werden nachfolgend beschrieben.
Wenn ein Videobild 100 von einem Videobildprozessor 42 erfaßt wird, wird das Videobild digitalisiert und in einem Speicher als zweidimensionale Pixelmatrix mit typischerweise 512 · 480 Pixeln gespeichert, die ein Sichtfeld von etwa 50 mm · 50 mm abdecken, so daß jedes Pixel etwa 0,1 mm · 0,1 mm des Videobildes darstellt. Anschließend erfaßt die CPU in der Hauptplatine ein Histogramm der Pixel in einem rechteckigen Fenster 108 innerhalb des Videobildes 100. Das rechteckige Fenster 108 kann zwischen 75% bis 100% der Pixel innerhalb des Videobildes 100 enthalten. Ein Schwarz/Weiß-Schwellenwert wird anschließend für das Videobild 100 unter Verwendung des Otsu-Verfahrens berechnet, wie in einem Artikel mit dem Titel "A Threshold Selection Method From Gray-level Histogram" von H. Otsu in IEEE Transactions an Systems, Man and Cybernetics, Band SMC-9, S. 62-69, 1979, beschrieben, dessen Inhalt hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Der berechnete Schwellenwert wird anschließend um ein empirisch bestimmtes Ausmaß verschoben. Der tatsächlich verwendete Schwellenwert basiert auf einem laufenden Durchschnitt des verschobenen Otsu-Schwellenwertes, der vorstehend für Videobilder berechnet wurde, die von der Videobilderfassungsplatine 42 erfaßt wurden. Dies ermöglicht es dem Prüfsystem 16, Alterung, Verschmutzung etc. auszugleichen, welche typischerweise zu dunkleren Videobildern führen.
Die Pixel in jeder Abtastzeile in dem Fenster 108 werden anschließend lauflängencodiert. Insbesondere wird davon ausgegangen, daß anfänglich die Pixel in jeder Abtastzeile einen Graustufenwert unter dem tatsächlichen Schwellenwert haben. Benachbarte Pixel in jeder Abtastzeile werden anschließend verglichen. Während jedes Vergleiches werden die Adressen der Pixel, welche von unter dem tatsächlichen Schwellenwert nach über dem tatsächlichen Schwellenwert wechseln und welche von über dem tatsächlichen Schwellenwert nach unter dem tatsächlichen Schwellenwert wechseln, aufgezeichnet. Pixel, die sich von unter dem tatsächlichen Schwellenwert nach über dem tatsächlichen Schwellenwert ändern, werden als weiß bezeichnet, während Pixel, die sich von über dem tatsächlichen Schwellenwert nach unter dem tatsächlichen Schwellenwert ändern, als schwarz bezeichnet werden. Auf diese Weise werden Paare von Pixeladressen für jede Abtastzeile gespeichert, wobei die erste Adresse jedes Paares den Beginn eines Segments von weißen Pixeln und die zweite Adresse jedes Paares das Ende des Segments von weißen Pixeln darstellt.
Nach dem vorstehend beschriebenen Vorgang untersucht die CPU die lauflängencodierten Daten, um ein Bezugsmerkmal des erfaßten Videobildes zu lokalisieren. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Bezugsmerkmal der obere Rand 102 der Flasche 14, der als ein Ring aus zusammenhängenden weißen Pixeln erscheint. Genauer ausgedrückt führt die CPU eine Blob- Erfassung an den lauflängencodierten Daten durch, um die Segmente von weißen Pixeln zu lokalisieren, die dem Ring ähneln. Fig. 6 ist ein Negativbild der Pixel in dem Fenster 108, die den Ring bilden (allgemein mit Bezugszeichen 110 bezeichnet).
Sobald der Ring 110 aus weißen Pixeln lokalisiert ist, wird ein umschließendes Rechteck 112, das mit den Abtastzeilen ausgerichtet ist, welches den Ring 110 umschließt, bestimmt. Die Mitte des Rechtecks 112 wird berechnet und als ein Bezugsort Xref, Yref verwendet. Nachdem der Bezugsort Xref, Yref festgestellt ist, wird ein rechteckiger zentraler spezifischer Interessenbereich 120 innerhalb des Fensters 108, das einen Abschnitt des Gewindes 104 der Flasche 14 umschließt, bestimmt, indem von dem Bezugsort in Y-Richtung um eine vorbestimmte Anzahl von Pixeln eine Abwärtsbewegung durchgeführt wird. Sobald der mittlere spezifische Interessenbereich 120 bestimmt ist, werden 10 andere rechteckige spezifische Interessenbereiche 122 auf beiden Seiten des mittleren spezifischen Interessenbereichs 120 ebenfalls bestimmt, was eine Gesamtzahl von 21 spezifischen Interessenbereichen ergibt. Die spezifischen Interessenbereiche 122 werden in Y-Richtung zunehmend versetzt, je weiter sie von dem mittleren spezifischen Interessenbereich 120 entfernt sind, so daß sie den Gewindegängen der Flasche um deren Umfang folgen. Die Abmessungen der spezifischen Interessenbereiche 122 nehmen auch in X- Richtung ab, je weiter sie von dem mittleren spezifischen Interessenbereich 120 entfernt sind, um Auswirkungen der Perspektive auszugleichen. Somit variiert die Anzahl der Pixel innerhalb der spezifischen Interessenbereiche 120 und 122, obgleich jeder spezifische Interessenbereich annährend 1000 Pixel (50 · 20 Pixel) hat.
Anschließend an den vorstehend beschriebenen Vorgang berechnet die CPU einen Schwarz/Weiß-Schwellenwert für jeden der spezifischen Interessenbereiche 120 und 122. Der für jeden der spezifischen Interessenbereiche berechnete Schwarz/Weiß- Schwellenwert basiert auf dem zuvor bestimmten tatsächlichen Schwellenwert. Der tatsächliche Schwellenwert wird jedoch für jeden spezifischen Interessenbereich skaliert, indem ein empirischer Verschiebungswert subtrahiert wird. Der empirische Verschiebungswert nimmt für spezifische Interessenbereiche 122, die von dem mittleren spezifischen Interessenbereich 120 weiter entfernt sind, zu. Die Größe der Schwarz/Weiß-Schwellenwerte nimmt damit ab, je weiter der spezifische Interessenbereich von dem mittleren spezifischen Interessenbereich entfernt ist. Wenn die Schwellenwerte für die spezifischen Interessenbereiche festgelegt sind, vergleicht die CPU die Pixel in den spezifischen Interessenbereichen innerhalb des Fensters 108 mit dem Schwellenwert und bezeichnet die Pixel als weiß oder schwarz in Abhängigkeit von den Resultaten der Vergleiche, um binär bearbeitete Pixel zu schaffen. Eine Blob-Erfassung wird anschließend an den binär bearbeiteten Pixeln in jedem der spezifischen Interessenbereiche durchgeführt, um Gruppen von zusammenhängenden weißen Pixeln in jedem spezifischen Interessenbereich zu lokalisieren.
Die CPU erfaßt dann ein Histogramm für jeden spezifischen Interessenbereich, indem die Anzahl der Pixel in den verschiedenen Gruppen gezählt wird. Die Flächen der Gruppen von zusammenhängenden Pixeln, die in den spezifischen Interessenbereichen 122 erfaßt wurden, werden dann gemäß ihren Positionen relativ zu dem mittleren spezifischen Interessenbereich 120 skaliert, um perspektivische Effekte auszugleichen, die einen gegebenen Defekt in den äußeren spezifischen Interessenbereichen 122 kleiner erscheinen lassen können als er in dem mittleren spezifischen Interessenbereich 120 erscheinen würde. Gruppen von Pixeln, die fünf oder weniger zusammenhängende binär bearbeitete Pixel haben, werden verworfen. Die binär bearbeiteten Pixel der übrigen Gruppen werden anschließend summiert und die Summe wird mit einem Flächenschwellenwert verglichen. Wenn die Summe den Flächenschwellenwert übersteigt, werden die Gruppen von zusammenhängenden weißen Pixeln gefiltert, um eine fehlerhafte Erfassung von Gewindedefekten zu reduzieren. Insbesondere werden die Form- und Flächeneigenschaften der zusammenhängenden weißen Pixel untersucht, um festzustellen, ob sie den Gewindegängen einer Flasche ähneln. Wenn eine Übereinstimmung festgestellt wird, bestimmt die CPU, daß die erzeugten weißen Pixel nicht das Resultat eines Gewindedefekts sind, sondern eher das Resultat eines gut ausgebildeten Gewindes. Wenn keine Übereinstimmung festgestellt wird, wird davon ausgegangen, daß in den Gewindegängen der Flasche (siehe Fig. 7a und 7b) ein Defekt 126 lokalisiert wurde.
Während des vorstehend beschriebenen Vorganges werden der Ring 110 und die Umrisse der spezifischen Interessenbereiche auf dem Bedienungsmonitor 48 dem Videobild überlagert dargestellt. Gruppen von zusammenhängenden weißen Pixeln werden ebenso auf dem Bedienungsmonitor 48 innerhalb des entsprechenden Umrisses des spezifischen Interessenbereiches dargestellt.
Sobald ein Gewindedefekt erfaßt wurde, gibt die CPU das erfasste Bild an den Live-Monitor 52 über die Verbindungsplatine 30 aus, so daß die fehlerhafte Flasche dargestellt wird. Die CPU gibt auch ein Signal an die Bearbeitungsstraßenplatine 44 ab, so daß die fehlerhafte Flasche verfolgt werden kann. Wenn die fehlerhafte Flasche den Flaschenerfassungssensor 28 erreicht und erfaßt wird, gibt die Bearbeitungsstraßeplatine 44 über die Verbindungsplatine 30 ein Signal an den Flaschenauswerfmechanismus 18 ab; so daß der Flaschenauswerfmechanismus die fehlerhafte Flasche verfolgen kann und sie aus dem Fördersystem 12 entfernen kann, wenn die fehlerhafte Flasche den Flaschenauswerfmechanismus erreicht.
Der vorstehend beschriebene Prozeß wird an Videobildern durchgeführt, die von jedem der Videobildprozessoren 42 erfaßt wurden. Somit werden während des Laufes jeder Flasche 14 entlang dem Prüfsystem 16 vier Videobilder des Randes und der Gewindegänge der Flasche aufgenommen. Da diese Videobilder annährend 110º des Flaschenumfangs umfassen und in Abständen von etwa 90º um den Umfang der Flasche aufgenommen werden, wird der gesamte Gewindeabschnitt jeder Flasche auf Defekte untersucht.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Vorgängen überwacht die PCOM-Platine 46 in dem Computer 40 das Ausgangssignal des Temperatursensors 32 über die Verbindungsplatine 30. Wenn die erfasste Temperatur einen Schwellenwert übersteigt, aktiviert die PCOM-Platine 46 die Alarmeinrichtung 38 über die Verbindungsplatine 30. Die PCOM-Platine 46 überwacht auch die Verbindungsplatine 30, um festzustellen, ob die Halogenlampen 24 Strom ziehen. Wenn festgestellt wird, daß eine der Halogenlampen 24 keinen Strom abnimmt, aktiviert die PCOM-Platine 46 über die Verbindungsplatine 30 die Alarmeinrichtung 38. Da das Prüfsystem 16 typischerweise unbeaufsichtigt arbeitet, erlaubt es die Aktivierung der Alarmeinrichtung 38, fehlerhafte Betriebszustände des Prüfsystems einer Bedienungsperson mitzuteilen.
Obgleich ein bestimmtes Beispiel der Blob-Erfassung beschrieben wurde, um zusammenhängende weiße Pixel zu erfassen, ist dem Durchschnittsfachmann bewusst, daß andere Verfahren verwendet werden können, wie etwa das in einem Artikel von G. Hierzinger und K. Landzattel mit dem Titel "A Fast Technique for Segmentation and Recognition of Binary Patterns", IEEE Conference on Pattern Recognition and Image Processing, 1981, beschriebene, eine Lauflängen-Korinektivitätsanalyse, wie in einem Artikel von I. Kabir mit dem Titel "A Computer Vision System Using Fast One Pass Algorithms", M. S. Thesis, University of California, Davis, 1983, beschrieben, das Clustering- Verfahren, wie in einem Artikel von R. C. Smith und A. Rosenfeld mit dem Titel "Threshold Using Relaxation", IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Band 3, S. 598 - 605, 1981, beschrieben, das Regionenwachstumsverfahren, wie in einem Artikel von C. R. Brice und C. L. Fenneman mit dem Titel "Scene Analysis Using Regions", Artificial Intelligence, Band 1, S. 205-226, 1970, beschrieben, und das Teilungs- und Zusammenführungsverfahren, wie in einem Artikel von D. M. Mark und D. J. Abel mit dem Titel "Linear Quadtrees from Vector Representation of Polygons", IEEE Trans. an Pattern Analysis and Machine Intelligence, Band PAMI-7, Nr. 3, S. 344 - 349, 1985, beschrieben.
Wie hier aufgezeigt, schafft die vorliegende Erfindung ein computerisiertes Videoanalyseverfahren zum Erfassen von Gewindedefekten bei Glasflaschen, ohne daß es erforderlich ist, die Flaschen zu manipulieren, oder die Verlangsamung des Fördersystems 12 notwendig wird. Darüber hinaus müssen durch Verwendung der computerisierten Videoanalyse die Flaschen nicht vor der Analyse exakt positioniert werden. Da die Flaschen nicht manipuliert werden müssen, wird eine Beschädigung und Verschmutzung der Flaschen verringert.
Obgleich Fig. 6 einundzwanzig nebeneinanderliegende spezifische Interessenbereiche zeigt, von welchen jeder einzeln verarbeitet wird, um Gewindedefekte zu erfassen, erkennt der Durchschnittsfachmann, daß die Anzahl und Ausrichtung der spezifischen Interessenbereiche innerhalb des Videobildes variiert werden kann. Beispielsweise zeigen Fig. 8 und 9 eine alternative Anordnung von spezifischen Interessenbereichen in dem Videobild. In dieser Ausführungsform verarbeitet die CPU die Pixel in dem Fenster binär, um das Bezugsmerkmal (das heißt den Flaschenrand 210) in derselben Weise wie zuvor beschrieben zu lokalisieren. Ein ufrigebendes Rechtecks 212, das mit den Abtastzeilen ausgerichtet ist, welches den Flaschenrand 210 umgibt, wird bestimmt und die obere linke Ecke des umgebenden Rechtecks wird als Bezugsort Xref, Yref verwendet. Ein mittlerer spezifischer Interessenbereich 220 wird anschließend bestimmt. Nachdem der mittlere spezifische Interessenbereich bestimmt wurde, werden neun andere rechteckige spezifische Interessenbereiche 222 auf beiden Seiten des mittleren spezifischen Interessenbereichs bestimmt, was eine Gesamtzahl von 19 spezifischen Interessenbereichen ergibt.
Die spezifischen Interessenbereiche überlappen benachbarte spezifische Interessenbereiche geringfügig und sind, wie auch bei der vorher beschriebenen Ausführungsform, in Y-Richtung zunehmend versetzt, je weiter sie von dem mittleren spezifischen Interessenbereich entfernt sind, um den Gewindegängen einer Flasche in dem Videobild zu folgen.
Nachdem die spezifischen Interessenbereiche 220, 222 bestimmt wurden, berechnet die CPU einen Schwellenwert für jeden spezifischen Interessenbereich. Nachdem die Schwellenwerte für die spezifischen Interessenbereiche festgelegt wurden, vergleicht die CPU die Pixel in den spezifischen Interessenbereichen mit den Schwellenwerten, um binär bearbeitete Pixel in ähnlicher Weise wie vorstehend beschrieben zu schaffen. Anschließend gruppiert abweichend von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die CPU die 19 spezifischen Interessenbereiche in fünf Gruppen 225 in Abhängigkeit von den Relativpositionen der spezifischen Interessenbereiche bezüglich des mittleren spezifischen Interessenbereichs. Anschließend wird an den Gruppen 225 der binär bearbeiteten Pixel eine Blob-Erfassung durchgeführt, um zusammenhängende weiße Pixel in jeder Gruppe 225 festzustellen. Die CPU erfaßt dann ein Histogramm für jede Gruppe 225, indem die Anzahl der zusammenhängenden weißen Pixel gezählt wird. Die Histogramme, die für die Gruppen 225 erfaßt wurden, werden dann gemäß ihren Positionen relativ zu dem mittleren spezifischen Interessenbereich skaliert, um perspektivische Effekte auszugleichen. Nach der Skalierung wird die Anzahl der zusammenhängenden weißen Pixel in den Gruppen mit einem Flächenschwellenwert verglichen. Wenn die Anzahl von zusammenhängenden weißen Pixeln größer ist als ein Flächenschwellenwert, werden die zusammenhängenden weißen Pixel in der vorstehend beschriebenen Weise gefiltert, bevor die zusammenhängenden weißen Pixel als die Darstellung von Gewindedefekten bestimmt werden.
In Fig. 10 bis 13 ist eine alternative Ausführungsform einer Flaschenbearbeitungsstraße 310 mit einem Prüfsystem 316 zum Erfassen von Flaschendefekten dargestellt. Wie die Figur zeigt, enthält das Prüfsystem 316 ein Sternrad 400, das einen Strom von getrennten Flaschen 314 von einer Zulieferschnecke 402 am Ausgangsende eines Zulieferförderers 404 empfängt. Das Sternrad 400 liefert die Flaschen in die Taschen eines Hauptsternrads 406, das rückwärtige Greifeinrichtungen 408 enthält, um die Flaschen an dem Hauptsternrad zu halten und zu verhindern, daß die Flaschen sich drehen oder vibrieren. Das Hauptsternrad 406 wiederum liefert die Flaschen in die Taschen eines weiteren Sternrades 410, welches die Flaschen entweder zu einem Austragförderer 412 oder einem Flaschenzurückweisungsförderer 414 liefert. Bildbearbeitungsabschnitte 320 sind um den Umfang des Hauptsternrads 408 in Umfangsrichtung an beabstandeten Orten angeordnet, um einen unterschiedlichen Abschnitt jeder Flasche zu prüfen, während sie von dem Hauptsternrad bewegt wird.
Jeder Videoabbildungsabschnitt enthält einen fotoelektrischen Flaschenerfassungssensor 326, der das Ankommen einer Flasche erfaßt. Der Flaschenerfassungssensor 326 gibt nach der Aktivierung ein Signal an einen Computer 340 ab, der wiederum ein Signal an ein Stroboskoplicht 324 abgibt. Eine CCD-Kamera 320 ist jedem Stroboskoplicht zugeordnet und nimmt ein Bild der von hinten beleuchteten Flasche auf, wenn das Stroboskoplicht ausgelöst wird. Videobildprozessoren 342 erfassen und verarbeiten die von CCD-Kameras 322 bei der Betätigung der Stroboskoplichter aufgenommenen Videobilder.
Der Computer 340 ist mit einem Bedienungsmonitor 348 und mit einem zentralen Steuersystem 426 verbunden, so daß der Betrieb des Prüfsystems mit dem Betriebsablauf der übrigen Flaschenbefüllanlage koordiniert werden kann. Der Computer 340 steht ferner in Kommunikation mit einer programmierbaren Logiksteuereinrichtung 428 (PLC). Die PLC 428 kommuniziert mit den Antriebssteuereinrichtungen 430, die zu den Sternrädern 400, 406 und 410, den Greifeinrichtungen 408, der Zulieferschnecke 402 und den Sternradklammern 411 gehören.
In Fig. 12 ist die Ausrichtung der CCD-Kamera 322 und des Stroboskoplichts 324 in einem der Videoabbildungsabschnitte besser dargestellt. Wie zu erkennen ist, ist die CCD-Kamera 322 so ausgerichtet, daß ihre optische Achse in einem Winkel von etwa 45º bezüglich der horizontalen H nach unten zur Flasche hin weist. Das Stroboskoplicht 324 ist ähnlich ausgerichtet, so daß es Licht in einem geneigten Winkel von etwa 30º bezüglich der horizontalen H auf die Flasche richtet.
Die erfassten Videobilder werden von den Videobildprozessoren 342 in ähnlicher Weise wie vorstehend beschrieben verarbeitet, um Flaschengewindedefekte zu erfassen, wie Fig. 13 zeigt. In dieser Ausführungsform steuert dann, wenn eine fehlerhafte Flasche von der CPU in dem Computer 340 erfaßt wird, der Computer 340 das Sternrad 310 in der Weise, daß eine Flasche zu der Fördereinrichtung 414 für fehlerhafte Flaschen anstatt zu der Austragfördereinrichtung 412 transportiert wird. Auf diese Weise werden fehlerhafte Flaschen aus der Flaschenbearbeitungsstraße 310 entfernt.
Obgleich die vorstehend beschriebenen Prüfsysteme vier Videoabbildungsabschnitte enthalten, ist dem Durchschnittsfachmann verständlich, daß zusätzliche oder weniger Videoabbildungsabschnitte in Abhängigkeit von der gewünschten Genauigkeit verwendet werden können. Obgleich in der Beschreibung jeder Videobildprozessor eine eigene CPU zur Verarbeitung der erfassten Videobilder hat, versteht es sich, daß die Anzahl der Hauptplatinen verringert werden kann, wobei jede Hauptplatine Videobilder verarbeitet, die von mehr als einer Tochterplatine erfaßt wurden. Auch wurde zwar für jeden Videoabbildungsabschnitt ein Flaschenerfassungssensor gezeigt, es sollte jedoch deutlich sein, daß ein einzelner Flaschenerfassungssensor verwendet werden kann, um jede Flasche bei ihrer Annährung an das Prüfsystem zu erfassen. In diesem Fall wird das Ausgangssignal der Codiereinrichtung verwendet, um die Geschwindigkeit der Flaschen zu bestimmen, und die Auslösung der CCD-Kameras basiert auf der festgestellten Flaschengeschwindigkeit und dem Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Videoabbildungsabschnitten.
Obgleich hier bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist dem Durchschnittsfachmann verständlich, daß Variationen und/oder Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Schutzumfang gemäß der Definition in den beigefügten Patentansprüchen zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zum Prüfen von Flaschen mit einem Gewindeabschnitt auf Gewindedefekte, während sich die Flaschen entlang einer Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsstraße bewegen, ohne daß eine Handhabung oder Manipulation der Flaschen erforderlich ist, enthaltend die Schritte:

Erfassen von Videobildern jeder Flasche mit Videokameras, wenn sich jede Flasche in die Sichtfelder der Videokameras bewegt, ohne daß es erforderlich ist, daß die Flasche an einer bestimmten Position in dem Sichtfeld ist, wobei jedes Videobild einen allgemeinen Interessenbereich einschließt, der einen unterschiedlichen Abschnitt des Gewindeabschnitts der Flasche enthält;

Verarbeiten der Pixel des Videobildes für jedes Videobild, um Pixel hervorzuheben, die Defekten in dem Gewindeabschnitt entsprechen und einem Bezugsmerkmal der Flasche entsprechen;

Bestimmen der Position des Gewindeabschnitts der Flasche für jedes Videobild innerhalb des allgemeinen Interessenbereichs basierend auf der Position des Bezugsmerkmals;

Segmentieren eines Abschnitts des allgemeinen Interessenbereichs für jedes Videobild, der den Abschnitt des Gewindeabschnitts umfaßt, in eine Vielzahl von spezifischen Interessenbereichen; und

Untersuchen der Pixel des Videobildes in den spezifischen Interessenbereichen für jedes Videobild, um Gewindedefekte allgemein über den Umfang der Flasche zu erfassen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Merkmal der obere Rand der Flasche ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die hervorgehobenen Pixel, die dem oberen Rand entsprechen, einen Ring bilden, und bei welchem der Abschnitt des allgemeinen Interessenbereichs und die Positionen der spezifischen Interessenbereiche basierend auf der Position des Bezugsmerkmals bestimmt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem die Position des mittleren spezifischen Interessenbereichs in Bezug zu dem Ring bestimmt wird und bei welchem die Positionen der anderen spezifischen Interessenbereiche auf entgegengesetzten Seiten des mittleren spezifischen Interessenbereichs relativ zu der Position des mittleren spezifischen Interessenbereichs bestimmt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die spezifischen Interessenbereiche in Y-Richtung zunehmend versetzt werden, je weiter sie von dem mittleren spezifischen Interessenbereich entfernt sind, um dem Gewindeabschnitt der Flasche in dem Videobild zu folgen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die spezifischen Interessenbereiche in X-Richtung zunehmend verkleinert werden, je weiter sie von dem mittleren spezifischen Interessenbereich entfernt sind, um perspektivische Effekte auszugleichen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die spezifischen Interessenbereiche nebeneinander positioniert sind.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die spezifischen Interessenbereiche benachbarte spezifische Interessenbereiche überlappen.

9. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem der Schritt des Untersuchens der Pixel die Schritte enthält:

Bestimmen eines Schwarz/Weiß-Pixelschwellenwertes für die spezifischen Interessenbereiche;

Vergleichen der Pixel mit dem Schwellenwert und Binärbearbeiten der Pixel als weiß oder schwarz in Abhängigkeit von den Resultaten des Vergleichs; und

Bestimmen von Gruppen von zusammenhängenden weißen Pixeln, die größer als ein Schwellenwert sind, um dadurch Gewindedefekte zu erfassen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem während des Schrittes des Bestimmens von Gruppen von zusammenhängenden weißen Pixeln die Gruppen von zusammenhängenden weißen Pixeln gefiltert werden, um eine fehlerhafte Erfassung von Flaschengewindedefekten zu vermindern.

11. Verfahren nach Anspruch 1, ferner enthaltend den Schritt des Ausscheidens von Flaschen, die Gewindedefekte haben.

12. System zum Prüfen von Flaschen mit einem Gewindeabschnitt, während sich die Flaschen entlang einer Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsstraße bewegen, ohne daß eine Handhabung oder Manipulation der Flaschen erforderlich wäre, enthaltend:

eine Vielzahl von Videoabbildungsabschnitten, die entlang der Bearbeitungsstraße an beabstandeten Orten angeordnet sind, wobei jeder Videoabbildungsabschnitt bezüglich der Bearbeitungsstraße so ausgerichtet ist, daß er ein Videobild jeder Flasche in einem unterschiedlichen Umfangsbereich derselben aufnimmt, während sich jede Flasche in das Sichtfeld des Videoabbildungsabschnitts bewegt, ohne daß es erforderlich wäre, daß die Flasche an einer bestimmten Position in dem Sichtfeld ist, wobei jedes Videobild einen allgemeinen Interessenbereich umfaßt, der einen unterschiedlichen Abschnitt des Gewindeabschnitts jeder Flasche enthält; und

eine Verarbeitungseinrichtung, die mit den Videoabbildungsabschnitten in Kommunikation steht und die von diesen aufgenommenen Videobilder empfängt, welche Verarbeitungseinrichtung in Echtzeit jedes Videobild verarbeitet, um Pixel jedes Videobildes hervorzuheben, die Defekten in dem Gewindeabschnitt entsprechen und einem Bezugsmerkmal der Flasche entsprechen, welche Verarbeitungseinrichtung ferner die Position des Gewindeabschnitts der Flasche inherhalb des allgemeinen Interessenbereichs basierend auf der Position des Bezugsmerkmals der Flasche in dem allgemeinen Interessenbereich bestimmt; einen Abschnitt des allgemeinen Interessenbereichs, der den Abschnitt des Gewindeabschnitts einschließt, in eine Vielzahl von spezifischen Interessenbereichen segmentiert; und Pixel in den spezifischen Interessenbereichen untersucht, um Gewindedefekte allgemein über den Umfang der Flasche zu erfassen.

13. System zum Prüfen von Flaschen nach Anspruch 12, bei dem jeder Videoabbildungsabschnitt eine Videoabbildungskamera und eine Lichtquelle enthält, welche Lichtquelle und welche Videoabbildungskamera auf entgegengesetzten Seiten der Bearbeitungsstraße positioniert sind, wobei die Videoabbildungskameras und Lichtquellen in den Videoabbildungsabschnitten so ausgerichtet sind, daß die Videobilder des gesamten Umfangs jeder Flasche von den Videoabbildungsabschnitten aufgenommen werden.

14. System zum Prüfen von Flaschen nach Anspruch 13, ferner enthaltend mindestens einen Flaschenerfassungssensor zum Erfassen der Anwesenheit einer Flasche, wobei die Verarbeitungseinrichtung auf den mindestens einen Flaschenerfassungssensor anspricht und die Videoabbildungsabschnitte auslöst, um Videobilder der Flasche aufzunehmen.

15. System zum Prüfen von Flaschen nach Anspruch 14, bei welchem die Lichtquellen beleuchtet bleiben und bei welchem die Verarbeitungseinrichtung die Videoabbildungskamera auslöst, um ein Bild der Flasche ansprechend auf den zugehörigen Flaschenerfassungssensor aufzunehmen.

16. System zum Prüfen von Flaschen nach Anspruch 15, bei welchem die Verarbeitungseinrichtung einen Flaschenauswerfmechanismus an der Bearbeitungsstraße bei Erfassen einer Flasche, die einen Gewindedefekt hat, mit einem Signal versorgt.

17. System zum Prüfen von Flaschen nach Anspruch 13, bei welchem die Videoabbildungsabschnitte in eng aneinanderliegenden Paaren angeordnet sind, um die Beabstandung und die optische Störung zwischen diesen zu reduzieren.