EP1604192A1 - Full inspection of the inner wall of transparent containers - Google Patents
Full inspection of the inner wall of transparent containersInfo
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- EP1604192A1 EP1604192A1 EP03722259A EP03722259A EP1604192A1 EP 1604192 A1 EP1604192 A1 EP 1604192A1 EP 03722259 A EP03722259 A EP 03722259A EP 03722259 A EP03722259 A EP 03722259A EP 1604192 A1 EP1604192 A1 EP 1604192A1
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- EP
- European Patent Office
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- container
- camera
- containers
- wall
- lighting
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/90—Investigating the presence of flaws or contamination in a container or its contents
- G01N21/9018—Dirt detection in containers
Definitions
- the present invention relates to a method and device for the automatic and largely complete detection of contaminants or foreign bodies in the inner side wall area of empty transparent containers, such as e.g. Bottles with narrow sharks, which are guided linearly past inspection devices by means of a laterally acting transport device or by a rotating receiving star with recesses for the containers.
- empty transparent containers such as e.g. Bottles with narrow sharks
- the solutions with lateral detection of the transparent containers have the disadvantage that the interior cannot be detected directly, but only through the container wall. Impurities and the like. depicted on all outer and inner container wall surfaces penetrated by transmitted light. Together with faults caused by the packaging material itself, this leads to incorrect recognition and localization.
- Another disadvantage is that the containers, for example in linear inspectors, have to be rotated by a certain angle of rotation so that the side wall can be inspected all around. This requires corresponding complex mechanisms with all the associated disadvantages. If the transparent container has external structures or imperfections, or if it is printed with hot stamping or the like, all the contaminants behind it cannot be seen.
- the object of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned and - for the purpose of the best possible interior hygiene, in particular of reusable containers - to implement a more complete interior inspection with increased detection reliability. This object is achieved by the method and the device according to claim 1. Preferred developments and solution details are described in claims 2 to 8.
- Fig. 1 shows the basic arrangement of the essential components of the device according to the invention, including exemplary beam paths (17; 18).
- a container for example a glass bottle (1)
- a camera (12) above the container mouth (3) which detects the inner wall regions (5) that are visible in this way by means of a radiation collector (13) , and - in a separate station from this - by another camera (11) under the container base (2), which captures the inner wall areas visible from this side, eg the shoulder area (4), using a lens unit (14).
- the images are processed and analyzed in a detection-supporting manner by means of an electronic image processing system.
- a permanently or pulsed lighting unit (7, 8) illuminating the inner wall in the transmitted light principle. If the containers are picked up, these lighting units (7, 8) can be concentrically broken through in a single station so that the cameras can be aligned with the central beam axis.
- the light is preferably emitted diffusely, for example by using an upstream diffuser (9, 10) or the like, and is preferably located at a distance of 10 to 100 mm above the mouth (3) or. under the bottom (2) of the container (1).
- These diffusing screens can either simultaneously fulfill a protective function for the lighting units (7, 8) or can also be protected by an additional, upstream, transparent protective element.
- the largely vertical containers (1) are moved horizontally at the level of the mouth or bottom-side receiving station by a known transport device which engages the side wall of the container, for example transport belts (6) pressed on both sides. This allows a clear view of the container (1) for a short time. A rotational movement of the packs superimposed on the advance movement is advantageously not required.
- the containers (1) can pass the inspection stations described in very close succession.
- the lighting units (7, 8) respectively.
- the above-mentioned device components are designed to be adjustable in height either manually or by a motor.
- the camera (11) below, including the lens (14), is provided with a shoulder-free and easily insertable transparent protective screen (15), which is flush with the housing for the camera (11), lens unit (14) and possibly the adjacent lighting unit (7), protected from dirt, broken glass or moisture, according to a proposal according to the invention in particular this bottom-side protective pane (15) by pulsed or permanently blowing compressed air or an intermittent or permanent mechanical wiper device is freed from water drops, dirt particles or the like.
- the lighting of the container can take place in a space-saving manner by means of the mouth and bottom lighting unit simultaneously and in a common station.
- the cameras, including the optical elements, are surrounded concentrically by ring-shaped lighting units and are flush with one another.
- the container is either picked up simultaneously from both sides or one after the other at the smallest possible time interval.
- the bottom-side lens unit (14) is arranged at such a distance from the bottom (2) of the container (1) and is designed and adjusted so that the focus of the image recorded by the camera (11) lies in the inner wall area above the bottom (2) and that the see-through floor (2) lies in the complete unsharpness area.
- optical interference from container floors e.g. Curvatures, material structures and the like, in connection with a suitably adjusted light source, i.e. Illumination unit (8) and lens (10) on the opposite side of the container (1) can already be largely optically eliminated.
- Containers that contain residual liquids to a certain extent, e.g. from the washing process, or contain other residues, are inspected by an appropriate and known device, e.g. an infrared resp. High-frequency inspection station, recognized and discharged from the transport line either before or after the interior wall inspection according to the invention. This measure is necessary in order to avoid incorrect inspection results due to larger layers of liquid in the container that impair the beam path.
- an appropriate and known device e.g. an infrared resp. High-frequency inspection station
- Digital CCD cameras are preferably used.
- Object shapes, image structures, differences in brightness or color are analyzed according to the invention by a downstream electronic image processing system with appropriate software.
- characteristic image elements are isolated and assessed, for example, by comparing parameters or image patterns in terms of the detection objective of the method according to the invention. In this way it is also possible to correctly interpret such picture elements that look similar to contamination or a foreign body.
- misinterpreted structural elements or areas of the container to be inspected for example structures in transparent material or prints on the outside, are assessed correctly by software-based blanking, separate evaluation of optically delimitable areas or filters, ie not as soiling or the like.
- Misinterpretations are also due to possible, non-eliminable defects in the recorded blank image without containers, e.g. through drops, shards, other foreign bodies or larger scratches on diffusing screens (9, 10) in front of the lighting units (7, 8).
- defects are detected, limited and specifically excluded from the container assessment by means of image data processing.
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Abstract
The invention relates to a method and device for automatic and substantially thorough detection of impurities or foreign bodies in the inner side wall area of transparent containers, such as bottles having a narrow neck, which are continuously conveyed past inspection devices by means of a laterally engaging transport device in a linear manner or which are conveyed by means of rotating receiving star-shaped elements provided with recesses for said containers. The container is photographed by a camera located below the bottom of the container and the images are respectively processed by an electronic image processing system and are analysed. A lighting device, which is used to light up the inner wall, is arranged on the side of the container facing the camera. The individual recording units, consisting of a camera and an opposite-lying lighting device, can be accommodated in separate stations or in a common station with coaxially opposite-lying cameras and lighting units.
Description
Vollinspektion der Innenwand transparenter GebindeFull inspection of the inner wall of transparent containers
Beschreibung der Erfindung:Description of the invention:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie Vorrichtung zur selbsttätigen und weitgehend lückenlosen Detektion von Verunreinigungen oder Fremdkörpern im inneren Seitenwandbereich leerer transparenter Gebinde, wie z.B. Flaschen mit engem Hais, die mittels seitlich angreifender Transporteinrichtung linear oder durch einen rotierenden Aufnahmestern mit Ausnehmungen für die Gebinde umlaufend an Inspektionsvorrichtungen vorbeigeführt werden.The present invention relates to a method and device for the automatic and largely complete detection of contaminants or foreign bodies in the inner side wall area of empty transparent containers, such as e.g. Bottles with narrow sharks, which are guided linearly past inspection devices by means of a laterally acting transport device or by a rotating receiving star with recesses for the containers.
Vor dem Befüllen von transparenten Gebinden z.B. mit Getränken müssen diese auf Sauberkeit insbesondere im Inneren untersucht werden. Innenseitige Verschmutzungen, unterschiedlichste Partikel oder Störstelien im Gebindematerial sollen in bekannten Lösungen entweder mit seitlich angeordneter, die transparenten Seitenwände des Gebindes aufnehmender Kamera oder aber durch die Gebindeöffnung direkt ins Gebindeinnere, insbesondere den Gebindeboden, blickende Kamera erkannt werden. Bei der Aufnahme der Gebindeseitenwand wird vorzugsweise mit Durchlicht- bzw. Dunkelfeldbeleuchtung gearbeitet (EP 89 109 453.4; EP 1 1143 237 A1), Linsen oder Sammelspiegel dienen dabei einem verbesserten Strahlengang (P 690 08 676.8). Um das Behältnis möglichst rundum aufnehmen zu können, ohne die Gebinde auf größeren Abstand zueinander bringen zu müssen, werden aufwendige Spiegelkabinetts bzw. eine Gebindedrehung des betrachteten Gebindes erforderlich.Before filling transparent containers e.g. with drinks, they must be checked for cleanliness, especially inside. Contamination on the inside, a wide variety of particles or interferences in the container material are to be recognized in known solutions either with a camera arranged on the side, the transparent side walls of the container, or through the container opening looking directly into the interior of the container, in particular the bottom of the container. When recording the side wall of the container, preferably transmitted light or dark field lighting is used (EP 89 109 453.4; EP 1 1143 237 A1), lenses or collecting mirrors serve to improve the beam path (P 690 08 676.8). In order to be able to hold the container as completely as possible without having to move the containers apart from one another, complex mirror cabinets or a container rotation of the container in question are required.
Bei einer eiteren Lösung (DE 43 00 169 A1) werden mit lasergestüt∑ter Spektralanalyse angeblich insbesondere kleine Verunreinigungen erkannt. Andere Lösungen konzentrieren sich auf die direkte Aufnahme der bodennahen Innenwand und des Gebindebodens durch die z.B. halsartige Gebindeöffnung unter Verwendung von Lichtquellen unter dem Boden (kanadische Patentschrift 2,300,312 ; GP 2 212911) . Es gibt auch Lösungen zur Inspektion des Gebindebodens, bei denen unter Verwendung einer Ringbeleuchtung die Aufnahmekamera unter dem Gebinde angeordnet ist und auf den transparenten Gebindeboden gerichtet ist (J 07092107 A). Es ist ferner bekannt, mittels einer segmentierten Spiegeloptik das Innere von Gefäßen zumindest nahe des Öffnungs- oder Mündungsbereiches mittels einer Kamera aufzunehmen und zu analysieren (DE 195 42 630 C2).In the case of another solution (DE 43 00 169 A1), laser-assisted spectral analysis supposedly detects in particular small impurities. Other solutions focus on the direct absorption of the inner wall near the floor and the container floor by e.g. neck-like container opening using light sources under the floor (Canadian patent 2,300,312; GP 2 212911). There are also solutions for inspecting the container bottom, in which the recording camera is arranged under the container and is directed onto the transparent container bottom using a ring illumination (J 07092107 A). It is also known to use segmented mirror optics to record and analyze the interior of vessels at least near the opening or mouth area using a camera (DE 195 42 630 C2).
Die Lösungen mit seitlicher Erfassung der transparenten Gebinde haben den Nachteil, dass das Innere nicht direkt, sondern nur durch die Gebindewandung hindurch erfasst werden kann.
Dabei werden Verunreinigungen u.dgl. auf allen vom Durchlicht durchdrungenen äußeren und inneren Gebindewandoberflächen abgebildet. Dies führt zusammen mit Störungen durch das Gebindematerial selber zu fehlerhaften Erkennungen und Lokalisierungen. Weiterer Nachteil ist, dass die Gebinde, z.B. in Linearinspektoren, um einen gewissen Drehwinkel verdreht werden müssen, damit die Seitenwand rundum inspiziert werden kann. Dies erfordert entsprechende aufwendige Mechanismen mit allen damit verbundenen Nachteilen. Besitzt das transparente Gebinde äußere Strukturen oder Störstellen oder ist es mit einer Heissprägung o. dgl. bedruckt, so sind alle innenseitig dahinterliegenden Verunreinigungen nicht erkennbar.The solutions with lateral detection of the transparent containers have the disadvantage that the interior cannot be detected directly, but only through the container wall. Impurities and the like. depicted on all outer and inner container wall surfaces penetrated by transmitted light. Together with faults caused by the packaging material itself, this leads to incorrect recognition and localization. Another disadvantage is that the containers, for example in linear inspectors, have to be rotated by a certain angle of rotation so that the side wall can be inspected all around. This requires corresponding complex mechanisms with all the associated disadvantages. If the transparent container has external structures or imperfections, or if it is printed with hot stamping or the like, all the contaminants behind it cannot be seen.
Wird das Innere eines flaschenartig geformten Gebindes durch dessen Öffnung, z.B. durch die Mündung des Gebindehalses, hindurch aufgenommen, so bleiben formbedingte Schattenbereiche gänzlich ungeprüft. Dies ist aber bei einer Vielzahl von Gebinden, insbesondere mit ausgeprägtem Halsbereich, der Fall.If the inside of a bottle-shaped container is opened through its opening, e.g. taken up through the mouth of the container neck, shape-related shadow areas remain completely unchecked. However, this is the case with a large number of containers, in particular with a pronounced neck area.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen und - zum Zwecke bestmöglicher Innenraumhygiene, insbesondere von Mehrweggebinden - eine vollkommenere Innenrauminspektion mit erhöhter Erkennungssicherheit zu realisieren. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 erfüllt. Bevorzugte Weiterbildungen und Lösungsdetails sind in den Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben.The object of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned and - for the purpose of the best possible interior hygiene, in particular of reusable containers - to implement a more complete interior inspection with increased detection reliability. This object is achieved by the method and the device according to claim 1. Preferred developments and solution details are described in claims 2 to 8.
Durch die vorgestellte Lösung, bei der das Gebindeinnere sowohl von einer Kamera über der Gebindemündung, die mittels eines Strahlenkoliektors die so sichtbaren Innenwandbereiche erfasst, als auch von einer Kamera unter dem Gebindeboden, die mittels einer Objektiveinheit die von dieser Seite durch den transparenten Gebindeboden hindurch sichtbaren Innenwandbereiche erfasst, aufgenommen wird, können praktisch alle Innenwandbereiche, auch in ausgeprägten Schulterbereichen eines Gebindes, erkannt und innenwandseitige Verunreinigungen, unterschiedlichste Partikel oder Störstellen im Gebindematerial sicher identifiziert werden. Die vorgesehenen zwei Kameras mit der jeweiligen gegenüberliegenden Lichtquelle können in zwei beliebig entlang der Transportstrecke durch die Inspektionsvorrichtung angeordneten Stationen oder aber auch in einer gemeinsamen Station, in der sich die Kameras samt optischen Elementen und die diese konzentrisch umgebenden Beleuchtungseinheiten einander fluchtend gegenüberliegend befinden, platzsparend angeordnet sein. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Optik und Bilddatenauswertung kann selbst durch einen ungleichmäßig geformten, transparenten Boden störungsarm hindurchgeschaut werden. Da auf diese Weise die Gebindeinnenwand rundum aufgenommen werden kann, ist eine Drehung relativ zur Transporteinrichtung nicht mehr erforderlich. In Fällen, in denen missinterpretierbare Strukturelemente oder Flächen des zu inspizierenden Gebindes,
beispielsweise reliefartige Strukturen im transparenten Material oder aussenseitige Aufdrucke, auf der Abbildung der Innenwand sichtbar werden, können durch erfindungsgemäße softwarebasierte Ausblendungen, gesonderte Auswertung optisch abgrenzbarer Flächen oder Filter bei der Gebindeinspektion Inspektionsfehlurteile vermieden werden.Through the solution presented, in which the inside of the container is captured both by a camera above the container mouth, which captures the inner wall areas visible in this way by means of a radiation column, and by a camera below the container base, which is visible from this side through the transparent container base Inner wall areas recorded, recorded, practically all inner wall areas, even in pronounced shoulder areas of a container, can be recognized and contaminants, various particles or defects in the container material can be reliably identified on the inner wall side. The two cameras provided with the respective opposite light source can be arranged in two stations arranged in a space-saving manner along the transport route through the inspection device or in a common station in which the cameras together with the optical elements and the lighting units concentrically surrounding them are aligned his. With the help of the optics and image data evaluation according to the invention, it is even possible to look through a non-uniformly shaped, transparent floor with little interference. Since the inner wall of the container can be accommodated in this way, rotation relative to the transport device is no longer necessary. In cases where misinterpreted structural elements or surfaces of the container to be inspected, For example, relief-like structures in the transparent material or imprints on the outside, which can be seen on the image of the inner wall, software-based fading out according to the invention, separate evaluation of optically delimitable areas or filters during the inspection of the containers can avoid inspection error judgments.
In Abb. 1 wird die prinzipielle Anordnung der wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung einschließlich beispielhafter Strahlengänge (17; 18) dargestellt.Fig. 1 shows the basic arrangement of the essential components of the device according to the invention, including exemplary beam paths (17; 18).
Liste der Bezugszeichen in Abb. 1 :List of reference symbols in Fig. 1:
1 Gebinde1 container
2 Boden2 floor
3 Mündung3 mouth
4 Schulterbereich4 shoulder area
5 Innenwandbereich5 interior wall area
6 Transportgurte6 conveyor belts
7 Beleuchtungseinheit unten7 lighting unit below
8 Beleuchtungseinheit oben8 lighting unit above
9 Streuscheibe unten9 lens below
10 Streuscheibe oben10 lens above
11 Kamera unten11 camera below
12 Kamera oben12 camera above
13 Strahlenkollektor13 radiation collector
14 Objektiveinheit14 lens unit
15 Schutzscheibe15 protective screen
16 Strahlengang zur Kamera oben16 Beam path to the camera above
17 Strahlengang zur Kamera unten
In einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Abb. 1 wird ein Gebinde, z.B. eine Glasflasche (1), von einer Kamera (12) über der Gebindemündung (3), die mittels eines Strahlenkollektors (13) die so sichtbaren Innenwandbereiche (5) erfasst, und - in einer hiervon separaten Station - von einer weiteren Kamera (11) unter dem Gebindeboden (2), die mittels einer Objektiveinheit (14) die von dieser Seite sichtbaren Innenwandbereiche, z.B. den Schulterbereich (4), erfasst, aufgenommen. Die Bilder werden erfindungsgemäß jeweils mittels eines elektronischen Bildverarbeitungssystems detektionsunterstützend aufbereitet und analysiert. Auf der jeweils zur Kamera (11, 12) gegenüberliegenden Seite des Gebindes (1) ist eine die Innenwand im Durchlichtprinzip beleuchtende, dauernd oder pulsartig betriebene Beleuchtungseinheit (7, 8) angebracht. Diese Beleuchtungseinheiten (7, 8) können im Falle der Gebindeaufnahme in einer einzigen Station konzentrisch durchbrochen sein, um die Kameras in der Flucht der zentralen Strahlenachse anordnen zu können. Das Licht wird vorzugsweise diffus abgestrahlt, z.B. durch Verwendung einer vorgelagerten Streuscheibe (9, 10) o. dgl. und befinden sich vorzugsweise in einem Abstand von 10 bis 100 mm über der Mündung (3) resp. unter dem Boden (2) des Gebindes (1). Diese Streuscheiben können entweder gleichzeitig eine Schutzfunktion für die Beleuchtungseinheiten (7, 8) erfüllen oder aber auch jeweils durch ein zusätzliches, vorgelagertes transparentes Schutzelement geschützt sein.17 Beam path to the camera below In an exemplary embodiment of the device according to the invention according to FIG. 1, a container, for example a glass bottle (1), is captured by a camera (12) above the container mouth (3), which detects the inner wall regions (5) that are visible in this way by means of a radiation collector (13) , and - in a separate station from this - by another camera (11) under the container base (2), which captures the inner wall areas visible from this side, eg the shoulder area (4), using a lens unit (14). According to the invention, the images are processed and analyzed in a detection-supporting manner by means of an electronic image processing system. On the side of the container (1) opposite the camera (11, 12) there is a permanently or pulsed lighting unit (7, 8) illuminating the inner wall in the transmitted light principle. If the containers are picked up, these lighting units (7, 8) can be concentrically broken through in a single station so that the cameras can be aligned with the central beam axis. The light is preferably emitted diffusely, for example by using an upstream diffuser (9, 10) or the like, and is preferably located at a distance of 10 to 100 mm above the mouth (3) or. under the bottom (2) of the container (1). These diffusing screens can either simultaneously fulfill a protective function for the lighting units (7, 8) or can also be protected by an additional, upstream, transparent protective element.
Die weitgehend senkrecht stehenden Gebinde (1) werden auf Höhe der mündungs- bzw. bodenseitigen Aufnahmestation durch eine an sich bekannte, an der Gebindeseitenwand angreifende Transportvorrichtung, z.B. beidseitig angedrückte Transportgurte (6), horizontal voranbewegt. Dadurch wird kurzzeitig ein freier Blick auf das Gebinde (1) ermöglicht. Eine der Voranbewegung überlagerte Drehbewegung der Gebinde ist vorteilhafter Weise nicht erforderlich. Die Gebinde (1) können sehr dicht aufeinander folgend die beschriebenen Inspektionsstationen passieren. In einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Beleuchtungseinheiten (7, 8) resp. optischen Einrichtungen, wie Strahlenkollektor (13) und Objektiv (14) vor der jeweilige Kamera (11, 12), jeweils in einem Abstand von 10 bis 100 mm über der Mündung (3) resp. unter dem Boden (2) des passierenden Gebindes (1) angeordnet. Dabei sind die genannten obenliegenden Vorrichtungskomponenten manuell oder motorisch höhenjustierbar ausgeführt. Die untenliegende Kamera (11) samt Objektiv (14) ist durch eine absatzfrei und leicht einschiebbare transparente Schutzscheibe (15), die mit dem Aufnahmegehäuse für Kamera (11), Objektiveinheit (14) und ggf. die benachbarte Beleuchtungseinheit (7) bündig abschliesst, vor Schmutz, Scherben oder Nässe geschützt, wobei gemäß eines erfindungsgemäßen Vorschlags insbesondere diese bodenseitige Schutzscheibe (15) durch pulsartig oder
dauerhaft blasende Druckluft oder eine intervallweise oder dauerhaft arbeitende mechanische Wischvorrichtung von Wassertropfen, Schmutzpartikeln oder dergleichen befreit wird.The largely vertical containers (1) are moved horizontally at the level of the mouth or bottom-side receiving station by a known transport device which engages the side wall of the container, for example transport belts (6) pressed on both sides. This allows a clear view of the container (1) for a short time. A rotational movement of the packs superimposed on the advance movement is advantageously not required. The containers (1) can pass the inspection stations described in very close succession. In one embodiment of the device according to the invention, the lighting units (7, 8), respectively. optical devices, such as radiation collector (13) and lens (14) in front of the respective camera (11, 12), respectively at a distance of 10 to 100 mm above the mouth (3) and. arranged under the bottom (2) of the passing container (1). The above-mentioned device components are designed to be adjustable in height either manually or by a motor. The camera (11) below, including the lens (14), is provided with a shoulder-free and easily insertable transparent protective screen (15), which is flush with the housing for the camera (11), lens unit (14) and possibly the adjacent lighting unit (7), protected from dirt, broken glass or moisture, according to a proposal according to the invention in particular this bottom-side protective pane (15) by pulsed or permanently blowing compressed air or an intermittent or permanent mechanical wiper device is freed from water drops, dirt particles or the like.
In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung der Vorrichtung zum Verfahren kann die Beleuchtung des Gebindes in platzsparender Weise durch die mündungs- und die bodenseitige Beleuchtungseinheit gleichzeitig und in einer gemeinsamen Station erfolgen. Die Kameras samt optischer Elemente werden dabei von ringförmigen Beleuchtungseinheiten jeweils konzentrisch umgeben und liegen einander fluchtend gegenüber. Die Aufnahme des Gebindes erfolgt in diesem Fall entweder gleichzeitig von beiden Seiten oder aber in einem kleinstmöglichen zeitlichen Abstand nacheinander.In a further development of the device for the method according to the invention, the lighting of the container can take place in a space-saving manner by means of the mouth and bottom lighting unit simultaneously and in a common station. The cameras, including the optical elements, are surrounded concentrically by ring-shaped lighting units and are flush with one another. In this case, the container is either picked up simultaneously from both sides or one after the other at the smallest possible time interval.
Den in der Abb. 1 beispielhaft dargestellten Strahlengängen (17, 18) in den Innenbereich eines flaschenartigen Gebindes (1) hinein kann entnommen werden, dass praktisch der gesamte Innenwandbereich abgebildet werden kann. Dies gilt insbesondere auch für den Schulterbereich (4) solcher Gebinde, der durch eine gebindeöffnungsseitige, d.h. im Beispiel mündungsseitige, Kamera (12) trotz Strahlenkollektion durch einen geeigneten Strahlenkollektor (13) nicht oder nicht vollständig erfasst werden kann. Die bodenseitige Objektiveinheit (14) ist in einem solchen Abstand zum Boden (2) des Gebindes (1) angeordnet und so ausgeführt und tiefenscharf einjustiert, dass der Schärfebereich des von der Kamera (11) aufgenommenen Bildes im Innenwandbereich oberhalb des Bodens (2) liegt und dass der durchschaute Boden (2) im völligen Unschärfebereich liegt. Auf diese Weise können optische Störeinflüsse von Gebindeböden, wie z.B. Wölbungen, Materialstrukturen u.dgl., in Verbindung mit einer geeignet einjustierten Lichtquelle, d.h. Beleuchtungseinheit (8) und Streuscheibe (10), auf der gegenüber liegenden Seite des Gebindes (1) bereits weitgehend optisch eliminiert werden.It can be seen from the beam paths (17, 18) exemplarily shown in Fig. 1 into the interior of a bottle-like container (1) that practically the entire interior wall area can be imaged. This also applies in particular to the shoulder area (4) of such containers, which is characterized by a container opening side, i.e. in the example on the mouth side, camera (12) cannot or cannot be completely detected despite a radiation collection by a suitable radiation collector (13). The bottom-side lens unit (14) is arranged at such a distance from the bottom (2) of the container (1) and is designed and adjusted so that the focus of the image recorded by the camera (11) lies in the inner wall area above the bottom (2) and that the see-through floor (2) lies in the complete unsharpness area. In this way, optical interference from container floors, e.g. Curvatures, material structures and the like, in connection with a suitably adjusted light source, i.e. Illumination unit (8) and lens (10) on the opposite side of the container (1) can already be largely optically eliminated.
Gebinde, die in gewissem Ausmaß Restflüssigkeiten, z.B. aus dem Waschprozess, oder andere Reststoffe beinhalten, werden vor der erfindungsgemäßen Innenwandinspektion durch eine entsprechende und an sich bekannte Vorrichtung, wie z.B. eine Infrarot- resp. Hochfrequenz-Inspektionsstation, erkannt und entweder noch vor oder auch nach der erfindungsgemäßen Innenwandinspektion aus der Transportlinie ausgeschleust. Diese Maßnahme ist notwendig, um nicht durch größere, den Strahlengang beeinträchtigende Flüssigkeitsschichten im Gebinde fehlerhafte Inspektionsergebnisse zu erhalten.Containers that contain residual liquids to a certain extent, e.g. from the washing process, or contain other residues, are inspected by an appropriate and known device, e.g. an infrared resp. High-frequency inspection station, recognized and discharged from the transport line either before or after the interior wall inspection according to the invention. This measure is necessary in order to avoid incorrect inspection results due to larger layers of liquid in the container that impair the beam path.
Eingesetzt werden vorzugsweise digitale CCD-Kameras. Objektformen, Bildstrukturen, Helligkeits- oder Farbunterschiede werden erfindungsgemäß durch ein nachgeschaltetes elektronisches Bildverarbeitungssystem mit entsprechender Software analysiert. Im Zuge
anschließender Bilddatenverarbeitung werden charakteristische Bildelemente isoliert und z.B. durch Parameter- oder Bildmustervergleich im Sinne des Detektionsziels des erfindungsgemäßen Verfahrens beurteilt. Auf diese Weise können auch solche Bildelemente, die einer Verschmutzungserscheinung oder einem Fremdkörper ähnlich sehen, zutreffend interpretiert werden. In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung werden so missinterpretierbare Strukturelemente oder Flächen des zu inspizierenden Gebindes, beispielsweise Strukturen im transparenten Material oder aussenseitige Aufdrucke, durch softwarebasierte Ausblendungen, gesonderte Auswertung optisch abgrenzbarer Flächen oder Filter zutreffend, d.h. nicht als Verschmutzung o. dgl., beurteilt.Digital CCD cameras are preferably used. Object shapes, image structures, differences in brightness or color are analyzed according to the invention by a downstream electronic image processing system with appropriate software. In the course of subsequent image data processing, characteristic image elements are isolated and assessed, for example, by comparing parameters or image patterns in terms of the detection objective of the method according to the invention. In this way it is also possible to correctly interpret such picture elements that look similar to contamination or a foreign body. In a further development according to the invention, misinterpreted structural elements or areas of the container to be inspected, for example structures in transparent material or prints on the outside, are assessed correctly by software-based blanking, separate evaluation of optically delimitable areas or filters, ie not as soiling or the like.
Missinterpretationen sind auch durch etwaige, nicht beseitigbare Störstellen im aufgenommenen Leerbild ohne Gebinde, so z.B. durch Tropfen, Scherben, sonstige Fremdkörper oder größere Kratzer auf Streuscheiben (9, 10) vor den Beleuchtungseinheiten (7, 8) denkbar. In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung des Verfahrens sowie einer entsprechenden Vorrichtung werden im Zuge programmierter Selbstkontrollroutinen durch Mittel der Bilddatenverarbeitung solche Störstellen erfasst, eingegrenzt und aus der Gebindebeurteilung gezielt ausgenommen.
Misinterpretations are also due to possible, non-eliminable defects in the recorded blank image without containers, e.g. through drops, shards, other foreign bodies or larger scratches on diffusing screens (9, 10) in front of the lighting units (7, 8). In a further development of the method and a corresponding device according to the invention, in the course of programmed self-control routines, such defects are detected, limited and specifically excluded from the container assessment by means of image data processing.
Claims
1. Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen und weitgehend lückenlosen Detektion von Verunreinigungen oder Fremdkörpern im inneren Seitenwandbereich leerer transparenter Gebinde, wie z.B. Flaschen mit engem Hals, die mittels seitlich angreifender Transporteinrichtung linear oder durch einen rotierenden Aufnahmestern mit Ausnehmungen für die Gebinde umlaufend an Inspektionsvorrichtungen vorbeigeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebinde sowohl von einer Kamera über der Gebindemündung, die mittels eines Strahlenkollektors die so sichtbaren Innenwandbereiche erfasst, als auch von einer Kamera unter dem Gebindeboden, die mittels einer Objektiveinheit die von dieser Seite sichtbaren Innenwandbereiche erfasst, aufgenommen und die Bilder jeweils mittels eines elektronischen Bildverarbeitungssystems detektionsunterstützend aufbereitet und analysiert werden, wobei auf der jeweils zur Kamera gegenüberliegenden Seite des Gebindes eine die Innenwand beleuchtende, dauernd oder pulsartig betriebene Beleuchtungseinheit angebracht ist, und wobei sich die zwei Kameras mit der jeweiligen gegenüberliegenden Lichtquelle in zwei beliebig entlang der Transportstrecke durch die Inspektionsvorrichtung angeordneten Stationen oder aber auch in einer gemeinsamen Station, in der sich die Kameras samt optischen Elementen und die diese konzentrisch umgebenden Beleuchtungseinheiten einander fluchtend gegenüberliegend befinden.1.Method and device for the automatic and largely complete detection of contaminants or foreign bodies in the inner side wall area of empty transparent containers, such as Bottles with a narrow neck, which are guided linearly past inspection devices by means of a laterally acting transport device or by a rotating receiving star with recesses for the containers, characterized in that the container is both from a camera above the mouth of the container, which detects the visible inner wall areas by means of a radiation collector , as well as from a camera under the container base, which detects the inner wall areas visible from this side by means of a lens unit, and the images are processed and analyzed using an electronic image processing system, whereby the inner wall is on the side of the container opposite the camera illuminating, continuously or pulsed lighting unit is attached, and the two cameras with the respective opposite light source in any two along the transport route the inspection device arranged stations or also in a common station, in which the cameras including optical elements and the lighting units concentrically surrounding them are located opposite one another in alignment.
2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bodenseitige Objektiveinheit in einem solchen Abstand zum Boden des Gebindes angeordnet ist und der Schärfebereich des von der Kamera aufgenommenen Bildes durch sie so einstellbar ist, dass der durchschaute Boden im völligen Unscharf ebereich liegt.2. The method and device according to claim 1, characterized in that the bottom-side lens unit is arranged at such a distance from the bottom of the container and the focus range of the image taken by the camera can be adjusted by it so that the see-through bottom lies in the completely unsharp area ,
3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Gebinde, die über ein gewisses Maß hinaus noch Restflüssigkeit oder andere Reststoffe beinhalten, durch eine vorgeschaltete Inspektionsstation hierfür erkannt und gesondert behandelt werden.3. The method and device according to claim 1 or 2, characterized in that containers, which to a certain extent also contain residual liquid or other residues, are recognized for this purpose by an upstream inspection station and treated separately.
4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung des Gebindes bei Bedarf durch die mündungs- und die bodenseitige Beleuchtungseinheit gleichzeitig erfolgen kann.4. The method and device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the lighting of the container can be carried out simultaneously by the mouth and the bottom-side lighting unit if necessary.
5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass missinterpretierbare Strukturelemente oder Flächen des zu inspizierenden Gebindes, beispielsweise Strukturen im transparenten Material oder aussenseitige Aufdrucke, durch softwarebasierte Ausblendungen, gesonderte Auswertung optisch abgrenzbarer Flächen oder Filter bei der Gebindeinspektion das Inspektionsurteil nicht beeinflussen.5. The method and device according to claim 1 to 4, characterized in that misinterpreted structural elements or surfaces of the container to be inspected, For example, structures in the transparent material or prints on the outside, through software-based blanking, separate evaluation of optically delimitable areas or filters during the container inspection, do not influence the inspection result.
6. Verfahren und Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektiveinheiten der Kameras jeweils durch eine schnell entnehmbare, transparente Schutzscheibe geschützt ist, die mit dem Aufnahmegehäuse für Kamera, Objektiveinheit und ggf. benachbarte Beleuchtungseinheit bündig abschliesst, wobei insbesondere die bodenseitige Schutzscheibe durch pulsartig oder dauerhaft blasende Druckluft oder eine intervallweise oder dauerhaft arbeitende mechanische Wischvorrichtung von Wassertropfen, Schmutzpartikeln oder dergleichen befreit wird.6. The method and device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the lens units of the cameras are each protected by a quickly removable, transparent protective pane which is flush with the receiving housing for the camera, lens unit and possibly adjacent lighting unit, in particular the bottom-side protective pane is freed from water droplets, dirt particles or the like by pulsed or permanently blowing compressed air or an intermittent or permanent mechanical wiping device.
7. Verfahren und Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels programmierter Selbstkontrollroutinen etwaige nicht beseitigbare Störstellen im aufgenommenen Leerbild ohne Gebinde erfasst, eingegrenzt und aus der Gebindebeurteilung ausgenommen werden.7. The method and device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that by means of programmed self-control routines, any non-eliminable defects in the recorded blank image are recorded without a container, limited and excluded from the container assessment.
8. Verfahren und Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheiten jeweils in einem Abstand von 10 bis 100 mm über der Mündung resp. unter dem Boden des Gebindes angeordnet ist und diffuses Licht erzeugt. 8. The method and device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the lighting units respectively at a distance of 10 to 100 mm above the mouth. is arranged under the bottom of the container and generates diffuse light.
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