EP1747821A1

EP1747821A1 - Inspektionsvorrichtung für Leergutkästen und die in diesen enthaltenen Behälter

Info

Publication number: EP1747821A1
Application number: EP06012718A
Authority: EP
Inventors: Martin Dr. Weisgerber; Herbert Menke
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2005-07-30
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2026-06-21
Also published as: EP1747821B1; DE102005035868A1; ATE531464T1; PL1747821T3; DE102005035868B4

Abstract

Vorgestellt wird eine Inspektionsvorrichtung für eine optische Inspektion von Leergutkästen (13) und/oder der in ihnen enthaltenen Flaschen (2) oder dgl. Behälter, mit mindestens einer elektronischen Kamera und einem rechnergestützten System zur elektronischen Bildverarbeitung, einer oberhalb eines Transporteurs angeordneten, im Strahlengang zwischen dem Behälter und einem Objektiv der mindestens einen Kamera befindlichen Spiegelanordnung (16), mit oberhalb des Transporteurs angeordneten Beleuchtungsvorrichtungen, dabei ist vorgesehen, dass jede Aufnahme der mindestens einen Kamera (20) wenigstens zwei Einzelbilder von dem zu untersuchenden Gegenstand aus wenigstens zwei unterschiedlichen Aufnahme- oder Bildrichtungen enthält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein Verfahren ist Gegenstand des Anspruches 11. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In der Getränkeindustrie wird ein großer Anteil der Getränke in Mehrwegbehältern wie z.B. aus Glas bestehenden Flaschen gehandhabt und vertrieben, wobei die Flaschen in der Regel zu mehreren in Kästen zusammengefasst werden, und als Kasten mit beispielsweise 12 oder 20 Flaschen als Verkaufeinheit gehandhabt werden. Um sich von den Konkurrenzprodukten abgrenzen und unterscheiden zu können, und um somit einen besonderen Kaufanreiz zu bieten, sind in der jüngeren Vergangenheit zahlreiche Getränkehersteller dazu übergegangen, für die Abfüllung ihrer Produkte individuelle Formflaschen zu verwenden. Dieses hat zu Folge, dass die in die Getränkebetriebe rücklaufenden Leergutkisten in zunehmendem Maße mit verschiedensten Formflaschen unterschiedlichster Getränkehersteller gefüllt sind.
Da die verschiedenen Formflaschen unterschiedlichste geometrische Abmessungen wie z.B. Höhen, Durchmesser und Profile aufweisen, ist ein automatisches Entpacken der Leergutkisten nicht mehr problemlos möglich, da die zum Auspacken verwendeten, automatischen Anlagen nur geringe Abweichungen des Flaschendurchmessers gestatten, die Flaschen bei Höhenabweichungen nicht erfassen oder aber sogar beschädigt werden. Ebenfalls ist es im Interesse des Getränkeherstellers ausschließlich die eigenen Formflaschen weiter zu verarbeiten und erneut zu befüllen. Auch erschweren im Kasten befindliche Fremdkörper oder aber auch so genannte Stülpflaschen, bei denen die Flaschenmündung nicht nach oben, sondern nach unten gerichtet ist eine automatische Weiterverarbeitung der Leergutkisten. Es besteht daher in der Praxis ein großes Interesse daran, die noch mit dem Leergut gefüllten Getränkekisten bereits vor dem Entpacken umfassend zu inspizieren, um z.B. ausschließlich solche Getränkekisten zur nachfolgenden, automatischen Entpackungsstation weiter zu leiten, bei denen einer automatischen Weiterverarbeitung nichts entgegensteht.
Leergutkästen, welche dem Anforderungsprofil nicht gerecht werden, weil sie z.B. Fremdkörper enthalten, sollen von der weiteren automatischen Verarbeitung ausgeschlossen und einer manuellen Weiterbehandlung zugeführt werden.
Da die große Vielfalt der Formflaschen mit ihren unterschiedlichen Konturen und/oder Abmessungen mechanische Lösungen zur Inspektion der Leergutkästen von vorneherein ausschließen, werden nachfolgend ausschließlich Vorrichtungen zur optischen Inspektion von Leergutkästen behandelt, wobei allen Vorrichtungen gemeinsam ist, dass diese über ein rechnergestütztes System zur Bildverarbeitung verfügen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ist unter einem System zur Bildverarbeitung zu verstehen, dass ein, von mindestens einer Kamera 20 aufgenommenes Bild in einem dieser Kamera nachgeschalteten bzw. zugeordneten Rechnersystem 21 anhand von Methoden der Bildverarbeitung und/oder Bilderkennung verarbeitet wird. Dabei erfolgt die Bildverarbeitung derart, dass relevante Parameter wie z.B. Flaschenfarbe, Flaschenhöhe, Flaschendurchmesser, Kastenart, Kastenfarbe usw. ermittelt werden können.
Zur optischen Inspektion von Leergutkästen sind bereits Vorrichtungen bekannt geworden. So stellt z.B. die DE 195 09 631 A1 eine Vorrichtung vor, bei welcher eine Kamera oberhalb der Leergutkästen angeordnet ist, und entweder mittels eines Spiegels oder aber aufgrund ihrer Ausrichtung von einer Seite schräg in den Leergutkasten blickt. Nachteilig an einer derartigen Ausgestaltung ist, dass eine Flasche auf einer Aufnahme nur mangelhaft abgebildet ist, so dass zur Ermittlung der relevanten Parameter eine Vielzahl an Aufnahmen erforderlich ist, deren Auswertung sehr zeitaufwändig ist.
Ebenfalls bekannt wurde eine Vorrichtung entsprechend der AT E 47 974 B . Auch diese Schrift sieht vor, dass eine oberhalb des Leergutkastens angeordnete Kamera schräg von der Seite auf die Flaschen blickt. Entsprechend gelten die zuvor erläuterten Nachteile auch für eine derartige Vorrichtung.
Allen bekannten Vorrichtungen zur Inspektion von Leergutkästen ist gemeinsam, dass die Kameras bzw. die mit diesen in Wirkverbindung stehenden optischen Systeme dergestalt sind, dass eine Flasche mit einer Aufnahme nur so unvollkommen abgebildet wird, dass die Ermittlung der relevanten Parameter ohne die Erstellung weiterer Aufnahmen nicht erfolgen kann. Einen weiteren Nachteil der bekannten Vorrichtung stellt die Tatsache dar, dass es ohne die Anordnung weiterer, in andere Richtungen blickende Kameras nicht gelingt, die, durch die Seitenwände der Kästen zumindest teilweise verdeckten Flaschen zu inspizieren.
Ebenfalls ist allen bekannten Vorrichtung gemeinsam, dass auch die Kästen selbst ―und dabei insbesondere deren Innenseiten- ohne erheblichen mechanischen und finanziellen Aufwand, nicht im erforderlichen Umfang inspiziert werden können. Eine derartige Kasteninspektion ist jedoch in der Praxis ebenfalls gewünscht, um Beschädigungen, Fremdkästen und markenspezifische Kästen sicher erkennen zu können.
Aufgabe und Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Inspektion von Leergutkästen vorzustellen, welche die oben genannten Nachteile sicher vermeidet, und die vollständige Inspektion der in Leergutkasten befindlichen Flaschen und/oder des Kastens bei geringem apparativen Aufwand und hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit erlaubt.
Dazu schlägt die vorliegende Erfindung vor, die mindestens eine Kamera mit einer optischen Anordnung auszustatten, welche die Blickrichtung der Kamera auf mindestens zwei Seiten einer Flasche bzw. des Kastens lenkt.
Im Nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Im Einzelnen zeigt die

Figur 1: in einer vereinfachten 3-D-Darstellung eine erfindungsgemäße Inspektionsvorrichtung, die
Figur 2: in einer vereinfachten Darstellung die verbesserten Inspektionsmöglichkeiten, und die
Figur 3: beispielhaft die Anordnung von Beleuchtungselementen in unmittelbarer Nähe der mindestens einen Kamera.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Gleichzeitig wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Inspektionsvorrichtung dient zur optischen Inspektion von Leergutkästen 13, wobei sowohl die in diesen Leergutkästen 13 enthaltenden Flaschen, als auch die Kästen 15 selbst einer Inspektion unterzogen werden sollen. Die Vorrichtung 1 ist beispielsweise Bestandteil einer Produktions-Linie, und ist vor einem Entpacker zum Entpacken der Flaschen aus den Leergutkästen 13 angeordnet. Die Inspektionsvorrichtung 1, welche vorzugsweise als Linearmaschine ausgebildet ist, ist beispielsweise derart ausgebildet, dass sie den Transportweg der Leergutkästen 13 zumindest teilweise umschließt, wobei zumindest die wesentlichen optischen Elemente oberhalb der Transportebene der Leergutkästen angeordnet sind. Die Leergutkästen 13 werden auf einem Transporteur 14 transportiert, wobei die Leergutkästen 13 relativ zur Transportrichtung sowohl in Längs- oder aber auch in Querrichtung transportiert werden können. Oberhalb des Leergutkastens 13 befindet sich eine Spiegelanordnung 16.
Zwischen der Oberkante des Leergutkastens 13 und der Spiegelanordnung 16 kann eine nicht dargestellte Scheibe vorgesehen sein, wobei Teilebereich dieser Scheibe bestimmte optische Eigenschaften wie z.B. Diffusionswirkung aufweisen können.
Die Spiegelanordnung 16, besteht aus mehreren Spiegeln, beispielsweise, wie bei der dargestellten Ausführungsform aus insgesamt vier Spiegeln. Die Spiegelanordnung 16 ist insbesondere auch bezüglich der Ausbildung und Anordnung ihrer Spiegel symmetrisch zu einer vertikalen Mittelebene M ausgebildet, die senkrecht zur Transportrichtung A orientiert ist und an der sich auch die Inspektionsposition befindet. Die Spiegelanordnung 16 ist derart ausgebildet, dass mit ihrer Hilfe jede im Leergutkasten 13 befindliche und mit diesem an der Inspektionsposition vorbeibewegte Flasche 2 unter zwei unterschiedlichen Bild- oder Abbildungsrichtungen erfasst wird, und zwar jeweils zumindest über einen Teil ihrer gesamte Höhe, wobei diese Abbildungsrichtungen mit der Mittelebene M jeweils einen Winkel α < 90° einschließen. Dabei öffnet sich der Winkel α in Richtung der, dem Leergutkasten 13 abgewandten Seite, wie dies mit dem Strahl 17 angedeutet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel α etwa 30°. Die Spiegelanordnung 16 besitzt auf beiden Seiten der Mittelebene M und von dieser beanstandet zwei erste Umlenkspiegel 18.
Diese ersten Umlenkspiegel 18 sind bei der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen in horizontaler Ausrichtung orientiert und erstrecken sich beispielweise über die gesamte Breite des Transporteurs 14, wobei die eigentliche Spiegelfläche gegen die Senkrechte in Richtung der Leergutkästen geneigt ist. Die Umlenkspiegel 18 sind weiterhin so orientiert, dass ein Strahl 17, der von einer Flasche oder aber dem Kasten 15 selbst ausgeht, an dem betreffenden Umlenkspiegel in Richtung zu der Mittelebene M hin reflektiert wird, und zwar in einer Achsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu dieser Mittelebene M. Die Spiegelanordnung 16 besitzt weiterhin zwei zweite Umlenkspiegel 19, die beispielsweise beidseitig von der Mittelebene M angeordnet sind. Die beiden zweiten Umlenkspiegel 19 sind jeweils so orientiert, dass die auf diese auftreffenden horizontale Lichtstrahlen in eine in etwa senkrechte Richtung näherungsweise parallel zur Mittelebene M, und somit in Richtung der mindestens einen Kamera 20 umgelenkt werden. Die Spiegelflächen der zweiten Umlenkspiegel 19 können, wie dargestellt eine prisma- oder dreieckförmige Gestalt aufweisen, wobei sich auch die zweiten Umlenkspiegel 19 vorzugsweise über die gesamte Breite des Transporteurs 14 erstrecken.
Für eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zur verbesserten Inspektion nicht nur zwei, sondern mindestens drei (Teil)-Bilder erzeugt und zu der mindestens einen Kamera 20 geleitet werden, wo diese mindestens drei (Teil)-Bilder ausgewertet werden. Dazu ist vorgesehen, die zweiten Umlenkspiegel 19 mit Abstand von einander anzuordnen, so dass durch die mindestens eine Kamera 20 - zwischen ihnen hindurchein drittes Bild der Flaschen aufnehmbar ist.
Die mindestens eine Kamera 20 befindet sich oberhalb der Spiegelanordnung 16, wobei die Kamera 20 vorzugsweise mittig und oberhalb der zweiten Umlenkspiegeln 18 angeordnet ist. In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, neben der in der Figur 1 gezeigten einen Kamera 20 weitere Kameras anzuordnen, so dass zu einem (Aufnahme)zeitpunkt zumindest eine gesamte Flaschenreihe, bzw. die gesamte Erstreckung eines Kastens 15 quer zur Transportrichtung aufgenommen oder erfasst werden kann. Eine derartige Ausgestaltung ist beispielhaft in der Figur 3 dargestellt. Bei der mindestens einen Kamera 20 kann es sich z.B. um elektronisch arbeitende Kamerasysteme wie z.B. CCD-Kameras handeln. Zur vorteilhafte Beleuchtung des Leergutkastens 13 bzw. seines Inhaltes ist zunächst vorgesehen unterhalb der zweiten Umlenkspiegel 19 eine Beleuchtungsvorrichtung 22 anzuordnen. Zur Vermeidung störender Reflektionen ist vorgesehen, dass diese Beleuchtungsvorrichtungen 22 ein möglichst gleichmäßiges Licht ohne Vorzugsrichtung abgeben. Dazu kann unterhalb der Beleuchtungsvorrichtungen 22 auch eine Diffusorscheibe angeordnet sein.
Ebenfalls ist vorgesehen, in direkter Nähe zu der mindestens einen Kamera 20 weitere Beleuchtungsvorrichtungen 32 anzuordnen, wobei diese im Wesentlichen ein Licht mit einer Vorzugsrichtung abgeben. Dabei ist dieses Licht vorzugsweise auf die Leergutkästen 13, insbesondere aber auch auf die in der Mittelebene M befindlichen Objekte gerichtet. Wie in der Figur 2 dargestellt, werden die Leegutkästen 13 durch die Transporteur 14 unter der Spiegelanordnung 16 und der mindestens einen Kamera 20 vorbei bewegt. Befindet sich die Vorderwand des Kastens 15 in etwa in der Mittelebene M, so kann die Vorderwand aufgenommen und analysiert werden.
Befinden sich anschließend die Mündungen der ersten Flaschenreihe in der Mittelebene, so ist es möglich, Mündungs-, Hals- und Schulterbereich der Flaschen umfassend zu erfassen und abzubilden.
Befindet sich nach einem Weitertransport des Leergutkastens die Mitte des räumlichen Abstands zweier Flaschenreihen in der Mittelebene. so können auch tiefer liegende, uns somit in der Regel nicht oder nur schlecht auswertbare Bereich der Flaschen erfasst werden. Den Abschluss der Aufnahmen bildet vorzugsweise die Aufnahme und Analyse der Kastenrückwand.
Es versteht sich von selbst, dass die aufgenommenen Bilder nachfolgend anhand eines Verfahrens zur elektronischen Bildverarbeitung und -analyse untersucht werden.
Durch die überaus vorteilhafte Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es ermöglicht, die in den Leergutkästen enthaltenen Flaschen, aber auch die Kästen 15 selbst, mit wenigen Aufnahmen umfassend zu erfassen, so dass alle erforderlichen Parameter mit hoher Geschwindigkeit ermittelt werden können. Zu diesen Parametern zählen z.B. die Kontur, das Material der Flaschen, Höhe und/oder Farbe der Flasche, Flaschenverschlusskontrolle, Logo- oder Code-Erkennung, Kastenfarbe, Kastengeometrie, Prüfung auf Fremdkörper oder Stülpflaschen, Prüfung auf Beschädigungen.
Aufgrund der zuvor beschriebenen Arbeitsweise können Leergutkästen, welche ein oder mehrere der oben genannten Parameter nicht wunschgemäß erfüllen, sicher von der weiteren automatischen Verarbeitung ausgeschlossen werden.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne das dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
In Rahmen der vorliegenden Anmeldung wurde zur Verdeutlichung der Erfindung als Ausführungsbeispiel ein sogenannter Linearinspektor herangezogen. Die Anwendung der vorgestellten Inspektionsvorrichtung an einer als Rundläufer ausgebildeten Inspektionsmaschine führt nicht dazu, dass der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Claims

Inspektionsvorrichtung für eine optische Inspektion von Leergutkästen (13) und/oder der in ihnen enthaltenen Flaschen oder dgl. Behälter, mit mindestens einer elektronischen Kamera (20) und einem rechnergestützten System zur elektronischen Bildverarbeitung, mit einer oberhalb eines Transporteurs (14) angeordneten, im Strahlengang zwischen dem Behälter und einem Objektiv der mindestens einen Kamera (20) befindlichen Spiegelanordnung (16), mit oberhalb des Transporteurs (14) angeordneten Beleuchtungsvorrichtungen (22, 32), dadurch gekennzeichnet, dass jede Aufnahme der mindestens einen Kamera (20) wenigstens zwei Einzelbilder von dem zu untersuchenden Gegenstand aus wenigstens zwei unterschiedlichen Aufnahme- oder Bildrichtungen enthält.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelanordnung (16) im Strahlengang zwischen der Inspektionsposition und dem Kameraobjektiv ausschließlich von die Lichtstrahlen umlenkenden optischen Komponenten, beispielsweise von Umlenkspiegeln (18, 19) gebildet ist.
Inspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelanordnung (16) erste Umlenkspiegel (18) und zweite Umlenkspiegel (19) umfasst, welche die mindestens zwei Einzelbilder aus den unterschiedlichen Aufnahme und Bildrichtungen in eine gemeinsame Ebene umlenken, wobei beide Teilbilder von einer gemeinsamen Kamera aufgenommen werden.
Inspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelanordnung (16) symmetrisch zu einer Mittelebene (M) ausgebildet und/oder angeordnet sind, die senkrecht zur Transportrichtung der Behälter (2) und zur Oberfläche des Transporteurs orientiert ist.
Inspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme- oder Bildrichtungen mit der Mittelebene (M) jeweils den selben Winkel (α) einschließen, beispielsweise einen Winkel von etwa 30°.
Inspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (20) und die Spiegelanordnung (16) auf der selben Seite des Transporteurs (14) angeordnet sind.
Inspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Umlenkspiegel (18) und/ oder die zweiten Umlenkspiegel (19) quer zur Transportrichtung des Transporteurs (14) ausgerichtet sind.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ersten Umlenkspiegel (18) und/ oder die zweiten Umlenkspiegel (19) über die gesamte Breite des Transporteurs (14) erstrecken.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ersten Umlenkspiegel (18) und/ oder die zweiten Umlenkspiegel (19) über die maximale Breite des größten zu untersuchenden Leegutkastens (13) erstrecken.
Inspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Umlenkspiegel (19) derart auf Abstand zueinander angeordnet sind, dass die Kamera (20) mindestens ein drittes Teilbild aus einer dritten Blickrichtung aufnimmt.
Verfahren zum Betrieb einer Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildanalyse aus verschiedenen Blickrichtungen aufgenommene Teil-Bilder herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Position des Leergutkastens (13) Merkmale des Kastens (15) und/oder der Flaschen aufgenommen und analysiert werden.