WO2019072989A1

WO2019072989A1 - Vorrichtung zum inspizieren von behältnissen und insbesondere von dosen

Info

Publication number: WO2019072989A1
Application number: PCT/EP2018/077778
Authority: WO
Inventors: Anton Niedermeier
Original assignee: Krones Ag
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2019-04-18
Also published as: CN212674792U; DE102017123684A1; US20200278302A1; US11614411B2

Abstract

Vorrichtung (1) zum Inspizieren von Objekten (10) und insbesondere von eine Öffnung (10c) aufweisenden Behältnissen (10), mit einer Transporteinrichtung (2), welche die Objekte (10) entlang eines vorgegebenen Transportpfads (P) transportiert, mit einer Beobachtungseinrichtung (4), welche dazu geeignet und bestimmt ist, wenigstens einen Bereich einer Innenwandung (10b) des Objekts (10) durch die Öffnung (10a) des Objekts (10) zu beobachten, wobei die Beobachtungseinrichtung (4) zur Aufnahme ortsaufgelöster Bilder geeignet und bestimmt ist, wobei die Vorrichtung (1) eine Beleuchtungseinrichtung (6) aufweist, welche wenigstens einen Bereich der Innenwandung (10b) beleuchtet. Erfindungsgemäß ist die Beleuchtungseinrichtung (6) zwischen der Beobachtungseinrichtung und dem Objekt (10) angeordnet.

Description

Vorrichtung zum Inspizieren von Behältnissen und insbesondere von Dosen

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Inspizieren von Objekten und insbesondere zum Inspizieren der Innenräume von Objekten und insbesondere von Behältnissen, beispielsweise Dosen. Aus dem Stand der Technik sind diverse Vorrichtungen und Verfahren zum Inspizieren derartiger Behältnisse bekannt. Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf solche Behältnisse, welche reflektierende, beispielsweise metallische Innenwandungen aufweisen, wie insbesondere aber nicht ausschließlich Dosen.

Es ist dabei aus dem internen Stand der Technik bekannt, dass zur Inspektion von Dosen ein Objektiv mit einer vorgelagerten Pupille verwendet wird. Hierunter ist zu verstehen, dass ein Objektiv bevorzugt einen Brennpunkt aufweist, der nicht in der Dose selbst liegt, sondern dem eigentlichen Objektiv vorgelagert ist. Bei dem Objektiv handelt es sich insbesondere um ein Objektiv, welches dazu dient, dass Bilder von Innenwandungen von Behältnissen und insbesondere von Dosen aufgenommen werden. Bekannt ist hierbei ebenfalls, dass in einer Umgebung des Objektivs beispielsweise am Außenumfang des Objektivs eine Vielzahl von Lichtquellen angeordnet ist.

Je nach einer Geometrie der Dosen können dabei auch unterschiedliche Lichtquellen angesprochen werden. Mit diesem Inspektionsverfahren werden die innere Zylinderwand und auch der Boden der Dose auf Unregelmäßigkeiten oder Verschmutzungen geprüft. Daneben ist es auch möglich, einen Dosenflansch, auf den ein Dosendeckel gebördelt wird, zu unter- suchen, beispielsweise hinsichtlich Ovalität, Dellen oder Schmutz. Probleme bereitet bei dieser Vorgehensweise teilweise die Einstellung der Lichtquellen, da es insbesondere bei glänzender Innenoberfläche dazu kommt, dass einzelne Lichtquellen als helle Flecken in einem Kamerabild zu sehen sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche die Inspektion derartiger Behältnisse, insbesondere Dosen erleichtert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Inspizieren von Objekten und insbesondere von eine Öffnung aufweisenden Behältnissen weist eine Transporteinrichtung auf, welche die Objekte entlang eines vorgegebenen Transportpfads transportiert. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Beobachtungeinrichtung auf, welche dazu geeignet und bestimmt ist, wenigstens einen Bereich der Innenwandung des Objekts durch die Öffnung des Objekts hindurch zu beobachten, wobei die Beobachtungseinrichtung zur Aufnahme ortsaufgelöster Bilder geeignet und bestimmt ist. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Beleuchtungseinrichtung auf, welche wenigstens einen Bereich der Innenwandung beleuchtet.

Erfindungsgemäß ist die Beleuchtungseinrichtung zwischen der Beobachtungseinrichtung und dem Objekt angeordnet.

Im Stand der Technik erfolgt üblicherweise eine Beleuchtung des Objekts schräg aus dem Hintergrund des Objektivs. Dies ist vorteilhaft, um insbesondere das direkte Eintreten von Licht in die Beobachtungseinrichtung, beispielsweise Kamera, zu verhindern, weist aber auch den Nachteil auf, dass es zu ungewollten Reflexen, insbesondere an den metallischen Innenoberflächen des Objekts kommen kann. Insbesondere ist die Beleuchtungseinrichtung in einem Strahlengang oder zumindest in einer Ebene angeordnet, durch welche hindurch der Strahlengang zwischen dem Objekt und der Beobachtungseinrichtung verläuft. Bei der Transporteinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Transportband handeln, auf dem die Objekte stehen. Es wäre jedoch auch möglich, dass die Objekte an ihren Seitenflächen gegriffen werden. Bevorzugt handelt es sich um eine Transporteinrichtung, welche die Objekte entlang eines geradlinigen Transportpfads transportiert. Es wäre jedoch auch ein Transport entlang etwa einer kreisförmigen Transportbahn möglich.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Transporteinrichtung dazu geeignet und bestimmt, die Objekte kontinuierlich zu transportieren. Dabei erfolgt insbesondere eine Bildaufnahme während eines Transports der Objekte. Es wäre jedoch auch ein getakteter Transport denkbar.

Bevorzugt transportiert erreicht die Transporteinrichtung Transportgeschwindigkeiten von 120.000 - 140.000 Objekten pro Stunde. Aus diesem Grunde steht für die Inspektion der einzelnen Dosen bzw. Behältnisse nur ein sehr geringer Zeitraum zur Verfügung. In diesem Zeitraum sollte sowohl eine hinreichende Tiefenschärfe erreicht werden. Dies erfolgt üblicherweise durch die Einstellung einer möglichst kleinen Blendenöffnung. Allerdings gehen kleine Blendenöffnungen mit dem Verlust von Lichtstärke einher. Eine Möglichkeit bestünde darin, die Belichtungszeit zu erhöhen. Dies würde jedoch wiederum zu einer erhöhten Un- schärfe führen, insbesondere, weil die Behältnisse sich mit einer hohen Geschwindigkeit bewegen.

Der Erfindung liegt daher auch insbesondere die Aufgabe zugrunde, möglichst viel Licht in das Innere der Objekte zu bringen. Dies wird auch dadurch erreicht, dass die Beleuchtungseinrichtung sehr nahe an die Objekte herangerückt wird und auch dadurch, dass es sich bei der Beleuchtung um eine diffuse Beleuchtung handelt. Durch die vorgeschlagene Vorgehensweise kann dies erreicht werden. Daneben wird auf diese Weise auch verhindert, dass sich eine Austrittslinse der Abbildungsoptik störend in dem aufgenommenen Bild auswirkt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform verwendet die Beobachtungseinrichtung Belich- tungszeiten, die geringer sind als 500 μβ, bevorzugt geringer als 200 μβ, bevorzugt geringer als 100 μβ, bevorzugt geringer als 50 μβ, bevorzugt geringer als 20 μβ.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Abstand zwischen dem Objekt, beispielsweise einem oberen Mündungsrand des Objekts und der Beobachtungseinrichtung und insbe- sondere einem Objektiv der Beobachtungseinrichtung größer als 40 mm, bevorzugt größer als 100 mm.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist dieser Abstand zwischen dem Objekt, beispielsweise einem oberen Mündungsrand einer Dose kleiner als 240 mm, bevorzugt kleiner als 180 mm. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Bildaufnahmeeinrichtung ein CCD- oder CMOS - Bildaufnahmeelement auf.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Beleuchtungseinrichtung näher an einem obe- ren Rand des Objekts als an der Beobachtungseinrichtung angeordnet.

Es ist dabei möglich, dass es sich bei der Beleuchtungseinrichtung um eine aktive Beleuchtungseinrichtung handelt, welche beispielsweise selbst Lichtquellen aufweist. Es wäre jedoch auch möglich, dass es sich bei der Beleuchtungseinrichtung um eine passive Beleuchtungs- einrichtung handelt, welche wiederum von anderen Lichtquellen angestrahlt wird.

Dabei ist es beispielsweise wie unten genauer erwähnt denkbar, dass die Beleuchtungseinrichtung ein Streuelement, wie etwa eine Streuscheibe, aufweist. Es wäre auch möglich, wie unten genauer erläutert, dass Licht in die Beleuchtungseinrichtung optisch eingekoppelt wird, beispielsweise von einer Seite her eingekoppelt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung als Lichtquelle wenigstens eine Leuchtdiode (LED) auf. Es wäre jedoch auch möglich, dass mehrere Licht- quellen vorgesehen sind, welche beispielsweise in Umfangsrichtung um die Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind. Dabei wäre es möglich, dass diese Lichtquellen in Umfangsrichtung um eine (geometrische) optische Achse herum angeordnet sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Lichtquellen um eine optische Achse der Anordnung verteilt. Bei der optischen Achse handelt es sich insbesondere auch um eine Achse, die von der Beobachtungseinrichtung zu dem Objekt verläuft und die beispielsweise auch koaxial mit einer Symmetrieachse des zu beobachtenden Objekts verläuft. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Beobachtungseinrichtung stationär angeordnet und die Objekte bewegen sich gegenüber der Beobachtungseinrichtung. Es wäre jedoch auch möglich, dass die Beobachtungseinrichtung sich mit den zu inspizierenden Objekten mitbewegt, beispielsweise entlang eines kreisförmigen Trägers mitbewegt.

Bevorzugt handelt es sich bei dem zu inspizierenden Objekt um eine Dose, insbesondere eine Dose aus einem nicht transparenten Material, das heißt insbesondere eine Dose mit nicht transparenten Boden- und Seitenwandungen. Dabei kann diese Dose insbesondere aber nicht ausschließlich aus Aluminium hergestellt sein. Daneben kann die Dose auch aus Stahl und/oder Stahlblech hergestellt sein. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei einer Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung um eine pulsierende Lichtquelle, das heißt eine Lichtquelle, welche nicht kontinuierlich aktiviert ist, sondern welche jeweils insbesondere zu Beobachtungszeiträumen aktiviert wird. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Lichtquelle und die Beobachtungseinrichtung aufeinander getriggert und/oder synchronisiert sind, das heißt beispielsweise eine Bildaufnahme ausgelöst wird, wenn gerade eine Beleuchtung des Objekts erfolgt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Beobachtungseinrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, welche eine Bildaufnahme steuert. Dabei steuert diese Steue- rungseinrichtung die Bildaufnahmeeinrichtung und/oder auch die Lichtquelle und/oder die Beleuchtungseinrichtung auch unter Berücksichtigung eines Behältnistransports. Bevorzugt werden daher Bilder aufgenommen, wenn sich die Objekte an einer genau definierten Position gegenüber der Beobachtungseinrichtung befinden. Auch die Beleuchtungseinrichtung wird bevorzugt entsprechend gesteuert.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform gibt die Beleuchtungseinrichtung diffuses Licht ab. Dabei kann beispielsweise die Beleuchtungseinrichtung einen Streukörper wie eine Streuscheibe aufweisen, der von Lichtquellen beleuchtet wird. Durch dieses diffuse Licht wird das Objekt und insbesondere der Innenraum einer Dose diffus beleuchtet. Durch diese diffuse Beleuchtung kann verhindert werden, dass es zu Reflexionen einzelner Lichtquellen kommt, wie dies im Stand der Technik teilweise der Fall ist.

Um also die im Stand der Technik auftretenden Glanzpunkte zu vermeiden ist besonders bevorzugt eine großflächige und diffuse Beleuchtungseinrichtung vorgesehen. Anstelle einer im internen Stand der Technik der Anmelderin bekannten LED-Beleuchtung in Kuppelform, gegebenenfalls mit einer koaxialen Beleuchtung im Bereich des Objektivs wird in einer bevorzugten Ausführungsform eine flache Streuscheibe vorgesehen, die angeleuchtet wird oder die ein flaches Beleuchtungselement benutzt. Dabei kann die Beleuchtungseinrichtung aktiv leuchten oder wie oben erwähnt optisch so gestaltet werden, dass Licht aus dem Element heraustritt. Das Leuchtelement kann dabei sein Licht einseitig oder beidseitig abstrahlen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Beobachtungseinrichtung ein Objektiv mit einer vorgelagerten Pupille auf. Dabei ist hierunter insbesondere zu verstehen, dass das Objektiv derart ausgelegt ist, dass ein Brennpunkt des Objektivs gegenüber dem Objektiv in Richtung des zu inspizierenden Objekts versetzt ist.

Der vor das Objektiv verlagerte Brennpunkt ist der Punkt, in dem sich alle abbildenden Strahlen kreuzen. Oder anders ausgedrückt, der Ursprung des Bildwinkels liegt nicht im Objektiv, sondern vor dem Objektiv.

Insbesondere kann dieses Objektiv auf eine Ebene oder einen Bereich ausgerichtet sein bzw. fokussiert sein, der zwischen der Beobachtungseinrichtung und dem zu inspizierenden Objekt liegt. Auf diese Weise kann insbesondere die Bildaufnahme auch bei zwischen der Beobachtungseinrichtung und dem Objekt liegender Beleuchtungseinrichtung verbessert werden.

Insbesondere kann dieses Objektiv einen virtuellen Beobachter vor das Objektiv, bzw. zwi- sehen das Objekt und das Objektiv setzen. Das Objektiv kann eine plane Schärfenebene besitzen, oder aber eine gekrümmte Schärfenebene, die im bevorzugten Fall der Form des zu inspizierenden Behälters folgt.

Damit weist bevorzugt die Bildaufnahmeeinrichtung eine in Richtung des zu inspizierenden Objekts vorgelagerte Pupille auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Beleuchtungseinrichtung als flächiger Körper ausgebildet. Dieser flächige Körper ist dabei wie oben erwähnt insbesondere zwischen der Beobachtungseinrichtung und dem zu inspizierenden Objekt angeordnet. Vorteil- haft ist dieser flächige Körper derart angeordnet, dass er zu einer optischen Achse der Beobachtung senkrecht steht. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung eine Dicke (entlang der optischen Achse betrachtete) auf, die größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer als 0,4 mm, bevorzugt größer als 0,6 mm, bevorzugt größer als 0,8 mm und bevorzugt größer als 1 ,0 mm. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung eine Dicke auf, die kleiner ist als 40 mm, bevorzugt kleiner als 20 mm, bevorzugt kleiner als 15 mm, bevorzugt kleiner als 10 mm.

Diese Dicken haben sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, um einerseits eine Be- obachtung in der Öffnung der Beleuchtungseinrichtung hindurch aufrecht zu erhalten und um andererseits eine ausreichende Dicke für die Unterbringung von Lichtquellen bereitzustellen oder auch eine ausreichende Dicke für die Einkopplung von Licht.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Fläche der Beleuchtungseinrichtung größer als ein Querschnitt des zu inspizierenden Objekts. Dies bedeutet, dass die Beleuchtungseinrichtung das komplette Objekt auch von mehreren Seiten her beleuchten kann. Auf diese Weise wird eine vollständige Ausleuchtung des Innenwandbereichs und auch des Bodenbereichs des Objekts, insbesondere einer Dose, erreicht. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Objekt wenigstens teilweise nicht transparente Wandungen auf. Wie oben erwähnt kann es sich bei dem Objekt insbesondere um Dosen, Aluflaschen, Sprayflaschen und dergleichen handeln.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung einen Durchgangsbereich auf, durch welchen ein von dem Objekt in Richtung der Beobachtungseinrichtung verlaufender Strahlengang treten kann. Dabei kann dieser Durchgangsbereich beispielsweise lochartig in der Beleuchtungseinrichtung ausgebildet sein und bevorzugt einen Durchmesser aufweisen, der zwischen 1 mm und 20 mm liegt. Vorteilhaft ist dieser Durchmesser größer als 1 mm, vorteilhaft größer als 2 mm, vorteilhaft größer als 3 mm. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Durchmesser kleiner als 20 mm, bevorzugt kleiner als 17 mm, bevorzugt kleiner als 15 mm, bevorzugt kleiner als 10 mm und besonders bevorzugt kleiner als 7 mm. Bevorzugt weist die virtuelle Pupille einen Durchmesser auf, der größer ist als 1 mm, bevorzugt größer als 2 mm und besonders bevor- zugt größer als 3 mm. Bevorzugt weist die virtuelle Pupille einen Durchmesser auf, der kleiner ist als 10 mm, bevorzugt kleiner als 8mm, bevorzugt kleiner als 6mm und besonders bevorzugt kleiner als 5 mm. Dieser Durchgangsbereich kann dabei als tatsächliches Loch ausgebildet sein, es wäre jedoch auch möglich, dass der Durchgangsbereich nur als transparenter Bereich ausgebildet ist, der zumindest für Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich durchlässig bzw. transparent ist. Bevorzugt ist der transparente Bereich entspiegelt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist dieses Loch einen kreisförmigen Querschnitt auf.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Bildaufnahmeeinrichtung und/oder ein Objektiv der Bildaufnahmeeinrichtung in der Beobachtungsrichtung derart fokussiert, dass der Fokus bzw. der Ursprung des Bildwinkels in einem Bereich der Beleuchtungseinrichtung liegt und insbesondere in dem Bereich des Durchgangsbereichs. Bevorzugt liegt daher der Fokus bzw. der Ursprung des Bildwinkels im Bereich dieses Durchgangsbereichs. Dabei ist es möglich, dass das Licht in dem Bereich dieser Öffnung fokussiert ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Beleuchtungseinrichtung gegenüber dem obigen Durchgangsbereich in Richtung der optischen Achse versetzt ist, beispielsweise in die Mitte der Dicke einer vor der Beleuchtungseinrichtung befindlichen Schutzglasscheibe.

Besonders bevorzugt weist daher die Beleuchtungseinrichtung ein sehr kleines Loch auf und dieses Loch bzw. die Durchgangsöffnung der Beleuchtungseinrichtung bzw. des Leuchtelements ist zu dem Objektiv mit vorgelagerter Pupille bevorzugt so angeordnet, dass der Ort der Pupille, dem Ort des Bildwinkel Ursprungs, im, oder nahe an dem Durchgangsloch der Beleuchtungseinrichtung auftritt. In der vorgelagerten Pupille kreuzen sich bei dieser bevorzugten Ausführungsform alle abbildenden Strahlen und passen so durch das besagte Loch.

Wie erwähnt, kann dieses Loch in der Beleuchtungseinrichtung so klein ausfallen, wie auch der notwendige Pupillendurchmesser ist. Wie erwähnt, sind dabei Durchmesser von wenigen Millimetern möglich. Um jedoch auch eine Justage der Pupille zu erleichtern, kann das Loch bzw. die Durchgangsöffnung auch einen Durchmesser von etwa 10 mm aufweisen. Die diffuse Beleuchtung leuchtet das Objekt, insbesondere die Dose im Wesentlichen gleichmäßig aus. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Beleuchtungseinrichtung und der Beobachtungseinrichtung eine Blendeneinrichtung angeordnet. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Einrichtung angeordnet, welche von der Beleuchtungseinrichtung auftretendes Streulicht von der Beobachtungseinrichtung fernhält. Dabei kann es sich um eine optisch opake Blende handeln. Diese kann beispielsweise an ihren Außenoberflächen verspiegelt sein. Besonders bevorzugt ist diese Blende bzw. dieses Element trichterartig ausgebildet.

Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Inspizieren von Objekten gerichtet und insbesondere von eine Öffnung aufweisenden Behältnissen. Dabei werden diese Objekte mit einer Transporteinrichtung entlang eines vorgegebenen Transportpfads transportiert und mit einer Beobachtungseinrichtung wird wenigstens ein Bereich einer Innenwandung des Objekts durch eine Öffnung der Objekte beobachtet, wobei die Beobachtungseinrichtung zur Aufnahme ortsaufgelöster Bilder geeignet und bestimmt ist und wobei die Vorrichtung eine Beleuchtungseinrichtung aufweist, welche wenigstens einen Bereich der Innenwandung des Objekts beleuchtet. Erfindungsgemäß ist die Beleuchtungseinrichtung zwischen der Beobachtungseinrichtung und dem Objekt angeordnet.

Besonders bevorzugt beleuchtet die Beleuchtungseinrichtung sowohl wenigstens einen Abschnitt der Innenwandungen des Objekts als auch eines Bodens des Objekts. Bevorzugt beleuchtet die Beleuchtungseinrichtung im Wesentlichen die vollständige Innenwandung des Objekts und bevorzugt auch den vollständigen Boden. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren beleuchtet die Beleuchtungseinrichtung auch einen Mündungsrand des Objekts, insbesondere einen Mündungsrand einer zu inspizierenden Dose.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird das Objekt während seiner Inspektion transportiert. Besonders bevorzugt wird das Objekt durch gepulstes Licht beleuchtet.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird eine Pupille der Beobachtungseinrichtung der Beobachtungseinrichtung vorgelagert und insbesondere in Richtung des zu inspizierenden Objekts vorgelagert. Es wird daher insbesondere ein Objektiv auf eine Ebene fokussiert, welche zwischen der Beobachtungseinrichtung und dem Objekt angeordnet ist. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird ein Objektiv der Beobachtungseinrichtung derart eingestellt, dass es in dem Bereich einer in der Beleuchtungseinrichtung vorgesehenen Durch- gangsöffnung fokussiert ist. Dabei kann es sich insbesondere um den Bildwinkel - Ursprung handeln.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig. 1 Eine Vorrichtung zum Inspizieren von Behältnissen nach dem internen

Stand der Technik der Anmelderin;

Fig. 2 Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Inspizieren von Objekten in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3 Eine Vorrichtung zum Inspizieren von Objekten in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 Eine Vorrichtung zum Inspizieren von Objekten in einer dritten Ausführungsform;

Fig. 4a Eine Detaildarstellung eines trichterförmigen Blendenelements;

Fig. 5 Eine Vorrichtung zum Inspizieren von Objekten in einer vierten Ausführungsform;

Fig. 6 Eine Vorrichtung zum Inspizieren von Objekten in einer fünften Ausführungsform; und

Fig. 7 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Prinzips einer vorgelagerten

Pupille.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 100 nach dem internen Stand der Technik der Anmelderin zum Inspizieren von Dosen. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 10 auf das zu inspizierende Objekt und insbesondere eine Dose. Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet eine Beobachtungseinrichtung, die in der Längsrichtung L der Dose 10 oberhalb der Dose angeordnet ist. Diese Beobachtungseinrichtung 4 ist dabei auf einen Pupillenbereich P fokussiert, der zwischen der Dose 10 und der Beobachtungseinrichtung 4 liegt. Mit anderen Worten liegt der Ursprung des Bildwinkels zwischen der Beobachtungseinrichtung und dem zu inspizierenden Objekt.

Die Beobachtungseinrichtung weist eine Vielzahl von Lichtquellen 1 10 auf, beispielsweise LEDs, die hier ringartig um die optische Achse O angeordnet sind. Bei einer Beleuchtung des Objekts 10 kann es zu Reflexionen kommen, welche wiederum auf die Bildaufnahmeeinrichtung 4 treffen.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Inspizieren von Dosen in einer ersten Ausführungsform. Auch hier ist eine Beobachtungseinrichtung 4 vorgesehen, welche ein Objektiv 42 aufweist. Dieses Objektiv ist derart ausgerichtet bzw. eingestellt, dass ein Fokus bzw. eine Pupille Z zwischen dem Objektiv und der zu inspizierenden Dose 10 auftritt. Das Bezugszeichen S kennzeichnet die von dem Objekt ausgehenden Lichtstrahlen. Diese Lichtstrahlen werden durch das Objektiv gesammelt und in einem ortsaufgelösten Bild auf der Objektiv - Bildseite abgebildet. Das Bezugszeichen 10c kennzeichnet eine Öffnung des Objekts bzw. der Dose, durch welche hindurch beobachtet und auch beleuchtet wird. Das Bezugszeichen 6 kennzeichnet eine Beleuchtungseinrichtung, die in einer Ebene E zwischen der Beobachtungseinrichtung 4 und der Dose 10 angeordnet ist. Man erkennt, dass die Beleuchtungseinrichtung als flächiges Element ausgebildet ist, welches jedoch einen größeren Querschnitt aufweist als das zu inspizierende Objekt 10. Insbesondere ist der Querschnitt des flächigen Elements in einer senkrecht zur optischen Achse größer als der senkrecht zur optischen Achse stehende Querschnitt des Objekts. Diese Beleuchtungseinrichtung 6 gibt insbesondere diffuses Licht aus, sodass die Innenwandung 10b und auch der Boden 10a von der Beleuchtungseinrichtung 6 gleichmäßig ausgeleuchtet werden. Auf diese Weise ist die Beleuchtungseinrichtung sehr nahe an der Dose 10 angeordnet und kann diese in besonders günstiger Weise voll ausleuchten. Weiterhin kann die Beleuchtungseinrichtung geeignet sein, z. B. bei offenen Dosen deren Flansch zu beleuchten.

Weiterhin weist die Beleuchtungseinrichtung 6 einen Durchgangsbereich bzw. eine Durchgangsöffnung 62 auf, durch welche Strahlen treten können. Einerseits liegt diese Durchgangsöffnung 62 in einem Bereich der optischen Achse, andererseits ist die Öffnung derart groß gewählt, dass die Pupille bzw. der Fokus in diese Öffnung gelegt werden können. Auf diese Weise kann ein vollständiges Bild des Innenbereichs der Dose 10 aufgenommen werden. Das Bezugszeichen 2 kennzeichnet eine Transporteinrichtung, welche die Objekte 10 in der Transportrichtung P transportiert. Bei der in Figur 2 gezeigten Variante handelt es sich hier um einen geradlinigen Transport. Bevorzugt löst die Bildaufnahmeeinrichtung 4 ein Bild jeweils aus, wenn sich die Dose 10 direkt unterhalb der Bildaufnahmeeinrichtung 4 befindet, bevorzugt wenn eine Symmetrieachse der Dose 10 zusammenfällt mit der optischen Ach- se O der Bildaufnahmeeinrichtung.

Die diffuse Beleuchtung der Beleuchtungseinrichtung bewirkt, dass das Objekt bzw. die Dose gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Falls die Beobachtungseinrichtung eine bestimmte Schutzart (z.B. im Hinblick auf Umwelteinflüsse wie Staub, Wasser und dgl.) aufweist, ist es auch möglich, die Durchgangsöffnung 62 abzudecken, beispielsweise mittels einer transparenten Glas- oder Kunststoffscheibe. Auf diese Weise könnte jedoch Staub in den Bereich der Durchgangsöffnungen oder auch Kratzer auf dieser Scheibe durch das Licht, das an dem Kratzer oder an dem Staub im Bereich der Durchgangsöffnung gestreut wird, den Kontrast im Kamerabild senken.

Zur Vermeidung in diesem Ausführungsfall wäre es auch möglich, eine geeignete lichtundurchlässige Blende wie unten genauer beschrieben zwischen der Durchgangsöffnung und dem Objektiv einzusetzen. Wie unten genauer beschrieben ist es dabei möglich, dass der zur Leuchtfläche gerichtete Teil einer derartigen trichterförmigen Blende verspiegelt ist, um einen möglichen Helligkeitsgradienten, der an der Durchgangsöffnung entstehen könnte, kompensieren zu können.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Während es sich bei der in Figur 2 gezeigten Ausgestaltung der Beleuchtungseinrichtung um ein aktives bzw. selbstleuchtendes Element handelt, handelt es sich bei der in Figur 3 gezeigten Ausgestaltung um ein passives Element, welches von zwei Lichtquellen 64 beleuchtet wird. Diese beiden Lichtquellen 64 sind hier in Richtung der optischen Achse O oberhalb der Beleuchtungseinrichtung angeordnet und beleuchten damit die Beleuchtungseinrichtung 6 von oben her. Bei der in Figur 3 gezeigten Ausgestaltung ist es möglich, dass die Beleuchtungseinrich- tung Licht in alle Richtungen reflektiert. Es wäre jedoch auch möglich, dass die Beleuchtungseinrichtung selbst etwa in der Art eines teildurchlässigen Spiegels ausgebildet ist, sodass Licht nicht nach oben gestrahlt wird, sondern bloß nach unten. Figur 4 zeigt eine Ausgestaltung ähnlich der in Figur 3 gezeigten Ausgestaltung. Allerdings ist hier zusätzlich eine optische Blende 12 vorgesehen. Diese kann als trichterförmiges Element ausgebildet sein und insbesondere die Bildaufnahme gegen Streulicht schützen. Dabei ist es möglich, dass eine Außenfläche 12a dieser Blende verspiegelt ist, um so wie oben erwähnt die Kontraste zu erhöhen. Bevorzugt ist diese Blendeneinrichtung als optisch opake Blende ausgebildet. Fig. 4a zeigt eine Darstellung dieses trichterförmigen Elements 12.

Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dieser Ausgestaltung ist die Beleuchtungseinrichtung 6 beidseitig leuchtend, das heißt sie gibt Licht sowohl nach oben als auch nach unten ab. Auch hier wäre es wieder möglich, dass nach oben austretendes Licht von der Bildaufnahmeeinrichtung ferngehalten wird.

Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform ist wieder eine Beleuchtungseinrichtung 64 vorgesehen, welche über ein Einkoppelelement 68 Licht seitlich in die Beleuchtungseinrichtung 6 einkoppelt. Die Beleuchtungseinrichtung 6 wiederum gibt diffuses Licht in Richtung des zu inspizierenden Objekts 10 ab.

Figur 7 veranschaulicht das hier beschriebene Prinzip der vorgelagerten Pupille bzw. des vorgelagerten Brennpunkts. Die Bildaufnahmeeinrichtung weist hier zwei Objektivkomponenten 42a, 42b auf, die hier entlang der optischen Achse hintereinander angeordnet sind. Diese Anordnung bewirkt, dass die gesamte Optik zwei Brennpunkte aufweist, wobei ein Brennpunkt Z hier der Objektivkomponente 42b vorgelagert ist. Die von dem Boden 10a und der Seitenwandung 10b des Objekts stammenden Strahlen werden über die Objektivkomponenten auf ein (nicht gezeigtes) Bildaufnahmeelement abgebildet. Das Bezugszeichen a kennzeichnet den Bildwinkel, das Bezugszeichen Z hier den Ort bzw. Kreuzungspunkt des Bild- Winkels a.

Dabei sind die von dem Objekt abgestrahlten Lichtstrahlen S z. T. eingezeichnet, die in die Beobachtungseinrichtung gelangen. Die Eigenschaft der Beobachtungseinrichtung 42a / 42b bedingt, dass die Lichtstrahlen, die in sie gelangen, durch einen außerhalb der Beobach- tungseinrichtung gelegenen Ort Z fokussiert, gebündelt sind. Andere vom Objekt ausgehende Lichtstrahlen gelangen nicht in die Beobachtungseinrichtung. Die Lichtstrahlen S auf der Gegenstandsseite werden in der Beobachtungseinrichtung bildseitig in ein ortsaufgelöstes Bild abgebildet.

Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Transporteinrichtung

4 Beobachtungseinrichtung

4 Bildaufnahmeeinrichtung

6 Beleuchtungseinrichtung

10 zu inspizierendes Objekt, Dose

10a Boden

10b Innenwandung

10c Mündung

12 Blende

12a Außenwand der Blende

42 Objektiv

62 Durchgangsöffnung

64 Lichtquellen, Beleuchtungseinrichtung

68 Einkoppelelement

100 Vorrichtung 1 10 Lichtquellen

E Ebene

0 Optische Achse z Pupillenbereich

P Transportrichtung s Lichtstrahlen

L Längsrichtung a Bildwinkel

Claims

Patentansprüche

1 . Vorrichtung (1 ) zum Inspizieren von Objekten (10) und insbesondere von eine Öffnung (10c) aufweisenden Behältnissen (10), mit einer Transporteinrichtung (2), welche die Objekte (10) entlang eines vorgegebenen Transportpfads (P) transportiert, mit einer Beobachtungseinrichtung (4), welche dazu geeignet und bestimmt ist, wenigstens einen Bereich einer Innenwandung (10b) des Objekts (10) durch die Öffnung (10a) des Objekts (10) zu beobachten, wobei die Beobachtungseinrichtung (4) zur Aufnahme ortsaufgelöster Bilder geeignet und bestimmt ist, wobei die Vorrichtung (1 ) eine Beleuchtungseinrichtung (6) aufweist, welche wenigstens einen Bereich der Innenwandung (10b) beleuchtet,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Beleuchtungseinrichtung (6) zwischen der Beobachtungseinrichtung und dem Objekt (10) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Beleuchtungseinrichtung (6) diffuses Licht ausgibt.

3. Vorrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Beobachtungseinrichtung (4) ein Objektiv mit einer vorgelagerten Pupille aufweist.

4. Vorrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Beleuchtungseinrichtung als flächiger Körper ausgebildet ist oder einen flächigen Körper aufweist.

5. Vorrichtung (1 ) nach dem vorangegangenen Anspruch,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche der Beleuchtungseinrichtung (4) größer ist als ein Querschnitt des zu inspizierenden Objekts.

6. Vorrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Objekt wenigstens teilweise nicht transparente Wandungen aufweist.

7. Vorrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Beleuchtungseinrichtung (6) einen Durchgangsbereich (62) aufweist, durch welchen ein von dem Objekt in Richtung der Beobachtungseinrichtung verlaufender Strahlengang treten kann.

8. Vorrichtung (1 ) nach dem vorangegangenen Anspruch,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Durchgangsbereich (62) lochartig in der Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist und bevorzugt einen Durchmesser aufweist, der zwischen 1 mm und 20mm liegt.

9. Vorrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bildaufnahmeeinrichtung (4) in der Beobachtungsrichtung derart fokussiert ist, dass der Pupillenbereich und/oder Brennpunkt in einem Bereich der Beleuchtungseinrichtung (6) liegt.

10. Vorrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

zwischen der Beleuchtungseinrichtung (6) und der Beobachtungseinrichtung (4) eine Blendeneinrichtung (12) angeordnet ist.

1 1 . Verfahren zum Inspizieren von Objekten (10) und insbesondere von eine Öffnung (10c) aufweisenden Behältnissen (10), wobei die Objekte mit einer Transporteinrichtung (2) entlang eines vorgegebenen Transportpfads (P) transportiert werden und mit einer Beobachtungseinrichtung (4) wenigstens einen Bereich einer Innenwandung

(1 Ob) der Objekts (10) durch die Öffnung (10c) der Objekte (10) zu beobachtet wird, wobei die Beobachtungseinrichtung (4) zur Aufnahme ortsaufgelöster Bilder geeignet und bestimmt ist, wobei die Vorrichtung (1 ) eine Beleuchtungseinrichtung (6) aufweist, welche wenigstens einen Bereich der Innenwandung (10b) beleuchtet, dadurch gekennzeichnet, dass

die Beleuchtungseinrichtung (6) zwischen der Beobachtungseinrichtung (4) und dem Objekt angeordnet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Pupille der Beobachtungseinrichtung (4) der Beobachtungseinrichtung (4) vorgelagert wird.