DE3404166A1 - Verfahren zur konturerkennung von voellig oder teilweise durchsichtigen gegenstaenden - Google Patents

Description

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Verfahren zur Konturerkennung von völlig oder teilweise durchsichtigen Gegenständen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konturerkennung von völlig oder teilweise durchsichtigen Gegenständen, wie Flaschen aus Glas oder Kunststoff gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Nach den NO-PS 126 900, 135 609 ist es bekannt, eine Flasche kontinuierlich durch eine Beleuchtungs- und Detektorstation zu führen, wobei das Licht von einer Seite eines Förderers gegen die Flasche projiziert und ein Schattenbild oder ein Schattenbildteil der Flasche an einer Lichtdetektoreinrichtung gebildet wird. Derartigen Vorrichtungen ist somit gemeinsam, daß bei Projektion des Lichtes gegen die Flasche, falls diese aus Glas oder Kunststoff besteht, Lichtbrechungsphänomene auftreten und diese im Detektor falsche Signale bewirken können. Auch wenn, dieses Lichtbrechungsphänomen gering ist, insbesondere bei der in der NO-PS 135 609 beschriebenen Vorrichtung, besteht dennoch das Bedürfnis, von der Flasche oder dem Flüssigkeitsbehälter ein so genaues Bild wie möglieh zu erhalten.

Ferner ist es nach der US-PS 3 529 169 bekannt, eine Flasche in Förderrichtung stationär zu halten und

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dabei ihre Kontur in der Beleuchtungs- und Detektorstation zu erfassen. Die Vorrichtung nach dieser US-PS enthält ferner Elemente zum Drehen des Gegenstandes, während er sich in der Station befindet. Es ist jedoch schon lange wünschenswert gewesen, sowohl den Beleuchtungsteil, als auch den Detektorteil der Station zu vereinfachen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die genaue.Kontur des betreffenden Gegenstandes erfaßt und das Bild lang genug "festgehalten" werden kann, um damit die möglichst genaue Kontur des Gegenstandes erkennbar zu machen. Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen. .

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 perspektivisch eine Ausführungsform der

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2 in Draufsicht die Ausführungsform nach • Fig. 1;

Fig. 3 in Draufsicht eine andere Ausführungsform;

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Fig. 4, 5 in Draufsicht und perspektivisch eine weitere Ausführungsform;

Fig. 6a/

6b/ 6c das Prinzip der Erfassung der Gegenstandskontur und

Fig. 7, 8 schematisch unterschiedliche Ausführungs-. formen von Detektoren.

In der nachfolgenden Beschreibung wird auf eine Flasche, bspw. leere Flasche Bezug genommen. Die Flasche kann völlig oder teilweise durchsichtig, dunkel oder hell sein und aus Glas oder Kunststoff bestehen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß es sich auch um irgendeinen förderbaren Gegenstand handeln kann und nicht notwendigerweise um einen Flüssigkeitsbehälter in Form einer Flasche handeln muß.

Wie aus Fig. 1, 2 erkennbar, steht die Flasche 2 auf einem Förderer 1, der sich in Pfeilrichtung 1" bewegt. Ein Detektor 3, 4 ist neben dem Förderer 1 angeordnet und zwar mit Wirkrichtung im wesentlichen quer zum Förderer 1. Der Detektor 3 weist eine Optik 4 auf, die bewirkt, daß das Bild der Flasche mit guter Tiefenschärfe wiedergegeben wird.

Auf der anderen Seite des Förderers 1 ist eine kontrastbildende Wand oder ein entsprechender Hintergrund 10, der so dunkel wie möglich sein soll, vorgesehen.

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

Fig. 3 zeigt einen Variant zur Ausführungsform nach Fig. 2, wobei die Lichtquellen 14 bis 17 den jeweili-

gen Lichtquellen 5 bis 8 der Fig. 2 entsprechen. Die Kontrastwand bzw. der Hintergrund 18 entspricht dem Hintergrund 10 in Fig. 2. Im dargestellten Beispiel nach Fig. 3 ist der Hintergrund 18 bogenförmig ausgebildet. Dieser Hintergrund 18 muß jedoch nicht unbedingt aus einer festen Wand bestehen, sondern es kann sich auch um einen dunklen Raum wie Kabine od. dgl. handeln, in der sich die Vorrichtung befindet. Der Förderer 13 besteht bei diesem Beispiel aus einer drehenden Scheibe.

In den Fig. 4, 5 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Flasche 2 von oben nach unten oder umgekehrt bewegt wird. Die Flasche 2 kann mittels eines Förderers in Form eines entsprechend bewegbaren Trägers 19 bspw. in Form einer Scheibe oder eines anderen geeigneten Halters bewegt werden und wird bspw. von zwei Lichtquellen 20, 21 beleuchtet. Der Detektor 3 kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus einer an sich bekannten Fernsehkamera, bspw. einer memorierenden Kamera der CCD-Gattung bestehen.

Die nachfolgenden Erläuterungen gelten sowohl für die Ausführungsform der Fig. 4, als auch für die Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 3. Der Einfachheit halber nimmt die nachfolgende Beschreibung der Fig. 6 jedoch Bezug auf die Ausführungsform nach Fig. 4.

Wie eingangs erwähnt, handelt es sich um die Konturerkennung von völlig oder teilweise durchsichtigen Gegenständen, bspw. Flaschen, die auf dem Prinzip basiert, daß ein derartiger Gegenstand bei Beleuchtung von der Oberfläche Licht reflektiert. Betrachtet man eine derart beleuchtete Flasche od. dgl. Behälter mit einer Fernsehkamera oder einer CCD-Kamera, wird die Flasche 2, von der Kamera aus längs der Flaschenkontur gesehen, ein nach außen scharf abgegrenztes, helles, schmales Feld 22, 23 aufweisen.

Für eine bspw. gewählte Höhe hn der Flasche 2 wird der Detektor 3 ein Videosignal V, wie in Fig. 6b angedeutet, erzeugen, das zwei Signalspitzen 22', 23' aufweist. Um ein eindeutiges Bild der Flaschenbreite bn auf dem Niveau hn zu erhalten, wird das Videosignal V zu einem Schwellenkreis 24 und einem pulsbildenden Kreis 25 geleitet, wobei ein Pulssignal P mit einem ersten und einem zweiten Puls 26, 27 gebildet wird und wobei die erwähnte Breite bn vom Abstand zwischen der Vörderflanke des Pulses 26 und der nacheilenden Flanke des Pulses 27 definiert wird. Die erwähnte Schwelle wie in Fig. 6b angedeutet, kann auf ein wahlfreies geeignetes Niveau gelegt werden, und im gewählten Beispiel ist die Schwelle auf 20 % der größten Videoamplitude vom Detektor hinaus gelegt. Bei Verwendung einer Fernsehkamera als Detektor wird

somit jede Zeile des gesamten Fernsehbildes eine Information bn über die Breite der Flasche bei einer entsprechenden Höhe hn der Flasche enthalten. Die derart erzielten Zeilenpulse können ggf. in einen digitalen Kode umgeformt werden, um eine eindeutige Definition der Flasche zu geben.

In den Fig. 7, 8 sind abgeänderte Ausführungsformen der Detektoreinheit 3 dargestellt. In Fig. 7 ist eine photoempfindliche Bildlagerungseinheit 28 verdeutlicht, die aus einer Vielzahl von Elementen 29 bestehen kann, wobei die Einheit 28 die Fähigkeit hat, ein an die Elemente übertragenes Bild zu lagern. Diese Elemente können bspw. sogenannte "charge coupled devices" (CCD) sein, und der eingesetzte Detektor 3 kann als eine CCD-Kamera bezeichnet werden. Derartige CCD-Kameras sind an sich bekannt und sind u. a. in modernen Bildfunkanlagen und in Miniatur-Fernsehkameras zu finden. Wie bereits angedeutet, ist der Einsatz einer CCD-Kamera besonders vorteilhaft bei Blitzbeleuchtung, weil eine derartige Kamera im Gegensatz zu einer üblichen Fernsehkamera eine bedeutend, bessere Lagerungswirkung des Bildes gewährleistet.

Bei der in Fig. 8 angedeuteten Ausführungsform liegt eine Säule, bspw. aus CCD-Elementen oder deren Äquivalenten vor. Wenn das Bild der Flasche über die Optik

auf den Detektor 30 übertragen wird, kann man ein zeilenpunktdefiniertes Bild der Flasche erhalten, wenn sich diese am Detektor vorbeibewegt. In diesem Fall muß gleichzeitig mit der Passage der Flasche eine intermittierende Auslesung vom Status der einzelnen Elemente 31, die in den Detektor eingehen, vorgenommen werden, und die "Null-stellung" dersel-. ben muß somit rasch erfolgen, da die ausgelesenen Daten in einer Speichereinheit gespeichert werden.

Die in den Fig. 7, 8 dargestellten Ausführungsformen eignen sich besonders bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3, bei denen die Flasche kontinuierlich an der Detektorstation vorbeibewegt wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist es vorteilhaft, die Flasche einen kurzen Augenblick anzuhalten, bis ein vollständiges Fernsehbild von der Flasche erzeugt ist, worauf diese ihre Bewegung fortsetzt. Bei der Verwendung einer CCD-Kamera od. dgl: kann die Flasche jedoch kontinuierlich durch die Detektorstation bewegt werden, da die Lichtquelle einen Lichtblitz abgibt, wenn sich die Flasche direkt gegenüber der Optik 4 des Detektors 3 befindet.

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L e e r s e i t ο

Claims (6)

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   Patentanv^

   Dipl.-lnc-Ami Patentansprüche: / _D|pI,_{ng W(}

   An der Mainbrüt

   _____ 6450 Hanai

   (l.' Verfahren zur Konturerkennung von völlig oder teil-weise durchsichtigen Gegenständen, wie Flaschen aus Glas oder Kunststoff, wobei der Gegenstand durch eine Beleuchtungs- und Detektorstation gefördert und dort über mindestens einen Teil seiner Umfangsfläche beleuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Oberfläche des Gegenstandes (2) reflektierte Licht von einem Detektor (3) gegen einen dunklen Hintergrund betrachtet wird und das dabei an der Außenkontur des Gegenstandes entstehende Lichtfeld betrachtet, registriert und zu Pulssignalen umgewandelt wird, die verarbeitet werden, um einen den Gegenstand definierenden Ziffernkode zu geben.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Registrierung klare Signale erzeugt werden, die für die Breite (bn) des Gegenstandes zur jeweiligen Höhe (hn) für eine Anzahl von Niveaus (n) charakteristisch sind und daß die Signale danach schwellenbehandelt und in die erwähnten Pulssignale (26, 27) umgewandelt werden, wobei zwei Pulse für jede Höhe (hn) gebildet werden und der Abstand zwischen der Vorderflanke des ersten Pulses (26) und der nacheilenden

   Flanke des zweiten Pulses (27) die Breite des Gegenstandes bei der erwähnten Höhe definiert.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als klare Signale Ausgangssignale von einer an sich bekannten Fernsehkamera (4), beispielsweise einer CCD-Kamera verwendet werden.
4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

   1 bis. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung des Gegenstandes kontinuierlich, intermittierend oder synchron mit der momentanen Lage des Gegenstandes direkt gegenüber dem Detektor (3) durchgeführt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand kontinuierlich am Betrachtungsfeld des Detektors (3) vorbeibewegt wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand in eine Lage im Betrachtungsfeld des Detektors (3) gefördert, dort mindestens, während der Betrachtungsdauer des Detektors in Ruhe gehalten und danach weitergefördert wird.