DE102017002418B3

DE102017002418B3 - Verfahren zur Inspektion von Hohlglasartikeln, die Gestaltungsmerkmale aufweisen

Info

Publication number: DE102017002418B3
Application number: DE102017002418.9A
Authority: DE
Inventors: Hartwin Stüwe; Peter Schmidt
Original assignee: Heye International GmbH
Current assignee: Heye International GmbH
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2037-03-15
Also published as: FR3064068A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inspektion von Hohlglasartikeln (2) die Gestaltungsmerkmale (13) aufweisen, wobei der Hohlglasartikel (2) auf einem Transporteur (3) aufsteht und mit einer Beleuchtungsquelle bestrahlt wird, und wobei zumindest eine Bildaufnahmeeinheit zur zumindest teilweisen Aufnahme des Hohlglasartikels (2) vorgesehen ist, umfassend zumindest die Schritte: Erkennen des Hohlglasartikels (2) zusammen mit dem jeweiligen Gestaltungsmerkmal (13); Ermitteln eines Positionswinkels (δ) der Gestaltungsmerkmale (13) an dem jeweiligen Hohlglasartikel (2); Ermitteln von Geometriedaten der Bildaufnahmeeinheit und des Hohlglasartikels; Ermitteln der sich aus den Geometriedaten der Bildaufnahmeeinheit und des Hohlglasartikels ergebenden perspektivischen Verzerrung; Generieren von Daten der Lage, der Größe und der Gestalt des Gestaltungsmerkmals (13) an dem jeweiligen Hohlglasartikel (2) für jede Bildaufnahmeeinheit und Ermitteln der Lage, der Größe und der Gestalt der dem Gestaltungsmerkmal (13) zugeordneten ROI (Region Of Interest) aus den genannten Daten bei jeder Bildaufnahmeeinheit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inspektion von Hohlglasartikeln, die Gestaltungsmerkmale aufweisen, wobei der Hohlglasartikel auf einem Transporteur aufsteht und mit einer Beleuchtungsquelle bestrahlt wird, und wobei eine Bildaufnahmeeinheit zur zumindest teilweisen Aufnahme des Hohlglasartikels vorgesehen ist.
Derartige, eingangs genannte Hohlglasartikel können in der Art von Flaschen oder dergleichen für Flüssigkeiten, beispielsweise für Getränke verwendet werden, ohne die Verwendung darauf zu beschränken. Die Hohlglasartikel können unterschiedliche Farben aufweisen. Nach der Herstellung der Hohlglasartikel werden diese umfangreichen Inspektionen zugeführt. Mit den Inspektionen sollen z. B. Ungleichmäßigkeiten also z. B. Risse oder Einschlüsse oder sogar unerwünschte Spannungszustände in der Wandung der Hohlglasartikel festgestellt werden können. Inspektionsverfahren und Inspektionsvorrichtungen dazu sind allgemein bekannt. Werden mit diesen solche unerwünschten Ungleichmäßigkeiten erkannt, wird der betreffliche Hohlglasbehälter an geeigneter Position entlang seines Transportweges aussortiert.
Zunehmend werden Hohlglasartikel schon bei der Herstellung mit Gestaltungsmerkmalen, die auch als Embossings bezeichnet werden können, versehen, welche insbesondere einen höherwertigen Eindruck des Hohlglasartikels bewirken. Solche Gestaltungsmerkmale können z. B. Gravuren, also beispielsweise erhabene Schriftzüge und/oder Zeichen sein, welche bei der Herstellung des Hohlglasartikels direkt mit in die Wandung des Hohlglasartikels eingearbeitet werden. Gestaltungsmerkmale sind aber auch herstellungsbedingte Merkmale, wie z. B. Formnähte, umfängliche Wandstärkenänderungen und dergleichen. Insofern ist der Hohlglasartikel in seiner Wandstärke abschnittsweise, nämlich im Bereich der Gestaltungsmerkmale alternierend dicker und dünner ausgeführt. Dies führt bei den bekannten Seitenwandinspektionen dazu, dass die Gestaltungsmerkmale, oder Bereiche derselben, fälschlicher Weise als Fehler in der Seitenwand erkannt werden, so dass ein eigentlich vollständig intakter Hohlglasbehälter aussortiert würde. Insofern werden Hohlglasbehältern, welche Gestaltungsmerkmale aufweisen mit einem besonders hochwertigen Inspektionsverfahren und entsprechend aufwändig angepassten Inspektionseinrichtungen überprüft, um ein Aussortieren fehlerfreier Hohlglasartikel zu vermeiden. Solche besonderen Inspektionsmaßnahmen sind jedoch nur mit besonders hohem Aufwand nicht nur bezüglich der Auswertung durchführbar.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein einfaches Verfahren anzugeben mit welcher die Inspektion von Hohlglasartikeln die Gestaltungsmerkmale aufweisen weniger aufwändig wird.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Mit der Erfindung wird ein einfaches Verfahren zur Inspektion von Hohlglasartikeln die Gestaltungsmerkmale aufweisen aufgezeigt, wobei der Hohlglasartikel auf einem Transporteur aufsteht und mit einer Beleuchtungsquelle bestrahlt wird, und wobei zumindest eine Bildaufnahmeeinheit zur zumindest teilweisen Aufnahme des Hohlglasartikels vorgesehen ist. Das Verfahren umfasst zumindest die Schritte:
Erkennen des Hohlglasartikels zusammen mit dem jeweiligen Gestaltungsmerkmal,
Ermitteln eines Positionswinkels der Gestaltungsmerkmale an dem jeweiligen Hohlglasartikel
Ermitteln von Geometriedaten der Bildaufnahmeeinheit und des Hohlglasartikels,
Ermitteln der sich aus den Geometriedaten der Bildaufnahmeeinheit und des Hohlglasartikels erbenden perspektivischen Verzerrung,
Generieren von Daten der Lage, der Größe und der Gestalt des Gestaltungsmerkmals an dem jeweiligen Hohlglasartikel für jede Bildaufnahmeeinheit und
Ermitteln der Lage, der Größe und der Gestalt der dem Gestaltungsmerkmal zugeordneten ROI (Region Of Interest) aus den genannten Daten bei jeder Bildaufnahmeeinheit
Zielführend wird zunächst der Hohlglasartikel auf dem Transporteur erkannt. Der Hohlglasartikel ist hinsichtlich seiner Dimensionen aus den Konstruktionsunterlagen zur Herstellung desselben bekannt. Ein Hohlglasartikel kann beispielsweise entlang seiner Mittelachse mehrere Bereiche aufweisen. Ist der Hohlglasartikel beispielhaft eine Getränkeflasche, kann diese einen Bauchbereich aufweisen, der sich von einer Aufstandsfläche bis zu einem Halsbereich erstreckt, der in einer Flaschenöffnung mündet. Der Bauchbereich kann zylindrisch mit einem gleichbleibenden Durchmesser ausgeführt sein. Der Halsbereich kann sich konisch verjüngend in Richtung zur Flaschenöffnung ausgestaltet sein, wobei die Flaschenöffnung wiederum zylindrisch ausgeführt ist. Im Bauchbereich kann eine geringe Umfangsverdickung vorgesehen sein, mit welcher der Hohlglasartikel an anderen Hohlglasartikeln, beispielsweise in der Zuleitung zu Befüllanlagen abrollen kann. Diese Umfangsverdickung ist quasi eine Sollanlagestelle, um den Hohlglasartikel in seiner Wandstärke genau dort zu verstärken und den Verschleißbelastungen auszusetzen, um so den Hohlglasartikel als Mehrwegartikel vor einer vorzeitigen Zerstörung zu schützen. Die Umfangsverdickung ist im Sinne der Erfindung ebenfalls ein Gestaltungsmerkmal. Auch die Dimension und Position des jeweiligen Gestaltungsmerkmals ist aus den Herstellungsdaten hinsichtlich Breite, Höhe und Wandstärkenveränderung, aber auch hinsichtlich der Anzahl von Gestaltungsmerkmalen an dem betreffenden Hohlglasartikel bekannt. Der Hohlglasbehälter wird so auf dem Transporteur rotationsfrei aufstehend von der jeweiligen Bildaufnahmeeinheit erkannt. Möglich ist, dass der Hohlglasartikel hinsichtlich seiner Dimensionen und Ausgestaltungen auch im Vorfeld des Transporteurs und frei jeder Bildaufnahmeeinheit z. B. anhand seiner Konstruktionsdaten bestimmt wird, was oben bereits angedeutet wurde.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich ein Erfassungssystem, also ein Inspektionsmodul, welches einen Transporteur hat, auf dem der bzw. die Hohlglasartikel bevorzugt rotationsfrei aufstehen und von einer Aufgabestelle entlang des Transporteurs in einer Transportrichtung transportiert werden. Der Transporteur ist bevorzugt ein Lineartransporteur, also zum Beispiel ein Bandförderer. An dem Transporteur ist die zumindest eine Bildaufnahmeeinheit angeordnet, welche vorzugsweise gegenüberliegend die Beleuchtungseinheit aufweist. In günstiger Ausgestaltung sind mehrere Bildaufnahmeeinheiten in Transportrichtung aufeinanderfolgend vorgesehen.
Auch der Positionswinkel kann im Vorfeld des Transporteurs bestimmt werden. Bevorzugt wird der Positionswinkel des Gestaltungsmerkmals innerhalb des Inspektionsmoduls für den betrefflichen Hohlglasartikel ermittelt. Der Positionswinkel des Gestaltungsmerkmals ist im Sinne der Erfindung derjenige Winkel um die Längsachse des Hohlglasartikels unter dem das Gestaltungsmerkmal gegenüber einer Referenzlinie für jeden Hohlglasartikel erfasst wird. Die Referenzlinie ist zielführend beispielsweise die Vorschubrichtung des Transporteurs. Wenn der Hohlglasartikel mit seiner Mittellinie auf der Mittellinie des Transporteurs aufsteht, ist diese die Referenzlinie. Der Positionswinkel ist ersichtlich davon abhängig, wie der Hohlglasartikel auf dem Transporteur aufgestellt wird. Insofern ist der Positionswinkel des Gestaltungsmerkmals bei jedem Behälter zufällig und unabhängig von jeweils anderen Behältern, wobei die Ermittlung des Positionswinkels zur Positionsbestimmung des Gestaltungsmerkmals des auf dem Transporteur aufstehenden Hohlglasartikels für das weitere Vorgehen wesentlich ist. Der erkannte Positionswinkel wird für jeden Hohlglasartikel aufgenommen und angelegt bzw. als Signal zur Auswertung geleitet.
In einem folgenden Schritt werden die Geometriedaten des Erfassungssystems aufgenommen, also bestimmt, mit welchem Winkel die Bildaufnahmeeinheit zum mittels der Beleuchtungsquelle bestrahlten, bevorzugt durchleuchteten Hohlglasartikel angeordnet ist.
Der Winkel kann kalkulatorisch anhand von externen Daten bestimmt werden. Der Winkel kann aber auch intern anhand der Anordnung der Bildaufnahmeeinheit zum Transporteur und damit zum Hohlglasartikel bestimmt werden. Als Winkel der Bildaufnahmeeinheit zum Hohlglasartikel ist der Winkelversatz zur Horizontalen und Vertikalen gemeint. Insofern wird der Hohlglasartikel mit Bildaufnahmeeinheiten aufgenommen, welche in Transportrichtung des Transporteurs aufeinanderfolgend unterschiedliche Winkel zur Horizontalen aber gleiche Winkel zur Vertikalen aufweisen. Auch die Winkel der jeweiligen Bildaufaufnahmeeinheiten zur Vertikalen können unterschiedlich sein. Dieser jeweilige Winkelversatz führt zu Verzerrungen, worauf weiter unten noch eingegangen wird.
Mittels der zuvor durchgeführten Schritte wird für jeden Behälter und jede Bildaufnahmeeinheit die Position, Größe und Gestalt des Gestaltungsmerkmals ermittelt, wobei diese Daten automatisch für die Auswertung gesetzt werden.
Eine Bildaufnahmeeinheit im Sinne der Erfindung ist eine Kamera, beispielsweise eine CCD-Kamera, welche laufend entsprechende Daten, also Abbildungen zu einer Prozesseinheit sendet. Die Prozesseinheit verarbeitet die Daten, speichert diese und ordnet diese explizit dem jeweils inspizierten Hohlglasartikel zu. So stehen die Daten bezüglich des betreffenden Hohlglasartikels folgenden Maßnahmen zur Verfügung. Die Beleuchtungsquelle kann eine herkömmliche Beleuchtungsquelle sein, beispielsweise eine LED-Lichtquelle, welche stabartig ausgeführt sein kann.
Zweckmäßig im Sinne der Erfindung ist, wenn die Beleuchtungsquelle so angeordnet wird, dass der Hohlglasartikel zwischen der Bildaufnahmeeinheit und der Beleuchtungsquelle angeordnet ist, so dass der Hohlglasartikel von einer zur Bildaufnahmeeinheit gegenüberliegenden Lichtquelle durchleuchtet wird. Insofern kann auch von dem so genannten Durchlichtverfahren gesprochen werden. So ist das zumindest eine Gestaltungsmerkmal mittels der Bildaufnahmeeinheit erkennbar, also aufnehmbar. Selbstverständlich wird ein leerer Hohlglasartikel durchleuchtet
Aufgrund des Winkels, also des Versatzes zur Horizontalen aber auch zur Vertikalen der Bildaufnahmeeinheit zum Transporteur und somit zum Hohlglasbehälter ergeben sich unterschiedliche Verzerrungen desselben, insbesondere aber des Gestaltungsmerkmals in unterschiedlichen Höhenebenen des Hohlglasartikels. Diese werden mit der Erfindung vorteilhaft festgestellt, so dass das Gestaltungsmerkmal in seiner genauen Lage und Erstreckung generiert wird. Dazu ist die Prozesseinheit vorgesehen, die mit der zumindest einen Bildaufnahmeeinheit verbunden ist.
In bevorzugter Ausführung des Verfahrens wird zuvor ein Kalibrierelement in der bevorzugten Ausgestaltung als Kalibrierzylinder in den Strahlengang zwischen der Beleuchtungsquelle und der zumindest einen Bildaufnahmeeinheit auf dem Transporteur angeordnet. Der Transporteur kann dabei aktiviert oder deaktiviert sein. Das Kalibrierelement ist zielführend transparent und hat einen vorgegebenen und bekannten Durchmesser. Insofern sind die verzerrfreien Daten des Kalibrierelementes bekannt. Diese Daten werden als Soll-Daten in der Prozesseinheit abgelegt. Ist die Bildaufnahmeeinheit winklig, also zum Beispiel bezogen auf den Transporteur von schräg unten auf das Kalibrierelement gerichtet, und ist die Bildaufnahmeeinheit mit ihrer optischen Achse bezogen auf die Horizontale versetzt ergeben sich Bildverzerrungen. So werden z. B. gedachte Ellipsen, also Punkte gleicher Höhe an der Kalibrierelementwandung angeordnet. Diese Ellipsen haben je nach Höhenebene unterschiedliche Seitenverhältnisse, also ein unterschiedliches Verhältnis des großen Ellipsendurchmessers zum kleinen Ellipsendurchmesser, was mit dem Kalibrierelement ermittelt wird. Dieser wird also quasi durchleuchtet, wobei die Verläufe der elliptischen Bahnen in verschiedenen Ebenen anhand des Kalibrierelementes ermittelt werden. Dieser so festgelegte Verlauf der elliptischen Bahnen, also das jeweilige Seitenverhältnis der beiden Durchmesser der betrefflichen Ellipse in den unterschiedlichen Höhenebenen wird in der Prozesseinheit hinterlegt. Mittels der winklig angeordneten Bildaufnahmeeinheit ergibt sich eine perspektivische Verzerrung der Ellipsen, also Ist-Daten. So werden im Abgleich mit den ursprünglichen Soll-Daten des Kalibrierelementes und der verzerrten Kalibrierellipsen als Ist-Daten mittels der Prozesseinheit Korrekturdaten ermittelt und auf das tatsächliche Gestaltungsmerkmal, also auf die betreffliche elliptische Bahn in der jeweils gleichen Höhenebene des durchleuchteten Hohlglasartikels angewendet, in dem die verzerrten Seitenverhältnisse an die kalibrierten Seitenverhältnisse angepasst werden, und so das Abbild generiert wird. Dazu wurde zuvor eine Hauptachse des Hohlglasartikels bestimmt. So wird ein abgegrenztes Gestaltungsmerkmal generiert.
Der Hohlglasartikel wird mit einer Vielzahl von Bildaufnahmeeinheiten aufgenommen, um dessen Umfang abzubilden. Dabei können zwei, drei, vier oder mehr, bevorzugt sechs Bildaufnahmeeinheiten eingesetzt werden. Diese sind entlang des Transporteurs bevorzugt so angeordnet sind, dass jeweils ein bestimmter Umfangsabschnitt des linear vorbeibewegten, rotationsfreien Hohlglasartikels aufgenommen wird. Jeder Bildaufnahmeeinheit ist gegenüberliegend jeweils eine Beleuchtungsquelle zugeordnet. Jede der Bildaufnahmeeinheiten steht bezüglich des Vertikalversatzes in einem gleichen Betrag zum auf dem Transporteur aufstehenden Hohlglasartikel. Beispielsweise ist jede der Bildaufnahmeeinheiten so angeordnet, dass der Hohlglasartikel von jeder Bildaufnahmeeinheit in einem Winkel von beispielhaft 30° schräg von unten aufgenommen wird, so dass perspektivische Bildverzerrungen entstehen. Der genannte Winkelbetrag ist natürlich nur beispielhaft und keineswegs einschränkend zu verstehen. Der Winkelbetrag kann größer oder kleiner sein. Jedoch ergeben sich für jeden Winkelbetrag jeweils andere Korrekturdaten, welche anhand des verzerrten Kalibrierelementes (Ellipsen) ermittelt werden. Jede der Vielzahl von Bildaufnahmeeinheiten ist, wie bereits oben erwähnt, entlang der Transportrichtung zudem noch in einem unterschiedlichen Horizontalwinkel zum rotationsfreien Hohlglasbehälter angeordnet.
Jede der Bildaufnahmeeinheiten ist zweckmäßiger Weise mit einer Prozesseinheit, bevorzugt mit einer zentralen Prozesseinheit verbunden, so dass jeweils eine Auswertung durchführbar ist.
Möglich ist jedoch, wenn jeweils nur eine einzige der Bildaufnahmeeinheiten den Hohlglasartikel, also dessen Ausschnitt repräsentativ aufnimmt. Mittels des Kalibrierelementes sind die Daten auch von der einen Bildaufnahmeeinheit wie zuvor ermittelbar. Diese so ermittelten Daten sind auf jedes Abbild einer jeden Bildaufnahmeeinheit anwendbar, wenn die betrefflichen Bildaufnahmeeinheiten in der jeweils identischen vertikalen Winkellage zum Hohlglasartikel angeordnet sind, so dass jeweils ein abgegrenztes Gestaltungsmerkmal generiert wird. Die unterschiedliche Winkellage in Horizontalrichtung wird kalkulatorisch berücksichtigt. Die Daten werden den weiteren Bildaufnahmeeinheiten über die Prozesseinheit zur Verfügung gestellt. Die Prozesseinheit speichert die Daten, ordnet das Abbild dem betrefflichen Hohlglasartikel zu und stellt diese Daten den folgenden Maßnahmen zur Verfügung.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der abgegrenzte Bereich des Gestaltungsmerkmals mit dem Ziel ermittelt werden, den Gestaltungsmerkmalsbereich (ROI = Region Of Interrest) optimal und automatisch den Gestaltungsmerkmalen anzupassen. Dies ist auch sinnvoll, wenn mehr als ein Gestaltungsmerkmal an dem Hohlglasartikel angeordnet ist. Die Gestaltungsmerkmale können in identischen Umfangsabständen zueinander angeordnet sein. Beispielsweise kann ein einziges vorgesehen sein, oder es können zwei in einem 180° Abstand, drei in einem jeweils 120° Abstand oder vier in einem jeweils 90° Abstand um den Umfang herum zueinander angeordnet sein, wobei diese dann in einer fest vorgegebenen Höhe und Winkellage zueinander angeordnet sind. Mittels der Erfindung ist es nun möglich alle Gestaltungsmerkmale lagegenau zu dem übrigen Wandungsbereich des Hohlglasartikels abzugrenzen, indem jedes der Gestaltungsmerkmale entsprechend der kalibrierten Seitenverhältnisse der elliptischen Bahnen generiert wird. Es ist auch möglich lediglich eines der Gestaltungsmerkmale bezüglich der perspektivischen Verzerrung aufzunehmen, mit den Daten der Ellipsenkalibrierung zu korrigieren, und diese Daten auch auf die weiteren Gestaltungsmerkmale anzuwenden.
Mit dem so generierten abgegrenzten Gestaltungsmerkmal kann der leere Hohlglasartikel einer Standardseitenwandinspektion zugeführt werden, welche aber mögliche Fehler in dem abgegrenzten Bereich des Gestaltungsmerkmals vernachlässigt, so dass ein unerwünschtes Aussortieren vermieden ist. Diese Standardinspektion kann von den Bildaufnahmeeinheiten durchgeführt werden, mit welcher auch die Darstellung der Gestaltungsmerkmale durchgeführt wurde. Der Hohlglasartikel kann mit dem abgegrenzten Bereich des Gestaltungsmerkmals anschließend einer Sonderinspektion zugeführt werden, in welcher zielführend lediglich der generierte Bereich des Gestaltungsmerkmals auf mögliche Fehler überprüft wird. Werden mit dieser besonderen Inspektion unerwünschte Unregelmäßigkeiten in dem abgegrenzten Bereich erkannt, wird der betreffliche Hohlglasartikel an geeigneter Stelle aussortiert.
Die Standardinspektion kann dem erfindungsgemäßen Verfahren auch nachgeschaltet sein und gegebenenfalls zusammen mit der Sonderinspektion durchgeführt werden. Es ist aber auch eine Inspektion des Hohlglasartikels zunächst lediglich mittels der Standardinspektion möglich. Würden Fehler in dem überprüften Wandungsbereich (der Bereich des Gestaltungsmerkmals ist ausgenommen) festgestellt, könnte die nachgeschaltete, besondere Inspektion des Gestaltungsmerkmalsbereiches unterbleiben, und der fehlerbehaftete Hohlglasartikel an geeigneter Stelle aussortiert werden. Dies ist eine besonders kostengünstige Variante, da so bei festgestellten Unregelmäßigkeiten in der Wandung mittels der kostengünstigen und einfachen Standardseitenwandinspektion eine komplizierte und aufwändige Überprüfung des abgegrenzten Bereiches des Gestaltungsmerkmals vermeidbar ist. Ergibt die Standardinspektion jedoch einen fehlerfreien Hohlglasartikel, würde die besondere Inspektion des Gestaltungsmerkmalbereiches durchgeführt. Ergäbe sich dabei ein fehlerbehafteter Hohlglasartikel würde dieser an geeigneter Stelle aussortiert. Wird jedoch ein fehlerfreier Hohlglasbehälter detektiert, wird der Hohlglasartikel in der Transportstrecke belassen und der weiteren Verwendung zugeführt.
Trotz des Aufwandes der Erfindung zunächst die Bereiche des Gestaltungsmerkmals zu den anderen Bereichen des Hohlglasartikels abzugrenzen, ist ein objektiver Vorteil hinsichtlich der Kosten und des Aufwandes erkennbar. Zum einen ist vermieden, dass die Gestaltungsmerkmale als Fehler detektiert werden, so dass ein Aussortieren fehlerfreier Hohlglasartikel vermieden ist. Weiter könnte die Standardinspektion mittels denselben Bildaufnahmeeinheiten durchgeführt werden, mit denen auch die abgegrenzte Lage der Gestaltungsmerkmale relativ zur Winkellage der Bildaufnahmeeinheiten generiert wurde. Weiter kann bei einem Hohlglasartikel von einer besonderen Inspektion des abgegrenzten Gestaltungsmerkmals auf unerwünschte Unregelmäßigkeiten abgesehen werden, wenn bei der Standardinspektion derselbe bereits als fehlerhaft erkannt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen
1 einen prinzipiellen Aufbau eines Erfassungssystems,
2 eine Ansicht aus 1 zur Bestimmung des Positionswinkels,
3 eine Einzelheit des Erfassungssystems aus 1,
4 ein durchleuchtetes Kalibrierelement, und
5 einen beipsielhaften Hohlglasartikel mit Gestaltungsmerkmal.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 zeigt ein Erfassungssystem 1, also Inspektionsmodul 1 zum Erfassen von leeren Hohlglasartikeln 2 oder dergleichen. Das Erfassungssystem 1 weist einen Transporteur 3, zumindest eine Beleuchtungsquelle 4 und zumindest eine Bildaufnahmeeinheit 6 auf. Der Transporteur 3 ist ein Lineartransporteur oder Bandförderer. Der Hohlglasartikel 2 steht senkrecht auf dem Transporteur 3 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Erfassungssystem 1 sechs Bildaufnahmeeinheiten 6.1 bis 6.6 auf. Jeder Bildaufnahmeeinheit 6 ist jeweils eine Beleuchtungsquelle 4 zugeordnet. Die sechs Bildaufnahmeeinheiten 6 sind entlang einer Transportrichtung (Pfeil 7) aufeinander folgend so angeordnet, dass jede Bildaufnahmeeinheit 6 einen Umfangswinkel von 60° des Gesamtumfangs aufnimmt. Insofern nimmt jede Bildaufnahmeeinheit 6 einen anderen Umfangsabschnitt des Hohlglasartikels 2 auf, wobei das Abbild aufgrund des Drehwinkelversatzes verzerrt ist. Selbstverständlich überlappen sich benachbarte Umfangsabschnitte. Jede Bildaufnahmeeinheit 6.1 bis 6.6 ist in einem Winkelversatz α1 bis α6 zur horizontalen angeordnet. Die Bildaufnahmeeinheit 6.1 weist einen Winkelversatz α1 auf. Die Bildaufnahmeeinheit 6.2 weist einen Winkelversatz α2 auf. Die Bildaufnahmeeinheit 6.3 weist einen Winkelversatz α3 auf. Die Bildaufnahmeeinheit 6.4 weist einen Winkelversatz α4 auf. Die Bildaufnahmeeinheit 6.5 weist einen Winkelversatz α5 auf. Die Bildaufnahmeeinheit 6.6 weist einen Winkelversatz α6 auf. Der jeweilige Winkel α1 bis α6 ist beispielhaft im Uhrzeigersinn angegeben. Denkbar ist auch eine Angabe entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei sinnvoll ist, alle Winkel im selben Drehsinn anzugeben.
Wie in 1 erkennbar ist jeweils eine Gruppe mit jeweils drei Bildaufnahmeeinheiten 6.1 bis 6.3 so zusammengefasst, dass die in Transportrichtung (Pfeil 7) zuerst angeordnete Gruppe von Bildaufnahmeeinheiten 6.1 bis 6.3 einen ersten Umfangsbereich aufnimmt. Die in Transportrichtung 7 folgende zweite Gruppe von Bildaufnahmeeinheiten 6.4 bis 6.6 nimmt den anderen, dazu gegenüberliegenden Umfangsbereich des Hohlglasartikels 2 auf. Der Hohlglasartikel 2 ist jeweils zwischen der Beleuchtungsquelle 4 und der Bildaufnahmeeinheit 6.1 bis 6.6 angeordnet, so dass dem Erfassungssystem 1 das so genannte Durchlichtverfahren zugrunde liegt.
Ein zu erfassender Hohlglasartikel 2 ist in 5 dargestellt. Dieser ist lediglich beispielhaft als Getränkeflasche ausgeführt. Der Hohlglasartikel 2 weist entlang seiner Hauptachse X Bereiche unterschiedlicher Durchmesser auf. Der Hohlglasartikel 2 weist einen Bauchbereich 8 auf, der sich von einer Aufstandsfläche 9 bis zu einem Halsbereich 10 erstreckt, der in einer Öffnung 11 mündet. Der Bauchbereich 8 ist beispielhaft zylindrisch mit einem gleichbleibenden Durchmesser ausgeführt. Der Halsbereich 10 ist sich konisch verjüngend in Richtung zur Öffnung 11 ausgestaltet, wobei die Öffnung 11 wiederum zylindrisch ausgeführt ist. Beispielhaft weist der Bauchbereich 8 im Übergang zum Halsbereich 10 einen Schulter 12 auf. An dem Halsbereich 10 ist ein Gestaltungsmerkmal 13 an dem Hohlglasartikel 2 angeordnet. Die Dimensionen des Hohlglasartikels 2 sind beispielsweise aus den Herstellungsunterlagen bekannt. Auch die Dimension des Gestaltungsmerkmals 13 und dessen Lage ist bekannt. Abmessungen sind mittels in 5 eingetragener Maßpfeile erkennbar. Im Vergleich zu 3 ist ersichtlich, dass Hohlglasartikel unterschiedlicher Artikelserien unterschiedlich ausgestaltet sein können. Jedoch sind Hohlglasartikel einer Artikelserie bevorzugt identisch.
Im Rahmen einer Seitenwandinspektion könnte dieses Gestaltungsmerkmal 13 als unerwünschte Unregelmäßigkeit der Seitenwandung des Hohlglasbehälters 2 gedeutet werden. Von daher wird der Hohlglasartikel 2 vollständig mit besonders aufwändigen Inspektionsmaßnahmen untersucht, um ein Aussortieren intakter Hohlglasartikel 2 zu vermeiden.
Mit der Erfindung wird ein einfacher Weg aufgezeigt, mit welchem Hohlglasartikel 2 die Gestaltungsmerkmale 13 aufweisen mit geringem Aufwand so aussagesicher untersucht werden können, dass ein fehlerhaftes Aussortieren intakter Hohlglasartikel 2 vermieden ist.
Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere das Gestaltungsmerkmal 13 bei einer Aufnahme eines Hohlglasartikels 2 mit einer zu diesem winklig angeordneten Bildaufnahmeeinheit 6 verzerrt ist. Das verzerrte Abbild beruht auf dem Horizontalwinkelversatz α der optischen Achse der jeweiligen Bildaufnahmeeinheit 6.1 bis 6.6, einem Vertikalwinkelversatz β der optischen Achse der jeweiligen Bildaufnahmeeinheit 6.1 bis 6.6 und einem Positionswinkel δ des Gestaltungsmerkmals 13 zu einer Referenzlinie.
Anhand des Ausführungsbeispieles zu 2 wird der Positionswinkel δ des Gestaltungsmerkmals 13 zu einer Referenzlinie Y innerhalb des Inspektionsmoduls für den betrefflichen Hohlglasartikel ermittelt. Der Positionswinkel δ des Gestaltungsmerkmals 13 ist im Sinne der Erfindung derjenige Winkel um die Längsachse X des Hohlglasartikels 2 unter dem das Gestaltungsmerkmal 13 gegenüber der Referenzlinie Y für jeden Hohlglasartikel erfasst wird. Die Referenzlinie Y ist zielführend die Vorschubrichtung des Transporteurs 3. Wenn der Hohlglasartikel 2 mit seiner Mittellinie X auf der Mittellinie des Transporteurs 3 aufsteht, ist diese die Referenzlinie Y. Der Positionswinkel δ ist ersichtlich davon abhängig, wie der Hohlglasartikel 2 auf den Transporteur 3 aufgestellt wird. Insofern ist der Positionswinkel δ des Gestaltungsmerkmals 13 bei jedem Hohlglasartikel 2 zufällig und unabhängig von jeweils anderen Hohlglasbehälter 2. Bei den in 2 erkennbaren Hohlglasartikeln 2 hat in der Zeichnungsebene rechtsaußen gelegen Hohlglasartikel einen Positionswinkel δ des Gestaltungsmerkmals 13 mit einem Winkelbetrag von 210° zur Referenzlinie Y. Der in der Zeichnungsebene mittlere Hohlglasartikel hat einen Positionswinkel δ mit einem Betrag von 90° zur Referenzlinie. Der in der Zeichnungsebene linksaußen gelegen Hohlglasartikel hat einen Positionswinkel δ des Gestaltungsmerkmals 13 mit einem Winkelbetrag von 100° zur Referenzlinie Y. Der Positionswinkel δ kann im oder entgegen dem Uhrzeigersinn aufgenommen werden, wobei allerdings ein einheitlicher Drehsinn sinnvoll ist. Der erkannte Positionswinkel δ wird für jeden Hohlglasartikel 2 aufgenommen und angelegt bzw. als Signal zur Auswertung geleitet. Ersichtlich ist, dass der Positionswinkel δ für jeden Bildaufnahmeeinheit 6.1 bis 6.6 unterschiedlich ist, jedoch durch die Bestimmung desselben bei der ersten Bildaufnahmeeinheit 6.1 auf die anderen Bildaufnahmeeinheiten 6.2 bis 6.6 kalkulatorisch übertragbar ist, da deren optischen Achsen fixiert sind. Der Positionswinkel δ kann in weiter möglicher Ausgestaltung auch in einer vorgelagerten Einheit bestimmt werden, wobei der bestimmte Betrag an die Erfassungseinrichtung 1 übermittelt werden kann.
Beispielhaft ist der Vertikalwinkelversatz β der optischen Achse der jeweiligen Bildaufnahmeeinheit 6.1 bis 6.6 in 3, anhand des Vertikalwinkelversatzes β2 für die Bildaufnahmeeinheit 6.2 dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinheit 6.2 zum auf dem Transporteur 3 aufstehenden Hohlglasartikel 2 schräg unten angeordnet. Die anderen Bildaufnahmeeinheiten 6 können mit ihrer optischen Achse ebenso oder in einem anderen Winkel β angeordnet sein. Wie zuvor auch, sollten die Winkel auch im Abgleich mit den anderen Winkeln im selben Drehsinn angegeben werden.
Durch den Horizontalwinkelversatz aber auch durch den Vertikalwinkelversatz entstehen perspektivische Bildverzerrungen. Das bedeutet, dass Elemente die in der Realität auf einem Horizont liegen (abhängig von der Position auf der Vorder- und Rückseite, Winkelversatz) in unterschiedlichen Ebenen dargestellt werden.
Unterschiedliche Ebenen sind in 5 mittels der an dem Hohlglasartikel 2 eingetragenen Ellipsen 14 dargestellt. Jede Ellipse einer jeden Ebene hat ihr spezifisches Seitenverhältnis (D/d). Dabei stellt der Großbuchstabe D den größeren Durchmesser und der Kleinbuchstabe d den kleineren Durchmesser der Ellipse dar.
Um die Bildverzerrungen in den unterschiedlichen Ebenen zu ermitteln, wird ein Kalibrierelement 15 auf dem Transporteur 3 zwischen der Beleuchtungsquelle 4 und der Bildaufnahmeeinheit 6 angeordnet. Das Kalibrierelement 15 ist z. B. als Kalibrierzylinder 15 mit bekanntem Durchmesser ausgeführt (4). In 4 sind in unterschiedlichen Ebenen Kalibrierellipsen 16 eingetragen.
Durch die Kalibrierung mittels des Kalibrierelementes 15 ist so das Seitenverhältnis der Kalibrierellipse unter dem jeweiligen Blickwinkel der zumindest einen Bildaufnahmeeinheit 6 bekannt. Im Abgleich mit den bekannten Daten des Kalibrierelementes 15 sind so Korrekturdaten zur Korrektur der perspektivischen Verzerrungen ermittelt, was in der Prozesseinheit erfolgen kann. Diese Korrekturdaten können auf den Hohlglasbehälter 2, bzw. auf dessen Abbild in derselben Höhenebene übertragen werden. Dies wird so bevorzugt für das gesamte Gestaltungsmerkmal 13 in jeder Höhenebene durchgeführt, so dass ein abgegrenzter Gestaltungsmerkmalbereich (ROI) generiert wird.
Dazu kann die Prozesseinheit vorgesehen sein, in welcher die Daten der Bildaufnahmeeinheiten zusammenlaufen und ausgewertet werden, so dass der abgegrenzte Gestaltungsmerkmalbereich generiert wird. Dabei ist wesentlich, dass der Gestaltungsmerkmalbereich zwar das gesamte Gestaltungsmerkmal 13 umfasst, jedoch möglichst klein ist und keine großen Nachbarbereiche aufweist. Natürlich werden die Korrekturdaten anhand des Kalibrierelementes 15 ermittelt, wobei die Daten des aufgenommenen Kalibrierelementes 15 als Ist-Daten mit den bekannten Soll-Daten abgeglichen und ausgewertet werden.
Mit dem so abgegrenzten Gestaltungsmerkmal 13 kann der Hohlglasartikel 2 z. B. einer Standardseitenwandinspektion zugeführt werden, wobei unerwünschte Unregelmäßigkeiten im Bereich des Gestaltungsmerkmals 13 unberücksichtigt bleiben. Der Bereich des Gestaltungsmerkmals 13 wird mit einer besonderen Inspektionsmaßnahme auf unerwünschte Unregelmäßigkeiten untersucht.
Wie in 1 dargestellt weist die Erfassungseinrichtung 1 beispielhaft sechs Bildaufnahmeeinheiten 6.1 bis 6.6 auf. Ausreichend wäre im Sinne der Erfindung, wenn lediglich eine der Bildaufnahmeeinheiten 6 zur Abgrenzung des Gestaltungsmerkmalbereiches (ROI) herangezogen würde. Mit anderen Worten wäre es ausreichend, wenn diese eine Bildaufnahmeeinheit 6 die Daten des Abbildes ermitteln würde. Alle weiteren Bildaufnahmeeinheiten 6 könnten dann mit den einmalig ermittelten und auf die für die anderen Bildaufnahmeeinheiten 6 umgerechneten Daten versorgt werden. Die dann bei der Serienerfassung an den jeweiligen Bildaufnahmeeinheiten 6 vorbeilaufenden Hohlglasartikel 2 würden dabei das Gestaltungsmerkmal 13 aufnehmen, jedoch gleichzeitig abgegrenzt erzeugen. Das kann natürlich ebenfalls in der Prozesseinheit erfolgen.
Denkbar ist weiter, dass der Hohlglasartikel 2 mehr als ein Gestaltungsmerkmal 13 aufweisen kann. Möglich sind, zwei, drei oder vier Gestaltungsmerkmale, welche in Umfangsrichtung des Hohlglasartikels 2 gleich verteilt sind. Insofern ist es im Sinne der Erfindung ebenfalls ausreichend lediglich eines der Gestaltungsmerkmale an einer der Bildaufnahmeeinheiten 6 aufzunehmen, und die Daten bezüglich der Bildverzerrung anhand des Kalibrierelementes zu ermitteln, und der jeweiligen Bildaufnahmeeinheit 6 zu zuleiten, oder das jeweils aufgenommene Abbild, also das Bild des zu prüfenden Gegenstandes in seiner Gesamtheit in der Prozesseinheit zu korrigieren.
Besagte Prozesseinheit kann mit einer oder allen nachfolgenden Inspektionseinheiten verbunden sein, und die Daten des abgegrenzten Gestaltungsmerkmalsbereiches zur betrefflichen Auswerteinheit senden.
Identische Hohlglasartikel werden in einer sehr großen Anzahl hergestellt, wobei die jeweiligen Gestaltungsmerkmale 13 mit den Bildaufnahmeeinrichtungen 6 der Erfassungseinrichtung 1 perspektivisch verzerrt abgebildet werden. Mittels der aufgenommenen Daten werden die Gestaltungsmerkmale 13 abgegrenzt. Die Aufnahme der Daten ist für jede anders ausgeführte Hohlglasartikelserie erneut durchzuführen. Jedoch reicht eine einmalige Datenermittlung für den Durchlauf der gesamten Serie, so dass jeweils Daten betrefflicher Gestaltungsmerkmale für jeden einzelnen Hohlglasartikel der Serie generiert werden.
Da jeder Hohlglasartikel 2 bei der Serienüberprüfung bezüglich der Position des Gestaltungsmerkmals jedoch zufällig auf dem Transporteur 3 aufsteht, ist es sinnvoll das Gestaltungselement 13 durch vorbeiführen des Hohlglasartikels 2 an den Bildaufnahmeeinheiten 6 in seiner Position zu erkennen. Mit den ermittelten Daten wird dieses dann in seiner abgegrenzten Gestalt für jeden Hohlglasartikel und für jedes Gestaltungsmerkmal generiert.
Möglich ist auch, wenn unterschiedliche Hohlglasartikel mit unterschiedlichen Gestaltungsmerkmalen aufeinanderfolgend untersucht werden. Bei dieser Möglichkeit der Sortimentsüberprüfung bleibt die Bestimmung des Winkelversatzes α der betrefflichen Bildaufnahmeeinheit 6, des Vertikalwinkelversatzes β der optischen Achse der jeweiligen Bildaufnahmeeinheit 6 und auch des Positionswinkels δ wie zuvor beschrieben. Lediglich die Daten der Hohlglasartikel, wie z. B. Höhe, Durchmesser und die Position des Gestaltungsmerkmals ändern sich gegebenenfalls von Hohlglasartikel zu Hohlglasartikel, so dass eine Auswerteeinheit mit sortenbezogenen Gestaltungsmerkmalsbereichen versorgt wird.
Bezugszeichenliste

1: Erfassungssystem
2: Hohlglasartikel
3: Transporteur
4: Beleuchtungsquelle
5
6: Bildaufnahmeeinheit
7: Transportrichtung Pfeil
8: Bauchbereich
9: Aufstandsfläche
10: Halsbereich
11: Öffnung
12: Schulter
13: Gestaltungsmerkmal
14: Ellipsen
15: Kalibrierelement
16: Kalibrierellipsen

Claims

Verfahren zur Inspektion von Hohlglasartikeln (2), die Gestaltungsmerkmale (13) aufweisen, wobei der Hohlglasartikel (2) auf einem Transporteur (3) aufsteht und mit einer Beleuchtungsquelle (4) bestrahlt wird, und wobei zumindest eine Bildaufnahmeeinheit (6.1 bis 6.6) zur zumindest teilweisen Aufnahme des Hohlglasartikels (2) vorgesehen ist, umfassend zumindest die Schritte: Erkennen des Hohlglasartikels (2) zusammen mit dem jeweiligen Gestaltungsmerkmal (13), Ermitteln eines Positionswinkels (δ) der Gestaltungsmerkmale (13) an dem jeweiligen Hohlglasartikel (2), Ermitteln von Geometriedaten (α, β) der Bildaufnahmeeinheit (6.1 bis 6.6) und des Hohlglasartikels (2), Ermitteln der sich aus den Geometriedaten der Bildaufnahmeeinheit und des Hohlglasartikels (2) ergebenden perspektivischen Verzerrung, Generieren von Daten der Lage, der Größe und der Gestalt des verzerrten Gestaltungsmerkmals (13) an dem jeweiligen Hohlglasartikel (2) für jede Bildaufnahmeeinheit (6.1 bis 6.6), und Ermitteln der Lage, der Größe und der Gestalt der dem verzerrten Gestaltungsmerkmal (13) zugeordneten ROI (Region Of Interest) aus den genannten Daten bei jeder Bildaufnahmeeinheit (6.1 bis 6.6).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionswinkel (δ) mittels der Bildaufnahmeeinheit (6.1 bis 6.6) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionswinkel (δ) durch eine vorgeschaltete Ausrüstung ermittelt und an die Bildaufnahmeeinheit (6.1 bis 6.6) übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Positionswinkel (δ) derjenige Winkel erfasst wird, unter dem das Gestaltungsmerkmal (13) um die Längsachse des Hohlglasartikels (2) gegenüber einer Referenzlinie (Y) verdreht ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzlinie (Y) die Mittellinie des Transporteurs (3) in Vorschubrichtung erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestaltdaten des Hohlglasartikels (2) einschließlich der Lage des Gestaltungsmerkmals (13) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometriedaten (α, β) ermittelt werden, indem die Anordnung der Bildaufnahmeeinheit (6.1 bis 6.6) zum Transporteur (3) und damit zum Hohlglasartikel (3) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Geometriedaten die Winkel (α, β) der Bildaufnahmeeinheit (6.1 bis 6.6) zum Hohlglasartikel (2), also der Winkelversatz der optischen Achse der Bildaufnahmeeinheit (6.1 bis 6.6) zur Horizontalen (α) und Vertikalen (β) bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlglasartikel (2) von der Beleuchtungsquelle (4) durchleuchtet wird, und zwischen der Bildaufnahmeeinheit (6) und der Beleuchtungsquelle (4) angeordnet ist, wobei der Hohlglasartikel (2) auf einem Lineartransporteur rotationsfrei in einer Transportrichtung (7) transportiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung perspektivischer Verzerrungen ein Kalibrierelement (15) von der Beleuchtungsquelle (4) durchleuchtet und zumindest abschnittsweise von der zumindest einen Bildaufnahmeeinheit (6.1 bis 6.6) aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Daten zur Ermittlung der perspektivischen Verzerrungen ermittelt werden, indem mittels der winklig angeordneten Bildaufnahmeeinheit (6.1 bis 6.6) perspektivische Verzerrungen von Kalibrierellipsen (16) ermittelt werden und in Abgleich zu Soll-Daten eines Kalibrierelements (15) gebracht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bildaufnahmeeinheiten (6.1 bis 6.6) gruppenweise so angeordnet sind, dass eine in Transportrichtung (7) ersten Gruppe von Bildaufnahmeeinheiten (6.1 bis 6.3) einen ersten Umfangsabschnitt des Hohlglasartikels abbildet, wobei die in Transportrichtung folgende zweite Gruppe von Bildaufnahmeeinheiten (6.4 bis 6.6) den dazu gegenüberliegenden Umfangsbereich des Hohlglasartikels (2) abbildet, wobei in jeder Gruppe drei Bildaufnahmeeinheiten (6) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlglasartikel (2) an einer Vielzahl von Bildaufnahmeeinheiten (6.1 bis 6.6), denen jeweils eine Beleuchtungsquelle (4) zugeordnet ist, rotationsfrei vorbeitransportiert wird.