Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Behältern

Abstract

 Zur Ermittlung der Form eines Behälters und um diesen von anderen Behältern unterscheiden zu können, wird ein Lichtstrahl (6) auf den Behälter gerichtet und die je nach Behälterform unterschiedlich reflektierten Lichtstrahlen (7,8) werden von lichtempfindlichen Sensoren (10,11) empfangen oder nicht empfangen. Aufgrund der Ausgangssignale der Sensoren (10,11) kann somit auf die Form der Flasche und damit auf den Flaschentyp rückgeschlossen werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifikation von Behältertypen, insbesondere Flaschentypen, in einer Abfolge von verschiedenartigen Behältern, bzw. Flaschen. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Es ist bekannt, Behälter aufgrund ihrer Form zu sortieren, z.B. bei Flaschensortieranlagen für rücklaufende Mehrwegflaschen, bei welchen nicht zulässige Flaschenformen bzw. Flaschentypen von zulässigen Flaschenformen bzw. -typen unterschieden werden müssen. Bei der Sortierung sollen also z.B. solche Flaschentypen erkannt und voneinander unterschieden werden, die für die weitere Behandlung (Waschen, Wiederbefüllen) brauchbar sind und solche, die aus dem Flaschenstrom auszuleiten sind und nicht wiederbefüllt werden, da sie nicht zu denjenigen Flaschentypen gehören, die von ihrer Form dem Füllgut zugehörig sind.

[0003] Bekannt ist es, zu einer solchen Sortierung aufgrund der Flaschenform eine IR-Zeilenkamera mit Auswertelektronik oder eine CCD-Kamera mit mehr oder weniger komplexen Bildverarbeitungsverfahren einzusetzen. Diese Vorrichtungen sind indes kompliziert und kostspielig.

[0004] Es besteht daher die Aufgabe, eine billige und robuste Flaschenform-Erkennung zu schaffen, die ferner platzsparend aufgebaut werden kann und sich dank ihres einfachen Aufbaues auch gut zur Nachrüstung bestehender Behälterbehandlungsapparate eignet.

[0005] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst bzw. bei einer Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 5.

[0006] Die erfindungsgemässe Lösung mit an der Behälterflasche reflektiertem Lichtstrahl ermöglicht einen einfachen, nur einseitig vom Behälter angeordneten Aufbau im Gegensatz zu Systemen, die mit Transmission von Licht durch den Behälter arbeiten. Es kann eine kostengünstige konstant leuchtende einfache Lichtquelle verwendet werden, im Gegensatz zu den bei Kamerasystemen benötigten Leuchtschirmen und Blitzlichtquellen. Als Sensoren genügen billige, platzsparende, lichtempfindliche Standard-Bauteile im Gegensatz zu Spezialkameras.

[0007] Die Formunterschiede zwischen zulässigen Behältertypen und nicht zulässigen Typen können sehr klein sein. Durch die Reflexion bzw. Ablenkung des Lichtstrahles können auch sehr kleine Formunterschiede auf einfache Weise messbar sein.

[0008] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1 schematisch eine erste Anordnung zur Erläuterung des Verfahrens;

Figur 2 eine Tabelle zur Erläuterung der Auswertung der Sensorsignale; und

Figur 3 eine weitere Anordnung zur Erläuterung des Verfahrens.

[0009] Figur 1 zeigt grobschematisch einen Teil einer Vorrichtung anhand welcher das Verfahren erläutert werden kann. Dabei ist ein Behälter 1, welcher in dem gezeigten Beispiel eine Kunststoff-Flasche ist, in einer Förderanlage gezeigt. In dem Beispiel ist die Fördereinrichtung eine bekannte Karussellfördereinrichtung. Diese weist eine der Vielzahl von Fördertaschen 15 auf, in welcher die Behälter stehen. In dem gezeigten Beispiel ist an einem statischen Element 2 eine Lichtquelle 5 angeordnet, welche einen Lichtstrahl 6 im Winkel α zur Horizontalen in Richtung auf den Behälter aussendet. Die Lichtquelle 5 kann z.B. von einem Laser oder von einer Leuchtdiode gebildet sein. Ebenfalls an dem statischen Element 2 sind zwei lichtempfindliche Sensoren 10 und 11 angeordnet, welche z.B. von Fotodioden gebildet werden. Die elektrischen Ausgangssignale der Sensoren werden an eine nur als Block 12 dargestellte Auswerteinrichtung abgegeben, welche aufgrund der Sensorsignale feststellt, um welchen Behältertyp es sich jeweils handelt, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Vorzugsweise sind die Lichtquelle 5 und die Sensoren 10 und 11 an einem gemeinsamen Träger 13 angeordnet, welcher höhenverstellbar angeordnet ist, z.B. mit einer Höhenverstellungsgenauigkeit von ± 0,5 mm, damit das von der Lichtquelle und den Sensoren gebildete Messystem an die zu erkennenden Behälter angepasst werden kann. Vorzugsweise ist weiter ein nicht dargestellter Sensor vorhanden, welcher feststellt, ob sich der Behälter in einer vorgegebenen Soll-Lage befindet. Für die Messung ist es nämlich wichtig, dass der Behälter in einer korrekten Sollposition gehalten wird. Dazu können auch spezielle mechanische Mittel, wie spezielle Festhalter 14,15,16 oder andere Mittel vorgesehen sein, welche hier, da grundsätzlich bekannt, nicht näher beschrieben werden. Die Erkennung der Behälterform erfolgt nun dadurch, dass der Lichtstrahl 6 auf die Behälterwandung auftrifft und dort reflektiert wird. Bei einer bestimmten Behälterform ergibt sich dadurch eine Reflexion des Lichtstrahls auf den Sensor 11, wie das für die in der Zeichnung angedeutete Behälterform 1' durch den Lichtstrahl 7 dargestellt ist. Bei einer anderen Behälterform, die in der Zeichnung als 1'' angedeutet ist, erfolgt bereits früher ein Auftreffen des Lichtstrahls 6 auf die Behälterwandung, was eine Reflexion des Lichtstrahles als Lichtstrahl 8 zum Sensor 10 ergibt. Bei anderen Flaschenformen, ergibt sich eine Reflexion des Lichtstrahls, welche auf keinen der beiden Sensoren trifft oder allenfalls sogar bei beiden Sensoren gleichzeitig ein Signal ergibt. Im Bereich des Lichtstrahls 6 kann ebenfalls eine Führung 17 für den Behälter vorgesehen sein, welche z.B. eine Oeffnung 18 für den Lichtstrahl aufweist.

[0010] Figur 2 zeigt in Tabellenform die Ausgangssignale der Sensoren 10 bzw. 11 und die daraus zu gewinnende Information über, die Form bzw. über den Flaschentyp. Die Sensorsignale sind dabei in der Tabelle als 1 und 0 dargestellt, wobei 1 bedeutet, dass der Sensor den Lichtstrahl empfängt und 0 bedeutet, dass der Sensor den Lichtstrahl nicht empfängt. Demzufolge ist beim Empfang des Lichtstrahles durch den Sensor 10 gemäss dem Lichtstrahlverlauf 8 in Figur 1 diejenige Flaschenform 1'' vorhanden, die dem Flaschentyp X entspricht. Der Sensor 11 ergibt dabei das Ausgangssignal 0. Empfängt der Sensor 11 den Lichtstrahl 7, so entspricht das einem Sensorsignal 1 des Sensors 11 und einem Sensorsignal 0 des Sensors 10, was das Vorhandensein des Flaschentyps Y bedeutet, der in der Figur 1 mit seiner Form 1' dargestellt ist. Die anderen Ausgangssignalmöglichkeiten der Sensoren, bei denen beide Sensoren eine 1 als Ausgangssignal liefern oder bei dem beide Sensoren eine 0 als Ausgangssignal liefern, bedeuten, dass ein anderer, nicht gewünschter Flaschentyp vorliegt. Nach der Messung können also die gewünschten Flaschentypen X, Y und Fremdflaschen aufgrund des entsprechenden Ausgangssignals der Auswerteeinrichtung 12 sortiert werden.

[0011] Figur 3 zeigt grobschematisch eine weitere Ausführungsform des Verfahrens bzw. der Vorrichtung. Dabei ist ein Behälter 20 dargestellt, der sich ebenfalls auf einem Förderkarussell oder auf einer linearen Förderanlage befinden kann, auf den ein aufgefächerter, breiter Lichtstrahl 21 oder ein bandförmiges Bündel von Lichtstrahlen gerichtet wird. Anstelle der beiden Sensoren 10 und 11 ist eine Vielzahl von aneinandergereihten Sensoren, z.B. ein Fotodiodenarray vorgesehen, auf welches die Vielzahl der Lichtstrahlen 21 aufgrund der Formgebung des Behälters 20 je nach Behältertyp auf verschiedene Art und Weise reflektiert werden. Die Signale der Fotodiodenreihe 22 werden an eine Auswerteinrichtung 23 abgegeben, in welcher aufgrund der Verteilung der reflektierten Lichtstrahlen auf die verschiedenen Fotosensoren auf die jeweilige Flaschenform geschlossen wird. Die Auswerteinrichtung 23 kann dabei eine Art Spektraldarstellung zur Auswertung verwenden, bei der, wie in der Figur im Kasten 23 angedeutet, auf einer horizontalen Geraden die einzelnen Fotodetektoren aufgetragen sind und in senkrechter Darstellung die jeweils empfangene Lichtintensität dargestellt ist. Für jede Flaschenform ergibt sich dadurch ein charakteristisches Spektrum und die Auswertung kann durch eine Mustererkennung dieser Spektren erfolgen. Auf diese Weise lassen sich in differenzierter Weise mehr Flaschenformen erfassen und unterscheiden als mit den beiden Sensoren 10 und 11 von Figur 1.

Ansprüche

1. Verfahren zur Identifikation von Behältertypen, insbesondere Flaschentypen, in einer Abfolge von verschiedenartigen Behältern, bzw. Flaschen, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1;20) mit mindestens einem Lichtstrahl (6;21) an mindestens einer Stelle beaufschlagt wird, deren Lage im Raum für die zu erkennenden Behältertypen unterschiedlich ist, und dass mindestens zwei lichtempfindliche Sensoren (10,11;22) vorgesehen sind, welche je nach Behältertyp den am Behälter reflektierten Lichtstrahl (7,8) empfangen oder nicht, und dass die Sensorausgangssignale zur Erkennung des jeweiligen Behältertyps ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein aufgefächerter Lichtstrahl (21) und eine Vielzahl von Sensoren (22) verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale der Vielzahl von Sensoren als Spektrum ausgewertet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter auf einer Förderanlage (2,3) an einem feststehenden Sender (5) für den Lichtstrahl und feststehenden Sensoren (10,11;22) vorbeigefördert werden, wobei Mittel (3,14,15,16) vorgesehen sind, die die genaue Einhaltung der Soll-Lage der Behälter auf der Förderanlage kontrollieren.

5. Vorrichtung zur Identifikation von Behältertypen, insbesondere Flaschentypen, in einer Abfolge von verschiedenartigen Behältern, insbesondere Flaschen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtquelle (5) zur Erzeugung mindestens eines Lichtstrahles (6; 21) vorgesehen ist, mit welchem der Behälter (1;20) an mindestens einer Stelle beaufschlagt wird, deren Lage im Raum für die zu erkennenden Behältertypen unterschiedlich ist, und dass mindestens zwei lichtempfindliche Sensoren (10,11;22) vorgesehen sind, welche je nach Behältertyp den am Behälter reflektierten Lichtstrahl (7,8) empfangen oder nicht, und dass eine mit den Sensoren verbundene Auswerteinrichtung vorgesehen ist, welche die Sensorausgangssignale zur Erkennung des jeweiligen Behältertyps auswertet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle zur Erzeugung eines aufgefächerten Lichtstrahles (21) eingerichtet ist und dass eine Vielzahl von Sensoren (22) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fördereinrichtung (2,3) für die Behälter vorgesehen ist, welche die Behälter an der feststehenden Lichtquelle (5) und den feststehenden Sensoren (10,11;22) vorbeibewegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung eine Karussellfördereinrichtung ist und dass die Lichtquelle und die Sensoren an einem statischen Element (2) des Karussells angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (3,14,15,16) vorgesehen sind, um die Soll-Lage der Behälter auf der Fördereinrichtung zu gewährleisten.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle und die Sensoren auf einem gemeinsamen, relativ zum Behälter höheneinstellbaren Träger (13) angeordnet sind.

Zeichnung