[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Identifizierung von Leergut gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Identifizierung
von Leergut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
[0002] Aus dem Stand der Technik sind automatisierte Rücknahmesysteme zur Annahme von entleerten,
insbesondere pfandpflichtigen Getränkeverpackungen, wie z. B. Getränkeflaschen, Getränkedosen
oder Getränkekästen bekannt. Dabei wird das Leergut üblicherweise in einem Scannvorgang
identifiziert und anschließend einem Sammelbehälter zugeführt. Es existieren verschiedene
Verfahren und Vorrichtungen, welche eine zuverlässige Identifizierung des Leergutes
ermöglichen sollen.
[0003] Die
WO 97/20186 A1 offenbart einen Sensor zur Detektion und Unterscheidung von Objekten, welcher eine
in Richtung der Objekte orientierte Blendenöffnung, zumindest eine Lichtquelle zur
Projektion eines Lichtbandes oder Lichtstrahles über die Blendenöffnung, zumindest
einen Spiegel zur Parallelisierung des Lichtbandes oder Lichtstrahles und einen Lichtempfänger
zur Erfassung einer Lichtmenge, welche über die Blendenöffnung passiert, umfasst.
Das Profil eines Gegenstandes, welches durch die Blendenöffnung geleitet wird, wird
ratiometrisch ermittelt, indem ein augenblicklicher Wechsel einer Lichtstärke gemessen
wird, welcher aus einer Verdeckung des mittels der Lichtquelle erzeugten Lichtes durch
das Objekt resultiert. Der Sensor ist geeignet zur Detektion und Unterscheidung von
Futterpellets, insbesondere Fischfutterpellets, und zur teilweisen Anwendung im Gebiet
der Aquakultur, d. h. bei der kontrollierten Aufzucht von im Wasser lebenden Organismen.
[0004] Aus der
DE 10 2005 007 492 A1 ist eine Anordnung zur räumlichen Vermessung von Leergut, insbesondere von Kästen
und in Kästen enthaltenen Flaschen, auf Transporteinrichtungen in Leergutautomaten
bekannt. Dabei ist eine elektronische Kamera auf einem Linearantrieb oder auf einem
Drehausleger-Antrieb mit einem Drehpunkt über einem Getränkekasten angeordnet, der
sich auf einer Transporteinrichtung befindet und eine Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung
leuchtet den Getränkekasten gleichmäßig aus. Nachteilig ist, dass die elektronische
Kamera mittels eines Antriebes bewegbar angeordnet ist, was zu einem erhöhten Aufwand
in der Herstellung führt. Durch die Notwendigkeit einer ständigen Bewegung der Kamera
kann ein erhöhter Materialverschleiß an dem Linearantrieb oder dem Drehausleger-Antrieb
entstehen, was zu einer eingeschränkten Zuverlässigkeit der Anordnung zur räumlichen
Vermessung von Leergut führen kann.
[0005] Weiterhin sind aus der
DE 103 59 781 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Inspektion von Leergut-Gebinden, die auf einer
Transportvorrichtung befördert werden, bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle,
die Lichtstrahlen erzeugt, die in einer Lichtebene liegen, eine Einrichtung, die eine
Bewegung wenigstens eines Teils der Lichtebene ermöglicht, so dass der Teil der bewegten
Lichtebene das jeweils zu inspizierende Gebinde wenigstens teilweise überstreicht
und beleuchtet. Dadurch wird Licht von dem jeweiligen Gebinde reflektiert und eine
Zeilenkamera nimmt das Licht wenigstens teilweise auf. Nachteilig ist hierbei, dass
sich eine gesonderte Einrichtung, insbesondere ein schwingender Spiegel, zu einer
Bewegung der Lichtebene notwendig ist, wodurch ein zusätzlicher Aufwand und damit
verbunden erhöhte Kosten entstehen.
[0006] Ferner ist in der
DE 195 12 133 A1 eine Vorrichtung zur Erzeugung, Abtastung und Erkennung einer Kontur-Abbildung eines
Flüssigkeitsbehälters offenbart. Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle, einen Lichtdetektor,
eine Einrichtung (im Weiteren auch optische Einheit genannt), die Lichtstrahlen von
der Lichtquelle als parallele Strahlen quer über eine Bewegungsbahn des Behälters
in der Form von parallelen Strahlen leitet und Licht, das nicht durch den Behälter
abgedeckt oder abgelenkt ist, dem Lichtdetektor zuleitet. Ein Rechner ist mit dem
Lichtdetektor verbunden und verarbeitet die Signale des Detektors, die für die abgetasteten
Lichtstrahlen repräsentativ sind. Eine Vergleichseinrichtung vergleicht diese verarbeiteten
Signale mit vorgegebenen Behälterdaten und erkennt die Kontur-Abbildung des Behälters.
Die Einrichtung zur Ausrichtung der Lichtstrahlen umfasst Fresnel-Linsen, die koaxial
auf gegenüberliegenden Längsseiten der Bewegungsbahn des Behälters angeordnet sind.
Die Lichtquelle, beispielsweise eine stationäre Leuchtdiode, gibt Licht in Richtung
der ersten Fresnel-Linse ab. Der Lichtdetektor, z. B. eine CCD-Kamera, erfasst die
Kontur des Behälters, soweit sie durch das Licht gezeigt wird, das nicht durch den
Behälter abgedeckt oder abgelenkt ist, sowie etwaiges Licht, das durch den Behälter
hindurchgeht. Nachteilig ist jedoch, dass die aus Fresnel-Linsen gebildete optische
Einheit nur mit relativ großem Aufwand und somit kostenintensiv realisierbar ist.
[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Vorrichtung und
ein verbessertes Verfahren zur Identifizierung von Leergut anzugeben, welche insbesondere
mit geringem Aufwand und kostengünstig realisierbar sind. Die Vorrichtung soll eine
hohe Zuverlässigkeit erreichen.
[0008] Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch
1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß
durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.
[0009] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0010] Die Vorrichtung zur Identifizierung von Leergut, welches mittels einer Transporteinrichtung
beförderbar ist, umfassend eine Lichtquelle zur Aussendung von Licht, eine optische
Einheit zur Ablenkung und Reflexion des Lichtes, eine Kamera zur Aufnahme des reflektierten
Lichtes und eine Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Bildinformationen.
[0011] Erfindungsgemäß ist die optische Einheit aus einem gekrümmten ersten Reflektor und
einem diesem gegenüberliegenden zweiten Reflektor gebildet ist, wobei die Transporteinrichtung
das Leergut in einer vorgebbaren Lage zwischen dem ersten Reflektor und dem zweiten
Reflektor positioniert und die optische Einheit derart angeordnet ist, dass das Leergut
zumindest zweimal auf dem gleichen Weg und/oder in entgegengesetzten Richtungen mit
dem ausgesendeten Licht der Lichtquelle durchflutbar ist.
[0012] Diese Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise mit einem geringen Aufwand herstellbar.
Da die optische Einheit ohne eine Verwendung beweglicher Teile ausgeführt ist, ist
als weiterer Vorteil eine hohe Zuverlässigkeit der Vorrichtung zur Identifizierung
von Leergut zu nennen. Aufgrund der mehrfachen Durchflutung des Leergutes auf dem
gleichen Weg und/oder in entgegengesetzter Richtung wird ein sehr hoher Kontrast zur
Erkennung einer Form des Leergutes erreicht, was zu einer zuverlässigen Identifizierung
des Leergutes führt.
[0013] Zur Realisierung dieser mehrfachen Durchflutung ist der erste Reflektor gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein Parabolspiegel, ein Parabolrinnenspiegel
oder ein gekrümmter Spiegel, dessen Querschnitt einem Kreissegment entspricht. Unter
einem Parabolspiegel wird dabei ein zumindest an einer Innenseite verspiegelter Rotationsparaboloid
und unter einer Parabolrinne eine Rinne mit einem parabelförmigen Querschnitt verstanden.
Unter einem Kreissegment oder einem Kreisabschnitt wird eine Teilfläche einer Kreisfläche
verstanden, die von einem Kreisbogen und einer Kreissehne begrenzt ist.
[0014] Vorzugsweise wird mittels der Lichtquelle das Licht zu dem ersten Reflektor geleitet,
wobei das auf den ersten Reflektor treffende Licht abgelenkt, in zumindest einer ersten
Richtung parallelisiert und durch das Leergut geleitet wird. Dieses Licht wird mittels
des zweiten Reflektors reflektiert und in entgegengesetzter Richtung durch das Leergut
zurück auf den ersten Reflektor geleitet und mittels diesem einer Kamera zugeführt,
so dass Bildinformationen in einer Verarbeitungseinheit verarbeitet werden.
[0015] Um diese Funktionsweise zu erreichen, ist der zweite Reflektor je nach Ausbildung
des ersten Reflektors eben ausgebildet oder derart gekrümmt, dass dessen Querschnitt
einem Kreissegment entspricht. Bei einer Ausbildung des ersten Reflektors als Parabolrinnenspiegel
oder als gekrümmter Spiegel, dessen Querschnitt einem Kreissegment entspricht, ist
der zweite Reflektor vorzugsweise gekrümmt mit kreissegmentförmigem Querschnitt ausgebildet.
Dabei verlaufen Krümmungsachsen der Reflektoren, um welche diese gekrümmt sind, im
Wesentlichen senkrecht zu zueinander. Bei einer Ausbildung des ersten Reflektors als
Parabolspiegel ist der zweite Reflektor vorzugsweise eben ausgeführt, d. h. dessen
Reflexionsfläche ist plan.
[0016] Gemäß einer sinnvollen Weiterführung der Erfindung ist der zweite Reflektor aus einer
lackierten Metallplatte gebildet, welche einfach und kostengünstig herstellbar ist
und in Verbindung mit der gekrümmten Ausbildung des ersten Reflektors zu einer hohen
Unempfindlichkeit der optischen Einheit gegenüber Fremdlicht führt, was wiederum eine
zuverlässige Identifizierung des Leergutes ermöglicht.
[0017] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Lichtquelle und die Kamera
unmittelbar benachbart angeordnet, so dass das von der Lichtquelle ausgesendete Licht
mittels der optischen Einheit auf dem gleichen Weg aber in entgegengesetzter Richtung
zur Kamera zurückführbar ist. Aus der fest positionierten Anordnung der optischen
Einheit kann ein geringer Material- und Kostenaufwand erzielt und eine hohe Zuverlässigkeit
der optischen Einheit erreicht werden.
[0018] Ferner ist die Lichtquelle eine Punktlichtquelle. Das von der Punktlichtquelle ausgesendete
Licht wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu der den ersten Reflektor und den
zweiten Reflektor umfassenden optischen Einheit gesendet, wobei das auf den ersten
Reflektor treffende Licht derart abgelenkt, in zumindest einer ersten Richtung parallelisiert
durch das Leergut geleitet wird, dass das Licht mittels des zweiten Reflektors reflektiert
und in entgegengesetzter Richtung durch das Leergut zurück auf den ersten Reflektor
geleitet und mittels diesem zurück zur Kamera zugeführt wird, so dass Bildinformationen
in einer Verarbeitungseinheit verarbeitet werden.
[0019] Dabei ist die Kamera, wie bereits beschrieben, vorzugsweise unmittelbar benachbart
zur Lichtquelle angeordnet. Das heißt, dass von der Lichtquelle ausgesendete Licht
wird aufgrund der Ausbildung der optischen Einheit durch das Leergut geleitet und
auf gleichem Weg aber in entgegengesetzter Richtung wieder zurück zur Lichtquelle
gesendet, so dass es von der Kamera erfassbar ist.
[0020] Die Verwendung der Punktlichtquelle ermöglicht eine hohe Lichtausbeute, aus welcher
ein besseres Signal-/Rauschverhältnis resultiert. Durch den Einsatz des gekrümmten
ersten Reflektors und einer daraus resultierenden Parallelisierung des von der Lichtquelle
ausgesendeten Lichtes in zumindest einer Richtung ist es in vorteilhafter Weise möglich,
die Vorrichtung zur Identifizierung des Leergutes kleinbauend auszuführen, da der
erste Reflektor nur so groß wie das größte zu erfassende Leergut sein muss. Der gekrümmte
erste Reflektor stellt weiterhin ein kostengünstiges Bauteil dar, so dass die optische
Einheit mit geringem Kostenaufwand realisierbar ist.
[0021] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
[0022] Darin zeigen:
- Figur 1
- schematisch eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Identifizierung
von Leergut, und
- Figur 2
- schematisch eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Identifizierung
von Leergut gemäß Figur 1.
[0023] Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
[0024] Figur 1 zeigt eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Identifizierung von
Leergut 2.
Figur 2 zeigt die in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer Seitenansicht.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Identifizierung von Leergut
2 anhand beider Figuren beschrieben. Weiterhin wird in der folgenden Beschreibung
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand beider Figuren näher
erläutert.
[0025] Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist insbesondere in einem nicht näher dargestellten
automatisierten Rücknahmesystem, beispielsweise in einem Leergutrücknahmeautomat,
zur Identifizierung von Leergut 2 angeordnet. Unter Identifizierung des Leergutes
2 wird insbesondere eine eindeutige Erkennung des Leergutes 2 im Hinblick auf eine
Art und/oder eine Form verstanden.
[0026] Die Vorrichtung 1 umfasst dabei eine Lichtquelle 1.1 zur Aussendung von Licht L,
eine optische Einheit 1.2 zur Ablenkung und Reflexion des Lichtes L, eine Kamera 1.3
zur Aufnahme des reflektierten Lichtes L und eine Verarbeitungseinheit 1.4 zur Verarbeitung
von Bildinformationen. Die optische Einheit 1.2 ist aus einem gekrümmten ersten Reflektor
1.2.1 und einem diesem gegenüberliegenden zweiten Reflektor 1.2.2 gebildet.
[0027] Bei einer Rücknahme von Leergut 2 ist dieses über eine Transporteinrichtung 3, beispielsweise
ein Transportband, transportierbar. Zu einer Identifizierung des Leergutes 2 positioniert
die Transporteinrichtung 3 das Leergut 2 in einer vorgebbaren Lage zwischen dem ersten
Reflektor 1.2.1 und dem zweiten Reflektor 1.2.2. Bei dem Leergut 2 handelt es sich
beispielsweise um Getränkeflaschen und/oder Getränkedosen, deren Materialen eine unterschiedliche
Transparenz aufweisen können.
[0028] Mittels der Lichtquelle 1.1, welche insbesondere als Punktlichtquelle ausgebildet
ist, wird das Licht L zu dem ersten Reflektor 1.2.1, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel
als Parabolrinnenspiegel ausgebildet ist, gesendet. An diesem wird es derart abgelenkt
und reflektiert, dass es bezüglich einer ersten Richtung X parallelisiert in Richtung
-Z des zweiten Reflektors 1.2.2 geleitet wird und das Leergut 2 durchquert. Hierzu
verläuft eine nicht näher dargestellte Krümmungsachse des ersten Reflektors 1.2.1,
um welche dieser gekrümmt ist, im Wesentlichen senkrecht zur Transporteinrichtung
3 und der erste Reflektor 1.2.1 ist weiterhin bezüglich einer aus den Richtungen Y
und X gebildeten Ebene zu einer aus den Richtungen X und Z gebildeten Ebene gekippt
angeordnet.
[0029] Der zweite Reflektor 1.2.2 ist ein gekrümmter Spiegel, dessen Querschnitt einem Kreissegment
entspricht und welcher vorzugsweise aus einer lackierten Metallplatte gebildet ist.
Eine nicht näher dargestellte Krümmungsachse des zweiten Reflektors 1.2.2, um welche
dieser gekrümmt ist, verläuft dabei senkrecht zu der Krümmungsachse des ersten Reflektors
1.2.1, d. h. im Wesentlichen parallel zur Transporteinrichtung 3. Bezüglich einer
zweiten Richtung Y wird das Licht L derart, insbesondere gefächert, an dem als Parabolrinnenspiegel
ausgebildeten ersten Reflektor 1.2.1 reflektiert, dass es an dem zweiten Reflektor
1.2.2 im rechten Winkel zu dessen Reflexionsfläche auftrifft. Somit wird das Licht
L mittels des zweiten Reflektors 1.2.2 derart reflektiert, dass es auf dem gleichen
Weg, aber in entgegengesetzter Richtung Z erneut durch das Leergut 2 geleitet wird,
um an dem ersten Reflektor 1.2.1 zurück in Richtung der Lichtquelle 1.1 reflektiert
zu werden.
[0030] Da in einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 die Lichtquelle
1.1 und die Kamera 1.3 unmittelbar benachbart, d. h. unmittelbar nebeneinander oder
übereinander, angeordnet sind, wird das Licht L gleichzeitig zu der Kamera 1.3 reflektiert.
Die mittels der Kamera 1.3 erfassten Bildinformationen werden der Verarbeitungseinheit
1.4 zugeführt.
[0031] Diese kann insbesondere anhand einer Außenkontur, d. h. anhand einer Form, aber auch
anhand einer Helligkeit des abgebildeten Leergutes 2, welche aus dem Material und
der damit verbundenen Transparenz des Leergutes 2 resultiert, eine Identifizierung
des Leergutes 2 durchführen. Da das Licht L zumindest zwei Mal auf dem gleichen Weg
in entgegengesetzten Richtungen Z und -Z durch das Leergut 2 geleitet wird, wird ein
hoher Kontrast für eine Erkennung der Form erreicht, was zu einer zuverlässigen Identifizierung
des Leergutes 2 führt. Anhand dieser Identifizierung ist es möglich, das Leergut 2
einem speziell zugeordneten nicht näher dargestellten Sammelbehälter zuzuführen und
einen korrekten Pfandbetrag zu ermitteln.
[0032] In einer nicht näher dargestellten Weiterbildung der optischen Einheit 1.2 ist der
erste Reflektor 1.2.1 als gekrümmter Spiegel, dessen Querschnitt einem Kreissegment
entspricht, ausgebildet. Hierdurch wird das Licht L an diesem derart abgelenkt und
reflektiert, dass es bezüglich der ersten Richtung X parallelisiert in Richtung -Z
des zweiten Reflektors 1.2.2 geleitet wird und das Leergut 2 durchquert. In dieser
Ausgestaltung ist der zweite Reflektor 1.2.2 wiederum gekrümmter Spiegel, dessen Querschnitt
einem Kreissegment entspricht. Dabei verlaufen die Krümmungsachsen der Reflektoren
1.2.1, 1.2.2 wiederum senkrecht zueinander.
[0033] In einer nicht näher dargestellten weiteren Ausgestaltung der optischen Einheit 1.2
ist der erste Reflektor 1.2.1 als Parabolspiegel ausgebildet, so dass das von der
Lichtquelle 1.1 ausgesendete Licht L sowohl in Richtung X als auch in Richtung Y parallelisiert
wird und das Leergut 2 in Richtung -Z durchquert. Um zu erreichen, dass das Licht
L das Leergut 2 auf dem gleichen Weg, aber in entgegensetzter Richtung Z erneut durchquert,
ist in diesem Fall der zweite Reflektor 1.2.2 eben ausgebildet. Das heißt, dass die
Reflexionsfläche des zweiten Reflektors 1.2.2, auf welche das Licht L im rechten Winkel
trifft, plan ist.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0034]
- 1
- Vorrichtung
1.1 Lichtquelle
1.2 Optische Einheit
1.2.1 Erster Reflektor
1.2.2 Zweiter Reflektor
1.3 Kamera
1.4 Verarbeitungseinheit
- 2
- Leergut
- 3
- Transporteinrichtung
- X
- Richtung
- Y
- Richtung
- Z
- Richtung
- -Z
- Richtung
1. Vorrichtung (1) zur Identifizierung von Leergut (2), welches mittels einer Transporteinrichtung
(3) beförderbar ist, umfassend eine Lichtquelle (1.1) zur Aussendung von Licht (L),
eine optische Einheit (1.2) zur Ablenkung und Reflexion des Lichtes (L), eine Kamera
(1.3) zur Aufnahme des reflektierten Lichtes (L) und eine Verarbeitungseinheit (1.4)
zur Verarbeitung von Bildinformationen, dadurch gekennzeichnet,
dass die optische Einheit (1.2) aus einem gekrümmten ersten Reflektor (1.2.1) und einem
diesem gegenüberliegenden zweiten Reflektor (1.2.2) gebildet ist, wobei die Transporteinrichtung
(3) das Leergut (2) in einer vorgebbaren Lage zwischen dem ersten Reflektor (1.2.1)
und dem zweiten Reflektor (1.2.2) positioniert und die optische Einheit (1.2) derart
angeordnet ist, dass das Leergut (2) zumindest zweimal auf dem gleichen Weg und/oder
in entgegengesetzten Richtungen (Z, -Z) mit dem ausgesendeten Licht (L) der Lichtquelle
(1.1) durchflutbar ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reflektor (1.2.2) ein Parabolspiegel, ein Parabolrinnenspiegel oder ein
gekrümmter Spiegel, dessen Querschnitt einem Kreissegment entspricht, ist.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reflektor (1.2.2) eben ausgebildet oder derart gekrümmt ist, dass dessen
Querschnitt einem Kreissegment entspricht.
4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reflektor (1.2.2) aus einer lackierten Metallplatte gebildet ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1.1) und die Kamera (1.3) unmittelbar benachbart angeordnet sind.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1.2) eine Punktlichtquelle ist.
7. Verfahren zur Identifizierung von Leergut (2), welches mittels einer Transporteinrichtung
(3) befördert wird, dadurch gekennzeichnet,
dass Licht (L) zu einer einen ersten Reflektor (1.2.1) und einen zweiten Reflektor (1.2.2)
umfassenden optischen Einheit (1.2) gesendet wird, wobei das auf den ersten Reflektor
(1.2.1) treffende Licht (L) derart abgelenkt, in zumindest einer ersten Richtung (X)
parallelisiert und durch das Leergut (2) geleitet wird, dass das Licht (L) mittels
des zweiten Reflektors (1.2.2) reflektiert und in entgegengesetzter Richtung (Z) durch
das Leergut (2) zurück auf den ersten Reflektor (1.2.1) geleitet und mittels diesem
einer Kamera (1.3) zugeführt wird, so dass Bildinformationen in einer Verarbeitungseinheit
(1.4) verarbeitet werden.