[0001] Die vorlegende Erfindung betrifft ein optisches Kontrollverfahren zur Qualitätsbeurteilung
in der Druckweiterverarbeitung gemäss Oberbegriff von Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens gemäss Oberbegriff von Patentanspruch 14.
[0002] Optische Kontrollverfahren zum Zählen und Erkennen von flexiblen, flächigen Produkten,
insbesondere Druckprodukten wie Zeitungen, Zeitschriften, Prospekten, Werbebeilagen,
Anzeigeblättern oder Teilen davon, in der Druckweiterverarbeitung sind grundsätzlich
bekannt.
[0003] Aus der
WO 2008119192 der Anmelderin ist eine Vorrichtung zum Zählen und Erkennen von flächigen Produkten,
insbesondere von Druckereiprodukten bekannt. Die Vorrichtung weist eine Lichtquelle,
einen optischen Sensor und eine mit dem optischen Sensor verbundenen Auswerteeinheit
auf. Die Lichtquelle, in einer bevorzugten Ausführungsform ein Laser, verfügt über
eine Strahlformungsoptik, beispielsweise in Form von optischen Linsen, insbesondere
von Zylinderlinsen, von Blenden oder diffraktiven optischen Elementen, durch welche
dem ausgesendeten Licht ein vorbestimmtes Beleuchtungsstrahlprofil "aufgeprägt" wird.
Innerhalb des Beleuchtungsstrahlprofils befindliche Objekte werden mit Licht bestrahlt.
Der Lichtquelle kann über die Strahlformungsoptik eine optische Achse zugeordnet werden,
die sich ausgehend von der Lichtquelle geradlinig im Raum erstreckt . Diese optische
Achse bildet im Sinne der
WO2008119192 gleichzeitig eine zentrale Strahlachse des Beleuchtungsstrahlprofils und wird in
der Publikation auch als Beleuchtungsstrahlachse bezeichnet.
[0004] Der optische Sensor, in einer bevorzugten Ausführungsform beispielsweise eine elektronische
Kamera mit einer Mehrzahl von lichtempfindlichen Elementen, ist mit einer Detektionsoptik
zur Formung eines Detektionsstrahlprofils ausgestattet. Als Detektionsoptik wird beispielsweise
ein Kameraobjektiv eingesetzt. Das Detektionsstrahlprofil umfasst all die Orte, von
denen der optische Sensor Licht detektieren kann. Bei Verwendung eines optischen Sensors
mit mehreren lichtempfindlichen Elementen, wie bei der bereits erwähnten Kamera, setzt
sich das Detektionsstrahlprofil des optischen Sensors aus den jedem einzelnen lichtempfindlichen
Element zugeordneten einzelnen Detektionsstrahlprofilen zusammen. Das Detektionsstrahlprofil
des optischen Sensors könnte beispielsweise sichtbar gemacht werden, in dem die lichtempfindlichen
Elemente durch kleine Lichtquellen ersetzt werden würden. In Analogie zur Lichtquelle
kann auch dem optischen Sensor über die Detektionsoptik eine optische Achse zugeordnet
werden. Diese optische Achse bildet im Sinne der
WO2008119192 gleichzeitig eine zentrale Strahlachse des Detektionsstrahlprofils und wird auch
als Detektionsstrahlachse bezeichnet.
[0005] Das Beleuchtungsstrahlprofil und das Detektionsstrahlprofil sind dabei derart winkelversetzt
zueinander ausgerichtet, dass sie in einem Detektionsbereich überlappen. In einer
bevorzugten Ausführungsform liegen die Beleuchtungsstrahlachse und die Detektionsstrahlachse
sogar in einer Ebene. Zum Zählen der flächigen Produkte muss sich wenigstens ein Abschnitt
des Oberflächenprofils der flächigen Produkte im Detektionsbereich befinden. Dieser
Abschnitt ist erfindungsgemäss wenigstens teilweise durch das Beleuchtungsstrahlprofil
begrenzt und mittels des optischen Sensors detektierbar. Der optische Sensor kann
ein Detektionssignal mit Informationen über den detektierten Abschnitt des Oberflächenprofils
erzeugen. Das Detektionssignal wird an eine nachgeschaltete Auswerteeinheit weitergeleitet.
Die Auswerteeinheit, vorzugsweise ein Computer, kann aus dem Detektionssignal die
Anzahl der flächigen Produkte, die sich zum Zeitpunkt der Detektion im Detektionsbereich
befunden haben, bestimmen.
[0006] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Vorrichtung zum Zählen und
Erkennen von flächigen Produkten eine Transportvorrichtung zugeordnet. Die mit Hilfe
der Transportvorrichtung entlang einer Transportrichtung durch den Detektionsbereich
bewegten flächigen Produkte werden vorzugsweise fortlaufend gezählt, um beispielsweise
deren Vollständigkeit zu kontrollieren. Die Beleuchtungsstrahlachse ist dabei bevorzugter
Weise gegenüber den Flächennormalen der beispielsweise auf einem Förderband aufliegenden
oder mittels Klammern oder Greifern transportierten flächigen Produkte geneigt ausgerichtet.
Das Beleuchtungsstrahlprofil im Detektionsbereich ist mittels der Strahlformungsoptik
vorzugsweise als ein im Wesentlichen geradliniger Bereich, insbesondere als eine sogenannte
Beleuchtungslinie, ausgeformt, welche den Abschnitt des Oberflächenprofils der flächigen
Produkte auf eine definierte Weise beleuchtet. Vorzugsweise erstreckt sich die Beleuchtungslinie
im Wesentlichen parallel zur Transportrichtung. Unmittelbar oberhalb von den flächigen
Produkten, mit seiner Detektionsstrahlachse leicht geneigt zu deren Flächennormalen
und im Wesentlichen rechtwinklig zur Transportrichtung ausgerichtet, befindet sich
eine Kamera als optischer Sensor. Das Detektionsstrahlprofil ist durch die Detektionsoptik
derart ausgeformt, dass eine Abbildung von der durch die Lichtquelle auf die Oberfläche
der flächigen Produkte projizierten Beleuchtungslinie auf den lichtempfindlichen Elementen
der Kamera erzeugt wird.
[0007] Aufgrund der durch die Dicke und die Anordnung der flächigen Produkte hervorgerufenen
Höhenunterschiede im "abzutastenden" Oberflächenprofil, insbesondere dann, wenn sich
ein Randbereich eines flächigen Produkts im Detektionsbereich befindet, wird ein von
der Kamera aufgenommenes Bild von der auf diese unebene "Projektionsfläche" projizierten
Beleuchtungslinie deren Krümmungen und Absätze wiedergeben. Diese Bildinformationen
werden im Detektionssignal an einen elektrisch verbundenen Computer weitergeleitet.
Ein auf dem Computer ausführbares Bildverarbeitungsprogramm kann dann aus dem Abbild
der projizierten Beleuchtungslinie anhand der Krümmungen und Absätze die Anzahl der
flächigen Produkte, die sich im Detektionsbereich befunden haben, ermitteln. Damit
die Bildinformationen möglichst wenig durch Bewegungsartefakte aufgrund des Transports
der flächigen Produkte während der Bildaufnahme beeinflusst werden, ist die Aufnahme
bzw. Detektionszeit kurz im Vergleich zur Zeit, innerhalb der sich ein flächiges Produkt
um den Betrag seiner Dicke bewegt hat. Die Anzahl der sich im Detektionsbereich befindlichen
flächigen Produkte wird allein aus dem detektierten Oberflächenprofil der flächigen
Produkte bestimmt. Es ist nicht nötig, Identifikationsinformationen an den flächigen
Produkten anzubringen. Aufgrund der gegenüber dem Umgebungslicht vergleichsweise hohen
Intensität des von der Lichtquelle erzeugten Lichts im Beleuchtungsstrahlprofil, insbesondere
innerhalb der Beleuchtungslinie im Detektionsbereich, ergibt sich ein ausreichender
Kontrast in den Bildaufnahmen, so dass eine zuverlässige Identifizierung des angestrahlten
Oberflächenprofils gewährleistet ist. Bei Verwendung einer im Wesentlichen monochromatischen
Lichtquelle, beispielsweise eines Lasers, kann der optische Sensor zudem mit entsprechenden
Filterelementen ausgestattet sein, um den Störeinfluss von Umgebungslicht zusätzlich
zu verringern.
[0008] In der
WO 2008119192 ist es als besonders bevorzugt beschrieben der Vorrichtung zum Zählen und Erkennen
von flächigen Produkten eine Transportvorrichtung zuzuordnen. Die mit Hilfe der Transportvorrichtung
entlang einer Transportrichtung durch den Detektionsbereich bewegten flächigen Produkte
werden vorzugsweise fortlaufend gezählt, um beispielsweise deren Vollständigkeit zu
kontrollieren. Die Beleuchtungsstrahlachse ist dabei bevorzugter Weise gegenüber den
Flächennormalen der beispielsweise auf einem Förderband aufliegenden oder mittels
Klammern oder Greifern transportierten flächigen Produkte geneigt ausgerichtet. Das
Beleuchtungsstrahlprofil im Detektionsbereich ist mittels der Strahlformungsoptik
vorzugsweise als ein im Wesentlichen geradliniger Bereich, insbesondere als eine sogenannte
Beleuchtungslinie, ausgeformt, welche den Abschnitt des Oberflächenprofils der flächigen
Produkte auf eine definierte Weise beleuchtet. Vorzugsweise erstreckt sich die Beleuchtungslinie
im Wesentlichen parallel zur Transportrichtung. Unmittelbar oberhalb von den flächigen
Produkten, mit seiner Detektionsstrahlachse leicht geneigt zu deren Flächennormalen
und im Wesentlichen rechtwinklig zur Transportrichtung ausgerichtet, befindet sich
eine Kamera als optischer Sensor. Das Detektionsstrahlprofil ist durch die Detektionsoptik
derart ausgeformt, dass eine Abbildung von der durch die Lichtquelle auf die Oberfläche
der flächigen Produkte projizierten Beleuchtungslinie auf den lichtempfindlichen Elementen
der Kamera erzeugt wird.
[0009] Im Stand der Technik gemäss der
WO 2008119192 ist zudem beschrieben, dass aufgrund der durch die Dicke und die Anordnung der flächigen
Produkte hervorgerufenen Höhenunterschiede im "abzutastenden" Oberflächenprofil, insbesondere
dann, wenn sich ein Randbereich eines flächigen Produkts im Detektionsbereich befindet,
ein von der Kamera aufgenommenes Bild von der auf diese unebene "Projektionsfläche"
projizierten Beleuchtungslinie deren Krümmungen und Absätze wiedergeben wird. Diese
Bildinformationen werden im Detektionssignal an einen elektrisch verbundenen Computer
weitergeleitet. Ein auf dem Computer ausführbares Bildverarbeitungsprogramm kann dann
aus dem Abbild der projizierten Beleuchtungslinie anhand der Krümmungen und Absätze
die Anzahl der flächigen Produkte, die sich im Detektionsbereich befunden haben, ermitteln.
Damit die Bildinformationen möglichst wenig durch Bewegungsartefakte aufgrund des
Transports der flächigen Produkte während der Bildaufnahme beeinflusst werden, ist
die Aufnahme bzw. Detektionszeit kurz im Vergleich zur Zeit, innerhalb der sich ein
flächiges Produkt um den Betrag seiner Dicke bewegt hat. Die Anzahl der sich im Detektionsbereich
befindlichen flächigen Produkte wird allein aus dem detektierten Oberflächenprofil
der flächigen Produkte bestimmt. Es ist nicht nötig, Identifikationsinformationen
an den flächigen Produkten anzubringen. Aufgrund der gegenüber dem Umgebungslicht
vergleichsweise hohen Intensität des von der Lichtquelle erzeugten Lichts im Beleuchtungsstrahlprofil,
insbesondere innerhalb der Beleuchtungslinie im Detektionsbereich, ergibt sich ein
ausreichender Kontrast in den Bildaufnahmen, so dass eine zuverlässige Identifizierung
des angestrahlten Oberflächenprofils gewährleistet ist. Bei Verwendung einer im Wesentlichen
monochromatischen Lichtquelle, beispielsweise eines Lasers, kann der optische Sensor
zudem mit entsprechenden Filterelementen ausgestattet sein, um den Störeinfluss von
Umgebungslicht zusätzlich zu verringern.
[0010] Aus der
DE102007001989 ist eine Vorrichtung zur Erkennung von Doppelabzügen in einem Vereinzeler von postalischen,
überlappbar strömenden Gegenständen beschrieben. Dabei projiziert ein seitlich zu
den Briefsendungen angeordneter Lichtprojektor mindestens eine Lichtlinie quer zu
einem potentiellen Überlappungsbereich der Briefe und eine seitlich zu den Briefen
angeordnete und schräg zum Lichtprojektor positionierte Kamera nimmt eine Abbildung
der projizierten Lichtlinie und deren Versetzungen (bzw. Krümmungen, Grössenänderungen
oder allgemeiner geometrischen Abweichungen zu einer bei doppelabzugsfreien Gegenständen
abgebildeten Referenzlinie) auf. Mit einem Rechner, der über einen Bildspeicher an
der Kamera angeschlossen ist und ein Modul zum Vergleich zwischen den ermittelten
Höhenunterschieden an lückenfreien Rändern des Überlappungsbereiches und vorgegebenen
Höhenwerten doppelabzugsfähiger Gegenstände aufweist wird auf nicht weiter beschriebene
Art und Weise unter Vergleichen die Entscheidung getroffen werden, ob strömende Gegenstände
unter Verdacht eines Doppelabzugs von der Strömung ausgeschleust werden müssen.
[0011] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Qualitätsbeurteilung
in der Druckweiterverarbeitung, zur Verfügung zu stellen, das es erlaubt verschiedenste
Qualitätsmängel zu erkennen und zu beurteilen; dabei soll das Verfahren nicht nur
hinsichtlich der benötigten Hardwareleistung vereinfacht werden, sondern es sollen
auch seine Betriebszuverlässigkeit und seine Arbeitsgeschwindigkeit erhöht werden.
[0012] Es ist zudem Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Qualitätsbeurteilung
in der Druckweiterverarbeitung, zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt verschiedenste
Qualitätsmängel zu erkennen, dabei hinsichtlich der benötigten Hardwareleistung einfach
und damit preisgünstig ist, aber gleichzeitig hinsichtlich der Betriebszuverlässigkeit
sehr robust ist.
[0013] Eine Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.
Merkmale, die das erfindungsgemässe Verfahren vorteilhaft weiterbilden, sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche 2 bis 13.
[0014] Erfindungswesentlich ist beim optischen Kontrollverfahren zur Verwendung in der Druckweiterverarbeitung,
dass es zumindest die folgenden Schritte umfasst:
- a. ein Führen eines flächigen Produkts, zum Beispiel eines Druckprodukts, einer Produktgruppe
oder eines Produktstroms entlang einer Förderstrecke an mindestens einem optischen
Sensor vorbei;
- b. ein Beaufschlagen des flächigen Produkts, der Produktgruppe oder des Produktstroms
mit mindestens einem Strahlprofil zum Erzeugen eines durch eine Lichtlinie definierten
Linienprofils;
- c. ein Erfassen eines elektronischen Bildes durch den optischen Sensor, wobei das
elektronische Bild mindestens einen Bereich des Produkts, der Produktgruppe oder des
Produktstroms mit mindestens einem Teil des durch die Lichtlinie definierten Linienprofils
umfasst;
- d. ein Ermitteln von mindestens einem Produktkennzeichen aus dem elektronischen Bild
basierend auf dem durch die Lichtlinie definierten Linienprofil;
- e. ein Generieren mindestens einer Messinformation basierend auf dem mindestens einen
Produktkennzeichen; und
- f. ein Erzeugen mindestens eines Signals basierend auf der mindestens einen Messinformation.
[0015] Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren aus dem vorgängig beschriebenen Stand der
Technik erlaubt es das neue Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung basierend
auf dem aus dem elektronischen Bild ermittelten Produktkennzeichen eine Messinformation
zu generieren. Diese Messinformation ist wiederum die objektive Grundlage für die
Qualitätsbeurteilung. Sie erlaubt es nicht nur die Anzahl der in einem betrachteten
Bereich vorhandenen Produkte zu ermitteln, sondern - wie im weiteren ausführlich beschrieben
ist - eine echte Qualitätsbeurteilung vorzunehmen.
[0016] Unter dem Begriff Linienprofil sollen im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung
einerseits Oberflächenprofile verstanden werden, wie sie bereits in der
WO 2008/119192 der Anmelderin offenbart wurden, bei denen die Krümmungen und Absätze der auf der
unebenen "Projektionsfläche" der Produktströme projizierten Beleuchtungslinie wiedergeben
werden. Unter den Begriff Linienprofil fallen in der vorliegenden Anmeldung auch Intensitätsprofile,
die durch Unterschiede im Reflexions- und/oder Absorptionsverhalten der von der Lichtlinie
beleuchteten Oberflächen bewirkt werden, unabhängig davon ob diese Oberflächen ebene
oder unebene "Projektionsflächen" sind. Zudem fallen in der vorliegenden Anmeldung
unter den Begriff Linienprofil auch Profile, bei denen Änderungen der Lichtlinie durch
Streuung, respektive Beugung des vorzugsweise monochromatischen Lichts insbesondere
an Produktkanten bewirkt werden.
[0017] Das neue Kontrollverfahren zeichnet sich gemäss bevorzugter Ausführungsformen dadurch
aus, dass das Ermitteln des mindestens einen Produktkennzeichen ein Bestimmen von
Positionsangaben mindestens eines Produktkantenpunkts (im Folgenden auch kurz als
Kantenpunkt bezeichnet) umfasst; und dass das Generieren der Messinformation basierend
auf den Positionsangaben des mindestens einen Kantenpunkts erfolgt. Das Produktkennzeichen
ist vorzugsweise eine Lageangabe, die die Lage eines Produktes relativ zu einem Fördermittel
oder relativ zu anderen Produkten bezeichnet, eine Grössenangabe, die Auskunft gibt
über die Format, Breite, Höhe oder Länge eines Druckproduktes oder einer Gruppe von
Druckprodukten, oder eine Anwesenheitsangabe, die es erlaubt das Vorhandensein eines
Produktes oder einer Produktgruppe zu ermitteln.
[0018] Der Begriff Kantenpunkt soll im Rahmen der vorliegenden Anmeldung nicht eng, das
heisst im Sinne eines Punktes einer räumlich deutlich abgesetzten Produktkante, verstanden
werden, sondern unter dem Begriff Kantenpunkt fallen auch solche Kanten, wie sie mit
minimalem Höhenunterschied zum Beispiel durch Aufkleber auf den Druckprodukten oder
durch Heftklammern definiert werden. Die Kantenpunkte beeinflussen das von der Lichtlinie
definierte Linienprofil derart, dass sie sich im elektronischen Bild einfach und schnell
erkennen und auswerten lassen.
[0019] Vorzugsweise werden bei den neuen Kontrollverfahren mindestens zwei durch Lichtlinien
definierte Linienprofile mit zueinander bekannter räumlicher Lage erzeugt und basierend
auf den mindestens zwei durch die Lichtlinien definierten Linienprofilen werden jeweils
Positionsangaben von mindestens einem Kantenpunkt je Lichtlinie für je mindestens
ein Produkt ermittelt.
[0020] Basierend auf den Produktkantenpunkten wird eine Ausrichtung und/oder eine Lage des
Produkts bestimmt wird; und dass das Generieren der Messinformation basierend auf
der Ausrichtung und/oder Lage des Produkts erfolgt.
[0021] Gemäss vorteilhafter Ausführungsformen des erfindungsgemässen Kontrollverfahrens
werden die mindestens zwei durch Lichtlinien definierten Linienprofile im Wesentlichen
entlang einer Längsachse der Förderstrecke, respektive parallel zur Förderrichtung
erzeugt und die Ausrichtung und/oder Lage der zu kontrollierenden Produkte, Produktstapel
oder Produktgruppen ist bezüglich der Längsachse bestimmt. Solche lineare Situationen
finden sich in der Druckweiterverarbeitung zum Beispiel bei geraden Abschnitten von
Produkt-Schuppenströmen, geraden Abschnitten von Förderstrecken von Klammer- oder
Greiferförderanlagen, geraden Bandförderern, Eintaktbändern und ähnlichem.
[0022] Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt jedoch darin, dass
die Qualitätskontrolle aber gerade auch in nicht-linearen Situationen sehr einfach
und mit hoher Präzision durchgeführt werden kann. So lässt sich die Qualität von Produktströmen,
zum Beispiel von Schuppenströmen, in Kurven in der Ebene oder im Raum, von Produkten
in Verarbeitungstrommeln oder auf Wickeln gut überwachen, da das erfindungsgemässe
Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung kaum Einschränkungen hinsichtlich
der räumlichen Ausrichtung der zu überwachenden Produkte nötig machen. Das erfindungsgemässe
Verfahren lässt sich auch vorteilhaft zur Qualitätskontrolle einsetzen, wenn die zu
kontrollierenden Produkte in Taschen oder Fördertrommeln transportiert und/oder verarbeitet
werden.
[0023] Je nach Fehlerart die bestimmt werden soll, ist es angezeigt Lichtlinien nicht oder
nicht nur parallel zu einer Förderrichtung, respektive im Wesentlichen entlang oder
parallel zu einer Längsachse der Förderstrecke, sondern ausschliesslich oder zusätzlich
auch quer zu dieser zu erzeugen. Eine oder mehrere Linienprofile werden dabei im Wesentlichen
entlang oder parallel zu einer Querachse der Förderstrecke erzeugt. Dies vorzugsweise
wenn die Ausrichtung und/oder Lage des Produkts bezüglich der Querachse bestimmt wird.
[0024] Aus den folgenden Erläuterungen zum Linienprofil und insbesondere zur Rolle der Kantenpunkte
wird für den Fachmann deutlich, dass das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung
den Nutzern ein hohes Mass an Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Anordnung der
Lichtlinien auf den zu kontrollierenden Produkten, Produktgruppen und/oder Produktströmen
bieten. Die Lichtlinien können zum Beispiel je nach räumlichen Gegebenheiten in der
Weiterverarbeitungsanlage oder nach den zu erwartenden Fehlertypen auch in beliebigen
weiteren Winkelstellungen zu den Längs- und/oder Querachsen der Produkte oder der
Förderrichtungen ausgerichtet sein.
[0025] So lassen sich zum Beispiel dieselben vier Kantenpunkte, zum Beispiel die Mittelpunkte
der Seitenkanten, auf den vier Kanten eines quadratischen Produkts durch zwei sich
kreuzende Lichtlinien entlang der Längs- und der Querachse oder durch zwei parallele
Lichtlinien die jeweils im Winkel von 45° zu Längs- und Querachse verlaufen. Dieselben
vier Kantenpunkte lassen sich auch durch vier Lichtlinien generieren. 0b diese vier
Lichtlinien, gemäss diesem Beispiel, von einer einzigen Lichtquelle oder von mehreren
Lichtquellen erzeugt werden spielt dabei keine Rolle. Vorteilhaft ist es eine Lichtlinie
nur von einer Lichtquelle erzeugen zu lassen, um Unschärfen durch ungenau justierte
Lichtquellen zu vermeiden. Durch den Einsatz von Linsen, Filtern, anderen strahlformenden
Einrichtungen und vor allem auch durch Spiegel lassen sich die erzeugten Strahlprofile
derart verändern und/oder umlenken, dass mit nur einer Strahlungsquelle mehr als eine
Lichtlinie an verschiedenen Positionen in gewünschten Längen mit gewünschter Schärfe
generiert werden können.
[0026] Bezüglich vorteilhafter Anordnungen von Lichtquelle und Detektionsoptik zueinander
und zu den zu kontrollierenden Produkten, das heisst bezüglich Beleuchtungsstrahl-
und Detektionsstrahlachse, soll auf die obigen Ausführungen zur
WO 2008119192 verwiesen werden, die sich grundsätzlich auf die vorliegende Erfindung übertragen
lassen. Die diesbezügliche Lehre soll hiermit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen
werden.
[0027] Die Lichtlinien generieren im Zusammenwirken mit den beaufschlagten Oberflächen der
zu kontrollierenden Produkte und allenfalls auch im Zusammenwirken mit Oberflächen
wesentlicher Transportmittel sehr kontrastreiche Linienprofile, von denen elektronische
Bilder erfasst werden. Das vorzugsweise mittels einer digitalen Kamera erfasste elektronische
Bild umfasst mindestens einen Bereich des Druckprodukts, der Produktgruppe oder des
Produktstroms mit mindestens einem Teil des durch die Lichtlinie definierten Linienprofils.
[0028] Im Folgenden wird, der Einfachheit halber, das elektronische Abbild des von der Lichtlinie
auf der beleuchteten Oberfläche generierten Linienprofils, weiterhin als Lichtlinie
bezeichnet. Es ist für den Fachmann ohne weiteres möglich aus dem Zusammenhang zu
erkennen ob es sich bei den beschriebenen Lichtlinien um die tatsächlich auf Produkte
projizierten Lichtlinien oder die elektronisch erfassten, abgespeicherten, bearbeiteten
etc. virtuellen Lichtlinien handelt.
[0029] Beim erfindungsgemässen Kontrollverfahren umfasst das Ermitteln des mindestens einen
Produktkennzeichens zumindest die folgenden Schritte:
- a. ein Bestimmen der mindestens einen Lichtlinie im elektronischen Bild;
- b. ein Bestimmen eines Kurvenverlaufs der Lichtlinie; und
- c. ein Ermitteln einer Positionsangabe mindestens eines Produktkantenpunkts aus dem
Kurvenverlauf der Lichtlinie.
[0030] Unter Kurvenverlauf wird im Kontext der vorliegenden Erfindung nicht nur der Verlauf
der Linie, respektive des Linienprofils in X- und Y-Richtung im elektronischen Bild,
sondern auch der Verlauf der Intensität, respektive der Breite der Linie im elektronischen
Bild sowie auch das Vorhandensein oder Fehlen der Linie verstanden. Ein wesentlicher
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass den relevanten Produktkantenpunkten
Positionsangaben zugeordnet sind. Diese positionsgenau ermittelten Kantenpunkte erlauben
es nicht nur quantitative Aussagen zum Vorhandensein oder der Anzahl der kontrollierten
Produkte zu machen, sondern auch eine ganze Reihe von qualitativen und quantitativen
Parametern wie Lage, Breite, Höhe, Dicke, Länge etc. der Produkte zu ermitteln.
[0031] Das Bestimmen der Lichtlinie im elektronischen Bild umfasst gemäss bevorzugter Ausführungsformen
die folgenden Schritte:
- a. eine Rauschunterdrückung im elektronischen Bild;
- b. ein Hervorheben der Lichtlinie durch ein Optimalfilter;
- c. ein Detektieren der Lichtlinie im elektronischen Bild basierend auf Helligkeitswerten;
- d. ein Füllen von vorhandenen Lücken in der Lichtlinie; und
- e. ein Glätten von detektionsbedingten Knicken/Artefakten in der Lichtlinie.
[0032] Um den sogenannten Fixpattern-Noise der Kamera zu unterdrücken wird vorzugsweise
die Differenz zwischen einem tatsächlich aufgenommenen Eingangsbild und einem mit
abgedecktem Objektiv der Kamera aufgenommenen Dunkelbild berechnet und zur Korrektur
des aufgenommenen Eingangsbild verwendet.
[0033] Vor dem Bestimmen des Kurvenverlaufs der Lichtlinie wird gemäss bevorzugter Ausführungsformen
das elektronische Bild in eine Solllage rotiert, um die nachfolgenden Analyse- und
Berechnungsschritte, besonders allfällige Vergleichsschritte, zu vereinfachen.
[0034] Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen aus dem erfassten elektronischen Bild nur
einen oder mehrere Ausschnitte weiterzuverarbeiten. Die Ausschnitte sind so gewählt,
dass sie lediglich die Bereiche der Lichtlinie mit den zu erfassenden Änderungen,
respektive Kantenpunkten umfassen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Lichtlinie
die Teile des Hintergrunds oder stark reflektierende Metallteile der Förderanlage
beleuchtet die Auswertung nicht stören kann. Solche helle Punkte im elektronischen
Bild könnten ansonsten fälschlicherweise als zur Linie gehörend betrachtet werden.
Beim sogenannten Cropping wird der Ausschnitt des elektronischen Bilds, der weiterverarbeitet
wird anhand der Position begrenzt. Vorzugsweise definieren vier Pixel (y
min, y
max, X
min, x
max) einen rechteckigen Bildausschnitt, der beliebig vorgegeben oder ausgewählt werden
kann.
[0035] Da auch nach dem Unterdrücken des Fixpattern-Noise störendes Rauschen im elektronischen
Bild übrig ist, das ab einer gewissen Intensität die Detektion der Linie im Bild erschweren
kann, wird zur Rauschunterdrücken, respektive der Hervorhebung der aufgenommenen Lichtlinie
vorzugsweise ein matched Filter oder Optimalfilter, der im wesentlichen die Form der
erwarteten Lichtlinie und deren Breite folgt und das Rauschen mit zunehmendem Abstand
von einer mittleren Bildpunktzeile dieser erwarteten Linie stärker unterdrückt.
[0036] Das eigentliche Detektieren der Lichtlinie erfolgt gemäss einer ersten Ausführungsform
über das bestimmen des Bildpunkts mit dem maximalen Helligkeitswerte einer jeden Bildzeile
und der Zuordnung dieses Bildpunkts zur Linie falls sein Helligkeitswert einen vorgegebenen
Schwellenwert übersteigt. Diese Methode, bei der nun eine virtuelle Lichtlinie mit
einer Breite von einem Pixel generiert wurde, eignet sich besonders zur Erfassung
von Änderungen im Linienprofil, die auf Richtungsänderungen und/oder Unterbrüchen
beruhen, wenn bestehende Lücken in der Linie gefüllt werden.
[0037] Vor allem in Bereichen in denen Licht verloren geht, da die zu kontrollierenden Produkte,
respektive Bereiche davon in einem ungünstigen, zum Beispiel flachen Winkel zur Kamera
und zum Laser stehen, kann es passieren, dass der maximale Helligkeitswert einzelner
Zeilen zu klein wird und damit die Line an diesen Stellen unterbrochen wird. Die so
entstandenen Lücken werden aufgefüllt, in dem zwischen den Punkten am Rand der Lücke,
das heisst zwischen als Linienpunkte erkannten Punkten benachbarter Bildzeilen, linear
interpoliert wird. Dabei wird vorzugsweise eine maximale Lückengrösse, zum Beispiel
über die Anzahl der Bildzeilen ohne Bildpunkt mit einem maximalen Helligkeitswert
oberhalb des vorgegebnen Schwellenwerts vordefiniert. Übersteigt die Lückengrösse
diesen Maximalwert, dann wird nicht mehr aufgefüllt.
[0038] Da das Maximum einer Zeile, das heisst der Bildpunkt mit dem maximalen Helligkeitswerte
einer Bildzeile, als Position der Linie die Lichtlinie in vielen Fällen nicht sehr
genau charakterisiert kann es Knicke in der Linie geben, die das Bestimmen des tatsächlichen
Verlaufs der Linie erschweren können, da sie ähnlich sind, wie "Knicke" durch Produktkanten
zum Beispiel beim Übergang zwischen zwei Produkten. Aus diesem Grund wird die Position
der Linie vorzugsweise der tatsächlichen Position nachträglich angenähert. Dabei muss
der verwendete Algorithmus die Knicke durch die Produktkanten/Übergänge stehen lassen
und falsche Knicke jedoch glätten.
[0039] Zur Erkennung von Änderungen im Linienprofil die auf Breiten- und/oder Intensitätsänderungen
beruhen ist es gemäss bestimmter Ausführungsformen vorteilhaft die Lücken nicht zu
Füllen. Eine Lücke in der Linie entspricht zum Beispiel einem Bereich mit niedriger
Reflektion und stellt damit keinen Fehler in der Linie, sondern die eigentlich angestrebte
Information dar. Soll zum Beispiel überprüft werden ob ein Werbeaufkleber mit reflektierender
Oberfläche auf der Titelseite einer Tageszeitung an der korrekten Position aufgeklebt
ist, so kann der vorgegebene Schwellenwert für die Zuordnung der Bildpunkte zur Lichtlinie
so hoch angesetzt werden, dass er überhaupt nur von den Punkten der Lichtlinie erreicht
wird, die im Bereich der stark reflektierenden Oberfläche des Aufklebers liegen. Beginn
und Ende der erfassten Lichtlinie entsprechen in diesem Fall den beiden Kantenpunkten
des Aufklebers.
[0040] Gemäss bevorzugter Ausführungsformen des neuen Verfahrens wird basierend auf dem
wie oben beschrieben bearbeiteten elektronischen Abbild der Lichtlinie in einem weiteren
Schritt mindestens eine erste Ableitung der Lichtlinie berechnet, anschliessend werden
die Nulldurchgänge der Ableitung der Lichtlinie, und damit die Richtungsänderungen
der Lichtlinie bestimmt.
[0041] Da das abgeleitete Signal stark verrauscht sein kann, wird es vorzugsweise zusätzlich
mit einem Tiefpass gefiltert. (z.B. FIR-Filter, Fenster-Methode, Hamming-Window).
Da ein solches FIR-Filter eine Verschiebung von (Anzahl Koeffizienten -1)/2 einfügt,
wird das gefilterte Signal entsprechend korrigiert.
[0042] Eine zweite Ableitung lässt sich berechnen, in dem die gefilterte erste Ableitung
nochmals abgeleitet wird. Betrachtet man die Anzahl der Nulldurchgänge der zweiten
Ableitung (Wendepunkte), welche nach dem Maximum der ersten Ableitung auftreten, so
kann diese Anzahl ein Mass dafür sein, ob der analysierte Bildbereich keine, eine,
zwei oder mehrere Produktkanten enthält.
[0043] Anhand der Anzahl der Nulldurchgänge einer ersten Ableitung der Lichtlinie, dem maximalen
Wert der ersten Ableitung, der Anzahl der Nulldurchgänge einer zweiten Ableitung der
Lichtlinie, die nach dem maximalen Wert der ersten Ableitung auftreten, und Betrag
eines Winkels einer Richtungsänderung der Lichtlinie lässt sich also bestimmen ob
und wie viele Kantenpunkte vorhanden sind. Die erfindungsgemässe weitere Information
über die Lage der Kantenpunkte ist diesen jeweils zugeordnet. Die Lageinformation
ist dabei punktgenau als y- und x-Wert codiert, oder unschärfer zum Beispiel über
vier Positionswerte (zum Beispiel: y1, y1+n, x1, x1+m) die einen Bereich von (zum
Beispiel (1+n) x (1+m)) Bildpunkten definieren. Dieser Bereich kann sogar mit dem
Bildausschnitt nach dem Cropping übereinstimmen.
[0044] Das erfindungsgemässe Kontrollverfahren erlaubt es mittels der generierten Messinformation
eine Kantenanzahl, die zum Beispiel einer Produktanzahl entspricht, basierend auf
Merkmalen des Kurvenverlaufs der Lichtlinie zu bestimmen.
[0045] Beispiele für Messinformationen die mittels dem erfindungsgemässen Kontrollverfahren
generiert werden sind in der folgenden - nicht abschliessenden - Auflistung zusammengestellt.
Es können einzelne oder Kombinationen von Messwerten der folgenden Gruppe generiert
werden:
- a) eine Lageinformation mindestens einer Druckproduktkante;
- b) eine Längeninformation mindestens eines Druckprodukts;
- c) eine Breiteninformation mindestens eines Druckprodukts;
- d) eine Höheninformation mindestens eines Druckprodukts;
- e) eine Lageinformation einer Heftklammer;
- f) eine Lageinformation mindestens zweier Druckproduktkanten desselben oder unterschiedlicher
Druckprodukte; und
- g) Anzahl von Druckprodukten innerhalb eines definierten Bereichs der Förderstrecke.
[0046] Die Messinformation wird möglichst in Echtzeit generiert, vorzugsweise innerhalb
einer Arbeitstaktzeit.
[0047] Eine Vorrichtung zur Durchführung des optischen Kontrollverfahrens gemäss der vorliegenden
Erfindung umfasst folgendes:
- a. Projektionsmittel zum Generieren mindestens eines Strahlprofils und zum Beaufschlagen
eines flächigen Druckprodukts, einer Produktgruppe oder eines Produktstroms, welche
entlang einer Förderstrecke geführt werden, mit dem mindestens einen Strahlprofil
zum Erzeugen eines durch eine Lichtlinie definierten Linienprofils;
- b. mindestens einen optischen Sensor, vorzugsweise eine Digitalkamera, zum Erfassen
eines elektronischen Bildes des Druckereiprodukts, der Produktgruppe oder des Produktstroms,
welche entlang der Förderstrecke am optischen Sensor vorbeigeführt werden, wobei das
elektronische Bild mindestens einen Bereich des Druckprodukts, der Produktgruppe oder
des Produktstroms mit mindestens einem Teil des durch die Lichtlinie definierten Linienprofils
umfasst; und
- c. eine Bildverarbeitungseinheit, welche eingerichtet ist, basierend auf dem durch
die Lichtlinie definierten Linienprofil aus dem elektronischen Bild mindestens ein
Produktkennzeichen zu ermitteln, basierend auf dem mindestens einen Produktkennzeichen
eine Messinformation zu generieren, und basierend auf der Messinformation mindestens
ein Signal zu erzeugen, das an eine übergeordnete Systemsteuerung weitergegeben werden
kann.
[0048] Wie bereits aus der
W02008119192 bekannt ist, deren Inhalt und technische Lehre diesbezüglich hiermit in die vorliegende
Anmeldung aufgenommen wird, werden zur Erzeugung der Lichtlinien vorzugsweise im Wesentlichen
monochromatische Lichtquellen, zum Beispiel Laser, verwendet. Entsprechend lassen
sich die zur Bilderfassung verwendeten Kameras mit Filterelementen versehen um das
erfindungsgemässe System noch weniger anfällig für Störeinflüsse zu machen. Bei der
Überwachung von Verarbeitungsanlagen, bei denen die Produkte in einem streng festgelegten
Takt gefördert und bearbeitet werden, werden bevorzugt gepulste Laser verwendet, die
auf den Produkttakt synchron getaktet sind. Bei nicht getakteten Anlagen, respektive
Produktströmen lassen sich die Laser auf bekannte Weise über Lichtschranken oder andere
Taktgeber takten. Die Lebensdauer der Laser lässt sich dadurch erhöhen und der Energieverbrauch
gleichzeitig verringern.
[0049] Analog zum Verwenden gepulster Lichtquellen lässt sich auch der optische Sensor takten.
[0050] Um den Energieverbrauch und auch die Kosten für die erfindungsgemässen Anlagen weiter
zu senken werden die erzeugten Laserlinien so kurz als möglich gehalten. Zur Beleuchtung
der relevanten Produktkanten genügen oft kurze Laserlinien von wenigen Zentimetern
Länge. Da sich Fehllagen auch anhand des Fehlens von Kantenpunkten erkennen lassen,
muss nicht zwingend der gesamte Bereich innerhalb dessen ein Kantenpunkt zum Beispiel
bei einem falsch positionierten Produkt liegen könnte beleuchtet werden. Es genügt
im Extremfall nur den Toleranzbereich, innerhalb dessen ein Kantenpunkt bei einer
korrekten Produktposition, Produktgrösse etc. liegen muss, zu beleuchten. Mittels
geeigneter Filter und/oder Vorsatzlinsen und/oder Spiegeleinrichtungen lassen sich
mehrere Lichtlinien an unterschiedlichen Positionen mittels einem einzigen Laser generieren.
[0051] Die Lichtenergie, zum Beispiel die Laserenergie wird vorzugsweise homogen über die
das zu generierende Linienprofil verteilt. Dies erlaubt die Anzahl der Bildbearbeitungsschritte
möglichst niedrig zu halten, da sich bei einer per se homogenen Helligkeitsverteilung
Änderungen im Linienprofil mit direkt den zu detektierenden Kantenpunkten zuschreiben
lassen. Es soll nochmals erwähnt werden, dass unter Änderungen im Linienprofil sowohl
Richtungsänderungen und/oder Unterbrüche wie auch Breiten- und/oder Intensitätsänderungen
verstanden werden sollen.
[0052] Der optische Sensor ist vorzugsweise mit einer schräg zur Strahlachse der Projektionsmittel
verlaufenden optischen Achse entfernt von den zu kontrollierenden Produkten angeordnet
wenn Oberflächenprofile erfasst werden sollen. Zum erfassen von Intensitätsprofilen
können die beiden Achsen parallel und mit geringem Abstand zueinander ausgerichtet
sein.
[0053] In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung kommen mehr als ein Projektionsmittel
und/oder mehr als ein optischer Sensor zum Einsatz. So hat es sich zum Beispiel als
vorteilhaft erwiesen verschiedene Ansichten der zu kontrollierenden Produkte und/oder
Produktbereiche die von einer Kamera nicht gleichzeitig eingesehen werden können,
durch zwei Kameras zu erfassen. Alternativ dazu können gemäss der Schweizer Anmeldung
CH (Nummer noch nicht bekannt) mit dem gleichlautenden Titel "Optisches Kontrollverfahren
zur Qualitätsbeurteilung in der Druckweiterverarbeitung" vom 23. September 2009 Spiegel
eingesetzt werden. Mittels der Spiegel lassen sich zum Beispiel Vorder- und Rückseite
einer Produktgruppe gleichzeitig mit einem Strahlprofil und einem Spiegelstrahlprofil
beaufschlagen und die derart beaufschlagten Bereiche lassen sich mit Hilfe von Spiegeln
von einer einzigen Kamera gleichzeitig erfassen. Der diesbezügliche Inhalt und die
technische Lehre der vorgenannten Anmeldung werden hiermit in die vorliegende Anmeldung
aufgenommen.
[0054] Die Bildverarbeitungseinheit ist derart eingerichtet, dass das mindestens eine Produktkennzeichen
durch Bestimmen von Positionsangaben mindestens eines Produktkantenpunkts ermittelt
werden kann, und die Messinformation basierend auf den Positionsangaben des mindestens
einen Produktkantenpunkts zu generierbar ist.
[0055] Vorzugsweise sind die Projektionsmittel derart eingerichtet, dass mindestens zwei
durch Lichtlinien definierte Linienprofile mit zueinander bekannter räumlicher Lage
erzeugt werden und die Bildverarbeitungseinheit ist derart eingerichtet, dass basierend
auf den mindestens zwei durch die Lichtlinien definierten Linienprofilen jeweils Positionsangaben
von mindestens einem Produktkantenpunkt ermittelt werden.
[0056] Die Bildverarbeitungseinheit ist derart eingerichtet, das mindestens eine Produktkennzeichen
durch Bestimmen der Lichtlinie im elektronischen Bild, Bestimmen eines Kurvenverlaufs
der Lichtlinie und Ermitteln einer Positionsangabe eines Produktkantenpunkts aus dem
Kurvenverlauf der Lichtlinie zu ermitteln.
[0057] Als vorteilhaft haben sich Vorrichtungen erwiesen, bei denen die Bildverarbeitungseinheit
so eingerichtet ist, den Kurvenverlauf der Lichtlinie durch Rotation des elektronischen
Bilds in eine Solllage, Berechnung von mindestens einer Ableitung der Lichtlinie,
Berechnung von Nulldurchgängen der Ableitung der Lichtlinie, und Bestimmung von Richtungsänderungen
der Lichtlinie zu bestimmen. Zudem ist es vorteilhaft die Bildverarbeitungseinheit
derart einzurichten, dass die Messinformation durch Bestimmen einer Produktanzahl
basierend auf Merkmalen des Kurvenverlaufs der Lichtlinie generierbar ist, wobei die
Merkmale des Kurvenverlaufs mindestens eines umfassen aus: Anzahl Nulldurchgänge einer
ersten Ableitung der Lichtlinie, maximaler Wert der ersten Ableitung, Anzahl Nulldurchgänge
einer zweiten Ableitung der Lichtlinie, die nach dem maximalen Wert der ersten Ableitung
auftreten, und Betrag eines Winkels einer Richtungsänderung der Lichtlinie.
[0058] Werden mehrere Lichtlinien, wie oben bereits kurz beschrieben über eine Triangulation
über Spiegel erzeugt, so bringt dies den Vorteil mit sich, dass diese Lichtlinien
bei gepulsten Lichtquellen absolut zeitsynchron sind.
[0059] Die Einsatzbereiche der erfindungsgemässen Vorrichtungen und Verfahren umfassen,
sind aber nicht eingeschränkt auf :
- a) die Qualitätskontrolle eines Schuppenstroms, bei der nicht nur die Anzahl der Produkte,
sondern die Lage der Produkte zueinander und die Lage der Produkte im Schuppenstrom
und die Lage der Produkte relativ zum Fördermittel kontrolliert werden kann;
- b) die Qualitätskontrolle von einem oder mehreren Produkten in Klammern, bei der nicht
nur die Anzahl der Produkte, sondern die Lage der Produkte zueinander und die Lage
der Produkte in der Klammer und die Lage der Produkte relativ zur Klammer kontrolliert
werden kann;
- c) die Kontrolle der Position und Ausrichtung von Produkten in Stapeln zueinander
und/oder relativ zu einem Fördermittel;
- d) die Kontrolle der Position und Ausrichtung von flächigen Gegenständen, d.h. insbesondere
von Teilprodukten oder "Add-Ons" wie aufgeklebten Postkarten, Werbeklebern, Adressklebern,
Produktmustern, Musterbeuteln, Datenträgern wie CD-Roms oder DVDs, Booklets etc. auf
Druckprodukten;
- e) die Bestimmung und Kontrolle von Produktmassen um falsche Gegenstände, Teilprodukte
oder "Add-Ons" zu identifizieren;
- f) die Kontrolle der Anwesenheit und/oder Position von Heftklammern;
- g) die Kontrolle der Abstände zwischen Druckprodukten, wobei der Abstand dabei auch
kleiner als Null sein kann; und
- h) die Kontrolle auf gebrochene Heftklammern oder nicht korrekt umgebogener freier
Enden der Heftklammern.
[0060] Im Folgenden wird anhand der in den Figuren dargestellten Beispiele die Erfindung
näher beschrieben. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Quali- tätsbeurteilung
mit Druckprodukten, die jeweils Paarweise in Klammern einer Fördereinrichtung gehalten
sind;
- Fig. 2
- in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungs- gemässe
Vorrichtung zur Qualitätsbeurteilung mit Druckprodukten, die im Schuppenstrom auf
einer Fördereinrichtung gefördert werden;
- Fig. 3
- in perspektivischer Darstellung eine schematisierte Ansicht von Produkten im Schuppenstrom
gemäss Figur, die mit drei Lichtlinien beaufschlagt sind auf wel- chen die zu ermittelnden
Kantenpunkte markiert sind;
- Fig. 4
- in perspektivischer Darstellung eine stark schematisierte Ansicht eines mit ei- nem
Aufkleber versehenen Druckproduktes, das mit drei Lichtlinien beauf- schlagt ist auf
welchen die zu ermittelnden Kantenpunkte markiert sind;
- Fig. 5a-d
- jeweils ein von der Kamera aufgenommenes Bild einer Lichtlinie im Bereich der relevanten
Kantenpunkte gemäss Figur 3;
- Fig. 5e
- ein aus den Bildern gemäss Fig. 5a-d zusammengesetztes Bild;
- Fig. 6a-c
- in perspektivischer Darstellung zwei versetzt zueinander angeordnete geheftete Druckprodukte
beaufschlagt mit jeweils drei Lichtlinien;
- Fig. 7a-c
- jeweils ein von der Kamera aufgenommenes Bild der Lichtlinien im Bereich der relevanten
Kantenpunkte gemäss Figur 6c;
- Fig. 7d
- ein aus den Bildern gemäss Fig. 7a-c zusammengesetztes Bild;
- Fig. 8a-c
- jeweils ein von der Kamera aufgenommenes Bild der Lichtlinien im Bereich der relevanten
Kantenpunkte gemäss Figur 6b;
- Fig. 8d
- ein aus den Bildern gemäss Fig. 7a-c zusammengesetztes Bild;
- Fig. 9
- in perspektivischer Darstellung eine schematisierte Ansicht eines Stapels aus drei
Druckprodukten, der mit vier Lichtlinien beaufschlagt ist, auf welchen die zu ermittelnden
Kantenpunkte markiert sind;
- Fig. 10a
- der Produktstapel gemäss Figur 9, bei dem die Produkte in korrekter Ausrich- tung
zueinander angeordnet sind;
- Fig. 10b
- Produktstapel gemäss Figur 9, bei dem sich das oberste Produkt in einer fehler- haften
Lage befindet;
- Fig. 10c
- Produktstapel gemäss Figur 9, bei dem sich das oberste Produkt in einer weite- ren
fehlerhaften Lage befindet;
- Fig. 10d
- Produktstapel gemäss Figur 9, bei dem sich das mittlere Produkt in einer fehler- haften
Lage befindet;
- Fig. 11
- in perspektivischer Darstellung eine weitere Fehlersituation zur Kontrolle mit einer
erfindungsgemässe Vorrichtung bei der Druckprodukte, die im Schuppen- strom auf einer
Fördereinrichtung gefördert werden, fehlerhafte Abstände auf- weisen;
- Fig. 12a
- in perspektivischer Darstellung eine teilweise Ansicht von einer inkorrekten Pro-
duktzusammenstellung bestehend aus drei Druckprodukten, die mit drei Lichtli- nien
beaufschlagt sind, wobei das Fördermittel weggelassen ist; und
- Fig. 12b
- ein von zusammengesetztes Bild der Lichtlinien im Bereich der relevanten Kan- tenpunkte
einer Produktzusammenstellung gemäss Fig. 12a.
[0061] Im Ausführungsbeispiel, wie es in der Figur 1 dargestellt ist, wird die Qualität
des Produktstroms von in Klammern K geförderten Druckprodukten 101, 102 ermittelt
und kontrolliert. Von der Fördereinrichtung sind lediglich die Klammern K angedeutet,
die jeweils zwei gefalzte Druckprodukte 101, 102 im Bereich der Falzkante 110 halten.
Um die Kapazität der Fördervorrichtung besser auszunutzen, werden im dargestellten
Beispiel jeweils zwei Produkte 101, 102 von einer Klammer K gefördert. Die Produkte
101, 102 sind dabei versetzt zueinander angeordnet, so dass das in Förderrichtung
F vorlaufende Produkt 101 jeweils weiter in die Klammer K ragt als das in Förderrichtung
F nachlaufende Produkt 102. Im dargestellten Beispiel sind alle Produkte 101, 102
korrekt in den Klammern K ausgerichtet. Beim Passieren der erfindungsgemässen Vorrichtung
1 wird jeweils ein Paar von Druckprodukten 101, 102 mit vier Laserlinien 2, 3, 4,
5 beaufschlagt, die von mindestens einem Laser 10 generiert werden. Zwei der Laserlinien
2, 3 sind auf den Druckprodukten parallel zu deren Seitenkanten 111 und in Förderrichtung
F ausgerichtet und erstrecken sich zumindest über die Bereiche der vorderen Falzkante
110. Zwei der Laserlinien 4, 5 erstrecken sich Quer zur Förderrichtung und verlaufen
annähernd parallel zur Falzkante 110. Aus energetischen Gründen ist es vorteilhaft
die Laserlinien so kurz als möglich zu halten und, wie oben bereits beschrieben gepulste
Laser zu verwenden. Um das Prinzip der Beaufschlagung mit mehreren Laserlinien zu
verdeutlichen sind diese in den Figuren 1 bis 4 und 9 und 10 jeweils länger gezeichnet,
als sie im tatsächlichen Betrieb generiert werden. Eine elektronische Kamera 20 erfasst
alle Laserlinien im Detektionsbereich.
[0062] In der Figur 1 ist seitlich zum Förderstrom eine Laserlichtschranke 50 angeordnet,
die mittels der Erfassung der Klammern K ein Triggersignal für die Taktung der erfindungsgemässen
Vorrichtung und des Verfahrens generiert.
[0063] In der Figur 2 ist eine weitere Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemässen Vorrichtung
1' bei der Qualitätskontrolle eines auf einem Förderband B transportierten Schuppenstroms
in der Druckweiterverarbeitung dargestellt. Laser 10' und Kamera 20' sind um einen
räumlichen Winkel α versetzt zueinander über dem Schuppenstrom angeordnet. Der Laser
10' generiert drei Laserlinien 2, 3, 4. Zwei der Linien 2, 3 verlaufen parallel zur
Förderrichtung F beabstandet voneinander über jeweils zumindest ein, vorzugsweise
über zwei direkt aufeinander folgende Druckprodukte 103, 104. Die dritte Laserlinie
4 verläuft im rechten Winkel dazu annähernd parallel zur Falzkante 110 des vorlaufenden
103 dieser beiden Druckprodukte. In der Figur 3 sind stark schematisiert drei Druckprodukte
101, 102, 103 aus einem Schuppenstrom zum Beispiel gemäss Figur 2 im Bereich der Kontrollvorrichtung
dargestellt. Die Elemente der Vorrichtung sind alle weggelassen, lediglich die auf
der Oberfläche der Druckprodukte im Schuppenstrom generierten Linienprofile in Form
von Laserlinien 2, 3 und 4 sind eingezeichnet. Im dargestellten Beispiel wird die
Lage des in Förderrichtung F ersten Produkts 101 kontrolliert. Dazu werden vier Kantenpunkte
P1, P2, P3 und P4 am Druckprodukt 101 ermittelt. Anhand der Position der beiden Kantenpunkte
P1 und P2 die mit Hilfe der beiden Laserlinien 2 und 3 auf der vorlaufenden Produktkante
110 generiert werden, lässt sich bestimmen ob diese vorlaufenden Produktkante 110
in Relation zur Förderachse korrekt ausgerichtet ist. Würden nur die beiden Kantenpunkte
P1 und P2 ermittelt, so könnte nicht festgestellt werden ob das Produkt 101 quer zur
Förderrichtung verschoben seitlich aus dem Schuppenstrom ragt. Daher werden im dargestellten
Beispiel auch noch die Kantenpunkte P3 und P4, die auf den Seitenkanten 112 und 111
liegen, ermittelt. Dadurch kann eindeutig festgestellt werden, ob das jeweils kontrollierte
Produkt korrekt im Schuppenstrom ausgerichtet ist.
[0064] Die Figuren 5a bis 5d zeigen schematisch die elektronischen Bildausschnitte im Bereich
der vier generierten Kantenpunkte P1 bis P4 aus der Figur 3. Die in den Bildausschnitten
gezeigten Lichtlinien sind bereits detektiert, gefiltert, geglättet und die Lücken
sind gefüllt. In der Figur 5a ist die Lichtlinie im Bereich des Kantenpunkts P1 dargestellt.
Entsprechend zeigen die Figuren 5b, 5c und 5d die Lichtlinien aus den Bereichen der
Kantenpunkte P2, P3 und P4. In der Figur 5e sind die einzelnen elektronischen Bilder,
respektive die dargestellten Lichtlinien, um einen fix vorgegebenen Wert in eine jeweilige
Solllage rotiert und der Übersichtlichkeit halber nebeneinander in einem zusammengesetzten
Bild dargestellt. Strichliniert sind Hilfslinien angegeben, die tatsächlich im Bild
nicht generiert werden müssen, hier aber zur Erläuterung der Rotation in die Solllage
benötigt werden. Die Rotation in eine Solllage erleichtert es die Linien hervorzuheben,
was vorzugsweise mittels der bereits beschriebenen Optimalfilter oder Matched Filter
erfolgt. Um die Anpassungen des Filters an den tatsächlichen Kurvenverlauf gering
zu halten und die verwendeten Filter zum Beispiel auf einen Filter für senkrechte
Strukturen beschränken zu können, wurden die Lichtlinien im dargestellten Beispiel
in etwa anhand der vorgesehenen Lage der Produktkanten ausgerichtet. Da die Laserlinien
die Produktkanten jeweils annähernd im rechten Winkel schneiden, durch die Winkelstellung
der Kamera die Lichtlinien im elektronischen Bild aber in anderen Winkelstellungen
abgebildet werden, bietet sich eine Rotation in eine Solllage an in der wesentliche
Anteile der zu analysierenden Lichtlinien senkrecht stehen. Bei der Rotation der Abbilder
ist zu beachten dass die Positionswerte der einzelnen Punkte auf den Linien nachgeführt
werden müssen um die genaue Lagebestimmung der ermittelten Kantenpunkte zu gewährleisten.
[0065] Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei typische Formen von Änderungen im
Linienprofil dargestellt. Die detektierten Kantenlinien der vorlaufenden Produktkante
110, die in Figuren 5a und 5b und in der Figur 5e linker Hand dargestellt sind, weisen
deutliche Richtungsänderungen auf. Die Kantenlinie der aus Kamerasicht hinteren Produktseitenkante
111, die in Figur 5c und in der Figur 5e rechts von der Mitte dargestellt ist, weist
einen deutlichen Unterbruch auf. Die Kantenlinie der aus Kamerasicht vorderen Produktseitenkante
112, die in Figur 5d und in der Figur 5e ganz rechts dargestellt ist, weist wiederum
deutliche Richtungsänderungen auf. Anhand der Richtungsänderungen und Unterbrüche
lassen sich die jeweiligen Kantenpunkte positionsgenau bestimmen und allfällige Abweichungen
von vorgegebenen Sollwerten können entsprechende Steuersignale oder Fehlermeldungen
auslösen.
[0066] In den Figuren 6a bis 6c sind in perspektivischer Darstellung ausschnittsweise jeweils
zwei versetzt zueinander angeordnete geheftete Druckprodukte 105, 106 dargestellt,
wie sie zum Beispiel in einem Klammerförderer transportiert werden. Die Druckproduktpaare
105, 106 sind mit jeweils drei Lichtlinien in Form von Laserlinien 6, 7, 8 beaufschlagt.
Die Druckprodukte 105, 106 sind im Falzbereich 113, 114 mit jeweils drei Klammern
31, 32, 33 und 34, 35, 36 geheftet. Die drei Laserlinien 6, 7, 8 sind derart annähernd
rechtwinklig zu den oberseitigen Falzkanten 113, 114 annähernd parallel zueinander
ausgerichtet, dass sie die Falzbereiche 113, 114 jeweils im Bereich der Heftklammern
31, 34 oder 32, 35 oder 33, 36 beleuchten. In der Figur 6a sind zwei korrekt geheftete
Produkte 105, 106 dargestellt. In der Figur 6b fehlt beim Produkt 105' die mittlere
Heftklammer 32, was auf den Ausfall eines Heftapparats hinweist. Beim Produkt 105"
gemäss der Figur 6c ist die Heftklammer 32 nicht korrekt im Falzbereich, sondern in
Blickrichtung nach unten verschoben, angebracht, was zum Beispiel durch eine Dejustierung
eines Heftapparats hervorgerufen sein kann.
[0067] Aus der Figur 7 geht hervor, dass zur Kontrolle der Produktqualität, das heisst der
Heftungen gemäss der Beispielen aus Figur 6, nun Änderungen im Linienprofil betrachtet
werden, die auf Breiten- und/oder Intensitätsänderungen beruhen. Da die verwendeten
Heftklammern aus Metalldraht das Laserlicht stark reflektieren, führen sie im elektronischen
Bild zu einer lokalen Verdickung der Lichtlinie. Im Fall der korrekt gehefteten Produkte
105, 106 würden die elektronischen Bilder der erfassten Lichtlinien 31, 32, 33 alle
annähernd identisch zu den Figuren 7a und 7c erscheinen. Anhand der Position der Kantenpunkte,
die in den Bildern als deutliche Verdickungen der Lichtlinien erkennbar sind, kann
die korrekte Position für alle Heftklammern verifiziert werden. Um das Kontrollergebnis
im Fehlerfall zu erläutern sind in den Figuren 7a bis 7c jedoch tatsächlich die Abbilder
zu den Lichtlinien 31, 32, 33 für das korrekt geheftete Produkt 106 und das Produkt
105" mit der falsch positionierten Klammer 32 gemäss Figur 6c dargestellt. Aus der
Figur 7b ist schon von blossem Auge erkennbar, dass die Verdickung der Lichtlinie
im Bereich der Klammer 32 nicht an derselben Position liegt wie bei den korrekten
Heftstellen gemäss Figuren 7a und 7c. Der Zusammenzug der Abbildungen gemäss Figur
7d macht unterstützt durch ein Linienraster das Ausmass der Abweichung besonders deutlich.
Der falsch positionierte Kantenpunkt kann eindeutig erkannt und ein entsprechendes
Fehlersignal generiert werden, dass es dem Bedienpersonal ermöglicht umgehend die
falsche Heftposition zu korrigieren.
[0068] In der Figur 8b ist das elektronische Bild der Lichtlinie 32 im Bereich der fehlerhaften
Heftposition 32 auf Produkt 105' aus Figur 6b dargestellt. Für das Produkt 105' wird
keine Änderungen im Linienprofil basierend auf einer Breiten- und/oder Intensitätsänderung
detektiert, die zur Erzeugung eines entsprechenden Kantenpunktes führen würde. Anhand
der drei Lichtlinien, wie sie in der Übersicht gemäss der Figur 8d nebeneinander dargestellt
sind, kann eindeutig ermittelt werden dass und welcher Kantenpunkt fehlt, was bedeutet,
dass eine Heftklammer fehlt.
[0069] Das Fehlen aller Kantenpunkte könnte als Fehlen aller Klammern gewertet werden, könnte
aber auch von einer massiven Fehllage der Produkte in der Klammer oder dem vollständigen
Fehlen der Produkte hervorgerufen werden. Die vorliegende Erfindung erlaubt es jedoch
äusserst einfach zwischen solchen Fehlern zu unterscheiden. Werden zusätzlich zu den
Änderungen im Linienprofil die auf Breiten- und/oder Intensitätsänderungen beruhen
auch die Änderungen im Linienprofil, die auf Richtungsänderungen und/oder Unterbrüchen
beruhen erfasst und ausgewertet, so kann eindeutig festgestellt werden ob bei korrekter
Produktlage nur eine oder mehrere Klammern fehlen oder ob tatsächlich Produkte fehlen
oder falsch im oder auf dem Transportmittel positioniert sind.
[0070] In der Figur 9 ist in perspektivischer Darstellung eine schematisierte Ansicht eines
Stapels 100 aus drei Druckprodukten 107, 108, 109 mit unterschiedlichen Formaten skizziert,
wie er zum Beispiel in der Druckweiterverarbeitung aus verschiedenen Zeitungsbeilagen
zusammengetragen und auf Förderbändern transportiert wird. Der Produktstapel 100 ist
mit vier Lichtlinien 11, 12, 13, 14 beaufschlagt, die paarweise beabstandet voneinander
rechtwinklig zu den Produkt-Seitenkanten ausgerichtet sind. Die Lichtlinien sind so
positioniert, dass jede Seitenkante eines Produkts von zwei Lichtlinien beleuchtet
wird. Pro Produkt 107, 108, 109 können entsprechend 8 Kantenpunkte erfasst werden,
was eine komplette und eindeutige Kontrolle der Produktpositionen relativ zueinander
und auf einem nicht dargestellten Fördermittel zulässt.
[0071] In der Figur 10a ist nochmals der Produktstapel 100 mit den drei korrekt ausgerichteten
Druckprodukten 107, 108, 109 gemäss der Figur 9 dargestellt. In den Figuren 10b -
10d sind Beispiele für fehlerhafte Stapel gezeigt. In der Figur 10b ist das oberste
Produkt 109 verdreht abgelegt, so dass alle zugehörigen Kantenpunkte falsche Positionen
aufweisen. Die Kontrolleinrichtung erkennt dass das alle Produkte vorhanden sind,
dass aber das oberste Produkt nicht korrekt ausgerichtet ist. Anhand der Position
der ermittelten Kantenpunkte wird zudem erkannt, dass das fehlerhaft ausgerichtete
kleinformatige Produkt 109 an keiner Seite über die Kanten des untersten Produkts
107, das das grösste Format aufweist, hinausragt. Durch das Generieren eines entsprechenden
Signals kann ein übergeordnetes Steuersystem informiert werden und entscheiden ob
die Fehllage zum Ausscheiden des Produktstapels führt oder für die weiteren Verarbeitungsschritte
toleriert werden kann. Würde der Stapel gemäss Figur 10b nachfolgend für den Versand
in Folie eingeschweisst werden, so wäre die Fehllage des obersten Produkts 109 ohne
weiteres tolerierbar.
[0072] Ein fehlerhafter Stapel gemäss der Figur 10c könnte hingegen nicht einer Vorrichtung
zum Einschweissen in Folie zugeführt werden, da zu befürchten wäre, dass das vorstehende
Produkt 109 den Schweissvorgang verunmöglicht. Die Fehllage, wie sie für das oberste
Produkt dargestellt ist, kann nicht anhand der Kantenpunkte P5 - P8, die auf den Längskanten
des Produktes liegen, erkannt werden, da die dargestellte Lateralverschiebung entlang
der Förderrichtung F keinen Einfluss auf die Position der detektierten und berechneten
Kantenpunkte P5 - P8 hat. Die Fehllage wird erst erkannt wenn zumindest einer der
Kantenpunkte P9 - P12 betrachtet wird. Der fehlerhafte Stapel 100' kann basieren auf
der Fehlermeldung die durch das erfindungsgemässen Kontrollverfahren generiert wird
ausgeschieden oder durch eine Korrektur der Lage des obersten Produktes in einen weiterverarbeitbaren
Zustand gebracht werden.
[0073] In der Figur 10d ist eine fehlerhafte Lage des mittleren Produkts 108 im Stapel 100"
dargestellt. Sie lässt sich gemäss der vorliegenden Erfindung wiederum durch ein fehlen
der entsprechenden Kantenpunkte oder die falsche Position der Kantenpunkte zum Produkt
109 problemlos erkennen, so dass der fehlerhafte Stapel 100" nachbearbeitet oder ausgeschieden
werden kann.
[0074] Um für die Qualitätskontrolle weniger Hardwareleistung zu beanspruchen, kann eine
gezielte Auswahl der zu ermittelnden Kantenpunkte vorgenommen werden. Es kann zum
Beispiel nur ein Kantenpunkt pro Produktkante ermittelt werden, was die Anforderungen
an Rechenleistung und Signalverarbeitung weiter verringert.
[0075] Ähnlich wie die Qualität von zusammengetragenen Produkten in Produktstapeln lässt
sich gemäss der vorliegenden Erfindung auch die Qualität von Klebevorgängen überwachen.
In der Figur 4 ist in perspektivischer Darstellung eine stark schematisierte Ansicht
eines mit einem Aufkleber 40 versehenen Druckproduktes 107 dargestellt. Das Druckprodukt
107 und der Aufkleber sind mit drei Lichtlinien 15-17 beaufschlagt, die so ausgerichtet
sind, dass die für den Aufkleber vorgesehene Position von allen drei Lichtlinien beleuchtet
wird. Die Lichtlinien 15 - 17 sind im Bereich der Oberfläche des Aufklebers 40 dicker
gezeichnet, um die höhere Intensität des von der Aufkleberoberfläche reflektierten
Lichts anzudeuten. Die dem Aufkleber zugeordneten Kantenpunkte P41 - P46 werden wie
oben bereits ausführlich beschieben anhand der Änderungen im Linienprofil generiert,
die auf Breiten-und/oder Intensitätsänderungen beruhen. Bereits die Lichtlinien 15
und 16 würden im gezeigten Beispiel ausreichend um genügend Kantenpunkte zu generieren,
die eine eindeutige Positionserkennung von Druckprodukt 107 und Aufkleber 40 zulassen.
Mit der relativ kurzen Lichtlinie 17 soll angedeutet werden, das auf die lange und
damit energieintensivere Lichtlinie 15 auch verzichtet werden kann. Dennoch kann eine
ausreichende Qualitätsprüfung durchgeführt werden kann, da zu jeder Kante des Aufklebers
40 ein Kantenpunkt und drei Kantenpunkte des Druckproduktes 107 erfasst werden.
[0076] Aus der Figur 11 lässt sich entnehmen wie anhand einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung der korrekte Abstand von Produkten im Schuppenstrom ermittelt werden kann.
Mittels einer oder vorzugsweise wie dargestellt zweier Lichtlinien 15, 16, die die
vorlaufenden Produktkanten 110 beaufschlagen werden jeweils zwei Kantenpunkte pro
Produkt, im dargestellten Falle Zeitschriften 120, 121, 122, 123, generiert. Die Lichtlinien
15, 16 verlaufen wiederum annähernd Parallel zur Längsachse des dargestellten Förderbands
B und beabstandet voneinander. Wird eine Abweichung vom gewünschten Abstand A zwischen
zwei Produkten ermittelt, die nicht mehr innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches
liegt, wird basierend auf dieser Messinformation ein Signal generiert. Dieses Signal
kann nachfolgend eine Korrektur des inkorrekten Abstands F auslösen. Das Signal umfasst
dazu nicht nur die Information über den ermittelten Fehler, sondern auch die Information
über das zu korrigierende Produkt, im vorliegenden Fall die Zeitschrift 122.
[0077] In der Figur 12 ist dargestellt, wie ein Fehler in einem Schuppenstrom, der auf einer
Verdrehung einer Zeitschrift 126 beruht, gemäss der Erfindung erkannt wird. Vom Schuppenstrom
sind nur drei Produkte 124 - 126 dargestellt. Drei Lichtlinien 17, 18, 19 sind parallel
zur Förderrichtung F, und damit zu den Produktseitenkanten der korrekt angeordneten
Produkte 124, 125 ausgerichtet. Um gleichzeitig zur Lage der Produkte im Schuppenstrom
auch die korrekte Heftung kontrollieren zu können sind die Lichtlinien 17-19 derart
angeordnet, dass sie die Produktvorderkanten jeweils im Bereich der Heftung/der Heftklammern
schneiden. In der Figur 12b ist wiederum ein zusammengesetztes Bild der aufgenommenen
Lichtlinien im Bereich der relevanten Kantenpunkte der beiden Zeitschriften 125 und
126 gezeigt.
[0078] Die in der Figur 12a dargestellte Fehlersituation lässt sich problemlos auf eine
Förderung in einem Greifer- oder Klammerförderer, in dem zum Beispiel zwei Produkte
mit einem Versatz zueinander gefördert werden, übertragen. Dort würde zum Beispiel
die Fehllage des Produkts 126 gegenüber Produkt 125 erkannt.
[0079] Das erfindungsgemässe Verfahren kann dem Betreiber, zum Beispiel einem Betrieb der
Druckweiterverarbeitung, nicht nur helfen die Qualität der produzierten Produkte zu
erhöhen, sondern es erlaubt auch eine lückenlose und umfassende Protokollierung der
Produktionsqualität. Die generierten Signale können in der übergeordneten Systemsteuerung
erfasst und protokolliert werden, so dass dem Auftraggeber verschiedenste Informationen
zur Verfügung gestellt werden können, aus der er ersehen kann mit welcher Qualität
seine Produkte hergestellt wurden. Diese Möglichkeiten sind vor allem hinsichtlich
der zunehmenden Individualisierung von Druckprodukten von Bedeutung. Ein Zeitschriftenverlag
kann zum Beispiel einem Werbekunden ein detailliertes Produktions-Protokoll vorlegen,
das zeigt dass die gewünschten Add-On's, wie Musterbeutel oder Postkarten, in der
gewünschten Anzahl und in Zeitschriften für die gewünschten Zustellregionen tatsächlich
eingeklebt wurden.
Liste der Bezugszahlen
[0080]
- 1
- Kontrollvorrichtung
- 2-8
- Laserlinien
- 10
- Laser
- 11-19
- Lichtlinien
- 20
- Kamera
- 31 - 33
- Heftklammern
- 40
- Aufkleber
- 50
- Lichtschranke
- 100
- Druckproduktstapel
- 101-109
- Druckprodukte
- 110
- Falzkante
- 111, 112
- Seitenkanten
- 113, 114
- Falzbereiche
- 120-123
- Zeitschriften
- A, F
- Abstände
- B
- Förderband
- F
- Förderrichtung
- K
- Klammer
- P1-P4
- Kantenpunkte
- P41-P46
- Kantenpunkte eines Aufklebers
1. Optisches Kontrollverfahren zur Verwendung in der Verarbeitung flächiger Gegenstände,
insbesondere in der Druckweiterverarbeitung, umfassend:
a. ein Führen eines flächigen Produkts, einer Produktgruppe oder eines Produktstroms
entlang einer Förderstrecke an mindestens einem optischen Sensor vorbei;
b. ein Beaufschlagen des flächigen Produkts, der Produktgruppe oder des Produktstroms
mit mindestens einem Strahlprofil zum Erzeugen eines durch eine Lichtlinie definierten
Linienprofils;
c. ein Erfassen eines elektronischen Bildes durch den optischen Sensor, wobei das
elektronische Bild mindestens einen Bereich des Produkts, der Produktgruppe oder des
Produktstroms mit mindestens einem Teil des durch die Lichtlinie definierten Linienprofils
umfasst;
d. ein Ermitteln aus dem elektronischen Bild von mindestens einem Produktkennzeichen
basierend auf dem durch die Lichtlinie definierten Linienprofil;
e. ein Generieren von mindestens einer Messinformation basierend auf dem mindestens
einen Produktkennzeichen; und
f. ein Erzeugen mindestens eines Signals basierend auf der mindestens einen Messinformation.
2. Kontrollverfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des mindestens einen Produktkennzeichens ein Bestimmen von Positionsangaben
mindestens eines Produktkantenpunkts umfasst; und dass das Generieren der Messinformation
basierend auf den Positionsangaben des mindestens einen Produktkantenpunkts erfolgt.
3. Kontrollverfahren einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei durch Lichtlinien definierte Linienprofile mit zueinander bekannter
räumlicher Lage erzeugt werden; und dass basierend auf den mindestens zwei durch die
Lichtlinien definierten Linienprofilen jeweils Positionsangaben von mindestens einem
Produktkantenpunkt ermittelt werden.
4. Kontrollverfahren gemäss Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf den Produktkantenpunkten eine Ausrichtung und/oder Lage des Produkts
bestimmt wird; und dass das Generieren der Messinformation basierend auf der Ausrichtung
und/oder Lage des Produkts erfolgt.
5. Kontrollverfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei durch Lichtlinien definierten Linienprofile im Wesentlichen entlang
einer Längsachse der Förderstrecke erzeugt werden; und dass die Ausrichtung und/oder
Lage des Produkts bezüglich der Längsachse bestimmt wird.
6. Kontrollverfahren gemäss einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei durch Lichtlinien definierten Linienprofile im Wesentlichen entlang
einer Querachse der Förderstrecke erzeugt werden; und dass die Ausrichtung und/oder
Lage des Produkts bezüglich der Querachse bestimmt wird.
7. Kontrollverfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des mindestens einen Produktkennzeichens die folgenden Schritte umfasst:
a. ein Bestimmen der Lichtlinie im elektronischen Bild;
b. ein Bestimmen eines Kurvenverlaufs der Lichtlinie; und
c. ein Ermitteln einer Positionsangabe mindestens eines Produktkantenpunkts aus dem
Kurvenverlauf der Lichtlinie.
8. Kontrollverfahren gemäss Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Lichtlinie im elektronischen Bild die folgenden Schritte umfasst:
a. eine Rauschunterdrückung im elektronischen Bild;
b. ein Hervorheben der Lichtlinie durch ein Optimalfilter;
c. ein Detektieren der Lichtlinie im elektronischen Bild basierend auf Helligkeitswerten;
d. ein Füllen von vorhandenen Lücken in der Lichtlinie; und
e. ein Glätten von detektionsbedingten Knicken in der Lichtlinie.
9. Kontrollverfahren gemäss einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des Kurvenverlaufs der Lichtlinie eine Rotation des elektronischen
Bilds in eine Solllage, eine Berechnung von mindestens einer Ableitung der Lichtlinie,
eine Berechnung von Nulldurchgängen der Ableitung der Lichtlinie, und eine Bestimmung
von Richtungsänderungen der Lichtlinie umfasst.
10. Kontrollverfahren gemäss einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Generieren der Messinformation ein Bestimmen einer Produktanzahl basierend auf
Merkmalen des Kurvenverlaufs der Lichtlinie umfasst.
11. Kontrollverfahren gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmale des Kurvenverlaufs zum Bestimmen der Produktanzahl mindestens eines
umfassen aus: Anzahl Nulldurchgänge einer ersten Ableitung der Lichtlinie, maximaler
Wert der ersten Ableitung, Anzahl Nulldurchgänge einer zweiten Ableitung der Lichtlinie,
die nach dem maximalen Wert der ersten Ableitung auftreten, und Betrag eines Winkels
einer Richtungsänderung der Lichtlinie.
12. Kontrollverfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Messinformation ausgewählt wird aus der folgenden Gruppe:
a) eine Lageinformation mindestens einer Produktkante;
b) eine Längeninformation mindestens eines Produkts;
c) eine Breiteninformation mindestens eines Produkts;
d) eine Höheninformation mindestens eines Produkts;
e) eine Lageinformation einer Heftklammer;
f) eine Lageinformation mindestens zweier Produktkanten des selben oder unterschiedlicher
Produkte;
g) Anzahl von Produkten innerhalb eines definierten Bereichs der Förderstrecke;
h) eine Abstandsinformation von Produkten zueinander; und
i) eine Lageinformation von Add On's auf einem Produkt oder von Add On's zueinander.
13. Kontrollverfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Generieren der Messinformation in Echtzeit erfolgt, vorzugsweise innerhalb
einer Arbeitstaktzeit.
14. Vorrichtung (1) zur Durchführung des optischen Kontrollverfahrens gemäss einem der
Ansprüche 1 bis 13, umfassend:
a. Projektionsmittel (10) zum Generieren mindestens eines Strahlprofils und zum Beaufschlagen
eines flächigen Produkts, einer Produktgruppe oder eines Produktstroms, welche entlang
einer Förderstrecke geführt werden, mit dem mindestens einen Strahlprofil zum Erzeugen
eines durch eine Lichtlinie (2-8, 11-19) definierten Linienprofils;
b. mindestens einen optischen Sensor (20) zum Erfassen eines elektronischen Bildes
des Produkts, der Produktgruppe oder des Produktstroms, welche entlang der Förderstrecke
am optischen Sensor (20) vorbeigeführt werden, wobei das elektronische Bild mindestens
einen Bereich des Produkts, der Produktgruppe oder des Produktstroms mit mindestens
einem Teil des durch die Lichtlinie (2-8, 11-19) definierten Linienprofils umfasst;
und
c. eine Bildverarbeitungseinheit, welche eingerichtet ist, basierend auf dem durch
die Lichtlinie (2-8, 11-19) definierten Linienprofil aus dem elektronischen Bild mindestens
ein Produktkennzeichen zu ermitteln, basierend auf dem mindestens einen Produktkennzeichen
eine Messinformation zu generieren, und basierend auf der Messinformation mindestens
ein Signal zu erzeugen.
15. Vorrichtung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (20) mit einer schräg zur Strahlachse der Projektionsmittel (10)
verlaufenden optischen Achse entfernt von den zu kontrollierenden Produkten angeordnet
ist.
16. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit eingerichtet ist, das mindestens eine Produktkennzeichen
durch Bestimmen von Positionsangaben mindestens eines Produktkantenpunkts zu ermitteln,
und die Messinformation basierend auf den Positionsangaben des mindestens einen Produktkantenpunkts
zu generieren.
17. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsmittel eingerichtet sind, mindestens zwei durch Lichtlinien (2-8,
11-19) definierte Linienprofile mit zueinander bekannter räumlicher Lage zu erzeugen;
und dass die Bildverarbeitungseinheit eingerichtet ist, basierend auf den mindestens
zwei durch die Lichtlinien (2-8, 11-19) definierten Linienprofilen jeweils Positionsangaben
von mindestens einem Produktkantenpunkt zu ermitteln.
18. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit eingerichtet ist, das mindestens eine Produktkennzeichen
durch Bestimmen der Lichtlinie im elektronischen Bild, Bestimmen eines Kurvenverlaufs
der Lichtlinie (2-8, 11-19), und Ermitteln einer Positionsangabe eines Produktkantenpunkts
aus dem Kurvenverlauf der Lichtlinie (2-8, 11-19) zu ermitteln.
19. Vorrichtung gemäss Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit eingerichtet ist, den Kurvenverlauf der Lichtlinie (2-8,
11-19) durch Rotation des elektronischen Bilds in eine Solllage, Berechnung von mindestens
einer Ableitung der Lichtlinie, Berechnung von Nulldurchgängen der Ableitung der Lichtlinie,
und Bestimmung von Richtungsänderungen der Lichtlinie (2-8, 11-19) zu bestimmen.
20. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit eingerichtet ist, die Messinformation durch Bestimmen
einer Produktanzahl basierend auf Merkmalen des Kurvenverlaufs der Lichtlinie (2-8,
11-19) zu generieren, wobei die Merkmale des Kurvenverlaufs mindestens eines umfassen
aus: Anzahl Nulldurchgänge einer ersten Ableitung der Lichtlinie (2-8, 11-19), maximaler
Wert der ersten Ableitung, Anzahl Nulldurchgänge einer zweiten Ableitung der Lichtlinie,
die nach dem maximalen Wert der ersten Ableitung auftreten, und Betrag eines Winkels
einer Richtungsänderung der Lichtlinie (2-8, 11-19).
21. Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Projektionsmittel und/oder mindestens zwei optische Sensoren
umfasst.