(19) |
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(11) |
EP 2 565 851 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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01.07.2015 Patentblatt 2015/27 |
(22) |
Anmeldetag: 28.08.2012 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
Vorrichtung zur Rücknahme von Leergut und Verfahren zum Klassifizieren von Leergut
mit Hilfe von Lichtfeldern
Device for taking back empties and method for classifying empties with the help of
light fields
Dispositif de recyclage de bouteilles consignées et procédé de classification de bouteilles
consignées à l'aide de champs lumineux
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(30) |
Priorität: |
01.09.2011 DE 102011053179
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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06.03.2013 Patentblatt 2013/10 |
(73) |
Patentinhaber: Wincor Nixdorf International GmbH |
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33106 Paderborn (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Gergs, Roy
98693 Ilmenau (DE)
- Maschotta, Ralph
98693 Ilmenau (DE)
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(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A1- 0 174 549 EP-A2- 2 128 829 DE-A1- 10 359 781 US-A- 5 898 169
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EP-A1- 2 219 159 WO-A2-2006/080851 DE-A1-102005 007 492 US-B1- 7 949 252
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- "Light-field camera", , 20. August 2011 (2011-08-20), XP055052941, Gefunden im Internet:
URL:http://en.wikipedia.org/w/index.php?ti tle=Light-field_camera&oldid=445885891
[gefunden am 2013-02-11]
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rücknahme von Leergut, bei der das Leergut
in einen Erfassungsbereich eines Eingabefaches eingegeben wird. Mit Hilfe optischer
Verfahren wird das eingegebene Leergut klassifiziert. Ferner betrifft die Erfindung
ein Verfahren zum Klassifizieren von Leergut, bei dem das im Eingabefach eingegebene
Leergut mit Hilfe optischer Verfahren klassifiziert wird.
[0002] Bei der Vorrichtung handelt es sich insbesondere um einen Leergutrücknahmeautomaten
der in Filialen des Einzelhandels eingesetzt wird, damit die Kunden ihr Leergut zurückgeben
können und das auf das Leergut erhobene Pfand zurückerhalten. Bei dem Leergut handelt
es sich insbesondere um Gebinde, die aus einer Getränkekiste mit mehreren Fächern
und eventuell in den Fächern aufgenommenen Flaschen bestehen. Bei den in den Fächern
aufgenommenen Flaschen handelt es sich insbesondere um Glasfalschen, also um Mehrwegflaschen.
[0003] Bei bekannten Leergutrücknahmeautomaten ist eine Stereokamera vorgesehen, die zwei
Kameras umfasst, mit denen jeweils ein Bild mit einer Abbildung des eingegebenen Leergutes
erfasst wird. Mit Hilfe einer Steuereinheit erfolgt eine dreidimensionale Vermessung
des Leergutes, wobei insbesondere die Höhe, Breite und Länge der Getränkekiste, die
Position und/oder Größe der Fächer der Getränkekiste und die Abmessungen der in den
Fächern angeordneten Flaschen ermittelt werden. In Abhängigkeit der ermittelten Abmessungen
wird das Leergut klassifiziert. Hierbei wird insbesondere ermittelt, ob es sich bei
dem Leergut um ein pfandpflichtiges Leergut handelt und wie hoch der Pfand für das
entsprechende Leergut ist. Entsprechend wird dem Kunden dieser Pfand gutgeschrieben
und nach Abschluss der Eingabe allen Leergutes über einen Bon mit dem Wert der Gutschrift
an ihn ausgegeben.
[0004] Problematisch an der Verwendung von Stereokameras zur Ermittlung der Abmessung und
somit zur Klassifizierung des Leergut ist es, dass mit Hilfe der Stereokamera häufig
nur eine recht ungenaue Ermittlung der Abmessungen der Kisten und Flaschen möglich
ist. Insbesondere können Kanten, die außerhalb der Fokusebene der Stereokamera liegen,
in den durch die Stereokamera erfassten Bildern nur verhältnismäßig unscharf abgebildet
werden, sodass es schwer ist, die Abmessungen dieser unscharfen Körperkanten zu ermitteln.
Darüber hinaus ist es problematisch, das nur zwei Bilder des Leergutes ermittelt werden,
sodass die Vermessung von Kanten, die parallel zu den Epipolarlinien verlaufen, problematisch
ist. Zum Erkennen der Flaschen und zur Ermittlung deren Abmessungen ist es insbesondere
wichtig, die Flaschenmündung zu detektieren. Dies erfolgt insbesondere über die Reflektion
von Licht an dieser Flaschenmündung, was allerding bei Glasflaschen schwer zu erfassen
ist, da keine lambertsche Reflektion erfolgt. Weiterhin ist es nachtei-über eine Stereokamera
oder eine Monokamera erfolgt und im Wesentlichen die gleichen Probleme wie zuvor beschrieben
auftreten.
[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Rücknahme von Leergut und ein
Verfahren zum Klassifizieren von Leergut anzugeben, mit deren Hilfe eingegebenes Leergut
auf einfache Weise zuverlässig klassifiziert werden kann.
[0007] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0008] Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung eine Bilderfassungseinheit, mit deren Hilfe
mindestens ein Lichtfeld des Erfassungsbereiches, und somit eines eventuell eingegebenen
Leergutes, aufgenommen wird. Die Steuereinheit klassifiziert das Leergut mit Hilfe
dieses Lichtfeldes.
[0009] Unter einem Lichtfeld wird insbesondere eine Funktion verstanden, welche die Lichtmenge
beschreibt, die an jeden Punkt des dreidimensionalen Raums in alle Richtungen fällt.
Bei dem Lichtfeld wird somit vorzugsweise bei jedem einzelnen Bildpunkt nicht nur
die Lichtintensität, sondern auch die Richtung detektiert, in der das Licht auf den
entsprechenden Punkt der Bilderfassungseinheit einfällt.
[0010] Die
DE 10 2005 007492 beschreibt eine Anordnung zur dreidimensionalen Vermessung von Leergut in Leergutautomaten,
wobei ein stereoskopischer Ansatz zur Verwendung kommt.
[0011] Die
US 5,898,169 beschreibt eine Vorrichtung zur Erkennung der Kontur eines Flüssigkeitsbehälters,
wobei eine Kombination Fresnellinse und eines Spiegels zur Verwendung kommt.
[0012] Die
EP 0 174 549 beschreibt eine Vorrichtung zur Erkennung und Verbuchung von Leergut, bei der das
mittels einer Lichtquelle beleuchtet und an einer Kamera vorbeigeführt wird.
[0013] Die
DE 10359781 beschreibt eine Vorrichtung zur Inspektion von Leergutgebinden, wobei eine Zeilenkamera
zum Einsatz kommt.
[0014] Unter einem Lichtfeld wird insbesondere eine Funktion verstanden, welche die Lichtmenge
beschreibt, die an jeden Punkt des dreidimensionalen Raums in alle Richtungen fällt.
Bei dem Lichtfeld wird somit vorzugsweise bei jedem einzelnen Bildpunkt nicht nur
die Lichtintensität, sondern auch die Richtung detektiert, in der das Licht auf den
entsprechenden Punkt der Bilderfassungseinheit einfällt.
[0015] Die Verwendung eines Lichtfeldes zur Klassifizierung des Leerguts hat den Vorteil,
dass die dreidimensionale Vermessung von Leergutgebinden mit Hilfe von nur einer Erfassungseinheit
und nur eines Lichtfeldes möglich ist, da dieses eine Lichtfeld mehr zur Klassifizierung
von Kisten und Flaschen relevante Informationen enthält, als die Bilder einer Stereokamera.
Das Lichtfeld ist insbesondere siebendimensional, d. h. das Lichtfeld umfasst die
dreidimensionale Geometrie, die zweidimensionalen Reflektionen, die Wellenlänge und
die Zeit, sodass auch für die Klassifizierung des Leerguts mehr Informationen zur
Verfügung stehen.
[0016] In einem Lichtfeld ist es grundsätzlich möglich, eine sogenannte Re-Fokussierung
vorzunehmen, d. h. dass die Fokussierung auf unterschiedliche Bildebenen des Lichtfeldes
nachträglich verändert werden kann, ohne dass weitere Bilder des Leergutes aufgenommen
werden müssen. Somit können alle für die Vermessung des Leergutes notwendigen Kanten
scharf gestellt werden, sodass eine genaue Vermessung dieser Kanten möglich ist. Darüber
hinaus ermöglicht das Lichtfeld, dass eine große Anzahl unterschiedlicher Blickwinkel
innerhalb eines durch die Aufnahme des Lichtfeldes vorgegebenen Bereichs auf das Leergut
erfasst sind, sodass das Problem der Erkennung und Vermessung von Kante, die parallel
zu Epipolarlinien verlaufen, umgangen wird bzw. nicht auftritt.
[0017] Die Vorrichtung weist insbesondere eine Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung des Erfassungsbereichs
auf, wobei die Beleuchtungseinheit und die Bilderfassungseinheit vorzugsweise derart
angeordnet sind, dass eine Dunkelfeldbeleuchtung des Leergutes erfolgt. Mit einer
solchen Dunkelfeldbeleuchtung wird das Leergut derart beleuchtet, das nur indirektes
vom Leergut reflektiertes Licht in das Objektiv der Bilderfassungseinheit gelangt.
Durch diese Dunkelfeldbeleuchtung wird erreicht, dass die Mündung von Flaschen des
Leergutes unter einem flachen Winkel beleuchtet wird, und somit die Reflektion der
Mündung in dem Lichtfeld auf einfache Weise klassifiziert werden kann.
[0018] Die Bilderfassungseinheit umfasst insbesondere eine plenoptische Kamera, sodass für
die Aufnahme des Lichtfeldes nur eine Kamera notwendig ist. Somit ist es nicht notwendig,
wie bei einer Stereokamera, die einzelnen Kameras aufwendig zu kalibrieren. Ferner
ermöglicht es die plenoptische Kamera auf einfache Weise kostengünstig und in kurzer
Zeit das Lichtfeld des Erfassungsbereichs aufzunehmen.
[0019] Unter einer plenoptischen Kamera wird insbesondere eine Kamera verstanden, die ein
4D-Lichtfeld erfasst. Im Gegensatz dazu erfasst eine Stereokamera nur ein 2D-Bild.
Bei einem 4D-Lichtfeld ist nicht nur die Position und Intensität eines Lichtstrahls
auf dem Bildsensor bekannt, sondern auch die Richtung aus der der Lichtstrahl eingefallen
ist. Möglich wird die Lichtfeldmessung durch ein Gitter aus mehreren Mikrolinsen vor
dem Bildsensor. Die besondere Fähigkeit einer plenoptischen Kamera liegt darin, dass
die maximale Tiefenschärfe sehr hoch ist, kein Fokussiervorgang abgewartet werden
muss und die Fokusebene eines aufgenommenen Bildes nachträglich angepasst werden kann.
Aus den Bilddaten lassen sich die Tiefeninformation ermittelten, sodass eine plenoptische
Kamera auch als 3D-Kamera geeignet ist.
[0020] Die plenoptische Kamera umfasst insbesondere ein eine Vielzahl von Linsen umfassendes
Linsengitter, das vor dem Bildsensor angeordnet ist. Durch dieses Linsengitter wird
jeder Bildpunkt nochmals gebrochen und zu einem Kegel aufgeweitet, der kreisförmig
auf die Sensorfläche trifft. Die Stelle, an der der Lichtstrahl auf die Sensorfläche
trifft, verrät, aus welcher Richtung der Lichtstrahl ursprünglich kam. Ein senkrecht
auftreffender Lichtstrahl landet beispielsweise im Mittelpunkt des Kreises, ein schräg
eintreffender weiter am Rand. So kann mit Hilfe einer Steuereinheit und/oder Software
die Schärfe nachträglich neu ermittelt, insbesondere berechnet, werden und wie bei
einem "richtigen" Objektiv der Fokus geändert werden.
[0021] In der Steuereinheit ist insbesondere eine Datenbank hinterlegt, in der verschiedenen
Leergutklassen charakteristische Merkmale zugeordnet sind, wobei die Steuereinheit
in dem Lichtfeld mindestens ein charakteristisches Merkmal ermittelt und in Abhängigkeit
dieses ermittelten charakteristischen Merkmals das Leergut klassifiziert. Bei den
Merkmalen handelt es sich insbesondere um Abmessungen des Leergutes, wobei in der
Steuereinheit mindestens ein Bildverarbeitungsalgorithmus hinterlegt ist, den die
Steuereinheit zur Ermittlung mindestens einer Abmessung des Leergutes aus dem Lichtfeld
abarbeitet.
[0022] Bei dem Leergut handelt es sich insbesondere und Leergutgebinde, die aus einer Getränkekiste
und eventuell darin aufgenommenen Flachen bestehen. Als charakteristische Merkmale
werden insbesondere die Abmessungen der Getränkekiste, die Anzahl und/oder Position
der Fächer der Kiste, die Höhe der Flaschen und/oder mindestens der Radius der Flaschen
ermittelt. Die Steuereinheit führt hierzu mit Hilfe des Lichtfeldes insbesondere eine
dreidimensionale Vermessung des Leergutes durch. Hierdurch wird erreicht, dass eine
genaue, zuverlässige Klassifizierung des Leergutes möglich ist und somit eine falsche
Klassifizierung und somit das Auszahlen eines falschen Pfandbetrages vermieden werden.
[0023] Die Bilderfassungseinheit nimmt von jedem eingegebenen Leergut insbesondere nur ein
Lichtfeld auf, sodass die Klassifizierung des Leergutes mit einem geringen Aufwand
möglich ist. Durch die große Anzahl von in dem nur einen Lichtfeld enthaltenen Informationen
ist es nicht notwendig, mehrere Lichtfelder zu erfassen.
[0024] Die Steuereinheit klassifiziert das Leergut insbesondere in Abhängigkeit der in dem
Lichtfeld enthaltenen Informationen über die dreidimensionale Geometrie des Leergutes,
der in dem Lichtfeld enthaltenen Informationen über die auftretenden zweidimensionalen
Reflektionen, der in dem Lichtfeld enthaltenen Informationen über die Wellenlängen,
d. h. die spektrale Zusammensetzung des Lichtes, und/oder der in dem Lichtfeld enthaltenen
Informationen über die Zeit, d. h. über die zeitliche Veränderung des einfallenden
Lichtes. Hierdurch wird eine besonders genaue Klassifizierung des Leergutes möglich.
[0025] Unter der Klassifizierung wird insbesondere verstanden, dass über die Steuereinheit
das eingegebene Leergut in die verschiedenen Leergutklassen eingeteilt wird. Hierbei
können die Leergutklassen derart ausgebildet sein, dass jede Leergutklasse einem voreingestellten
Pfandbetrag entspricht. Alternativ können die Leergutklassen derart voreingestellt
sein, da für jede verwendete Getränkekistenart und/oder für jede verwendete Flaschenart
eine eigene Leergutklasse voreingestellt ist. Ferner wird das eingegebene Leergut
insoweit klassifiziert, ob es sich um ein pfandpflichtiges oder ein nichtpfandpflichtiges
Leergut bzw. um Fremdkörper handelt. Das pfandpflichtige Leergut wird von der Vorrichtung
insbesondere eingezogen, wohingegen das nichtpfandpflichtige Leergut und/oder die
Fremdkörper wieder an die Bedienperson der Vorrichtung ausgegeben werden.
[0026] Die Vorrichtung umfasst insbesondere einen Bon-Drucker, über den nach der Eingabe
des Leergutes und dessen Klassifizierung an die Bedienperson ein Bon mit dem ihm zustehenden
Pfandbetrag ausgegeben werden kann.
[0027] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klassifizieren von Leergut,
bei dem das Leergut in ein Eingabefach eingegeben wird und mindestens ein Lichtfeld
des Leergutes ermittelt wird. Das Leergut wird in Abhängigkeit des Lichtfeldes klassifiziert.
Das Lichtfeld wird auch in diesem Fall vorzugsweise über eine plenoptische Kamera
aufgenommen.
[0028] Durch die Klassifizierung des Leergutes über die in dem Lichtfeld enthaltenen Informationen
ist eine genaue Klassifizierung des Leergutes mit geringem Aufwand möglich. Insbesondere
können auch Kanten die parallel zu Epipolarlinien verlaufen und Kanten unterschiedlicher
Fokusebenen genau vermessen werden.
[0029] Bei der Klassifizierung des Objektes werden von der Steuereinheit in dem Lichtfeld
insbesondere mindestens zwei unterschiedliche Fokusebenen ermittelt und in diesen
beiden Fokusebenen jeweils mindestens eine Abmessung mindestens einer Kante des Leergutes
ermittelt.
[0030] Das klassifizierte Leergut wird insbesondere mit Hilfe einer Dunkelfeldbeleuchtung
beleuchtet, sodass die Kanten von Flaschen, insbesondere deren Mündungen, zuverlässig
detektiert werden können und somit auch die Abmessung der Flasche einfach ermittelt
werden kann.
[0031] Das durch den unabhängigen Verfahrensanspruch spezifizierte Verfahren kann mit Hilfe
der in den auf den unabhängigen Vorrichtungsanspruch rückbezogenen Ansprüchen beschriebenen
Merkmale bzw. deren entsprechenden Verfahrensmerkmalen weitergebildet werden.
[0032] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung,
die die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den beigefügten
Figuren näher erläutert.
[0033] Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Rücknahme von Leergut gemäß einer
ersten Ausführungsform in einer Draufsicht;
- Figur 2
- eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Rücknahme von Leergut gemäß einer
zweiten Ausführungsform in einer Seitenansicht;
- Figur 3
- eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Rücknahme von Leergut gemäß einer
dritten Ausführungsform in einer Seitenansicht;
- Figur 4
- eine schematische Darstellung einer plenoptischen Kamera;
- Figur 5
- eine schematische Darstellung eines Lichtfeldes einer Getränkekiste bei Fokussierung
auf eine erste Ebene; und
- Figur 6
- eine schematische Darstellung des Lichtfeldes nach Figur 5 bei Fokussierung auf eine
zweite Ebene.
[0034] In den Figuren 1 bis 3 ist jeweils eine schematische Darstellung einer Vorrichtung
10, 12, 14 zur Rücknahme von Leergut 16 dargestellt, wobei Figur 1 eine Draufsicht
einer ersten Ausführungsform, Figur 2 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform
und Figur 3 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform zeigt. Die Ausführungsformen
unterscheiden sich lediglich in der Anordnung einer plenoptischen Kamera 18 zur Aufnahme
von Lichtfeldern, weswegen der allgemeine Aufbau im Folgenden für alle drei Ausführungsformen
gemeinsam beschrieben wird.
[0035] Die Vorrichtung 10, 12, 14, die auch als Leergutrücknahmeautomat bezeichnet wird,
weist Eingabefach 20 auf, in das das Leergut 16 von einer Bedienperson der Vorrichtung
10, 12, 14 eingegeben werden kann. Bei dem Leergut 16 handelt es sich insbesondere
um Leergutgebinde, die aus einer Getränkekiste 22 und mehreren in Fächern dieser Getränkekiste
22 aufgenommenen Flaschen 24 bestehen. Bei den in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel
sind in der Getränkekiste 22 sechs Flaschen 24 angeordnet. Alternativ können als Leergut
16 auch leere Getränkekisten 22, d.h. Getränkekisten 22, in denen keine Flaschen 24
aufgenommen sind, eingegeben werden. Ebenso ist es möglich, dass das als Leergut 16
Getränkekisten 22 mit mehr als sechs Flaschen 24 oder weniger als sechs Flaschen 24
eingegeben werden können. Bei den Flaschen 24 handelt es sich insbesondere um Glasflaschen,
also um Mehrwegfalschen. Alternativ kann es sich auch um PET-Einwegflaschen oder Kunststoff-Mehrwegflaschen
24 handeln.
[0036] Ferner umfasst die Vorrichtung 10, 12, 14 eine Beleuchtungseinheit 26, wobei die
Beleuchtungseinheit 26 und die plenoptische Kamera 18 derart angeordnet sind, dass
eine Dunkelfeldbeleuchtung des Leergutes 16 erfolgt. Unter einer Dunkelfeldbeleuchtung
wird insbesondere verstanden, dass keine direkte Beleuchtung folgt, sondern dass nur
Streulicht von dem Leergut 16 in das Objektiv der plenoptischen Kamera 18 gelangt,
was den Vorteil hat, dass Reflektionen 28 an den Flaschenmündungen 30 der Flaschen
24 besser detektierbar sind.
[0037] Mit Hilfe der plenoptischen Kamera 18 wird ein Lichtfeld eines Erfassungsbereiches
der plenoptischen Kamera 18, in dem das Leergut 16 angeordnet ist, und somit auch
des Leerguts 16 selbst aufgenommen. Der allgemeine Aufbau der plenoptischen Kamera
18 wird im Folgenden noch im Zusammenhang mit Figur 4 näher beschrieben. Alternativ
kann an Stelle einer plenoptischen Kamera 18 auch jede andere Bilderfassungseinheit
verwendet werden, die in der Lage ist, Lichtfelder aufzunehmen.
[0038] Ferner hat die Vorrichtung 10, 12, 14 eine Steuereinheit 40, die mindestens einen
in ihr hinterlegten Bilderverarbeitungsalgorithmus abarbeitet, um aus dem aufgenommenen
Lichtfeld des Leerguts 16 Abmessungen des Leergutes 16 zu ermitteln und in Abhängigkeit
dieser ermittelten Abmessungen das Leergut 16 zu klassifizieren. Insbesondere werden
die Kanten der Getränkekiste 22, die Anzahl und/oder Position der Fächer der Getränkekiste
22 und/oder die Abmessungen der Flaschen 24 mit Hilfe des Lichtfelds bzw. aus dem
Lichtfeld ermittelt.
[0039] Über den Vergleich der ermittelten dreidimensionalen Abmessungen des Leergutes 16
mit in einer Datenbank hinterlegten Abmessungen ermittelt die Steuereinheit 40, ob
es sich bei dem eingegebenen Objekt 16 tatsächlich um Leergut 16 handelt und ob dieses
Leergut 16 pfandpflichtig ist. Insbesondere ermittelt die Steuereinheit 40, um welche
Art von Leergut 16 es sich handelt und wie hoch der für dieses Leergut 16 vorgesehene
Pfandbetrag ist.
[0040] Unter einem Lichtfeld wird eine Funktion verstanden, welche die Lichtmenge beschreibt,
die an jedem Punkt des dreidimensionalen Raums in alle Richtungen einfällt. Somit
wird bei einem vierdimensionalen Lichtfeld mit Hilfe der plenoptischen Kamera 18 nicht
nur der Grauwert eines jeden Bildpunktes, sondern ebenfalls die Richtung des einfallenden
Lichtstrahles ermittelt. Dies ermöglicht zum einen eine Re-Fokussierung, wie dies
in Zusammenhang mit den Figuren 5 und 6 noch näher beschrieben ist, und zum anderen,
dass das Leergut 16 in einem durch die plenoptische Kamera 18 vorbestimmte Bereichen
aus unterschiedlichen Blickwinkel mit Hilfe nur des einen aufgenommenen Lichtfeldes
betrachtet werden kann. Dies hat zur Folge dass eine genaue Vermessung des Leergutes
16 möglich ist. Insbesondere können auch Kanten, die parallel zu den Epipolarlinien
verlaufen genau vermessen werden, da entsprechende Blickwinkel eingenommen werden
können. Ferner ist es möglich, jede zu betrachtende Kante durch eine entsprechende
Re-Fokussierung scharf abzubilden, sodass diese Kante zuverlässig und genau detektiert
und ihre Abmessung ermittelt werden kann.
[0041] Darüber hinaus hat die plenoptische Kamera 18 den Vorteil, dass nur eine einzige
Kamera notwendig ist, mit deren Hilfe auch nur genau ein Lichtfeld eines jeden Leergutes
16 aufgenommen werden muss. Somit ist ein einfacher kostengünstiger Aufbau erreicht
und ein Kalibrierungsaufwand, wie dieser bei einer Stereokamera notwendig ist, wird
vermieden.
[0042] Bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 nimmt
die plenoptische Kamera 18 das Lichtfeld des Leergutes 16 direkt auf, wohingegen bei
der dritten Ausführungsform nach Figur 3 ein Spiegel 50 vorgesehen ist, der Leergut
16 spiegelt und auf den die plenoptische Kamera 18 gerichtet ist. Hierdurch wird ein
besonders kompakter Aufbau erreicht.
[0043] In Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer plenoptischen Kamera 18 sowie
einer Flasche 24 dargestellt. Die plenoptische Kamera 18 umfasst eine Hauptlinse 42,
mit deren Hilfe ein virtuelles Bild 44 der Flasche 24 erzeugt wird. Zwischen dem Bildsensor
46 der plenoptischen Kamera 18 und diesem virtuellem Bild 44 ist ein Linsenarray 48
aus Mikrolinsen angeordnet, von denen eine beispielhaft mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet
ist. Diese Mikrolinsen 50 "betrachten" das virtuelle Bild 44 und bilden dieses auf
dem Bilderfassungssensor 46 ab. Durch die Mikrolinsen 50 des Linsenarrays 48 wird
jeder Bildpunkt des virtuellen Bildes 44 nochmals gebrochen und zu einem Kegel erweitert,
der kreisförmig auf den Bilderfassungssensor 46 trifft. Über die Position, in der
der Lichtstrahl innerhalb des entsprechenden Kegels der jeweiligen Mikrolinse 50 auf
dem Bilderfassungssensor 46 auftrifft, kann die Richtung des einfallenden Lichtstrahls
ermittelt werden.
[0044] Bei einer alternativen plenoptischen Kamera 18 kann an Stelle eines 4D-Lichtfeldes
auch ein 7D-Lichtfeld ermittelt werden, dass noch weitere Information über das aufgenommene
Leergut 16 enthält. Bei den sieben Dimensionen handelt es sich insbesondere um die
dreidimensionale Geometrie, die zweidimensionalen Reflektionen, die Wellenlänge und
die Zeit.
[0045] In den Figuren 5 und 6 ist ein Lichtfeld einer Getränkekiste 22 gezeigt, wobei in
beiden Figuren das gleiche Lichtfeld dargestellt ist. In Figur 5 ist die Fokusebene,
die auch als Schärfenebene bezeichnet wird, im Bereich der vorderen Seite der Getränkekiste
22, bei Figur 6 dagegen im Bereich der hinteren Seite der Getränkekiste 22 eingestellt,
sodass in Figur 5 die Vorderseite und in Figur 6 die Hinterseite scharf ist und die
entsprechenden Kanten durch die Abarbeitung der entsprechenden Bildverarbeitungsalgorithmen
zuverlässig und genau ermittelt und vermessen werden können. Durch die Verwendung
eines Lichtfeldes ist das Scharfstellen in verschiedenen Fokusebenen möglich, ohne
dass hierfür mehrere Bilder aufgenommen werden müssen. Ein entsprechendes Verändern
der Fokusebene wird auch als Re-Fokussieren bezeichnet. In den Figuren 5 und 6 sind
die scharf abgebildeten Kanten jeweils durch eine Einzellinie, die unscharfen Kanten
durch Doppellinien dargestellt.
Bezugszeichenliste
[0046]
- 10, 12, 14
- Vorrichtung
- 16
- Leergut
- 18
- Kamera
- 20
- Eingabefach
- 22
- Getränkekiste
- 24
- Flasche
- 26
- Beleuchtungseinheit
- 28
- Reflektion
- 30
- Mündung
- 40
- Steuereinheit
- 42
- Hauptlinse
- 44
- virtuelles Bild
- 46
- Bildsensor
- 48
- Linsenarray
- 50
- Mikrolinse
1. Vorrichtung zur Rücknahme von Leergut,
mit einem Eingabefach (20) zur Eingabe des Leergutes (16) in einen Erfassungsbereich,
gekennzeichnet, durch eine Bilderfassungseinheit (18) zur Aufnahme mindestens eines Lichtfeldes des Erfassungsbereichs,
das eine Funktion darstellt, welche die Lichtmenge beschreibt, die an jedem Punkt
des dreidimensionalen Raums in alle Richtungen fällt, und
durch eine Steuereinheit (40), die mit Hilfe des Lichtfeldes das Leergut (16) klassifiziert,
wobei zur Klassifizierung eine dreidimensionale Vermessung des Leerguts erfolgt, wobei
alle für die Vermessung des Leergutes notwendigen Kanten des Leergutes durch eine Refokussierung innerhalb des Lichtfeldes scharf gestellt werden.
2. Vorrichtung (10, 12, 14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungseinheit (26) zur Beleuchtung des Erfassungsbereichs vorgesehen ist.
3. Vorrichtung (10, 12, 14) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit(26) und die Bilderfassungseinheit (18) derart angeordnet
sind, dass eine Dunkelfeldbeleuchtung des Leerguts (16) erfolgt.
4. Vorrichtung (10, 12, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinheit (18) eine plenoptische Kamera umfasst.
5. Vorrichtung (10, 12, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (40) eine Datenbank hinterlegt ist, in der verschiedenen Leergutklassen
charakteristische Merkmale zugeordnet sind, dass die Steuereinheit (40) in dem Lichtfeld
mindestens ein charakteristisches Merkmal ermittelt, und dass die Steuereinheit (40)
das Leergut (16) in Abhängigkeit dieses ermittelten charakteristischen Merkmals klassifiziert.
6. Vorrichtung (10, 12, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (40) mindestens ein Bildverarbeitungsalgorithmus hinterlegt
ist, dass die Steuereinheit (40) diesen Bildverarbeitungsalgorithmus zur Ermittlung
mindestens einer Abmessung des Leerguts (16) aus dem Lichtfeld abarbeitet, und dass
die Steuereinheit (40) das Leergut (16) in Abhängigkeit dieser Abmessung klassifiziert.
7. Vorrichtung (10, 12, 14) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) mit Hilfe des Lichtfeldes eine dreidimensionale Vermessung
des Leerguts (16) durchführt.
8. Vorrichtung (10, 12, 14) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) die Höhe, Breite und/oder Tiefe einer als Leergut (16) eingegebenen
Getränkekiste (22), die Positionen und/oder Abmessungen der Fächer der Getränkekiste
(22) und/oder die Höhe und/oder mindestens einen Durchmesser mindestens einer in einem
der Fächer aufgenommenen Flasche (24) ermittelt.
9. Vorrichtung (10, 12, 14) nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) zur Vermessung des Leerguts (16) die Abbildung des Leerguts
(16) in dem Lichtfeld in einer erste Bildebene und mindestens einer zweiten Bildebene
fokussiert.
10. Vorrichtung (10, 12, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Lichtfeld des Erfassungsbereichs mit Hilfe der Bilderfassungseinheit (18)
aufgenommen wird.
11. Vorrichtung (10, 12, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) das Leergut (16) in Abhängigkeit der in dem Lichtfeld enthaltenen
Informationen über die dreidimensionale Geometrie des Leerguts (16), über die das
Leergut (16) auftretenden zweidimensionalen Reflektionen, über die Wellenlänge und/oder
über die Zeit, klassifiziert.
12. Verfahren zum Klassifizieren von Leergut,
bei dem das Leergut (16) mit einem Eingabefach (20) in einen Erfassungsbereich eingegeben
wird,
mindestens ein Lichtfeld (16) des Leerguts (16) durch eine Bilderfassungseinheit (18)
aufgenommenen wird, wobei das Lichtfeld eine Funktion darstellt, welche die Lichtmenge
beschreibt, die an jedem Punkt des dreidimensionalen Raums in alle Richtungen fällt
und
bei dem das Leergut (16) in Abhängigkeit des Lichtfeldes durch eine Steuereinheit
(40) klassifiziert wird,
wobei zur Klassifizierung eine dreidimensionale Vermessung des Leerguts erfolgt, wobei
alle für die Vermessung des Leergutes notwendigen Kanten des Leergutes durch eine
Refokussierung innerhalb des Lichtfelds scharf gestellt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
dass das Leergut (16) mit einer Dunkelfeldbeleuchtung beleuchtet wird.
1. Apparatus for receiving empties,
having a placement compartment (20) for placing the empties (16) in a capturing region,
characterized by an image capturing unit (18) for recording at least one light field of the capturing
region which represents a function describing the quantity of light that is incident
at each point of the three-dimensional space in all directions, and
by a control unit (40) which uses the light field to classify the empties (16), wherein
the empties are three-dimensionally measured for classification purposes, wherein
all edges of the empties necessary for measuring the empties are adjusted to be sharp
through refocusing within the light field.
2. Apparatus (10, 12, 14) according to Claim 1, characterized in that an illumination unit (26) for illuminating the capturing region is provided.
3. Apparatus (10, 12, 14) according to Claim 2, characterized in that the illumination unit (26) and the image capturing unit (18) are arranged such that
dark-field illumination of the empties (16) is effected.
4. Apparatus (10, 12, 14) according to one of the preceding claims, characterized in that the image capturing unit (18) comprises a plenoptic camera.
5. Apparatus (10, 12, 14) according to one of the preceding claims, characterized in that, in the control unit (40), a database is stored in which characteristic features
are associated with different classes of empties, in that the control unit (40) in the light field ascertains at least one characteristic feature,
and in that the control unit (40) classifies the empties (16) in dependence on said ascertained
characteristic feature.
6. Apparatus (10, 12, 14) according to one of the preceding claims, characterized in that, in the control unit (40), at least one image processing algorithm is stored, in that the control unit (40) executes this image processing algorithm to ascertain at least
one dimension of the empties (16) from the light field, and in that the control unit (40) classifies the empties (16) in dependence on said dimension.
7. Apparatus (10, 12, 14) according to Claim 6, characterized in that the control unit (40) carries out a three-dimensional measurement of the empties
(16) using the light field.
8. Apparatus (10, 12, 14) according to Claim 7, characterized in that the control unit (40) ascertains the height, width and/or depth of a beverage crate
(22) entered as empties (16), the positions and/or dimensions of the compartments
of the beverage crates (22), and/or the height and/or at least one diameter of at
least one bottle (24) held in one of the compartments.
9. Apparatus (10, 12, 14) according to Claim 7 or 8, characterized in that the control unit (40) focuses the image of the empties (16) in the light field in
a first image plane and at least a second image plane for measuring the empties (16).
10. Apparatus (10, 12, 14) according to one of the preceding claims, characterized in that exactly one light field of the capturing region is recorded using the image capturing
unit (18).
11. Apparatus (10, 12, 14) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (40) classifies the empties (16) in dependence on the information
contained in the light field regarding the three-dimensional geometry of the empties
(16), regarding the two-dimensional reflections occurring on the empties (16), regarding
the wavelength and/or regarding the time.
12. Method for classifying empties,
in which the empties (16) are placed with a placement compartment (20) in a capturing
region,
at least one light field (16) of the empties (16) is recorded by an image capturing
unit (18), wherein the light field represents a function describing the quantity of
light that is incident at each point of the three-dimensional space in all directions,
and
in which the empties (16) are classified in dependence on the light field by a control
unit (40),
wherein the empties are three-dimensionally measured for classification purposes,
wherein all edges of the empties necessary for measuring the empties are adjusted
to be sharp through refocusing within the light field.
13. Method according to Claim 12, characterized in that the empties (16) are illuminated using dark-field illumination.
1. Ensemble de reprise de récipients vides, présentant un compartiment d'introduction
(20) permettant d'introduire le récipient vide (16) dans une zone de détection,
caractérisé par
une unité (18) de saisie d'image qui enregistre dans la zone de saisie au moins un
champ lumineux qui représente une fonction qui décrit la quantité de lumière qui aboutit
dans toutes les directions en chaque point de l'espace tridimensionnel et
par une unité de commande (40) qui classe le récipient vide (16) à l'aide du champ
lumineux,
une mesure tridimensionnelle du récipient vide ayant lieu pour sa classification,
toutes les arêtes du récipient vide nécessaires pour la mesure du récipient vide étant
rendues nettes par une refocalisation à l'intérieur du champ lumineux.
2. Ensemble (10, 12, 14) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une unité d'éclairage (26) est prévue pour éclairer la zone de saisie.
3. Ensemble (10, 12, 14) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité d'éclairage (26) et l'unité (18) de saisie d'image sont disposées de telle
sorte que le récipient vide (16) soit éclairé dans un champ sombre.
4. Ensemble (10, 12, 14) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité (18) de saisie d'image comporte une caméra plénoptique.
5. Ensemble (10, 12, 14) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une base de données dans laquelle différentes classes de récipients vides présentant
des caractéristiques différentes sont associées est prévue dans l'unité de commande
(40), en ce que l'unité de commande (40) détermine au moins une caractéristique dans le champ lumineux
et en ce que l'unité de commande (40) classe le récipient vide (16) en fonction de la caractéristique
ainsi déterminée.
6. Ensemble (10, 12, 14) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un algorithme de traitement d'image est repris dans l'unité de commande (40),
en ce que l'unité de commande (40) exécute cet algorithme de traitement d'image pour déterminer
au moins une dimension du récipient vide (16) dans le champ lumineux et en ce que l'unité de commande (40) classe le récipient vide (16) en fonction de cette mesure.
7. Ensemble (10, 12, 14) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité de commande (40) exécute une mesure tridimensionnelle du récipient vide (16)
au moyen du champ lumineux.
8. Ensemble (10, 12, 14) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'unité de commande (40) détermine la hauteur, la largeur et/ou la profondeur d'une
caisse à boissons (22) introduite comme récipient vide (16) et détermine les positions
et/ou les dimensions des compartiments de la caisse à boissons (22) et/ou la hauteur
et/ou au moins un diamètre d'au moins une bouteille (24) reprise dans l'un des compartiments.
9. Ensemble (10, 12, 14) selon les revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que pour mesurer le récipient vide (16), l'unité de commande (40) focalise l'image de
la bouteille vide (16) présente dans le champ lumineux dans un premier plan d'image
et au moins un deuxième plan d'image.
10. Ensemble (10, 12, 14) selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'exactement un champ lumineux de la plage de saisie est enregistré à l'aide de l'unité
(18) de saisie d'image.
11. Ensemble (10, 12, 14) selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de commande (40) classe le récipient vide (16) en fonction des informations
que contient le champ lumineux à propos de la géométrie tridimensionnelle du récipient
vide (16), par l'intermédiaire des réflexions bidimensionnelles qui surviennent sur
le récipient vide (16), par l'intermédiaire de la longueur d'onde et/ou par l'intermédiaire
du temps.
12. Procédé de classement de récipients vides, dans lequel le récipient vide (16) est
introduit dans une zone de saisie par un compartiment d'introduction (20),
au moins un champ lumineux (16) du récipient vide (16) étant enregistré par une unité
(18) de saisie d'image,
le champ lumineux représentant une fonction qui décrit la quantité de lumière qui
aboutit dans toutes les directions en chaque point de l'espace tridimensionnel et
le récipient vide (16) étant classé en fonction du champ lumineux par une unité de
commande (40),
une mesure tridimensionnelle du récipient vide étant réalisé pour le classement, toutes
les arêtes du récipient vide nécessaires pour la mesure du récipient vide étant rendues
nettes par refocalisation à l'intérieur du champ lumineux.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le récipient vide (16) est éclairé par un éclairage en champ sombre.
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