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Patent Searching and Data


Title:
INSPECTION DEVICE AND METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/033131
Kind Code:
A1
Abstract:
In a method for reading a code (K) arranged on a wall (2) of a container (1), an illuminated region (15) is generated on the container wall using a light source (13). The width (B) of the illuminated region (15) in the circumferential direction (U) of the container (1) is smaller than the width (b) of the code surface area (4). In connection with a relative movement between the container (1) and the illuminated region, a series (S) of individual images (E) of the illuminated region (15) is captured by means of a matrix camera (19), and an image of the code (K) is assembled from the series of individual captured images (E). The invention also relates to a device (10) for reading a code (K) arranged on the wall of a container (1).

Inventors:
HUHN THOMAS (DE)
ESTNER NIKOLAS (DE)
EID PEDRO (US)
Application Number:
PCT/EP2023/071172
Publication Date:
February 15, 2024
Filing Date:
July 31, 2023
Export Citation:
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Assignee:
EMHART GLASS SA (CH)
International Classes:
G06K7/14; B07C5/34; G06K7/10; G06T3/40; G06V10/10; G07F7/06
Foreign References:
US20210074045A12021-03-11
US20090121027A12009-05-14
US20200175238A12020-06-04
US20100290767A12010-11-18
EP0256804A21988-02-24
EP2297672B12017-10-04
US20060091214A12006-05-04
US4644151A1987-02-17
Attorney, Agent or Firm:
GRUENECKER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche Verfahren zum Auslesen einer auf einer Wand (2) eines Gefäßes (1) angeordneten Kodierung (K), wobei die Kodierung (K) eine Kodierungsfläche (4) auf der Wand (2) des Gefäßes (1) einnimmt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Erzeugen eines Beleuchtungsbereichs (15) auf der Wand (2) des Gefäßes (1) mittels einer Lichtquelle (13), wobei in einer Umfangsrichtung (U) des Gefäßes (1) eine Breite (B) des Beleuchtungsbereichs (15) kleiner ist als eine Breite (b) der Kodierungsfläche (4),

Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Gefäß (1) und dem Beleuchtungsbereich (15),

Erzeugen einer Serie (S) von Einzelaufnahmen (E) des Beleuchtungsbereichs (15) mittels einer Matrixkamera (19), wobei zwischen Einzelaufnahmen (E) der Serie (S) eine Relativbewegung zwischen dem Gefäß (11) und dem Beleuchtungsbereich (15) stattfindet,

Zusammensetzen eines Bilds der Kodierung (K) aus der Serie von Einzelaufnahmen (E). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung (K) vorzugsweise matrixförmig als eine Anordnung von Erhebungen (5) und/oder Vertiefungen (5) in der Wand (2) des Gefäßes (1) ausgebildet ist. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Einzelaufnahme (E) der Serie (S), vorzugsweise sämtliche Einzelaufnahmen (E) der Serie (S), eine Überlappung mit einer benachbarten Einzelaufnahme (E) aufweist. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsbereich (15) streifenförmig ist. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsbereich (15) in der Umfangsrichtung (U) des Gefäßes (1) eine Breite (B) von maximal 7 mm aufweist. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsbereich (15) in der Umfangsrichtung (U) des Gefäßes (1) eine Breite (B) von 3 bis 6 mm aufweist, vorzugsweise eine Breite (B) von 4 bis 5 mm. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung zwischen dem Gefäß (1) und dem Beleuchtungsbereich (15) während des Erzeugens der Serie(S) von Einzelaufnahmen (E) kontinuierlich oder zwischen je zwei Einzelaufnahmen (E) der Serie (S) intermittierend erfolgt. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung zwischen dem Gefäß (1) und dem Beleuchtungsbereich (15) erzeugt wird durch eine Rotation des Gefäßes (1) um eine Achse (A). Vorrichtung (10) zum Auslesen einer auf einer Wand (2) eines Gefäßes (1) angeordneten Kodierung (K), umfassend eine Lichtquelle (13) zum Erzeugen eines Beleuchtungsbereichs (15) auf dem Gefäß (1), und eine Kamera (19) zum Aufnehmen von Einzelaufnahmen (E), dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (19) eine Matrixkamera (19) ist, dass die Lichtquelle (13) konfiguriert ist zum Erzeugen eines Beleuchtungsbereichs (15) auf dem Gefäß (1), der in einer Umfangsrichtung (U) des Gefäßes (1) eine Breite (B) von maximal 7 mm aufweist, und dass die Vorrichtung (10) eine Auswerteeinheit (22) aufweist, die konfiguriert ist zum Zusammensetzen eines Bilds der Kodierung (K) aus einer Serie (S) von Einzelaufnahmen (E). Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (13) konfiguriert ist zum Erzeugen eines streifenförmigen Beleuchtungsbereichs (15) auf dem Gefäß (1). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (13) konfiguriert ist zum Erzeugen eines Beleuchtungsbereichs (15) auf dem Gefäß (1), der in einer Umfangsrichtung (U) des Gefäßes (1) eine Breite (B) von 3 bis 6 mm aufweist, vorzugsweise eine Breite (B) von 4 bis 5 mm. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Antrieb (12) zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Gefäß (1) und dem Beleuchtungsbereich (15) aufweist, vorzugsweise zum Erzeugen einer Rotationsbewegung des Gefäßes (1). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine variable Blende (14) zum Verändern der Breite (B) des Beleuchtungsbereichs (15) in der Umfangsrichtung (U) des Gefäßes (1) aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (13) einen kontrastverstärkenden Filter (17) aufweist.

Description:
Inspektionsvorrichtung und -verfahren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auslesen einer auf einer Wand eines Gefäßes angeordneten Kodierung, die eine Kodierungsfläche auf der Wand des Gefäßes einnimmt. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine entsprechende Vorrichtung.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auslesen einer eine Kodierungsfläche einnehmenden Kodierung auf einem Gefäß, insbesondere einer Flasche oder eines anderen Glasbehälters, geht aus der EP 2 297 672 B1 hervor. Dabei legt die EP 2 297 672 B1 Wert darauf, dass die Oberfläche der Kodierung während einer Aufnahme vollständig von einer Beleuchtung der Lichtquelle bedeckt ist, damit alle Teile der Kodierung ausgelesen werden können. Die US 2006/0091214 A1 offenbart eine Anordnung zum optischen Auslesen zweidimensionaler grafischer Codes von einer Oberfläche, hat allerdings keinen besonderen Bezug zu Gefäßen. Die US 4,644,151 beschreibt das optische Auslesen einer Kodierung, die sich in zwei Zeilen rings um das untere Ende einer Seitenwand von Gefäßen erstreckt. Zum Auslesen der Kodierung wird dort eine Kamera mit einem linearen Array von lichtempfindlichen Elementen eingesetzt, mittels derer die an individuellen Kodierungs-Elementen reflektierte Lichtintensität messbar ist.

Ausgehend von der EP 2 297 672 B1 stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auslesen einer Kodierung auf der Wand eines Gefäßes zu entwickeln, die möglichst effizient, möglichst zuverlässig, möglichst breit in ihrem Anwendungsbereich und möglichst einfach einzustellen ist, und zusätzlich die Nachteile einer großen Ausdehnung einer Lichtquelle, die den beengten Platzbedingungen in einer üblichen Einsatzumgebung entgegensteht, vermeidet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass ein auf der (insbesondere gekrümmten) Wand des Gefäßes, z.B. einer Flasche oder eines anderen Behälters z.B. aus Glas, erzeugter Beleuchtungsbereich in Umfangsrichtung des Gefäßes eine kleinere Breite hat als die Breite der Kodierungsfläche. Damit wendet sich die Erfindung ab vom Ziel der EP 2 297 672 B1 , die Kodierungsfläche stets vollflächig zu beleuchten.

Mit dem Begriff „Beleuchtungsbereich“ ist im Kontext der Erfindung derjenige Bereich auf der Oberfläche des Gefäßes zu verstehen, in dem bzw. von dem aus von der Lichtquelle ausgehende Lichtstrahlen auf die Kamera reflektiert werden. Die Größe des Beleuchtungsbereichs wird somit bestimmt durch die Ausdehnung der Lichtquelle, die Krümmung der Oberfläche des Gefäßes und ggf. die Öffnung einer Blende im Strahlengang. Begrenzt bzw. verkleinert werden kann die Ausdehnung dieses Beleuchtungsbereichs durch eine kleinere Ausdehnung der Lichtquelle, eine größere Krümmung (d.h. kleinerer Krümmungsradius) der Gefäß-Oberfläche und ggf. das Verkleinern einer Öffnung einer Blende im Strahlengang. Bei einem Gefäß mit ebener Seitenwand ist deren „Krümmungsradius“ unendlich groß.

Das von der Lichtquelle ausgesandte Licht kann und darf zu einem gewissen Grad diffus sein. Der Beleuchtungsbereich hat daher nicht notwendigerweise eine absolut scharfe Begrenzung. Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist allgemein unter der „Breite“ des Beleuchtungsbereichs die FWHM-Breite (full width at half maximum) der (noch von der Kamera erfassten) Intensität der Beleuchtung in der jeweiligen Raumrichtung zu verstehen. Im Fall eines Gefäßes mit einer gekrümmten Seitenwand kann auf dem Bild der Kamera eine scharf begrenzte Lichtkante entstehen - und zwar dort, wo das von der Lichtquelle kommende Licht an der Gefäßwand so stark seitlich abgelenkt wird, dass es an der Kamera vorbei leuchtet.

Bei der Erfindung wird eine Relativbewegung, vorzugsweise eine translatorische und/oder rotatorische Relativbewegung, zwischen dem Gefäß und dem Beleuchtungsbereich erzeugt und eine Serie von Einzelaufnahmen des Beleuchtungsbereichs mittels einer Matrixkamera gewonnen, wobei zwischen Einzelaufnahmen der Serie eine Relativbewegung zwischen dem Gefäß und dem Beleuchtungsbereich stattfindet. Anschließend oder ggf. noch während des Aufnehmens der Serie von Einzelaufnahmen wird aus den Einzelaufnahmen ein (digitales bzw. virtuelles) Bild der Kodierung zusammengesetzt. Beispielsweise wird anschließend oder ggf. noch während der Aufnahme der Serie von Einzelaufnahmen in den Einzelaufnahmen nach Elementen der Kodierung gesucht, aus diesen Elementen eine virtuelle Version der kompletten Kodierung im Speicher erzeugt, und nach Komplettierung die Kodierung ausgelesen. Das Bild der Kodierung kann digital gespeichert und separat ausgelesen werden. Alternativ kann bereits das Zusammensetzen des Bildes der Kodierung gleichbedeutend sein mit einem Auslesen der Kodierung.

Die Erfindung bietet verschiedene Vorteile. Bei der Erfindung wird die Fläche des Beleuchtungsbereichs auf eine vergleichsweise geringe Breite beschränkt. Dies hat den Vorteil, dass die Lichtausbeute besonders hoch ist, so dass entweder eine hohe Lichtintensität erzielt oder andererseits mit einer weniger starken, dafür besonders (energie-)effizienten Lichtquelle gearbeitet werden kann. Da die erforderliche Geschwindigkeit bei der Erfassung der Kodierung auch eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit erfordert, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Belichtungszeit der Einzelaufnahmen besonders kurz sein kann, um Bewegungsunschärfe bei der Aufnahme weitestgehend zu verhindern. Hierzu ist eine kurze Beleuchtungsdauer mit hoher Lichtintensität, beispielsweise eine Blitzbeleuchtung, gut geeignet.

Das Zusammensetzen eines Bildes der Kodierung aus einer Serie von Einzelaufnahmen wiederum hat den Vorteil, dass die Inspektion der Kodierung unabhängig von deren tatsächlicher Größe wird. Mit anderen Worten können bei der Erfindung Kodierungen mit sehr unterschiedlich großen Kodierungsflächen ausgelesen werden, ohne dass dafür, wie bei herkömmlichen Verfah- ren, eine Anpassung der Beleuchtungsbreite erforderlich wäre. Die zum Einsatz gebrachte Mat- rixkamera ermöglicht ein derartiges Zusammensetzen eines Bildes. Die Matrixkamera sollte hierzu vorzugsweise über die Eigenschaft verfügen, Einzelbilder mit einer sehr hohen Frequenz von einigen hundert oder tausend Hertz aufnehmen zu können.

Als Gefäße, auf deren Wand eine Kodierung angebracht ist, kommen insbesondere transparente oder transluzente Gefäße infrage, beispielsweise aus Glas. Bei den Gefäßen kann es sich um Flaschen handeln.

Vorzugsweise ist die Kodierung als eine Anordnung von Erhebungen und/oder Vertiefungen in der Wand des Gefäßes ausgebildet. Die Erhebungen oder Vertiefungen können im Wesentlichen punktförmig sein. Es genügt, wenn sich am Ort der Erhebung oder Vertiefung die Re- flektivität oder Transmissivität der Wand des Gefäßes im Vergleich zu den benachbarten Bereichen der Wand unterscheidet. Auch die Ablenkung des von der Beleuchtung einfallenden Lichtes durch die Erhebung oder Vertiefung derart, dass das Licht nicht in die Kamera fällt und entsprechend dunkel vor einer durch die Lichtquelle erzeugten hellen Umgebung erscheint, ist zur Erkennung der Kodierung geeignet.

Vorzugsweise ist die Kodierung als eine matrixförmige Anordnung solcher Erhebungen und/oder Vertiefungen ausgebildet, d.h. als eine Anordnung von n*m Bildpunkten, wie dies in ähnlicher Weise in der EP 2297 672 B1 offenbart und hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.

Bevorzugt weist wenigstens eine Einzelaufnahme der Serie, vorzugsweise sämtliche Einzelaufnahmen der Serie, eine Überlappung mit einer jeweils benachbarten Einzelaufnahme auf. Dies erleichtert das Zusammensetzen (und Auslesen) eines Bilds der Kodierung aus der Serie von Einzelaufnahmen. Strukturen oder einzelne Bereiche der Kodierung, die sich auf den benachbarten Einzelaufnahmen wiederfinden, erlauben das präzise Zusammensetzen des Gesamtbilds. Denkbar ist es beispielsweise, dass einander benachbarte Einzelaufnahmen über bis zu 30%, vorzugsweise bis zu 40% oder sogar bis zu 50% (oder mehr) ihrer jeweiligen Einzelfläche mit einer benachbarten Einzelaufnahme überlappen.

Zweckmäßig kann es sein, dass der Beleuchtungsbereich streifenförmig ist. Wenn das untersuchte Gefäß eine Axialrichtung aufweist, kann der Streifen in Axialrichtung des Gefäßes oder parallel zu dieser Axialrichtung seine größte Ausdehnung haben. In einer anderer Sichtweise hat der Beleuchtungsbereich in Umfangsrichtung des Gefäßes, d.h. in Richtung der Relativbewegung zwischen Gefäß und Beleuchtungsbereich, seine kleinste Ausdehnung.

In einer Raumrichtung, vorzugsweise transversal zur Umfangsrichtung des Gefäßes, hat der Beleuchtungsbereich vorzugsweise eine Länge, die mindestens so groß ist wie die entsprechende Dimension der Kodierungsfläche. Dies hat den Vorteil, dass das Bild der Kodierung nur „eindimensional“ aus der Serie von Einzelaufnahmen zusammengesetzt werden muss, d.h. dass nur in einer einzigen Raumrichtung ein Scan erfolgt.

In Umfangsrichtung des Gefäßes hat der Beleuchtungsbereich vorzugsweise eine Breite von maximal 7 mm (sofern dies weiterhin kleiner ist als eine Breite der Kodierungsfläche in Umfangsrichtung des Gefäßes). Damit kann die Beleuchtung auf einen sehr schmalen Bereich konzentriert werden.

Noch weiter bevorzugt ist es, wenn der Beleuchtungsbereich in der Umfangsrichtung des Gefäßes lediglich eine Breite von 3 mm bis 6 mm aufweist, vorzugsweise eine Breite von 4 mm bis 5 mm. Dies kann ausreichen, um eine Kodierung mit einer Kodierungsfläche von beispielsweise 8 x 8 mm mit einer vergleichsweise kleinen Anzahl von Einzelaufnahmen abzudecken.

Günstig kann es sein, wenn die Relativbewegung zwischen dem Gefäß und dem Beleuchtungsbereich während des Erzeugens der Serie von Einzelaufnahmen kontinuierlich stattfindet. Dies hat den Vorteil, dass ein wiederholtes Abbremsen und Beschleunigen des Gefäßes vermieden werden kann, was das Auslesen der Kodierung beschleunigt. In einer alternativen Variante erfolgt die Relativbewegung zwischen dem Gefäß und dem Beleuchtungsbereich intermittierend zwischen je zwei Einzelaufnahmen der Serie. Diese Variante hat den Vorteil, dass das Gefäß während des Erzeugens einer Einzelaufnahme stillsteht, so dass die Bildqualität der virtuellen Version der Kodierung durch Wegfall einer Bewegungsunschärfe in den Aufnahmenbesser wird.

In jeder der vorstehend genannten Varianten kann die Relativbewegung zwischen dem Gefäß und dem Beleuchtungsbereich erzeugt werden z.B. durch eine Rotation des Gefäßes um eine Achse und/oder durch eine Translationsbewegung.

Wenn das Gefäß bereits axialsymmetrisch ist, wie eine Flasche, kann es sich bei der Rotationsachse der Relativbewegung um die Achse des Gefäßes handeln. Zum Erzeugen der Relativbewegung kann das Gefäß beispielsweise auf einem Drehteller platziert sein, oder in einem Sternrad eines Inspektionsmoduls (z.B. einer Glasformgebungsmaschine). Zusätzlich oder alternativ kann das Gefäß durch eine Greifervorrichtung ergriffen und gedreht werden. Eine Translationsbewegung kann erzeugt werden, indem das Gefäß oder der Drehteller bzw. das Sternrad auf einem Verschiebetisch angeordnet sind, der mittels eines Motors (z.B. eines Stepper- oder Servomotors) antreibbar ist.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Auslesen einer auf einer Wand eines Gefäßes angeordneten Kodierung, wobei die Vorrichtung eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Beleuchtungsbereichs auf dem Gefäß und eine Kamera zum Aufnehmen von Einzelaufnahmen aufweist. Erfindungsgemäß wird als Kamera eine Matrixkamera eingesetzt, und die Lichtquelle ist - bei in die Vorrichtung eingesetztem Gefäß - konfiguriert zum Erzeugen eines Beleuchtungsbereichs auf dem Gefäß, der in einer Umfangsrichtung des Gefäßes eine Breite von maximal 7 mm aufweist, wobei die Vorrichtung ferner eine Auswerteeinheit aufweist, die konfiguriert ist zum Zusammensetzen eines Bilds der Kodierung aus einer Serie von Einzelaufnahmen. Der Einsatz einer Matrixkamera und einer Lichtquelle mit einer im Vergleich zum Stand der Technik sehr schmalen Breite des von ihr erzeugten Beleuchtungsbereichs bieten die vorstehend erläuterten Vorteile. Die Auswerteeinheit kann Teil einer Computereinrichtung sein. Die Computereinrichtung kann als Steuerung der Vorrichtung ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist die Lichtquelle konfiguriert zum Erzeugen eines streifenförmigen Beleuchtungsbereichs auf dem Gefäß. Ein solcher streifenförmiger Beleuchtungsbereich hat den Vorteil, dass mit einem eindimensionalen, d.h. linienförmigen Scan ein besonders einfaches Zusammensetzen des Gesamtbilds der Kodierung möglich ist.

Vorzugsweise ist die Lichtquelle konfiguriert zum Erzeugen eines Beleuchtungsbereichs auf dem Gefäß, der in einer Umfangsrichtung des Gefäßes eine Breite von 3 mm bis 6 mm aufweist, noch weiter bevorzugt eine Breite von 4 mm bis 5 mm. Diese Abmessungen haben sich als besonders günstig erwiesen, um Kodierungen mit typischen Kodierungsflächen von bis zu 8 x 8 mm oder 10 x 10 mm mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von Einzelaufnahmen auslesen zu können.

Günstig ist es, wenn der Beleuchtungsbereich quer zur Umfangsrichtung des Gefäßes, d.h. vorzugsweise parallel zu einer Axialrichtung des Gefäßes, eine Länge aufweist, die mindestens so groß ist wie eine Abmessung der Kodierungsfläche in der entsprechenden Raumrichtung.

Die Vorrichtung umfasst zweckmäßig einen Antrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Gefäß und dem Beleuchtungsbereich. Dafür könnte zwar die Lichtquelle bzw. eine Beleuchtungsanordnung rings um das Gefäß bewegt werden. Als günstiger hat es sich jedoch erwiesen, wenn eine Rotationsbewegung des Gefäßes erzeugt wird. Um dies zu erreichen, kann das Gefäß beispielsweise auf einem Drehteller oder in einem zur einer Inspektionmaschine gehörenden Sternrad angeordnet oder von entsprechenden, rotierbaren Greifern erfasst und gedreht werden.

In einer Weiterbildung umfasst die Vorrichtung eine variable Blende zum Verändern der Breite des Beleuchtungsbereichs in der Umfangsrichtung des Gefäßes. Dies bietet den Vorteil, die Vorrichtung leicht an unterschiedliche Behältergrößen oder unterschiedliche Formen der Kodierung anpassen zu können und die Breite des Beleuchtungsbereichs (oder -streifens) zu beeinflussen.

Günstig kann es sein, wenn die Lichtquelle einen kontrastverstärkenden Filter aufweist. Dies verbessert die Qualität der Aufnahmen und erleichtert das Auslesen der Kodierung.

Zum Einsatz kommen können das Verfahren oder die Vorrichtung beispielsweise in einem Sternrad einer Prüfmaschine, die ihrerseits Teil einer Glasformungsmaschine oder dieser nachgeordnet sein kann. Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines zu inspizierenden Gefäßes mit einer Kodierung,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung zum Verständnis des des „Beleuchtungsbereichs“ und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Überdeckung einer Kodierung mit einer Serie von Einzelaufnahmen.

Übereinstimmende Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ein zu inspizierendes Gefäß 1. Das Gefäß 1 kann, muss aber nicht zwingend, transparent oder zumindest transluzent ausgebildet sein, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff. Es kann flaschenförmig ausgebildet sein, beispielsweise rotationssymmetrisch mit einer Symmetrieachse A. Das Gefäß 1 kann jedoch auch andere als kreisrunde Querschnitte aufweisen, beispielsweise ellipsenförmige oder polygonale Querschnitte.

Das Gefäß 1 hat eine Wand 2 und einen Boden 3. An der Wand 2 des Gefäßes ist eine Kodierung K vorgesehen, die eine Kodierungsfläche 4 einnimmt. Die Kodierungsfläche 4 hat in einer Umfangsrichtung U des Gefäßes 1 eine Breite b, parallel zur Axialrichtung A des Gefäßes 1 eine Höhe h. Die Breite b und die Höhe h können beispielsweise jeweils zwischen 7 mm und 12 mm betragen, beispielsweise jeweils 8 mm oder jeweils 10 mm.

In der Vergrößerung der Kodierung K in Fig. 1 ist zu erkennen, dass die Kodierung K aus einer matrixförm igen Anordnung einzelner Kodierungselemente 5 gebildet ist. Die einzelnen Kodierungselemente 5 sind als Erhebung oder als Vertiefung in der Wand 2 des Gefäßes 1 erzeugt, beispielsweise beim Ausformen des Gefäßes 1 in einer Glasformungsmaschine. Alternativ kann die Kodierung auch nach der eigentlichen Glasformung angebracht werden, beispielsweise durch das Erzeugen mit Hilfe energiereicher Laserstrahlung. Jedes einzelne Kodierungselement 5 ist derart dimensioniert, dass sich an seinem Ort das Ausmaß der Reflektivität und/oder der Trans- missivität der Wand 2 des Gefäßes 1 signifikant von den Bereichen der Gefäßwand 2 ohne ein solches Kodierungselement 5 unterscheidet.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Seitenansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Auslesen einer Kodierung K auf der Wand 2 des Gefäßes 1 . Die Vorrichtung 10 verfügt über einen Drehteller 11 oder ein Sternrad 11 , auf bzw. in dem das zu inspizierende Gefäß 1 angeordnet werden kann. Der Drehteller/Sternrad 11 kann mittels eines Antriebs 12, beispielsweise eines Servoantriebs, zu einer Drehbewegung angetrieben werden. Vorzugsweise fällt eine Achse der Drehbewegung des Drehtellers 11 zusammen mit der Symmetrieachse A des Gefäßes 1. Alternativ zu einem Drehteller 11 kann auf beliebige andere Weise eine Bewegung des Gefäßes 1 innerhalb der Vorrichtung 10 erzeugt werden, beispielsweise translatorisch anstelle oder zusätzlich zu einer rotatorischen Bewegung.

Eine Lichtquelle 13 erzeugt Licht, das durch eine Blende 14 kollimiert wird auf einen Beleuchtungsbereich 15 auf der Wand 2 des Gefäßes 1. Der Beleuchtungsbereich 15 hat in Umfangsrichtung U des Gefäßes 1 eine Breite B, die kleiner ist als die Breite b der Kodierungsfläche 4. In Umfangsrichtung U des Gefäßes 1 wird folglich nicht die gesamte Breite b der Kodierungsfläche 4 von der durch die Lichtquelle 13 erzeugten Beleuchtung bedeckt.

Im Strahlengang 16 des von der Lichtquelle 13 erzeugten Lichts können sich optional ein oder mehrere weitere optische Elemente 17 befinden, beispielsweise ein Diffusor (zum Erzeugen einer gleichmäßigeren, homogeneren Lichtverteilung) 17 und/oder ein kontrastverstärkender Filter 17.

Die Vorrichtung 10 weist ferner eine Kamera 19 auf, die konkret als Matrixkamera 19 ausgebildet ist, d.h. als Kamera mit einer matrixförmigen, zweidimensionalen Anordnung lichtempfindlicher Elemente (bzw. Pixel). Ein Sichtfeld 20 der Kamera ist auf das Gefäß 1 gerichtet und so groß, dass es zumindest den Beleuchtungsbereich 15 abdeckt, vorzugsweise sogar so groß, dass es die gesamte Kodierungsfläche 4 abdeckt. Allerdings könnte das Sichtfeld 20 der Matrixkamera 19 auch schmaler gewählt werden, sogar schmaler als die Breite B des Beleuchtungsbereichs 15. Ein Strahlteiler 19a ist derart angeordnet, dass am Ort des Gefäßes 1 der Strahlengang 16 des von der Lichtquelle 13 erzeugten Lichts und das Sichtfeld 20 der Kamera 19 zumindest im Wesentlichen koaxial zueinander sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verlauf der Strahlen vom Gefäß 1 zur Kamera 19 im Wesentlichen horizontal bzw. denkrecht zur Achse A des Gefäßes 1. Die Lichtquelle 13 ist oberhalb dieses Pfades angeordnet und sendet ihr Licht in diesem Ausführungsbeispiel vertikal nach unten, bis es durch den Strahlteiler 19a umgelenkt wird. Alternativ könnten z.B. die Positionen von Lichtquelle 13 und Kamera 19 gegeneinander getauscht werden.

Eine telezentrische Optik 19b ist in die Kamera 19 integriert oder dieser vorgeordnet, so dass das Sichtfeld 20 der Kamera 19, d.h. der Strahlengang des von der Kamera 19 erfassten Lichts, zwischen dem Gefäß 1 und der telezentrischen Optik 19b zumindest weitgehend parallel verläuft. Im Fall eines Gefäßes 1 mit einer gekrümmten Seitenwand (wie dargestellt), beispielsweise einer Glasflasche, erfasst die Kamera 19 somit die volle Höhe der Beleuchtung von der Lichtquelle 13, während die Breite B des erfassten Bereichs der Beleuchtungsfläche 15 durch die Krümmung der Gefäßwand und die dadurch bedingte seitliche Ablenkung der Lichtstrahlen weiter begrenzt wird. Einzelheiten zur Begrenzung des Beleuchtungsbereichs 15 werden nachfolgenden anhand von Fig. 4 erläutert werden. Eine Computereinrichtung 21 steuert den Betrieb der Vorrichtung 10. Sie verfügt über eine Auswerteeinheit 22, die dazu konfiguriert ist, aus mittels der Matrixkamera 19 aufgenommenen Einzelaufnahmen ein gesamtes Bild der Kodierung K zusammen zu setzen bzw. die Kodierung auszulesen. Die Computereinrichtung 21 kann über einen Speicher verfügen, um Einzelaufnahmen oder auch zusammengesetzte digitale bzw. virtuelle Bilder der Kodierung K zu speichern. Die Computereinrichtung kann operativ mit der Lichtquelle 19, dem Antrieb 12 und der Matrixkamera 19 verbunden sein, um diese Komponenten der Vorrichtung 10 anzusteuern und zu koordinieren.

Fig. 3 zeigt die Vorrichtung 10 gemäß Fig. 2 in der Draufsicht. Zu erkennen ist hier, dass die Lichtquelle 13 und die ihr vorgelagerte Blende 14 oberhalb des Lichtwegs zwischen dem Gefäß und der telezentrischen Optik 19b angeordnet sind. Die Breite des erfassten bzw. ausgeleuchteten Bereichs der Beleuchtungsfläche 15 ist mit B angegeben, die Breite der Kodierung K mit b. Vorzugsweise stimmt die Achse A des Gefäßes 1 mit der Achse des Drehtellers 11 überein, damit sich die Position der äußeren Oberfläche des Gefäßes 1 während der Rotation des Gefäßes 1 möglichst nicht ändert.

Anhand von Fig. 4 kann nachvollzogen werden, wie der Begriff „Beleuchtungsbereich“ im Kontext der Erfindung zu verstehen ist. Schematisch - und insbesondere unabhängig von ihrer tatsächlichen geometrischen Anordnung - sind in Fig. 4 das Gefäß 1 , die Lichtquelle 13 und die Matrixkamera 19 dargestellt. Das Gefäß 1 hat im vorliegenden Beispiel eine konvex gekrümmte äußere Oberfläche mit einem Krümmungsradius R um die Achse A des Gefäßes 1. Eine Kodierungsfläche 4 auf der Oberfläche des Gefäßes 1 enthält die Kodierung K. In Umfangsrichtung U des Gefäßes 1 hat die Kodierungsfläche 4 eine Breite b.

Von der Lichtquelle 13 auf das Gefäß 1 fallendes Licht wird an der Oberfläche des Gefäßes 1 nach der Regel „Einfallswinkel = Ausfallswinkel“ reflektiert, bevor es auf die Matrixkamera 19 gelangt. In Fig. 4 sind nun die äußeren Randstrahlen 16a des von der Lichtquelle 13 ausgesandten Lichts dargestellt, die gerade noch auf die Matrixkamera 19 gelangen. Die äußeren Randstrahlen 16a werden dabei festgelegt durch die jeweiligen Abstände der Lichtquelle 13, der Blende 14 und des Gefäßes 1 , durch die seitliche Ausdehnung der Lichtquelle 13 und der Blende

14 sowie durch den Krümmungsradius R der Wand 2 des Gefäßes 1. Der Beleuchtungsbereich

15 ist nun derjenige Bereich auf dem Gefäß 1 , der von den Randstrahlen 16a begrenzt wird. Mit anderen Worten: Der Beleuchtungsbereich 15 ist derjenige Bereich auf der Oberfläche des Gefäßes 1 , von dem aus Licht von der Lichtquelle 13 auf die Matrixkamera 19 reflektiert wird. Definiert wird die Größe dieses Beleuchtungsbereichs 15 in Umfangsrichtung des Gefäßes 1 durch die Ausdehnung der Lichtquelle 13, die Größe der Öffnung in der Blende 14, die jeweiligen Abstände zwischen Lichtquelle 13, Blende 14 und Gefäß 1 , und durch den Krümmungsradius R der Oberfläche des Gefäßes 1. Wenn also beispielsweise die Krümmung der Oberfläche des Gefäßes 1 kleiner wird, d.h. der Krümmungsradius R größer wird, würde sich auch die Breite B des Beleuchtungsbereichs 15 vergrößern. Um die Breite B des Beleuchtungsbereichs 15 konstant zu halten bzw. zu begrenzen, müsste als Gegenmaßnahme die Ausdehnung der Lichtquelle 13 oder - bevorzugt - die Öffnungsweite der Blende 14 verringert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind unter diesen Maßgaben derart gestaltet, dass die Breite B des Beleuchtungsbereichs 15 auf dem Gefäß 1 kleiner ist, als eine Breite b der Kodierungsfläche 4 in Umfangsrichtung U des Gefäßes 1. Vorzugsweise hat der Beleuchtungsbereich 15 in Umfangsrichtung U eine Breite B von maximal 7mm oder von lediglich 3 - 6 mm.

Fig. 5 zeigt schematisch, wie im erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 die Kodierung K auf dem Gefäß ausgelesen wird. Um ein Bild der gesamten Kodierung zu gewinnen, wird eine Serie S von Einzelaufnahmen mittels der Matrixkamera erzeugt, wobei die Einzelaufnahmen E der Serie S derart angeordnet und dimensioniert sind, dass sie insgesamt die Kodierungsfläche 4 der Kodierung K überdecken. Jede Einzelaufnahme E ist zweidimensional, da es sich bei der Kamera um eine Matrixkamera 19 handelt. Die Einzelaufnahme E hat eine Breite und eine Höhe H. Der für das Auslesen der Kodierung K verwertbare Bereich ist jedoch begrenzt durch den Beleuchtungsbereich 15, der von der Lichtquelle 13 auf der Wand 2 des Gefäßes 1 erzeugt wird. Zum besseren Verständnis ist in Fig. 5 folglich für jede Einzelaufnahme E lediglich der optisch auswertbare Bereich dargestellt, der dem Beleuchtungsbereich 15 entspricht und somit eine Breite B und eine Höhe H aufweist. Die Höhe H des im Ausführungsbeispiel streifenförmigen Beleuchtungsbereichs 15 kann größer sein als die Höhe h der Kodierungsfläche 4, während die Breite B des Beleuchtungsbereichs 15 kleiner ist als die Breite b der Kodierungsfläche 4 in Umfangsrichtung U des Gefäßes. Beispielsweise kann die Breite B des Beleuchtungsbereichs 15 von 4 mm bis 6 mm betragen, vorzugsweise 5 mm, wenn die Kodierung K eine Kodierungsfläche 4 von 8 x 8 mm einnimmt.

In Fig. 5 wird die Kodierungsfläche 4 mit einer Serie S von insgesamt sechs Einzelaufnahmen E abgedeckt. Diese Anzahl ist jedoch frei wählbar, je nach Art der verwendeten Matrixkamera 19, der Größe der Kodierungsfläche 4 oder der Art des Gefäßes 1. Beispielsweise kann eine Serie S zwischen fünf und einhundert Einzelaufnahmen E aufweisen.

Zwischen der Aufnahme zweier benachbarter Einzelaufnahmen E erfolgt jeweils eine Relativbewegung zwischen dem Beleuchtungsbereich 15 und dem Gefäß 1 in Umfangsrichtung U des Gefäßes 1. Diese Relativbewegung kann beispielsweise so groß gewählt sein, dass zwei einander benachbarte Einzelaufnahmen E jeweils über bis zu 30%, bis zu 40% oder auch bis zu 50% oder bis zu 60% oder bis zu 90% ihrer Breite B miteinander überlappen. Die Überlappung einander benachbarter Einzelaufnahmen E erleichtert das Erkennen identischer Strukturen in den einander benachbarten Einzelaufnahmen E und somit das Zusammensetzen eines Gesamtbildes

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP der Kodierung K aus der Serie S von Einzelaufnahmen E. Dieses Zusammensetzen bzw. Auslesen der Kodierung K kann in der Auswerteeinheit 22 erfolgen, kann jedoch auch wahlweise außerhalb der Vorrichtung 10 stattfinden. In letzterem Fall würde die Vorrichtung 10 lediglich die Einzelaufnahmen E erzeugen.

Im Übrigen kann Fig. 3 auch angesehen werden als Darstellung eines (insb. durch Bildverarbeitung, z.B. mittels eines Algorithmus, insb. einer künstlichen Intelligenz, Kl) aus den Einzelaufnahmen E zusammengesetzten Gesamtbildes der Kodierung K.

Die in der Vorrichtung 10 verwendete Blende 14 im Strahlengang 16 der Lichtquelle 13 kann starr sein. Alternativ kann die Blende 14 variabel sein, um ein Verändern der Breite B des Beleuchtungsbereichs 15 zu ermöglichen. Mit dieser Konfiguration wird die Vorrichtung 10 leichter an verschiedene Behältergrößen und -formen anpassbar.

Ausgehend von den beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Vorrichtung und das Verfahren in vielfacher Weise abgewandelt und angepasst werden. Als Kamera kann beispielsweise eine Matrixkamera 19 mit einer Größe von wenigstens 500 x 120 Pixeln verwendet werden, beispielsweise mit einer Größe von 640 x 190 Pixeln. Die Aufnahmefrequenz der Matrixkamera 19 kann größer als 400 Hz sein, vorzugsweise größer als 800 Hz, noch weiter bevorzugt im Bereich von 1000 - 1200 Hz. Die Anzahl der Einzelaufnahmen E in einer Serie S zum Überdecken der Kodierungsfläche 4 einer Kodierung K kann beispielsweise 10 - 120 betragen, vorzugsweise 50 - 100. Die Lichtquelle 13 kann eine Dauerlichtquelle sein, d.h. während der Aufnahme einer Serie S von Einzelaufnahmen E kontinuierlich Licht aussenden. Alternativ kann die Lichtquelle 13 eine Stroboskop-Lichtquelle sein.

Weitere Änderungen sind durchaus denkbar. Sämtliche Merkmale, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden, können einzeln oder in beliebiger Kombination auch in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einsatz kommen, und umgekehrt.