Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Detektieren von Fehlstellen in der Oberfläche gewölbter Artikel der lebensmittelverarbeiten den Industrie. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum auto matischen Detektieren von Fehlstellen in der Oberfläche gewölbter Artikel der lebensmittelverarbeitenden Industrie.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen kommen bei der automatischen Verar beitung von Artikeln der lebensmittelverarbeitenden Industrie zum Einsatz. Ziel ist es, mögliche Fehlstellen in Artikeln automatisch zu detektieren, um so bei spielsweise zu prüfen, ob die Artikel den gewünschten Qualitätsanforderungen entsprechen. Die Erkennung und Lokalisation von Fehlstellen dient unter anderem auch dazu, erforderliche Basisdaten für ein automatisches Nach trimmen bzw. Nachbearbeiten bereitzustellen, um mögliche Fehlstellen herausscheiden oder abtrennen zu können.

So zeigt beispielsweise das Dokument EP 2 531 038 B1 eine Lebensmittelver- arbeitungseinrichtung zum Erfassen und Abschneiden von hartem Gewebe aus Lebensmittelprodukten. Die Erfassung möglicher Fehlstellen erfolgt gemäß der Lehre des Dokuments EP 2 531 038 B1 mittels Röntgenstrahlung.

Die Verwendung von Röntgenstrahlung bei der Qualitäts- und Fehl stellenbeurteilung von Artikeln der lebensmittelverarbeitenden Industrie ist stets mit einem erhöhten Aufwand und entsprechend hohen Kosten verbunden. Da die Artikel zum Erkennen möglicher Fehlstellen mittels Röntgenstrahlung durch leuchtet werden, ist es erforderlich, entsprechende angepasste Förderein- richtungen bereitzustellen, die - zumindest im Bereich der Fehlstellenerkennung - für Röntgenstrahlung hinreichend durchlässig sind. Hinzu kommen Aufwand und Kosten für Betrieb und Wartung der Röntgenquelle sowie die Beachtung der im Umgang mit Röntgenstrahlung erforderlichen Sicherheitsbestimmungen, insbesondere solchen zum Strahlenschutz. Insgesamt ist eine Untersuchung der Artikel mittels Röntgenstrahlung mit hohem Aufwand verbunden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, das eine zuverlässige Detektion möglicher, in der Oberfläche gewölbter Artikel der lebensmittelverarbeitenden Industrie vorhandener Fehlstellen bei gleich zeitig möglichst einfachem apparativen Aufbau gewährleistet. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine solche Fehlstellenerkennung ohne Nutzung von Röntgenstrahlung zu gewährleisten. Des Weiteren besteht die Aufgabe darin, eine entsprechende Vorrichtung vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: Fördern der Artikel mittels eines Förderbandes in eine Förderrichtung, Beleuchten der Artikel mittels einer oberhalb des Förderbandes angeordneten Linienlaserlicht quelle, sodass das eine mittels der Linienlaserlichtquelle erzeugte Laserlinie quer zu der Förderrichtung ausgerichtet ist, zeilenweises Erfassen zurückgestreuten Lichtes mittels einer oberhalb des Förderbandes angeordneten Kamera während des Förderns der Artikel jeweils durch Aufnahme eines Zeilenprofils, Ermitteln von die Querschnittshöhen repräsentierenden Rohzeilenhöhendaten aus dem aufgenommenen Zeilenprofil, Ermitteln von Rohoberflächenhöhendaten durch Zusammensetzen der in Förderrichtung ermittelten Rohzeilenhöhendaten, Ermitteln geglätteter Oberflächenhöhendaten durch Filtern der Rohzeilenhöhendaten und/oder der Rohoberflächenhöhendaten unter Anwendung mindestens eines Filterkriteriums, Ermitteln von Differenzhöhendaten durch Subtraktion der geglätteten Oberflächenhöhendaten von den Rohzeilenhöhendaten. Vorzugsweise ist die Kamera als Zeilenkamera ausgebildet. Insbesondere kommen Kameras der Produktserie „RANGER“ aus dem Hause der Firma SICK zum Einsatz. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass mit vergleichsweise geringem apparativen Aufwand mögliche Fehlstellen in der Oberfläche ge wölbter Artikel der lebensmittelverarbeitenden Industrie zuverlässig automatisch detektiert werden können.

Hierzu kommt ausschließlich Licht im sichtbaren und/oder infraroten Wellen längenbereich zum Einsatz. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Er kennung möglicher Fehlstellen allein durch optische Abtastung der Oberfläche der zu untersuchenden Artikel erfolgt. Die Artikel können daher auf einem üblichen Endlosförderband transportiert werden. Die zur automatischen Er kennung der Fehlstellen benötigten optischen Geräte beschränken sich daher auf die genannte Linienlaserlichtquelle sowie die Kamera.

Die Kamera ist insbesondere ausgebildet, jeweils Zeilenprofile der mittels der Linienlaserlichtquelle beleuchteten Artikel aufzunehmen. Anders ausgedrückt werden die Artikel zeilenweise optisch abgetastet. Aus diesen Zeilenprofilen werden Rohzeilenhöhendaten ermittelt, also zu jedem Zeilenprofil, das die Helligkeitsverteilung des durch den Artikel zurückgestreuten Lichtanteils einer abgetasteten Zeile wiedergibt, ein entsprechender Datensatz, der einem Höhenprofil entlang dieser Zeile entspricht.

So werden aus den optisch aufgenommenen Zeilenprofilen geometrische Daten, nämlich die jeweilige Höhe des Artikels, gemessen ab der Oberfläche des Förderbandes, für jede der genannten Zeilen ermittelt. Im Weiteren wird durch die Ermittlung von Rohoberflächenhöhendaten, die sich durch Zusam mensetzen der Rohzeilenhöhe in der Förderrichtung ergeben, ein Höhenprofil für den gesamten optisch abgetasteten Artikel über der (x,y)-Ebene ermittelt.

Die x-Richtung bezeichnet hierbei jene Richtung, die parallel zur Förderrichtung ist, während die y-Richtung im rechten Winkel zu dieser verläuft. Hierzu wird beispielsweise die Bandgeschwindigkeit in der Förderrichtung erfasst bzw. die Bandgeschwindigkeit elektronisch vorgegeben, sodass jederzeit bekannt ist, wo sich der Artikel befindet und wie die Rohzeilenhöhen zu dem genannten Höhenprofil zusammengesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet so den Vorteil, dass es allein durch optische Abtastung ermöglicht, Fehlstellen in den Artikeln automatisch zu detektieren. So werden erfindungsgemäß aus den Rohoberflächenhöhendaten durch entsprechende Filterung geglättete Oberflächenhöhendaten ermittelt. Durch anschließendes Erzeugen von Differenzhöhendaten durch Subtraktion der Rohoberflächenhöhendaten von den geglätteten Oberflächenhöhendaten werden Differenzhöhendaten ermittelt, die Auskunft über mögliche Fehlstellen in den Artikeln geben. Damit stellt das erfindungsgemäße Verfahren eine Lösung bereit, die sowohl mit geringem technischem apparativem Aufwand einhergeht, als sich auch von der Kostenseite her, als besonders günstig erweist.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch Vergleichen der Differenzhöhendaten mit mindestens einem vorgegebenen Schwellenwert ti zum Erkennen der Fehlstellen in der Oberfläche der Artikel und Ermitteln von Fehlstellendaten, die zumindest die Positionen der Fehlstellen repräsentieren. Dies bietet den Vorteil, dass die Position(en) möglicher Fehlstellen unmittelbar anhand der Fehlstellendaten identifiziert werden können.

Durch Vorgabe des genannten Schwellenwertes ist es zudem möglich, die Sensitivität des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung von möglichen Fehlstellen in den Artikeln an die jeweils gegebenen Umstände anzupassen. Dies erlaubt eine zuverlässige und präzise Erkennung von möglichen Fehl stellen, insbesondere eine komfortable Anpassung der Auslöseschwelle, bei der Fehlstellen erkannt werden. Beispielsweise kann so die Empfindlichkeit der automatischen Erkennung von Fehlstellen an die jeweils zu untersuchenden Artikel optimal angepasst werden.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch Absuchen der Differenzhöhendaten nach Clustern und Klassifizieren dieser als Fehlstellen. Dies bietet den Vorteil, dass nur solche Bereiche als Fehlstellen erkannt werden, in denen es zu einer entsprechenden Häufung kommt. Auf diese Weise ist die Erkennung möglicher Fehlstellen äußerst robust gegenüber Störeinflüssen. Damit ein Bereich als Fehlstelle erkannt wird, muss es in einem (zweidimensionalen) räumlichen Bereich zu der genannten Häufung kommen, damit diese eindeutig als eine solche erkannt und identifiziert wird. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Beleuchtung mittels der Linienlaserlichtquelle, die im Folgenden auch kurz als Laserlichtquelle bezeichnet wird, schräg erfolgt, indem die Linienlaser- lichtquelle gegenüber dem Normalenvektor des Förderbandes um einen Be leuchtungswinkel im Bereich zwischen 10° und 80° geneigt angeordnet ist.

Die Schrägstellung der Laserlichtquelle wirkt sich vorteilhaft auf die Aus leuchtung des optisch abzutastenden Artikels aus, da unterschiedliche Artikel- höhen zu einer entsprechend stärkeren „Auslenkung“ der Laserlichtlinie gegen über einer auf gleicher Höhe verlaufenden Laserlichtgrundlinie, die sich auf einem Artikel konstanter Höhe einstellen würde, führen, sodass die anschließende Ermittlung der Rohzeilenhöhendaten eine entsprechend höhere Auflösung erfährt.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Aufnahme des Zeilenprofils unter einem Aufnahmewinkel zwischen 15° und 90° gegenüber dem Normalenvektor des Förderbandes erfolgt. Anders ausgedrückt erfolgt die Aufnahme des Zeilenprofils entweder unter Schrägstellung oder mit Blick aus der Senkrechten auf den Artikel.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist der Betrag des Aufnahmewinkels kleiner als der Betrag des Beleuchtungswinkels. Dies hat den Vorteil, dass sowohl die Beleuchtung der Artikel mit der Laserlinie durch die Laserlichtquelle als auch die Betrachtung des zurückgestreuten Lichts mittels der Kamera unter Schrägstellung entgegen der Förderrichtung erfolgt. So wird verhindert, dass Erhebungen, also Bereiche der Artikel größerer Höhe, zu unerwünschten Verschattungen der Laserlichtquelle führen, die andernfalls zu einer Störung der Erstellung der Rohzeilenhöhendaten führen könnte.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Rohoberflächenhöhendaten mit einem vorgegebenen unteren Schwellenwert t _u verglichen werden, und falls diese kleiner als der untere Schwellenwert t _u sind, als Hintergrund gekennzeichnet werden. Vorteilhafterweise findet so eine Differenzierung zwischen dem Hintergrund, der insbesondere durch das Förderband gebildet wird, und einem auf diesen geförderten Artikel statt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die Trennung der Höheninformation von Hintergrund und Artikel, die Berandung der Artikel in den Oberflächenhöhendaten eindeutig kennzeichenbar ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Rohoberflächenhöhendaten mit einem vorgegebenen oberen Schwellenwert t ₀ verglichen werden, und falls diese größer als der obere Schwellenwert t ₀ sind, als Messfehler gekennzeichnet werden. Insbesondere durch Wahl eines oberen Schwellenwertes, der oberhalb der maximal zu erwartenden Höhenwerte liegt, können durch Messfehler oder Artefakte bedingte Störungen zuverlässig ausgeblendet werden. Derartige unzulässige Höhenwerte werden auf diese Weise ausgeblendet und bilden daher keine relevante Störgröße mehr, die die weitere Verarbeitung nachteilig beeinflussen könnte.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass das Ermitteln geglätteter Oberflächenhöhendaten und/oder der Rohzeilenhöhendaten zumindest mittels Filterung durch Interpolation erfolgt.

Auf diese Weise werden mittels Filterung geglättete Oberflächenhöhendaten gewonnen, die quasi einen idealisierten Artikel mit möglichst glatter Oberfläche repräsentieren. Dieser mittels der geglätteten Oberflächenhöhendaten ermittelte hypothetische Artikel weist demnach keine lokalen Oberflächenunebenheiten auf, sondern eine durchgehend glatte Oberfläche, also eine solche, die bezüglich der Größe des gesamten Artikels vernachlässigbar geringe lokale Höhenänderungen aufweist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Filterung durch stückweise lineare Interpolation. Dies bietet den Vorteil möglichst geringer numerischer Komplexität bei hinreichender Genauigkeit zur Berechnung der geglätteten Oberflächenhöhendaten.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Filterung eine Rausch-/Störunterdrückung umfasst. Dies bietet den Vorteil, dass Kleinsignalstörungen, insbesondere solche, die gemäß statistischer Verteilung, die zum Beispiel aufgrund weißen Rauschens einwirken, wirksam ausgeblendet werden können. So wird vermieden, dass derartige Störungen zu Fehlauswertungen hinsichtlich der Ermittlung der Fehlstellendaten führen.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Rausch/-Störunterdrückung durch morphologische Filterung bewirkt wird. Anders ausgedrückt wird die Rausch-/Störunterdrückung dadurch bewirkt, dass große Strukturen der jeweiligen Rohzeilenhöhendaten und/oder Oberflächenhöhendaten erhalten bleiben und kleine Strukturen entfernt werden. Auf diese Weise werden die ehemals vorhandenen Störungen vollständig oder jedenfalls zum Großteil eliminiert.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist durch Durchführen einer Kantenerkennung der Rohzeilenhöhendaten und/oder der geglätteten Oberflächenhöhendaten zur Ermittlung des Randes der Artikel und Maskieren der Rohzeilenhöhendaten und/oder der geglätteten Oberflächenhöhendaten, die in einem Randbereich lokalisiert sind, wobei der Randbereich sich von dem Rand der Artikel bis zu einer von diesem Rand um eine vorgegebene Rand breite beabstandeten Randbereichsgrenze erstreckt sowie Ausblenden der maskierten Rohzeilenhöhendaten und/oder der geglätteten Oberflächenhöhen daten bei dem Ermitteln der Differenzhöhendaten gekennzeichnet.

Vorteilhafterweise wird so zunächst der Außenrand des jeweiligen Artikels erkannt und ausgehend von diesem erkannten Außenrand ein Randbereich definiert, der anschließend herausmaskiert wird, also bei der Verarbeitung nicht berücksichtigt wird. Dieses ist insbesondere deswegen vorteilhaft, da gerade im Randbereich der Artikel die Änderungsrate bzw. der Gradient der Artikelhöhe verhältnismäßig groß ist. Derartig große Änderungsraten der Artikelhöhe könnten - würden diese nicht wie zuvor beschrieben, durch Maskierung ausgeblendet werden - gegebenenfalls dazu führen, dass diese Randbereiche fälschlicherweise als Fehlstellen klassifiziert würden. Durch die genannten Verfahrensmerkmale wird dies zuverlässig ausgeschlossen und so insgesamt die Robustheit des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber Fehlaus wertungen signifikant erhöht und stets eine zuverlässige Fehlstellenerkennung gewährleistet. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich durch Durchsuchen der Fehlstellendaten nach Fehlstellenclustern und Kennzeichnen derjenigen Fehlstellencluster, deren Flächenmaß einen vorgegebenen unteren Flächen schwellenwert tf _u überschreitet und Kennzeichnen derselben als Fehlstellen aus. Die Vorgabe eines unteren Flächenschwellenwertes bietet den Vorteil, dass nur solche Fehlstellencluster als Fehlstellen bewertet werden, deren Flächenmaß größer als der genannte Schwellenwert ist.

So wird sichergestellt, dass nur solche Bereiche als Fehlstellen gewertet werden, die eine ausreichende Flächenausdehnung aufweisen. Hierdurch wird die Auswertung einerseits robuster gegenüber möglichen Störungen und andererseits kann durch Vorgabe des genannten unteren Schwellenwertes die Klassifizierung, ob es sich um eine Fehlstellung oder nicht handelt, an die jeweiligen Gegebenheiten, insbesondere an die Eigenschaften der zu untersuchenden Artikel angepasst werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Artikel Fischfilets und die Fehlstellen mögliche, in den Fischfilets vorhandene, Zwischenräume. Die vorliegende Erfindung eignet sich daher insbesondere für das automatische Detektieren von Fehlstellen, in Form von Zwischenräumen, die auch als „gaps“ bezeichnet werden, in der Oberfläche von Fischfilets. Mit dem erfindungs gemäßen Verfahren ist es also möglich, vollautomatisch die Qualität von Fisch filets anhand der genannten Fehlstellen zu bestimmen.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Beleuchtung der Fischfilets mit rotem Laserlicht durchgeführt wird. Die Beleuchtung mit rotem Laserlicht wirkt sich insbesondere positiv auf den Kontrastreichtum des zurückgestreuten Lichts aus, sodass die mittels der Kamera aufgenommenen Zeilenprofile mit hoher Genauigkeit in Rohzeilenhöhendaten umgewandelt werden können.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich durch auto matisches Ausschleusen derjenigen Fischfilets von dem Förderband, deren ermittelte Fehlstellen einen vorbestimmten Fehlstellenschwellenwert t _fS über schreiten, aus. Vorteilhaft werden so vollautomatisch diejenigen Fischfilets aus dem Produktionsprozess ausgeschleust, die so viele Fehlstellen aufweisen, dass diese für die weitere Verarbeitung nicht geeignet sind oder alternativ einer weitergehenden Nachbearbeitung zugeführt werden

Des Weiteren wird die Aufgabe durch eine entsprechende Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine zum Fördern der Artikel mittels eines Förderbandes in eine Förderrichtung einge richtete Fördereinrichtung, eine zum Beleuchten der Artikel eingerichtete Linienlaserlichtquelle, die oberhalb des Förderbandes derart angeordnet ist, dass eine mittels der Linienlaserlichtquelle erzeugte Laserlinie quer zu der Förderrichtung ausgerichtet ist, eine zum zeilenweisen Erfassen zurückgestreuten bzw. reflektierten Lichtes eingerichtete Kamera, die oberhalb des Förderbandes angeordnet ist und ausgebildet ist, während des Förderns der Artikel Zeilenprofile aufzunehmen, eine zum Ermitteln von die Querschnittshöhen repräsentierenden Rohzeilenhöhendaten aus dem aufgenommenen Zeilenprofil eingerichtete Auswerteeinrichtung umfasst, wobei die Auswerteeinrichtung zudem ausgebildet ist, Rohoberflächenhöhendaten durch Zusammensetzen der in Förderrichtung ermittelten Rohzeilenhöhendaten zu ermitteln, geglättete Oberflächenhöhendaten durch Filtern der Rohzeilenhöhendaten und/oder der Rohoberflächenhöhendaten unter Anwendung mindestens eines Filterkriteriums zu ermitteln,

Differenzhöhendaten durch Subtraktion der geglätteten Oberflächenhöhendaten von den Rohzeilenhöhendaten zu ermitteln.

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbundenen Vorteile entsprechen im Wesentlichen denen, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsge mäßen Verfahren zuvor erläutert worden sind. Da insbesondere die Auswerte einrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingerichtet und ausgebildet ist, die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte auszuführen, entsprechen die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzielten Vorteile in gleicher Weise denen des erfindungsgemäßen Verfahrens, auf welche an dieser Stelle im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Auswerteeinrichtung weiter ausgebildet ist, die Differenz höhendaten mit mindestens einem vorgegebenen Schwellenwert ti zum Erkennen der Fehlstellen in der Oberfläche der Artikel und Ermitteln von Fehlstellendaten zu vergleichen, wobei die Fehlstellendaten zumindest die Positionen der Fehlstellen repräsentieren. Vorzugsweise werden die Positionen relativ zu einem gewählten Referenzpunkt eines jeden Artikels angegeben. Alternativ können die Positionen bzgl. eines ortsfesten Koordinatensystems angegeben werden.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinrichtung weiter ausgebildet ist, die Differenzhöhendaten nach vorgegebenen Clustern abzusuchen und diese als Fehlstellen zu klassifizieren.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Laserlichtquelle s gegenüber der dem Normalenvektor des Förderbandes um einen Beleuchtungswinkel im Bereich zwischen 10° und 80° geneigt angeordnet ist.

Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kamera derart angeordnet, dass die Aufnahme des Zeilenprofils unter einem Aufnahmewinkel zwischen 15° und 90° gegenüber dem Normalenvektor des Förderbandes erfolgt.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Laserlichtquelle sowie die Kamera derart angeordnet sind, dass der Betrag des Aufnahmewinkels kleiner als der Betrag des Beleuchtungswinkels ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch ge kennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung ferner ausgebildet ist, die Rohoberflächenhöhendaten mit einem vorgegebenen unteren Schwellenwert t _u zu vergleichen, und falls diese kleiner als der untere Schwellenwert t _u sind, als Hintergrund zu kennzeichnen.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinrichtung ferner ausgebildet ist, Rohoberflächenhöhendaten mit einem vorgegebenen oberen Schwellenwert t ₀ zu vergleichen, und falls diese größer als der obere Schwellenwert t ₀ sind, als Messfehler zu kennzeichnen. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet dadurch, dass die Auswerteeinrichtung mindestens ein Interpolationsfilter umfasst, das eingerichtet ist, die geglätteten Oberflächenhöhendaten mittels Filterung durch Interpolation zu ermitteln.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Interpolationsfilter zur Filterung durch stückweise lineare Interpolation eingerichtet ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung ein zur Rausch/-Stör- unterdrückung ausgebildetes Filter umfasst.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das weitere Filter als morphologisches Filter ausgebildet ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Auswerteeinrichtung eine Kantenerkennungseinrichtung umfasst, die ausgebildet ist, eine Kantenerkennung der Rohzeilenhöhendaten und/oder der geglätteten Oberflächenhöhendaten zur Ermittlung des Randes der Artikel durchzuführen und, die Auswerteeinrichtung eine Maskierungseinheit umfasst, die zum Maskieren derjenigen der Rohzeilenhöhendaten und/oder der geglätteten Oberflächenhöhendaten ausgebildet ist, die in einem Randbereich lokalisiert sind, wobei der Randbereich sich von dem Rand der Artikel bis zu einer von diesem Rand um eine vorgegebene Randbreite beabstandeten Randbereichsgrenze erstreckt und die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, die maskierten Rohzeilenhöhendaten und/oder die geglätteten Oberflächen höhendaten bei dem Ermitteln der Differenzhöhendaten auszublenden.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinrichtung eine Fehlstellenclustererkennungseinheit umfasst, die ausgebildet ist, die Fehlstellendaten nach Fehlstellenclustern zu durchsuchen und diejenigen der Fehlstellencluster als Fehlstellen zu kennzeichnen, deren Flächenmaß einen vorgegebenen unteren Flächenschwellenwert tf _u überschreitet. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Artikel Fischfilets sind und die Fehlstellen mögliche in den Fischfilets vorhandene Zwischenräume.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Laserlichtquelle rotes Laserlicht bereitstellt.

Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausbildung umfasst die Erfindung weiter eine Ausschleuseeinrichtung, die eingerichtet ist, diejenigen der Fischfilets von dem Förderband auszuschleusen, bei denen Fehlstellen ermittelt worden sind, die einen vorbestimmten Fehlstellenschwellenwert t _fS überschreiten.

Die vorteilhaften Wirkungen der zuvor beschriebenen Ausbildungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind ebenfalls bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausführlich erläutert worden. Diese gelten in analoger Weise ebenso.

Weitere bevorzugte und/oder zweckmäßige Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 2 eine Seitenansicht, der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms zur Veranschaulichung der ermittelten Daten

Fig. 4 eine beispielhafte Darstellung von Rohzeilenhöhendaten und geglätteten Rohoberflächendaten und

Fig. 5 eine beispielhafte Darstellung von geglätteten Oberflächenhöhendaten. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung werden im Folgenden anhand der Figuren näher beschrieben.

Verfahren und Vorrichtung erlauben das automatische Detektieren von Fehlstellen in der Oberfläche gewölbter Artikel der lebensmittelverarbeitenden Industrie. Bei den Artikeln handelt es sich vorzugsweise um solche mit einer nicht-ebenen Oberfläche, also um Artikel, deren Oberfläche beispielsweise überwiegend konvex oder konkav gewölbt ist. Auch sind das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung für das Erkennen von Fehlstellen in der Oberfläche von Artikeln geeignet, deren Oberfläche sowohl konvexe, als auch konkave Bereiche umfasst. Insbesondere handelt es sich bei den Artikeln um Fischfilets, bei denen unerwünschte Spalten in der Oberfläche (sogenannte „gaps“) detektiert werden sollen. Die vorliegende Erfindung ist nicht allein auf die Erkennung derartiger „gaps“ als Fehlstellen beschränkt, sondern vielmehr können auch andere Arten von Fehlstellen in der Oberfläche gewölbte Artikel erkannt werden.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einiger Komponenten der erfindungs gemäßen Vorrichtung.

Die - in der Figur 1 nicht gezeigten Artikel - werden mittels einer zum Fördern der Artikel eingerichteten Fördereinrichtung 10 in eine Förderrichtung 12 gefördert. Die Fördereinrichtung 10 umfasst hierzu ein Förderband 11, vor zugsweise ein umlaufendes angetriebenes Endlosförderband. Oberhalb des Förderbandes 11 ist eine Linienlaserlichtquelle 13 angeordnet. Die Linienlaser lichtquelle 13 ist zum Beleuchten der Artikel eingerichtet, und derart angeord net, dass die mittels der Linienlaserlichtquelle 13 erzeugte Laserlinie quer zu der Förderrichtung ausgerichtet ist. Die Ausrichtung der Linienlaserlichtquelle 13 ist vorzugsweise so gewählt, dass der Winkel zwischen der Laserlinie und der Förderrichtung 12 exakt 90° beträgt. Wahlweise kann ein hiervon ab weichender Winkel eingestellt werden, beispielsweise ein Winkel größer oder gleich 45°.

Oberhalb des Förderbandes 11 ist eine Kamera 14 angeordnet. Die Kamera 14 ist ausgebildet und eingerichtet, während des Förderns der Artikel Zeilenprofile 16 aufzunehmen. Mit anderen Worten ist die Kamera 14 ausgebildet, die Artikel zeilenweise optisch abzutasten. Jedes der Zeilenprofile 16 umfasst damit Helligkeitswerte, die die Menge des zurückgestreuten Lichtes entlang der y- Koordinate repräsentieren.

Figur 4 zeigt einen beispielhaften Verlauf der Rohzeilenhöhendaten 17, die in der Abbildung als durchgängige Linie dargestellt und in der Legende mit „Data“ bezeichnet sind. Die Abszisse bezeichnet die y-Position quer zum Förderband 11, während die Ordinate den jeweiligen Höhenwert bezeichnet.

Die Aufnahme der Zeilenprofile 16 sowie deren weitere Verarbeitung wird im Folgenden anhand des in Figur 3 dargestellten Flussdiagramms näher erläutert.

Mittels einer Auswertungseinrichtung 15 werden aus dem aufgenommenen Zeilenprofil 16 Rohzeilenhöhendaten 17 ermittelt. Die Rohzeilenhöhendaten 17 repräsentieren die Querschnittshöhen des jeweils aufgenommenen Zeilenprofils 16 in y-Richtung. Die Auswerteeinrichtung 15 ist also eingerichtet, aus dem Zeilenprofil 16 ein Höhenprofil zu ermitteln. Die Rohzeilenhöhendaten 17 re präsentieren damit die jeweilige Höhe des Artikels über dessen Querschnitt bezüglich der y-Richtung. Auf diese Weise erhält man die Rohzeilenhöhendaten 17, also diskrete Höhenwerte H _R z(y) für jede y-Koordinate y = n * dy, wobei n von 0 bis zur Anzahl der Bildpunkte der Kamera 14 läuft und dy das Orts auflösungsvermögen bzw. die Pixelgröße der Kamera 14 in der y-Richtung bezeichnet.

Die Auswerteeinrichtung 15 ist weiter eingerichtet, durch Zusammensetzen der ermittelten Rohzeilenhöhendaten 16 Rohoberflächenhöhendaten 18 zu er mitteln. Die Rohoberflächenhöhendaten 18 bezeichnen diskrete Höhenwerte HRO (y,x) über der insgesamt abgetasteten Fläche der Artikel.

In Figur 4 sind beispielhaft Rohzeilenhöhendaten 17 gezeigt. Wie zuvor be schrieben ist die Auswerteeinrichtung 15 ausgebildet, um aus diesen Roh zeilenhöhendaten 17 Rohoberflächenhöhendaten 18 zu erstellen. Die so erhaltenen Rohoberflächenhöhendaten 18 sind beispielhaft in Figur 4 - allerdings nur für eine Zeile - dargestellt (vgl. schwarze durchgängige Linie „Data“). Die Auswerteeinrichtung 15 ist weiter ausgebildet, durch Filtern der Roh zeilenhöhendaten 17 geglättete Oberflächenhöhendaten 19 unter Anwendung mindestens eines Filterkriteriums zu ermitteln. Die so erhaltenen geglätteten Oberflächenhöhendaten 19 sind beispielhaft in Figur 4 als punktierte Linie dargestellt und in der Legende mit „Interpolation“ bezeichnet, wobei in Figur 4 wiederum nur eine Zeile wiedergegeben ist. Deutlich erkennbar ist, dass die bei der y-Position „600“ liegende Fehlstelle, die sich in einer lokal begrenzten Vertiefung in den Rohzeilenhöhendaten 17 zeigt, in den geglätteten Ober flächenhöhendaten 19 herausgefiltert worden ist.

Das Filterkriterium ist folglich so zu wählen, dass lokal begrenzte Änderungen der Rohzeilenhöhendaten 17 mit vergleichsweise großen Gradienten herausgefiltert werden. Zum Einsatz kommen daher bevorzugt Interpolation oder Glättungsfilter, die insbesondere Tiefpasscharakteristik aufweisen.

Die Erzeugung der geglätteten Oberflächenhöhendaten 19 ist auch durch Filtern der Rohoberflächenhöhendaten 18 mittels der Auswerteeinheit 15 mög lich. Auch kann eine Kombination beider Filterungen zum Einsatz kommen, also beispielsweise eine Filterung der Rohzeilenhöhendaten 17 unter Berück sichtigung benachbarter Rohzeilenhöhendaten 17 bzgl. derx-Richtung.

Schließlich ist die Auswerteeinrichtung 15 ausgebildet, Differenzhöhendaten 20 durch Subtraktion der geglätteten Oberflächenhöhendaten 19 von den Roh oberflächenhöhendaten 18 zu ermitteln. Die geglätteten Oberflächenhöhen daten 19 stellen ein idealisiertes Oberflächenhöhenprofil des jeweiligen Artikels dar, so als wäre dieses störstellenfrei.

Durch die Differenzbildung aus den Rohoberflächenhöhendaten 18, die das tatsächlich ermittelte Oberflächenhöhenprofil des jeweiligen Artikels repräsen tieren, und den geglätteten Oberflächenhöhendaten 19 treten mögliche lokal begrenzte Fehlstellen in den Differenzhöhen 20 als von Null abweichende Werte zu Tage. Anhand der Differenzhöhendaten 20 ist es also möglich, solche Fehlstellen eindeutig und präzise zu lokalisieren.

Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung 15 weiter ausgebildet, die Differenz höhendaten 20 mit mindestens einem vorgegebenen Schwellenwert ti zum Erkennen der Fehlstellen in der Oberfläche der Artikel zum Ermitteln von Fehlstellendaten 21 zu vergleichen. Die Fehlstellendaten 21 repräsentieren beispielsweise einen Datensatz, mit dem alle Positionen gekennzeichnet sind, bei denen die Differenzhöhendaten 20 den vorgegebenen Schwellenwert ti überschreiten. Die Fehlstellendaten 21 repräsentieren damit zumindest die Positionen der Fehlstellen.

Alternativ ist die die Auswerteeinrichtung weiter ausgebildet, die Differenz höhendaten 21 nach Clustern abzusuchen und diese als Fehlstellen zu klassifizieren. Die Auswerteeinrichtung ist also eingerichtet, in Differenz höhendaten nach zusammenhängenden lokal begrenzten Gebieten vorge gebener räumlicher Minimal oder Maximalausdehnung zu suchen und solche Gebiete als Cluster zu klassifizieren. Auf diese Weise werden Häufungspunkte erkannt und als Fehlstellen klassifiziert.

Weiter bevorzugt ist - wie gut in der Seitenansicht gemäß der Figur 2 zu sehen - die Linienlaserlichtquelle 13 gegenüber der dem Normalenvektor des Förder bandes 11 um einen Beleuchtungswinkel 23 im Bereich zwischen 10° und 80° geneigt angeordnet. Vorzugsweise ist die Linienlaserlichtquelle 13 so ausge richtet, dass diese entgegen der Förderrichtung 12 strahlt.

Vorteilhafterweise ist zudem die Kamera 14 - entgegen der Darstellung in den Figuren 1 und 2 - derart angeordnet, dass die Aufnahme des Zeilenprofils unter einem Aufnahmewinkel zwischen 15° und 90° gegenüber dem Normalenvektor 22 des Förderbandes 11 erfolgt. Auch die Kamera 14 ist weiter bevorzugt gegen die Förderrichtung 12 geneigt angeordnet. Vorteilhafterweise sind die Laserlichtquelle 13 sowie die Kamera 14 derart angeordnet, dass der Betrag des Aufnahmewinkels größer als der Betrag des Beleuchtungswinkels 23 ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Auswerteein richtung 15 ferner ausgebildet, die Rohoberflächenhöhendaten 18 mit einem vorgegebenen unteren Schwellenwert t _u zu vergleichen, und falls diese kleiner als der untere Schwellenwert t _u sind, als Hintergrund zu kennzeichnen. Mit anderen Worten ist die Auswerteeinrichtung 15 ausgebildet, die Rohoberflächenhöhendaten 18 zu maskieren, die den genannten Schwellenwert unterschreiten. So kann eindeutig zwischen dem durch das Förderband 11 gebildeten Hintergrund und denjenigen Bereichen, in denen Rohoberflächenhöhendaten 18 von dem jeweiligen Artikel erfasst worden sind, differenziert werden.

Weiter bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, die Rohoberflächen höhendaten 18 mit einem vorgegebenen oberen Schwellenwert t ₀ zu vergleichen, und falls diese größer als der obere Schwellenwert t ₀ sind, als Messfehler zu kennzeichnen. Der obere Schwellenwert kann beispielsweise so gewählt werden, dass dieser einem Höhenwert entspricht, der so groß ist, dass dieser außerhalb der tatsächlich zu erwartenden Maximalhöhe der Artikel liegt. So können mögliche Störungen bei der Erfassung der Rohoberflächenhöhen 18 auf einfache Weise eliminiert werden. Die Fehlstellenerkennung ist damit insgesamt numerisch robuster.

Wie bereits zuvor beschrieben umfasst die Auswerteeinrichtung 15 mindestens ein Interpolationsfilter, das eingerichtet ist, die geglätteten Oberflächenhöhen daten 19 mittels Filterung durch Interpolation zu ermitteln. Vorzugsweise ist das Interpolationsfilter zur Filterung durch stückweise lineare Interpolation einge richtet, so dass jeweils stückweise zwischen zwei benachbarten Rohzeilen höhendaten 18 linear interpoliert wird.

Weiter bevorzugt umfasst die Auswerteeinrichtung 15 ein zur Rausch- und/oder Störunterdrückung ausgebildetes Filter. Ein solches weiteres Filter kann an ver schiedenen Stellen der Signal- bzw. Datenverarbeitung zum Einsatz kommen, insbesondere jedoch zur Filterung der Rohzeilenhöhendaten 17, der geglätteten Rohoberflächenhöhendaten 18. Auch eine weiterführende Filterung der ge glätteten Oberflächenhöhendaten 19 sowie der Differenzhöhendaten ist möglich. Insbesondere ist das weitere Filter optional als morphologisches Filter ausgebildet.

Besonders bevorzugt umfasst die Auswerteeinrichtung 15 eine Kantener kennungseinrichtung. Die Kantenerkennung ist eingerichtet, auf Basis der Rohzeilenhöhendaten 18 und/oder der geglätteten Oberflächenhöhendaten 19 um die Ermittlung des Randes der Artikel durchzuführen. Der Randbereich der Artikel bezeichnet einen Bereich, der sich von dem äußeren Rand der Artikel bis zu einer von diesem Rand um eine vorgegebene Randbreite beabstandete Randbereichsgrenze erstreckt. Anders ausgedrückt bezeichnet der Rand bereich einen Saum, der sich vom äußeren Rand der Artikel zur Artikelmitte hin erstreckt und den Artikel umrandet, also einen Randstreifen bildet.

Die Auswerteeinrichtung umfasst weiter eine Maskierungseinheit, die zum Maskieren derjenigen der Rohoberflächenhöhendaten 18 und/oder der ge glätteten Oberflächenhöhendaten 19 ausgebildet ist, die in dem Randbereich lokalisiert sind. Die auf diese Weise maskierten Rohoberflächenhöhendaten 18 und/oder der geglätteten Oberflächenhöhendaten 19 werden so beim Ermitteln der Differenzhöhendaten 20 ausgeblendet.

Vorzugsweise umfasst die Auswerteeinrichtung 15 eine Fehlstellencluster erkennungseinheit, die ausgebildet ist, die Fehlstellendaten 21 nach Fehl stellencluster zu durchsuchen. Hierzu wertet die Auswerteeinrichtung 15 die Fehlstellendaten 21 dahingehend aus, dass diejenigen der Fehlstellencluster als Fehlstellen gekennzeichnet werden, deren Flächenmaß einen vorgegebenen unteren Flächenschwellenwert tf _u überschreitet.

Durch Vorgabe des Flächenschwellenwertes tf _u ist vorgebbar, welche Fehlstellen cluster hinsichtlich ihrer (zweidimensionalen) räumlichen Ausdehnung vernach lässigbar klein sind und welche bereits eine Größe haben, dass diese als eine Fehlstelle klassifiziert und erkannt werden sollen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren kommen insbesondere bei der automatischen Fischverarbeitung zum Einsatz, insbesondere dann, wenn es sich bei den Artikeln um Fischfilets handelt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren eignen sich insbesondere zur Erkennung von Fehlstellen aufgrund möglicher in den Fischfilets vorhandener Zwischenräume.

Weiter bevorzugt, ist die Linienlaserlichtquelle 13 derart eingerichtet, dass diese rotes Laserlicht bereitstellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiter - eine in der Zeichnung nicht gezeigte - Ausschleuseeinrichtung. Diese ist eingerichtet, diejenigen der Fisch filets von dem Förderband 11 auszuschleusen, bei denen Fehlstellen ermittelt worden sind, die einen vorbestimmten Fehlstellenschwellenwert t _fS überschreiten. Anders ausgedrückt ist die Vorrichtung ausgebildet, Fischfilets aus dem Produktions- und Verarbeitungsprozess auszuschleusen, die eine vorgegebene Mindestanzahl an Fehlstellen überschreiten.