Bekannterweise sind in Brauereien die Anlagenkomponenten, wie z. B. Maischegefäß, Würzekocher, Läuterbottich, Gärtanks und dergl. mehr miteinander durch Rohrleitungen verbunden. Je nach Betriebsart der Anlage besteht dabei die Notwendigkeit, die Rohr- leitungen in unterschiedliche Konstellationen zu schalten, d. h., in unterschiedlicher Wei- se miteinander zu verbinden, was üblicherweise durch Umschalten geeigneter Schalte- lemente in den Leitungen geschieht. Es sind zu diesem Zweck insbesondere sogen.

Ventilknoten bekannt, an denen sich verschiedene Leitungen kreuzen und die durch ent- sprechendes Umschalten von Schaltventilen in unterschiedliche Konstellationen ge- schaltet werden können.

Insbesondere in Gärtanks werden auch sogen. Paneele eingesetzt. Ein solches Paneel umfasst im Allgemeinen eine Frontplatte mit Anschlüssen und manuell versetzbare Schwenkbögen, wobei die Schwenkbögen, je nach Prozessführung, umgesetzt werden und damit verschiedene Rohrleitungen jeweils geeignet für den angestrebten Zweck mit- einander verbinden. Zur korrekten Prozesssteuerung, die heutzutage im Allgemeinen über Computer vorgenommen wird, ist es nötig, den Schaltzustand des Rohrleitungssy- stems, d. h. also die Verrohrungskonstellation, zu kennen, damit sichergestellt ist, dass bei der Initiierung oder Durchführung eines bestimmten Prozesses die Leitungen korrekt in die richtige Position miteinander geschaltet sind.

Um dies überprüfen und überwachen zu können, hat man im Stand der Technik die Po- sition der Schwenkbögen mit Initiatoren ausgewertet, die je nach Position ein elektri- sches Signal an die Steuerungsanlage (SPS) geben. Auch die Ventile weisen entspre- chende Melder auf, die der Steuerung Signale über ihren Schaltzustand übermitteln, so dass dann durch Auswertung dieser Signale die Leitungskonstellation des Rohrleitungs- systems ermittelbar ist. Die Überwachung der Ventile sowie die Überwachung der Positi- on der Schwenkbögen mit Initiatoren hat aber zur Folge, dass jedes einzelne Ventil bzw. jeder einzelne Schwenkbogen mit der Steuerung verbunden werden muss, die wiederum eine Vielzahl von digitalen Eingängen aufweisen muss, um die entsprechenden Signale verarbeiten zu können. Der Aufwand hierfür ist daher beträchtlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzuge- ben, mit dem der Schaltzustand eines Rohrleitungssystems, insbesondere in einer Brauereianlage, einfacher ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schaltzustand des Schaltelementes optisch mit einer Kamera erfasst und ausgewertet wird.

Die optische Überwachung der Schaltelemente erlaubt in einfacher Art und Weise das Erkennen der jeweiligen Schaltkonstellation des Rohrleitungssystems und spart somit insbesondere, wenn, wie das im Allgemeinen üblich ist, eine Reihe von Schaltelementen den Schaltzustand des Schaltsystems bestimmen, die Verkabelung jedes einzelnen Schaltelementes mit der Steuerung. Alle Informationen werden von der Kamera an die Steuerung weitergeleitet. Das Erkennen wird dann durch entsprechende Bildverarbei- tung vorgenommen, was wesentlich einfacher ist als wenn jedes einzelne Schaltelement mit seinen Initiatoren mit der Steuerung verbunden sein muss.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Erfassen und Auswer- ten des Schaltzustandes des Schaltelementes die Unterschritte Aufzeichnen eines Eich- bildes mit dem Schaltelement, Festlegen der Bildkoordinaten des Eichbildes mit dem Schaltelement mit Bezug auf wenigstens eine Markierungsstelle in dem Bild und Abspei- chern der ermittelten Eichbilddaten, Aufzeichnen eines aktuellen Bildes mit dem Schal- telement und der Markierungsstelle und Erzeugung von entsprechenden Bilddaten und das Vergleichen der abgetasteten Bilddaten mit gespeicherten Eichbilddaten.

Bei dieser bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird also zunächst ein Eichbild mit dem Schaltelement erstellt. Das Eichbild kann die Umgebung des Schaltelementes um- fassen. Dabei wird in der Nähe des Schaltelementes eine Markierungsstelle gebildet, die sich entweder als kontrastreiche Stelle auf dem Bild definieren lässt oder aber als aufge- klebte oder speziell angebrachte Markierung ausgebildet sein kann. Mit Bezug auf diese Markierung können dann die Bildkoordinaten und die dazugehörenden Bilddaten des Eichbildes mit dem Schaltelement festgelegt und abgespeichert werden.

Man hat also dann im Speicher ein geeichtes Bild für einen bestimmten Schaltzustand des Schaltelementes mit der Umgebung desselben.

Wenn nun ein aktuelles Bild aufgenommen wird, kann über die Markierungsstelle eine Justierung vorgenommen werden, indem selbst bei etwas unterschiedlichen Kamerapo- sitionen durch Erkennen der Markierungsstelle die Bildkoordinaten entsprechend dem Eichbild festgelegt werden können. Man kann dann also ohne komplizierte Feinjustie- rung im Bild wiederum den Bereich des Schaltelementes ausfindig machen und mit dem abgespeicherten Eichbild vergleichen und aus diesem Vergleich Rückschlüsse auf den Schaltzustand ziehen.

Diese Abstimmung der Bildkoordinaten mit Hilfe der Markierungsstelle erleichtert den Einsatz des Systems beträchtlich, weil es somit nicht darauf ankommt, dass die Kamera immer exakt aus derselben Position aufnimmt.

Die Markierungsstellen sind so angebracht, dass sie in einem üblicherweise aufgenom- menen Bild des Schaltelementes mit aufgenommen werden. Beispielsweise können sie als konzentrisch ineinanderliegende kontrastreiche Kreise (schwarz/weiß) ausgebildet sein. Bevorzugt sind zwei Positionsmarken vorhanden. Die Kamera mit der Bildverar- beitungseinrichtung kann diese Marken einfach erkennen und auswerten. Es ist aber, wie erwähnt, auch möglich, keine gesonderten Positionsmarken anzuordnen, sondern eine markante Stelle auf dem aufzunehmenden Bild festzulegen, beispielsweise den Rand im Falle eines Paneels.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird im Eichbild ein Bereich des Schaltelementes als neuralgischer Bereich mit entsprechenden Bildkoordinaten definiert, es werden für den neuralgischen Bereich jeweils unterschiedliche, die verschiedenen Schaltzustände des Schaltelementes wiedergebenden Bereichsbilddaten abgespeichert und es wird das aufgezeichnete Bild an den neuralgischen Bereichen mit den abgespeicherten Bereichs- bilddaten verglichen. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, nach Erkennen der Markie- rungen und dabei erfolgtem Justieren des aktuell aufgenommenen Bildes unmittelbar den Bildvergleich in den neuralgischen Bereichen vorzunehmen, also in den Bereichen, in denen durch Änderung des Schaltzustandes des Schaltelementes, z. B. Umsetzen eines Schwenkbogens oder Umstellen eines Ventils, eine Änderung eingetreten ist. Das erhöht die Verarbeitungsgeschwindigkeit, weil weniger Bilddaten, nämlich nur die aus den neuralgischen Bereichen mit den Daten der entsprechenden abgespeicherten Berei- che verglichen werden müssen.

Das optische Erfassen der Bilder kann in Form einer Helligkeitsmessung erfolgen, wobei durch einfachen Vergleich der Graustufenwerte des aufgezeichneten Bildes mit den Grauwerten des vorab gespeicherten Eichbildes an den neuralgischen Bereichen der Schaltzustand des Schaltelementes erkennbar und damit auch die Leitungskonstellation des gesamten Systems ohne weiteres ermittelbar ist.

Die neuralgischen Bereiche können, wie bereits dargelegt, beispielsweise in dem Be- reich als Punkte oder kleine Kreisflächen definiert werden, in dem die Schwenkbögen umgesetzt werden, sie können auch bei Ventilen im Bereich des Handgriffs definiert werden, mit dem die Ventile von Hand umschaltbar sind. Wenn Ventile nicht ihren Schaltzustand von außen einfach erkennen lassen, ist es auch möglich, die sich beim Umschalten bewegenden Teile der Ventile zu markieren, beispielsweise mit farbliche Markierungen oder Zeigern, und dann dort die neuralgischen Bereiche, die den Schalt- zustand dann einfach erkennen lassen, zu definieren.

Es können auch neuralgische Bereiche, beispielsweise auf einem Paneel, definiert wer- den, die an solchen Stellen liegen, an denen ein Medium aus den Rohrleitungen austre- ten kann. Man kann damit auch Aussagen über die Dichtigkeit der Leitungen ableiten.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kamera zum optischen Aufnehmen des Schaltelementes und eine Bildverarbei- tungseinrichtung umfasst, die das aufgezeichnete Bild auswertet. Die Bildverarbeitungs- einrichtung umfasst bevorzugt eine Einheit zum Festlegen und Abspeichem der Bildko- ordinaten mit zugehörigen Bilddaten des Eichbildes und eine Vergleichseinheit zum Ver- gleich von abgetasteten aktuellen Bilddaten mit den gespeicherten Bilddaten des Eich- bildes an den korrelierten Bildkoordinaten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren abhängigen An- sprüchen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert. Dabei zeigt : Figur 1 eine Ansicht auf ein Paneel mit Schaltelementen, Figur 2 einen Schwenkbogen, Figur 3 eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus der erfindungsgemä- ßen Vorrichtung, Figur 4 ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgezeichnetes Bild des Paneels der Figur 1, Figur 5 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Verfahrensschritte des erfindungs- gemäßen Verfahrens und Figur 6 Gärtanks in einem Gärkeller mit Ventilknoten.

In Figur 1 ist ein sogen. Paneel oder auch CIP-Paneel 1 gezeigt, wie es in Brauereien eingesetzt wird. Es besteht im Wesentlichen aus einer Frontplatte, in die von der Rück- seite her in der Figur 1 nicht gezeigte, aber in Figur 3 angedeutete Leitungen 6 münden.

Die Rohrleitungen münden in Anschlüssen 12, die über von Hand zu betätigende Klap- penventile 10 (oder auch elektrisch zu betätigende) verschließbar sind. Die einzelnen Anschlüsse können durch Schwenkbögen 8, die von Hand umsetzbar sind, in verschie- dener Weise miteinander in Verbindung gebracht werden, so dass sich je nach Anord- nung der Schwenkbögen und Stellung der Ventile 10 unterschiedliche Leitungskonstella- tionen des gesamten Rohrleitungssystems ergeben. Die Ventile 10 und die Schwenkbö- gen 8 stellen somit Schaltelemente dar, aufgrund deren Position man den Schaltzustand des Systems erkennen kann.

Die Ventilstellung lässt sich im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Stellung der Hand- griffe 11 erfassen, während die Lage der Schwenkbögen sich aus ihren unterschiedli- chen Orientierungen ergeben, je nachdem welche Anschlüsse 12 miteinander verbunden werden. Ein umgesetzter Bogen ist in Fig. 1 gestrichelt angedeutet.

Auf diesem Paneel sind durch schwarze Punkte 14a, 14b und 14c markierte neuralgi- sche Bereiche definiert. Außerdem sind auf der Frontplatte durch drei konzentrische Kreise jeweils verwirklichte Markierungsstellen 13 angebracht. Die Kreise sind kontrast- stark, beispielsweise durch schwarz/weiß-Darstellung verwirklicht. Figur 2 zeigt noch- mals separat einen Schwenkbogen 8, wie er in dem Paneel 1 durch Umstecken zum wahlweisen Verbinden verschiedener Anschlüsse 12 verwendet werden kann.

Um eine zuverlässige und sichere Prozesssteuerung durchführen zu können, ist es er- forderlich, den Schaltzustand der einzelnen Ventile 10 sowie die Anordnung der Schwenkbögen 8, d. h., die Rohrleitungskonstellation zu erfassen.

Hierzu dient die in Figur 3 schematisch dargestellte Kamera 2, die vor dem Paneel an- geordnet ist und ein Abbild des gesamten Paneels 1 aufzeichnen kann. Die Kamera 2 ist beispielsweise eine CCD-Kamera, die fest gegenüber dem Paneel 1 angeordnet und mit einer Bildverarbeitungseinrichtung 4 verbunden ist, die ihrerseits wiederum an die nicht dargestellte Prozesssteuerung der gesamten Anlage, z. B einer Brauereianlage, ange- schlossen sein kann.

Damit eine gleichmäßige Beleuchtung auch in der Nacht gewährleistet ist, kann außer- dem eine Lampe 5 vorgesehen sein, die das Paneel immer gleichmäßig beleuchtet, so dass unabhängig von Tag-und Nachtschwankungen, die Helligkeitsverhältnisse auf dem Paneel im Wesentlichen gleich sind.

Figur 4 zeigt nun ein Bild, wie es z. B. von der Kamera 2 für das in Figur 1 dargestellte Paneel aufgenommen werden kann. Die als schwarze Punkte 14a, 14b und 14c darge- stellten Stellen stellen neuralgische Bereiche 14 dar. Diese neuralgischen Bereiche die- nen zur Auswertung des Bildes. Sie sind an den Stellen angeordnet, an denen sich je nach Verrohrungskonstellation eine unterschiedliche Situation ergibt, wo also ausgesagt werden kann, ob ein Schwenkbogen 8 an dieser Position gesetzt ist oder nicht oder ob ein Ventil 10 geöffnet ist oder nicht. So befindet sich beispielsweise ein neuralgischer Bereich 14a zwischen zwei Anschlüssen 12a und 12b und ein neuralgischer Bereich 14c zwischen zwei Anschlüssen 12c und 12d. Schließlich befinden sich neuralgische Berei- che 14b im Bereich der Enden der Handgriffe 11 der Ventile 10.

Unter Bezug auf das Flussdiagramm der Figur 5 und die Darstellung Figur 1 und 4 wird nun das erfindungsgemäße Verfahren weiter erläutert.

Zunächst ist es erforderlich, dass die Kamera 2 ein Eichbild des Paneels mit den Schal- elementen aufzeichnet. Im Eichbild werden die neuralgischen Bereiche mit ihren Bildko- ordinaten bezüglich der Markierungen 13 festgelegt. Die neuralgischen Bereiche werden so gewählt, dass sich bei Änderungen der Schaltzustände auch veränderte Bilddaten ergeben, mit anderen Worten, es wird festgelegt, welche Punkte bzw. Bereiche über- wacht werden müssen, um den Schaltungszustand der einzelnen Ventile bzw. die Positi- on der Schwenkbögen 8 zu erkennen. Das Eichbild wird sodann abgespeichert, wobei an den Bildkoordinaten der neuralgischen Bereiche jeweils die die entsprechenden Schaltzustände erkennenden Bilddaten abgespeichert werden. Man hat somit ein Eich- bild erstellt, das die unterschiedlichen Schaltkonstellationen erfasst. Dieses Bild bzw. diese Bilder werden dann abgespeichert. Dieser Vorgang ist im Flussdiagramm der Figur 5 mit dem Schritt SO bezeichnet.

Er wird im Allgemeinen einmalig durchgeführt, muss also nicht jedes Mal beim Neustart des Systems erfolgen.

Um nun aktuelle Schaltzustände zu ermitteln, werden die Schritte S1 bis S5 (Figur 5) durchlaufen.

Die Kamera 2 nimmt im Betrieb ein aktuelles Bild des Paneels auf. Zur Auswertung müs- sen nun im Schritt 2 die Bildkoordinaten des aufgenommenen Bildes festgelegt werden, damit die Bilddaten an den neuralgischen Punkten mit den gespeicherten Bilddaten ver- glichen werden können. Zu diesem Zweck erkennt die Bildverarbeitungseinrichtung die Positionsmarken 13 und ermittelt dann die relativen Bildkoordinaten mit Bezug auf diese Markierungen. Damit ergibt sich im Wesentlichen unabhängig von der Kameraposition die Möglichkeit, einen Vergleich mit den abgespeicherten Bilddaten des Eichbildes an den korrelierten Bildkoordinaten vorzunehmen. Eine aufwendige Justierung der Kamera ist nicht erforderlich.

In den Schritten S3 und S4 werden dann in der Bildverarbeitungseinrichtung die Bildda- ten an den Koordinaten der neuralgischen Bereiche 14a und 14b und 14c erzeugt. Die- se Daten werden dann mit den für diese neuralgischen Bereichen gespeicherten Eich- bilddaten verglichen. Entspricht beispielsweise der Grauwert des neuralgischen Bereichs 14a mit den Koordinaten x, y, ungefähr dem Grauwert des vorab gespeicherten neural- gischen Bereichs mit den Koordinaten x, yl, so kann die Bildverarbeitungseinrichtung ein Signal ausgeben, das anzeigt, dass ein Schwenkbogen 8 an dieser Stelle gesetzt ist. Im Gegensatz dazu wird ein Vergleich des Grauwertes an dem neuralgischen Bereich 14c mit den Koordinaten x2 Y2 mit dem an der Bildkoordinate x2, y2 gespeicherten Grauwert einen deutlichen Unterschied ergeben, so dass die Bildverarbeitungsvorrichtung ein Si- gnal ausgibt, das anzeigt, dass zwischen den Anschlüssen 12c und 12d kein Schwenk- bogen gesetzt ist. Wenn weiterhin z. B. der Grauwert an dem neuralgischen Punkt 14b mit dem Koordinaten X3 y3 mit dem gespeicherten Grauwert an der Stelle X3 y3 verglichen wird, so wird die Bildverarbeitungseinrichtung feststellen, dass die Grauwerte überein- stimmen und ein Signal ausgeben, das anzeigt, dass das Ventil geöffnet ist. Natürlich kann für die Grauwerte oder auch für die Helligkeitswerte eine entsprechende Schwan- kungsbreite vorgegeben werden, innerhalb der das Signal liegen muss, um auf einen bestimmten Zustand zu schließen. Ebenso ist es möglich anstelle von Grauwerterken- nung Farbwerte zu ermitteln. In diesem Fall heben sich die Markierungsstellen z. B durch eine charakteristische Farbgebung hervor.

Die Signale der Bildverarbeitungseinrichtung 4 werden dann an die nicht dargestellte Steuerung weitergegeben und dort für die weitere Prozesssteuerung verwendet. Dieses Verfahren kann nun kontinuierlich oder in bestimmten Intervallen durchgeführt werden, so dass eine kontinuierliche Überwachung oder eine Überwachung von Zeit zu Zeit mög- lich ist. Das Signal kann z. B. auch dazu ausgenutzt werden zu verhindern, dass be- stimmte Prozesse in Gang kommen, wenn die von der Kamera erfasste Konstellation nicht der für einen bestimmten Prozessschritt erforderlichen Konstellation entspricht.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dazu verwendet werden, beispielsweise die Dichtigkeit des Paneels zu überwachen. Auch eine undichte Leitung stellt eine Lei- tungskonstellation dar, die durch dieses System erfasst werden kann. Als neuralgische Bereiche können dann die Bildkoordinaten eingegeben werden, die an solchen Stellen angeordnet sind, an denen ein Medium aus den Rohrleitungen austreten könnte. Ist das Rohrleitungspaneel undicht, so ergeben sich Unterschiede zwischen den Bilddaten zweier aufeinanderfolgender Bilder an den entsprechenden Stellen, so dass die Bilder- arbeitungseinrichtung dann ein Signal ausgeben kann, wenn ein Leck vorhanden ist.

In Figur 6 ist ein weiterer Anwendungsfall der Erfindung dargestellt. Hier sind drei Gär- tanks 17a, 17b und 17c gezeigt, wobei der Gärtank 17a gerade gefüllt, der Gärtank 17b entleert und der Gärtank 17c gereinigt wird. Die unterschiedlichen Prozesse laufen au- tomatisch gesteuert ab. Die Rohrleitungen 9 von den Gärtanks führen über einen sogen.

Ventilknoten, an dem elektrisch betätigbare Doppelsitzventile die Schaltkonstellation des gesamten Systems steuern. Je nach gefahrenem Prozess werden unterschiedliche Leitungen miteinander verbunden. Die Doppelsitzventile 15 weisen einen Ventilkopf 16 auf, der aufgrund einer Markierung, wie z. B. einer Positionsfahne 18, den Schaltzustand erkennen lässt. Die Fahne 18 dreht sich z. B. wenn das Ventil geschaltet wird. Der Schaltzustand kann auch durch Farbwechsel oder einem Zeiger markiert werden. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf diesen Ventilknoten eine Kamera gerichtet, die dann entsprechend dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel die Schaltzustandserkennung ermöglicht. Als Markierungen können auch hier auf den Leitungen entsprechende Kreise angebracht werden. Es ist auch möglich, die Kontur oder einen bestimmten Kreuzungspunkt im aufgenommenen Bild als Markierung zu ver- wenden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können die Schaltzustände und damit die Verrohrungskonstellation kontinuierlich erkannt und überwacht werden. Da nur noch eine Verbindung von der Bildbearbeitungseinrichtung zur Systemsteuerung notwendig ist, spart man sich eine Vielzahl digitaler Eingänge, die im Stand der Technik erforderlich sind, um von jedem einzelnen Schaltelement kom- mende Leitungen anzuschließen. Alle Informationen können aus der Bildverarbeitungs- einrichtung direkt an die Steuerung weitergeleitet werden. Diese optische Überwachung bringt einen zusätzlichen Sicherheitsmechanismus mit sich. Durch die Auswertung der Positionsmarken 13 vor der Bildanalyse ist gewährleistet, dass die Bildanalyse immer von den richtigen Koordinaten ausgeht. Die Auswertung wird invariant gegen Verschie- bung im Bild. Damit entfällt auch eine Feinjustierung der Kamera.