DE102011002269A1

DE102011002269A1 - Erfassungs- und Kalibriereinheit für Leergutrücknahmeautomaten und Verfahren zur Kalibrierung

Info

Publication number: DE102011002269A1
Application number: DE201110002269
Authority: DE
Inventors: Thomas Friedrich; Roy Gergs; Thomas Roeder
Original assignee: Wincor Nixdorf International GmbH
Current assignee: Wincor Nixdorf International GmbH
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2012-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Erfassungs- und Kalibriereinheit für einen Leergutrücknahmeautomaten mit einem bildgebenden Sensor zur Erfassung eines in den Leergutrücknahmeautomaten eingegebenen Behältnisses in einem Arbeitsmodus und eines Kalibriermusters zur Kalibrierung des Sensors selbst in einem Kalibriermodus, mit einem Lichtmodul zur Erzeugung einer Hintergrundbeleuchtung während der Erfassung des Behältnisses, wobei das Lichtmodul wenigstens eine Lichtquelle und eine mittels der wenigstens einen Lichtquelle zumindest abschnittsweise ausleuchtbaren Lichtscheibe umfasst, und mit einer mit dem bildgebenden Sensor und der wenigstens einen Lichtquelle zusammenwirkenden Steuereinheit, wobei Mittel (Lichtquelle) vorgesehen sind, so dass in dem Kalibriermodus an der Lichtscheibe das Kalibriermuster gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erfassungs- und Kalibriereinheit für einen Leergutrücknahmeautomaten mit einem bildgebenden Sensor zur Erfassung eines in den Leergutrücknahmeautomaten eingegebenen Behältnisses in einem Arbeitsmodus und eines Kalibriermusters zur Kalibrierung des Sensors selbst in einem Kalibriermodus, mit einem Lichtmodul zur Erzeugung einer Hintergrundbeleuchtung während der Erfassung des Behältnisses, wobei das Lichtmodul wenigstens eine Lichtquelle und eine mittels der einen Lichtquelle zumindest abschnittsweise ausleuchtbaren Lichtscheibe umfasst, und mit einer mit dem bildgebenden Sensor und der wenigstens einen Lichtquelle zusammenwirkenden Steuereinheit.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kalibrierung eines bildgebenden Sensors in einem Leergutrücknahmeautomaten, wobei in einem Kalibriermodus des Leergutrücknahmeautomaten ein Kalibriemuster mittels des bildgebenden Sensors erfasst und durch Vergleich eines Abbilds des Kalibriermusters mit gespeicherten Referenzdaten Ausgleichswerte ermittelt werden.
In Leergutrücknahmeautomaten werden häufig bildgebende Sensoren, beispielsweise Kameras, eingesetzt zur Erfassung von in den Leergutrücknahmeautomaten eingegebenen Behältnissen. Auf Basis eines mittels des Sensors erzeugten, beispielsweise zweidimensionalen Abbilds des Behältnisses wird ein Behältnistyp sowie ein zugehöriger Pfandwert bestimmt. Um eine einwandfreie Funktion und eine sichere Erkennung des Behältnisses zu gewährleisten, muss der Sensor vor dem Produktiveinsatz kalibriert werden. Durch die Kalibrierung werden beispielsweise Fertigungs- bzw. Montagetoleranzen ermittelt und Ausgleichswerte bestimmt zur Korrektur der Messdaten des Sensors.
Zur Kalibrierung wird heute ein sogenanntes Kalibriernormal durch die Eingabeöffnung in den Leergutrücknahmeautomaten eingesetzt und in einem Erfassungsbereich des Sensors positioniert. An dem externen Kalibriernormal ist ein Kalibriermuster angebracht Das Kalibriermuster wird mittels des bildgebenden Sensors erfasst. Im Rahmen der Bildverarbeitung wird ein Abbild des Kalibriermusters mit einem abgespeicherten Referenzmuster verglichen. Auf Basis des Vergleichs werden die Ausgleichswerte (z. B. für Drehwinkel und Abstandstoleranzen) ermittelt. Im späteren Produktivbetrieb werden die Ausgleichswerte beim Vergleich eines Abbilds eines zurückgegebenen Behältnisses mit gespeicherten Referenzdaten unterschiedlicher Behältnistypen berücksichtigt.
Um eine zuverlässige und sichere Erkennung sowohl des Kalibriermusters als auch eines zurückgegebenen Behältnisses zu gewährleisten, ist an einer dem Sensor gegenüberliegenden Seite des Behältnisses überdies ein Lichtmodul vorgesehen. Das Lichtmodul umfasst wenigstens eine Lichtquelle sowie eine beabstandet zu der Lichtquelle angeordnete, vorzugsweise eben ausgebildete Lichtscheibe. Die Lichtscheibe befindet sich zumindest abschnittsweise in dem Erfassungsbereich des bildgebenden Sensors. Die Lichtscheibe wird zumindest abschnittsweise von der Lichtquelle ausgeleuchtet, so dass ein guter Kontrast zwischen dem zu erfassenden Objekt (Behältnis oder Kalibriernormale mit Kalibriermuster) und dem Hintergrund (ausgeleuchtete Lichtscheibe) gebildet ist.
Nachteilig hierbei ist, dass der Kalibriervorgang zahlreiche manuelle Arbeitsschritte erfordert und demzufolge zeitaufwendig ist. Beispielsweise muss der Kalibriervorgang manuell gestartet, die Kalibriernormale manuell in den Leergutbehälter eingelegt und hinreichend exakt in dem Erfassungsbereich des bildgebenden Sensors positioniert werden. Überdies kann der Kalibriervorgang nicht in einfacher Weise beim Einzelhändler vor Ort durchgeführt werden, da das Personal entsprechend geschult werden muss und die das Kalibrierungsmuster aufweisenden Kalibriernormale vorhanden sein müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Kalibriervorgang zu vereinfachen.
Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind derart, dass in dem Kalibriemodus an der Lichtscheibe das Kalibriermuster gebildet wird.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, das auf das Vorsehen der Kalibriernormale verzichtet wird. Das vormals an den Kalibriernormalen vorgesehene Kalibriermuster ist nunmehr an der Lichtscheibe gebildet. Der Kalibriervorgang vereinfacht sich demzufolge. Da zahlreiche manuelle Arbeitsschritte entfallen, kann der Vorgang automatisiert oder teilautomatisiert beispielsweise auch beim Einzelhändler vor Ort durchgeführt werden.
Kerngedanke der Erfindung ist es demzufolge, die Kalibrierung der Empfangs- und Kalibriereinheit allein mit Hilfe integrierter Mittel und unter Verzicht auf externe Hilfsmittel durchzuführen. Beispielsweise kann das Kalibriermuster an der Lichtscheibe gebildet werden, indem eine Blende oder ein anderes geeignetes Abschattelement zwischen der wenigstens einen Lichtquelle und der Lichtscheibe positioniert wird. Durch das teilweise Abschatten der Lichtquelle werden an der Lichtscheibe Bereiche unterschiedlicher Helligkeit gebildet Diese unterschiedlichen Bereiche und insbesondere Grenzlinien zwischen den Bereichen können als Kalibriermuster dienen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass in dem Kalibriermodus die wenigstens eine Lichtquelle das Kalibriermuster erzeugt. Vorteilhaft kann auf das Vorsehen separater Lichtquellen zur Erzeugung des Kalibriermusters verzichtet werden. Stattdessen werden die zur Erzeugung der Hintergrundbeleuchtung ohnehin vorhandenen Lichtquellen genutzt, um auch das Kalibriermuster zu erzeugen. Aufbau und Montage der Erfassungs- und Kalibriereinheit vereinfachen sich, und die Kosten werden reduziert.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Mehrzahl von Lichtquellen vorgesehen, welche mittels der Steuereinheit derart ansteuerbar sind, dass in dem Kalibriermodus das Kalibriermuster auf die Lichtscheibe projiziert wird. Vorteilhaft wird durch selektive Ansteuerung einzelner Lichtquellen das Kalibriermuster in besonders einfacher Weise erzeugt. Beispielsweise können die Lichtquellen zur Bildung scharfer Musterkonturen lichtformenden Elementen, insbesondere Linsen oder Reflektoren, zugeordnet sein. Auf Blenden oder andere Abschattelemente kann verzichtet werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Leuchtdiode als wenigstens eine Lichtquelle vorgesehen. Vorteilhaft können Leuchtdioden besonders einfach angesteuert und energiearm betrieben werden. Zudem weisen Leuchtdioden einen hohen Wirkungsgrad auf. Überdies sind die lichttechnischen Eigenschaften von Leuchtdioden gut beherrschbar.
Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibriermuster an eine Lichtscheibe projiziert wird. Vorteilhaft ergibt sich eine Automatisierbarkeit des Verfahrens durch den Verzicht auf die Kalibriernormale. Die Kalibrierung kann demzufolge besser automatisiert und schneller durchgeführt werden. Überdies entfällt die exakte Positionierung der Kalibriernormalen in dem Erfassungsbereich des bildgebenden Sensors. Ferner kann der Kalibrierungsvorgang von ungeschultem Personal ausgeführt werden, so dass insbesondere eine Kalibrierung beim Einzelhändler vor Ort möglich wird.
Der Vergleich des Abbilds des Kalibriermusters mit den Referenzdaten erfolgt in der Bildverarbeitung üblicherweise indirekt, indem charakteristische Daten (beispielsweise Endpunkte, Konturen, Helligkeitsverläufe) aus dem Abbild des Kalibriermusters bestimmt und mit den Referenzdaten verglichen werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mittels einer Steuereinheit beim Vorliegen entsprechender Steuersignale von dem Kalibriermodus in einen Arbeitsmodus bzw. von dem Arbeitsmodus in den Kalibriermodus umgeschaltet. In dem Arbeitsmodus wird die Lichtscheibe zumindest abschnittsweise ausgeleuchtet zur Realisierung einer Hintergrundbeleuchtung bei der optischen Erfassung des in den Leergutrücknahmeautomaten eingegebenen Behältnisses durch den bildgebenden Sensor. Vorteilhaft kann die Kalibrierung des Sensors beispielsweise in regelmäßigen Abständen oder bei Bedarf wiederholt durchgeführt werden. Die Vorrichtung wird hierbei automatisiert in den Kalibriermodus verbracht. Eine Kalibrierung kann demzufolge in besonders einfacher Weise durchgeführt werden. Als Steuersignal kann beispielsweise ein manuelles Betätigungssignal (Tastendruck) dienen. Beispielsweise kann softwareseitig ein entsprechendes Steuerungssignal erzeugt werden, wenn eine vordefinierte Anzahl von Betriebsstunden erreicht ist, eine vordefinierte Anzahl von Rücknahmevorgängen durchgeführt wurde oder Anzeichen für eine Dejustage des Leergutrücknahmeautomaten vorliegen. Letzteres kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Identifikation eines oder mehrerer Behältnisse wiederholt fehlgeschlagen ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der bildgebende Sensor nach manueller Erzeugung des Steuersignals in dem Kalibriermodus kalibriert. Anschließend gelangt der Leergutautomat selbsttätig zurück in den Arbeitsmodus. Vorteilhaft kann die Kalibrierung beispielsweise nach der Montage bzw. Wartung des Leergutrücknahmeautomaten durch das Servicepersonal gestartet werden. Ohne weiteres Zutun ist der Leergutrücknahmeautomat nach erfolgreicher Kalibrierung für den Produktivbetrieb vorbereitet, indem er automatisiert in den Arbeitsmodus zurück gelangt.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur näher erläutert.
Eine Erfassung der Kalibriereinheit weist im Wesentlichen einen bildgebenden Sensor 1, eine beabstandet zu dem bildgebenden Sensor 1 angeordnete Lichtquelle 2 sowie eine zwischen dem Sensor 1 und der Lichtquelle 2 angeordnete Lichtscheibe 3 auf. Die Lichtquelle 2 und die Lichtscheibe 3 bilden gemeinsam ein Lichtmodul der Erfassungs- und Kalibriereinheit. Die Lichtscheibe 3 ist als eine flache Lichtscheibe mit im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Flachseiten ausgebildet. Der bildgebende Sensor 1 und die Lichtquelle 2 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Lichtscheibe 3 angeordnet. Die Lichtquelle 2 ist bevorzugt als eine Leuchtdiode ausgebildet.
Zwischen dem bildgebenden Sensor 1 und der Lichtscheibe 3 des Lichtmoduls ist eine Halte- und Transporteinheit 4 vorgesehen. Die Halte- und Transporteinheit 4 dient zur Aufnahme und zur Förderung eines Leergutbehältnisses 5. Beispielsweise wird die Halte- und Transporteinheit 4 durch zwei im Querschnitt v-förmig zueinander angeordnete Förderbänder 6 gebildet. Die Förderbänder 6 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu der Lichtscheibe 3 und fördern das Behältnis 5 in eine Längsrichtung desselben.
Weiterhin ist eine Steuereinheit 7 vorgesehen. Die Steuereinheit 7 wirkt zusammen mit dem bildgebenden Sensor 1. Darüber hinaus wird die Lichtquelle 2 durch die Steuereinheit 7 angesteuert.
Während des Produktivbetriebs des Leergutrücknahmeautomaten befindet sich die Erfassungs- und Kalibriereinheit in einem Arbeitsmodus. In dem Arbeitsmodus wird der von der Halte- und Transporteinheit 4 in einem Erfassungsbereich 8 des bildgebenden Sensors 1 gehaltene Behältnis 5 von dem Sensor 1 erfasst. Ein vorzugsweise zweidimensionales Abbild des Behältnisses 5 wird einer Bildverarbeitungsroutine zugeführt. Zur Identifikation eines Typs des Behältnisses 5 und eines zugehörigen Pfandwerts werden auf Basis des zweidimensionalen Abbilds bestimmte charakteristische Merkmale des Behältnisses 5 mit in einer Datenbank gespeicherten Vergleichsparametern (Referenzdaten) verglichen.
Nach der Erfassung des Behältnisses 5 wird dieses mittels der Halte- und Transporteinheit 4 abtransportiert. Beispielsweise kann ein Einwegpfandbehältnis 5 zur Reduzierung eines Volumens desselben einer Kompaktiereinheit des Leergutrücknahmeautomaten zugeführt werden. Beispielsweise kann ein nicht erkanntes oder nicht für die Rücknahme bestimmtes Behältnis 5 durch die Eingabeöffnung an den Kunden zurückgegeben werden.
Um die Sicherheit der Erfassung des Behältnisses 5 zu verbessern, stellt das Lichtmodul in dem Arbeitsmodus eine Hintergrundbeleuchtung bereit. Die Lichtscheibe 3 wird zu diesem Zweck von der Lichtquelle 2 zumindest abschnittsweise und vorzugsweise homogen ausgeleuchtet. Aufgrund der Hintergrundbeleuchtung ist ein Kontrast zwischen dem zu erfassenden Behältnis 5 und der Lichtscheibe 3 besonders deutlich ausgebildet. Die Lichtscheibe 3 befindet sich zumindest abschnittsweise in dem Erfassungsbereich 8 des Sensors 1.
Insbesondere aufgrund von Fertigungs- und Montagetoleranzen ist die exakte Position von Sensor 1, Lichtscheibe 3 sowie Halte- und Transporteinheit 4 relativ zueinander nicht bekannt. Um gleichwohl eine zuverlässige und fehlerfreie Identifikation des Behältnisses 5 im Arbeitsmodus des Leergutrücknahmeautomaten zu gewährleisten, muss der bildgebende Sensor 1 kalibriert werden. Zu diesem Zweck wird die Erfassungs- und Kalibriereinheit in einem Kalibriermodus betrieben. In dem Kalibriermodus befindet sich kein Behältnis 5 zwischen Lichtscheibe 3 und Sensor 1. Stattdessen wird die Lichtquelle 2 von der Steuereinheit 7 derart angesteuert, dass mittels der Lichtquelle 2 ein Kalibriermuster auf die Lichtscheibe 3 projiziert wird. Das Kalibriermuster wird von dem bildgebenden Sensor 1 erfasst. Dann wird das Abbild des Kalibriermusters mit einem abgespeicherten Referenzmuster verglichen. Auf Basis des Vergleichs werden Ausgleichswerte ermittelt, die eine Abweichung der tatsächlichen relativen Position von Sensor 1, Lichtscheibe 3 sowie Halte- und Transporteinheit 4 zur nominellen relativen Position dieser Komponenten abbilden. Im Produktivbetrieb (Arbeitsmodus) werden die Vergleichswerte bei der Bildverarbeitung berücksichtig, so dass eine aufwändige, exakte Ausrichtung der Komponenten der Erfassungs- und Kalibriereinheit zueinander entbehrlich ist und statt dessen eine softwarebasierte Korrektur der Messdaten des Sensors 1 vorgesehen ist.
Statt einer einzigen Lichtquelle 2 kann eine Mehrzahl von Lichtquellen 2 vorgesehen sein. Beispielsweise können alle Lichtquellen 2 genutzt werden, um die Lichtscheibe 3 im Arbeitsmodus der Erfassungs- und Kalibriereinheit homogen auszuleuchten. Demgegenüber können in dem Kalibriermodus lediglich ausgewählte Lichtquellen 2 zur Erzeugung des auf die Lichtscheibe 3 projizierten Kalibriermusters dienen. Eine entsprechend differenzierte Ansteuerung der Lichtquellen 2 wird durch die Steuereinheit 7 realisiert.
Das gleiche Bauteil und Bauteilfunktionen sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
Bezugszeichenliste

1: bildgebender Sensor
2: Lichtquelle
3: Lichtscheibe
4: Halte- und Transporteinheit
5: Behältnis
6: Förderband
7: Steuereinheit
8: Erfassungsbereich

Claims

Erfassungs- und Kalibriereinheit für einen Leergutrücknahmeautomaten mit einem bildgebenden Sensor zur Erfassung eines in den Leergutrücknahmeautomaten eingegebenen Behältnisses in einem Arbeitsmodus und eines Kalibriermusters zur Kalibrierung des Sensors selbst in einem Kalibriermodus, mit einem Lichtmodul zur Erzeugung einer Hintergrundbeleuchtung während der Erfassung des Behältnisses, wobei das Lichtmodul wenigstens eine Lichtquelle und eine mittels der wenigstens einen Lichtquelle zumindest abschnittsweise ausleuchtbaren Lichtscheibe umfasst, und mit einer mit dem bildgebenden Sensor und der wenigstens einen Lichtquelle zusammenwirkenden Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (Lichtquelle 2) vorgesehen sind, so dass in dem Kalibriermodus an der Lichtscheibe (3) das Kalibriermuster gebildet wird.
Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) derart ausgebildet ist, dass in dem Kalibriermodus die wenigstens eine Lichtquelle (2) das Kalibriermuster erzeugt.
Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Lichtquellen (2) vorgesehen sind, welche mittels der Steuereinheit (7) derart ansteuerbar sind, dass in dem Kalibriermodus das Kalibriermuster auf die Lichtscheibe (3) projiziert wird.
Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lichtquelle (2) durch wenigstens eine Leuchtdiode gebildet ist.
Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lichtquelle (2) und der bildgebende Sensor 1 auf gegenüberliegenden Flachseiten der Lichtscheibe (3) angeordnet sind.
Verfahren zur Kalibrierung eines bildgebenden Sensors in einem Leergutrücknahmeautomaten, wobei in einem Kalibriermodus des Leergutrücknahmeautomaten ein Kalibriermuster mittels des bildgebenden Sensors erfasst und durch Vergleich eines Abbilds des Kalibriermusters mit gespeicherten Referenzdaten Ausgleichswerte ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibriermuster an eine Lichtscheibe (3) projiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Arbeitsmodus des Leergutrücknahmeautomaten die Lichtscheibe (3) zumindest abschnittsweise ausgeleuchtet wird zur Realisierung einer Hintergrundbeleuchtung während der optischen Erfassung eines in den Leergutrücknahmeautomaten eingegebenen Behältnisses (5) durch den bildgebenden Sensor (1).
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Steuereinheit (7) beim Vorliegen eines entsprechenden Steuersignals von dem Kalibriermodus in den Arbeitsmodus und/oder von den Arbeitsmodus in den Kalibriermodus umgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtscheibe (3) in dem Arbeitsmodus mittels wenigstens einer Lichtquelle (2) zumindest abschnittsweise homogen ausgeleuchtet wird, und dass in dem Kalibriermodus unter Verwendung der gleichen wenigstens einen Lichtquelle (2) das Kalibriermuster auf die Lichtscheibe (3) projiziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der bildgebende Sensor (1) durch ein manuell erzeugtes Steuersignal in dem Kalibriermodus kalibriert wird, und dass der Leergutrücknahmeautomat nach der erfolgreichen Kalibrierung selbsttätig in den Arbeitsmodus gelangt.