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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Flaschenaufnahmevorrichtung gemäß des Oberbegriffs des
Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik ist eine auf der Verwendung eines
Laserstrahles basierende Flaschenaufnahmevorrichtung bekannt,
in welcher die Flaschenform mit einem durch einen Drehspiegel
auf die Flasche reflektierten Laserstrahl untersucht wird.
Die Informationen über die Flaschenform wird mit Hilfe eines
aus optischen Fasern bestehenden Detektors erfaßt.
Angenommene Flaschen werden in einer datenverarbeitenden
Einheit identifiziert, zu der die Informationen über die
jeweils zu untersuchende Flasche in Form von elektrischen
Signalen eingelesen werden, um die Informationen über die
Form der zu untersuchenden Flasche mit entsprechenden, in
einer Datei gespeicherten Daten annehmbarer Flaschenformen zu
vergleichen. Informationen über angenommene Flaschen werden
in einer Registriereinheit eingelesen, die die Zahl der
angenommenen Flaschen und z.B. ihren Typ und/oder eventuell
den für die Flaschen zurückzuerstattenden Geldbetrag auf
einem bei der Kasse einlösbaren Gutschein registriert.
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Flaschenaufnahmevorrichtungen sind besonders gut in den
Flaschenrückgabeabteilungen größerer Lebensmittelläden und
Kaufhäuser und Geschäften mit Bierverkauf einsetzbar.
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Diese aus dem Stand der Technik bekannte
Flaschenaufnahmevorrichtung ist insofern anfällig für
Fehlfunktionen, als der Laser ein empfindlicher Bestandteil
ist und der Drehspiegel eine sehr genaue Ausrichtung
benötigt. Dies gestaltet das Herstellen der
Flaschenaufnahinevorrichtung ziemlich schwierig und resultiert
in einem hohen Preis der Vorrichtung. Weiterhin verursacht
normale Abnutzung der Vorrichtung einen Wartungsbedarf für
den fehlerfreien Betrieb der Vorrichtungsteile, die eine
besondere Genauigkeit erfordern.
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Gemäß dem Dokument FI-C-71892 ist eine gattungsbestimmende
Flaschenaufnahmevorrichtung mit einer Förderanlage zum
Flaschenfördern, einer Identifikationseinrichtung zum
Identifizieren und Annehmen von Flaschen mit gegebenen Formen
und einer Registriereinheit zum Registrieren angenommener
Flaschen gezeigt. Die Identifikationseinrichtung hat eine
hauptsächlich ortsfeste Beleuchtungseinrichtung zum
Beleuchten der Flasche, einen Detektor zum Untersuchen der
Flasche und eine Förderanlage, damit die Flasche an dem
Detektor vorbeibewegt wird. Der Detektor enthält eine derart
angeordnete Linienbildkamera bzw. Kamera für die Aufzeichnung
linienförmiger Bilder, daß die Flasche für einen Augenblick
bei Linienstellen untersucht wird, während sich die von der
Förderanlage bewegte Flasche vor dem Detektor so
vorbeibewegt, daß die untersuchten Linienstellen zumindest
über die Form des Flaschenhalses und des oberen Teiles
Informationen ergeben. Der Detektor besteht hauptsächlich aus
in einer Reihe angeordnete Fotodioden. Die Förderanlage ist
zum Fördern der Flasche zwischen der Beleuchtungseinrichtung
und dem Detektor angeordnet, so daß der Detektor die Flasche
bezüglich der Beleuchtungseinrichtung von hinten untersucht
und Informationen über die auf dem von der Flasche geworfenen
Schatten basierende Flaschenform weiterleitet.
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Diese herkömmliche Problemlösung basiert auf dem
diskontinuierlichen Untersuchen der zugeführten Flasche bei
Linienstellen, während sich die Flasche vor dem Detektor
vorbeibewegt. Dabei wandert die linienförmige
Untersuchungsstelle über die gesamte Flasche, während sich
die Flasche bewegt, und es wird ein Linienbild des gesamten
Flaschenkörpers erhalten. Zur Ausführung dieser
Untersuchungen kann vorteilhafterweise eine Linienbildkamera
eingesetzt werden, welche einfach konstruiert und günstig im
Preis ist. Das Linienbild, z.B. eine Signalsequenz von, von
der Linienbildkamera ausgegebenen elektrischen Impulsen
genügt bei weitem, das Bild und die Form einer Flasche
hinsichtlich der Identifikation annehmbarer Flaschenformen
und der Registrierung angenommener Flaschen zu bearbeiten.
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Auf Wunsch kann die Flasche beispielsweise in Verbindung mit
der Linienbildkamera mit jeder beliebigen
Beleuchtungseinrichtung oder herkömmlichen Lampe beleuchtet
werden. Auf Wunsch können anstatt einer Linienbildkamera z.B.
in Reihe angeordnete Photodioden eingesetzt werden, in
welchem Falle die Flasche von der gegenüberliegenden Seite,
z.B. mit Hilfe lichtemittierender Dioden, wie etwa mit in
einer Reihe angeordneter Infrarot-LEDs geeignet beleuchtet
wird. Die Untersuchung kann in diesem Falle so gesteuert
werden, daß sie bei vorgegebenen Zeitintervallen stattfindet,
während sich die Flasche zwischen der Beleuchtungseinrichtung
und den Lichtdioden vorbeibewegt, um ein Linienbild der
jeweils zu untersuchenden Flasche zu erhalten.
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In der in dem Dokument FI-C-71892 gezeigten Anordnung sind
der Detektor und die Empfangseinrichtung direkt
gegenüberliegend angeordnet. Der Detektor hat die
Konstruktion einer Linienhalbleiterkamera mit einem
Kamerateil und optischen Einrichtungen. Da die Kamera und die
Beleuchtungseinrichtungen gegenüberliegen, stellen die
betrieblichen Ausmaße bestimmte Anforderungen an die
optischen Kameraeinrichtungen, d.h. es sind
Weitwinkelobjektive erforderlich. Folglich ist in dieser
herkömmlichen Problemlösung ein starker Parallaxenfehler
unvermeidlich, d.h. selbst eine geringe Verlagerung der
Flasche auf dem den Detektor und die Beleuchtungseinrichtung
verbindenden Weg verursacht einen beträchtlichen Fehler im
aus einer auf der Förderanlage befindlichen Flasche
gewonnenen Meßergebnis.
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In der vorstehend erwähnten Problemlösung muß die Stellung
der auf der Förderanlage befindlichen Flasche genau richtig
sein, so daß die Höhe gleich h&sub1; ist. Ist die Stellung der
Flasche falsch, beträgt die Höhe der Flasche h&sub2;. Die
Stellungsabweichung DELTA s der auf der Förderanlage
befindlichen Flasche bewirkt eine Höhenabweichung
DELTA h=h&sub2;-h&sub1;. Angesichts dieser Tatsache sind die
Genauigkeitsanforderungen dieses herkömmlichen Meßsystems
übermäßig hoch.
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In dem Dokument US-A-4 367 405 (D2) ist eine
Flaschenüberprüfungsvorrichtung zum Überprüfen von
Schmutz- -und Fremdkörper in Flaschen gezeigt worden. Diese Vorrichtung
hat eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten einer Flasche
über ihre gesamte Größe und einen oben an der einen Seite der
zu untersuchenden Flasche angeordneten Detektor. Gegenüber
der Beleuchtungseinrichtung und dem Detektor ist ein
Spiegelsystem vorgesehen, mit dessen Hilfe zwei sich zwischen
der Beleuchtungseinrichtung und dem Detektor erstreckende
Lichtwege so umgelenkt sind, daß sie über einem Teil ihrer
Länge parallel und vertikal sind, so daß sich der für die
Unterbringung der notwendigen Lichtwege nötige Bereich im
Umriß verkleinert. Durch die Führung der Lichtwege läßt sich
während der Reflektion die Flasche bezüglich der vertikalen
Achse über 180º untersuchen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine
Flaschenaufnahmevorrichtung mit einer
Identifikationseinrichtung zum Identifizieren und Aufnehmen
von Flaschen mit bestimmten vorgegebenen Formen zu schaffen,
wobei die Meßgenauigkeit der Identifikationseinrichtung
wesentlich verbessert wurde, ohne die strukturellen Ausmaße
der Vorrichtung zu vergrößern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Flaschenaufnahmevorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und mit den in dem
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gezeigten Merkmalen
gelöst. Gemäß dieser Merkmale ist das Spiegelsystem mit
seinem Lichtweg zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem
Detektor in horizontaler Richtung und ohne vergrößerte
strukturelle Ausmaße der Vorrichtung angeordnet, wobei der
Detektor so angeordnet ist, daß er zumindest ein Linienbild
von der Form des Flaschenhalses und des oberen Teiles
untersuchen kann.
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Dank der Problemlösung der Erfindung verursachen selbst
größere Stellungsabweichungen DELTA s der auf der
Förderanlage befindlichen Flasche keine nennenswerte
Höhenabweichung DELTA h, die bei steigender Brennweite gegen
null geht.
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Das Spiegelsystem der Erfindung kann aus einem, zwei, drei
oder, falls erforderlich, sogar vier Spiegeln bestehen. Das
von der Beleuchtungseinrichtung zum Detektor wandernde Licht
wird dann über einen Spiegel zum Detektor, über jeweils zwei
Spiegel zum Detektor, über jeweils drei Spiegel zum Detektor,
wobei der erste Spiegel ein Zusatzspiegel ist und der zweite
und dritte Spiegel Hauptspiegel sind, und über jeweils vier
Spiegel zum Detektor reflektiert, in welchem Falle der erste
und vierte Spiegel Zusatzspiegel und der zweite und dritte
Spiegel Hauptspiegel sind. In der Konstruktion mit drei oder
vier Spiegel oder in einer Konstruktion, in welcher eine noch
größere Spiegelzahl verwendet wird, sind die Spiegel auf eine
bestimmte Art und Weise angeordnet, d.h. sie sind, einen
Reflektionswinkel bildend, so angeordnet und eingebaut, daß
sie das Licht reflektieren. Es ist wichtig, daß die Winkel
zwischen den Spiegeln unter Berücksichtigung der Prinzipien
und Gesetze der Optik und der Reflektion eingestellt sind.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den
Ansprüchen 2 bis 5 definiert.
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Nachstehend wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele in
Bezug auf die beigefügten Figuren weiter veranschaulicht.
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Es zeigen
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Fig. 1 mit einer prinzipiellen Blockdarstellung den Entwurf
und den Betrieb einer Flaschenaufnahmevorrichtung;
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Fig. 2 eine Vorderansicht der prinzipiellen Konstruktion der
zur in Fig. 1 gezeigten Aufnahmevorrichtung gehörigen
Identifikationseinrichtung;
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Fig. 3 dieselbe Vorrichtung wie in Fig. 2 in Draufsicht;
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Fig. 4 die Bildung eines Linienbildes der zu untersuchenden
Flasche mit einer Identifikationseinrichtung gemäß Figuren 2
und 3;
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Fig. 5 eine Vorderansicht der Identifikationseinrichtung
eines anderen Ausführungsbeispieles der
Flaschenaufnahmevorrichtung;
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Fig. 6 ein Spiegelsystem, das in einer
Flaschenaufnahmevorrichtung zwischen der
Beleuchtungseinrichtung und dem Detektor angeordnet ist;
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Fig. 7 ein anderes Spiegelsystem, das in einer
Flaschenaufnahmevorrichtung zwischen der
Beleuchtungseinrichtung und dem Detektor angeordnet ist;
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Fig. 8 ein drittes Spiegelsystem, das in einer
Flaschenaufnahmevorrichtung zwischen der
Beleuchtungseinrichtung und dem Detektor angeordnet ist;
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Fig. 9 ein viertes Spiegelsystem, das in einer
Flaschenaufnahmevorrichtung zwischen der
Beleuchtungseinrichtung und dem Detektor angeordnet ist.
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Die Anwendung einer Flaschenaufnahmevorrichtung nach einem
gemäß Fig. 1 beispielhaft gezeigten Ausführungsbeispiel der
Erfindung hat eine Fördereinrichtung oder eine Förderanlage 1
zur Flaschenförderung, eine Identifikationseinrichtung 2 mit
einer datenverarbeitenden Einheit 3 zur Identifikation und
Annahme von Flaschen mit vorgegebenen Formen, und eine
Registriereinrichtung 4 zum Registrieren der angenommenen
Flaschen. Die Fördereinrichtung 1 kann z.B. aus einem
Förderband oder mehreren Förderbändern, einer
Drehtellerförderanlage oder generell einer beliebigen Art
einer zur Flaschenförderung geeigneten Förderanlage bestehen.
Die Förderanlage kann für die Flaschenförderung in
horizontaler und/oder eventuell in vertikaler Richtung
angeordnet sein; jedoch wird eine horizontale Förderung in
Verbindung mit einer erfindungsgemäßen
Flaschenaufnahmevorrichtung als die geeignetste betrachtet.
Die Förderanlage kann ferner eine Einspeiseeinrichtung für
die Flascheneinspeisung in Richtung auf die Fördereinrichtung
und eine Entfernungseinrichtung für das Entfernen der
Flaschen am Ende der Fördereinrichtung in einen auf z.B. dem
Boden eines Speicherraumes befindlichen Flaschenkasten etc.
aufweisen.
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Die Identifikationseinrichtung 2 hat vorteilhafterweise eine
datenverarbeitende Einheit 3 mit Speichereinheit 8 und, wenn
überhaupt, eine Registriereinheit 4. Die datenverarbeitende
Einheit 3 ist somit mit einer annehmbare Flaschenformen
aufführenden Datei ausgestattet, d.h. die Daten annehmbarer
Flaschenformen können in die Datei zum Vergleich der von den
Flaschen erfaßten Informationen mit den entsprechenden
Informationen über annehmbare Flaschenformen eingegeben
werden. Die Registriereinrichtung registriert die Zahl der
angenommenen Flaschen, eventuell deren Größen und/oder den zu
zahlenden oder zurückzuerstattenden Geldbetrag.
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Die Figuren 2 bis 3 zeigen in einer schematischen
Prinzipdarstellung eine Identifikationseinrichtung 2, mit
einer hauptsächlich ortsfesten Beleuchtungseinrichtung 5 zum
Beleuchten der Flasche 10, einem Detektor 6 zum Untersuchen
der Flasche, und einer Förderanlage 7, damit die Flasche am
Detektor vorbeibewegt wird. Der Detektor ist angeordnet
worden, um die Flasche in Zeitintervallen diskontinuierlich
bei Linienstellen zu untersuchen, während sich die von der
Förderanlage 7 geförderte Flasche am Detektor derart
vorbeibewegt, daß die untersuchten Linienstellen zumindest
über die Form des Halses und des oberen Teiles der Flasche
Informationen erfassen, d.h. der Detektor istso angeordnet,
daß er ein sogenanntes Linienbild der Flasche registriert.
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Beim Registrieren des Linienbildes soll der Detektor
intervallweise Linienbilder der Flasche gemäß Fig. 4
registrieren, während die Flasche durch die Förderanlage 7 am
Detektor vorbeibewegt wird. Derartige Linienbilder können bei
erwünschten Zeitintervallen aufgenommen werden, d.h. der
Linienabstand des Bildes kann nach Wunsch gemäß der
angestrebten Genauigkeit der Informationen reguliert werden.
Der Detektor 6 wandelt das empfangene Linienbild in
elektrische Impulse um, die gemäß Fig. 1 auf eine
herkömmliche Weise in eine datenverarbeitende Einheit
einzulesen sind.
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Es ist nicht unbedingt notwendig, ein Linienbild der gesamten
Flasche zu registrieren; normalerweise genügt es, das Bild
des oberen Flaschenteiles 10' gemäß Fig. 4 zu projizieren, da
die besonderen Kennzeichnungen unterschiedlicher
Flaschentypen und -formen normalerweise am besten im oberen
Flaschenteil ersichtlich sind. Der untere Flaschenteil 10"
ist deswegen geeigneterweise aus dem Abbildungsprozeß
ausgeschlossen.
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In den Figuren 2 und 3 ist eine herkömmliche Linienbildkamera
als Detektor 6 verwendet, wobei diese Kamera so angeordnet
ist, daß sie ein Bild von der sich vor der Kamera in
seitlicher Richtung rechtwinklig zur Ausrichtung des
Kameraobjektives vorbei bewegenden Flasche in dem Bereich des
oberen Teiles des Flaschenhalses und in Form von vertikalen
Linienbildern mit 1mm-Abständen erzeugt. Die
Identifikationseinrichtung ist zur Messung der Flaschenhöhe
programmiert worden. Auf Wunsch kann der Detektor 6 so
angeordnet werden, daß er Bilder der Flasche mit horizontal
verlaufenden Linien erzeugt, in welchem Falle die
Förderanlage 7 geeignet anzuordnen ist, um die Flasche in
vertikaler Richtung zu fördern und die Flasche in gewünschter
Höhe zu betrachten.
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Unter Verwendung einer Linienbildkamera als Detektor 6
werden, verglichen mit z.B. einer mit Laser arbeitenden
Identifikationseinrichtung, bestimmte Vorteile erzielt. In
erster Linie ist eine Linienbildkamera wesentlich billiger
als ein Laser. Die Linienbildkamera erfordert gewöhnlich weit
weniger Instandhaltung als jedes beliebige Lasergerät. Die
Linienbildkamera ist zuverlässig im Betrieb und im Aufbau und
hält Erschütterungen und andere äußere Beanspruchungen aus.
Die Linienbildkamera kann z.B. aus einer sogenannten
CCD(ladungsgekoppelte Diode)-Kamera oder z.B. aus einer
sogenannten Fotokamera (selbstabtastende Anordnung) bestehen.
Eine Linienbildkamera kann ferner problemlos mit einer
datenverarbeitenden Einheit verbunden werden, wobei die von
der Linienbildkamera einzulesenden Informationen, z.B. eine
Sequenz aus elektrischen Signalen, sehr gut geeignet sind, im
wesentlichen so wie sie sind in der datenverarbeitenden
Einheit verwendet zu werden. Ferner kann die Linienbildkamera
bezüglich der Abtastrate, d.h. des Abtastintervalles,
problemlos eingestellt und gesteuert werden.
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In Fig. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem
die zu untersuchende Flasche so geführt worden ist, daß sie
auf einer Förderanlage durch ein aus einer Reihe von IR-Licht
emittierenden Dioden 12 und einer aus lichtempfangenden
Fotodioden 13 gebildeten vertikalen Reihe aufgebautes Tor
geschleust wird. Die IR-Licht emittierenden Dioden und die
entsprechenden Lichtmessungsfotodioden bilden dann zusammen
eine Identifikationseinrichtung, in der die Dioden zur
Zeitintervallmessung der Flaschenhöhe, d.h. zur Registrierung
vertikaler Linienbilder der Flasche, angeordnet worden sind.
Die Steuerung der Fotodioden wird eingesetzt, um den
Linienabstand des Linienbildes, d.h. die Bildauflösung, zu
regulieren.
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In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen ist die zu
fördernde und zu untersuchende Flasche in nach
obengerichteter Stellung angeordnet worden. Auf Wunsch kann
das Fördergerät 1 und/oder die Förderanlage 7 so angeordnet
werden, daß die Flasche relativ zum Detektor ebenso in
horizontaler Stellung, d.h. mit der horizontal gerichteten
Flaschenöffnung, bewegt wird. Ferner ist in den gezeigten
Ausführungsbeispielen der Detektor 6, d.h. die
Linienbildkamera bzw. die jeweilige Reihe von Fotodioden 13,
ortsfest angeordnet worden. Als Alternative können die
Linienbildkameras oder die Fotodioden gleichmäßig angeordnet
werden, um die Flasche zur Registrierung eines Flaschenbildes
abzutasten, obwohl dieser zuletzt erwähnte Entwurf
komplizierter und deswegen teurer ist.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist ein Spiegelsystem
zwischen der Beleuchtungseinrichtung 5 und dem Detektor 6
angeordnet worden, wobei das Spiegelsystem in diesem
Ausführungsbeispiel aus einem Spiegel 14 besteht.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist ein Spiegelsystem
zwischen der Beleuchtungseinrichtung 5 und dem Detektor 6
angeordnet worden, wobei das Spiegelsystem in diesem
Ausführungsbeispiel aus einem ersten Spiegel 24 und einem
zweiten Spiegel 25 besteht.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist ein Spiegelsystem
zwischen der Beleuchtungseinrichtung 5 und dem Detektor 6
angeordnet worden, wobei dieses Spiegelsystem in diesem
Ausführungsbeispiel aus einem ersten Spiegel 34, einem
zweiten Spiegel 35 und einem dritten Spiegel 36 besteht. Der
erste Spiegel 34 ist ein Zusatzspiegel und der zweite und
dritte Spiegel 35, 36 sind Hauptspiegel. Die Spiegel 34, 35
und 36 sind derart aufgestellt, daß der angestrebte
Reflektionswinkel erhalten werden kann.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 ist ein Spiegelsystem
zwischen der Beleuchtungseinrichtung 5 und dem Detektor 6
angeordnet worden, wobei dieses Spiegelsystem aus vier
Spiegel 44, 45, 46 und 47 besteht. Die Spiegel 44 und 47 sind
Zusatzspiegel und die Spiegel 45 und 46 sind Hauptspiegel.
Die Spiegel 44 bis 47 sind auf derartige Weise angeordnet
worden, daß der erwünschte Reflektionswinkel erhalten wird.