DE4243206A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen einer automatischen Abfüllanlage auf korrektes Befüllen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer auto­ matischen Abfüllanlage auf korrektes Befüllen von Verpackungen, die ein Unterteil mit mehreren jeweils mit einem Füllgut zu be­ füllenden, napfartigen Vertiefungen aufweisen, das zwischen ei­ ner Befüllstation und einer einen Deckel anbringenden Ver­ schließstation unter einer Farb-Video-Kamera vorbeigeführt wird, deren Bild zur Erkennung der Befüllung ausgewertet wird, und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Es ist bekannt (EP 0 302 727 A2), über die Dielektrizitätskon­ stante des Füllgutes, insbesondere Tabletten, dieses Füllgut zu erfassen und mittels einer Auswerteschaltung auf einem Bild­ schirm darzustellen. Es ist dann erkennbar, ob zerbrochene oder fehlende Tabletten in einer Blisterpackung vorhanden sind. Die Bedienungsperson, die dieses Bild sieht, muß dann entsprechend reagieren.

Es wird auch eine Vorrichtung angeboten (Firma Laetus Am Sand­ berg Gerätebau GmbH), die eine Farb-Video-Kamera enthält, deren Bild ausgewertet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das sehr genau arbeitet und das vor allem auch in der Lage ist, die korrekte Befüllung von Verpackungen (Blisterpackungen) aus hochreflektierendem Mate­ rial, beispielsweise einer Aluminiumfolie, zu erkennen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß aus den Bildpunkten des Videobildes Farbpixel gebildet werden, die gezählt werden, wenn die Differenzen der Farbwerte von rot zu grün, von grün zu blau und von blau zu rot vorher abgespeicherten, der Farbe des Füll­ gutes entsprechenden Differenzen entsprechen, daß die Summe der gezählten Farbpixel mit wenigstens einem abgespeicherten, einer korrekten Befüllung entsprechenden Wert verglichen wird, und daß bei Abweichungen von diesem wenigstens einen Wert ein Feh­ lersignal gesetzt wird.

Aufgrund der Auswertung der Farbpixel bezüglich der Differenzen der Farbwerte ist es möglich, das Füllgut auch bei einer hoch­ reflektierenden Umgebung exakt zu erkennen, wobei diese Erken­ nung weitgehend unabhängig von der Güte der Beleuchtung und Ab­ weichungen in der Beleuchtungsdichte ist. Es läßt sich damit sowohl eine Unterfüllung, beispielsweise ein Fehlen einer Ta­ blette oder eine gebrochene Tablette, sowie eine Überfüllung erkennen, beispielsweise das Vorhandensein von zwei oder mehr Tabletten.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Video­ bild in Erwartungsfenstern ausgewertet wird, die die Orte der Vertiefungen der Verpackungsunterlage umgeben. Dadurch ist es möglich, die Prüfarbeit schneller durchzuführen, da nur in den Bereichen eine Überprüfung erfolgt, in welchen eine Befüllung stattfindet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Summe der in jedem Erwartungsfenster gezählten Pixel mit wenigstens einem abgespeicherten Wert verglichen wird. Dadurch ist es möglich, zu erkennen, welche Vertiefung gegebenenfalls nicht korrekt befüllt war und welche Befüllungsstelle der Be­ füllungsstation hierfür Ursache war. Ebenso wird dadurch ausge­ schlossen, daß ein Verpackungsunterteil mit einer leeren, nicht befüllten Vertiefung und mit einer doppelt befüllten Vertiefung als "gut" oder korrekt befüllt bewertet wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß zum Abspeichern der Differenzen der Farbwerte der Farbpixel das Videobild eines Musters des Füllgutes und vorzugsweise Video­ bilder mehrerer Muster des Füllgutes aufgenommen werden, deren Farbwerte und Farbdifferenzen ermittelt und abgespeichert wer­ den. Dadurch wird ein selbstlernendes System geschaffen, das sich die Farbwerte und die Differenzen selbst ermittelt und ab­ speichert. Das Verfahren ist variabel und somit auf beliebige Farben des Füllgutes einstellbar. Da das Füllgut, insbesondere Tabletten, untereinander Farbweichungen haben können, so müssen die Differenzen der Farbwerte mit den entsprechenden Toleranzen abgespeichert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß zum Abspeichern der Differenzen der Farbwerte eines oder mehre­ re Muster des Füllgutes in dem Videobild ein Rahmen an den Or­ ten des in den Vertiefungen befindlichen Füllgutes festgelegt wird, der kleiner als die Projektionsfläche des Musters ist. Damit wird sichergestellt, daß die Farberkennung an den Kernbe­ reichen des Füllgutes, insbesondere einer Tablette durchgeführt wird, und nicht etwa in Bereichen, deren Farbe aufgrund einer Reflexion oder Krümmung o. dgl. bereits etwas verfälscht ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß zum Abspeichern des Minimalwertes und des Maximalwertes in dem Videobild eines Musters, vorzugsweise in den Videobildern meh­ rerer Muster, die erkannten Farbpixel gezählt werden, deren Summe abgespeichert wird. Dadurch läßt sich in einfacher Weise dem Umstand Rechnung tragen, daß das Füllgut, insbesondere Tabletten, nicht mit absoluter Genauigkeit an einem bestimmten Ort in der Verpackung (Blisterpackung) liegt, und daß auch die Tabletten untereinander gewisse Toleranzen bezüglich ihrer Größe haben können.

In Ausgestaltung der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Durch­ führen des Verfahrens vorgesehen, bei welcher eine Farb-Video- Kamera an ein die Farbpixel der Bildpunkte auswertende Bild- Auswerteeinrichtung angeschlossen ist, die Fehlersignale an ein Stellglied weiterleitet. Damit ist es möglich, vollautomatisch auf Befüllungsfehler zu reagieren, so daß auch Fehler einer Be­ dienungsperson ausgeschlossen werden. Das Stellglied kann bei­ spielsweise eine Gut/Schlecht-Weiche betätigen, die nicht kor­ rekt befüllte Verpackungen als Ausschuß abführt.

In weiterer Ausgestaltung wird vorgesehen, daß die Bildauswer­ teeinrichtung mit einer Befüllungsfehler meldenden Anzeigeein­ richtung verbunden ist. Auf diese Anzeigeeinrichtung kann eine Bedienungsperson reagieren, beispielsweise in der Form, daß sie an der Befüllungsstation einen Fehler behebt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Bildauswerteeinrichtung mit einer die Art und/oder den Ort des Befüllungsfehlers anzeigenden Anzeigeeinrichtung versehen ist. Damit wird einer Bedienungsperson direkt mitgeteilt, wo ein Fehler aufgetreten ist und wo der Fehler zu beseitigen ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer eine Video- Farb-Kamera enthaltenden optischen Überwachungsein­ richtung zwischen einer Befüllstation und einer Ver­ schließstation,

Fig. 2 in der Art eines Blockschaltbildes den Ablauf der Signalauswertung und

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt eines Videobildes im Bereich einer Vertiefung eines Ver­ packungsunterteils (Blisterpackung).

Die in Fig. 1 nur schematisch dargestellte Abfüllanlage dient zum Abfüllen von Füllgut, beispielsweise Tabletten, in Blister­ packungen, die taktweise unter einer Befüllungsstation (11) verfahren werden. Die Blisterpackungen bestehen aus einem Un­ terteil (10), das in mehreren Reihen mit Vertiefungen versehen ist, die jeweils nur eine Tablette aufnehmen sollen. Die Bli­ sterpackungen (10) werden als endloses Band durch die Abfüllan­ lage transportiert. Einzelne Packungen werden später durch Stanzen voneinander getrennt. Nach dem Befüllen an der Befüll­ station laufen die Packungen durch eine ebenfalls nur ange­ deutete Verschließstation (12) , an der die Unterteile mit einem Deckel versehen werden. Als Deckel wird ebenfalls eine Folie kontinuierlich von einer Rolle zugeführt. Der Deckel wird beispielsweise durch Heißsiegelkleben mit dem Unterteil ver­ bunden. Die Unterteile können beispielsweise aus einer mit den Vertiefungen versehenen Aluminiumfolie bestehen, die dann mit einer Kunststoffolie oder ebenfalls einer Aluminiumfolie verschlossen werden.

Zwischen der Befüllstation (11) und der Verschließstation (12) ist eine optische Überwachungseinrichtung (13) angeordnet, die die Unterteile (10) auf korrekte Befüllung überprüft, die unter ihr durchgeführt werden. Die optische Überwachungseinrichtung (13) steuert ein Stellglied (14) einer Gut/Schlecht-Weiche (15), die bei fehlerhafter Befüllung das betreffende Unterteil zu einer Ausschußstrecke (16) umleitet. Diese Gut/Schlecht-Wei­ che ist die in der Regel nach der Verschließstation (12) und einer die Packungsgröße festlegenden Stanzeinrichtung angeord­ net und sondert die nicht korrekt befüllten Verpackungen (Blister) aus.

Die optische Überwachungseinrichtung (13) enthält eine hoch­ auflösende Farb-Video-Kamera (17), deren Bild von einem Rechner (18) verarbeitet wird. Der Rechner (18) ist mit dem Stellglied (14) verbunden, an das er bei Auftreten eines Befüllungsfehlers ein entsprechendes Signal abgibt. Außerdem ist der Rechner mit einer Warneinrichtung, insbesondere einer Warnlampe (19), ver­ bunden, die von dem Rechner (18) eingeschaltet wird, wenn sich der gleiche Befüllungsfehler mehrfach wiederholt. Dies ist dann ein Signal, daß die Bedienungsperson eine Korrektur an der Be­ füllstation (11) vornehmen muß. Zu dem Rechner (18) gehört wei­ ter ein Monitor (20), auf welchem das Bild eines Verpackungsun­ terteils (10) mit der Befüllung zur Anzeige gebracht wird, so daß die Bedienungsperson überprüfen kann, welcher Teil der Be­ füllstation (11) gegebenenfalls nicht korrekt arbeitet. Der Farb-Vide-Kamera (17) ist eine nur angedeutete Beleuchtungsein­ richtung (21) zugeordnet, die die Verpackungsunterteile (10) mit einem möglichst diffusen Licht ausleuchtet, um eine gleich­ mäßige Lichtverteilung und Beleuchtungsdichte zu erhalten und auch um Reflektionen zu vermindern.

Die einzelnen Stufen der Bildauswertung sind in Fig. 2 in der Art eines Blockdiagramms dargestellt, wobei die einzelnen Schritte mit Hilfe von Fig. 3 näher erläutert werden. Das von der Farb-Video-Kamera (17) taktweise pro Unterteil (10) einer Verpackung aufgenommene Videobild wird in einer ersten Stufe (22), einem Framegrabber, in Erwartungsfenster (23) unterteilt (Fig. 3). Diese Erwartungsfenster (23) umgeben jeweils eine Vertiefung (24) des Unterteils (10) der Verpackung, da nur in dem Bereich der Vertiefung ein interessantes Ereignis vorliegen kann, d. h. eine Tablette (25) vorhanden sein oder fehlen kann oder mehrere Tabletten abgelegt sein können. Es genügt deshalb, nur diese Erwartungsfenster (23) auszuwerten, so daß der gesamte Auswertevorgang schneller ablaufen kann. Die Bildpunkte der Erwartungsfenster (23) werden nacheinander jeweils einzeln in der nächsten Stufe (26) ausgewertet. Hierzu werden für jeden Bildpunkt die Farbwerte von rot, grün und blau erfaßt und die Differenzen zwischen rot-grün, grün-blau und blau-rot gebildet. Diese Differenzen der Farbwerte werden an eine Vergleichsstufe (27) weitergegeben. In dieser Vergleichsstufe (27) werden die Differenzen der Farbwerte mit aus einem Speicher (28) abge­ rufenen Differenzen verglichen, die jeweils einen Minimalwert und einen Maximalwert für diese Differenzen darstellen. Wenn die in der Stufe (26) ermittelten Differenzen zwischen rot­ grün, grün-blau und blau-rot jeweils innerhalb eines Minimum und eines Maximum für die jeweilige Differenz liegen, so wird für jeden Bildpunkt von der Vergleichsstufe (27) ein Zählimpuls gegeben, d. h. das betreffende Farbpixel als zur Tablette gehörig erkannt und gezählt.

Die Zählimpulse der Vergleichseinrichtung (27) werden in einer Zählstufe (29) für jedes Erwartungsfenster (24) gezählt und als Summe pro Erwartungsfenster an eine Vergleichsstufe (30) wei­ tergegeben. Die Vergleichsstufe (30) vergleicht die Summe der Farbpixel pro Erwartungsfenster mit einem aus einem Speicher (31) abgerufenen Minimalwert und einem Maximalwert. Liegt die gezählte Summe der Farbpixel unterhalb des Minimalwertes, so wird ein eine Unterbefüllung angebendes Fehlersignal erzeugt, das an das Stellglied (14) weitergeleitet wird. Eine Unterbe­ füllung kann bedeuten, daß die Vertiefung (24) keine Tablette oder eine unvollständige Tablette enthält. Überschreitet die Summe der pro Erwartungsfenster (23) gezählten Farbpixel den abgespeicherten Maximalwert, so liegt eine Überbefüllung vor, d. h. in der betreffenden Vertiefung ist mehr als eine Tablette enthalten.

Die Bildauswerteeinrichtung ist als ein selbstlernendes System ausgestaltet, d. h. die in den Speichern (28, 31) abgelegten Werte werden anhand von Mustern von korrekt befüllten Ver­ packungsunterteilen (10) erzeugt. Hierzu werden die Videobilder von mehreren korrekt befüllten Verpackungsunterteilen (10) aus­ gewertet, beispielsweise von zehn korrekt befüllten Unterteilen (10). In einem Rahmen (32) , der kleiner als die Tablette (25) ist, werden die Bildpunkte in ihren Rotanteil, Grünanteil und Blauanteil aufgelöst. Die Anteile können Werte zwischen 0 und 255 annehmen. Mit Hilfe dieser Anteile werden die Differenzen zwischen rot zu grün, grün zu blau und blau zu rot ermittelt. Farbdifferenzen, die außerhalb eines die Tablette (25) umgeben­ den Rahmens (33) liegen, werden nicht akzeptiert. Damit "lernt" die Bildauswerteeinrichtung die Farbe der Tablette von der Far­ be des Hintergrundes zu unterscheiden. Dies ist vor allem bei einem Unterteil (10) aus hochreflektierendem Material, bei­ spielsweise einer Aluminiumfolie, von Bedeutung, die die Vertiefung auch bei korrekter Befüllung sichtbar ist und eine Reflektionsfarbe aufweist, die ähnlich der Farbe der Befüllung, beispielsweise einer Tablette ist. Diese Farbdifferenzen werden mit einem Toleranzfeld abgespeichert, d. h. zwei Werte für jeden Farbanteil als Minimal- und Maximalgrenze. Hier ist anzumerken, daß die Abspeicherung auch in der Weise differenziert erfolgen kann, daß beispielsweise die Farbdifferenzen von zweifarbigen Tabletten abgespeichert werden. Hierzu werden innerhalb der Tablette zwei Bereiche markiert, deren Farbdifferenzen in ent­ sprechender Weise ermittelt und abgespeichert werden.

In einem weiteren Lernvorgang werden die als diesen Farbdiffe­ renzen entsprechenden und damit als zur Tablette gehörig erkannten Farbpixel für jedes Erwartungsfenster (23) gezählt und mit einem Toleranzfeld in dem Speicher (31) abgespeichert. Dieses Toleranzfeld gibt somit den Maximalwert und den Minimalwert für die Speicherstufe (31) vor.

Claims (10)

1. Verfahren zum Überprüfen einer automatischen Abfüllan­ lage auf korrektes Befüllen von Verpackungen, die ein Unterteil mit mehreren jeweils mit einem Füllgut zu befüllenden napfarti­ gen Vertiefungen aufweisen, das zwischen einer Befüllstation und einer einen Deckel anbringenden Schließstation unter einer Farb-Video-Kamera vorbeigeführt wird, deren Bild zur Erkennung der Befüllung ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Bildpunkten des Videobildes Farbpixel gebildet werden, die gezählt werden, wenn die Differenzen der Farbwerte von rot zu grün, von grün zu blau und von blau zu rot vorher abgespeicher­ ten, der Farbe des Füllgutes entsprechenden Differenzen ent­ sprechen, daß die Summe der gezählten Farbpixel mit wenigstens einem abgespeicherten, einer korrekten Befüllung entsprechenden Wert verglichen wird, und daß bei Abweichungen von diesem we­ nigstens einen Wert ein Fehlersignal gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Videobild in Erwartungsfenstern ausgewertet wird, die die Orte der Vertiefungen des Verpackungsunterteils umgeben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der in jedem Erwartungsfenster gezählten Farbpixel mit wenigstens einem abgespeicherten Wert verglichen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Summe der Farbpixel mit einem abgespei­ cherten Minimalwert und einem abgespeicherten Maximalwert ver­ glichen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Abspeichern der Differenzen der Farbwerte der Farbpixel das Videobild eines Musters des Füllguts und vor­ zugsweise Videobilder mehrerer Muster des Füllgutes aufgenommen werden, deren Farbwerte und Farbwertdifferenzen ermittelt und abgespeichert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abspeichern der Differenzen der Farbwerte eines oder mehre­ rer Muster des Füllgutes in dem Videobild ein Rahmen an den Or­ ten des in den Vertiefungen befindlichen Füllgutes festgelegt wird, der kleiner als die Projektionsfläche des Musters ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Abspeichern des Minimalwertes und des Ma­ ximalwertes der zu zählenden Farbpixel in dem Videobild eines korrekt befüllten Musters, vorzugsweise in den Videobildern mehrerer korrekt befüllter Muster, die erkannten Farbpixel ge­ zählt und als Summe abgespeichert werden.

8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Farb- Video-Kamera (17) an einer die Farbpixel der Bildpunkte des Vi­ deobildes auswertende Bild-Auswerteeinrichtung angeschlossen ist, die Fehlersignale an ein Stellglied (14) weiterleitet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildauswerteeinrichtung (18) mit einer Befüllungsfehler meldenden Anzeigeeinrichtung (19) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bildauswerteeinrichtung (18) mit einer die Art und/oder den Ort des Befüllungsfehlers anzeigenden Anzeige­ einrichtung (20) versehen ist.