DE4243206A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen einer automatischen Abfüllanlage auf korrektes Befüllen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen einer automatischen Abfüllanlage auf korrektes BefüllenInfo
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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.
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DE4243206A DE4243206A1 (de) | 1992-12-19 | 1992-12-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen einer automatischen Abfüllanlage auf korrektes Befüllen |
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DE4243206A DE4243206A1 (de) | 1992-12-19 | 1992-12-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen einer automatischen Abfüllanlage auf korrektes Befüllen |
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