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WO2020212014A1 - Durchlichtinspektionsvorrichtung und durchlichtinspektionsverfahren zur seitenwandinspektion von behältern - Google Patents

Durchlichtinspektionsvorrichtung und durchlichtinspektionsverfahren zur seitenwandinspektion von behältern Download PDF

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Publication number
WO2020212014A1
WO2020212014A1 PCT/EP2020/056004 EP2020056004W WO2020212014A1 WO 2020212014 A1 WO2020212014 A1 WO 2020212014A1 EP 2020056004 W EP2020056004 W EP 2020056004W WO 2020212014 A1 WO2020212014 A1 WO 2020212014A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
analyzer
matrix
light
linear polarization
polarization directions
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/056004
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Kwirandt
Original Assignee
Krones Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones Ag filed Critical Krones Ag
Priority to CN202080028735.9A priority Critical patent/CN113711019A/zh
Publication of WO2020212014A1 publication Critical patent/WO2020212014A1/de

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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8848—Polarisation of light

Definitions

  • the invention relates to a transmitted light inspection device and a transmitted light inspection method for the side wall inspection of containers with the features of the preamble of claims 1 and 10, respectively.
  • Such transmitted light inspection devices and methods are usually used in beverage processing plants to detect transparent foreign bodies, such as film residues, in containers.
  • the containers could, for example, be bottles into which a drink is filled after the transmitted light inspection.
  • the transmitted light inspection device usually comprises a conveyor for transporting the containers and at least one inspection station attached to it in order to illuminate the containers with polarized light.
  • the containers are guided between a lighting device with a downstream polarizer and a camera system with an upstream analyzer and are thus illuminated with the polarized light and recorded with the camera system.
  • the transparent foreign bodies often have stress birefringence and / or molecule-induced birefringence, they can be better recognized when transilluminated with polarized light and are shown as darker areas in the camera image. They can then be identified in the camera image using image processing algorithms known per se.
  • linear polarization filters are therefore usually used.
  • DE 20 2013 100 834 U1 discloses a device for detecting soiling on containers in which the polarizer is designed for circular or elliptical polarization of the light emitted by the lighting device and detects the container with two cameras which are preceded by analyzers with different polarization directions in order to detect contamination behind labels particularly well.
  • the polarizer is designed for circular or elliptical polarization of the light emitted by the lighting device and detects the container with two cameras which are preceded by analyzers with different polarization directions in order to detect contamination behind labels particularly well.
  • the polarizer is designed for circular or elliptical polarization of the light emitted by the lighting device and detects the container with two cameras which are preceded by analyzers with different polarization directions in order to detect contamination behind labels particularly well.
  • the object of the present invention is therefore to provide a transmitted light inspection device and a transmitted light inspection method with which it is possible to detect transparent foreign bodies in containers even more reliably in a container processing system.
  • the invention provides a transmitted light inspection device with the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments are mentioned in the subclaims.
  • the transparent foreign bodies can best be recognized if at least four different linear polarization directions are recorded with the at least one analyzer, for example 0 °, 45 °, 90 ° and 135 °. Because the camera system and the at least one analyzer are designed to detect the four different linear polarization directions simultaneously, it is possible to carry out the transmitted light inspection with little effort even with a high throughput of a container processing system. In addition, weakly polarizing foreign bodies can be detected particularly reliably.
  • the transmitted light inspection device can be arranged in a container processing system. In the same way, the transmitted light inspection device can be arranged in a system for producing the containers.
  • the transmitted light inspection device can be arranged downstream of a switch in order to sort out containers in which one or more transparent foreign bodies have been detected by the at least one inspection station.
  • the rejected containers can be cleaned or recycled.
  • the switch can be designed to feed containers without transparent foreign bodies to a container treatment machine, for example a filler.
  • the containers can in particular be glass bottles, but plastic bottles are also conceivable.
  • the containers can be provided to hold beverages, hygiene articles, pastes, chemical, biological and / or pharmaceutical products.
  • the containers can be provided for any flowable or fillable media.
  • the containers can be empty containers or containers filled with a product.
  • the transparent foreign bodies can, for example, include remnants of film, plastic parts and the like.
  • the conveyor can preferably be designed as a linear conveyor, the lighting device with the polarizer being arranged on one side and the camera system with the at least one analyzer being arranged on the opposite side. It is also conceivable that the transporter is designed as a carousel with which the containers are transported between the lighting device with the polarizer and the camera system with the at least one analyzer.
  • the lighting device can include the light source, a lens, a diffuser and / or a diaphragm.
  • the light source can comprise an incandescent lamp, a gas discharge lamp, a fluorescent tube and / or LEDs as the lighting means.
  • the light source is preferably formed by at least one circuit board with a matrix arrangement of LEDs.
  • the light source can emit a visible light spectrum and / or an infrared light spectrum.
  • the visible light spectrum can be in a wavelength range from 380 nm to 780 nm, preferably from 440 nm to 650 nm, and / or the infrared light spectrum can be in a wavelength range from 780 nm to 3 pm, preferably from 800 nm-1 pm. It is also conceivable that the visible light spectrum and / or the infrared light spectrum are each only a monochromatic light spectrum.
  • the polarizer can be arranged within the lighting device or in the area of a light exit of the lighting device.
  • the polarizer and / or the analyzer can be designed at least in sections in the manner of a disk or film.
  • the polarizer and / or the analyzer can be a polarizing film.
  • the polarizer and / or the analyzer can, independently of one another, include a circular polarizing filter. This allows foils to be recognized in all rotational positions. For practical reasons, it is possible to avoid using 4 lighting devices with differently aligned linear polarizers.
  • the lighting device is therefore preferably equipped with a circular polarizing filter as the polarizer, so that circular light is emitted in the direction of the container and the camera.
  • the camera system can include a camera and a lens.
  • the camera can comprise a line or matrix sensor, for example a CCD sensor or CMOS sensor.
  • the camera system can be connected to an image processing unit via a data line in order to receive camera images of the to evaluate illuminated containers with regard to the transparent foreign bodies.
  • the image processing unit is integrated into the camera system.
  • the linear polarization directions detected with the at least one analyzer and the camera system can include 0 °, 45 °, 90 ° and 135 °. In other words, the four different linear polarization directions can each be rotated by 45 ° with respect to one another.
  • the at least one analyzer can be at least one linear polarization filter. In other words, the at least one analyzer can be designed as at least one linear polarizer.
  • a mirror cabinet is connected upstream of the camera system in order to capture several container sides of a container next to one another as image sectors of a camera image.
  • the transmitted light inspection device can comprise a control device in order to control the lighting device and / or the camera system.
  • the control device can comprise an image processing unit in order to receive camera images from the camera system and to evaluate them for transparent foreign bodies.
  • the control device can be designed to control the transporter and / or to detect transport positions of the containers. It is conceivable that the control device comprises a digital processor (CPU), a memory unit, an interface unit, an input and / or an output unit.
  • CPU digital processor
  • the camera system can comprise an objective and a matrix sensor, the at least one analyzer being designed as an analyzer matrix which is arranged between the objective and light-sensitive sensor elements of the matrix sensor in order to simultaneously detect the at least four different linear polarization directions with the matrix sensor.
  • the camera system can be set up in a particularly simple manner, since the four different linear polarization directions are recorded with exactly one matrix sensor and not with several matrix sensors, "whereby the at least one analyzer is designed as an analyzer matrix that is arranged between the lens and light-sensitive sensor elements of the matrix sensor "can mean here that the analyzer matrix is arranged directly in front of a Bayer filter and / or the light-sensitive sensor elements of the matrix sensor.
  • the matrix sensor can comprise the analyzer designed as an analyzer matrix as an element integrated in front of the light-sensitive sensor elements Chamber system even more compact and simple It is conceivable that the analyzer designed as an analyzer matrix is arranged between a microlens array and light-sensitive sensor elements of the matrix sensor ivtypes possible without compromising the image quality to affect. However, it is also conceivable that the analyzer designed as an analyzer matrix is arranged directly in front of a microlens array of the matrix sensor.
  • the analyzer embodied as an analyzer matrix can comprise a plurality of polarizer elements arranged in a matrix, which are each assigned to one of the light-sensitive sensor elements and which are preferably aligned alternately in the at least four different linear polarization directions.
  • each light-sensitive sensor element of the matrix sensor is assigned a different polarizer element of the analyzer, so that a particularly high-resolution image of the container is possible, taking into account the polarization of each pixel.
  • Each light-sensitive sensor element can correspond to a pixel of a camera image output by the matrix sensor, in particular with a polarizer element of the analyzer being assigned to each light-sensitive sensor element.
  • the polarizer elements arranged in the matrix can each be designed as polarization filters, with the polarizer elements being arranged in the matrix rotated relative to one another in such a way that the four different linear polarization directions are detected.
  • the linear polarization directions are 0 °, 45 °, 90 ° and 135 °.
  • the polarizer elements arranged in the matrix can be grouped in such a way that in each case four adjacent polarizer elements are aligned in the at least four different linear polarization directions and form a group.
  • the different linear polarization directions are recorded alternately with the light-sensitive sensor elements of the matrix sensor, which results in a high spatial resolution in the camera image, taking the polarization into account.
  • the groups themselves are arranged in a matrix-like manner on the matrix sensor. This means that the different linear polarization directions are recorded alternately along both axes of the matrix sensor.
  • the matrix sensor can be an image sensor of the Sony IMX250MZR or IMX250MYR type, in particular wherein the analyzer designed as an analyzer matrix is arranged between a microlens array and a pixel array of the matrix sensor.
  • the analyzer designed as an analyzer matrix is arranged in a beam path of the camera system directly in front of the microlens array of a matrix sensor.
  • the camera system comprises at least four cameras each with an analyzer, a lens and a matrix sensor, the analyzers of the at least four cameras being aligned in the at least four different linear polarization directions in order to capture them in multiple camera images.
  • the analyzers each include a linear polarization filter.
  • the linear polarization filters can be rotated relative to one another in such a way that the linear polarization directions 0 °, 45 °, 90 ° and 135 ° can be detected.
  • the camera system comprises at least four cameras with an objective and with a matrix sensor, the at least one analyzer comprising two polarization dividers in order to divide two of the at least four different linear polarization directions between two of the at least four cameras .
  • the image fields can be superimposed by two cameras so that the image perspective in the corresponding camera images is similar or even exactly the same. In this way, the assignment of image areas on the container in the camera image can be supported during the evaluation.
  • a polarization splitter can be an optical element that allows a first linear polarization direction to pass through and reflects a second linear polarization direction that is rotated by 90 °.
  • the polarizer of the lighting device can preferably comprise a circular or elliptical polarization filter. Extensive investigations by the applicant have shown that this, in combination with the setting of the four different linear polarization directions, leads to particularly reliable detection of the transparent foreign bodies. In principle, however, a linear polarization filter is also conceivable as the polarizer of the lighting device.
  • the camera system is designed with filters for the separate detection of different light wavelengths, in particular with at least one Bayer filter or with at least one pixel-by-pixel color filter in order to also detect different light wavelengths of the polarized light in addition to the different linear polarization directions.
  • filters for the separate detection of different light wavelengths in particular with at least one Bayer filter or with at least one pixel-by-pixel color filter in order to also detect different light wavelengths of the polarized light in addition to the different linear polarization directions.
  • This makes the recognition particularly reliable, since the polarizing effect of the transparent foreign bodies can also depend on the light wavelength.
  • This can improve recognition in colorless containers.
  • it can be a Sony IMX250MYR matrix sensor which, in addition to polarization, also enables color detection.
  • the invention provides a transmitted light inspection method for side wall inspection of containers with the features of claim 10 ready.
  • Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
  • the transparent foreign bodies can best be recognized when the at least one analyzer is used for a few at least four different linear polarization directions can be recorded. Because the camera system with the at least one analyzer simultaneously detects the four different linear polarization directions, it is possible to reliably carry out the transmitted light inspection even with a high throughput of a container processing system with little effort. In addition, foreign bodies with weak polarity can be detected particularly reliably.
  • the transmitted light inspection method can include the features described above in relation to the transmitted light inspection device individually or in any combination, in particular according to one of claims 1 - 9. It is conceivable that the transmitted light inspection method with the transmitted light inspection device described above, in particular according to one of claims 1 - 9 is carried out.
  • the transmitted light inspection method can preferably be used for the inspection of empty bottles, in particular for the inspection of the bottom and / or side walls.
  • the through-light inspection method is used in full bottle inspection to detect floating plastic parts, in particular in side wall inspection.
  • the at least one analyzer can divide the four different linear polarization directions after an objective and in front of light-sensitive sensor elements of a matrix sensor in such a way that the four different linear polarization directions are recorded in a camera image of the matrix sensor.
  • the camera system can be constructed in a particularly simple manner, since the four different linear polarization directions are recorded with exactly one matrix sensor and not with several matrix sensors.
  • the four different linear polarization directions are recorded by at least four cameras each with an analyzer, an objective and each with a matrix sensor. This means that more cameras are necessary, but the detection of the containers is even more high-resolution locally.
  • the different linear polarization directions are recorded by at least four cameras, each with an objective and with a matrix sensor each, the at least one analyzer comprising two polarization splitters, with which two of the at least four different linear polarization directions are applied to two of the at least four cameras can be shared.
  • the image fields can be superimposed by two cameras so that the image perspective in the corresponding camera images is similar or even exactly the same. This allows the assignment of image areas on the container in the camera image to be supported during the evaluation.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment according to the invention of a transmitted light inspection device in a side view
  • FIG. 2 shows a detailed illustration of the matrix sensor with an analyzer designed as an analyzer matrix in a front view
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment according to the invention of a transmitted light inspection device with four cameras in front of each of which an analyzer is arranged, in a side view;
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment according to the invention of a transmitted light inspection device with four cameras and two polarization splitters in a side view.
  • FIG. 1 an exemplary embodiment according to the invention of a transmitted light inspection device 1 is shown in a side view. You can see the conveyor 3 and the associated inspection station 4, 5 for illuminating the side wall 2a of the container 2 with the polarized light L.
  • the conveyor 3 is designed here, for example, as a linear conveyor, in order to transport the containers 2 between the lighting device 4 and the camera system 5.
  • the containers 2 can preferably be transported continuously and continuously captured by the camera system 5.
  • the lighting device 4 comprises a light source 4.1 for emitting a visible and / or infrared light spectrum.
  • the light source 4.1 is formed with a plurality of LEDs that emit white light, preferably in a wavelength range from 380 nm to 780 nm. LEDs that contain several chips for different colors are preferably used. This allows a matching of the light color to the color of the containers. It is also conceivable that the light source 4.1 is designed with a large number of LEDs which emit infrared light, preferably in a wavelength range from 780 nm to 3 miti.
  • the light source 4.1 is followed by the polarizer 4.2, which is designed for the circular polarization of the light spectrum emitted by the light source 4.1.
  • the unpolarized light from the light source 4.1 is circularly polarized by the polarizer 4.2 and thus emitted as polarized light L.
  • the camera system 5 comprises an objective 5.3, an analyzer 5.M and a matrix sensor 5.2, the analyzer 5.M being designed as an analyzer matrix which is positioned between the objective 5.3 and light-sensitive sensor elements (5.21) of the matrix sensor 5.2 is arranged.
  • the analyzer 5.M designed as an analyzer matrix is designed as an integrated element of the matrix sensor 5.2.
  • the matrix sensor 5.2 and the analyzer 5.M designed as an analyzer matrix can be the Sony image sensor of the type IMX250MZR (monochrome) or IMX250MYR (color). The more precise structure of the matrix sensor 5.2 and of the analyzer 5.M is explained in more detail below with reference to FIG.
  • the container 2 With the lens 5.3, the container 2 is imaged via the analyzer 5.M onto the matrix sensor 5.2 of the camera system 5. Consequently, with the camera system 5, the side wall 2a of the container 2 can be detected in four different directions of polarization simultaneously.
  • the camera system 5 is preceded by a mirror cabinet (not shown here). This makes it possible to display several container sides side by side as image sectors in the camera system 5. With the mirror cabinet and the lens 5.3, for example, at least two views of the container 2 can be mapped next to one another from different angles on the matrix sensor 5.2 and thus recorded in a camera image.
  • control device 6 can be seen, with which the lighting device 4 and the camera system 5 can be controlled. It is conceivable that the control device 6 comprises an image processing device for evaluating the camera images from the camera system 5. In addition, it is also conceivable that the control device 6 controls the lighting device 4, for example based on the signal from a light barrier, in such a way that it emits a light pulse at the moment when the container 2 in front of the lighting device 4 is in a field of view of the camera system 5.
  • FIG. 2 shows a detailed representation of the matrix sensor 5.2 with an analyzer 5.M designed as an analyzer matrix in a front view. The matrix sensor 5.2 can be seen, which serves as an image sensor in the chamber system shown in FIG.
  • the matrix sensor 5.2 corresponds to the usual structure of CMOS or CCD image sensors, in which the light-sensitive sensor elements 5.21 are arranged in a matrix-like grid in order to record a camera image.
  • CMOS or CCD image sensors in which the light-sensitive sensor elements 5.21 are arranged in a matrix-like grid in order to record a camera image.
  • a hexagonal arrangement of the light-sensitive sensor elements 5.21 is also conceivable.
  • the light-sensitive sensor elements 5.21 are preceded by the analyzer 5.M, which is designed as an analyzer matrix and comprises a multiplicity of polarizer elements 5.M1-5M4 arranged in a matrix.
  • the matrix of the polarizer elements 5. Ml-5.M4 corresponds to the position of the light-sensitive sensor elements 5.21 of the matrix sensor 5.2.
  • the polarization elements 5. Ml-5.M4 are each assigned to one of the light-sensitive sensor elements 5.21 and, as can be seen in detail D, are alternately aligned in four different linear polarization directions.
  • the polarizing elements 5. Ml-5.M4 are arranged in the polarization directions 0 °, 40 °, 90 ° and 135 °. It is conceivable that the analyzer 5.M configured as an analyzer matrix is arranged between a microlens array and the light-sensitive sensor elements 5.21 of the matrix sensor 5.2.
  • Ml - 5.M4 arranged in the matrix are grouped in such a way that four adjacent polarizer elements 5.
  • Ml - 5.M4 are each aligned in the four different linear polarization directions and the groups G form a group G each also arranged like a matrix.
  • the matrix sensor 5.2 comprises a Bayer filter in order to separate colors in the camera image in addition to the polarization and thus to detect different light wavelengths separately.
  • the transparent foreign bodies F can be recognized even more reliably on the basis of the color information.
  • the transmitted light inspection device 1 shown in FIG. 1 can be constructed particularly simply with only one camera.
  • the containers 2 are transported with the conveyor 3 to the inspection stations 4, 5 attached thereto and are there with them polarized light L shines through.
  • the initially unpolarized light from the light source 4.1 is, for example, circularly polarized with the polarizer 4.2 and emitted as the polarized light L.
  • the polarization of the light during transillumination is influenced by the transparent foreign bodies F, for example rotated by stress birefringence.
  • the container 2 thus illuminated is captured with the camera system 5, which comprises the matrix sensor 5.2 and the analyzer 5.M designed as an analyzer matrix. As a result, 5 different linear polarization directions are recorded simultaneously in a camera image of the camera system.
  • the transparent foreign bodies F Depending on the arrangement and properties of the transparent foreign bodies F, they then appear darker or lighter than the remaining areas of the side wall 2a of the container 2 with a certain linear polarization direction in the camera image, so that they can be recognized with image processing methods that are customary per se.
  • FIG. 3 a further exemplary embodiment according to the invention of a transmitted light inspection device 1 with four cameras 5A-5D is shown in a side view, in front of each of which an analyzer 5.F1-5.F4 is arranged.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 3 differs from that in FIG. 1 only in the structure of the camera system 5.
  • the features of the lighting device 4 and the conveyor 3 of the exemplary embodiment in FIG. 1 therefore also apply accordingly to FIG. 3 and also below for Figure 4.
  • the lenses 5.3 of the cameras 5A-5D are each preceded by an analyzer 5.Fl-5.F4. These are, for example, linear polarization filters that are rotated in different rotational positions around the axis of the lens 5.3 such that they each allow a different linear polarization direction to pass through, for example the directions 0 °, 45 °, 90 ° and 135 °. As a result, one of the linear polarization directions can be recorded with one of the cameras 5A-5D. As a result, although the structure is more complex, it enables an even higher spatial resolution in the camera images.
  • FIG. 4 another exemplary embodiment according to the invention of a transmitted light inspection device 1 with four cameras 5A-5D and two polarization splitters 5.T1-5.T2 is shown in a side view.
  • the exemplary embodiment in FIG. 4 differs from that in FIG. 3 only in the type of analyzers 5.T1-5T2.
  • the four different linear polarization directions are not divided by polarization filters but by the polarization splitters 5.T1-5T2 shown on the four cameras 5A-5D, whereby the image fields of cameras 5A, 5B and 5C, 5D can be superimposed so that the image perspective in the corresponding camera images is similar or even exactly the same.
  • the assignment of image areas of the container 2 in the camera image can be supported during the evaluation.
  • the containers 2 are transported by the conveyor 3 to the inspection stations 4, 5 attached to them, where they are transilluminated with polarized light L.
  • the initially unpolarized light from the light source 4.1 is, for example, circularly polarized with the polarizer 4.2 and emitted as the polarized light L.
  • the polarization of the light during transillumination is influenced by the transparent foreign bodies F, for example rotated by stress birefringence or absorbed in a certain direction.
  • the container 2 thus illuminated is captured with the four cameras 5A-5D in the four different linear polarization directions.
  • the cameras 5 A-5 B are either preceded by the polarization filters 5.
  • the camera system 5 and the at least one analyzer 5.M, 5.F1-5.F4 or 5.T1-5.T2 are designed for the four different linear polarization directions simultaneously As can be seen, it is possible to carry out the transmitted light inspection of the side wall 2a of the container 2 with little effort even with a high throughput of a container processing system. In addition, weakly polarizing foreign bodies F can be identified particularly reliably.

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Abstract

Durchlichtinspektionsvorrichtung (1) zur Seitenwandinspektion von Behältern (2), mit einem Transporteur (3) zum Transport der Behälter (2), und mit wenigstens einer an dem Transporteur (3) angegliederten Inspektionsstation (4,5) zum Durchleuten der Behälter (2) mit polarisiertem Licht (L), wobei die wenigstens eine Inspektionsstation (4, 5) eine Beleuchtungseinrichtung (4) mit einer Lichtquelle (4.1) und mit einem nachgeschalteten Polarisator (4.2) und ein Kamerasystem (5) mit wenigstens einem Analysator (5.M, 5.F1 –5.F4, 5.T1 –5.T2) umfasst,wobeidas Kamerasystem (5) und der wenigstens eine Analysator (5.M, 5.F1 –5.F4, 5.T1 –5.T2) dazu ausgebildet sind, wenigstens vier unterschiedliche lineare Polarisationsrichtungen gleichzeitig zu erfassen.

Description

Durchlichtinspektionsvorrichtung und Durchlichtinspektionsverfahren zur Seitenwandinspektion von
Behältern
Die Erfindung betrifft eine Durchlichtinspektionsvorrichtung und ein Durchlichtinspektionsverfahren zur Seitenwandinspektion von Behältern mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bzw. 10.
Üblicherweise werden derartige Durchlichtinspektionsvorrichtungen und -verfahren in Getränkeverar beitungsanlagen dazu eingesetzt, transparente Fremdkörper, wie beispielsweise Folienreste, in Behältern zu erkennen. Die Behälter könne beispielsweise Flaschen sein, in die nach der Durchlichtinspektion ein Getränk abgefüllt wird.
Die Durchlichtinspektionsvorrichtung umfasst üblicherweise einen Transporteur zum Transport der Be hälter und wenigstens eine daran angegliederte Inspektionsstation, um die Behälter mit polarisiertem Licht zu durchleuchten. Die Behälter werden bei der Inspektion zwischen einer Beleuchtungseinrichtung mit einem nachgeschalteten Polarisator und einem Kamerasystem mit einem vorgeschalteten Analysator geführt und so mit dem polarisierten Licht durchleuchtet und mit dem Kamerasystem erfasst.
Da die transparenten Fremdkörper oft Spannungsdoppelbrechung und/oder molekülbedingte Doppel brechung aufweisen, können sie beim Durchleuchten mit polarisiertem Licht besser erkannt werden und bilden sich im Kamerabild als dunklere Bereiche ab. Sie können dann im Kamerabild mit an sich bekann ten Bildverarbeitungsalgorithmen identifiziert werden.
Die naheliegende Verwendung von linearen Polarisationsfiltern wird in der Praxis vermieden, weil alle transparenten Fremdkörper, deren spannungsoptischen Hauptachsen parallel oder senkrecht zu den Polarisationrichtungen der linearen Polarisationsfilter sind, nicht abdunkeln und damit nicht erkannt werden können. Um die Erkennung von der Orientierung eines transparenten Fremdkörpers möglichst unabhängig zu halten, werden daher üblicherweise zirkulare Polarisationsfilter verwendet.
Allerdings hat sich herausgestellt, dass manche Fremdkörper nur schwach polarisierend und/oder nur in einem Teil des Spektrums polarisierend wirken. Folglich ist deren Erkennung mit einem einzigen zirkula ren Analysator besonders schwierig.
Beispielsweise ist aus der DE 20 2013 100 834 Ul eine Vorrichtung zur Erfassung von Verschmutzungen an Behältern bekannt, bei der der Polarisator zur zirkularen oder elliptischen Polarisation des von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Lichts ausgebildet ist und die Behälter mit zwei Kameras erfasst werden, denen Analysatoren mit unterschiedlichen Polarisationsdrehrichtungen vorgeschaltet sind, um Verschmutzungen hinter Etiketten besonders gut zu erkennen. Allerdings sind derartige Aufbauten kom pliziert und teuer.
Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Durchlichtinspektionsvorrichtung und ein Durchlichtinspektionsverfahren bereitzustellen, mit dem in einer Behälterverarbeitungsanlage eine Er kennung von transparenten Fremdkörpern in Behältern noch zuverlässiger möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung stellt die Erfindung eine Durchlichtinspektionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen ge nannt.
Bei umfangreichen Untersuchungen der Anmelderin hat sich herausgestellt, dass die transparenten Fremdkörper am besten erkannt werden können, wenn mit dem wenigstens einen Analysator wenigs tens vier unterschiedliche lineare Polarisationsrichtungen erfasst werden, beispielsweise 0°, 45°, 90° und 135°. Dadurch, dass das Kamerasystem und der wenigstens eine Analysator dazu ausgebildet sind, die vier unterschiedlichen lineare Polarisationsrichtungen gleichzeitig zu erkennen, ist es auch bei einem hohen Durchsatz einer Behälterverarbeitungsanlage mit geringen Aufwand möglich, die Durchlichtin spektion durchzuführen. Zudem können schwach polarisierende Fremdkörper besonders zuverlässig erkannt werden.
Die Durchlichtinspektionsvorrichtung kann in einer Behälterverarbeitungsanlage angeordnet sein. Eben so kann die Durchlichtinspektionsvorrichtung in einer Anlage zur Herstellung der Behälter angeordnet sein. Der Durchlichtinspektionsvorrichtung kann einer Weiche nachgeordnet sein, um Behälter auszusor tieren, bei denen durch die wenigstens eine Inspektionsstation ein oder mehrere transparente Fremd körper erkannt wurden. Die aussortierten Behälter können gereinigt oder recycelt werden. Ferner kann die Weiche dazu ausgebildet sein, Behälter ohne transparente Fremdkörper einer Behälterbehand lungsmaschine, beispielsweise einem Füller zuzuführen.
Die Behälter können insbesondere Glasflaschen sein, denkbar sind jedoch auch Kunststoffflaschen. Vor zugsweise können die Behälter dazu vorgesehen sein, Getränke, Hygieneartikel, Pasten, chemische, bio logische und/oder pharmazeutische Produkte aufzunehmen. Im Allgemeinen können die Behälter für jegliche fließfähige bzw. abfüllbare Medien vorgesehen sein. Bei den Behälter kann es sich um leere Be hälter oder mit einem Produkt befüllte Behälter handeln. Die transparenten Fremdkörper können beispielsweise Folienreste, Kunststoffteile und dergleichen um fassen.
Der Transporteur kann vorzugsweise als Lineartransporteur ausgebildet sein, wobei an einer Seite die Beleuchtungseinrichtung mit dem Polarisator und auf der gegenüberliegenden Seite das Kamerasystem mit dem wenigstens einen Analysator angeordnet sind. Denkbar ist auch, dass der Transporteur als Ka russell ausgebildet ist, mit dem die Behälter zwischen der Beleuchtungseinrichtung mit dem Polarisator und dem Kamerasystem mit dem wenigstens einen Analysator transportiert werden.
Die Beleuchtungseinrichtung kann die Lichtquelle, eine Linse, einen Diffusor und/oder eine Blende um fassen. Die Lichtquelle kann als Leuchtmittel eine Glühlampe, eine Gasentladungslampe, eine Leucht stoffröhre und/oder LEDs umfassen. Vorzugsweise wird die Lichtquelle durch mindestens eine Platine mit einer Matrixanordnung aus LEDs gebildet.
Die Lichtquelle kann ein sichtbares Lichtspektrum und/oder ein infrarotes Lichtspektrum abstrahlen. Das sichtbare Lichtspektrum kann in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm, vorzugsweise von 440 nm bis 650 nm, und/oder das infrarote Lichtspektrum kann in einem Wellenlängenbereich von 780 nm bis 3 pm, vorzugsweise von 800 nm - 1 pm liegen. Denkbar ist auch, dass das sichtbare Lichtspekt rum und/oder das infrarote Lichtspektrum jeweils nur ein monochromatisches Lichtspektrum sind.
Der Polarisator kann innerhalb der Beleuchtungseinrichtung oder im Bereich eines Lichtaustritts der Be leuchtungseinrichtung angeordnet sein. Der Polarisator und/oder der Analysator können wenigstens abschnittsweise scheiben- oder folienartig ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Polarisa tor und/oder dem Analysator um eine Polarisationsfolie handeln.
Der Polarisator und/oder der Analysator können unabhängig voneinander einen zirkularen Polfilter um fassen. Dadurch können Folien in allen Drehlagen erkannt werden.. Aus praktischen Gründen kann dadurch vermieden werden, 4 Beleuchtungseinrichtungen mit verschieden ausgerichteten Linearpolfil tern einzusetzen. Vorzugsweise wird deshalb die Beleuchtungseinrichtung mit einem zirkularen Polfilter als der Polarisator ausgestattet, so dass zirkulares Licht in Richtung Behälter und Kamera ausgestrahlt wird.
Das Kamerasystem kann eine Kamera und ein Objektiv umfassen. Die Kamera kann einen Zeilen- oder Matrixsensor umfassen, beispielsweise einen CCD-Sensor oder CMOS-Sensor. Das Kamerasystem kann über eine Datenleitung mit einer Bildverarbeitungseinheit verbunden sein, um Kamerabilder der durch- leuchteten Behälter hinsichtlich der transparenten Fremdkörper auszuwerten. Denkbar ist jedoch auch, dass die Bildverarbeitungseinheit in das Kamerasystem integriert ist.
Die mit dem wenigstens einen Analysator und dem Kamerasystem erfassten linearen Polarisationsrich tungen können 0°, 45°, 90° und 135° umfassen. Anders ausgedrückt können die vier unterschiedlichen lineare Polarisationsrichtungen um jeweils 45° gegeneinander verdreht sein. Bei dem wenigstens einen Analysator kann es sich um wenigstens einen linearen Polarisationsfilter handeln. Anders ausgedrückt kann der wenigstens eine Analysator als wenigstens ein linearer Polarisator ausgebildet sein.
Denkbar ist, dass dem Kamerasystem ein Spiegelkabinett vorgeschaltet ist, um mehrere Behälterseiten eines Behälters nebeneinander als Bildsektoren eines Kamerabilds zu erfassen.
Die Durchlichtinspektionsvorrichtung kann eine Steuerungseinrichtung umfassen, um die Beleuchtungs einrichtung und/oder das Kamerasystem zu steuern. Zudem kann die Steuerungseinrichtung eine Bild verarbeitungseinheit umfassen, um Kamerabilder des Kamerasystems zu empfangen und auf transparen te Fremdkörper hin auszuwerten. Zudem kann die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet sein, den Transporteur zu steuern und/oder Transportpositionen der Behälter zu erfassen. Denkbar ist, dass die Steuerungseinrichtung einen digitalen Prozessor (CPU), eine Speichereinheit, eine Schnittstelleneinheit, eine Eingabe- und/oder eine Ausgabeeinheit umfasst.
Das Kamerasystem kann ein Objektiv und einen Matrixsensor umfassen, wobei der wenigstens eine Ana lysator als Analysatormatrix ausgebildet ist, die zwischen dem Objektiv und lichtempfindlichen Sensorel ementen des Matrixsensors angeordnet ist, um die wenigstens vier unterschiedlichen linearen Polarisa tionsrichtungen mit dem Matrixsensor gleichzeitig zu erfassen. Dadurch kann das Kamerasystem beson ders einfach aufgebaut werden, da die vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen mit genau einem Matrixsensor und nicht mit mehreren Matrixsensoren erfasst werden „wobei der wenigstens eine Analysator als Analysatormatrix ausgebildet ist, die zwischen dem Objektiv und lichtempfindlichen Sen sorelementen des Matrixsensors angeordnet ist" kann hier bedeuten, dass die Analysatormatrix unmit telbar vor einem Bayer-Filter und/oder den lichtempfindlichen Sensorelementen des Matrixsensors an geordnet ist. Der Matrixsensor kann den als Analysatormatrix ausgebildeten Analysator als vor den licht empfindlichen Sensorelementen integriertes Element umfassen. Dadurch ist der Aufbau des Kammersys tems noch kompakter und einfacher. Denkbar ist, dass der als Analysatormatrix ausgebildete Analysator zwischen einem Mikrolinsenarray und lichtempfindlichen Sensorelementen des Matrixsensors angeord net ist. Dadurch ist der Einsatz von besonders vielen Objektivtypen möglich, ohne die Abbildungsqualität zu beeinträchtigen. Denkbar ist jedoch auch, dass der als Analysatormatrix ausgebildete Analysator un mittelbar vor einem Mikrolinsenarray des Matrixsensors angeordnet ist.
Der als Analysatormatrix ausgebildete Analysator kann eine Vielzahl von in einer Matrix angeordneten Polarisatorelementen umfassen, die jeweils einem der lichtempfindlichen Sensorelemente zugeordnet sind und die vorzugsweise alternierend in den wenigstens vier unterschiedlichen linearen Polarisations richtungen ausgerichtet sind. Dadurch ist jedem lichtempfindlichen Sensorelement des Matrixsensors ein anderes Polarisatorelement des Analysators zugeordnet, so dass damit eine besonders hochauflösende Abbildung des Behälters unter Berücksichtigung der Polarisation jedes Pixels möglich wird. Jedes licht empfindliche Sensorelement kann einem Pixel eines vom Matrixsensor ausgegebenen Kamerabilds ent sprechen, insbesondere wobei jedem lichtempfindlichen Sensorelement ein Polarisatorelement des Ana lysators zugeordnet ist. Die in der Matrix angeordneten Polarisatorelemente können jeweils als Polarisa tionsfilter ausgebildet sein, wobei die derart gegeneinander verdreht in der Matrix angeordnet sind, dass die vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen damit erfasst werden. Beispielsweise sind die linearen Polarisationsrichtungen 0°, 45°, 90° und 135°.
Die in der Matrix angeordneten Polarisatorelemente können derart gruppiert sein, dass jeweils vier be nachbart angeordnete Polarisatorelemente in den wenigstens vier unterschiedlichen linearen Polarisati onsrichtungen ausgerichtet sind und eine Gruppe bilden. Dadurch werden die unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen alternierend mit den lichtempfindlichen Sensorelementen des Matrixsensors erfasst, wodurch sich eine hohe Ortsauflösung im Kamerabild unter Berücksichtigung der Polarisation ergibt. Denkbar ist, dass die Gruppen selbst matrixartig am Matrixsensor angeordnet sind. Dadurch wer den die unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen alternierend entlang beider Achsen des Mat rixsensors erfasst.
Beispielsweise kann es sich bei dem Matrixsensor um einen Bildsensor vom Typ Sony IMX250MZR oder IMX250MYR handeln, insbesondere wobei der als Analysatormatrix ausgebildete Analysator zwischen einem Mikrolinsenarray und einem Pixelarray des Matrixsensors angeordnet ist. Denkbar ist jedoch auch, dass der als Analysatormatrix ausgebildete Analysator in einem Strahlengang des Kamerasystems unmit telbar vor dem Mikrolinsenarray eines Matrixsensors angeordnet ist.
Alternativ ist auch denkbar, dass das Kamerasystem wenigstens vier Kameras mit jeweils einem Analysa tor, einem Objektiv und mit einem Matrixsensor umfasst, wobei die Analysatoren der wenigstens vier Kameras in den wenigstens vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen ausgerichtet sind, um sie in mehreren Kamerabildern zu erfassen. Dadurch sind zwar mehr Kameras notwendig, allerdings ist die Erfassung der Behälter örtlich noch hochauflösender. Denkbar ist, dass die Analysatoren jeweils ei nen linearen Polarisationsfilter umfassen. Die linearen Polarisationsfilter können derart gegeneinander verdreht sein, dass die linearen Polarisationsrichtungen 0°, 45°, 90° und 135° erfassbar sind.
In einer weiteren Alternative ist ebenfalls denkbar, dass das Kamerasystem wenigstens vier Kameras mit einem Objektiv und mit einem Matrixsensor umfasst, wobei der wenigstens eine Analysator zwei Polari sationsteiler umfasst, um jeweils zwei der wenigstens vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrich tungen auf zwei der wenigstens vier Kameras aufzuteilen. Dadurch können die Bildfelder jeweils von zwei Kameras übereinander gelegt werden, sodass die Bildperspektive in den entsprechenden Kamerabi ldern ähnlich oder sogar genau gleich sind. Dadurch kann die Zuordnung von Bildbereichen auf dem Be hälter im Kamerabild bei der Auswertung unterstützt werden. Bei einem Polarisationsteiler kann es sich um ein optisches Element handeln, das eine erste lineare Polarisationsrichtung durchlässt und eine dazu um 90° verdrehte, zweite lineare Polarisationsrichtung reflektiert.
Vorzugsweise kann der Polarisator der Beleuchtungseinrichtung einen zirkularen oder elliptischen Polari sationsfilter umfassen. Bei umfangreichen Untersuchungen der Anmelderin hat sich herausgestellt, dass dies in Kombination mit der Fassung der vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen zu einer besonders zuverlässigen Erkennung der transparenten Fremdkörper führt. Grundsätzlich denkbar ist jedoch auch ein linearer Polarisationsfilter als Polarisator der Beleuchtungseinrichtung.
Denkbar ist auch, dass das Kamerasystem mit Filtern zur getrennten Erfassung von unterschiedlichen Lichtwellenlängen ausgebildet ist, insbesondere mit wenigstens einem Bayer-Filter oder mit wenigstens einem pixelweisen Farbfilter, um zusätzlich zu den unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen auch unterschiedliche Lichtwellenlängen des polarisierten Lichts zu erfassen. Dadurch wird die Erken nung besonders zuverlässig, da die polarisierende Wirkung der transparenten Fremdkörper auch von der Lichtwellenlänge abhängen kann. Dadurch kann die Erkennung in farblosen Behältern verbessert wer den. Beispielsweise kann es sich um einen Matrixsensor vom Typ Sony IMX250MYR handeln, der zusätz lich zur Polarisation auch eine Farberfassung möglich macht.
Darüber hinaus stellt Erfindung ein Durchlichtinspektionsverfahren zur Seitenwandinspektion von Behäl tern mit den Merkmalen des Anspruchs 10 bereit. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Bei umfangreichen Untersuchungen der Anmelderin hat sich herausgestellt, dass die transparenten Fremdkörper am besten erkannt werden können, wenn mit dem wenigstens einen Analysator wenigs- tens vier unterschiedliche lineare Polarisationsrichtungen erfasst werden. Dadurch, dass das Kamerasys tem mit dem wenigstens einen Analysator die vier unterschiedlichen lineare Polarisationsrichtungen gleichzeitig erfasst, ist es auch bei einem hohen Durchsatz einer Behälterverarbeitungsanlage mit gerin gen Aufwand möglich, die Durchlichtinspektion zuverlässig durchzuführen. Zudem können schwach pola risierende Fremdkörper besonders zuverlässig erkannt werden.
Das Durchlichtinspektionsverfahren kann die zuvor in Bezug auf die Durchlichtinspektionsvorrichtung beschriebenen Merkmale einzelnen oder in beliebigen Kombinationen sinngemäß umfassen, insbeson dere nach einem der Ansprüche 1 - 9. Denkbar ist, dass das Durchlichtinspektionsverfahren mit der zu vor beschriebenen Durchlichtinspektionsvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 - 9 durchgeführt wird.
Vorzugsweise kann das Durchlichtinspektionsverfahren bei der Leerflascheninspektion, insbesondere bei der Boden- und/oder Seitenwandinspektion eingesetzt werden. Denkbar ist jedoch auch, dass das Durch lichtinspektionsverfahren bei der Vollflascheninspektion zur Erkennung von schwebenden Kunststofftei len, insbesondere bei der Seitenwandinspektion eingesetzt wird.
Der wenigstens eine Analysator kann als Analysatormatrix die vier unterschiedlichen linearen Polarisati onsrichtungen nach einem Objektiv und vor lichtempfindlichen Sensorelementen eines Matrixsensors derart aufteilen, dass die vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen in einem Kamerabild des Matrixsensors erfasst werden. Dadurch kann das Kamerasystem besonders einfach aufgebaut wer den, da die vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen mit genau einem Matrixsensor und nicht mit mehreren Matrixsensoren erfasst werden.
Alternativ ist auch denkbar, dass die vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen durch we nigstens vier Kameras mit jeweils einem Analysator, einem Objektiv und jeweils mit einem Matrixsensor erfasst werden. Dadurch sind zwar mehr Kameras notwendig, allerdings ist die Erfassung der Behälter örtlich noch hochauflösender.
Weiterhin alternativ ist denkbar, dass die unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen durch we nigstens vier Kameras mit jeweils einem Objektiv und mit jeweils einem Matrixsensor erfasst werden, wobei der wenigstens eine Analysator zwei Polarisationsteiler umfasst, mit denen jeweils zwei der we nigstens vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtung auf zwei der wenigstens vier Kameras auf geteilt werden. Dadurch können die Bildfelder jeweils von zwei Kameras übereinander gelegt werden, sodass die Bildperspektive in den entsprechenden Kamerabildern ähnlich oder sogar genau gleich sind. Dadurch kann die Zuordnung von Bildbereichen auf dem Behälter im Kamerabild bei der Auswertung unterstützt werden.
Denkbar ist auch, dass mit dem Kamerasystem durch Filter unterschiedliche Lichtwellenlängen des pola risierten Lichts erfasst werden. Dadurch wird die Erkennung besonders zuverlässig, da die polarisierende Wirkung der transparenten Fremdkörper auch von der Lichtwellenlänge abhängen kann. Dadurch kann die Erkennung in farblosen Behältern verbessert werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren darge stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Durchlichtinspektionsvorrichtung in einer seitlichen Ansicht;
Figur 2 eine Detaildarstellung des Matrixsensors mit einem als Analysatormatrix ausgebildeten Ana lysator in einer frontalen Ansicht;
Figur 3 ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Durchlichtinspektionsvorrich tung mit vier Kameras vor denen jeweils ein Analysator angeordnet ist, in einer seitlichen Ansicht; und
Figur 4 ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Durchlichtinspektionsvorrich tung mit vier Kameras und zwei Polarisationsteilern in einer seitlichen Ansicht.
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Durchlichtinspektionsvorrichtung 1 in einer seitlichen Ansicht dargestellt. Zu sehen ist der Transporteur 3 und die daran angegliederte Inspek tionsstation 4, 5 zum Durchleuchten der Seitenwand 2a des Behälters 2 mit dem polarisierten Licht L.
Der Transporteur 3 ist hier beispielsweise als Lineartransporteur ausgebildet, um die Behälter 2 zwischen der Beleuchtungseinrichtung 4 und dem Kamerasystem 5 hindurch zu transportieren. Die Behälter 2 können dabei vorzugsweise kontinuierlich transportiert und fortlaufend von dem Kamerasystem 5 er fasst werden.
Die Beleuchtungseinrichtung 4 umfasst eine Lichtquelle 4.1 zur Abgabe eines sichtbaren und/oder infra roten Lichtspektrums. Beispielsweise ist die Lichtquelle 4.1 mit einer Vielzahl von LEDs ausgebildet, die weißes Licht abstrahlen, vorzugsweise in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm. Vorzugs weise werden LEDs, die mehrere Chips für verschiedene Farben enthalten eingesetzt. Das ermöglicht eine Abstimmung der Lichtfarbe an die Farbe der Behältnisse. Denkbar ist auch, dass die Lichtquelle 4.1 mit einer Vielzahl von LEDs ausgebildet, die infrarotes Licht abstrahlen, vorzugsweise in einem Wellen längenbereich von 780 nm bis 3 miti.
Weiterhin ist der Lichtquelle 4.1 der Polarisator 4.2 nachgeschaltet, der zur zirkularen Polarisation des von der Lichtquelle 4.1 abgegebenen Lichtspektrums ausgebildet ist. Durch den Polarisator 4.2 wird das unpolarisierte Licht der Lichtquelle 4.1 zirkular polarisiert und so als polarisiertes Licht L abgegeben. Denkbar ist jedoch auch, dass es sich um einen linearen oder elliptischen Polarisator handelt.
Ferner ist zu sehen, dass das Kamerasystem 5 ein Objektiv 5.3, einen Analysator 5.M und einen Mat rixsensor 5.2 umfasst, wobei der Analysator 5.M als Analysatormatrix ausgebildet ist, die zwischen dem Objektiv 5.3 und lichtempfindlichen Sensorelementen (5.21) des Matrixsensors 5.2 angeordnet ist. Dadurch können vier unterschiedliche Polarisationsrichtungen in einem Kamerabild des Matrixsensors 5.2 erfasst werden. Ferner ist der als Analysatormatrix ausgebildeten Analysator 5.M als integriertes Element des Matrixsensors 5.2 ausgebildet. Beispielsweise kann es sich bei dem Matrixsensor 5.2 und den als Analysatormatrix ausgebildeten Analysator 5.M um den Sony Bildsensor vom Typ IMX250MZR (Monochrom) oder IMX250MYR (Farbe) handeln. Der genauere Aufbau des Matrixsensors 5.2 sowie des Analysators 5.M wird weiter unten anhand der Figur 2 näher erläutert.
Mit dem Objektiv 5.3 wird der Behälter 2 über den Analysator 5.M auf den Matrixsensor 5.2 des Kame rasystems 5 abgebildet. Folglich kann mit dem Kamerasystem 5 die Seitenwand 2a des Behälters 2 orts aufgelöst in vier unterschiedlichen Polarisationsrichtungen gleichzeitig erfasst werden.
Denkbar ist auch, dass dem Kamerasystem 5 ein hier nicht genauer dargestelltes Spiegelkabinett vorge schaltet ist. Dadurch ist es möglich, mehrere Behälterseiten nebeneinander als Bildsektoren in das Kame rasystem 5 hinein abzubilden. Mit dem Spiegelkabinett und dem Objektiv 5.3 können beispielsweise mindestens zwei Ansichten des Behälters 2 aus verschiedenen Blickwinkeln nebeneinander auf den Mat rixsensor 5.2 abgebildet werden und so in einem Kamerabild erfasst werden.
Des Weiteren ist die Steuerungseinrichtung 6 zu sehen, mit der die Beleuchtungseinrichtung 4 und das Kamerasystem 5 steuerbar ist. Denkbar ist, dass die Steuerungseinrichtung 6 eine Bildverarbeitungsein richtung zur Auswertung der Kamerabilder vom Kamerasystem 5 umfasst. Zudem ist auch denkbar, dass die Steuerungseinrichtung 6 die Beleuchtungseinrichtung 4 beispielsweise aufgrund des Signals einer Lichtschranke derart steuert, dass sie einen Lichtpuls in dem Moment abgibt, wenn sich der Behälter 2 vor der Beleuchtungseinrichtung 4 in einem Sichtfeld des Kamerasystems 5 befindet. In der Figur 2 ist eine Detaildarstellung des Matrixsensors 5.2 mit einem als Analysatormatrix ausgebilde ten Analysator 5.M in einer frontalen Ansicht. Zu sehen ist der Matrixsensor 5.2, der in dem in der Figur eins dargestellten Kammersystem als Bildsensor dient.
Der Matrixsensor 5.2 entspricht dem üblichen Aufbau von CMOS- oder CCD-Bildsensoren, bei denen die lichtempfindlichen Sensorelemente 5.21 in einem matrixartigen Gitter angeordnet sind, um ein Kamera bild aufzunehmen. Denkbar ist jedoch auch eine hexagonalen Anordnung der lichtempfindlichen Senso relemente 5.21.
Des Weiteren ist den lichtempfindlichen Sensorelementen 5.21 der als Analysatormatrix ausgebildete Analysator 5.M vorgeordnet, der eine Vielzahl von in einer Matrix angeordneten Polarisatorelementen 5. Ml - 5.M4 umfasst. Die Matrix der Polarisatorelemente 5. Ml - 5.M4 entspricht dabei der Position der lichtempfindlichen Sensorelemente 5.21 des Matrixsensors 5.2. Die Polarisatiorelemente 5. Ml - 5.M4 sind jeweils einem der lichtempfindlichen Sensorelemente 5.21 zugeordnet und, wie im Detail D zu se hen ist, alternierend in vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen ausgerichtet. Beispiels weise sind die Polarisatiorelemente 5. Ml - 5.M4 entsprechend in den Polarisationsrichtungen 0°, zum 40°, 90° und 135° angeordnet. Denkbar ist, dass der als Analysatormatrix ausgebildete Analysator 5.M zwischen einem Mikrolinsenarray und den lichtempfindlichen Sensorelementen 5.21 des Matrixsensors 5.2 angeordnet ist.
Zudem sind die in der Matrix angeordneten Polarisatorelemente 5. Ml - 5.M4 derart gruppiert, dass je weils vier benachbart angeordnete Polarisatiorelemente 5. Ml - 5.M4 in den vier unterschiedlichen linea ren Polarisationsrichtungen ausgerichtet sind und eine Gruppe G bilden die Gruppen G sind jeweils ebenfalls matrixartig angeordnet.
Denkbar ist auch, dass der Matrixsensor 5.2 einen Bayer-Filter umfasst, um zusätzlich zur Polarisation auch Farben im Kamerabild zu trennen und damit unterschiedliche Lichtwellenlängen getrennt zu erfas sen. Dadurch kann die Erkennung der transparenten Fremdkörper F auf Basis der Farbinformation noch zuverlässiger erfolgen.
Dadurch können mit dem in der Figur 2 dargestellten Matrixsensor alle vier Polarisationsrichtungen in einem Kamerabild erfasst werden. Folglich kann die in der Figur 1 dargestellte Durchlichtinspektionsvor richtung 1 besonders einfach mit nur einer Kamera aufgebaut werden.
Mit der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Durchlichtinspektionsvorrichtung 1 werden die Behälter 2 mit dem Transporteur 3 zu der daran angegliederten Inspektionsstationen 4, 5 transportiert und dort mit polarisierten Licht L durchleuchtet. Dazu wird das zunächst unpolarisierte Licht der Lichtquelle 4.1 mit dem Polarisator 4.2 beispielsweise zirkular polarisiert und als das polarisierte Licht L abgegeben. Durch die transparenten Fremdkörper F wird die Polarisation des Lichts beim Durchleuchten beeinflusst, bei spielsweise durch Spannungsdoppelbrechung gedreht. Der so durchleuchtete Behälter 2 wird mit dem Kamerasystem 5 erfasst, das den Matrixsensor 5.2 und den als Analysatormatrix ausgebildeten Analysa tor 5.M umfasst. Dadurch werden in einem Kamerabild des Kamerasystems 5 unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen gleichzeitig erfasst. Je nach Anordnung und Eigenschaften der transparenten Fremdkörper F erscheinen diese dann bei einer bestimmten linearen Polarisationsrichtung im Kamera bild dunkler oder heller als übrige Bereiche der Seitenwand 2a der Behälter 2, so dass sie mit an sich üblichen Bildverarbeitungsverfahren erkannt werden können.
In der Figur 3 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Durchlichtinspektionsvor richtung 1 mit vier Kameras 5A - 5D in einer seitlichen Ansicht dargestellt, vor denen jeweils ein Analysa tor 5. Fl - 5.F4 angeordnet ist. Das in der Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in der Figur 1 lediglich durch den Aufbau des Kamerasystems 5. Die Merkmale der Beleuchtungsein richtung 4 und des Transporteurs 3 des Ausführungsbeispiels in der Figur 1 gelten daher entsprechend auch für die Figur 3 bzw. auch weiter unten für die Figur 4.
Zu sehen ist, das den Objektiven 5.3 der Kameras 5A - 5D jeweils ein Analysator 5. Fl - 5.F4 vorgeordnet ist. Hierbei handelt es sich beispielsweise um lineare Polarisationsfilter, die in unterschiedlichen Dreh stellungen um die Achse des Objektivs 5.3 derart verdreht sind, dass sie jeweils eine unterschiedliche lineare Polarisationsrichtung durchlassen, beispielsweise die Richtungen 0°, 45°, 90° und 135°. Dadurch kann mit jeweils einer der Kameras 5A - 5D eine der linearen Polarisationsrichtungen erfasst werden. Folglich ist der Aufbau zwar aufwändiger, jedoch ermöglicht er eine noch höhere Ortsauflösung in den Kamerabildern.
In der Figur 4 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Durchlichtinspektionsvor richtung 1 mit vier Kameras 5A - 5D und zwei Polarisationsteilern 5.T1 - 5.T2 in einer seitlichen Ansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel in der Figur 4 unterscheidet sich von dem in der Figur 3 lediglich durch den Typ der Analysatoren 5.T1 - 5.T2. Hierbei werden die vier unterschiedlichen linearen Polarisa tionsrichtungen nicht durch Polarisationsfilter sondern durch die dargestellten Polarisationsteiler 5.T1 - 5.T2 auf die vier Kameras 5A - 5D aufgeteilt, wodurch die Bildfelder der Kameras 5A, 5B bzw. 5C, 5D übereinandergelegt werden können, sodass die Bildperspektive in den entsprechenden Kamerabildern ähnlich oder sogar genau gleich ist. Dadurch kann die Zuordnung von Bildbereichen des Behälters 2 im Kamerabild bei der Auswertung unterstützt werden.
Mit den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Durchlichtinspektionsvorrichtung 1 werden die Behälter 2 mit dem Transporteur 3 zu der daran angegliederten Inspektionsstationen 4, 5 transportiert und dort mit polarisierten Licht L durchleuchtet. Dazu wird das zunächst unpolarisierte Licht der Lichtquelle 4.1 mit dem Polarisator 4.2 beispielsweise zirkular polarisiert und als das polarisiertes Licht L abgegeben. Durch die transparenten Fremdkörper F wird die Polarisation des Lichts beim Durchleuchten beeinflusst, bei spielsweise durch Spannungsdoppelbrechung gedreht oder in einer bestimmten Richtung absorbiert. Der so durchleuchtete Behälter 2 wird mit den vier Kameras 5A - 5D in den vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen erfasst. Dazu sind den Kameras 5 A-5 B entweder die Polarisationsfilter 5. Fl - 5.F4 oder die Polarisationsteiler 5.T1 - 5.T2 vorgeordnet. Dadurch werden in vier Kamerabildern des Kamerasystems 5 jeweils unterschiedliche linearen Polarisationsrichtungen gleichzeitig erfasst. Je nach Anordnung und Eigenschaften der transparenten Fremdkörper F erscheinen diese dann bei einer be stimmten linearen Polarisationsrichtung in einem der Kamerabilder dunkler als übrige Bereiche der Sei tenwand 2a des Behälters 2, so dass sie mit an sich üblichen Bildverarbeitungsverfahren erkannt werden können.
Dadurch, dass bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 - 4 das Kamerasystem 5 und der wenigstens eine Analysator 5.M, 5. Fl - 5.F4 bzw. 5.T1 - 5.T2 dazu ausgebildet sind, die vier unterschiedlichen linea re Polarisationsrichtungen gleichzeitig zu erkennen, ist es auch bei einem hohen Durchsatz einer Behäl terverarbeitungsanlage mit geringen Aufwand möglich, die Durchlichtinspektion der Seitenwand 2a der Behälter 2 durchzuführen. Zudem können schwach polarisierende Fremdkörper F besonders zuverlässig erkannt werden.
Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen genannte Merkmale nicht auf diese Merkmalskombination beschränkt sind, sondern auch einzelnen oder in beliebigen anderen Kom binationen möglich sind.

Claims

Ansprüche
1. Durchlichtinspektionsvorrichtung (1) zur Seitenwandinspektion von Behältern (2) , mit einem Transporteur (3) zum Transport der Behälter (2), und mit wenigstens einer an dem Transporteur (3) angegliederten Inspektionsstation (4,5) zum Durchleuten der Behälter (2) mit polarisiertem Licht (L), wobei die wenigstens eine Inspektionsstation (4, 5) eine Beleuchtungseinrichtung (4) mit einer Lichtquelle (4.1) und mit einem nachgeschalteten Polarisator (4.2) und ein Kamerasystem (5) mit wenigstens einem Analysator (5.M, 5. Fl - 5.F4, 5.T1 - 5.T2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (5) und der wenigstens eine Analysator (5.M, 5. Fl - 5.F4, 5.T1 - 5.T2) dazu ausgebildet sind, wenigstens vier unterschiedliche lineare Polarisationsrichtungen gleichzeitig zu erfassen.
2. Durchlichtinspektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Kamerasystem (4) ein Objektiv (5.3) und einen Matrixsensor (5.2) umfasst, und wobei der wenigstens eine Analysator (5.M) als Analysatormatrix ausgebildet ist, die zwischen dem Objektiv (5.3) und vor der lichtempfindlichen Sensorelementen (5.21) des Matrixsensors (5.2) angeordnet ist, um die wenigstens vier unter schiedlichen linearen Polarisationsrichtungen mit dem Matrixsensors (5.2) gleichzeitig zu erfas sen.
3. Durchlichtinspektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei der Matrixsensor (5.2) den als Ana lysatormatrix ausgebildeten Analysator (5.M) als vor den lichtempfindlichen Sensorelementen (5.21) integriertes Element umfasst.
4. Durchlichtinspektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der als Analysatormatrix ausgebildete Analysator (5.M) eine Vielzahl von in einer Matrix angeordneten Polarisatorelemen ten (5. Ml - 5.M4) umfasst, die jeweils einem der lichtempfindlichen Sensorelemente (5.21) zu geordnet sind und die vorzugsweise alternierend in den wenigstens vier unterschiedlichen linea ren Polarisationsrichtungen ausgerichtet sind.
5. Durchlichtinspektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die in der Matrix angeordneten Polarisatorelemente (5. Ml - 5.M4) derart gruppiert sind, dass jeweils vier benachbart angeord nete Polarisatiorelemente (5. Ml - 5.M4) in den wenigstens vier unterschiedlichen linearen Pola risationsrichtungen ausgerichtet sind und eine Gruppe (G) bilden.
6. Durchlichtinspektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Kamerasystem (5) wenigstens vier Kameras (5A - 5D) mit jeweils einem Analysator (5. Fl - 5.F4), einem Objektiv (5.3) und mit einem Matrixsensor (5.2) umfasst, und wobei die Analysatoren (5. Fl - 5.F4) der wenigstens vier Kameras (5A - 5D) in den wenigstens vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen ausgerichtet sind, um sie in mehreren Kamerabildern zu erfassen.
7. Durchlichtinspektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Kamerasystem (5) wenigstens vier Kameras (5A - 5D) mit einem Objektiv (5.3) und mit einem Matrixsensor (5.2) umfasst, und wobei der wenigstens eine Analysator (5.T1 - 5.T2) zwei Polarisationsteiler umfasst, um jeweils zwei der wenigstens vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen auf zwei der wenigs tens vier Kameras aufzuteilen.
8. Durchlichtinspektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Polarisator (4.2) der Beleuchtungseinrichtung (4) einen zirkularen oder elliptischen Polarisations filter umfasst.
9. Durchlichtinspektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kamerasystem (5) mit Filtern zur getrennten Erfassung von unterschiedlichen Lichtwellenlängen ausgebildet ist, insbesondere mit wenigstens einem Beyer-Filter oder mit wenigstens einem pi xelweisen Farbfilter, um zusätzlich zu den unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen auch unterschiedliche Lichtwellenlängen des polarisierten Lichts (L) zu erfassen.
10. Durchlichtinspektionsverfahren zur Seitenwandinspektion von Behältern (2), wobei die Behälter (2) mit einem Transporteur (3) zu wenigstens einer daran angegliederten Inspektionsstation (4,
5) transportiert und mit der wenigstens einen Inspektionsstation (4, 5) mit polarisiertem Licht (L) durchleuchtet werden, wobei die wenigstens eine Inspektionsstation (4, 5) eine Beleuchtungs einrichtung (4) mit einer Lichtquelle (4.1) und mit einem nachgeschalteten Polarisator (4.2) um fasst, die das polarisierte Licht (L) abgibt, und wobei die wenigstens eine Inspektionsstation (4, 5) ein Kamerasystem (5) mit wenigstens einem Analysator (5.M, 5. Fl - 5.F4, 5.T1 - 5.T2) umfasst, mit der die durchleuchteten Behälter (2) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (5) mit dem wenigstens einen Analysator (5.M, 5. Fl - 5.F4, 5.T1 - 5.T2) die wenigstens vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen gleichzeitig erfasst.
11. Durchlichtinspektionsverfahren nach Anspruch 10, wobei der wenigstens eine Analysator (5.M) als Analysatormatrix die vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen nach einem Ob jektiv (5.3) und vor lichtempfindlichen Sensorelementen (5.21) eines Matrixsensors (5.2) derart aufteilt, dass die vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen in einem Kamerabild des Matrixsensors (5.2) erfasst werden.
12. Durchlichtinspektionsverfahren nach Anspruch 10, wobei die vier unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen durch wenigstens vier Kameras (5A - 5D) mit jeweils einem Analysator (5. Fl - 5.F4), einem Objektiv (5.3) und jeweils mit einem Matrixsensor (5.2) erfasst werden.
13. Durchlichtinspektionsverfahren nach Anspruch 10, wobei die unterschiedlichen linearen Polarisa tionsrichtungen durch wenigstens vier Kameras (5A - 5D) mit jeweils einem Objektiv (5.3) und mit jeweils einem Matrixsensor (5.2) erfasst werden, und wobei der wenigstens eine Analysator (5.T1 - 5.T2) zwei Polarisationsteiler umfasst, mit denen jeweils zwei der wenigstens vier unter schiedlichen linearen Polarisationsrichtungen auf zwei der wenigstens vier Kameras (5A - 5D) aufgeteilt werden.
14. Durchlichtinspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 10 - 13, wobei mit dem Kamerasys tem (5) durch Filter unterschiedliche Lichtwellenlängen des polarisierten Lichts erfasst werden.
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