(57)【要約】【課題】透明容器、特に飲料ボトルのエンボス部および／またはラベルを認識するための新規な検査装置および方法を提供すること。【解決手段】本発明による検査装置１は、検査されるべき容器５のエンボス部７およびラベル９を撮像するためのカメラ３と、発光スクリーン２１を備えるとともに、透過光をエンボス部に通過させるために使用される透過光ランプ１３とを備える。この構成よれば、ラベルおよび／またはエンボス部を認識してそれらの位置を検査するためのコンパクトな検査装置が提供される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明容器（５）、特に飲料ボトルのエンボス部（７）および／またはラベル（９）を認識するための検査装置（１）であって、
検査されるべき容器（５）のエンボス部（７）および／またはラベル（９）をカメラ写真（１７）に撮像するためのカメラ（３）と、
発光スクリーン（２１）を備えるとともに、透過光（Ｄ）を前記エンボス部（７）に通過させるために使用される透過光ランプ（１３）と、
を備える検査装置。
【請求項２】
前記発光スクリーン（２１）上には異なる照明密度を有する領域（３１ａ、ｂ）が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
異なる照明密度の前記領域（３１ａ、ｂ）間には照明密度の漸進的な変化があることを特徴とする、請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
異なる照明密度の前記領域（３１ａ、ｂ）がストリップパターン（３１）で配置されることを特徴とする、請求項２または３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記ストリップパターン（３１）が１〜３個の暗ストリップ（３１ａ）を備えることを特徴とする、請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記発光スクリーン（２１）が、前記容器（５）が前記透過光（Ｄ）に関して円柱レンズとしての役目を果たし且つ前記発光スクリーン（２１）と前記容器（５）の焦線（Ｂ）との間の距離（Ｃ）が最大で前記容器（５）の焦点距離の２倍に対応するように、前記容器（５）の前記焦点距離の外側に配置されることを特徴とする、請求項１〜５の少なくとも一項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記カメラ写真（１７）中で前記エンボス部（７）および／または前記ラベル（９）の位置を決定するためのコンピュータユニットにより更に特徴付けられる、請求項１〜６の少なくとも一項に記載の検査装置。
【請求項８】
入射光（Ａ）により前記ラベル（９）を照明するための入射光ランプ（１１）により更に特徴付けられる、請求項１〜７の少なくとも一項に記載の検査装置。
【請求項９】
前記カメラ写真（１７）中の前記エンボス部（７）と前記ラベル（９）との間の明るさの違いが可能な限り小さくなるように前記入射光ランプ（１１）および／または前記透過光ランプ（１３）の明るさを調整できることを特徴とする、請求項８に記載の検査装置。
【請求項１０】
透明容器（５）、特に飲料ボトルのエンボス部（７）および／またはラベル（９）を認識する方法であって、
ａ）検査されるべき容器（５）のエンボス部（７）に透過光（Ｄ）を通過させるステップと、
ｃ）検査されるべき前記容器（５）の前記エンボス部（７）および／またはラベル（９）をカメラ写真（１７）に撮像するステップと、
を備える方法。
【請求項１１】
前記透過光（Ｄ）のカラースペクトルが前記容器（５）および／または容器内容物（６）の分光透過特性に適合されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記カメラ（３）の焦点が前記容器（５）の前面（５ｂ）に合わせられ、前記カメラ（３）の絞りが、前記容器（５）の背面（５ｃ）に配置されるエンボス部（７）が不明瞭に撮像される程度に開放されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記透過光が、前記容器（５）が前記透過光（Ｄ）に関して円柱レンズとしての役目を果たし且つ発光スクリーン（２１）と前記容器（５）の前記焦線（Ｂ）との間の前記距離（Ｃ）が最大で前記容器（５）の焦点距離の２倍に対応するように前記容器（５）の焦点距離の外側に配置される前記発光スクリーン（２１）によって放射されることを特徴とする、請求項１０〜１２の少なくとも一項に記載の方法。
【請求項１４】
入射光（Ａ）により前記ラベル（９）を照明するためのステップｂ）により更に特徴付けられる、請求項１０〜１３の少なくとも一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記カメラ写真（１７）中の前記エンボス部（７）と前記ラベル（９）との間の明るさの違いが可能な限り小さくなるように前記入射光（Ａ）および／または前記透過光（Ｄ）の明るさが調整されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明容器、特に飲料ボトルのエンボス部および／またはラベルを認識するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料瓶詰めプロセスでは、通常、ボトルのラベルおよび起伏状の圧痕、いわゆるエンボス部を互いに対して可能な限り正確に位置合わせしなければならない。一般に知られるように、これは、回転可能なセンタリング装置上に位置される充填ボトルがラベル付け前に所定の初期回転位置に至らされ、その際に、カメラユニットの前方のボトル表面の現像ビューを形成することによりエンボス部が局在化されるという点において達成される。しかしながら、センタリング装置の位置合わせカムおよびセンタリング装置の駆動手段でのボトルの位置決めが不正確さをもたらし、そのため、場合により、個々のラベルを求められる精度で貼り付けることが不可能になる場合がある。
【０００３】
例えば独国特許第２０ ２００５ ０２０４７８ Ｕ１号、欧州特許第０８７２７２４ Ａ２号、および米国特許第４，５０９，０８１号に記載されるようなラベルのための既知の検査装置は、入射光においてラベルの撮像検査を可能にするが、コントラストが比較的あまりないエンボス部をこれらの装置によって正確に認識することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのため、ラベルおよびエンボス部を認識してそれらの互いに対する位置を検査するために使用できるコンパクトで後付け可能な検査装置に対する需要が存在する。本発明の目的は、そのような検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、検査されるべき容器のエンボス部および／またはラベルをカメラ写真に撮像するためのカメラと、発光スクリーンを備えるとともに、透過光をエンボス部に通過させるために使用される透過光ランプとを備える検査装置を用いて達成される。
【０００６】
透過光では、エンボス部を特に高いコントラストで撮像できる。エンボス部およびラベルを認識するための照明は、カメラ写真の特に正確で信頼できる評価が可能になるように個別に最適化できる。
【０００７】
発光スクリーン上には異なる照明密度を有する領域が形成されるのが好ましい。これにより、エンボス部があまり特徴的でない場合であっても、カメラ写真中のエンボス部の起伏構造のコントラストが高められる。
【０００８】
特に有利な実施形態によれば、異なる照明密度の領域間には照明密度の漸進的な変化が存在する。これは、起伏構造を有さない領域での明るさの違いを評価プロセスにおいてフィルタリングにより特に容易に排除できるとともに、カメラ写真中の起伏構造を更に確実に且つ更に正確に局在化できるという効果を有する。
【０００９】
異なる照明密度の領域はストリップパターンで配置されるのが好ましい。これにより、カメラ写真で特に際立った輪郭を生成することができる。
【００１０】
特に有利な実施形態によれば、ストリップパターンが１〜３個の暗ストリップを備える。これは、特に、カメラ写真での文字の認識、例えばエンボス部の文字の読みやすさを向上させる。
【００１１】
発光スクリーンは、容器が透過光に関して円柱レンズとしての役目を果たし且つ発光スクリーンと容器の焦線との間の距離が最大で容器の焦点距離の２倍に対応するように、容器の焦点距離の外側に配置されることが好ましい。したがって、比較的狭い寸法を有するランプが十分に透過光を生み出す。そのため、非常にコンパクトな構造デザインを本装置に与えることができる。
【００１２】
特に有利な実施形態は、カメラ写真中でエンボス部およびラベルの位置を決定するためのコンピュータユニットを更に備える。これにより、検査されるボトルが品質要件を満たすかどうかあるいは該ボトルが製品流れから除去されるべきかどうかに関して決定することができる。
【００１３】
好ましい実施形態によれば、検査装置は、入射光によりラベルを照明するための入射光ランプを更に備える。したがって、特に高いコントラストおよび画像鮮明度をもってラベルを撮像することができる。
【００１４】
好ましい実施形態によれば、カメラ写真中のエンボス部とラベルとの間の明るさの違いが可能な限り小さくなるように入射光ランプおよび／または透過光ランプの明るさを調整できる。これは、認識されるべき構造がカメラ写真中で過熱状態にされるのを防止し、あるいは、フィルタリングおよび／または変換による画像評価において、認識されるべき構造が非常に暗くなるあるいはコントラストが不十分になるのを防止する。
【００１５】
内在する目的は、検査されるべき容器のエンボス部に透過光を通過させるステップと、検査されるべき容器のエンボス部および／またはラベルをカメラ写真に撮像するステップとを備える方法を用いて更に達成される。
【００１６】
透過光では、エンボス部を特に高いコントラストで撮像できる。エンボス部およびラベルを認識するための照明は、カメラ写真の特に正確で信頼できる評価が可能になるように個別に最適化できる。
【００１７】
方法の好ましい実施形態によれば、透過光のカラースペクトルが容器および／または容器内容物の分光透過特性に適合される。したがって、カメラ写真中のエンボス部の明るさを増大させることができる。
【００１８】
カメラの焦点が容器の前面に合わせられ、カメラの絞りは、容器の背面に配置されるエンボス部が不明瞭に撮像される程度に開放されることが好ましい。したがって、画像データをフィルタリングすることにより後側のエンボス部を除去することができ、その結果、後側のエンボス部を容器の前面の鮮明に撮像されたエンボス部から区別できる。
【００１９】
特に有利な実施形態によれば、透過光は、容器が透過光に関して円柱レンズとしての役目を果たし且つ透過光と容器の焦線との間の距離が最大で容器の焦点距離の２倍に対応するように容器の焦点距離の外側に配置される発光スクリーンによって放射される。したがって、比較的狭い寸法を有するランプが十分に透過光を生み出す。そのため、特にコンパクトな構造デザインを検査装置に与えることができる。
【００２０】
好ましい実施形態によれば、方法は、入射光によりラベルを照明するステップを更に備える。したがって、特に高いコントラストおよび画像鮮明度をもってラベルを撮像することができる。
【００２１】
カメラ写真中のエンボス部とラベルとの間の明るさの違いが可能な限り小さくなるように入射光および／または透過光の明るさが調整されるのが好ましい。これは、認識のために重要な構造がカメラ写真中で過熱状態にされあるいは暗くなるのを防止する。したがって、フィルタリングおよび／または変換後、関連する画像データを適切な様式で評価できる。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態を図面に示す。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】検査装置の概略側面図を示している。
【図２】検査装置の概略平面図を示している。
【図３】図１および図２に係る透過光ランプの概略正面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１および図２から分かるように、本発明に係る検査装置１は、エンボス部７およびラベル９が設けられる検査されるべき透明ボトル５を撮像するためのカメラ３と、ラベル９へと方向付けられる入射光ランプ１１と、ボトル５およびカメラ３の方向で光を放射する透過光ランプ１３と、カメラ３を用いて撮られたカメラ写真１７を評価するためのコンピュータユニット１５とを備える。図は、搬送カルーセルまたは搬送ベルトなどの搬送手段２０上でカメラ３の撮像領域を通過して移動されるボトル５用のセンタリングホルダ１９を更に示している。
【００２５】
図２は、発光スクリーン２１と光源２３とを備える透過光ランプ１３を断面図で示している。発光スクリーン２１は、ボトル５と対向する側に、拡散ディスク２５、例えばすりガラスディスクまたは半透明プラスチックシートを備えるとともに、ランプ２３と対向する側に、区域毎に異なる印刷濃度をもって染料２９が印刷されたシート２７を備える。物事を明瞭にするため、図２では染料２９の層厚がかなり誇張されているが、層厚が大きい領域は照明密度（luminous density）が低い領域に対応し、逆もまた同様である。染料２９の半透明性が発光スクリーン２１に沿って水平方向で繰り返し変化し、それにより、図３から分かるように、低い照明密度を有する暗領域３１ａと高い照明密度を有する明領域３１ｂとが発光スクリーン２１上で水平方向に交互に起こる。暗領域３１ａの照明密度は明領域３１ｂの照明密度へと徐々に変化し、逆もまた同様である。
【００２６】
特に、図３に係る平行透視図は、異なる照明密度の領域３１ａ、３１ｂが、略垂直に、すなわち、ボトル５の主軸と平行に方向付けられるストリップパターン３１を発光スクリーン２１上に規定することを明確に示している。
【００２７】
そのようなストリップパターン３１が使用されると、エンボス部７での小さなビーム偏向により、結果として確実に識別され得る境界の明瞭な高コントラスト構造がカメラ写真１７中に既に十分に生成される。
【００２８】
透過光のビーム経路に関して、ボトル５、特にボトルの円筒本体５ａは、ボトルの内径および外径とボトル５およびボトル内容物６の屈折率とからその焦点距離を計算できる両凸面円柱レンズとしての役目を果たす。センタリングホルダ１９および透過光ランプ１３は、ボトル５の焦線Ｂと発光スクリーン２１との間の距離Ｃが円柱レンズの焦点距離の０〜２倍、好ましくは焦点距離の０〜１倍となるように配置される。これは、一方では、センタリングホルダ１９と透過光ランプ１３との間に十分に大きい距離が与えられ、他方では、比較的狭い寸法を有する透過光ランプ１３が円柱レンズの拡大効果に起因してボトル５の全幅を既に十分に照明できるという効果を有する。しかしながら、透過光ランプ１３の構造に応じて、距離Ｃが更に大きくてもよい。同様に、透過光ランプ１３をボトル５の焦点距離内に配置することもできる。しかしながら、この場合、ボトル５は、拡大ガラスとしての機能を果たし、実質的に発光スクリーン２１の一部だけを結像する。
【００２９】
発光スクリーン２１は好ましくは１〜５個の暗領域３１ａを備え、本発明の特に有利な更なる進展によれば、暗領域３１ａの数が３つである。したがって、エンボス部７の文字を特に容易に認識できる。撮像されるボトル５上での明るさの移行は、パターン３１が中心の暗ストリップ３１ａを含むときには、その後の画像評価のために特に有利となる。しかしながら、装置が更に多くの数の暗領域３１ａを伴うことも考えられる。
【００３０】
発光スクリーン２１に他の明るさ分布を設け、例えば略水平の方向性を有するストリップパターン３１、チェッカーボードパターン、またはリングパターンを設けて、それにより、特別な形状を有するエンボス部７を特に信頼できる様式で認識できるようにすることが一般に可能である。
【００３１】
領域３１ａから領域３１ｂへのおよびその逆の照明密度の漸進的移行は、波状パターン、例えば正弦波パターンに対応することが好ましい。
【００３２】
シート２７上にはその任意の側にあるいは両側に染料２９を印刷することができる。同様に、シート２７中に染料２９を組み込むこともできる。また、例えばスクリーン印刷によって光源２３と対向する拡散ディスク２５の側に直接に染料２９を塗布することも考えられる。しかしながら、シート２７の使用は、検査装置１を特定のボトル形状および／またはボトル表面上の構造に適合させるために様々なストリップパターン３１を容易に交換できるという利点をもたらす。
【００３３】
低い照明密度を有する領域３１ａを形成するためには染料２９が主として光吸収効果を有すると都合良い。しかしながら、蛍光染料２９を用いて高い照明密度を有する領域３１ｂを形成することもできる。また、領域３１ａ、３１ｂは、光吸収染料および／または蛍光染料２９の組み合わせによって形成されてもよい。
【００３４】
あるいは、暗領域および明領域３１ａ、３１ｂは、異なる明るさをもって領域単位で発光スクリーン２１を照明することにより生み出されてもよい。この目的のため、光源２３は、そのＬＥＤ素子が異なる強度を有する光を放射するＬＥＤマトリクスとして実施されてもよい。素子の数およびサイズに応じて、上記素子は、漸進的な明るさの移行を伴う平滑化された照明パターン３１が規定されるように拡散ディスク２５から適切な距離を隔てて配置されなければならない。この変形例により、装置を交換することなく異なるパターン３１を生み出すこともできる。
【００３５】
光源２３は、明るさおよびパルス長を調整できるパルスＬＥＤランプ、または閃光継続時間を調整できるフラッシュランプであることが好ましい。しかしながら、他のタイプのランプも同様に考えられる。光をエンボス部７を通じて可能な限り効率的に伝送するために、また、カメラ写真１７中にエンボス部を明るく表示するために、透過光ランプ１３の発光スペクトルは、ボトル５および／またはボトル内容物６の吸収スペクトルに適合されるのが好ましい。
【００３６】
入射光ランプ１１は、明るさおよびパルス長を調整できるパルスＬＥＤランプ、または閃光継続時間を調整できるフラッシュランプである。しかしながら、他のタイプのランプも同様に考えられる。
【００３７】
入射光ランプ１１および透過光ランプ１３の明るさおよび／またはパルス長は、パターン認識または文字認識によってエンボス部７およびラベル９を同じカメラ写真１７中で局在化させることができるように、すなわち、エンボス部７およびラベル９の明るさが可能な限りカメラ写真１７中で同一となるべくあるいはカメラ３によって分解され得る適切なダイナミックレンジ内に入るべくエンボス部７およびラベル９が照明されるように、調整されるのが好ましい。例えば入射光ランプ１１のそのような明るさ適合は、照明ビーム経路中のフィルタ、例えば減光フィルタによって達成させることもできる。しかしながら、ランプの明るさあるいはパルス長の直接的な調整は好ましくは、エネルギ消費量に関して、製品の交換の場合には更に高い柔軟性を考慮して選ばれなければならない。
【００３８】
カメラ３は、カメラ３と対向するボトル５の前面５ｂに焦点が合わされるとともに、好ましくは絞り開放状態で、すなわち、最小の被写界深度をもって、上記前面５ｂの画像を記録する。このようにすると、カメラ３から離れて面するボトル５の背面５ｃに位置されるエンボス部７が不明瞭に撮像され、したがって、該エンボス部を前面５ｂのエンボス部７から確実に区別できるということが達成される。不明瞭に撮像されるエンボス部７は、滑らかな明るさ移行部をカメラ写真１７中にもたらし、該移行部は、評価中に適切なフィルタリングによって上記カメラ写真１７中で排除され得る。したがって、ラベルがエンボス部７に対して１８０°オフセットされるようにラベル９が誤って貼り付けられたボトル５を認識することができる。
【００３９】
カメラの絞りが適切に減少される鮮明な撮像の場合は、後側のエンボス部７がボトル５の円柱レンズ効果によって水平に広げられてカメラ写真１７中で横方向に反転された態様で撮像されるため、後部のエンボス部７を認識することもできる。
【００４０】
コンピュータユニット１５は、エッジフィルタおよび／またはバンドパスフィルタおよび／またはフーリエ変換を用いたフィルタリングによって、また、その後のパターン認識または文字認識によってカメラ写真１７を評価する。このプロセスの過程において、透過光ランプ１３のパターン３１は、エンボス部７の撮像された隆起部および凹部のコントラストを増大させ、一方、撮像されたボトル５の残りの領域では、パターン３１が、明領域３１ａと暗領域３１ｂとの間の漸進的な明るさ移行に起因してフィルタリングまたは変換によって除去される。これは、高い信頼性および精度を伴ったエンボス部７の局在化を可能にする。
【００４１】
検査装置１は、ボトル５の所定の回転位置でエンボス部７の位置またはエンボス部７に対するラベル９の位置を検査するのに適しており、この場合、検査中に、ボトル５が回転されてもよく、あるいは、ボトルが静止していてもよい。
【００４２】
しかしながら、ボトルの回転位置が未知の場合には、ラベルがボトルに貼り付けられる前にボトルを所定の回転位置まで移動させることができるように、透過光Ｄにおいてボトル５のエンボス部７および／またはバリを局在化することもできる。透過光Ｄにおけるエンボス部認識は、例えば、今後のあるいは後続のラベリングのためにバリ、エンボス部などを位置合わせするための位置インジケータとしての機能を果たすことができる。この場合には、入射光ランプ１１を省くことができる。
【００４３】
回転するラベル付けされていないボトル５のそのような検査においては、透過光ランプ１３に大きな幅が与えられるべきであり、これは、搬送手段２０上で透過光ランプ１３を通り過ぎて移動するボトル５の多数のカメラ写真１７を様々な回転位置で撮影しなければならないからである。この場合、撮像領域が横方向に重なり合う状態で複数のカメラ３を設けることが必要な場合もある。
【００４４】
ラベル９を撮像するためには入射光ランプ１１を使用するのが有益であり、これは、それによってラベルの明るい再現可能な照明が可能になり、その結果、露光時間を短くできるからであるが、ラベル９の撮像は、原則的に、前述した入射光ランプ１１が無くても、周辺光などの他の光源を用いて行なうことができる。
【００４５】
ボトル５は、例えば、ガラスまたはＰＥＴから成る飲料ボトルである。しかしながら、検査装置１は、それぞれの容器が空となるべき場合であっても、ラベルおよびエンボス部を備える任意の透明容器を検査するために使用できる。
【００４６】
検査装置は以下のように使用することができる。
ラベル付けされたボトル５から成る製品流れが、搬送手段２によってカメラ３の撮像領域を通過して移動される。検査前に、ボトル５は、検査されるべきラベル９がカメラ３の方へ向けられるようにセンタリングホルダ１９によって所定の回転位置に至らされる。
【００４７】
検査中、センタリングホルダ１９が回転されてもよくあるいは静止していてもよい。カメラ３の撮像領域において、ラベル９は、入射光ランプ１１によって、例えば光Ａの閃光によって照明される。同時に、透過光ランプ１３は、光を、好ましくは光Ｄの閃光によって、カメラから離れて面する側からボトル５に通過させて伝送する。カメラ３は、入射光Ａおよび透過光Ｄで照明されるボトル５の写真１７を撮り、この場合、ランプ１１、１３の明るさおよび閃光継続時間は、エンボス部７およびラベル９が可能な限り同一の明るさを伴ってカメラ写真１７に現れるように互いに適合される。画像データはコンピュータユニット１５へ送信され、コンピュータユニット１５は、フィルタリングおよび／またはフーリエ変換によって、位置認識に適したパターンを抽出する。このステップは、透過光Ｄがストリップ形状および漸進的な明るさ分布を伴って発光スクリーン２１により生成されるという事実によって容易化されて精度が高められる。これは、エンボス部７の起伏構造のコントラストを高めるとともに、これらの起伏構造の外側の領域でのアーチファクトを抑制する。パターン認識または文字認識を用いると、エンボス部７およびラベル９の位置が検出されて互いに比較される。エンボス部７および／またはラベル９が所定の許容範囲内にない場合には、ボトル５を製品流れから除去することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１…検査装置、３…カメラ、５…容器、７…エンボス部、９…ラベル、１１…入射光ランプ、１３…透過光ランプ、２１…発光スクリーン、３１ａ、３１ｂ…領域。
【図１】
2010265035.tif 000003
【図２】
2010265035.tif 000004
【図３】
2010265035.tif 000005
【外国語明細書】
2010265035000001.pdf