专利名称：用于监视、控制和优化用于食品、特别是用于饮料瓶的灌装设备的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于监视、控制和优化用于所有类型的产品的灌装设 备的方法，其中，将固态或液态的产品灌装到容器例如罐、瓶或类似物中。 本发明特别是涉及用于饮料的灌装设备。
背景技术：
这种用于饮料的灌装设备全自动地运行，例如从瓶的供给、必要时从 用于清洁瓶的站、从用于检查未被灌装的瓶的站到实际的容器灌装机、用 于封闭瓶的装置并且最终到用于贴标签并且必要时用于包装成相应的运输 集束并且用于将这些运输集束装托盘的装置。
特别是在食品领域中，由于常常对外部影响、特别是对有害细菌非常 敏感的瓶内容物，灌装设备常常在所谓的无尘室中运行，其中，应尽可能 避免的是，人干预灌装过程。
由于包括输送单元和必需的控制装置在内的机器联合体的复杂性，人 们力求使所有的设备元件这样地彼此协调，使得导致在尽可能最佳的物料 通过量的情况下的顺利的灌装过程，也就是说通常导致每小时尽可能大的、 测量到的容器物料通过量。
由于运行方式，需要将在整个设备内部可能出现的故障尽可能早地识 别出。在此，特别是应将不受干扰的瓶物料通过量的干扰尽可能早地识别 出并且尽可能快速地消除掉，以便能够无干扰地充分利用该设备的最大生 产能力。
发明内容
在此提出了本发明，本发明的任务基本上在于进行设备监视或机器监 视。在设备监视或机器监视的范围内，可以完全无需或至少显著减少位于
4设备内部的、用于识别故障和/或控制功率的人。此外可以实现附加的、用 于人员安全性或过程安全性的功能。优选设备监视和该设备的与该设备监 视相关的故障识别和/或功率控制自动地、至少基本上自动地进行。
按照本发明，所述任务借助本文开头所述类型的方法通过以下方式解 决，即使用光电的识别系统和配置给这些系统的数据处理设备来获得所需 的控制数据。优选所述光电的识别系统是至少一个与连接在下游的、计算 机支持的图像处理单元相联系的电子摄像机。
在此，通过该图像处理单元特别是允许获得关于整个设备的至少一个 部分区域的运行状态的当前信息，其中，通过该摄像机摄取的图像的内容 被分析并且被用于主动影响设备控制装置或者用于触发用于保护人员或用 于消除干扰的可能的措施。
在此，在本发明的范围内，对于术语"被摄取的图像的分析"和/或图 像处理此外应被理解为合适的软件从被摄取的图像中获得关于位于图像 内的物体的信息。为此，通过本身公知的方式首先获得哪些物体位于该 图像内。所述物体例如可以是容器、如瓶或罐，其中，这些容器也可以以 不同的取向位于不同的位置上、即例如竖立地位于输送机上或倒下地位于 地面上。
另外的物体例如可以是在灌装设备内部逗留的人。这些人也可以位于 最不同的位置上并且在此具有最不同的身体姿态或者甚至正在运动。公知 的用于图像处理的系统在物体识别时例如按照具有随后的轮廓比较的取样
(Antasten)方法工作，接着例如可进行特征识别。这种做法的目的是获得 物体的或关于物体的所有重要信息。
同样，在本发明的另一实施形式中通过使用这种识别系统允许的是， 即使在干扰情况下也保证全自动的运行，也就是说，故障识别可以立即自 动地引起控制程序，该控制程序必要时也引起全自动的故障消除。
例如由DE 10 2004 029 359 B4公开了用于观察在设备中进行的过程的 状态的光电装置的基本应用。
还公知的是，通过这种光电装置来控制部分控制自动装置，其中，存 在一个简单的并且长时间以来公知的这种使用光电栅栏的可能性，从中可 推导出至少一个是/否信息。本发明的光电系统与此相比是显著更全面的。通过使用本发明可以例 如同样可以询问活动物体、例如待灌装的或已灌装的瓶的数量，例如瓶的 空间位置，例如这样一个状态，在该状态中瓶躺倒并且从而存在其他设备 部件的功能故障的危险。
本领域技术人员从现有技术例如公知的是，借助于各个机器之间的输 送机和/或缓冲段的被占进行用于灌装容器的整个设备的功率调整或所述整 个设备的单个机器的功率调整。在此，根据现有技术，在输送机上和缓冲 段上也设置多个所谓的堵塞开关，当这些堵塞开关由于在容器之间产生的 堵塞压力被操作时、即当输送段或缓冲段被瓶或罐占据时，这些堵塞开关 输出数字信号。这种做法自然仅仅能提供关于输送段或缓冲段的被占率的
非常粗略的说明、例如以级"空"、"20%被填充"、"50%被填充"。被占率 的更精确的说明虽然允许改善设备控制，但是到目前为止不能获得，这是 因为更大量的堵塞开关意味着显著提高的结构耗费和加工技术的耗费。
根据本发明，例如输送段或缓冲段的被占通过一个或多个摄像机询问， 其中，当前的被占率通过被摄取的图像的电子的图像处理获得。在此，在 相应地编程的情况下例如对于每个单个的缓冲段获得精确的、即精密分级 的被占率、例如以2%的步进的被占率。为了获得所述精密分级的被占率， 在图像处理装置内例如进行下列过程首先如下地分析被摄取的图像，在 摄取时刻有多少瓶或罐位于缓冲段上，其中，优选每个单个的瓶作为一个 "瓶"类型的物体、即作为一个这样的物体被识别。接着，将获得的瓶数 量与存储在计算机内的、可能的最大瓶数量进行比较，由此可获得当前的 被占率。然后，根据获得的、相应缓冲段的被占率可以有利地调整单个机 器的物料通过功率，其中，特别是避免了耗费的电缆铺设。
本发明的其他构型由从属权利要求得出。例如本发明的其他可能性在 于，使用热成像摄像机，由此允许除了纯粹的光学感知之外也可以例如测 量温度。这种做法特别是适用于监视整个设备内部的单个过程。因此例如 提出，如下地控制一个通常设置在用于灌装食品的设备中的巴氏消毒装置， 使得进入到该巴氏消毒装置中的容器的温度和/或从该巴氏消毒装置输出的 容器的温度位于预给定的界限之内。
通过本发明的热成像摄像机结合随后的图像处理装置的应用和所获得的结果(实际温度)用于控制设备的使用可进一步提高过程安全性，而不 会提高例如电缆铺设的耗费。
同样，按照本发明可借助于热成像摄像机和随后的图像分析处理的组
合也可以进行整个灌装设备的联合体保护监视(Bandschutziiberwachung)。 类似地，也可以监视特定机器和/或贮存罐的本征温度。此外，这些系统也 可以被用于识别例如错误放置的容器、例如倒下的容器。借助本发明的方 法也可以监视例如从中间缓冲装置到相应设备中的入流状况。
此外，本发明的这些系统也可以被用于下述目的，即对于在所述设备 内部工作的人员或雇员实现保护功能。因此例如可能的是，分析每个处于 所述设备内部的人员的当前位置和/或当前身体姿态和/或与先前摄取相比 实施的运动。
这种分析的可能的结果例如可能涉及的是对于人员是否存在紧急状 况。对于紧急状况的指示可以例如是相关人员较长时间静止不动地"躺在 地面上"。
此外可以查明的是，人员是否处于该设备的不允许人员进入的部分区 域、例如消毒区域中。
在识别这种状况时可以通过设备控制装置的按照本发明设置的拓展的 功能引起相应的措施、例如警报的触发。
同样，通过本发明的装置也可以监视直接处于处理机上、例如贴标签 机上的耗材储备，以便在特定的最低库存被低于时引入相应的措施。
此外，也可能的是，记录灌装设备的操作人员的路径，以便接下来对 于将来设备的造型获得有利的知识。
下面借助于实施例详细描述本发明。附图详细地仅仅示意性地示出一 个用于灌装饮料瓶的设备。
具体实施例方式
一个仅仅示意性示出的、总体用1表示的设备例如应被用于灌装饮料 瓶。在此，这些瓶由一个第一机器2通过用3表示的输送段供应给一个另
7外的机器4。这些输送段3通过驱动马达M驱动。
为了监视该设备、例如也为了监视这些输送段的填充度并且为了控制 该设备，设置了一些总体用5表示的摄像机，这些摄像机的数据被这样地 供应给一个数据处理设备6，使得可自动地进行所述设备的控制并且特别是 可自动地进行故障识别和故障消除。这些输送段的刻度或填充度用双箭头 符号表示。此外，在所示的实施例中，监视处于该设备内部的人员的当前 位置。该人员例如不允许踏入安全区域S。该安全区域例如通过安置在车间 地面上的彩色标记来表征。如果现在该人员跨过这些彩色标记，那么这例 如被图像处理装置识别出，据此例如触发一个报警信号，或者使该设备完 全停止。
本发明所使用的光学的识别系统可以用于监视灌装设备的至少部分区 段上的瓶流和/或用于监视缓冲台的被占率和/或用于识别瓶流中的单个瓶， 本发明不局限于这些特殊应用。
因此，例如按照本发明同样提出，借助于所述光学的识别系统检验该 设备是否满足洁净方面的所有要求。通过图像处理装置例如可以识别地面 的污染。
此外，在容器内部达到的灌装液位也可以通过所建议的本发明来监视 并且通过灌装阀的影响来改变。
权利要求
1.一种用于监视、控制和优化用于所有类型的产品的灌装设备的方法，该方法特别是在饮料工业中应用，其中，使用光电的识别系统和配置给这些系统的数据处理设备来获得用于控制或监视所述设备所需的信息，其特征在于使用图像摄取装置和图像处理计算机。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于使用热成像摄像机和配置 的数据处理设备。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在所述配置的数据处 理设备中应用图像分析和/或物体识别的手段。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识 别系统被用于识别物体。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述物体是容 器和/或人。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述物体是单个的容器和 /或单个的人。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识 别系统被用于识别物体的位置和/或定向和/或运动。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识 别系统被用于监视灌装设备的至少部分区段上的容器流。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识 别系统被用于监视缓冲台的被占率。
10. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识别系统被用于监视所述设备的固有干扰特性，具有对连接在上游/连接在下游的缓冲装置和设备部件的作用。
11. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识别系统被用于测量容器和/或设备部件的温度。
12. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识别系统被用于摄取和/或监视和/或优化人的行走路线。
13. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识别系统被用于监视人的身体姿态和/或运动。
14. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识别系统被用于保护人员，例如代替光电栅栏来保护人员。
15. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识别系统被用于检测靠近生产线的内部物流。
16. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识别系统被用于检测和监视耗材的存在。
17. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识别系统被用于监视设备周围环境，例如用于监视地面的污染状态。
18. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识别系统被用于阀的控制。
19. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述光学的识别系统被用于监视安全区域和/或封锁面(Speerflache)和/或消毒室。
全文摘要
本发明涉及一种用于监视、控制和优化用于所有类型的产品的灌装设备(1)的方法，该方法特别是在饮料工业中应用，其中，通过光电的识别系统和配置给这些系统的数据处理设备来获得用于控制或监视所述设备所需的信息，在此提出，使用图像摄取装置(5)和图像处理计算机(6)。
文档编号B67B3/00GK101641280SQ200880003426
公开日2010年2月3日 申请日期2008年3月6日 优先权日2007年3月28日
发明者H·门克, O·穆斯津斯基, R·菲斯曼, T·施蒂嫩, U·肖尔茨, V·蒂尔 申请人:Khs股份公司