AT392541B - Vorrichtung zum optischen abtasten - Google Patents

Description

AT 392 541B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Abtasten von Objekten, wobei das Licht einer oder mehrerer Lichtquellen auf ein oder mehrere lichtempfindliche Sensoren Mt und zwischen den Lichtquellen und den Sensoren die abzutastenden Objekte angeordnet sind.

Es ist bekannt, während der Produktions- und Verpackungsphase der verschiedensten Erzeugnisse Abweichungen von der gewünschten Struktur optisch zu erkennen. Dabei werden Lichtstrahlen, die von einer Lichtquelle stammen, beispielsweise von dem abzutastenden Objekt reflektiert und gelangen auf Fotozellen, Sekundärelektronenvervielfacher oder andere Registriereinrichtungen; nachfolgende Einrichtungen haben die Aufgabe, die erkannten Abweichungen anzuzeigen und gegebenenfalls Vorrichtungen zu steuern, die das als fehlerhaft erkannte Objekt aus dem Produktions- bzw. Verpackungsgang aussondern. Den bisher bekannten Vorrichtungen haftet der Mangel an, daß sie verhältnismäßig kompliziert und teuer im Aufbau sind und eine große Zahl von Einzelkomponenten als Sensoren verwendet werden, so daß bei abzutastenden kleinen Objekten, beispielsweise bei der Kontrolle von Tabletten, beim Auftreten von Störungen der einzelnen Sensorelemente eine komplizierte und zeitraubende Reparatur notwendig war.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte, gleichzeitig aber zuverlässiger arbeitende optische Abtastvomchtung zu schaffen, die eine geringe Bauhöhe ermöglicht, keinerlei komplizierte Elektronik und/oder Optik benötigt und Fehler der Objekte genauer und zuverlässiger anzeigt

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der vorgenannten Art gelöst die dadurch gekennzeichnet ist daß die lichtempfindlicher Sensoren als eine oder mehrere großflächige Solarzellen und die Lichtquelle als diffuser Strahler ausgebildet sind und zwischen der Oberfläche der Solarzellen und dem abzutastenden Objekt eine der Kontur des abzutastenden Objektes angepaßte Lochmaske und zwischen dem abzutastenden Objekt und dem Strahler eine dem Objekt angepaßte Strahlungsblende angeordnet ist

Vorteilhaft handelt es sich bei der Lichtquelle um einen diffusen Strahler und bzw. oder eine Infrarotlichtquelle.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht bei einer solchen Vorrichtung zur Erzielung einer höheren Sektorenauflösung vor, daß die Zahl der Solarzellen in dem Prüfbereich, in welchem man eine erhöhte Auflösung erzielen will, erhöht ist und jede Solarzelle mit je einem Verstärker verbunden ist.

Vorteilhafterweise sind die Solarzellen auf einer Trägerplatte angeordnet, die mittels Federn, die sich gegen den Vorrichtungsunterteil abstützen, in eine feste Position gegen eine sich an einer Führung abstützende Glasplatte gedrückt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Abtastkontrolle von Tabletten, Kapseln und Dragees, die sich in der Regel in tiefgezogenen Folien befinden. Sie kann ebenso gut zur Abtastkontrolle von vielen anderen Objekten, wie beispielsweise Süßwaren, Metallwaran, Textilwaren und anderen Waren verwendet werden, die so beschaffen sind, daß Fehler in ihrer Morphologie mit Strahlungsarten, auf welche Solarzellen ansprechen, erfaßt werden können.

Mit den hier erwähnten großflächigen Solarzellen sind Solarzellen gemeint, die im Gegensatz zu den bisher für Abtastzwecke verwendeten punktförmigen Strahlungssensoren mindestens die durch die Öffnungen in der Lochmaske vorgegebenen Flächen abdecken. Dies bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, daß Fehler in oder an diesen relativ großflächigen Objekten durch einen einzigen Meßwert, nämlich eine Spannungsänderung, erfaßt werden können, während bei den bekannten Abtastvorrichtungen größere Flächen in eine Vielzahl von Abtastpunkten aufgelöst und elektronisch verarbeitet werden mußten.

Die erfindungsgemäße Abtastvorrichtung hat außerdem im Vergleich zu den bisher bekannten Vorrichtungen den wesentlichen Vorteil, daß Objekte unterschiedlicher Kontur durch Auswechseln der entsprechenden Lochmaske und gegebenenfalls der Lichtblende auf der gleichen Vernichtung auf Fehlerhaftigkeit geprüft werden können.

Fehler die auf diese Weise in der Morphologie eines Körpers erfaßt werden können sind z. B. Konturfehler, Fehler in der Schichtdicke, wenn die Restschicht noch strahlungsdurchlässig ist, und Fehler, die durch Einschluß von die Strahlungsdurchlässigkeit vermindernden Fremdkörpern verursacht sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in ihrer Wirkung auch nicht beeinträchtigt, wenn die zu kontrollierenden Tabletten, Kapseln, Dragees etc. sich in einer Opakfolie befinden.

Wenn die zu kontrollierenden Objekte in einer Ebene angeordnet sind, was in der Regel bei der Produktkontrolle von Tabletten, Kapseln, Dragees etc. der Fall ist, sind auch die großflächigen Solarzellen der erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung vorzugsweise in einer Ebene angeordnet.

Solarzellenblöcke der erfindungsgemäßen Art können auch so miteinander kombiniert werden, daß sie die Kontur der zu kontrollierenden Objekte räumlich erfassen, <L h. ein Solarzellenblock kann beispielsweise unter dem Objekt ein weiterer neben dem Objekt und gegebenenfalls ein dritter hinter dem Objekt angeordnet sein, so daß die Ebenen der seitlich zu und hinter dem Objekt angeordneten Solarzellenblöcke einen Winkel von etwa 90° zur Ebene des unter dem Objekt angeordneten Solarzellenblockes und einen Winkel von etwa 90° zueinander bilden.

Die Erfindung sei anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die in diesem Falle aus einem Solarzellenblock besteht, -2-

AT 392 541B

Figur 2 ein Blockschaltbild, mit dem das aus da- Vorrichtung ermittelte Signal verarbeitet bzw. angezeigt wird.

In Figur 1 sind mehrere Solarzellen (4) in ein» Ebene auf einer Trägerplatte (3) angeordnet. Eine einzelne Solarzelle nimmt mindestens die Fläche ein, die die Öffnung in der Lochmaske (5) einnimmt. Die Öffnung in der Lochmaske (5) hat einen Durchmesser der in der Regel etwas kleiner ist als der Durchmesser des zu kontrollierenden Objektes (12). Im vorliegenden Falle handelt es sich bei dem Objekt (12) um eine übliche Tablette, die in einer tiefgezogenen Folie (12*) liegt. Die Solarzellen (4) werden gewöhnlich durch eine dünne Glasplatte geschützt. Darauf liegt die Lochmaske (5), die vorzugsweise auswechselbar ist. Darüber liegt vorzugsweise eine Glasplatte (6). Durch Federn (2), die sich gegen das Vorrichtungsunterteil (1) abstützen, wird der ganze voibezeichnete Aufbau in eine feste Position gegen eine Führung bzw. Halterung (7) gedrückt Im hier abgebildeten Beispiel befindet sich über jedem Objekt eine Lichtquelle (11). Die Lichtquellen (11) werden von einem Träger (10) gehalten, der sich über ein Distanzstück (9) auf der Strahlungsblende (8) abstützt Die Strahlungsblende (8) läßt das von der Lichtquelle (11) emittierte Licht nur im Bereich des zu kontrollierenden Objektes (12) zum Objekt gelangen. Die Strahlungsblende (8) schirmt somit Streulicht bzw. Streustrahlung seitlich vom Kontrollobjekt ab.

Verwendet man anstelle einer diffusen Lichtquelle gerichtete Strahlenbündel, die der Zahl und der Kontur der zu kontrollierenden Objekte (12) angepaßt sind, so benötigt man keine Strahlungsblende (8). Dies läßt sich einfach dadurch erreichen, daß man anstelle einer diffusen Lichtquelle (11) z. B. Lichtleitfaserbündel üb» den zu kontrollierenden Objekten (12) anbringt.

Anstelle einer Licht- oder Kaltlichtquelle kann man auch Infrarotstrahlungsquellen verwenden, da die Solarzellen auf diese Strahlung noch ansprechen. Fällt Licht bzw. Strahlung von der Strahlungsquelle (11) auf das Objekt (12), das durch eine nicht dargestellte Zuführungseinrichtung auf den Kontrollplatz gebracht worden ist, und ist das Objekt in sein» Kontur und Morphologie so beschaffen, daß es einerseits die zugeordnete Öffnung in der Lochmaske (5) vollständig bedeckt und keine Strahlung durchläßt, so gelangt praktisch kein Licht bzw. keine Strahlung auf die unter der Lochmaske (5) angeordnete Solarzelle (4) und die in Figur 2 mit (14) bezeichnete Verstärkerstufe empfängt von der Solarzelle kein Spannungssignal. Dies bedeutet, daß das kontrollierte Objekt fehlerfrei ist und nicht ausgesondert wird.

Besitzt das Objekt Konturfehler, so gelangt Licht an der Störungsstelle des Objekts (12) vorbei auf die großflächige Solarzelle (4) und der Verstärker (14) in Figur 2 empfängt in diesem Falle ein Spannungssignal von der Solarzelle. Die Solarzelle (3) spricht auch dann an, wenn die Kontur des Objektes nicht gestört ist ab» die Morphologie des Objektes so stark gestört ist, daß noch ein gewiss» Anteil der eingestrahlten Strahlung durch das Objekt auf die Solarzelle gelangt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Tablette in der Projektion auf die Lochmaske (5) zw» ihre vorgeschriebene Kontur nicht jedoch ihre vorgeschriebene Schichtdicke besitzt.

Erhält der in Figur 2 gezeigte Verstärker (14) ein Spannungssignal von ein» der Solarzellen (4), so gibt er ein Steuersignal an eine Fehleranzeige (15), worauf das Objekt als fehlerhaft gemeldet wird. Gleichzeitig liefen der Verstärker auf eine weitere Steuerschaltung (16) ein Signal, das nachfolgend die Produktions- bzw. V»packungsmaschine so steuert, daß das fehlerhafte Objekt ausgesonden wird. Sowohl Verstärker (14), die Maschinensteuereinrichtung (16) als auch die Strahlungsquellen (11) werden über stabilisi»te Netzgeräte (17) mit Spannung versorgt.

Der Verstärker (14), der das Signal der Solarzelle verarbeitet, kann als Differenzverstärker und Schmitt-Trigg» »beiten.

Als Lichtquelle (11) kann wahlweise eine Glühlampe oder eine infr»otlicht-emittierende Diode (LED) od» eine andere geeignete Lichtquelle verwendet werden. Glühlampen oder lichtemittierende Dioden sind sogenannte diffuse Strahler. Bei Verwendung derartiger diffuser Strahler als Strahlungsquelle empfiehlt es sich, eine Strahlungsblende (8) über den zu kontrollierenden Objekten anzubringen. Arbeitet man mit gerichtetem Licht oder Lichtleitfasern, so kann auf diese Blende verzichtet werden. Lichtleitfasern als Strahlungsquellen haben den Vorteil, daß sie der Kontur und Anzahl der in einem Solaizellenblock zu kontrollierenden Objekte mühelos angepaßt werden können.

Durch Austausch der Lochmaske (5) und gegebenenfalls der Strahlungsblende (8) kann die erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung auf einfachste Weise auf die Kontrolle anders geformt» Objekte umgestellt werden.

Wird die »findungsgemäße Vorrichtung z. B. zur Kontrolle von in tiefgezogene Folien gelegte Tabletten verwendet, so entsprechen die Aussparungen in der Lochmaske (5) über den Solarzellen genau der Gestalt der zu kontrollierenden Tabletten und unter jed» Aussparung der Lochmaske, d. h. unter jeder Tablette, ist vorzugsweise eine die ganze Aussparung vollständig erfassende Solarzelle angeordnet. W»den z. B. 12»-Packungen geprüft, d. h. Folien mit 12 Tabletten, bei denen drei Reihen von jeweils vi» hintereinander angeordneten Tabletten in einer Verpackungseinheit zusammengefaßt sind, so entspricht die Lochmaske (5) ebenfalls dieser 12er-Packung, d. h. jeweils vier Aussparungen in Größe einer Tablette sind hintereinander in drei Reihen angeordnet. Vorzugsweise sind dann unter den Aussparungen der Lochmaske auch 12 Sol»zellen angeordnet. Sollen anschließend Kapseln mit dieser Vorrichtung kontrolliert werden, so wird die Tabletten-Lochmaske gegen eine Kapsel-Lochmaske ausgetauscht und schon kann die Maschine weit»»beiten. Ebenso einfach ist die Umstellung -3-

Claims (4)

1. AT 392 541B auf die Kontrolle von Zäpfchen, Dragees usw. Wenn nur fehlende Objekte erfaßt werden sollen, so ist die Abtastung mittels Solarzellen und einfachen Glühlampen äußerst kostengünstig. Wenn jedoch eine hohe Auflösung notwendig ist, so werden nur wenige Objekte auf eine Solarzelle gruppiert und jede Solarzelle erhält einen separaten Verstärker. Somit ist es möglich, z. B. bei Tabletten, die gering lichtdurchlässig sind, solche auszusondern, die in der Horizontalebene äbgeplatzt sind (gedeckelte). Es ist somit auch eine begrenzte Dickenmessung möglich. Vorzugsweise werden dann Infrarot-Sendedioden als Lichtquelle verwendet Da der Bereich unter dem zu kontrollierenden Objekt ganzflächig erfaßt wird, wird nur ein Signal (ein Spannungssignal) pro Objekt für eine vollständige Kontrolle benötigt Im Gegensatz dazu müssen bei den bekannten optisch-elektrischen Kontrollgeräten, die mit punktförmiger Abtastung des Objektes arbeiten, schon bei einem kleinen Objekt Hunderte bis Tausende von Signalen verarbeitet werden, was eine entsprechend umfangreiche und teure Elektronik erfordert Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit wesentlich einfacher, billiger und zuverlässiger als die bekannten Kontrollvorrichtungen. Sie benötigt außerdem keinerlei Optik und kann in sehr geringer Bauhöhe gefertigt werden. PATENTANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zum optischen Abtasten von Objekten, wobei das Licht einer oder mehrerer Lichtquellen auf ein oder mehrere lichtempfindliche Sensoren fällt und zwischen den Lichtquellen und den Sensoren die abzutastenden Objekte angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Sensoren (4) als eine oder mehrere großflächige Solarzellen und die Lichtquelle (11) als diffuser Strahler ausgebildet sind und zwischen der Oberfläche der Solarzellen (4) und dem abzutastenden Objekt eine der Kontur des abzutastenden Objektes angepaßte Lochmaske (5) und zwischen dem äbzutastenden Objekt und dem Strahler (11) eine dem Objekt angepaßte Strahlenblende (8) angeordnet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (11) als lichtemittierende Diode (LED) und/oder Infrarotlichtquelle ausgebildet ist
3. 3. Vorrichtung nach Anbruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Solarzellen (4) in dem Prüfbereich, in welchem man eine erhöhte Auflösung erzielen will, erhöht ist und jede Solarzelle (4) mit je einem Verstärker (14) verbunden ist
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen (4) auf einer Trägerplatte (3) angeordnet sind, die mittels Federn (2), die sich gegen den Vorrichtungsunterteil (1) abstützen, in eine feste Position gegen eine sich an einer Führung (7) abstützende Glasplatte (6) gedrückt ist Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-