CH618144A5

CH618144A5 - Apparatus for detecting foreign bodies in glass bottles

Info

Publication number: CH618144A5
Application number: CH68977A
Authority: CH
Inventors: Bernd Ellinger
Original assignee: Kronseder Hermann
Priority date: 1976-12-09
Filing date: 1977-01-20
Publication date: 1980-07-15
Also published as: GB1547508A; JPS5653693B2; IT1104804B; AT358940B; BE851289A; DE2655704B2; FR2373485A1; ATA977776A; DE2655704C3; SE432236B; FR2373485B1; NL171380B; JPS5371896A; CA1096959A; SE7701424L; DE2655704A1; NL7700684A; NL171380C

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln von Fremdkörpern in Glasflaschen, insbesondere in kontinuierlich bewegten Getränkeflaschen, mit einer Beleuchtungseinrichtung für den Flaschenboden, einer zumindest den Randbe-5 reich des Flaschenbodens sektorweise prüfenden ersten fotoelektronischen Abtasteinrichtung, mit einem optischen Element, welches zumindest die vom Zentrumsbereich des Flaschenbodens ausgehende Strahlung auf eine zweite fotoelektronische Abtasteinrichtung leitet, und mit je einer separaten io Signal-Auswertungseinrichtung für jede fotoelektronische Abtasteinrichtung. The invention relates to a device for detecting foreign bodies in glass bottles, in particular in continuously moving beverage bottles, with an illumination device for the bottle bottom, a first photoelectronic scanning device which checks at least the edge area of the bottle bottom, sector-wise, with an optical element, which at least that from the central area radiation emanating from the bottom of the bottle directs it to a second photoelectronic scanning device, and with a separate OK signal evaluation device for each photoelectronic scanning device.

Derartige Vorrichtungen kommen in automatischen Flascheninspektionsmaschinen zum Einsatz, wie sie hauptsächlich in Betrieben der Getränkeindustrie verwendet werden. Diese i5 Inspektionsmaschinen haben die Aufgabe, aus der Reihe der von der Waschmaschine zum Füller laufenden Flaschen diejenigen mit Verschmutzungen oder Fremdkörpern auszusortieren, wobei äusserst hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit gestellt werden. Such devices are used in automatic bottle inspection machines, as are mainly used in companies in the beverage industry. The purpose of these i5 inspection machines is to sort out those with dirt or foreign bodies from the series running from the washing machine to the filler, whereby extremely high demands are placed on reliability and sensitivity.

20 Es sind bereits verschiedene Prüfvorrichtungen für Glasflaschen bekannt, bei denen die Kontrolle des Flaschenbodens durch eine einzige, sektorweise arbeitende Abtasteinrichtung erfolgt. Diese Prüfvorrichtungen arbeiten z.B. mit einem rotierenden Hohlspiegelsegment (DE-OS 1 757 494), mit einer mit 25 undurchsichtigen Sektoren versehenen rotierenden Glasscheibe (DE-OS 1 432 382) oder mit einer rotierenden Schlitzblende (DE-OS 1 432 340). 20 Various test devices for glass bottles are already known, in which the bottle bottom is checked by a single, sector-wise scanning device. These test devices work e.g. with a rotating concave mirror segment (DE-OS 1 757 494), with a rotating glass pane provided with 25 opaque sectors (DE-OS 1 432 382) or with a rotating slit diaphragm (DE-OS 1 432 340).

Durch die rotierenden optischen Elemente dieser bekannten Vorrichtungen wird bewirkt, dass beim Abtasten eines sau-30 beren Flaschenbodens während einer ein- oder mehrmaligen Umdrehung des Elements die Intensität der von einem zugehörigen fotoelektronischen Bauelement empfangenen Strahlung gleichbleibt. Befindet sich dagegen ein Fremdkörper am Boden, so bewirkt dieser, wenn er vom rotierenden Element 35 abgetastet wird, eine kurzzeitige Verringerung der Strahlungsintensität und damit einen entsprechenden Abfall der Ausgangsspannung des fotoelektronischen Bauelements. Dieser Spannungsimpuls kann durch die angeschlossene Signal-Auswertungseinrichtung auf einfache Weise erkannt werden, z.B. 40 durch einen an die Drehfrequenz des optischen Elements an-gepassten Wechselspannungsverstärker mit vorgeschaltetem Kondensator und einen Schaltverstärker. Insoweit ist die Arbeitsweise der bekannten Vorrichtungen zufriedenstellend. Liegt jedoch ein Fremdkörper derart auf dem Flaschenboden, 45 dass er bzw. sein Bild mit der Drehachse des rotierenden optischen Elements zusammenfällt, so findet keine kurzzeitige Verringerung der Strahlungsintensität statt, sondern lediglich ein geringer gleichbleibender Abfall während des gesamten Inspektionszeitraums. Dieser löst einen entsprechend gerin-5o gen Abfall der Ausgangsspannung des fotoelektronischen Elements aus und kann somit schaltungsmässig nur sehr schwer erfasst werden. In der Praxis fuhrt dies dazu, dass relativ kleine Fremdkörper, die im Randbereich des Flaschenbodens ohne weiteres erkannt werden, unerkannt bleiben, wenn sie 55 genau im Zentrum des Flaschenbodens liegen, das im allgemeinen konzentrisch zur Rotationsachse des optischen Elements liegt. Auch wenn die Flasche während des Inspektionszeitraums eine geringe Translationsbewegung durchführt und daher ein im Zentrum liegender Fremdkörper gegenüber der 60 Rotationsachse etwas wandert, tritt keine wesentliche Verbesserung ein. The rotating optical elements of these known devices have the effect that when a clean bottle bottom is scanned during a single or multiple rotation of the element, the intensity of the radiation received from an associated photoelectronic component remains constant. If, on the other hand, there is a foreign body on the floor, this causes a brief reduction in the radiation intensity when it is scanned by the rotating element 35 and thus a corresponding drop in the output voltage of the photoelectronic component. This voltage pulse can be easily recognized by the connected signal evaluation device, e.g. 40 by means of an AC amplifier with an upstream capacitor which is matched to the rotational frequency of the optical element and a switching amplifier. In this respect, the operation of the known devices is satisfactory. However, if a foreign body lies on the bottle base 45 in such a way that it or its image coincides with the axis of rotation of the rotating optical element, there is no short-term reduction in the radiation intensity, but only a small, constant drop during the entire inspection period. This triggers a correspondingly low drop in the output voltage of the photoelectronic element and is therefore very difficult to detect in terms of circuitry. In practice, this means that relatively small foreign bodies, which are easily recognized in the edge region of the bottle base, remain undetected if they lie exactly in the center of the bottle base, which is generally concentric with the axis of rotation of the optical element. Even if the bottle makes a slight translational movement during the inspection period and therefore a foreign body lying in the center moves somewhat relative to the axis of rotation, there is no significant improvement.

Bei einer anderen bekannten Prüfvorrichtung für Glasflaschen wird die sektorenweise Abtastung des Flaschenbodens durch ein ortsfestes Mosaik aus sektorförmigen Fotoelementen 65 bewirkt, die durch eine Schalteinrichtung in einer zyklischen Reihenfolge abgefragt werden (US-PS 3 292 785). Um auch im Zentrumsbereich liegende Fremdkörper ermitteln zu können, enthält die Abtasteinrichtung dieser bekannten Vorrich In another known test device for glass bottles, the sector-by-sector scanning of the bottle bottom is effected by a fixed mosaic of sector-shaped photo elements 65, which are queried in a cyclical order by a switching device (US Pat. No. 3,292,785). In order to also be able to determine foreign bodies lying in the center area, the scanning device contains this known device

3 3rd

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tung ausserdem ein rotierendes Prisma, durch welches jeweils ein kreisförmiges Teilbild des Flaschenbodens auf das Mosaik projeziert wird. Diese bekannte Vorrichtung ist aufwendig aufgebaut und in der Leistung stark begrenzt. Das rotierende Prisma muss nämlich mit einer wesentlich geringeren Drehzahl umlaufen, als es der Abtastfrequenz der Fotoelemente entspricht, um eine vollständige Prüfung des Flaschenbodens zu gewährleisten. Liegt ein Fremdkörper genau auf demjenigen Kreis, den das Zentrum des Mosaiks relativ zum Flaschenboden beschreibt, so treten die gleichen Nachteile hinsichtlich der Empfindlichkeit auf, wie sie bei den vorbeschriebenen Vorrichtungen im Zentrumsbereich des Flaschenbodens auftreten. a rotating prism through which a circular partial image of the bottle base is projected onto the mosaic. This known device has a complex structure and is severely limited in performance. The rotating prism has to rotate at a much lower speed than the scanning frequency of the photo elements in order to ensure a complete inspection of the bottle bottom. If a foreign body lies exactly on the circle that the center of the mosaic describes relative to the bottle bottom, then the same disadvantages with regard to sensitivity occur as occur with the devices described above in the center region of the bottle bottom.

Schliesslich ist bereits eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der neben einer ersten Abtasteinrichtung mit einem rotierenden Spiegelsegment noch eine zweite Abtasteinrichtung speziell für den Zentrumsbereich des Flaschenbodens vorgesehen ist (DT-Gm 7 528 191). Hierzu ist in der durchbohrten Welle des Rotors mit dem Spiegelsegment ein Lichtleiter eingesetzt, der die auf den Zentrumsbereich des Rotors fallende Strahlung zu einem fotoelektronischen Bauelement leitet. Die Erkennung von Fremdkörpern in der Mitte des Flaschenbodens wird auf diese Weise verbessert. Nachteilig ist jedoch die Beschränkung der zweiten Abtasteinrichtung auf einen relativ kleinen Bereich, da der Durchmesser des Lichtleiters durch den Wellendurchmesser des Rotors beschränkt wird. Ausserdem ergibt sich eine relativ scharfe Trennung der Inspektionszonen beider Abtasteinrichtungen, die gemeinsam das auf die Stirnfläche des Rotors projezierte einzige Bild des Flaschenbodens abtasten. Dies führt dazu, dass ein relativ kleiner Fremdkörper, der genau auf der Trennlinie liegt, jeweils zur Hälfte in die beiden Inspektionszonen fällt und so durch keine der Abtasteinrichtungen zuverlässig erkannt wird. Finally, a device of the type mentioned at the outset is already known, in which, in addition to a first scanning device with a rotating mirror segment, a second scanning device is provided especially for the central region of the bottle bottom (DT-Gm 7 528 191). For this purpose, a light guide is used in the pierced shaft of the rotor with the mirror segment, which guides the radiation falling on the central region of the rotor to a photoelectronic component. The detection of foreign bodies in the middle of the bottle bottom is improved in this way. However, the limitation of the second scanning device to a relatively small area is disadvantageous, since the diameter of the light guide is limited by the shaft diameter of the rotor. In addition, there is a relatively sharp separation of the inspection zones of the two scanning devices, which collectively scan the single image of the bottle bottom projected onto the end face of the rotor. This means that a relatively small foreign body that lies exactly on the dividing line falls half in each of the two inspection zones and is therefore not reliably recognized by any of the scanning devices.

Der Erfindung hegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ermitteln von Fremdkörpern in Glasflaschen zu schaffen, bei der die Empfindlichkeit von der Lage des Fremdkörpers vollkommen unabhängig ist. The invention is therefore based on the object of providing a device for determining foreign bodies in glass bottles in which the sensitivity is completely independent of the position of the foreign body.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das optische Element durch einen Strahlungsteiler mit einer teildurchlässigen Trennfläche gebildet wird, der im Strahlengang zwischen dem Flaschenboden und den Abtasteinrichtungen derart angeordnet ist, dass er einen Teil zumindest der vom Randbereich des Flaschenbodens ausgehenden Strahlung auf die erste Abtasteinrichtung und einen Teil zumindest der vom Zentrumsbereich des Flaschenbodens ausgehenden Strahlung auf die zweite Abtasteinrichtung leitet, wobei die Abtasteinrichtungen derart ausgebildet sind, dass sich die von ihnen bestrichenen Zonen des Flaschenbodens zumindest teilweise überschneiden. This object is achieved according to the invention in a device of the type mentioned at the outset in that the optical element is formed by a radiation splitter with a partially transparent separating surface which is arranged in the beam path between the bottle base and the scanning devices in such a way that it is at least a part of the edge area of the Radiation emanating from the bottle base directs radiation onto the first scanning device and a part of at least the radiation emanating from the central region of the bottle bottom onto the second scanning device, the scanning devices being designed in such a way that the zones of the bottle bottom which they sweep overlap at least partially.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, gleichzeitig zwei voneinander getrennte Projektionen des Flaschenbodens bzw. von Teilen des Flaschenbodens zu erzeugen und durch die beiden separaten Abtasteinrichtungen gleichzeitig unabhängig voneinander zu prüfen. Infolge der Verwendung eines Strahlungsteilers mit einer teildurchlässigen Trennfläche kann jede der beiden Abtasteinrichtungen die Strahlung jedes beliebigen Teils des Flaschenbodens empfangen, ohne dass sich dabei eine störende, die Empfindlichkeit verringernde Trennlinie ausbildet. Im Extremfall kann somit jede Abtasteinrichtung den gesamten Flaschenboden bzw. dessen Projektion vollständig auf verschiedene Art und Weise kontrollieren. The invention is based on the idea of simultaneously generating two separate projections of the bottle base or of parts of the bottle base and of testing them independently of one another by means of the two separate scanning devices. As a result of the use of a radiation divider with a partially transparent separating surface, each of the two scanning devices can receive the radiation from any part of the bottle bottom without an interfering separating line reducing the sensitivity being formed. In the extreme case, each scanning device can thus completely control the entire bottle base or its projection in various ways.

Jede Abtasteinrichtung kann kompromisslos an ihren speziellen Verwendungszweck, z.B. Erkennung von Fremdkörpern im Zentrumsbereich oder im Randbereich des Flaschenbodens, Erkennung von kleinen Fremdkörpern oder von grösseren Verschmutzungen, angepasst werden. So genügt z.B. im einfachsten Fall für die zweite Abtasteinrichtung ein einziges Fotoelement mit einer wirksamen Fläche von wenigen Quadratmillimetern, das genau die von der Mitte des Flaschenbodens ausgehende Strahlung aufnimmt. Each scanner can be uncompromisingly adapted to its specific purpose, e.g. Detection of foreign bodies in the center area or in the edge area of the bottle bottom, detection of small foreign bodies or larger contaminants. For example, in the simplest case, for the second scanning device, a single photo element with an effective area of a few square millimeters, which precisely absorbs the radiation emanating from the center of the bottle bottom.

Wesentlich vorteilhafter ist es jedoch, wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung die zweite fotoelektronische Abtasteinrichtung ein zumindest die vom Zentrumsbereich des Flaschenbodens ausgehende Strahlung kontinuierlich empfangendes Mosaik aus fotoelektronischen Bauelementen aufweist, vorzugsweise in der Bildebene einer Projektionsoptik. Hierdurch kann ein wesentlich grösserer Zentrumsbereich des Flaschenbodens mit hoher Empfindlichkeit geprüft werden, so dass sich die erste, sektorweise arbeitende Abtasteinrichtung auf den für sie besonders geeigneten Randbereich konzentrieren kann. «Sektorweise» bedeutet, dass jeweils ein Sektor des Flaschenbodens mindestens teilweise abgetastet werden soll, und dass die seitlichen Trennlinien eines einzelnen Abtastfeldes in etwa radial verlaufen und die Gesamtheit aller Abtastfelder entsprechend dem Flaschenboden einen kreisförmigen Umfang hat. However, it is much more advantageous if, according to a further development of the invention, the second photoelectronic scanning device has a mosaic of photoelectronic components that continuously receives at least the radiation emanating from the center region of the bottle bottom, preferably in the image plane of a projection optics. As a result, a much larger center area of the bottle base can be checked with high sensitivity, so that the first scanning device operating in sectors can concentrate on the edge area that is particularly suitable for it. “Sector-wise” means that one sector of the bottle bottom is to be scanned at least partially, and that the lateral dividing lines of an individual scanning field run approximately radially and the entirety of all scanning fields has a circular circumference corresponding to the bottle bottom.

Die erste Abtasteinrichtung kann mit jedem beliebigen rotierenden optischen Element und jeder behebigen Anordnung von Fotoelementen arbeiten, wie sie sich beim Abtasten des Randbereichs des Flaschenbodens bereits bewährt haben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung die erste fotoelektronische Abtasteinrichtung ein zumindest die vom Randbereich des Flaschenbodens ausgehende Strahlung kontinuierlich empfangendes Mosaik aus fotoelektronischen Bauelementen aufweist, vorzugsweise in der Bildebene einer Projektionsoptik. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei einer erfindungsgemässen Abtastung mehrerer Teilbilder des Flaschenbodens von jeweils zumindest annähernd gleicher Lichtstärke auf ein rotierendes optisches Element vollkommen verzichtet werden kann und die Abtastung des Randbereichs ausschliesslich durch ein ortsfestes Mosaik aus fotoelektronischen Bauelementen erfolgen kann. Die lei-stungsmässige Begrenzung durch die Rotation des optischen Elements sowie der Aufwand für Lagerung und Antrieb entfällt dann vollständig. The first scanning device can work with any rotating optical element and any fixed arrangement of photo elements, as has already proven itself when scanning the edge region of the bottle bottom. It is particularly advantageous if, according to a further development of the invention, the first photoelectronic scanning device has a mosaic of photoelectronic components that continuously receives at least the radiation emanating from the edge region of the bottle bottom, preferably in the image plane of a projection optics. It has been shown that when a scanning of several partial images of the bottle bottom of at least approximately the same light intensity is carried out according to the invention, a rotating optical element can be completely dispensed with and the scanning of the edge area can be carried out exclusively by means of a fixed mosaic of photoelectronic components. The performance limitation due to the rotation of the optical element and the effort for storage and drive are then completely eliminated.

Besonders günstig ist es, wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung die fotoelektronischen Bauelemente einer Abtasteinrichtung in der Umfangsform und/oder Anordnung und/ oder der Lage derTrennlinien relativ zum Flaschenboden von den fotoelektronischen Bauelementen der anderen Abtasteinrichtung abweichen. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Lage eines Fremdkörpers auf der Trennlinie zweier benachbarter fotoelektronischer Bauelemente der einen Abtasteinrichtung sich nachteilig auswirkt, da der Fremdkörper dann voll auf ein fotoelektronisches Bauelement der anderen Abtasteinrichtung fällt. Die Erfindung ermöglicht somit die Schaffung einer Vorrichtung zum Prüfen von Glasflaschen, die ohne Empfindlichkeitseinbussen ausschliesslich mit stillstehenden Fotoelementen bzw. ohne rotierende Einrichtungen arbeiten kann. It is particularly expedient if, according to a development of the invention, the photoelectronic components of a scanning device differ in circumferential shape and / or arrangement and / or the position of the separating lines relative to the bottle bottom from the photoelectronic components of the other scanning device. In this way, it is prevented that the position of a foreign body on the dividing line of two adjacent photoelectronic components of the one scanning device has an adverse effect, since the foreign body then falls fully onto a photoelectronic component of the other scanning device. The invention thus enables the creation of a device for testing glass bottles, which can work exclusively with stationary photo elements or without rotating devices without loss of sensitivity.

Der Strahlungsteiler kann gemäss zwei Weiterbildungen der Erfindung durch einen gegenüber der Mittelachse des vom Flaschenboden ausgehenden Strahlenbündels geneigten teildurchlässigen Spiegel oder durch zwei aneinanderliegende Dreikantprismen mit einer gegenüber der Mittelachse des vom Flaschenbodens ausgehenden Strahlenbündels geneigten. Trennfläche gebildet werden. In beiden Fällen können bei entsprechender Ausbildung der Trennflächen zwei Projektionen mit gleicher Lichtstärke erzeugt werden. According to two developments of the invention, the radiation divider can be provided by a partially transparent mirror inclined with respect to the central axis of the beam bundle emanating from the bottle bottom or by two adjoining triangular prisms with an inclined beam relative to the central axis of the bottle base. Partition surface are formed. In both cases, two projections with the same light intensity can be generated if the dividing surfaces are designed accordingly.

Der Strahlungsteiler kann je nach Aufgabe der beiden Abtasteinrichtungen einen mehr oder weniger grossen Teilbereich des vom Flaschenboden ausgehenden Strahlenbündels überdecken. Am besten ist es, wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung der Strahlungsteiler den gesamten Quer5 Depending on the task of the two scanning devices, the radiation divider can cover a more or less large partial area of the beam of rays emanating from the bottle bottom. It is best if, according to a further development of the invention, the radiation splitter covers the entire cross 5

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35 35

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45 45

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schnitt des vom Flaschenboden ausgehenden Strahlenbündels überdeckt. In diesem Fall werden zwei vollständige Projektionen des Flaschenbodens erzeugt und die beiden Abtasteinrichtungen können in jeder beliebigen Lage justiert werden. cut of the beam of rays emanating from the bottom of the bottle covered. In this case, two complete projections of the bottle bottom are generated and the two scanning devices can be adjusted in any position.

Die beste Wirkungsweise ergibt sich, wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung zwischen dem Flaschenboden und dem Strahlungsteiler eine Projektionsoptik oder ein Teil einer Projektionsoptik für den Flaschenboden angeordnet ist. Auf diese Weise lassen sich besonders scharfe, gleichmässige Projektionen des Flaschenbodens erzeugen. The best mode of operation is obtained if, according to a further development of the invention, projection optics or part of a projection optics for the bottle bottom are arranged between the bottle bottom and the radiation splitter. In this way, particularly sharp, uniform projections of the bottle base can be generated.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass eine der beiden fotoelektronischen Abtasteinrichtungen im Bereich der optischen Achse der Projektionsoptik im Bereich der von der Trennfläche des Strahlungsteilers durchgelassenen Strahlung liegt, und dass die andere Abtasteinrichtung seitlich neben der optischen Achse im Bereich der von der Trennfläche reflektierten Strahlung liegt. Hierdurch wird ein besonders übersichtlicher und kompakter Aufbau der Vorrichtung möglich. Another development of the invention consists in that one of the two photoelectronic scanning devices lies in the region of the optical axis of the projection optics in the region of the radiation transmitted by the separating surface of the radiation splitter, and that the other scanning device is laterally next to the optical axis in the region of the reflected by the separating surface Radiation lies. This enables a particularly clear and compact structure of the device.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im nachstehenden zwei Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: To explain the invention in more detail, two exemplary embodiments are described below with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1 die schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Prüfen von Getränkeflaschen, teilweise im Schnitt; Figure 1 is a schematic side view of a device for testing beverage bottles, partially in section.

Fig. 2 die Draufsicht auf den Strahlungsteiler und die Projektionsoptik der Vorrichtung nach Fig. 1 ; FIG. 2 shows the top view of the radiation splitter and the projection optics of the device according to FIG. 1;

Fig. 3 die Draufsicht auf die untere Stirnfläche des Rotors der Vorrichtung nach Fig. 1; 3 shows the top view of the lower end face of the rotor of the device according to FIG. 1;

Fig. 4 die Seitenansicht der zweiten fotoelektronischen Abtasteinrichtung der Vorrichtung nach Fig. 1 ; 4 shows the side view of the second photoelectronic scanning device of the device according to FIG. 1;

Fig. 5 die Position der Inspektionsfelder der beiden fotoelektronischen Abtasteinrichtungen auf dem Flaschenboden; 5 shows the position of the inspection fields of the two photoelectronic scanning devices on the bottle bottom;

Fig. 6 die schematische Seitenansicht einer zweiten Vorrichtung zum Prüfen von Getränkeflaschen, teilweise im Schnitt; 6 shows the schematic side view of a second device for testing beverage bottles, partly in section;

Fig. 7 die Draufsicht auf die erste fotoelektronische Abtasteinrichtung der Vorrichtung nach Fig. 6; und FIG. 7 shows the top view of the first photoelectronic scanning device of the device according to FIG. 6; and

Fig. 8 die Seitenansicht der zweiten fotoelektronischen Abtasteinrichtung der Vorrichtung nach Fig. 6. 8 shows the side view of the second photoelectronic scanning device of the device according to FIG. 6.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 bis 4 ist zum Feststellen von Fremdkörpern und Verunreinigungen im Bodenbereich von aufrechtstehenden leeren Getränkeflaschen 1 aus Glas eingerichtet und Teil einer nicht weiter dargestellten automatischen Flascheninspektionsmaschine. Die zu prüfenden Flaschen werden durch ein um eine senkrechte Drehachse kontinuierlich umlaufendes Sternrad 2 in Zusammenwirkung mit ortsfesten Führungsbögen 3 freihängend über eine ortsfeste Lichtquelle 4 hinwegbewegt. Diese ist durch eine Opalglasscheibe 5 nach oben hin abgedeckt, so dass die Böden der Getränkeflaschen 1 von unten her diffus beleuchtet werden. Das Bild eines beleuchteten Flaschenbodens wird durch eine über der Bewegungsbahn der Flaschen ortsfest angeordnete Projektionsoptik, bestehend aus einer Sammellinse 6 und einer Lochblende 7, auf die nach untengerichtete Stirnfläche eines Rotors 8 projeziert. Der Rotor 8 sitzt auf der Welle eines Motors 9 und wird durch diesen in schnelle Rotationen versetzt. Auf der unteren Stirnseite des Rotors 8 ist ein schmales, radial verlaufendes Hohlspiegelsegment 10 ausgebildet, welches die vom jeweils abgetasteten Teil des Flaschenbodens ausgehende Strahlung auf eine einzelne Solarzelle 11 fokussiert. Hierzu ist die Drehachse des Motors 9 geringfügig gegenüber der optischen Achse der Projektionsoptik 6, 7 geneigt. Das Hohlspiegelsegment 10 und die Solarzelle 11 bilden zusammen eine in erster Linie auf Fremdkörper im Randbereich des Flaschenbodens reagierende erste Abtasteinrichtung 10, 11. The device according to FIGS. 1 to 4 is designed for the detection of foreign bodies and impurities in the bottom area of upright empty glass beverage bottles 1 and is part of an automatic bottle inspection machine (not shown). The bottles to be tested are freely suspended over a stationary light source 4 by a star wheel 2 which rotates continuously about a vertical axis of rotation in cooperation with stationary guide bends 3. This is covered at the top by an opal glass pane 5, so that the bottoms of the beverage bottles 1 are diffusely illuminated from below. The image of an illuminated bottle base is projected onto the downward-facing end face of a rotor 8 by means of a projection optics which is arranged in a stationary manner above the movement path of the bottles, consisting of a converging lens 6 and a perforated diaphragm 7. The rotor 8 sits on the shaft of a motor 9 and is set in rapid rotations by this. A narrow, radially extending concave mirror segment 10 is formed on the lower end face of the rotor 8 and focuses the radiation emanating from the scanned part of the bottle base onto a single solar cell 11. For this purpose, the axis of rotation of the motor 9 is slightly inclined with respect to the optical axis of the projection optics 6, 7. The concave mirror segment 10 and the solar cell 11 together form a first scanning device 10, 11, which reacts primarily to foreign bodies in the edge region of the bottle base.

Wird während der Rotation des Hohlspiegelsegments 10 ein Bereich des Flaschenbodens abgetastet, in dem sich ein Fremdkörper befindet, so verringert sich kurzzeitig die Intensität der von der Solarzelle 11 empfangenen Strahlung und deren Ausgangsspannung sinkt dementsprechend vorübergehend ab. Dieses Signal wird in einer angeschlossenen Auswertungseinrichtung 12 mit einem Verstärker 13 und einem Diskrimi-5 nator 14 verarbeitet und bewirkt die Abgabe eines Ausstosssi-gnals über Steuerleitungen 15 zur nicht gezeigten Ausscheidungseinrichtung der Flascheninspektionsmaschine. Vorzugsweise weist die Auswertungseinrichtung 12 einen nicht gezeigten Kondensator auf, der den Gleichspannungsanteil der von io der Solarzelle 11 abgegebenen Signale herausfiltert, und es ist der Verstärker 13 als Wechselspannungsverstärker ausgebildet. Hierdurch wird eine sehr hohe Empfindlichkeit ermöglicht. If a region of the bottle bottom in which a foreign body is located is scanned during the rotation of the concave mirror segment 10, the intensity of the radiation received by the solar cell 11 is briefly reduced and its output voltage accordingly drops temporarily. This signal is processed in a connected evaluation device 12 with an amplifier 13 and a discriminator 14 and causes an output signal to be emitted via control lines 15 to the separation device of the bottle inspection machine, not shown. The evaluation device 12 preferably has a capacitor, not shown, which filters out the DC voltage component of the signals emitted by the solar cell 11, and the amplifier 13 is designed as an AC voltage amplifier. This enables a very high sensitivity.

Eine nicht gezeigte Triggereinrichtung herkömmlicher i5 Bauart sorgt dafür, dass ein Ausstosssignal nur während eines exakt definierten Inspektionszeitraums abgegeben werden kann. Dieser beginnt, wenn die Mittelachse einer Getränkeflasche 1 kurz vor der optischen Achse der Projektionsoptik 6, 7 steht und endet, wenn die Mittelachse kurz hinter der opti-20 sehen Achse steht. A trigger device of conventional i5 type, not shown, ensures that an output signal can only be emitted during a precisely defined inspection period. This begins when the central axis of a beverage bottle 1 is just before the optical axis of the projection optics 6, 7 and ends when the central axis is just behind the opti-20 see axis.

Hinter der Blende 7 der Projektionsoptik ist ein würfelförmiger Strahlungsteiler 16 angeordnet, der aus zwei gleichartigen, aneinanderstossenden Dreikantprismen besteht. Die Trennfläche zwischen beiden Prismen ist in einer gegenüber 25 der optischen Achse der Projektionsoptik um 45 Grad geneigten Ebene angeordnet und derart ausgebildet, dass sie die eine Hälfte der auftreffenden Lichtstrahlen durchlässt und die andere Hälfte um ca. 90 Grad ablenkt. Der Strahlenteiler 16 liefert somit zwei gleichartige Bilder des Flaschenbodens glei-30 eher Helligkeit, wovon eines auf die Stirnfläche des Rotors 8 fallt und in der vorbeschriebenen Weise ausgewertet wird. Das andere Bild fällt auf eine seitlich neben dem Strahlungsteiler 16 in entsprechendem Abstand ortsfest angeordnete zweite fo-toelektronische Abtasteinrichtung 17. Diese weist beispiels-35 weise ein Mosaik aus drei mal drei Solarzellen 18 auf, das konzentrisch zur Mitte des in Fig. 4 strichpunktiert eingezeichneten Bildes des Flaschenbodens liegt. Das Mosaik bestreicht, wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, nicht den gesamten Bereich des Flaschenbodens, sondern nur den Zentrumsbereich. Die vom 40 Randbereich ausgehende Strahlung wird somit nicht berücksichtigt. Die zweite fotoelektronische Abtasteinrichtung 17 ist mit einer zweiten Auswertungseinrichtung 19 mit einem Verstärker 20 und einem Diskriminator 21 verbunden. Die Auswertungseinrichtung 19 kann z.B. mit einer nicht gezeigten 45 Oder-Schaltung versehen sein. Es werden dann alle Solarzellen 18 gleichzeitig abgefragt und bei einer bestimmten Verdunkelung mindestens einer Solarzelle durch einen Fremdkörper im Bereich des Flaschenbodens wird über den Diskriminator 21 ein Ausstosssignal erzeugt. Dieses wird über ein Oder-50 Glied 22, an das auch die erste Auswertungseinrichtung 12 angeschlossen ist, an die Steuerleitungen 15 gelegt. Durch die Verwendung entsprechend kleiner Solarzellen 18 können auch relativ kleine Fremdkörper im Zentrumsbereich des Flaschenbodens, die durch die erste fotoelektronische Abtasteinrich-55 tung 10, 11 und deren Auswertungseinrichtung 12 nicht erkannt werden, zuverlässig ermittelt werden. A cube-shaped radiation splitter 16 is arranged behind the diaphragm 7 of the projection optics and consists of two identical triangular prisms that abut one another. The separating surface between the two prisms is arranged in a plane inclined by 45 degrees with respect to the optical axis of the projection optics and is designed such that it transmits half of the incident light rays and deflects the other half by approximately 90 degrees. The beam splitter 16 thus provides two similar images of the bottle bottom, the same brightness, one of which falls on the end face of the rotor 8 and is evaluated in the manner described above. The other image falls on a second photoelectronic scanning device 17, which is arranged in a fixed distance laterally next to the radiation divider 16. This has, for example, a mosaic of three times three solar cells 18, which is concentric with the center of the dash-dotted line in FIG. 4 Image of the bottle bottom lies. As can be seen from FIG. 4, the mosaic does not cover the entire area of the bottle base, but only the central area. The radiation emanating from the edge area is therefore not taken into account. The second photoelectronic scanning device 17 is connected to a second evaluation device 19 with an amplifier 20 and a discriminator 21. The evaluation device 19 can e.g. be provided with a 45 OR circuit, not shown. All the solar cells 18 are then queried simultaneously and, in the event of a certain darkening of at least one solar cell by a foreign body in the area of the bottle bottom, an output signal is generated via the discriminator 21. This is connected to the control lines 15 via an OR 50 element 22, to which the first evaluation device 12 is also connected. By using correspondingly small solar cells 18, even relatively small foreign bodies in the center area of the bottle bottom, which are not recognized by the first photoelectronic scanning device 10, 11 and their evaluation device 12, can be reliably determined.

Die zweite fotoelektronische Einrichtung 17 kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Sie kann auch ein kreisförmiges Mosaik aus mehreren ringförmigen oder sektorförmigen 60 Solarzellen aufweisen. Auch kann sie das gesamte Bild des Flaschenbodens abtasten. Wichtig ist, dass auf jeden Fall der Zentrumsbereich des Flaschenbodens erfasst wird. Das Hohlspiegelsegment 10 muss sich daher nicht, wie in Fig. 3 gezeigt ist, bis hin zur Drehachse des Rotors 8 erstrecken, d.h. bis zum 65 Zentrum des Bildes des Flaschenbodens, sondern kann sich auf den Randbereich beschränken. Ein derartiges Hohlspiegelsegment 10a ist in Fig. 3 strichliert eingezeichnet. Dabei ist darauf zu achten, dass sich das quadratische Inspektionsfeld The second photoelectronic device 17 can be implemented in various ways. It can also have a circular mosaic of several ring-shaped or sector-shaped 60 solar cells. It can also scan the entire image of the bottle bottom. It is important that the central area of the bottle base is recorded in any case. The concave mirror segment 10 therefore does not have to extend to the axis of rotation of the rotor 8, as shown in FIG. to the 65 center of the picture of the bottle bottom, but can be limited to the edge area. Such a concave mirror segment 10a is shown in broken lines in FIG. 3. It is important to ensure that the square inspection area

5 5

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der Abtasteinrichtung 17 und das kreisringförmige Inspektionsfeld der Abtasteinrichtung 10a, 11 auf dem Flaschenboden ausreichend weit überschneiden. Zur Illustration ist in Fig. 5 die Lage zweier verschieden schraffierter Inspektionsfelder von Abtasteinrichtungen 17 bzw. 10a, 11 auf dem Flaschenbo- 5 den dargestellt. Ein Fremdkörper 23, der auf der inneren Begrenzungslinie des Inspektionsfeldes A der ersten Abtasteinrichtung 10a, 11 liegt, wird durch die zweite Abtasteinrichtung 17 voll erfasst. Umgekehrt wird ein Fremdkörper 24, der auf der Begrenzungslinie des Inspektionsfeldes B der zweiten Abtasteinrichtung 17 liegt, voll durch die erste Abtasteinrichtung 10a, 11 erfasst. of the scanning device 17 and the circular inspection field of the scanning device 10a, 11 overlap sufficiently on the bottle bottom. 5 shows the position of two differently hatched inspection fields of scanning devices 17 and 10a, 11 on the bottle bottom. A foreign body 23, which lies on the inner boundary line of the inspection field A of the first scanning device 10a, 11, is fully detected by the second scanning device 17. Conversely, a foreign body 24, which lies on the boundary line of the inspection field B of the second scanning device 17, is fully detected by the first scanning device 10a, 11.

Die zweite Vorrichtung nach Fig. 6 bis 8 stimmt hinsichtlich Ausbildung und Anordnung der Beleuchtungseinrichtung 4,5, des Sternrads 2 und der Führungen 3, der Projektionsoptik 6,7 und des Strahlungsteilers 16 mit der Vorrichtung nach Fig. 1 überein. The second device according to FIGS. 6 to 8 corresponds to the device according to FIG. 1 with regard to the design and arrangement of the lighting device 4, 5, the star wheel 2 and the guides 3, the projection optics 6, 7 and the radiation splitter 16.

Im Bereich der optischen Achse der Projektionsoptik 6, 7 ist in deren Bildebene eine erste Abtasteinrichtung 25 angeordnet, die somit den die Trennfläche des Strahlungsteilers 16 durchdringenden Teil der Strahlung empfängt. Die erste Abtasteinrichtung 25 weist ein aus zwei konzentrisch zur Mittelachse des Behälterbildes bzw. der optischen Achse der Projektionsoptik 6,7 liegenden Ringen mit mehreren sektorartigen, eng aneinanderliegenden Solarzellen 26 bestehendes Mosaik auf. Die Solarzellen 26 sind einzeln mit einer elektronischen Schalteinrichtung 27 verbunden, die die Ausgangssignale der Solarzellen 26 in einer zyklischen Reihenfolge nacheinander in einen Wechselspannungsverstärker 13 eingibt. An diesen ist ein Diskriminator 14 angeschlossen, der bei einem kurzen Abfall der eingehenden Spannung ein Ausstosssignal über ein Oder-Glied 22 an die zur Ausscheidungseinrichtung der Inspektionsmaschine führenden Steuerleitungen 15 eingibt. Die Solarzellen 18 haben jeweils die gleiche wirksame Fläche, so dass sie bei gleicher Beleuchtungsstärke alle die gleiche Ausgangsspannung aufweisen. In the area of the optical axis of the projection optics 6, 7, a first scanning device 25 is arranged in its image plane, which thus receives the part of the radiation penetrating the separation surface of the radiation splitter 16. The first scanning device 25 has a mosaic consisting of two rings which are concentric to the central axis of the container image or the optical axis of the projection optics 6, 7 and have a plurality of sector-like, closely adjacent solar cells 26. The solar cells 26 are individually connected to an electronic switching device 27, which inputs the output signals of the solar cells 26 in succession into an AC voltage amplifier 13 in a cyclical order. Connected to this is a discriminator 14 which, in the event of a brief drop in the incoming voltage, inputs an output signal via an OR gate 22 to the control lines 15 leading to the separation device of the inspection machine. The solar cells 18 each have the same effective area, so that they all have the same output voltage with the same illuminance.

Die Wirkung der ersten fotoelektronischen Abtasteinrichtung 25 ist ähnlich wie die Wirkung der Abtasteinrichtung 10a, 11, d.h. der äussere oder Randbereich des Flaschenbodens wird sektorweise abgetastet. Jedoch kommt die Abtasteinrich- 40 tung 25 ganz ohne rotierende Bauteile aus. Durch die Verwendung einer Vielzahl entsprechend kleiner Solarzellen lässt sich in Verbindung mit einem auf die Abtastfrequenz der Schalteinrichtung 27 abgestimmten Wechselspannungsverstärker 13 eine äusserst hohe Empfindlichkeit erreichen. Das Mosaik der Abtasteinrichtung 25 kann selbstverständlich auch anders ausgebildet werden. So kann z.B. nur ein einziger Ring oder es können mehr als zwei Ringe aus jeweils mehreren Fotoelementen verschiedener Bauart vorhanden sein. Auch können sich die Solarzellen oder dgl. ganz oder zumindest nahe bis zum Mittelpunkt des Flaschenbodens, d.h. bis zur optischen Achse der Projektionsoptik erstrecken, so dass ein grösserer The effect of the first photoelectronic scanner 25 is similar to the effect of the scanner 10a, 11, i.e. the outer or edge area of the bottle bottom is scanned sector by sector. However, the scanning device 40 does not require any rotating components. The use of a large number of correspondingly small solar cells in conjunction with an AC voltage amplifier 13 which is matched to the scanning frequency of the switching device 27 enables extremely high sensitivity to be achieved. The mosaic of the scanning device 25 can of course also be designed differently. For example, only a single ring or there may be more than two rings each made up of several photo elements of different designs. The solar cells or the like can also move completely or at least close to the center of the bottle bottom, i.e. extend to the optical axis of the projection optics, so that a larger one

Bereich abgetastet wird. Ferner ist eine gleichzeitige Ab fra- Area is scanned. Furthermore, a simultaneous interrogation

gung aller einzelnen Solarzellen durch eine Schalteinrichtung mit Oder-Funktion möglich. All individual solar cells can be switched by means of a switching device with an OR function.

Seitlich neben dem Strahlungsteiler 16 bzw. neben der optischen Achse der Projektionsoptik 6,7 ist eine zweite fotoelektronische Abtasteinrichtung 29 in der Bildebene angeordnet. Sie besteht aus einem quadratischen Mosaik aus einer Vielzahl quadratischer, eng aneinanderliegender Solarzellen 30. Das Mosaik ist konzentrisch zur strichpunktiert eingezeichneten Umfangslinie des Bildes des Flaschenbodens angeordnet und erstreckt sich nahezu bis an die Umfangslinie heran. Die Abtasteinrichtung 29 prüft somit den zweiten, seitlich abgelenkten Teil der vom Flaschenboden ausgehenden Strahlung. Ihre Solarzellen 30 sind einzeln mit einer Auswertungseinrichtung 19 verbunden, deren Funktion bereits beschrieben ist. Statt dessen kann auch eine zeilenweise, zyklische Abtastung vorgesehen sein, wie sie anhand der Abtasteinrichtung 25 und der zugehörigen Auswertungseinrichtung 28 beschrieben ist. In jedem Fall wird durch die zweite Abtasteinrichtung 29 der Zentrumsbereich des Flaschenbodens, der von der ersten Abtasteinrichtung 25 nicht bestrichen wird, kontrolliert. Die beiden Abtasteinrichtungen 25 und 29 nehmen somit eine vollständige Überprüfung des Flaschenbodens vor. Ihre Inspektionszonen auf dem Flaschenboden überschneiden sich ähnlich, wie in Fig. 5 dargestellt ist. A second photoelectronic scanning device 29 is arranged in the image plane to the side of the radiation splitter 16 or next to the optical axis of the projection optics 6, 7. It consists of a square mosaic made up of a large number of square, closely spaced solar cells 30. The mosaic is arranged concentrically with the dash-dotted circumferential line of the image of the bottle bottom and extends almost up to the circumferential line. The scanning device 29 thus checks the second, laterally deflected part of the radiation emanating from the bottle bottom. Your solar cells 30 are individually connected to an evaluation device 19, the function of which has already been described. Instead, a line-by-line, cyclical scanning can also be provided, as described with reference to the scanning device 25 and the associated evaluation device 28. In any case, the second scanning device 29 controls the center region of the bottle bottom, which is not covered by the first scanning device 25. The two scanning devices 25 and 29 thus carry out a complete inspection of the bottle bottom. Your inspection zones on the bottom of the bottle overlap similarly, as shown in Fig. 5.

Die quadratischen Fotoelemente der zweiten Abtasteinrichtung 29 können selbstverständlich auch anders angeordnet werden, z.B. mit einer der Kreisform weitestgehend angenäherten Umfangslinie unter Beibehaltung der Überschneidung mit den Fotoelementen der ersten Abtasteinrichtung 25. The square photo elements of the second scanner 29 can of course also be arranged differently, e.g. with a circumferential line that is as close as possible to the circular shape while maintaining the overlap with the photo elements of the first scanning device 25.

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

v v

2 Blätter Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

618 144 i PATENT CLAIMS

1.Device for determining foreign bodies in glass bottles, in particular in continuously moving beverage bottles, with an illumination device for the bottle bottom, a first photoelectronic scanning device which checks at least the edge area of the bottle bottom in sectors, with an optical element which at least emits the radiation emanating from the center area of the bottle bottom conducts a second photoelectronic scanning device, and each with a separate signal evaluation device for each photoelectronic scanning device, characterized in that the optical element is formed by a radiation splitter (16) with a partially transparent separating surface, which in the beam path between the bottle bottom and the scanning devices (10a , 10, 11, 17, 25, 29) is arranged such that it emits at least part of the radiation emanating from the edge region of the bottle base onto the first scanning device (10, 10a, 11, 25) and part at least de r radiates radiation emanating from the center area of the bottle bottom to the second scanning device (17, 29), the areas of the bottle bottom covered by the two scanning devices at least partially overlapping.

2. Device according to claim 1, characterized in that the radiation splitter is formed by a partially transparent mirror inclined with respect to the central axis of the beam of rays emanating from the bottle base.

3. Device according to claim 1, characterized in that the radiation splitter (16) is formed by two adjacent triangular prisms with a separating surface inclined with respect to the central axis of the beam bundle emanating from the bottle bottom.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the radiation splitter (16) covers the entire cross section of the beam of rays emanating from the bottle bottom.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a projection lens (6, 7) or part of a projection lens for the bottle bottom is arranged between the bottle bottom and the radiation splitter (16).

6. The device according to claim 5, characterized in that one of the two photoelectronic scanning devices (10, 10a, 11, 25) in the region of the optical axis of the projection optics (6, 7) in the region of the radiation transmitted by the separating surface of the radiation splitter (16) and that the other scanning device (17, 29) lies to the side of the optical axis in the region of the radiation reflected by the separating surface.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the second photoelectronic scanning device (17, 29) has a mosaic of photoelectronic components (18, 30) continuously receiving at least the radiation emanating from the center region of the bottle bottom, preferably in the image plane projection optics (6, 7).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first photoelectronic scanning device (10, 10a, 11, 25) has a mosaic of photoelectronic components (16) continuously receiving at least the radiation emanating from the edge region of the bottle bottom, preferably in the image plane of projection optics (6,7).

9. The device according to claim 7 and 8, characterized in that the photoelectronic components (26) of the one scanning device (25) in the circumferential shape and / or arrangement and / or the position of the separating lines relative to the bottle bottom of the photoelectronic components (30) other scanning device (29) deviate.