CH715155A1

CH715155A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Prüfung von Preformlingen.

Info

Publication number: CH715155A1
Application number: CH00847/18A
Authority: CH
Inventors: Hermle Matthias; Maibach Fridolin; Kessler Simon
Original assignee: Finatec Holding Ag
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2020-01-15
Also published as: WO2020008077A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Prüfung von Preformlingen und eine entsprechende Vorrichtung, in welchem Verfahren ein Preformling (20) mittels einer Transporteinrichtung (30) befördert wird, wobei mittels einer Kameraeinrichtung (40a) ein Abbild von einer Seitenwandfläche des Preformlings (20) erzeugt wird. Mittels einer Drehvorrichtung (31, 33) wird das Preformling (20) um eine zur Beförderungsrichtung senkrechte Achse und über eine Abbildungslänge (L) der Beförderungsrichtung gedreht. Die Kameraeinrichtung (40a) ist derart konfiguriert, dass sie ein Abbild der Seitendwandfläche des Preformlings (20) über die gesamte Abbildungslänge (L) erzeugen kann.

Description

Beschreibung

Technisches Gebiet [0001] Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Werkstücken, insbesondere Preformlingen. Speziell betrifft diese Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Preformlingen, in welchem ein Preformling mittels einer Transporteinrichtung befördert wird, wobei die Preformlinge um eine zur Beförderungsrichtung senkrechte Achse und über eine Abbildungslänge der Beförderungsrichtung gedreht werden, und in welchem mittels einer Kameraeinrichtung die Seitendwandfläche der Preformlinge über die gesamte Abbildungslänge abgebildet wird.

Stand der Technik [0002] Die sogenannte zerstörungsfreie Werkstückprüfung bzw. -kontrolle spielt heute bei der Qualitätssicherung in der industriellen Fertigung eine äusserst wichtige Rolle. Insbesondere weist die zerstörungsfreie Werkstückprüfung von Preformlingen einige wichtigen Vorteile gegenüber einer herkömmlichen Stichprobenprüfung auf. Einerseits ermöglicht diese zerstörungsfreie Prüfung eine Kontrolle jedes einzelnen Preformlings, also eine 100%ige Prüfung. Zudem behalten alle geprüften Preformlinge ihre gesamte Funktionstüchtigkeit und dadurch auch ihren Gebrauchswert. Oft werden diese zerstörungsfreien Prüfverfahren im Rahmen der Produktion eingesetzt, um gegebenenfalls eine Korrektur des Prozesses einzuleiten und somit eine gleich bleibende Qualität zu sichern.

[0003] Flüssigkeiten, insbesondere auch Getränke, werden in zunehmendem Ausmass in Kunststoffflaschen gehandelt und an den Endverbraucher verkauft. Aus hygienischen, logistischen und Kostengründen wird dabei in zunehmender Weise auf Einwegflaschen zurückgegriffen. Dementsprechend werden entsprechende Kunststoffbehälter in grossen Mengen benötigt und verwendet.

[0004] Um den Transportaufwand weiter zu verringern hat es sich zwischenzeitlich etabliert, dass für Einweg-Kunststoffflaschen ein «zweistufiger» Produktionsprozess verwendet wird, bei dem die beiden Fertigungsstufen in aller Regel an unterschiedlichen Orten realisiert werden. So werden Preformlinge meist in einem ersten Betrieb hergestellt, der unabhängig vom eigentlichen getränkeabfüllenden Betrieb ist, und der darüber hinaus meist mehrere Betriebe beliefert. Die von diesem hergestellten Preformlinge werden aus Transportgründen noch als Preformling zum getränkeabfüllenden Betrieb gebracht. Erst dort werden die Preformlinge in sogenannten Blas-Reck-Verfahren auf ihre volle Grösse aufgeweitet und anschliessend mit den Flüssigkeiten befüllt.

[0005] Trotz der grossen Stückzahlen ist es erforderlich, dass die Kunststoffflaschen - und dementsprechend auch die Preformlinge - eine bestenfalls minimale Fehlerquote aufweisen. Dies rührt daher, dass auslaufende Flüssigkeiten zumindest problematisch sind; im Falle von chemischen Substanzen kann dies auch gefährlich sein. Speziell beim Abfüllen von Lebensmitteln ist aus Gründen der Lebensmittelsicherheit in aller Regel ein nochmals gesteigertes Erfordernis an einen möglichst geringen Anteil an fehlerhaften Kunststoffflaschen vorhanden. Hier kann es sogar vorkommen, dass beim Auftreten eines Fehlers eine gesamte Charge zurückgerufen werden muss - mit den entsprechenden wirtschaftlichen Konsequenzen.

[0006] Derartig hohe Anforderungen an die Qualität können schliesslich nur dadurch wirtschaftlich realisiert werden, dass bei den gefertigten Preformlingen eine regelmässige Überprüfung durchgeführt wird, insbesondere eine Einzelstückprüfung, sodass vorzugsweise weder systematische, noch zufällige Fehler auftreten können. Zu diesem Zweck wurden bereits unterschiedlichste Inspektionsverfahren vorgeschlagen, welche zumeist auf einer optischen Inspektion beruhen, da ein derartiger Inspektionsvorgang vergleichsweise einfach und unproblematisch realisiert werden kann.

[0007] Bei den optischen Prüfverfahren werden typischerweise komplexe Prüfsysteme eingesetzt, die aus einer oder mehreren Kameras, besonders angepassten Beleuchtungsmitteln und speziellen Bildverarbeitungsprozessoren bestehen. Es werden oft auch Transporteinrichtungen eingesetzt, welche zum Transport der zu prüfenden Preformlinge durch das Prüfsystems verwendet werden. Während des Transports nehmen die Kameras statische oder dynamische Bilder der Preformlinge auf und leiten sie an die Bildverarbeitungsprozessoren weiter. Diese verwenden besondere Prüfalgorithmen, um die Präsenz von Defekten anhand der gelieferten Bilder und den vorgegebenen Qualitätsstandards zu detektieren. Eine besondere Aussortiervorrichtung entfernt die detektierten fehlerhaften Preformlinge aus dem System. Die Prüfgeschwindigkeit spielt dabei eine äusserst wichtige Rolle.

[0008] Jedoch ist eine vollständige Prüfung von dreidimensionalen Preformlingen äusserst kompliziert, da die gesamte Seitenwandfläche nicht mit einer einzigen Kamera erfasst werden kann. In vielen herkömmlichen Prüfsystemen werden zur Lösung dieses Problems beispielsweise mehrere Kameras verwendet, mit welchen Bilder von verschiedenen Seitenwandflächen des Preformlings aufgenommen werden können. Selbstverständlich verteuert die Verwendung von mehreren Kameras das gesamte Prüfsystem erheblich. Ausserdem müssen für eine gleichzeitige Verarbeitung von mehreren Bildern von verschiedenen Seitenwandflächen des Preformlings auch besonders leistungsfähige Bildverarbeitungsprozessoren verwendet werden, wodurch die Systeme nochmals verteuert werden. Ansonsten muss mit einer deutlich kleineren Prüfgeschwindigkeit gerechnet werden, was sich negativ auf die Produktionskosten auswirkt.

Zusammenfassung der Erfindung [0009] Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zur optischen Prüfung von Preformlingen vorzuschlagen, welche nicht die Nachteile des Standes der Technik aufweisen. Insbesondere ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zur optischen Prüfung von Preformlingen vorzuschlagen, welche eine schnelle, präzise, effiziente und zuverlässige Prüfung der gesamten Seitenwand von Preformlingen ermöglichen.

[0010] Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Ziele insbesondere durch die Elemente der unabhängigen Ansprüche erreicht. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen ausserdem aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung hervor.

[0011] Insbesondere werden diese Ziele der Erfindung durch ein Verfahren zur optischen Prüfung von Preformlingen erreicht, in welchem ein Preformling mittels einer Transporteinrichtung befördert wird, wobei mittels einer Kameraeinrichtung ein Abbild von einer Seitenwandfläche des Preformlings erzeugt wird, wobei mittels einer Drehvorrichtung das Preformling um eine zur Beförderungsrichtung senkrechte Achse und über eine Abbildungslänge der Beförderungsrichtung gedreht wird, und wobei die Kameraeinrichtung ein Abbild der Seitendwandfläche des Preformlings über die gesamte Abbildungslänge erzeugen kann.

[0012] Dank dem erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich, mit einer Kameraeinrichtung ein Abbild der Seitenfläche des Preformling zu erzeugen, welches einer grösseren Fläche entspricht als diejenige, die ohne Drehung des Preformlings aufgenommen werden könnte. Somit ist es zur optischen Prüfung der Seitenwandfläche von Preformlingen nicht mehr notwendig, verschiedene Kameraeinrichtungen, welche verschiedene Seiten des Preformlings abbilden, zu benutzen. Im Gegensatz zu Verfahren aus dem Stand der Technik ist somit eine teure Vorrichtung zum Zusammenfügen von Bildern von verschiedenen Kameras aus verschiedenen Orientierungen nicht mehr erforderlich. Das Verfahren ist daher kostengünstiger und kann schneller erfolgen.

[0013] In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Abbildungslänge mindestens gleich dem maximalen Umfang des Preformlings. Dadurch wird sichergestellt, dass das Preformling über die Abbildungslänge mindestens um 360° gedreht ist. Auf diese Weise kann ein Abbild der Seitenfläche des Preformlings erzeugt werden, wessen Länge mindestens dem Umfang des Preformlings entspricht. Dadurch kann eine optimale optische Prüfung von undurchsichtigen Preformlingen mit nur einer Kameraeinrichtung erfolgen.

[0014] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, umfasst die Kameraeinrichtung eine einzige Kamera, wobei mittels eines Nachführmechanismus die Kamera ein Abbild der Seitendwandfläche des Preformlings über die gesamte Abbildungslänge erzeugen kann. Dadurch, kann eine einzige Kamera die gesamte Seitenwandfläche eines Preformlings abbilden. Das Verfahren ist daher kostengünstiger und kann schneller erfolgen.

[0015] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Kamera eine Zeilenkamera, wobei die Längsachse der Zeilenkamera parallel zur Längsachse des Preformlings ausgerichtet ist. Mit einer Zeilenkamera kann eine sehr hohe räumliche Abbildungsauflösung in Richtung ihrer Längsachse erreicht werden. Dennoch kann eine sehr hohe Abbildungsgeschwindigkeit gewährleistet werden.

[0016] I n einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Breite des Sensors der Zeilenkamera mindestens gleich der Länge des Preformlings. Dadurch kann die gesamte Seitenfläche des Preformlings mit der Zeilenkamera überprüft werden.

[0017] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Preformling mit mindestens einem statischen Beleuchtungsmittel über die Abbildungslänge beleuchtet. Dadurch kann die Abbildungsqualität erhöht werden. Das statische Beleuchtungsmittel kann der Art der Prüfung entsprechend gewählt werden. Zum Beispiel kann das Beleuchtungsmittel eine sichtbare Licht Quelle, eine UV-Licht-Quelle, eine Infrarotlicht-Quelleoderein Laser sein.

[0018] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst der Nachführmechanismus ein Schienensystem, wobei mittels des Schienensystems die Kamera während der Beförderung des Preformlings über die Abbildungslänge parallel zur Beförderungsrichtung verschoben wird. Ein Schienensystem, welches die Verschiebung der Kamera parallel zur Beförderungsrichtung des Preformlings ermöglicht, stellt einen besonders einfachen Nachführmechanismus dar, mit dem die Kamera ein Abbild der Seitenfläche des Preformlings über die gesamte Abbildungslänge erzeugen kann.

[0019] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Preformling mit einem bewegbaren Beleuchtungsmittel über die Abbildungslänge beleuchtet, wobei das bewegbare Beleuchtungsmittel mit der Kamera verschoben wird. Dadurch können optimale Beleuchtungsbedienungen des Preformlings erreicht werden. Das bewegbare Beleuchtungsmittel kann der Art der Prüfung entsprechend gewählt werden. Zum Beispiel kann das Beleuchtungsmittel eine sichtbare Licht Quelle, eine UV-Licht-Quelle, eine Infrarotlicht-Quelle oder ein Laser sein.

[0020] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst der Nachführmechanismus, einen Spiegel, zum Beispiel ein Reflexionsprisma, wobei der Spiegel während der Beförderung des Preformlings über die Abbildungslänge parallel zur Beförderungsrichtung verschoben wird, und wobei das von dem Spiegel reflektierte Abbild des Preformlings mit der Kamera abgebildet wird. Dadurch kann die Kamera fix gehalten werden, so dass Erschütterungen der Kamera, welche die Abbildungsauflösung beinträchtigen würden, vermieden werden können. Darüber hinaus ist ein Spiegel oder ein Reflexionsprisma leichter als eine Kamera und dessen Verschiebung parallel zum Preformling ist somit einfacher umzusetzen und kann schneller erfolgen.

[0021] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Preformling mit einem bewegbaren Beleuchtungsmittel über die Abbildungslänge beleuchtet, wobei das bewegbare Beleuchtungsmittel mit dem Spiegel verschoben wird. Dadurch können optimale Beleuchtungsbedienungen des Preformlings erreicht werden. Das bewegbare Beleuchtungsmittel kann der Art der Prüfung entsprechend gewählt werden. Zum Beispiel kann das Beleuchtungsmittel eine sichtbare Licht Quelle, eine UV-Licht-Quelle, eine Infrarotlicht-Quelle oder ein Laser sein.

[0022] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst der Nachführmechanismus einen Spiegel, zum Beispiel ein Reflexionsprima, wobei der Spiegel während der Beförderung des Preformlings über die Abbildungslänge um eine zur Beförderungsrichtung senkrechte Achse gedreht wird, und wobei das von dem Spiegel reflektierte Abbild des Preformlings mit der Kamera abgebildet wird. Dadurch müssen weder die Kamera noch der Spiegel verschoben werden. Die Abbildungsauflösung und die Prüfungsgeschwindigkeit können weiter erhöht werden.

[0023] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Preformling mit einem bewegbaren Beleuchtungsmittel über die Abbildungslänge beleuchtet, wobei das bewegbare Beleuchtungsmittel mit dem Spiegel gedreht wird. Dadurch können optimale Beleuchtungsbedienungen des Preformlings erreicht werden. Das bewegbare Beleuchtungsmittel kann der Art der Prüfung entsprechend gewählt werden. Zum Beispiel kann das Beleuchtungsmittel eine sichtbare Licht Quelle, eine UV-Licht-Quelle, eine Infrarotlicht-Quelle oder ein Laser sein.

[0024] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst die Drehvorrichtung zwei Riemen, wobei die zwei Riemen über die Abbildungslänge nicht gleich schnell drehen. Dadurch kann eine gleichzeitige Drehung und Beförderung des Preformlings über die Abbildungslänge sehr einfach und kostengünstig erreicht werden.

[0025] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, umfasst die Drehvorrichtung einen drehenden Riemen und eine statische Führung. Dadurch kann die Drehung und Beförderung des Preformlings noch einfacher umgesetzt werden.

[0026] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst die Transporteinrichtung ein Vakuumband, mittels welchem die Preformlinge gehalten werden.

[0027] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Preformlinge mit weiteren Kameras zur Prüfung des Gewindebereichs, des Halsbereichs und des Bodens der Preformlinge geprüft, wobei die weiteren Kameras parallel zur Längsachse des Preformlings ausgerichtet sind. Dadurch kann nicht nur die Seitenfläche, sondern das gesamte Preformling optisch geprüft werden.

[0028] An dieser Stelle soll erwähnt werden, dass sich die vorliegende Erfindung neben dem beschriebenen erfindungsgemässen Verfahren zur optischen Prüfung von Preformlingen auch auf eine entsprechende Vorrichtung zur optischen Prüfung von Preformlingen bezieht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0029] Nachfolgend werden Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen beschrieben. Die Beispiele der Ausführungen werden durch folgende beigelegte Figuren illustriert:

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Preformlings;

Fig. 2 zeigt schematisch eine Draufsicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt schematisch eine Draufsicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt schematisch eine Draufsicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 zeigt schematisch eine Draufsicht einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 zeigt schematisch eine Draufsicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung [0030] Fig. 1 zeigt schematisch einen Preformling 20, dessen Integrität und Qualität mittels der vorliegenden Erfindung geprüft werden soll. Ein Preformling 20 umfasst einen Gewindebereich 21, einen Halsbereich 22, einen Körperbereich 23 und einen Boden 24. Mittels der Kameraeinrichtung 40 wird durch die vorliegende Erfindung die gesamte Seitenwandfläche 25 des Preformlings 20 geprüft. Damit die gesamte Seitenwandfläche 25 inspiziert werden kann, wird das Preformling 20 vorzugsweise um seine Längsachse S vor der Kameraeinrichtung 40 gedreht. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Prüfverfahrens und der erfindungsgemässen Prüfvorrichtung werden weiter unten im Detail präsentiert.

[0031] Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht einer Vorrichtung 10 zur optischen Prüfung von Preformlingen, die zur Realisierung des Verfahrens gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die zu prüfenden Preformlinge 20 werden mittels einer geeigneten Einrichtung (nicht gezeigt) in die Vorrichtung 10 in Beförderungsrichtung A eingeführt. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Transporteinrichtung 30, welche zur Beförderung der zu prüfenden Preformlinge 20 eingesetzt wird. Die Transporteinrichtung 30 umfasst einen ersten drehenden Riemen

31, wessen Länge B im Wesentlichen der gesamten Länge der Vorrichtung 10 entspricht, und einen zweiten Riemen

32, welcher in zwei drehenden Riemen 32', 32 und eine statische Führung 33, vorzugsweise aus Plastik oder Gummi, unterteilt ist. Über die Länge L bilden, in dieser Ausführungsform, die statische Führung 33 und der erste drehende Riemen 31 die Drehvorrichtung 36 zur Drehung der Preformlinge zusammen. Natürlich, könnte die Drehung der Preformlinge auch durch zwei nicht gleich schnell drehende Riemen oder mit einem drehenden und einem nichtdrehenden Riemen erfolgen.

[0032] Die Transporteinrichtung 30 umfasst zusätzlich eine Oberführung 34, mittels welcher die Preformlinge 20 gehalten werden können. Die Oberführung 34 kann vorteilhafterweise eine statische Kunststoffführung oder ein von oben in Laufrichtung drehender Riemen sein. Die Transporteinrichtung 30 umfasst auch die Lichtschränke 35a und 35b zur Verfolgung der Preformlinge und zur Bildauslösung und einen Drehgeber (hier nicht gezeigt) zur Messung der Beförderungsgeschwindigkeit der Preformlinge.

[0033] Wie oben erläutert, werden die Preformlinge 20 in die Vorrichtung 10 in Beförderungsrichtung A eingeführt. In der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 2 drehen die Riemen 31,32' und 32 mit der gleichen Geschwindigkeit V. Demzufolge werden die Preformlinge 20 nach der Einführung in die Vorrichtung 10 zuerst rein translatorisch in Beförderungsrichtung A befördert, bis sie die statische Führung 33 erreichen. Über die Länge L der statischen Führung 33 bewegen sich die Preformlinge 20 nicht nur translatorisch in Beförderungsrichtung A sondern drehen zusätzlich um ihre Längsachse S, welche senkrecht zu Beförderungsrichtung A steht. Sobald die Preformlinge 20 den Riemen 32 erreichen, werden sie wieder rein translatorisch mittels Riemen 31 und 32 befördert.

[0034] Die Länge L der statischen Führung 33 ist vorteilhafterweise mindestens gleich dem Umfang der Preformlinge 20 mit Durchmesser D. Der Umfang wird aufgrund des maximalen Durchmessers D der Preformlinge 20 berechnet (siehe Fig. 1). Somit drehen die Preformlinge 20 über die Länge L mindestens um einen Winkel von 360°.

[0035] Wie in Fig. 2 zu sehen ist, umfasst die Vorrichtung 10 auch eine erste Kameraeinrichtung 40. In dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kameraeinrichtung 40 nur eine Kamera 40a, welche mittels eines Nachführmechanismus 41 parallel zur Beförderungsrichtung bewegt werden kann. In dieser bevorzugten Ausführungsform, nimmt der Nachführmechanismus 41 die Form eines Schienensystems 42. Der Nachführmechanismus 41 verfügt auch über einen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) mittels welchem die Kamera 40a translatorisch und parallel zur Beförderungsrichtung A bewegt werden kann. Die Geschwindigkeit der Kamera 40a in Beförderungsrichtung A ist vorteilhafterweise gleich der Beförderungsgeschwindigkeit V der Preformlinge 20. Somit kann die Kamera 40a die gesamte Seitenwandfläche 25 eines Preformlings 20 über die Länge L abbilden und überprüfen. Die Abbildung der gesamten Seitenwandfläche wird dann mittels einer Analyseeinrichtung (nicht gezeigt) analysiert, um die defekten Preformlingen zu entdecken und auszusortieren. Selbst wenn in dieser bevorzugten Ausführungsform die Kameraeinrichtung 40 nur eine Kamera 40a umfasst, ist es selbstverständlich möglich die gesamte Seitenwandfläche des Preformlings 20 mittels mehrere Kameras 40a, welche aneinander und parallel in Beförderungsrichtung A angeordnet sind, aufzunehmen. In diesem Fall, kann man auf den Nachführmechanismus 41 verzichten.

[0036] Die Kamera 40a ist vorzugsweise eine Zeilenkamera, wobei die Länge des Zeilensensors der Kamera 40a gleich gross wie die Länge der Seitenwandfläche 25 der Preformlinge 20 ist. Zeilenkameras haben den grossen Vorteil, dass sie eine sehr hohe Abbildungsauflösung in einer Abbildungsrichtung und gleichzeitig eine sehr hohe Aufnahmegeschwindigkeit ermöglichen.

[0037] Da die Kamera 40a parallel zu den Preformlingen 20 mit der Geschwindigkeit V bewegt wird, und da die Preformlinge 20 über die Länge L um mindestens einen Winkel von 360° drehen, kann ein hochaufgelöstes Abbild der gesamten Seitenwandfläche der Preformlinge 20 mittels nur einer Kamera aufgenommen werden. Da nur eine Kamera 40a notwendig ist, kann das Prüfverfahren mit sehr hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Darüber hinaus, und da die Vorrichtung 10 nur eine Kamera 40a umfasst, ist eine spezielle Vorrichtung zur Zusammensetzung von Bildern von verschiedenen Kameras nicht nötig. Somit kann die Vorrichtung 10 kostengünstig produziert werden. Damit die Kamera 40a mit der exakt gleichen Geschwindigkeit wie die Preformlinge verschoben wird, kann die Beförderungsgeschwindigkeit V mittels Lichtschränken 35a und 35b gemessen werden.

[0038] Um möglichst aussagekräftige Bilder der Seitenwände der Preformlinge aufnehmen zu können, verfügt die Vorrichtung 10 auch über ein statisches Beleuchtungsmittel 43. Das Beleuchtungsmittel 43 ist vorteilhafterweise derart konfiguriert, dass es über die gesamte Länge L das Preformling optimal beleuchtet. Selbst wenn in den Fig. 2 bis 6 das statische Beleuchtungsmittel 43 auf der Seite der statischen Führung 33 gezeigt ist, was einer Rücklichtkonfiguration entspricht, ist es auch denkbar, dass das statische Beleuchtungsmittel 43 auf der Seite der Kamera 40a, was einer Auf lichtkonf iguration entspricht, anzubringen. Das statische Beleuchtungsmittel 43 kann insbesondere eine herkömmliche sichtbare Lichtquelle, eine Infrarotlicht-Quelle, eine UV-Quelle, ein Laser oder eine Kombination davon sein. Dadurch kann das Beleuchtungsmittel 43 an die spezifische Prüfung angepasst werden.

[0039] Die Vorrichtung umfasst vorteilhafterweise noch das bewegbare Beleuchtungsmittel 43', das derart konfiguriert ist, dass es genau den Bereich des Preformlings 20, welcher von der Kamera 40a abgebildet wird, optimal beleuchtet. Das bewegbare Beleuchtungsmittel 43' kann vorteilhafterweise direkt mit der Kamera 40a verbunden oder auch auf den Schienensystem 42 bewegbar montiert sein. Ähnlich wie das statische Beleuchtungsmittel 43 kann das bewegbare Beleuchtungsmittel 43' insbesondere eine herkömmliche sichtbare Lichtquelle, eine Infrarotlicht-Quelle, eine UV-Quelle, ein Laser oder eine Kombination davon sein. Dadurch kann das Beleuchtungsmittel 43' an die spezifische Prüfung angepasst werden.

[0040] Während mittels der Kamera 40a die Seitenwandfläche 25 der Preformlinge 20 optimal abgebildet und geprüft werden kann, umfasst die Vorrichtung 10 zum Abbilden und Prüfen des Halsbereichs 22, des Gewindebereichs 21 und des Bodens 24 der Preformlinge zusätzlich die weiteren Kameras 50, 51 und 52. Die Kameras 50, 51,52 sind parallel zur Längsachse S der Preformlinge angeordnet und können sowohl Flächenkameras als auch Zeilenkameras sein.

[0041] Auch wenn in dieser und in den weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Drehen der Preformlinge 20 mittels des drehenden Riemens 31 und der statischen Führung 33 erzeugt wird, ist es auch denkbar, dass das Drehen der Preformlinge auch mittels zwei drehenden Riemen erzeugt wird, welche sich unterschiedlich schnell drehen.

[0042] Fig. 3 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zur Vorrichtung 10 der Fig. 2 ist die Kamera 40a in dieser Ausführungsform nicht verschiebbar. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Spiegel 44 in Form eines Reflexionsprismas, welches in dieser Ausführungsform die Funktion des Nachführmechanismus 41 übernimmt. Natürlich versteht es sich von selbst, dass ein Planspiegel an Stelle eines Reflexionsprismas benutzt werden könnte. Das Reflexionsprisma 44 kann mittels eines Antriebs 45, z.B. mittels eines Linearmotors, parallel zur Beförderungsrichtung A und mit Beförderungsgeschwindigkeit V der Preformlinge 20 verschoben werden. Darüber hinaus ist das Reflexionsprima 44 so orientiert, dass die Kamera 40a die Seitenwandfläche 25 des Preformlings 20 über die gesamte Abbildungslänge L abbilden kann. Wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist die Kamera 40a vorzugsweise eine Zeilenkamera. Dank dem verschiebbaren Reflexionsprisma 44 kann die gesamte Seitenwandfläche der Preformlinge 20 mittels der Kamera 40a optimal abgebildet werden.

[0043] Die zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat gegenüber der ersten Ausführungsform den Vorteil, dass das Reflexionsprisma 44 leichter als die Kamera 40a ist. Demzufolge ist die translatorische Bewegung des Prismas 44 einfacher und kann präziser erfolgen. Darüber hinaus, und da die Kamera 40a fix montiert ist, können Erschütterungen, welche sich durch die Bewegung der Kamera 40a ergeben und die Abbildungsqualität beeinträchtigen könnten, vermieden werden. Die Vorrichtung 10 der zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst auch das bewegbare Beleuchtungsmittel 43', welches sich vorzugsweise simultan mit dem Reflexionsprisma 44 verschiebt. Vorteilhafterweise ist das Reflexionsprisma in der Richtung zwischen bewegbarem Beleuchtungsmittel 43' und Preformling 20 halbdurchlässig. Dadurch kann das Beleuchtungsmittel unmittelbar hinter dem Reflexionsprisma 44 platziert werden. In dieser Ausführungsform, kann die Vorrichtung 10 zusätzlich zu oder anstelle von dem bewegbaren Beleuchtungsmittel 43' ein zweites fixes Beleuchtungsmittel 43 umfassen. Mittels halbdurchlässigen Spiegels 48, welcher auch ein halbdurchlässiges Prisma sein kann, kommt das Licht des Beleuchtungsmittels 43 auf das Prismas 44, welches das Licht das Preformling 20 umleitet. Der Vorteil der Verwendung des halbdurchlässigen Prismas 48 und des Beleuchtungsmittels 43 ist, dass das Beleuchtungsmittel 43 seitlich platziert werden kann und nicht gleichzeitig mit dem Prisma 44 bewegt werden muss, was die Qualität des Abbilds des Preformlings 20 erhöht.

[0044] In den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 wird das verschiebbare Element, d.h. die Kamera 40a beziehungsweise, der Spiegel 44 in Form eines Reflexionsprismas, rein translatorisch verschoben. Dies hat zur Folge, dass das bewegbare Element jeweils nach dem kompletten Abbilden der Seitenwandfläche eines Preformlings 20 zurück zur ursprünglichen Position verschoben werden muss, so dass das nächste Preformling geprüft werden kann. Um eine möglichst hohe Anzahl an geprüften Preformlingen zu ermöglichen, muss diese Rückbewegung so schnell wie möglich erfolgen, was technisch nicht ohne Schwierigkeiten erfolgen kann. Deshalb stellen die dritte, vierte und fünfte bevorzugten Ausführungsformen, welche in den Fig. 4 bis 6 illustriert sind, gute Alternativen zu einer reinen translatorischen Rückbewegung des verschiebbaren Elements dar.

[0045] In der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in Fig. 4 schematisch gezeigt ist, sind das Reflexionsprima 44 und das bewegbare Beleuchtungsmittel 43' auf einen geschlossenen Wagenmechanismus 46 montiert. Sobald das Preformling 20 den Riemen 32 erreicht hat, werden das Reflexionsprisma 44 und das Beleuchtungsmittel 43' mittels des Wagenmechanismus 46 zurück zur ursprünglichen Position befördert. Natürlich können auf dem Wagenmechanismus 46 mehrere Prismen 44 und Beleuchtungsmittel 43' montiert sein, so dass eine sehr hohe Anzahl an Preformlingen 20 pro Zeiteinheit abgebildet und geprüft werden können. Natürlich versteht es sich von selbst, dass auch in dieser Ausführungsform ein oder mehrerer Planspiegel an Stelle der Reflexionsprismen benutzt werden könnte.

[0046] Auch wenn die weiteren Kameras 50, 51 und 52 in der Fig. 4 nicht dargestellt sind, ist es natürlich klar, dass die dritte Ausführungsform der Vorrichtung 10 diese Kameras auch umfassen kann.

[0047] Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind das Reflexionsprisma 44 und das bewegbare Beleuchtungsmittel 43'auf einem Drehmotor um eine im Wesentlichen senkrecht zur Beförderungsrichtung A Achse drehbar montiert. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Drehbewegung des Reflexionsprismas 44 und des bewegbaren Beleuchtungsmittels 43' mit einer sehr hohen Drehgeschwindigkeit erfolgen kann, was eine hohe Anzahl an abgebildeten Preformlingen 20 pro Zeiteinheit ermöglicht. Natürlich könnte die Drehbewegung des Reflexionsprismas 44 und des bewegbaren Beleuchtungsmittels 43' oszillierend sein, was eine komplette Drehung unnötig macht. Natürlich versteht es sich von selbst, dass auch in dieser Ausführungsform ein oder mehrerer Planspiegel an Stelle der Reflexionsprismen benutzt werden könnte. In dieser Ausführungsform, kann die Vorrichtung 10 zusätzlich zu oder anstelle von dem bewegbaren Beleuchtungsmittel 43' ein zweites fixes Beleuchtungsmittel 43 umfassen. Mittels halbdurchlässigen Spiegels 48, welcher auch ein halbdurchlässiges Prisma sein kann, kommt das Licht des Beleuchtungsmittels 43 auf das Prismas 44, welches das Licht auf das Preformling 20 umleitet. Der Vorteil der Verwendung des halbdurchlässigen Prismas 48 und des Beleuchtungsmittels 43 ist, dass das Beleuchtungsmittel 43 seitlich platziert werden kann und nicht gleichzeitig mit dem Prisma 44 bewegt werden muss, was die Qualität des Abbilds des Preformlings 20 erhöht.

[0048] Auch in dieser vierten Ausführungsform nimmt die Kamera 40a vorzugsweise die Form einer Zeilenkamera ein. Wie in der in Fig. 5 gezeigten Detailansicht zu sehen ist, können mehrere Reflexionsprismen 44 und Beleuchtungsmittel 43' auf dem Drehmotor montiert werden. Dies ermöglicht nochmals eine Erhöhung der Anzahl an Preformlingen 20 pro Zeiteinheit, welche mittels Vorrichtung 10 geprüft werden können.

[0049] Fig. 6 zeigt eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in weicherden Riemen 32' abwesend ist, und in welcher die Preformlinge 20 direkt in den Bereich der Transporteinrichtung 30 eingeführt werden, welcher der statischen Führung 33 entspricht. Dadurch kann die gesamte Länge B der Vorrichtung 10 verkürzt werden. Das Abbildungsprinzip der Seitenwandfläche 25 des Preformlings 20 ist in dieser Ausführungsform dasselbe wie dasjenige der vierten bevorzugten Ausführungsform. Wie in der in Fig. 6 gezeigten Detailansicht zu sehen ist, können mehrere Reflexionsprismen 44 und Beleuchtungsmittel 43' auf dem Drehmotor montiert werden. Natürlich versteht es sich von selbst, dass auch in dieser Ausführungsform ein oder mehrerer Planspiegel an Stelle der Reflexionsprismen benutzt werden könnte. Auch in dieser Ausführungsform, kann die Vorrichtung 10 zusätzlich zu oder anstelle von dem bewegbaren Beleuchtungsmittel 43' ein zweites fixes Beleuchtungsmittel 43 umfassen. Mittels halbdurchlässigen Spiegels 48, welcher auch ein halbdurchlässiges Prisma sein kann, kommt das Licht des Beleuchtungsmittels 43 auf das Prismas 44, welches das Licht auf das Preformling 20. Der Vorteil der Verwendung des halbdurchlässigen Prismas 48 und des Beleuchtungsmittels 43 ist, dass das Beleuchtungsmittel 43 seitlich platziert werden kann und nicht gleichzeitig mit dem Prisma 44 bewegt werden muss, was die Qualität des Abbilds des Preformlings 20 erhöht.

[0050] Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Dem Fachmann wird ohne weiteres klar sein, dass Weiterentwicklungen und Abänderungen im Rahmen der geschützten Erfindung ohne weiteres möglich sind. Vorrichtungselemente können je nach Bedarf durch andere Elemente ausgetauscht werden, die die gleichen oder ähnlichen Funktionen erfüllen. Zusätzliche Einrichtungen und Elemente können ebenfalls vorgesehen werden. Diese und andere Massnahmen und Elemente fallen in den Schutzbereich der Erfindung, der durch die Patentansprüche definiert wird.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur optischen Prüfung von Preformlingen, in welchem ein Preformling (20) mittels einer Transporteinrichtung (30) befördert wird, wobei mittels einer Kameraeinrichtung (40) ein Abbild von einer Seitenwandfläche des Preformlings (20) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Drehvorrichtung (36) das Preformling (20) um eine zur Beförderungsrichtung senkrechte Achse und über eine Abbildungslänge (L) der Beförderungsrichtung gedreht wird, und dass die Kameraeinrichtung (40) ein Abbild der Seitendwandfläche des Preformlings über die gesamte Abbildungslänge (L) erzeugen kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungslänge (L) mindestens gleich dem maximalen Umfang des Preformlings (20) ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraeinrichtung (40) eine einzige Kamera (40a) umfasst und dass mittels eines Nachführmechanismus (41) die Kamera (40a) ein Abbild der Seitendwandfläche des Preformlings über die gesamte Abbildungslänge (L) erzeugen kann.
4. Verfahren nach Ansprüche 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (40a) eine Zeilenkamera ist, wobei die Längsachse der Zeilenkamera parallel zur Längsachse (S) des Preformlings (20) ausgerichtet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Sensors der Zeilenkamera mindestens gleich der Länge des Preformlings (20) ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Preformling mit mindestens einem statischen Beleuchtungsmittel (43, 43) über die Abbildungslänge (L) beleuchtet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachführmechanismus (41) ein Schienensystem (42) umfasst, und dass mittels des Schienensystems (42) die Kamera (40a) während der Beförderung des Preformlings (20) über die Abbildungslänge (L) parallel zur Beförderungsrichtung verschoben wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Preformling mit einem bewegbaren Beleuchtungsmittel (43') über die Abbildungslänge (L) beleuchtet wird, wobei das bewegbare Beleuchtungsmittel (43') mit der Kamera (40a) verschoben wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachführmechanismus (41) einen Spiegel (44), zum Beispiel ein Reflexionsprisma, umfasst, wobei der Spiegel (44) während der Beförderung des Preformlings (20) über die Abbildungslänge (L) parallel zur Beförderungsrichtung verschoben wird, und dass das von dem Spiegel (44) reflektierte Abbild des Preformlings (20) mit der Kamera (40a) abgebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Preformling mit dem bewegbaren Beleuchtungsmittel (43') über die Abbildungslänge (L) beleuchtet wird, wobei das bewegbare Beleuchtungsmittel (43') mit dem Spiegel (44) verschoben wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachführmechanismus (41) einen Spiegel (44), zum Beispiel ein Reflexionsprisma, umfasst, wobei der Spiegel (44) während der Beförderung des Preformlings (20) über die Abbildungslänge (L) um eine zur Beförderungsrichtung senkrechte Achse gedreht wird, und dass das von dem Spiegel (44) reflektierte Abbild des Preformlings (20) mit der Kamera (40a) abgebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Preformling mit dem bewegbaren Beleuchtungsmittel (43') über die Abbildungslänge (L) beleuchtet wird, wobei das bewegbare Beleuchtungsmittel (43') mit dem Spiegel (44) über die Abbildungslänge (L) gedreht wird.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehvorrichtung (36) zwei drehende Riemen (31,32) umfasst, wobei die Riemen (31,32) über die Abbildungslänge (L) nicht gleich schnell drehen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehvorrichtung (36) einen drehenden Riemen (31) und eine statische Führung umfasst.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (30) ein Vakuumband umfasst, mittels welchem die Preformlinge gehalten werden.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Preformlinge mit weiteren Kameras (50, 51,52) zur Prüfung des Gewindebereichs (21), des Halsbereichs (22) und des Bodens (24) der Preformlinge (20) geprüft werden, wobei die weiteren Kameras (50, 51, 52) parallel zur Längsachse (S) des Preformlings (20) ausgerichtet sind.
17. Vorrichtung (10) zur optischen Prüfung von Preformlingen, umfassend eine Transporteinrichtung (30) zur Beförderung der Preformlinge (20), eine Kameraeinrichtung (40) zur Abbildung einer Seitenwandfläche des Preformlings (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Drehvorrichtung (36) zur Drehung des Preformlings (20) um eine zur Beförderungsrichtung senkrechte Achse und über eine Abbildungslänge (L) der Beförderungsrichtung umfasst, und dass die Vorrichtung (10) derart konfiguriert ist, dass über die gesamte Abbildungslänge (L) die Seitenwandfläche des Preformlings (20) mit der Kameraeinrichtung (40) abbildbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungslänge (L) mindestens gleich dem maximalen Umfang des Preformlings (20) ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraeinrichtung (40) eine einzige Kamera (40a) umfasst und dass die Vorrichtung (10) einen Nachführmechanismus (41) umfasst, welcher derart konfiguriert ist, dass über die gesamte Abbildungslänge (L) die Seitenwandfläche des Preformlings (20) mit der Kamera (40a) abbildbar ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (40a) eine Zeilenkamera ist, wobei die Längsachse der Zeilenkamera parallel zur Längsachse (S) des Preformlings (20) ausgerichtet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Sensors der Zeilenkamera mindestens gleich der Länge des Preformlings (20) ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens ein statisches Beleuchtungsmittel (43, 43) umfasst, mittels welchem das Preformling über die Abbildungslänge (L) beleuchtbar ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachführmechanismus (41 ) ein Schienensystem (42) umfasst, dass die Kamera (40a) auf dem Schienensystem angebracht ist (42), und dass die Kamera (40a) parallel zur Beförderungsrichtung verschiebbar ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) ein bewegbares Beleuchtungsmittel (43') zur Beleuchtung des Preformlings (20) über die Abbildungslänge (L) umfasst, wobei das bewegbare Beleuchtungsmittel (43') mit der Kamera (40a) verschiebbar ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachführmechanismus (41 ) ein parallel zur Beförderungsrichtung und über die Abbildungslänge (L) verschiebbarer Spiegel (44), zum Beispiel ein Reflexionsprisma, umfasst, wobei der Spiegel (44) so orientiert ist, dass durch die Kamera (40a) das von dem Spiegel (44) reflektierte Abbild des Preformlings (20) über die gesamte Abbildungslänge (L) abbildbar ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) das bewegbare Beleuchtungsmittel (43') zur Beleuchtung des Preformlings (20) über die Abbildungslänge (L) umfasst, wobei das bewegbare Beleuchtungsmittel (43') mit dem Spiegel (44) verschiebbar ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachführmechanismus (41) mindestens einen Spiegel (44), zum Beispiel ein Reflexionsprisma, umfasst, welches um eine zur Beförderungsrichtung senkrechte Achse drehbar ist, wobei mittels Drehung des Spiegels (44) durch die Kamera (40a) das von dem Spiegel (44) reflektierte Abbild des Preformlings (20) über die gesamte Abbildungslänge (L) abbildbar ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) das bewegbare Beleuchtungsmittel (43') zur Beleuchtung des Preformlings (20) über die Abbildungslänge (L) umfasst, wobei das bewegbare Beleuchtungsmittel (43') mit dem Reflexionsprisma (44) drehbar ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehvorrichtung (36) zwei drehende Riemen (31,32) umfasst, wobei die Riemen (31,32) über die Abbildungslänge (L) ungleich schnell drehbar sind.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet dass die Drehvorrichtung (36) einen drehenden Riemen (31) und eine statische Führung umfasst.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (30) ein Vakuumband umfasst.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) weitere Kameras (50, 51, 52) zur optischen Prüfung des Gewindebereichs (21), des Halsbereichs (22) und des Bodens (24) der Preformlinge (20) umfasst, wobei die weiteren Kameras (50, 51, 52) parallel zur Längsachse (S) des Preformlings (20) ausgerichtet sind.

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