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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Inspektion von Behältern mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 bzw. 11.
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Üblicherweise werden in Behälterbehandlungsmaschinen Behälter hergestellt, sortiert, gereinigt, befüllt, verschlossen und/oder verpackt. Zudem ist denkbar, dass wiederverwendbare Behälter vor dem Rücktransport zu den Getränkeherstellern mit Behälterbehandlungsmaschinen sortiert werden. Um die Qualität des Behälters bzw. des darin abgefüllten Produkts zu gewährleisten, werden die Behälter vor, während und/oder nach den einzelnen Behandlungsschritten mit Inspektionsvorrichtungen inspiziert.
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Dabei werden unter anderem optische Mess- oder Prüfverfahren eingesetzt, bei denen die Behälter mit verschiedenartigsten Beleuchtungseinrichtungen, Spiegelkabinetten, Kameras und dergleichen aufgenommen werden. Die so gewonnenen Kamerabilder werden dann mittels einer Bildverarbeitungseinrichtung ausgewertet, um beispielsweise Fremdkörper in den Behältern zu identifizieren. Bei derartigen Verfahren kann es vorkommen, dass die Kamerabilder bei farbigen Behältern einen unzureichenden Kontrast aufweisen und die Fremdkörper nicht zuverlässig erkannt werden.
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Weiterhin wurde mit Röntgenverfahren versucht, die Fremdkörper in den Behältern zu erkennen. Dabei hat sich herausgestellt, dass beispielsweise Glasscherben mittels Röntgenstrahlen nur schwer detektierbar sind, da sie eine ähnliche Materialdichte aufweisen, wie die Glasflasche selbst. Weiterhin weisen manche Fremdkörper, wie beispielsweise Fliegen, eine relativ geringe Dichte auf und absorbieren die Röntgenstrahlen nur sehr schwach. Folglich kann es auch hier vorkommen, dass die Fremdkörper nicht zuverlässig erkannt werden.
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Weiterhin ist bei der Reinigung von leeren Behältern bekannt, dass diese nach dem stärksten anzunehmenden Verschmutzungsgrad behandelt werden, da die Verschmutzungen nicht zuverlässig genug erkannt werden können.
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Darüber hinaus ist bekannt, dass verschiedene Getränkehersteller oft gleichartige Behälter haben, die sich lediglich durch eine Prägung am Behälter unterscheiden. Da eine derartige Prägung nur schwer zu erkennen ist, kann es vorkommen, dass der Behälter bei der Sortierung nicht dem richtigen Getränkehersteller zugeordnet wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Inspektion von Behältern bereitzustellen, mit denen an oder in Behältern eine zuverlässige Erkennung von Fremdkörpern, Verschmutzungen und/oder reliefartige Oberflächenmarkierungen (beispielsweise Prägungen) möglich ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Inspektion von Behältern mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils gelöst, gemäß dem der Messkopf zur Erfassung von Oberflächenunregelmäßigkeiten als flächen- und/oder volumenauflösender optischer Kohärenztomografiemesskopf ausgebildet ist.
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Die optische Kohärenztomografie ist an sich bereits aus den Druckschriften
EP 1 887 312 A1 und
WO 2009/124969 bekannt und wird vorwiegend im klinischen Bereich wie der Dermatologie oder der Ophthalmologie eingesetzt. Hiermit wird beispielsweise in mikroskopischen Größenbereichen die oberste Hautschicht bzw. der Augenhintergrund untersucht. Die Kohärenztomografie wird alternativ auch als Weißlichtinterferometrie bezeichnet.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2011 055735 A1 ein optisches Kohärenztomografiesystem mit mehreren Messköpfen bekannt, bei dem an einzelnen Messpunkten die Dicke eines Behälters erfasst wird.
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Es hat sich nun überraschenderweise herausgestellt, dass ein flächen- und/oder volumenauflösender optischer Kohärenztomografiemesskopf Oberflächenunregelmäßigkeiten an Behältern besonders zuverlässig erfasst. Die optische Kohärenztomografie ist vergleichbar mit der Ultraschall-Bildgebung, wobei die Probe mit Licht anstatt der Ultraschallwellen abgetastet wird. Das Licht wird dabei an jeder Materialgrenze bzw. an jedem Materialübergang partiell zurückgestreut und zwar abhängig vom Material der Oberflächenunregelmäßigkeit und der verwendeten Lichtwellenlänge. Aus dem zurückgestreuten Licht wird dann mittels des optischen Kohärenztomografiemesskopfs die Tiefe der Streuung ausgewertet. Dadurch, dass der Messkopf flächen- und/oder volumenauflösend ausgebildet ist, kann sowohl der Ort als auch die Form der Oberflächenunregelmäßigkeit bestimmt werden. Folglich können Oberflächenunregelmäßigkeiten wie Fremdkörper, Verschmutzungen und/oder reliefartige Oberflächenmarkierungen mit der Vorrichtung besonders zuverlässig erkannt werden.
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Die Vorrichtung zur Inspektion von Behältern kann in einer Getränkeverarbeitungsanlage angeordnet sein. Die Behälterbehandlungsmaschine kann eine Behälterherstellungsanlage (beispielsweise eine Streckblasmaschine), ein Rinser, eine Sortiermaschine, eine Leeflascheninspektionsmaschine, ein Füller, ein Verschließer, eine Vollflascheninspektionsmaschine und/oder eine Verpackungsmaschine sein. Die Vorrichtung kann einer Abfüllanlage zum Abfüllen eines Produkts in die Behälter nachgeordnet sein. Die Vorrichtung kann auch einer Streckblasmaschine für PET-Flaschen nachgeordnet sein. Die Vorrichtung kann auch in einer Sortiervorrichtung für Mehrwegflaschen oder als Teil einer modularen Kontolleinrichtung zur Füllhöheninspektion oder Verschlusskontrolle angeordnet sein.
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Die Behälter können dazu vorgesehen sein, Getränke, Hygieneartikel, Pasten, chemische, biologische und/oder pharmazeutische Produkte aufzunehmen. Die Behälter können Kunststoffflaschen, Glasflaschen, Dosen und/oder Tuben sein. Bei Kunststoffbehältern kann es sich im Speziellen um PET-, PEN-, HD-PE- oder PP-Behälter bzw. –Flaschen handeln. Ebenso kann es sich um biologisch abbaubare Behälter oder Flaschen handeln, deren Hauptbestandteile aus nachwachsenden Rohstoffen wie z.B. Zuckerrohr, Weizen oder Mais bestehen.
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Die Behälterbehandlungsmaschine und/oder die Inspektionsvorrichtung können einen Transporteur zur Förderung der Behälter umfassen. Der Transporteur kann ein Förderband oder ein Karussell sein. Die Vorrichtung kann Behälteraufnahmen umfassen, um die Behälter gegenüber dem Messkopf zu verdrehen und/oder zu verschieben.
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Der Messkopf kann ein optisches System umfassen, das optional ein Interferometer ist. Das Interferometer kann als Michelson-Interferometer oder Mach-Zehnder-Interferometer ausgebildet sein. Das optische System kann Linsen, Spiegel, Justageeinheiten und/oder einen Strahlteiler umfassen. Das Interferometer kann dazu ausgebildet sein, das Licht einer Lichtquelle mittels eines Strahlteilers in einen Objekt- und einen Referenzpfad aufzuteilen und anschließend über denselben oder einen weiteren Strahlteiler in einen Interferenzpfad zusammenzuführen. Der Messkopf kann einen Fotosensor umfassen, der im Interferenzpfad des Interferometers angeordnet ist. Anders ausgedrückt kann der Interferenzpfad im Interferometer zwischen dem Strahlteiler und dem Fotosensor angeordnet sein.
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Der Messkopf kann eine Lichtquelle im Spektralbereich von 600–1700 nm (nahes Infrarot) umfassen, der optional eine Superlumineszenzdiode oder Leuchtdiode ist. Dadurch, dass die Lichtquelle im Spektralbereich von 600–1700 nm arbeitet, können auch Behälter mit einer geringen Transparenz im sichtbaren Lichtwellenbereich durchleuchtet werden und Oberflächenunregelmäßigkeiten besonders gut erfasst werden.
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Der Messkopf kann zur Signalanalyse im Zeitbereich ein Interferometer mit einem längenveränderbaren Interferenz- und/oder Objektpfad umfassen. Durch den längenveränderbaren Referenz- und/oder Objektpfad kann der Behälter besonders einfach in der Tiefe abgetastet werden. Das Interferometer kann zur Längenveränderung des Referenz- und/oder Objektpfads einen verstellbaren Spiegel oder ein Prisma umfassen. Der Spiegel bzw. das Prisma können verschieb- oder verdrehbar sein. Der Spiegel oder das Prisma können ähnlich einem Katzenauge mit mehreren Spiegelflächen ausgebildet sein. "Signalanalyse im Zeitbereich" kann hier bedeuten, dass das Lichtsignal entlang seiner Ausbreitungsrichtung abgetastet wird.
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Der Messkopf kann zur Signalanalyse im Frequenzbereich ein Interferometer mit einem optischen Gitter oder Prisma umfassen, das in einem Interferenzpfad angeordnet ist. Dadurch kann die Tiefe der Streuung ohne eine mechanische Verstellung des Objekt- oder Referenzpfads ermittelt werden. Folglich müssen keine präzisen Führungen oder Motoren zur Verstellung des Interferometers eingesetzt werden, wodurch der Messkopf besonders kostengünstig ist. "Signalanalyse im Frequenzbereich" kann bedeuten, dass das Licht im Interferenzpfad mit dem optischen Gitter oder Prisma in seine spektralen Bestandteile zerlegt wird. Das optische Gitter kann eine Gitterkonstante aufweisen, die kleiner ist als die Lichtwellenlänge der Lichtquelle. Das optische Gitter kann ein Reflexions- oder Transmissionsgitter sein. Im Interferenzpfad unmittelbar vor oder unmittelbar nach dem Gitter kann eine Linse zur Fokussierung des Lichts auf den Fotosensor angeordnet sein.
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Der Messkopf kann zur Flächen- und/oder Volumenabtastung eine Scannereinheit umfassen. Dadurch, dass das Volumen oder die Fläche des Behälters mit der Scannereinheit abgetastet wird, kann das optische System bzw. der Fotosensor besonders einfach aufgebaut werden. Die Scannereinheit kann einen Elektromotor, einen Drehgeber, ein Galvanometer, eine Linse und/oder einen Spiegel umfassen. Der Elektromotor oder das Galvanometer können dazu ausgebildet sein, die Linse oder den Spiegel zu schwenken. Ebenso ist denkbar, dass der Messkopf zur Flächen- und/oder Volumenabtastung eine Scannereinheit mit mehreren Drehachsen oder mehrere in Serie angeordnete Scannereinheiten umfasst.
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Der Messkopf kann ein Zeilen- oder Flächensensor mit einer Vielzahl von lichtempfindlichen Zellen umfassen. Der Sensor kann beispielsweise ein CMOS- oder CCD-Sensor sein. Der Zeilen- und/oder Flächensensor kann mit einer Signalanalyseeinheit verbunden sein. Die Signalanalyseeinheit kann zusammen mit dem Zeilen- oder Flächensensor in einer Kamera angeordnet sein.
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Der Zeilen- und/oder Flächensensor kann wenigstens zwei parallel arbeitende Signalanalyseeinheiten umfassen, die jeweils mit einem Teil der lichtempfindlichen Zellen verbunden sind. Dadurch können die von den Zellen gemessenen Lichtinformationen besonders schnell ausgewertet werden. Die Signalanalyseeinheiten können auf dem Sensorchip integriert sein.
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Der Zeilen- und/oder Flächensensor kann für jede lichtempfindliche Zelle eine separate Signalanalyseeinheit umfassen. Dadurch können die Lichtinformationen aller Zellen gleichzeitig ausgewertet werden und so die Behälter besonders schnell inspiziert werden. Die separaten Signalanalyseeinheiten können auf dem Sensorchip integriert sein.
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Der Messkopf kann mit einer Signalanalyseeinheit verbunden sein, die zur Berechnung von flächen- und/oder volumenauflösenden Daten des Behälters und/oder der Oberflächenunregelmäßigkeiten aus Sensorsignalen ausgebildet ist. Dadurch können die Signale des Messkopfs besonders effizient verarbeitet werden. Die Signalanalyseeinheit kann im Messkopf oder separat davon angeordnet sein. Die Signalanalyseeinheit kann einen digitalen Signalprozessor umfassen, der im Messkopf oder in einem externen Computer angeordnet ist.
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Ein Messfeld des Messkopfs kann auf den Behälterboden oder den Behälterhals ausgerichtet sein. Durch die Ausrichtung des Messkopfs auf den Behälterboden kann dieser besonders einfach Fremdkörper am Behälterboden mit einer geringen Scantiefe erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Messkopf am Behälterhals angeordnet sein, um Fremdkörper zu erfassen, die auf dem im Behälter abgefüllten Produkt schwimmen. Dadurch können Fremdkörper wie Fliegen besonders gut und zuverlässig erfasst werden.
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Weiterhin stellt die Erfindung mit dem Anspruch 11 ein Verfahren zur Inspektion von Behältern in einer Behälterbehandlungsmaschine bereit, wobei die Behälter mit einem optischen Messkopf inspiziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf Oberflächenunregelmäßigkeiten mittels eines optischen Kohärenztomografieverfahrens flächen- und/oder volumenauflösend erfasst.
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Da mit dem optischen Kohärenztomografieverfahren der Behälter sowohl entlang der Behälteroberfläche als auch in der Tiefe erfasst werden kann, können Oberflächenunregelmäßigkeiten besonders gut identifiziert werden.
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Bei dem Verfahren können die Behälter mit einem Produkt befüllt werden und als Oberflächenunregelmäßigkeiten können Fremdkörper an Grenzflächen des Produkts erfasst werden. Die Fremdkörper können beispielsweise Fliegen oder Glasscherben sein. Dadurch ist gewährleistet, dass das Produkt ohne Fremdkörper an die Verbraucher gelangt. Die Grenzflächen können die Grenze zwischen dem Produkt und der Innenfläche des Behälters umfassen. Ebenso können die Grenzflächen die Grenze zwischen dem Produkt und einem darüber angeordneten Gasvolumen im Behälter umfassen (diese Grenzfläche wird üblicherweise als "Spiegel" bezeichnet).
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Bei dem Verfahren können vor dem Befüllen der Behälter als Oberflächenunregelmäßigkeiten Verunreinigungen an Behälterinnenflächen erfasst werden. Die Verunreinigungen können beispielsweise Schimmel, Aschereste von Zigaretten, Staub und/oder Produktreste sein. Dadurch können verunreinigte Behälter vor dem Befüllen aussortiert werden. Denkbar ist auch, dass die Außenflächen der Behälter nach Verunreinigungen inspiziert werden.
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Ebenso ist denkbar, dass abhängig von den Verunreinigungen ein Reinigungsprozess der Behälter gesteuert und/oder gewählt wird. Beispielsweise können die Behälter bei besonders stark anhaftenden Verunreinigungen einer speziellen chemischen Reinigung unterzogen werden. Falls die Behälter jedoch mit leicht anhaftendem Staub verunreinigt sind, können die Behälter lediglich ausgespült werden. Dadurch ist die Reinigung der Behälter besonders ressourcen- und energieschonend.
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Bei dem Verfahren können als Oberflächenunregelmäßigkeiten reliefartige Oberflächenmarkierungen an den Behältern mit dem Messkopf erfasst und mit einer Auswerteeinheit identifiziert werden. Dadurch können die Behälter besonders zuverlässig einem Produkttyp und/oder einem Getränkehersteller zugeordnet werden. Die reliefartigen Oberflächenmarkierungen können Gravuren und/oder erhabene Markierungen aus dem Behältermaterial sein. Die Oberflächenmarkierungen können als Symbole oder als Schrift ausgebildet sein.
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Die zuvor in Bezug auf die Ansprüche 1–10 beschriebenen Merkmale können einzeln oder in beliebiger Kombination mit den Merkmalen der Ansprüche 11–15 kombiniert werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Inspektion von Behältern in einer seitlichen Ansicht;
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2 eine Darstellung eines optischen Kohärenztomografiemesskopfs mit Signalanalyse im Zeitbereich in einer Draufsicht;
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3 eine Darstellung eines optischen Kohärenztomografiemesskopfs mit Signalanalyse im Frequenzbereich in einer Draufsicht;
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4 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Inspektion von Behältern, bei der Verunreinigungen zur Steuerung eines Reinigungsprozesses erfasst werden; und
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5 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Inspektion von Behältern, bei der zur Sortierung von Behältern reliefartige Oberflächenmarkierungen identifiziert werden.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Inspektion von Behältern 2 in einer seitlichen Ansicht dargestellt. Zu sehen ist, dass die Behälter 2 mittels eines ersten Transporteurs 4 in Richtung R in die Inspektionsvorrichtung 1 transportiert werden. In der Inspektionsvorrichtung 1 werden die Behälter 2 mit den optischen Kohärenztomografiemessköpfen 6a und 6b auf Fremdkörper 5a und 5b hin untersucht. Falls nun im Behälter 2 Fremdkörper 5a, 5b gefunden werden, so werden anschließend die Behälter 2 über den zweiten Transporteur 4 einem Sortierprozess (hier nicht dargestellt) zugeführt, in dem die verschmutzten Behälter 2 aussortiert werden. Falls jedoch das Produkt 3 in Ordnung ist, so werden die Behälter 2 einer Verpackungseinrichtung zugeführt, in dem mehrere Behälter 2 zu einem Gebinde zusammengefasst werden.
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Die beiden Messköpfe 6a und 6b sind hier als volumenauflösende optische Kohärenztomografiemessköpfe ausgebildet. Der erste optische Kohärenztomografiemesskopf 6a weist dabei das Messvolumen Va auf. In diesem Messvolumen Va wird der Behälterboden 2a, sowie das darüber befindliche Produkt 3 volumenauflösend erfasst. Befindet sich nun an der Grenzfläche 3a zwischen dem Produkt 3 und dem Behälterboden 2a ein Fremdkörper 5a, wie beispielsweise eine Glasscherbe, so wird das vom optischen Kohärenztomografiemesskopf ausgestrahlte Licht an dem Fremdkörper 5a zurückgestreut und kann mit dem Messkopf 6a identifiziert werden.
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Des Weiteren ist zu sehen, dass der zweite optische Kohärenztomografiemesskopf 6b mit dem Messvolumen Vb die Grenzfläche 3a zwischen dem Produkt 3 und dem darüber befindlichen Gas im Behälterhals 2b erfasst. An der Grenzfläche 3a ist hier ein Fremdkörper 5b gezeigt, der beispielsweise eine Fliege sein kann, die auf der Flüssigkeitsoberfläche des Produkts 3 schwimmt. Das vom optischen Kohärenztomografiemesskopf 6b ausgesendete Licht wird durch den Fremdkörper 5b zurückgestreut und kann innerhalb des Messvolumens Vb erfasst werden.
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Durch die Inspektion mittels der volumenauflösenden optischen Kohärenztomografiemessköpfe 6a und 6b ist es möglich, die Fremdkörper im befüllten Behälter 2 zuverlässig zu erkennen und schadhafte Behälter 2 auszusortieren.
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Denkbar ist hier auch, dass der optische Kohärenztomografiekopf beispielsweise bei einem ebenen Behälterboden 2a nur flächenauflösend ausgebildet ist.
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Die 2 zeigt eine Darstellung eines volumenauflösenden optischen Kohärenztomografiemesskopfs in einer Draufsicht, wie er beispielsweise bei der Vorrichtung 1 aus der 1 oder den nachfolgenden Ausführungsbeispielen in den 4 und 5 eingesetzt werden kann. Zu sehen ist, dass der optische Kohärenztomografiemesskopf 6 als Michelson-Interferometer ausgebildet ist. Denkbar sind hier auch andere Interferometeranordnungen, wie beispielsweise ein Mach-Zehnder-Interferometer.
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Dabei ist die Lichtquelle 7 als Superlumineszenzleuchtdiode ausgebildet, die Licht in einem Spektralbereich von 600–1700 nm abstrahlt. Das Licht der Lichtquelle 7 weist dabei eine besonders kurze zeitliche Kohärenz entlang des Lichtwegs und eine besonders große räumliche Kohärenz über den Strahlquerschnitt auf. Zunächst wird im Lichtpfad L das Licht der Lichtquelle 7 mit der Linse 12 kollimiert und auf den Strahlteiler 8 geleitet, der es in den Objektpfad O und den Referenzpfad R aufteilt. Beispielsweise gelangen hier 10 % des Lichts in den Referenzpfad R und 90 % in den Objektpfad O. Denkbar sind jedoch auch andere Teilungsverhältnisse wie 20:80, 30:70, 40:60 oder 50:50.
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Der Referenzpfad R ist zur Signalanalyse im Zeitbereich längenveränderbar ausgebildet, wobei der Referenzspiegel 9 entlang der Richtung D verschiebbar ist (beispielsweise über einen Linearantrieb). Das Licht wird vom Referenzspiegel 9 zurück zum Strahlteiler 8 und durch diesen hindurch über den Interferenzpfad I auf den Flächensensor 11 geleitet. Im Objektpfad O gelangt das Licht ab dem Strahlteiler 8 durch ein Objektiv 10 hindurch auf den Behälter 2. Da das Licht nahes Infrarotlicht ist, kann es auch farbige Behälter 2 gut durchdringen. Anteilig wird nun das Licht an den Innen- und Außenflächen des Behälterbodens 2a sowie an dem Fremdkörper 5a zurückgestreut, gelangt zurück durch das Objektiv 10 auf den Strahlteiler 8 und in den Interferenzpfad I. Dort interferiert das Licht aus dem Objektpfad O und dem Referenzpfad R auf dem Flächensensor 11, der beispielsweise als CMOS-Sensor ausgebildet. Weiterhin bildet das Objektiv 10 das Messvolumen Va auf den Flächensensor 11 ab, wo es durch die einzelnen lichtempfindlichen Zellen lateral aufgelöst wird.
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Die Interferenz im Interferenzpfad I ist durch die kurze zeitliche Kohärenz der Lichtquelle 7 besonders stark, wenn die optischen Wege im Referenzpfad R und im Objektpfad O genau gleich sind. Ist beispielsweise der optische Weg nach einer Streuung am Fremdkörper 5a im Objektpfad O genau gleich wie der entsprechende Weg über den Referenzpfad R, so interferiert das Licht an den entsprechenden lichtempfindlichen Zellen des Flächensensor 11. Um verschiedene Tiefen im Messvolumen Va abzutasten, wird der Referenzspiegel 9 schrittweise oder kontinuierlich verschoben und die Bildsequenz des Flächensensors 11 mit den Signalanalyseeinheiten 22 ausgewertet. Über das Maximum des Interferenzsignals jeder lichtempfindlichen Zelle des Flächensensors 11 ergibt sich die Tiefe der entsprechenden Streuung im Messvolumen Va.
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Der Flächensensor 11 weist hier eine Vielzahl lichtempfindlicher Zellen auf, die jeweils einer separaten Signalanalyseeinheit 22 zugeordnet sind. Dadurch kann das Lichtsignal der einzelnen Zellen parallel ausgewertet werden und der Spiegel 9 besonders schnell bewegt werden. Folglich kann das Messvolumen Va besonders schnell abgetastet werden. Alternativ ist auch denkbar, dass eine geringere Anzahl von Signalanalyseeinheiten 22 oder auch genau eine Einzelne vorhanden ist, mit der jeweils mehrere lichtempfindliche Zellen ausgewertet werden. Beispielsweise kann die Signalanalyseeinheit 22 als separate Bildverarbeitungseinheit in einem Computer angeordnet sein.
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In der 3 ist eine Darstellung eines volumenauflösenden optischen Kohärenztomografiemesskopfs 6 gezeigt, der zur Signalanalyse im Frequenzbereich ausgebildet ist. Ähnlich wie in der 2 ist hier der Messkopf 6 als Michelson-Interferometer aufgebaut. Allerdings unterscheidet sich das Interferometer dadurch, dass der Referenzspiegel 9 fest steht und das Licht zur Tiefenauflösung im Interferenzpfad I durch das Gitter 13 in seine einzelnen Wellenlängenbestandteile zerlegt wird.
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Auch hier ist die Lichtquelle 7 als Superlumineszenzleuchtdiode ausgebildet und strahlt Licht in einem Wellenlängenbereich von 600–1700 nm ab. Nach dem Strahlteiler 8 wird der Lichtanteil des Referenzpfads R über den Referenzspiegel 9 und zurück über den Strahlteiler 8 in den Interferenzpfad I geführt. Ein anderer Anteil des Lichts wird vom Strahlteiler 8 reflektiert und gelangt im Objektpfad O durch das Objektiv 10 und die Scannereinheit 16 auf den Behälter 2. Das Objektiv 10 ist nun dazu ausgebildet, das zurückgestreute Licht vom Punkt P über das Gitter 13 auf den Zeilensensor 15 abzubilden.
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Somit wird ein Interferenzspektrum erfasst, das die gesamte Tiefeninformation enthält. Mittels inverser Fouriertransformation wird das Frequenzspektrum dann in räumliche Koordinaten umgerechnet und man erhält einen räumlichen Tiefenscan, der die Lage des Fremdkörpers 5a in der Tiefe darstellt.
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Weiterhin ist die Scannereinheit 16 mit einem Spiegel zu sehen, der um die Achsen Ax und Ay schwenkbar ist. Dadurch wird der Lichtkegel S vorwiegend entlang des Behälterbodens 2a abgelenkt, wodurch das Messvolumens Va lateral abgetastet wird.
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Mit dem in der 3 dargestellten volumenauflösenden optischen Kohärenztomografiemesskopf 6 erhält man von der Signalanalyseeinheit 22 einen volumenauflösenden Datensatz des gesamten Messvolumens Va. Dadurch können Fremdkörper 5a im Behälter 2 besonders gut erkannt werden.
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Die in den 2 und 3 dargestellten volumenauflösenden optischen Kohärenztomografiemessköpfe 6 können grundsätzlich an beliebigen Bereichen des Behälters 2 eingesetzt werden.
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In der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Inspektion von Behältern 2 dargestellt, mit der Verunreinigungen 17a, 17b im Behälter 2 erfasst werden.
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In der Anlage weist die Inspektionsvorrichtung 1 beispielsweise zwei volumenauflösende optische Kohärenztomografiemessköpfe 6c und 6d auf, die jeweils entsprechend der 2 oder 3 ausgebildet sein können. Diese sind mit einer zentralen Steuerung 23 verbunden, die entsprechend dem Inspektionsergebnis die Weiche 18 steuern.
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Zum Beispiel handelt es sich um Mehrwegbehälter 2, die vom Kunden zurück zum Getränkehersteller geliefert werden. Diese werden zunächst mit dem Transporteur 4 der Vorrichtung 1 in der Transportrichtung R zugeführt. Dort werden die Behälter 2 in Bezug auf Verunreinigungen 17a, 17b mittels der Messköpfe 6c und 6d inspiziert. Bei gering anhaftenden Verschmutzungen 17a, wie beispielsweise Staub, werden die Behälter 2 über die Weiche 18 einer Reinigungsanlage 19a zugeführt und ausgespült. Hierdurch wird beim Reinigen einerseits Energie gespart und andererseits müssen chemische Reinigungsmittel nicht unnötig aufbereitet oder entsorgt werden. Werden allerdings mit der Inspektionsvorrichtung 1 besonders starke Verunreinigung 17b, wie beispielsweise Schimmel, erkannt, so wird der Behälter 2 mittels der Weiche 18 der Reinigungsvorrichtung 19b zugeführt, in der diese besonders zuverlässig mit einem chemischen Reinigungsmittel gereinigt werden. Dadurch ist gewährleistet, dass der Schimmel vor dem Abfüllen des Produkts zuverlässig entfernt wird.
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In der 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Inspektion von Behältern 2 gezeigt, bei der reliefartige Oberflächenmarkierungen 20a, 20b identifiziert werden, um die Behälter zu sortieren. Auch hier ist in der Anlage die Inspektionsvorrichtung 1 mit einem volumenauflösenden optischen Kohärenztomografiemesskopf 6e entsprechend der 2 oder 3 ausgebildet.
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Die Anlage ist beispielsweise bei einem Getränkehandel angeordnet. Dort werden die von der Kundschaft zurückgebrachten Mehrwegbehälter 2 auf einen Transporteur 4 gestellt und der Inspektionsvorrichtung 1 in der Richtung R zugeführt. Mit dem volumenauflösenden optischen Kohärenztomografiemesskopf 6e wird der Behälter 2 abgetastet und die reliefartigen Oberflächenmarkierungen 20a und 20b erfasst. Beispielsweise handelt es sich um Bierflaschen, die abhängig vom Hersteller unterschiedliche symbolartige Erhebungen 20a bzw. 20b aufweisen. Diese werden nun vom Messkopf 6e erfasst und ausgewertet. Da es mittels des optischen Kohärenztomografieverfahrens möglich ist, den Behälter 2 auch in der Tiefe abzutasten, können die Erhebungen 20a und 20b besonders zuverlässig erfasst werden.
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Die Messdaten des Messkopfs 6e werden einer Steuerung 23 übergeben, die dann abhängig von der erfassten reliefartigen Oberflächenmarkierung 20a bzw. 20b die Weiche 18 so umschaltet, dass die Behälter 2 in den Bierkästen 21a bzw. 21b sortiert nach dem jeweiligen Biertyp abgelegt werden. In dem Ausführungsbeispiel werden dazu den Bierkästen 21a nur Behälter 2 mit der reliefartigen Oberflächenmarkierung 20a und dem Bierkasten 21b nur die Behälter mit der reliefartigen Oberflächenmarkierung 20b zugeführt.
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Mittels des volumenauflösenden optischen Kohärenztomographiekopfs 6e ist es möglich, die reliefartigen Oberflächenmarkierungen 20a, 20b besonders zuverlässig zu erkennen und die Behälter 2 zu sortieren.
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Bei den zuvor in Bezug auf die 1 – 5 beschriebenen Vorrichtungen 1 werden die Behälter 2 mit Messköpfen 6 nach dem zuvor beschriebenen Verfahren inspiziert, wobei die Oberflächenunregelmäßigkeiten mittels eines optischen Kohärenztomographieverfahrens flächen- und/oder volumenauflösend erfasst werden.
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Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen genannte Merkmale nicht auf diese speziellen Kombinationen beschränkt sind und in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1887312 A1 [0009]
- WO 2009/124969 [0009]
- DE 102011055735 A1 [0010]
