DE102016011010A1

DE102016011010A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Prüfung von Hohlglasartikeln

Info

Publication number: DE102016011010A1
Application number: DE102016011010.4A
Authority: DE
Inventors: Kamal El Menuawy
Original assignee: Heye International GmbH
Current assignee: Heye International GmbH
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2036-09-15
Also published as: FR3055968B1; FR3055968A1; DE102016011010B4

Abstract

Zur optischen Prüfung von Hohlglasartikeln (1) wird eine Prüfanordnung bestehend aus einer Lichtquelle (3), zumindest einer Kamera (6) und einer zwischen einem passiven Polarisationsfilter (4) und einem aktiven Polarisationsfilter (5) eingerichteten Prüfposition (7) für den Hohlglasartikel (1) vorgeschlagen. Nach Maßgabe der durch ein elektrisches Signal einstellbaren Polarisationsebene des Polarisationsfilters (5), welche gegenüber derjenigen des Polarisationsfilters (4) um einen Winkel von π/2 verstellbar ist, bildet der Strahlengang zwischen der Lichtquelle (3) und der Kamera (6) eine Durchlichtanordnung oder eine Durchlichtstressanordnung, so dass durch ein entsprechendes Ansteuern des Polarisationsfilters (5) unterschiedliche Defekte des Hohlglasartikels (1) feststellbar sind wie Einschlüsse, Oberflächenbeschädigungen und Spannungsbereiche innerhalb der Werkstoffstruktur.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur optischen Prüfung von Hohlglasartikeln. Sie bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Hohlglasartikel als Produkte eines Glasformgebungsprozesses bedürfen einer Prüfung auf unterschiedliche Eigenschaften hin, welche beispielsweise die Maßhaltigkeit der Gestalt des Produktes, Oberflächenbeschädigungen, Einschlüsse im Glas einschließlich Blasen sowie Spannungsbereiche innerhalb des Glaswerkstoffs betreffen. Der Prüfung liegen definierte Toleranzbereiche zugrunde, wobei in dem Fall, dass diesen nicht entsprochen wird, der Hohlglasartikel als Ausschuss zu verwerfen ist.
In diesem Zusammenhang sind optische Prüfverfahren in der Form einer Durchlichtanordnung bekannt, wobei sich der Artikel in einem Strahlengang befindet und wobei von Einschlüssen innerhalb des Glaswerkstoffs oder auch von Oberflächenbeschädigungen absorbiertes Licht mittels einer Kamera empfangen und einer Auswertung zugeführt wird, welche darauf gerichtet ist, die Art dieser Defekte genauer zu untersuchen.
In diesem Zusammenhang sind ferner optische Prüfverfahren in der Form einer Durchlichtstressanordnung bekannt, wobei sich der Artikel in einem Strahlengang zwischen zwei Polarisationsfiltern befindet, deren Polarisationsebenen sich unter einem Winkel von π/2 zueinander erstrecken. Diese Anordnung ist dazu bestimmt, Spannungsbereiche innerhalb des Glaswerkstoffs zu erkennen, wobei der Strahlengang für den Fall, dass keine Spannungsbereiche vorliegen, lichtundurchlässig ist und wobei eine Lichtdurchlässigkeit nur dann gegeben ist, wenn Spannungsbereiche vorliegen, nachdem durch diese die Polarisationsebene gegenüber ihrer Ausgangslage gedreht wird. Örtliche Spannungsbereiche innerhalb des Glases können dessen mechanische Festigkeit beeinträchtigen, so dass auch in diesem Sinne defekte Artikel auszusondern sind.
Beide Verfahrensvarianten führen unter Einsatz zumindest einer Kamera zu der Ermittlung zumindest eines Bildes, regelmäßig jedoch von Bildfolgen, welche zumindest einen Teil des Umfangs des zu prüfenden Hohlglasartikels abbilden, welche die Grundlage eines nachgeordneten Auswerteverfahrens bilden.
Es ist bekannt, die zur technischen Darstellung dieser beiden Verfahren benötigten Komponenten entlang einer Produktionslinie bei der Glasformgebung anzuordnen, welches jedoch bisweilen aus räumlichen Gründen auf Schwierigkeiten stößt. Hinzutritt, dass durch den Einsatz beider Verfahren, welche zur Darstellung einer vollständigen Prüfung notwendig sind, nicht unbeträchtliche Kosten entstehen.
Es ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs vorgestellten Art mit Hinblick auf einen einfacheren und kostengünstiger darstellbaren Ablauf hin auszugestalten. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Verfahren durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
Erfindungswesentlich ist hiernach die Benutzung lediglich eines Strahlenganges zwischen einer Lichtquelle und wenigstens einer Kamera, in dem sich der zu untersuchende Hohlglasartikel befindet, und zwar sowohl in der Form einer Durchlichtanordnung als auch in der Form einer Durchlichtstressanordnung, nämlich indem Mittel vorgesehen sind, die eine einfache und schnelle Umstellung des Strahlenganges zwischen diesen Anordnungen ermöglichen. Diese verfahrenstechnische Zusammenfassung kann zu einer Vereinfachung des zur Durchführung der Prüfung des Hohlglasartikels benötigten apparativen Aufwands benutzt werden. Hinzutritt, dass eine beträchtliche Einsparung an Einbauvolumen erzielt werden kann, nachdem für die technische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens weniger Komponenten benötigt werden. Erfindungsgemäß werden somit zwei Arten von Bildern aufgezeichnet, nämlich diejenigen aus der Durchlichtanordnung und diejenigen aus der Durchlichtstressanordnung, welche die Grundlage des anschließenden Auswertungsverfahrens bilden.
Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 umfassen die genannten Mittel zwei Polarisationsfilter, von denen zumindest eines ein aktives Polarisationsfilter ist. Eine Umstellung von einer Durchlichtanordnung zu einer Durchlichtstressanordnung und umgekehrt ist somit durch eine dementsprechende Einstellung der Polarisationsebenen der beiden Polarisationsfilter relativ zueinander möglich. Als Filter in Betracht kommen die Kombination eines passiven und eines aktiven Polarisationsfilters oder auch die Kombination zweier aktiver Polarisationsfilter. Unter dem Begriff „aktives Polarisationsfilter” soll hier jede optisch wirksame Baugruppe subsummiert werden, deren Polarisationsebene in einfacher Weise veränderbar ist, und zwar zumindest bis zu einem Winkel von π/2 gegenüber einer Ausgangslage drehbar ist. Unter dem Begriff „passives Polarisationsfilter” soll hier jede optisch wirksame Baugruppe subsummiert werden, die auf natürliches Licht eine polarisierende Wirkung in einer Polarisationsebene ausübt und zur Darstellung beispielsweise linear polarisierten Lichts geeignet ist.
Dies bedeutet, dass das auf eine Ermittlung von Defekten wie Einschlüssen, Oberflächenbeschädigungen usw. gerichtete, eine Durchlichtanordnung erfordernde Verfahren und das auf eine Ermittlung von Spannungsbereichen gerichtete, eine Durchlichtstressanordnung erfordernde Verfahren in einem Strahlengang zusammengefasst werden können, da ein Wechsel zwischen beiden Verfahrensarten im einfachsten Fall lediglich eine Änderung der Polarisationsebene zumindest des einen der beiden Polarisationsfilter erfordert.
Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 sind mehrere Kameras entlang des Umfangs des Hohlglasartikels angeordnet. Diese Maßnahme ist geeignet, den Prüfungsvorgang zu beschleunigen, z. B. mit dem Ziel einer Anpassung an übliche Maschinentaktzeiten des Glasformungsprozesses. Anstelle mehrerer Kameras ist es gleichermaßen möglich, entlang des Umfangs des Hohlglasartikels lediglich eine Mehrzahl von Bildleitern zu positionieren, deren dem Artikel abgewandte Enden in einer Kamera zusammengeführt sind. Diese „Endoskoptechnik” bringt den Vorteil eines geringeren Raumbedarfs sowie eines geringeren apparativen Aufwands mit sich. Auch kann die Positionierung von Bildleitern in einfacher Weise und flexibel den örtlichen Gegebenheiten entsprechend gehandhabt werden.
Der zu prüfende Hohlglasartikel kann während der Prüfung auf einer Unterlage lediglich aufstehen. Von Vorteil ist es jedoch, wenn dieser sich während der Prüfung entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 5 um seine Achse dreht. Dies eröffnet die einfache Möglichkeit den gesamten Umfang des Hohlglasartikels durch eine Bildfolge abzubilden, so dass für die Auswertung auf ein Auftreten von Defekten hin ein vollständiges Bild zur Verfügung steht und insbesondere sensible Bereiche des Artikels einer genauen Prüfung unterzogen werden können.
Die Merkmale des Anspruchs 6 sind auf die Verwendung eines aktiven Polarisationsfilters gerichtet, dessen Polarisationsebene elektrisch schaltbar ist. Derartige Polarisationsfilter sind dem Fachmann hinsichtlich ihrer elektrooptischen Wirkungsweise bekannt, so dass auf weitergehendere Ausführungen hierzu an dieser Stelle verzichtet werden kann. Ein Wechsel zwischen den beiden erfindungsgemäßen Verfahrensarten zur Darstellung einer Durchlichtanordnung bzw. einer Durchlichtstressanordnung ist auf diese Weise in kürzester Zeit möglich.
Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 7 ist eine zentralisierte Auswertung aller über die mehreren Kameras aufgezeichneten Bilder eingerichtet. Dementsprechend ist eine zentralisierte Auswertung der Bilder gegeben, welche auf der Erkennung von Fehlerdarstellungen der Bilder aus einer Durchlichtanordnung und einer Durchlichtstressanordnung aufbaut.
Alternativ zu einer solchen zentralisierten Auswerteeinheit können auch mehrere untereinander unterschiedliche Auswerteeinheiten eingesetzt werden.
Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu konzipieren, welche einen raumsparend unterbringbaren, apparativ einfachen Aufbau aufweist und eine im Vergleich zum Stand der Technik kostengünstiger darstellbare Prüfung von Hohlglasartikeln ermöglicht. Gelöst ist diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 8.
Erfindungswesentlich ist hiernach die Benutzung eines nach Maßgabe einer Durchlichtanordnung sowie einer Durchlichtstressanordnung umstellbaren Strahlenganges, in dem sich der zu untersuchende Hohlglasartikel in einer Prüfposition befindet. Der Strahlengang ist durch Mittel gekennzeichnet, die dazu bestimmt sind, diesen nach Maßgabe einer Durchlichtanordnung oder einer Durchlichtstressanordnung einzurichten. Entsprechend der gewünschten Genauigkeit des Prüfvorgangs können eine oder auch mehrere Kameras vorgesehen sein, welche vorzugsweise in gleichförmiger Umfangsverteilung vorliegen. Kameras können – wie vorstehend bereits erwähnt – auch durch Bildleiter ersetzt werden, die artikelseitig jeweils mit einer Eingangsoptik ausgerüstet und an ihrem dem Artikel abgekehrten Ende in einer Kamera zusammengeführt sind, an die sich die weitere Auswertung der Bilder anschließt, wobei Techniken der industriellen Bildverarbeitung zum Einsatz kommen.
Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 9 werden die genannten Mittel durch Polarisationsfilter dargestellt, von denen wenigstens eines ein aktives Polarisationsfilter ist.
Die Vorrichtung ist entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 10 durch eine Stellplatte gekennzeichnet, die sich in der Prüfposition befindet und zum Aufsetzen des zu prüfenden Hohlglasartikels bestimmt ist. Durch eine Drehung der Stellplatte, gegebenenfalls in Kombination mit der Anordnung mehrerer Kameras oder Bildleiter kann die für die Prüfung eines Artikels benötigte Zeitspanne vermindert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung wiedergegegebene Funktionsschema näher erläutert werden.
Mit 1 ist in der Zeichnung ein Hohlglasartikel bezeichnet, dessen Wandungen optisch auf ein Vorhandensein von Fehlern zu untersuchen sind und der sich in einer Prüfposition 7 befindet. Zweckmäßigerweise rotiert der Hohlglasartikel während der Prüfung um seine sich vertikal erstreckende Achse 2.
Mit 3 ist eine flächige Lichtquelle bezeichnet, deren horizontale Ausstrahlung über ein erstes passives Polarisationsfilter 4 auf den Hohlglasartikel 1 trifft. Der Hohlglasartikel 1 wird auf diese Weise beispielsweise mit Licht durchstrahlt, welches in einer ersten Polarisationsebene linear polarisiert ist.
Mit 5 ist ein zweites Polarisationsfilter bezeichnet, welches als aktives Filter ausgebildet ist, d. h. dass sich dessen Polarisationsebene, in dem gezeigten Ausführungsbeispielspiel die zweite Polarisationsebene, durch Anlegen eines elektrischen Feldes um einen Winkel von zumindest π/2 drehen läßt. Nach Maßgabe der Drehung der Polarisationsebene des Polarisationsfilters 5 ist eine Anordnung bestehend aus der Lichtquelle 3 sowie den beiden Polarisationsfiltern 4, 5 entweder lichtdurchlässig oder lichtundurchlässig und bildet dementsprechend eine Durchlichtanordnung oder eine Durchlichtstressanordnung.
Mit 6 ist eine Kamera bezeichnet, die zur Aufzeichnung der über das Polarisationsfilter 5 in deren Eingangsoptik gelangenden Bilder angeordnet und eingerichtet ist.
Wie eingangs bereits erwähnt, geht es mit einer derartigen Prüfanordnung darum, zwei Arten von Defekten in der bzw. der Glasstruktur zu erkennen, nämlich eine erste Art, zu deren Identifikation kein polarisiertes Licht benötigt wird, bei welcher es infolge des Lichtdurchgangs durch den Hohlglasartikel 1 nicht zu einer Änderung der Polarisationsebene kommt, und einer zweiten Art, bei deren Durchgang eine Drehung der Polarisationsebene eintritt.
Zur Identifikation der genannten ersten Art von Defekten werden die Polarisationsebenen der beiden Polarisationsfilter 4, 5 parallel eingestellt, welches im Fall des Polarisationsfilters 5 durch ein elektrisches Signal bewirkbar ist, so dass der Strahlenang ausgehend von der Lichtquelle 3 bis zu der Kamera 6 lichtdurchlässig ist. Bei dieser Schaltstellung werden somit strukturelle Defekte des Glases wie z. B. Blasen, Einschlüsse, Oberflächenbeschädigungen usw. erkannt und können mittels der Kamera 6 abgebildet werden.
Zur Identifikation der genannten zweiten Art von Defekten werden die Polarisationsebenen der beiden Polarisationsfilter 4, 5 derart eingestellt, dass diese unter einem Winkel von zumindest angenähert π/2 zueinander verlaufen, so dass der Strahlengang ausgehend von der Lichtquelle 3 bis zu der Kamera 6 lichtundurchlässig ist. Liegen in dem Glas des Holhlglasartikels 1 innerhalb des Strahlengangs jedoch Spannungsbereiche vor, kommt es an diesen Stellen zu einer Drehung der Polarisationbsebene mit der Folge, dass diese Spannungsbereiche visuell wahrnehmbar werden und mittels der Kamera 6 abgebildet werden können.
Die erfindungsgemäße Prüfanordnung ist somit zur Identifikation beider Arten von Defekten geeignet, indem lediglich der Polarisationszustand hier des Polarisationsfilters 5 zyklisch zwecks Erkennens der einen oder der anderen Art von Defekten umgeschaltet wird.
Zeichnerisch nicht dargestellt ist eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, ein zyklisches Umschalten der Polarisationsebene des Polarisationsfilters 5 zu bewirken, den Aufzeichnungsvorgang der Kamera 6, insbesondere die hier erstellten Bildfolgen, die nach Maßgabe des jeweils eingestellten Polarisationszustands geordnet sind, zu steuern, und zwar in Abstimmung mit der Drehzahl des Hohlglasartikels 1 in seiner Prüfposition.
In eine solche Steuerung einbezogen sein können ferner Komponenten einer computergestützten Bildverarbeitung, welche auf ein Bewerten der aufgefundenen Defekte eingerichtet ist einschließlich der Generierung eines Signals, dass es sich in einzelnen Fällen gegebenenfalls um nicht mehr tolerierbare Defekte handelt, welche ein Verwerfen eines bestimmten Hohlglasartikels als Ausschuss zur Folge haben.
Bezugszeichenliste

1: Hohlglasartikel
2: Längsachse
3: Lichtquelle
4: Polarisationsfilter
5: Polarisationsfilter
6: Kamera
7: Prüfposition

Claims

Verfahren zur optischen Prüfung von Hohlglasartikeln (1) auf Defekte hin, wobei der Hohlglasartikel (1) in einem Strahlengang zwischen einer Lichtquelle (3) und zumindest einer Kamera (6) positioniert wird, wobei mittels der Kamera (6) Bilder von dem Hohlglasartikel (1) erstellt werden und wobei anhand dieser Bilder eine Prüfung hinsichtlich des Vorhandenseins der Defekte durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zu prüfende Hohlglasartikel (1) in den Strahlengang gesetzt wird, dass von dem Hohlglasartikel (1) Bilder sowohl unter der Bedingung des nach Maßgabe einer Durchlichtanordnung eingestellten Strahlenganges als auch unter der Bedingung des nach Maßgabe einer Durchlichtstressanordnung eingestellten Strahlenganges hergestellt werden und dass die Bilder der Durchlichtanordnung und diejenigen der Durchlichtstressanordnung zur Prüfung auf ein Vorhandensein von Defekten des Hohlglasartikels (1) benutzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlglasartikel (1) in den Strahlengang zwischen zwei Polarisationsfiltern (4, 5) gesetzt wird, von denen wenigstens eines ein aktives Polarisationsfilter (5) ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsebenen beider Polarisationsfilter (4, 5) zur Darstellung einer Durchlichtanordnung in eine Parallelstellung gebracht werden, und dass zur Darstellung einer Durchlichtstressanordnung zwischen den Polarisationsebenen der Polarisationsfilter (4, 5) ein Winkel von zumindest angenährt π/2 eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kameras (6) entlang der Peripherie des Hohlglasartikels (1) positioniert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zu prüfende Hohlglasartikel (1) während der Prüfung um seine Achse (2) gedreht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als aktives Polarisationsfilter (5) ein solches benutzt wird, dessen Polarisationsebene elektrisch schaltbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder aller Kameras (6) einer gemeinsamen Auswertung zugeführt werden, hierbei zumindest einen Teil des Umfangs des Hohlglasartikels (1) abbildend.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet zumindest durch eine Lichtquelle (3), Mittel zur wählbaren Einstellung eines nach Maßgabe einer Durchlichtanordnung oder einer Durchlichtstressanordnung einzurichtenden Strahlenganges, eine Prüfposition (7) für einen Hohlglasartikel (1) und zumindest eine Kamera (6).
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel durch Polarisationsfilter (4, 5) dargestellt sind, von denen wenigstens eines ein aktives Polarisationsfilter (5) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine mit einem Drehantrieb in Verbindung stehende, in der Prüfposition (7) angeordnete Stellplatte für den zu prüfenden Hohlglasartikel (1).