DE1648640B2

DE1648640B2 - Vorrichtung zum Nachweis von Fremdstoffen an den Wanden eines durch scheinenden oder durchsichtigen Be halters

Info

Publication number: DE1648640B2
Application number: DE1648640A
Authority: DE
Inventors: Bartholomew John Dublin O' Connor
Original assignee: O' Connor, Bartholomew John; Teoranta, Talcoma
Priority date: 1966-09-29
Filing date: 1967-09-29
Publication date: 1973-12-13
Also published as: NL164964B; NL6802746A; DE1648640C3; GB1206136A; NL164964C; DE1648640A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachweis von Fremdstoffen an den Wänden eines durchscheinenden oder durchsichtigen Behälters mit einer Lichtquelle konstanter Lichtstärke iur Erzeugung eines Abtast-Lichtstrahls mit einer Behälter-Drehvorrichtung, die an der Peripherie eines Drehtisches angeordnet ist, auf dem wiederum auf der dem Zentrum des Drehtisches zugeordneten Seite des Behälters eine Maske mit einem senkrechten Schlitz für den Durchtritt des Lichtstrahls ortsfest angebracht ist, die mit solcher Geschwindigkeit relativ zur Drehgeschwindigkeit der Behälter-Drehvorrichtung umläuft, daß der gesamte Behälter abgetastet wird, mit einer photoelektrischen Einrichtung, der die Lichtstrahlen nach Durchtritt durch den Behälter zugeführt werden und deren Ausgangssignal einem Diskriminator und anschließend einem Arswerfmechanismus zugeführt wird.

Es ist bereits eine Vorrichtung zum Nachweis einer Verschmutzung von Milchflaschen bekannt geworden, die hierzu von einem Lichtstrahl abgetastet und dabei um ihre Achse gedreht wird. Der durch die Flasche hindurchgetretene Lichtstrahl gelangt zu einer photoelektrischen Einrichtung, deren Ausgangssignal zuerst zu einem Diskriminator und dann einem Auswerfmechanismus gelangt. Für die Untersuchung des Flaschenbodens dient ein erstes Abtast-

system mit einem rotierenden, diametralen Schlitz und für die Untersuchung des Mantels der Flasche ist ein zweites Abtastsystem mit einer Serie von engen, vertikalen Schlitzen vorgesehen (Engineering 1966, S. 244 und 245, und The Engineer. 5. Aueust 1966, S. 203).

Bei einer bekannten Vorrichtung zur photoelektrischen Fehlerkontrolle von Materialoberflächen dient ein Spiegelrad zum Erzeugen eines innerhalb eines ortsfesten, durchsichtigen Spaltes hin- und hergeschwenkten Lichtstrahls (deutsche Auslegeschrift 1 193 701).

Auf dem Gebiet der Werkstoffprüfung mit Ultraschall ist es bekannt, einen zu prüfenden Körper gleichzeitig in auf- und abwärts gerichteter sowie in waagerecht hin- und hergehender Richtung bei zusätzlicher relativer Drehung des zu prüfenden Körpers abzutasten (USA.-Patentschrift 3 023 611).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Nachweis von Fremdstoffen an den Wänden und am Boden eines durchscheinenden oder durchsichtigen Behälters diesen in einem einzigen Arbeitsgang vollständig zu prüfen.

Zu^r Lösung dieser Frage schlägt die Erfindung vor, daß bei einer Nachweisvorrichtung der eingangs beschriebenen Art der von der Lichtquelle ausgesandte Abtast-Lichtstrahl auf ein an sich bekanntes Spiegelrad trifft, durch welches ein innerhalb eines nachfolgenden senkrechten ortsfesten, für die Erfassung des gesamten Behälterdurchmessers ausreichend breiten Schlitzes auf- und abwärts geschwenkter Lichtstrahl erzeugt wird, der auf die am Drehtisch angebrachte Maske trifft, und daß zwischen dem zu prüfenden Behälter und der photoelektrischen Einrichtung ein das gesamte durch den Behälter hindurchgetretene Licht sammelnder, mit Diffusionsschinnen ausgekleideter Raum angeordnet ist.

Dabei wird beim Fehlen von Fremdstoffen in dem Behälter trotz der erheblichen und unterschiedlichen Brechung und Streuung des Abtastlichtstrahls praktisch die gesamte Lichtmenge gesammelt, so daß die auf die Nachweisvorrichtung fallende Gesamtlichtmenge im wesentlichen konstant ist. Auf diese Weise ist es möglich, zwischen auf Streu- und Brechungswirkungen zurückzuführenden Signalen und solchen Signalen zu unterscheiden, die dann entstehen, wenn der Abtastlichtstrahl durch in dem Behälter vorhandene Fremdstoffe teilweise zurückgehalten wird.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung

eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiei einer erfindungsgemäßen Einrichtung in einer teilweise als Schnitt gezeichneten Seitenansicht;

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie H-II in Fig. 1;

F i g. 3 ist ein waagerechter Schnitt längs der Linie m-IIIinFig. 1;

F i g. 4 zeigt in einem schematischen Schaltbild das der Einrichtung nach F i g. 1 bis 3 zugeordnete elektrische System.

Gemäß den Zeichnungen umfaßt die Einrichtung einen Lichtprojektor 1 mit einem Kondensor 2 zum Erzeugen eines konzentrierten schmalen Lichtstrahls 3.

Der Lichtstrahl 3 wird auf eine umlaufende Trommel 4 projiziert, auf der zwanzig nach außen reflektierende, ebene, versilberte Spiegel 5 tangential angeordnet sind. Jeder dieser Spiegel hat eine axiale Lunge von etwa 25 mm und eine Breite von etwa IQ mm. Die Trommel 4 sitzt fest auf einer Welle 6, die eine Riemenscheibe trägt, welche durch einen Riemen 8 angetrieben wird; der Riemen 8 läuft über die Riemenscheibe 9 eines Elektromotors 10; die Trommel 4, der Elektromotor 10 und die zugehörigen Teile sind in einem Gehäuse 15 angeordnet, das eine Öffnung 16 aufweist, über die der schmale Lichtstrahl 3 in das Gehäuse eintreten und auf die die Spiegel tragende Trommel 4 fallen kann.

Wenn der Lichtstrahl 3 auf die einzelnen umlaufenden Spiegel 5 fällt, wird er nach unten reflektiert, so daß er durch eine öffnung 21 im Boden des Gehäuses 15 auf einen ebenen, versilberten Spiegel 17 fällt, wobei eine ^Folge von Abtastlichtstrahlen 3 α erzeugt wird, wobei infolge der Reflexion durch die einzelnen ebenen Spiegel 5 jeder Lichtstrahl 3 α einen Abtast .,inkel von 26° einschließt.

Der reflektierte Lichtstrahl 3 α wird erneut durch den Spiegel 17 reflektiert, der geneigt in einer aufreclu stehenden Säule 18 angeordnet ist. welche unterhalb des Gehäuses 15 vorgesehen ist. Ein Drehtisch 19 umschließt die Säule 18, die mit einem senkrechten Schlitz 20 versehen ist, so daß der erneut reflektierte Lichtstrahl 3 b aus der Säule 18 austreten kann.

Der Drehtisch 19 trägt eine aufrecht stehende Maske 25 mit einem senkrechten Schlitz 26, der dazu dient, die aufeinanderfolgenden Lichtstrahlen 3 b bis auf einen bestimmten Teil zurückzuhalten, so daß der Lichtstrahl zu einem schmalen Lichtstrahl ocer Fleck 3 c konzentriert wird, der gemäß F i g. 3 einen Winkel von 20° einschließt, wenn der Tisch 19 zusammen mit der geschlitzten Maske 25 gedreht wird. Somit bewirkt der konzentrierte Lichtfleck eine Abtastung innerhalb eines Winkels von 26° in einer senkrechten Ebene und innerhalb eines Winkels von 20° in einer waagerechten Ebene.

Die zu prüfende Flasche 27 wird längs des Umfangs des Drehtisches 19 durch hier nicht gezeigte Finger bewegt, die dazu dienen, die Flasche gegen umlaufende. Rollen 28 zu drücken, mittels deren die Flasche 27 gedreht wird, während sie die Abtastzone passiert, durch die der konzentrierte Abtastlichtstrahl 3 c fällt, der im wesentlichen auf die Achse der Flasche fokussiert i ί · Das die Flasche 27 passierende Licht fällt auf einen Diffusionssammler 31 und wird mit Hilfe einer Detektorfläche 32 nachgewiesen, die einem Photomultiplikator 33 zugeordnet ist, mittels dessen ein Signal einer noch zu beschreibenden Steuereinrichtung zugeführt wird.

Die Konstruktion des Diffusionskollektors 31 ist derart, daß die gesamte die Flasche 27 passierende Lichtmenge gesammelt wird, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob der konzentrierte Lichtstrahl oder -Fleck 3 c ohne Brechung von der Flasche durchgelassen wird, oder ob sowohl eine Streuung als auch

ίο eine Brechung stattfindet. Zu diesem Zweck besitzt der Diffusionskollektor 31 einen matten weißen Schirm, der so angeordnet ist, daß beim Fehlen von Fremdstoffen in der zu prüfenden Flasche eine konstante Lichtmenge auf die Detektorfläche 32 fällt.

Während des Betriebs ist die Einrichtung nahe einem hier nicht gezeigten Förderband, das die zu prüfenden Flaschen trägt, oder in der Bahn dieses Förderbandes angeordnet. Die zu prüfenden Flaschen werden den umlaufenden Rollen 28 zugeführt, und die Flaschen werden in Anlage an den Rollen gehalten, so daß sie gedrent werden, während sich der Tisch 19 dreht.

Es sei bemerkt, daß während der Abtastperiode der den Schlitz 26 der Maske 25 passierende Lichts'rahl 3 c kontinuierlich in einer senkrechten Ebene eine Abtastung innerhalb eines Winkels von 26° bewirkt, während der Lichtstrahl gleichzeitig durch die Drehbewegung der Maske 25 veranlaßt wird, in einer waagerechten Ebene einen Winkel von 20° zu überstreichen. Ferner wird die Flasche 27 kontinuierlich gedreht, während sie die Abtastzone durchläuft, und die Abtastgeschwindigkeit ist so gewählt, daß die gesamte Fläche der Flasche mit einem Überschuß von 25 ⁰O abgetastet wird. Die Abtastgeschwindigkeit ist auf die Drehung der Flasche so abgestimmt, daß sich die aufeinanderfolgenden Abtastungen um 10⁰O überlappen.

Verringert sich die auf den Detektor 32 fallende Lichtmenge, da der Lichtstrahl durch in der Flasche 27 vorhandene Fremdstoffe teilweise oder vollständig zurückgehalten oder absorbiert wird, verringert sich das Ausgangssignal des Phoxtmultiplikators 33. so daß ein elektrisches Signa¹, zum Anzeigen des Vorhandenseins von Fremdstoffen in der Flasche erzeugt wird. Dieses elektrische Signal wird einem noch zu beschreibenden Mechanismus zugeführt, mittels dessen die Flasche 27 gegenüber ihrem Rückweg zu dem hier nicht gezeigten Förderband umgelenkt wird.
Fig. 4 zeigt die Steuereinrichtung in einem Blockdiagramm. Die Steuereinrichtung umfaßt den Photomultiplikator 33. dessen Ausgangssignal über einen Vorverstärker 37 einem Impulsformer 38 zugeführt wird; der Vorverstärker 37 umfaßt ein Gatter mit verstellbarem Pegel, das so ausgebildet ist. daß unerwünschte Signale unterhalb eines vorbestimmten Signalpegc's nicht durchgelassen werden. Wenn die Intensität des auf den Photomuitiplikator 33 fallenden Lichtes dadurch verringert wird, daß Fremdstoffe in einer Flasche 27 sind, führt der Vorverstärker 37 dem Impulsformer 38 einen Impuls zu, der durch den Impulsformer in eine solche Form gebracht wird, daß er geeignet ist, die nachfolgende logische Schaltung zu betätigen.

Der geformte Impuls wird einem Eingang 41 eines Und-Gatters 39 mit drei Eingängen zugeführt; dieses Gatter tritt nur dann in Tätigkeit, wenn auch Eingangsimpulse an den beiden übrigen Eingängen 42 und 43 erscheinen.

Ferner ist eine TriggerschalUing mit einer Start-Photozclle 44 und einem Impulsformer 45 vorgesehen; diese Triggerschaltung kann ein Signal dem Eingang 42 des Und-Gatters 39 zuführen. Die Photozcllc 44 ist in der Bahn des Abtastlichtstrahls 3 a angeordnet, der die Photozcllc 44 betätigt, wenn der Lichtstrahl 3 ο die Photozellc überstreicht; das resultierende Signal der Photozelle 44 wird dem Impulsformer 45 zugeführt, an den eine Flip-Flop-Schaltung 46 angeschlossen ist, deren Ausgangssignal dem Eingang 42 des Und-Gatters 39 zugeführt wird. Wenn die Photozelle 44 am Beginn des Abtastvorgangs durch den Lichtstrahl 3 a betätigt wild, erscheint am Eingang 42 des Und-Gatters 39 ein kontinuierliches Signal.

Ferner ist eine zweite Triggerschaltung vorgesehen, die eine Stopp-Photozelle 47 und einen Impulsformer 48 umfaßt; die Photozelle 47 wird durch den Abtastlichtstrahl 3 a am Ende des Abtastvorgangs betätigt, um ein Signal zu erzeugen, das mit Hilfe des Impulsformers 48 geformt und der Flip-Flop-Schaltung 46 zugeführt wird, um diese außer Betrieb zu setzen, so daß dem Gattereingang 42 das kontinuierliche Signal nicht mehr zugeführt wird.

An den dritten Eingang 43 des Und-Gatters 39 ist eine weitere Flip-Flop-Schaltung 51 angeschlossen, der ein Signal durch eine Triggerschaltung zugeführt werden kann, die eine mechanisch zu betätigende Auslösevorrichtung 52 und einen Impulsformer 53 umfaßt. Mit der Flip-Flop-Schallung 51 ist eine vierte Triggerschaltung verbunden, die eine mechanisch zu betätigende Stopp-Auslösevorrichtung 54 und einen Impulsformer 55 umfaßt.

Am Beginn der Periode, während welcher die zu prüfende Flasche 27 die Abtastzone durchläuft, wird die Start-Auslösevorrichtung 52 betätigt, um einen Impuls zu erzeugen, der dem Impulsformer 53 zugeführt wird, dessen Ausgangssignal zu der Flip-Flop-Schaltung 51 gelangt, die betätigt wird, um dem Eingang 43 des Und-Gatters 39 einen kontinuierlichen Impuls zuzuführen. Am Ende der Periode, während deren die Flasche die Prüfzone durchläuft, wird die Stopp-Auslösevorrichtung 54 betätigt, um ein Signal zu erzeugen, das durch den Impulsformer 55 geformt und der Flip-Flop-Schaltung 51 zugeführt wird, um

ίο diese außer Betrieb zu setzen, so daß das kontinuierliche Signal dem Eingang 43 des Und-Gatters 39 nicht mehr zugeführt wird.

Es sei bemerkt, daß während des Hindurchlaufens der Flasche 27 durch die Prüfzone am Eingang 43

t5 des Gatters 39 ein kontinuierliches Signal erscheint. Ferner erscheint während der Abtastzeit innerhalb des Abtastwiiikels von 26° ein kontinuierliches Signal am Eingang 52 des Gatters.
Während die Flasche die Abtastzonc durchläuft.

und während der Abtastperiode des Lichtstrahls kann ein durch den Photomultiplikator 33 erzeugtes Signal, das das Vorhandensein von Fremdstoffen in der Flasche 27 anzeigt, zu dem Eingang 41 des Und-Gatters 39 gelangen, um einen Relaisantrieb 57

a5 zu betätigen, mittels dessen ein Relais 58 angetrieben wird, durch welches ein Zurückweisungs-Elektromagnet 59 gesteuert wird.

Wenn der Zurückweisungs-Elektromagnet 59 betätigt wird, wird das Signal der Stopp-Auslösevorrichtung 54 einem hier nicht gezeigten Verzögerungselement zugeführt, wobei das Signal dazu dient, den Rclaisantrieb 57 und den Zurückweisungs-Elektromagneten 59 zurückzustellen, nachdem der Elektromagnet betätigt worden ist, um die zurückgewiesene Flasche umzulenken, so daß sie zu dem Sammeltisch für die zurückgewiesenen Flaschen gelangt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Nachweis von Fremdstoffen an den Wänden eines durchscheinenden oder durchsichtigen Behälters mit einer Lichtquelle konstanter Lichtstärke zur Erzeugung eines Abtast-Lichtstrahls, mit einer Behälter-Drehvorrichtung, die an der Peripherie eines Drehtisches angeordnet ist, auf dem wiederum auf der dem Zentrum des Drehtisches zugeordneten Seite des Behälters eine Maske mit einem senkrechten Schütz für den Durchtritt des Lichtstrahls ortsfest angebracht ist, die mit solcher Geschwindigkeit relativ zur Drehgeschwindigkeit der Behälter-Drehvorrichtung umläuft, daß der gesamte Behälter abgetastet wird, mit einer photoelektrischen Einrichtung, der die Lichtstrahlen nach Durchtritt durch den Behälter zugeführt werden und deren Ausgangssignal einem Diskriminator und anschließend einem Auswerfmechanismus zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Lichtquelle (1) ausgesandte Abtast-Lichtstrahl (3«) auf ein an sich bekanntes Spiegelrad (4, 5) trifft, durch welches ein innerhalb eines nachfolgenden senkrechten ortsfesten, für die Erfassung des gesamten Behälterdurchmessers ausreichend breiten Schlitzes (20) auf- und abwärts geschwenkter Lichtstrahl (3 b) erzeugt wird, der £-^f die am Drehtisch (19) angebrachte Maske (25) trifft, und daß zwischen dem zu prüfenden Behälter (27; und uer photoelektrischen Einrichtung (33) ein üas ge^r imte durch den Behälter hindurchgetretene Licht sammelnder, mit Diffusionsschirmen (31) ausgekleideter Raum angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich drehende, zu untersuchende Behälter (27) und die Maske (25) synchron um den ortsfesten, senkrechten Schlitz (20) umlaufen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Lichtquelle (1) ausgehende Lichtstrahl (3) von dem um eine waagerechte Achse rotierenden Spiegelrad (4. 5) mit veränderlicher Richtung in ein zylindrisches Gehäuse (18) mit senkrechter Achse umgelenkt wird, in dem sich ein geneigt angeordneter Spiegel (17) befindet, vo.. dem die umgelenkten Lichtstrahlen (3 a) zu dem senkrechten Schlitz (20) des Gehäuses reflektiert werden.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oberste und der unterste der Abtastlichtstrahlen (3 c) den ganzen zu untersuchenden Behälter (27) umschließen.