DE1797110C3

DE1797110C3 -

Info

Publication number: DE1797110C3
Application number: DE1797110A
Authority: DE
Inventors: Fredrick L. Torrance Calif. Calhoun (V.St.A.)
Original assignee: ATO Inc
Current assignee: Scott Technologies Inc
Priority date: 1967-08-16
Filing date: 1968-08-16
Publication date: 1974-04-11
Also published as: JPS5026935B1; DE1797110B2; BE719621A; NL6811734A; US3529167A; FR1597442A; DE1797110A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtu..'g zum reststellen von Verunreinigungen in durchsichtigen Behältern, insbesondere Flaschen, bestehend aus einer Lichtquelle, einem ersten, oberhalb der Behältermündung angeordneten optischen System, einem zweiten, oberhalb des ersten Systems angeordneten optischen System, in dem eine Blende angeordnet ist, und einer Meßeinrichtung, wobei die beiden optischen Systeme mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten antreibbar sind.

Aus der USA.-Patentschrift 3 081666 ist eine Vorrichtung zum Inspizieren von Behältern bekannt, wobei diese von unten beleuchtet und von oben betrachtet werden. Zwischengeschaltet sind zwei optische Systeme, die mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten antreibbar sind. Das eine optische System weist dabei eine mit Rasten versehene Scheibe als Blende auf. Bei dieser Vorrichtung ergibt sich der Nachteil, daß durch die Beleuchtung von unten auch Unebenheiten im Flaschenboden sowie unterschiedliche Färbungen der Flasche zu einer veränderten Anzeige führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Verunreinigungen in der Flasche selbst erkannt werden können, ohne daß die obenerwähnten Nachteile auftreten. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Blende im wesentlichen aus einer durchsichtigen Platte besteht, bei der eine im Verhältnis mr Gesamtfläche kleine Teilflächc undurchsichtig ausgebildet ist.

Bei einer Drehung führt dies dazu, daß normalerweise eine bestimmte Lichtintensität gemessen wird, die durch die durch den Fiaschcnboden durchtretende Lichtmenge, die auf der Blende nicht durchsichtige Fläche und die Verunreinigungen in der Flasche bestimmt wird. Wenn die undurchsichtige Fläche die Verunreinigungen überdeckt, dann führ! dies zu einer meßbaren Erhöhung der Lichtintensität.

Die Blende kann dabei eine schmale, radiale undurchsichtige Fläche, eine schmale, diametrale undurchsichtige Fläche oder zwei sich gegenüberliegende undurchsichtige Flächen aufweisen.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 teilweise im Schnitt die erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig.2 eine schematische Darstellung des optischen Systems,

Fi g. 2 a, b verschiedene Blende und

Fig.2c, d die Inspektionsfelder bei Blenden gemäß der F i g. 2 a, b.

Behälter 10, wie Flaschen, werden auf einem Transportband 11 an der Inspektionsstation vorbeitransportiert. Sie sollen in einem gewissen Ausmaß durchscheinend sein, d. h., die Wand und insbesondere der Boden darf nicht vollständig undurchsichtig sein. Innerhalb dieser allgemeinen Regel kann jedoch die Durchsichtigkeit und Farbe erheblich schwanken. Das Transportband 11 weist Fenster 13 oder andere durchscheinende Abschnitte auf, die den Durchtritt des Lichtes von einer Lichtquelle 12 ermöglichen, die unter dem Transportband 11 angeordnet ist. Durch die Lichtquelle wird insbesondere der Boden der Flasche erleuchtet.

Die eigentliche Vorrichtung weist ein Gehäuse 20 auf, das über dem Transportband 11 angeordnet ist. Das Gehäuse 20 kann für die Inspektion von Flaschen unterschiedlicher Höhe angehoben oder abgesenkt werden. Im Boden des Gehäuses 20 ist eine öffnung 21 vorgesehen. Eine röhrenförmige Verlängerung 23 einer Scheibe 24 ist in einem Lager 22 über der Öffnung 21 angeordnet. Die Rotationsachse ist mit 25 bezeichnet. Um das untere Hnde der röhrenförmigen Hülse 23 ist ein Tragring 26 angeordnet, wobei an diesem Ring ein ringförmiger Permanentmagnet 27 vorgesehen ist.

Die Scheibe 24 mit der Hülse 23 nimmt ein Rohr 31 auf, das zu einem Muffeneinsatz 30 gehört. Die Muffe weist einen ringförmigen magnetisierbaren Hauptflansch 32 mit einer zyiinderförmigen Bohrung auf, von wo aus sich das Rohr 31 koaxial hierzu erstreckt. Das Rohr 31 und die Hülse 23 sollten eng angepaßt sein, brauchen jedoch nicht zu einem Reibungseingriff zu führen, vielmehr sollte das Rohr 31 leicht aus der Hülse 23 lösbar sein. Die obere, ringförmige Schulter des Flansches 32 wird durch den Ringmagneten 27 angezogen. Der Magnet 27 verbindet die Muffe 30 mit der Scheibe 24 zwecks gemeinsamen Umlaufens. Das röhrenförmige Innere der Muffe 30 nimmt ein optisches System 300 auf, das eine primäre Linse 301, ein erstes Prisma 302, ein zweites Prisma 303 und eine sekundäre Linse 304 aufweist, die alle optisch ausgerichtet sind. Die optischen Achsen der Linsen fallen miteinander und mit der Drehachse 25 der Scheibe 24 zusammen. Eine Mehrzahl von Abstandshaltern 35 bestimmt die relative Lage der optischen Elemente 301 bis 304 relativ zueinander längs der Achse 25. Ein O-Ring 36 führt zusammen mit einer Haltekappe 37 dazu, daß die primäre Linse 301 in einer derartigen Lage gehalten wird, daß sie der öffnung einer Flasche gegenüber-

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liegt. Die primäre Linse 301 begrenzt eine i-:i>_L-ne, die lungsfeld das auf eine lichtempfindliche Zelle fällt.

_a|_s ein festgelegter Parameter der Vorrichtung he- Die Linse 42 weist eine kleine Brennlänge auf. Die

,rachiei ^w.^{crdcn kann}\ _, Eintrittsebctie der Zelle ist die Abbildungsebene der

Die anderen optischen Elemente .102, 303 und 304 Linse 42 für (hypothetische) Gegenstände in der

weisen eine Lage relativ zu der Linse 301 auf, die 5 Ebene der primären Linse 301. Somit beobachtet die

von der Art der zu inspizierenden Flasche abhängt, Kondensorlinse 42 die öffnung des Systems 300, ins-

„nd zwar insbesondere der Höhe der Flasche und besondere bezüglich der primären Linse 301, so daß

dem Durchmesser des Bodens derselben. Unter- die Abbildung dieser öffnung die Räche auf der

schiedliehe Muffen mit unterschiedlichen sekundären Zelle begrenzt, die beleuchtet wird.

Linsen 302 una/oder unterschiedliche Abstandshal- io Wie angegeben, begrenzt die öffnung der Blende

ter 35 werden hierzu verwendet. Die Prismen 302 44 das Objektfeld in dem Flaschenboden, wie es auf

und 303 sind vorzugsweise ähnlich und führen zu der Blende abgebildet wird.

einer abgelenkten optischen A.chse 25' des Systems Ein Motor 60 treibt eine Scheibe 61 mit relativ

an der Objektseite. Das Objektfeld ist somit nicht großem Durchmesser sowie eine zweite Scheibe 62

symmetrisch relativ zu der Achse 25. Das Verhältnis 15 mit relativ kleinem Durchmesser an. Die Scheibe 43

zwischen den Achsen 25 und 25' ist am besten *.. ist mit der Scheibe 61 über einem Riemen gekuppelt,

Hand der Fig.2ersichtlich. wodurch sich eine relativ hohe Drehgeschwindigkeit

Der Ablenkungswinkel der optischen Achse, d. h. der Blende 44 ergibt. Die Scheibe 24 is! an die

der Wickel zwischen der Achse des Abbildungsfeldes Scheibe 62 mittels eines weiteren Riemjns angekup-

25 und der Achse des Objektfeldes 25' hängt von ao pelt, so daß eine relativ geringe D.ehgeschwindigkeit

dem a/imuthanen Verhältnis zwischen den zwei Pris- erzielt wird. Das Verhältnis zwisr'-en der Drehge-

men 302 und 303 ab. Jedes Prisma führt zi- einem schwindigkeit der Scheibe 43 und der Prehgeschwin-

speziellen Ablenkungswinkel, und bei Vorliegen in digkeit der Scheibe 24 kann sich auf 3,4 oder 5:1

einer komplementären Lage heben sich die Ablen- belaufen. Beispielsweise kann die Blende mit

kungs^inkel auf, und die lesultierende Ablenkung ist 35 48 000 U/min umlaufen, und die Optik 300 kann mit

gleich null. Bei Vorliegen in einer symmetrischen einer Geschwindigkeit (für die Nutation des zum je-

Lage im Verhältnis zu einer Mittclebene zwischen weiligen Zeitpunkt vorliegenden Blickfeldes) von

denselben addieren sich die Ablenkungen zwischen 12 000 U/min umlaufen.

diesen, wodurch ein größter Ablenkungswinkel zwi- Das zum jeweiligen Zeitpunkt vorliegende Blickschen den Achsen 25 und 25' ausgebildet wird, wie 30 feld ist die Blendenöffnung, wie sie durch die Linsen er mittels dieser zwei Prismen erhalten werden kann. 301 bis 304 auf den Boden einer Flasche projiziert Jede zwischen der azimuthalen Lage der Prismen wird. Die Blende 44 wird z. B. durch eine im wesent- 302 und 303 vorliegende Lage relativ zueinander liehen durchscheinende Scheibe mit zwei kurzen, unfiihrt zu einem Ablenkungswinkel, der kleiner als der durchsichtigen Feldern 48 gebildet, deren jedes sich größte Winkel, jedoch größer als null ist. Eine Fein- 35 radial nach innen von dem Umfang der Blende aus einstellung läßt sich hier durch Drehen der primären und über einen Teil des Durchmessers desselben erLinsen 301 und des Prismas 302 zusammen mit dem streckt. Somit liegen im Inneren des zum jeweiligen Abstandshalter um die Achse 25 erzielen, wobei das Zeitpunkt vorliegenden Blickfeldes zwei Flächenfel-Prisma 303 in seiner Lage verbleibt. der 48' vor. Der verbleibende Teil des Betrachtungs-

In einem Joch 41 ist ein zweites optisches System 40 feld^s wird zu diesem Zeitpunkt beobachtet. Die Ab-

40 mit einer Kondensorlinse 42, die in dem Inneren bildung dieser Flächen 48' wird auf die zwei nicht

einer Scheibe 43 angeordnet ist, befestigt. An der durchsichtigen Felder 48 der Scheibe projiziert und

Scheibe 43 ist eine Blende 44 zwischen Abstandshal- somit nicht durch die Zelle 50 gesehen. Bei Umlauf

Urn 47 und 48 nahe der Kondensorlinse 42 angeord- der Blende 44 laufen die nicht beobachtbaren Flä-

net. Die Scheibe 43 weist eine röhrenförmige Verlän- 45 chenfelder 48' ebenfalls um, so daß tatsächlich das

gerung 45 auf, die in dem Joch 41 mittels eines La- gesamte Beobachtungsfeld beobachtet wird. Ein

gers 46 befestigt ist. Schmutzteilchen in dem zum jeweiligen Zeitpunkt

Das Linsensystem 301 bis 304 bildet den Boden vorliegenden Beobachtungsfeld, das jedoch nußerciner Flasche in der Eberx der Blende ab. Das an- halb der Flächenfelder 48', die nicht beobachtet werwendbare Abbildungsfeld ist durch die optische öff- so den können, vorliegt, führt zu einer gewissen Verrinnung der Blende 44 begrenzt, und dies ist der innere gerung des die Zelle erreichenden Lichtes. Wenn im Durchmesser des Abstandshalters 47, der die Blende V^rlajf der Drehbewegung der Blende ^ dieses 44 hält. Das optische System 300 bildet ein Objekt- Schmutzteilchen sich in einem Flächenfeld 48 befinfeld in diesem Abbildungsfeld ab, das (für kleine det, wird das von dem Beobachtungsfeld aus kom-Winkel zwischen den Achsen 25, 25') ein Kegel um 55 mendc und die Zelle erreichende Licht weht mehr die Achse 25' ist, wodurch sich ein kreisförmiges In- durch das Schmutzteilchen geschwächt und wird tatipektionsfeld in dem Boden einer Flasche um einen sächlich eine Verr'ärkung erfahren.
Mittelpunkt herum ergibt, wobei die Achse 25' durch Wenn die durchschnittliche Winkelbreite jedes diesen Boden hindurchtritt. Dieses inspektionsfeld ist Feldes 48' sich auf Mn des vollen Kreises beläuft und bezüglich der Achse 25 exzentrisch. Während des 60 wenn sich die Drehgeschwindigkeit der Blende auf U Umlaufens des Systems 300, und zwar bezüglich der beläuft und wenn weiterhin angenommen wird, daß Prismen, nutiert dieses Inspektionsfeld um die Achse das Betrachtungsfeld nicht nutiert, wird das Feld 48' 25, wodurch sich ein Überstreichen eines Gcsamtfcl- über ein Schmutzt.jilchen während jedes Umlaufens des ergibt, das groticr als das zum jeweiligen Zeit- in einer Zeitspanne gleich l/l/·« geführt. Bei Nutic punkt vorliegende Blicki'eld ist. Das Verhältnis zwi- 65 rcn des Betrachtungsfeldcs ist die Zeitspanne gn"<l.ler sehen dem nuticrenden Feld und dem Gcsamtfeld (kleiner), wenn die Bewegungsrichtung eines Feldes 102 ist in der Fi g. 2 wiedergegeben. 48', bedingt durch das Umlaufen der Blende, entge-

Die Kondcnsorlinse 42 bewirkt ein diffuses Strah- gengesetzt zu oder gleich der Richtung der Nutation

ist. Wenn die Nutationsgesehwindigkeit sich auf V gezeigten Flächen vorliegende Schmutzteilchen nicht

beläuft, kann die Zeitspanne, innerhalb derer über das Licht modulieren. Eine Erhöhung der Meßge-

ein Schmutzteilchen eine zeitweilig nicht beobacht- schwindigkeit von z. B. auf ein Verhältnis von 5 : I

bare Fläche geführt wird, sich auf \l(U\V)i\ und führt dazu, daß diese inneren Flächen in Fortfall

M(U-V)H belaufen. 5 kommen.

Auf Grund der Drehung der Prismen 302 und 303 Eine Doppelspeichenblende, wie in der Fig. 2 b nutiert das Betrachtungsfeld um die Achse 25 und gezeigt, führt zur Ausbildung einer Fcldabdeckung wird über das gesamte Beobachtungs- und Inspiik- oder Feldüberstrcichung für das gleiche Geschwintionsfeld 102 geführt. Die Kombination aus der digkeitsvcrhältnis 4 : 1, wie es in der Fig. 2d (gestri-Drehbewegung der Blende und der Nutation des FeI- io cheltes Feld) gezeigt ist. Die Kreislinie beschreibt des führt r.u einem speziellen Überstreichen jeder den Laufweg eines Endes des zeitweilig nicht beobzeitweilig nicht beobachtbaren Feldfläche 48' und achtbaren Flächenfeldcs bei dieser Doppelspcichenhängt stark von dem Verhältnis zwischen den Nuta- type während eines Umlaufens der Blende, und die tions- und Drehgeschwindigkeiten ab. Die Aufgaben- gestrichelte Linie gibt den Laufweg an dem anderen stellung geht dahin, daß jeder Punkt in dem gesam- 15 Ende wieder. Im Inneren des Feldes 102 liegen keine ten Beobachtungsfeld 102 wenigstens einmal durch gestrichelten Flächen vor, und lediglich kleine Umwenigstens eine der zeitweilig nicht beobachtbaren fangsflächcn werden nicht überstrichen. Bei Auswahl Fcldflächen überstrichen wird. Wenn man mit Wech- des gesamten Inspektionsfeldes in einer Größe, gröselstrom arbeitet, um das Vorliegen von Schmutzteil- ßer als der Boden der Flasche, kann auch hier wiechen festzustellen, werden Störungen erheblich ver- »o derum der gesamte Boden überstrichen werden, ringert, wenn das gesamte nicht beobachtbare Flä- Wenn man mehrere Nutationszyklen für die Feldchenfeld klein ist und wenn nur wenige Schmutzteil- überstreichurig vorsieht, ist eine weitere Verringechen vorliegen. Dies erfordert ein relativ hohes Ver- rung in dem Geschwindigkeitsverhältnis möglich, hällnis der Dreh- zu den Nutationsgeschwindigkei- wenn die Blendcngeschwindigkiet nicht ein ganzes ten, wodurch wiederum die Bandbreite von Signalen »s Vielfache¹! der Nutationsgesehwindigkeit ist. verkleinert wird. Es ist zu beachten, daß bezüglich der Doppelspei-Die Drehgeschwindigkeit könnte so ausgewählt chcnblende nach der F i g. 2 b die ringförmige Fläche werden, daß dieuclbe nicht ein ganzes Mehrfaches des Gesamtfeldes längs des Laufweges der Achse 25', der Nutationsgesehwindigkeit ist, und wenn die d. h. bezüglich des Mittelpunktes des zum jeweiligen Beobachtungszeit mehr als einen vollständigen Nuta- 3° Zeitpunkt vorliegenden Beobachtungsfeldes durch tionszyklus für die Beobachtung erlaubt, werden tote das mittlere Teil der Speiche sowie durch äußere La Flächen, d. h. Teile in dem gesamten Inspektionsfeld, gen derselben während verschiedener Phasen überdie nicht durch wenigstens ein zeitweilig nicht strichen wird, so daß das Mittelteil in Fortfall kcimbeobachtbares Flächenfeld während irgendeines Nu- men kann, und hierdurch ergibi sich die spezielle tatinnszyklus überstrichen werden, während eines an- 35 Konfiguration der in der Fig.2 gezeigten Blende. deren überstrichen werden. Dies ermöglicht wie- Bei Erhöhen des Geschwindigkeitsverhältnisses auf dcrum relativ geringe Geschwindigkeitsverhältnisse. 5: 1 können die undurchsichtigen Flächen 48 kürzer Wenn das System jedoch so vorgesehen ist, daß ein gemacht werden, und/oder eine der undurchlässigen vollständiges Überstreichen während eines Nuta- Flächen 48 kann sogar in Fortfall kommen, und tionszyklus mit Sicherheit erfolgen soll, dann muß 40 trotzdem erhält man ein vollständiges Überstreichen das Geschwindigkeitsverhältnis der Drehbewegung bzw. Abdeckung.

zu der Nutation sehr groß sein. In jedem Fall wird Im allgemeinen, wie weiter oben angegeben, wird

dieses Verhältnis um so größer sein, je kleiner das ein Schmutzteilchen relativ kleiner Größe zu einer nicht beobachtbare Flächenfeld ist. Veränderung der Lichtintensität führen, wie sie in

Eine speicherartige Blende, wie in der F i g. 2 a ge- 45 die Zelle aufgenommen wird, und dies entspricht zeigt, führ; zu einer rechtwinkligen Fläche, die zeit- einer Erhöhung der Intensität für eine Periode in weilig nicht beobachtbar ist, und hat eine Länge dem Bereich (U+V)IIn bis (U-V)IIn. Die Zelle gleich einem vollen Radius des zum jeweiligen Zeit- bildet sodann ein elektrisches Signal aus, das k .nnpunkt vorliegenden Beobachtungsfeldes. Diese zeichnend für die durchschnittliche Strahlungsinten-Blende wird bestimmte Flächen in dem Gesamtfeld 50 sität ist, wie sie durch die Zelle während eines Nutanicht abgedeckt lassen, wenn sich das Geschwindig- tionszyklus empfangen wird, und hierbei sind drei keitsverhältnis auf 4: 1 beläuft. Das Abdecken oder Komponenten überlagert. Hierbei handelt es sich er-Überstreichen des Gesamtfeldes 102 mittels einer stens um Veränderungen in der durchschnittlichen derartigen Blende ist in der F i g. 2 c gezeigt, wobei Feldintensität des zum jeweiligen Zeitpunkt vorliedie Pfeile verschiedene Lagen der Speiche wiederge- 55 genden Betrachtungsfeldes während eines Nutationsben, die das vorübergehend nicht beobachtbare Flä- zyklus mit einer Frequenz V, zweitens um Verändechenfeld definieren. Die gestrichelten Flächen wer- rungen, bedingt durch Schmutzteilchen, wodurch den nicht durch dieses zeitweilig nicht beobachtbare sich Signale mit Frequenzen in diesen Bereichen er-Flächenfeld überstrichen, so daß in diesen gestrichelt geben, und drittens um Störungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Feststellen von Verunreinigungen in durchsichtigen Behältern, insbesondere Flaschen, bestehend aus einer Lichtquelle, einem ersten oberhalb der Behältermündung angeordneten optischen System, einem zweiten oberhalb des ersten Systems angeordneten optischen System, in dem eine Blende angeordnet ist, und einer Meßeinrichtung, wobei die beiden optischen Systeme mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (44) im wesentlichen aus einer durchsichtigen Platte besteht, bei der eine im Verhältnis zur Gesamtfläche kleine Teilfläche undurchsichtig ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (44) eine schmale, radiale undurchsichtige Fläche aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (44) eine schmale, diametrale undurchsichtige Fläche aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (44) zwei sich gegenüberliegende undurchsichtige Flächen (48') aufweist.