DE19514271C2

DE19514271C2 - Device for checking bottles for damage

Info

Publication number: DE19514271C2
Application number: DE1995114271
Authority: DE
Inventors: Georg Dittie; Dietmar Ley; Jens-Michael Dekarz
Original assignee: Kettner GmbH
Current assignee: Kettner GmbH
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 1999-08-26
Anticipated expiration: 2015-04-22
Also published as: DE19514271A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überprüfen von Flaschen auf Beschädigungen mit einer Beleuchtungseinheit, welche den zu untersuchenden Teil einer Flasche beleuchtet, und einem photosensitiven Bildaufnehmer, auf dem der zu untersuchende Teil der Flasche abgebildet wird.The invention relates to a device for checking Bottles for damage with a lighting unit, which illuminates the part of a bottle to be examined, and a photosensitive image sensor on which the examining part of the bottle is shown.

Eine Inspektionsmaschine mit einer entsprechenden Vorrichtung ist beispielsweise aus dem DE 93 10 623 U1 bekannt.An inspection machine with a corresponding device is known for example from DE 93 10 623 U1.

Aus der DE 31 14 285 C2 ist eine Vorrichtung zur Mündungsflächeninspektion von Flaschen bekannt, die allerdings nicht zur Abbildung der Mündungsseitenwand geeignet ist. Aufgrund dessen ist keine gleichzeitige Kontrolle der Mündungsfläche und beispielsweise eines Schraubgewindes im Bereich der Mündungsseitenwand möglich.DE 31 14 285 C2 describes a device for Mouth surface inspection of bottles known but not to depict the side wall of the muzzle suitable is. Because of this, there is no simultaneous Check the mouth area and, for example, one Screw thread possible in the area of the mouth side wall.

Eine weitere Inspektionsvorrichtung zur Flaschenmündungskontrolle ist in der DE 31 11 194 C2 offenbart, die über ein Linsensystem zur Abbildung einer Flaschenmündung auf photosensitiven Sensoren verfügt. Zur Beleuchtung der Flaschenmündung sind eine Vielzahl von Leuchtkörpern unterhalb des Linsensystems am Transportweg der, Flaschen entlang verteilt angeordnet. Ungünstigerweise ist das Linsensystem sehr aufwendig und es besteht für die ungeschützten Leuchtkörper die Gefahr, durch Verschmutzung oder Beschädigung beeinträchtigt zu werden.Another inspection device for Bottle mouth control is in DE 31 11 194 C2 discloses a lens system for imaging a Bottle mouth on photosensitive sensors. For Illumination of the bottle mouth are a variety of Luminous elements below the lens system on the transport route of Bottles arranged distributed along. Is inconvenient the lens system is very complex and it exists for the unprotected filament the risk of pollution or damage.

Eine andere Inspektionsvorrichtung (DE 41 32 425 A1) besitzt eine Beleuchtungseinrichtung, mit der nur die Mündungsfläche einer Flasche über Lichtwellenleiter beaufschlagbar ist. Zur Erkennung von Rissen sind zahlreiche Lichtempfänger mit zugeordneten Sammellinsen vorgesehen. Diese Vorrichtung ist aufwendig ausgeführt und aufgrund der beschränkten Beleuchtungsmöglichkeiten nicht zur Schraubgewindeinspektion geeignet.Another inspection device (DE 41 32 425 A1) has a lighting device with which only the mouth surface a bottle can be acted upon via optical fibers. For Detection of cracks are numerous with light receivers associated collecting lenses provided. This device is elaborate and due to the limited Illumination options not for screw thread inspection suitable.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine betriebssichere Vorrichtung zu schaffen, bei welcher in einem Schritt unter Verwendung von nur einem einzelnen Kamerasystem sowohl der Mündungsbereich als auch die Außenseite der Mündungsseitenwand überprüfbar ist.It is therefore an object of the invention to be reliable To create device in which in one step under Using only a single camera system both the Mouth area as well as the outside of the Muzzle side wall is verifiable.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein photosensitiver Bildaufnehmer und eine Beleuchtungseinheit gemeinsam auf der gleichen Seite einer Kondensor-Linse angeordnet sind, deren Durchmesser größer als der der zu untersuchenden Bereiche einer Flasche ist, wobei die Strahlen von der Beleuchtungseinheit zur Flasche und die Strahlen von der Flasche zum Bildaufnehmer durch die Kondensor-Linse verlaufen, derart, dass die Strahlen beim Eintritt in die Kondensor-Linse und beim Austritt aus dieser zur optischen Achse hin so gebrochen werden, dass der Brechungsgrad mit zunehmendem Abstand des Eintrittspunktes der Strahlen ansteigt. This task is solved by being a photosensitive Image sensor and a lighting unit together on the same side of a condenser lens are arranged, the Diameter larger than that of the areas to be examined a bottle, the rays from the Lighting unit to the bottle and the rays from the Bottle to the image sensor through the condenser lens run in such a way that the rays when entering the Condenser lens and when emerging from it to the optical Be broken so that the degree of refraction with increasing distance from the point of entry of the rays increases.

Weiterbildungen und/oder besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further developments and / or particularly advantageous refinements of the invention are Subject of the subclaims.

Die Erfindung macht sich hierbei die Erkenntnis zu eigen, daß von einer sogenannten Kondensor-Linse die Lichtstrahlen mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse der Kondensor-Linse stärker abgelenkt werden und so durch geeignete Dimensionierung der Kondensorlinse sowohl der Mündungsbereich als auch das Gewinde am Flaschenhals mit einem Kamerasystem gleichzeitig erfaßbar ist. Der Mündungsbereich der Flasche wird durch die achsnahen Strahlen, das Gewinde durch die stark gebrochenen und schräg in Richtung der optischen Achse verlaufenden achsfernen Strahlen in der Kamera abgebildet. The invention adopts the knowledge that a so-called Condenser lens the light rays with increasing distance from the optical axis of the Condenser lens can be deflected more and so by appropriate dimensioning of the Condenser lens with both the mouth area and the thread on the bottle neck a camera system can be detected simultaneously. The mouth of the bottle is through the rays close to the axis, the thread through the heavily broken and oblique towards off-axis rays running in the optical axis are imaged in the camera.

Eine weitere Überlegung die zur Entstehung der Erfindung führte betraf die Tatsache, daß der Strahlengang der Kondensor-Linse auch sehr gut geeignet ist, das zu untersuchende Objekt gleichmäßig zu beleuchten. Durch eine Anordnung der Beleuchtung auf der gleichen Seite der Kondensor-Linse auf der auch die Kamera angordnet ist, wird sowohl der Mündungsbereich als auch der Gewindebereich der zu untersuchenden Flasche beleuchtet. Durch geeignete Anordnung von Beleuchtung, Kondensor-Linse und Kamera erhält man auch eine optimale Ausleuchtung der zu untersuchenden Flaschenbereiche. Hierbei ist es sogar möglich auf den zu untersuchenden Flaschenbereichen unterschiedliche Beleuchtungsarten in Form von Hellfeldern und Dunkelfeldern zu realisieren.Another consideration that led to the creation of the invention concerned the fact that the beam path of the condenser lens is also very well suited to the one to be examined Illuminate the object evenly. By arranging the lighting on the same The side of the condenser lens on which the camera is arranged is both the The mouth area and the thread area of the bottle to be examined are illuminated. With a suitable arrangement of lighting, condenser lens and camera you get also optimal illumination of the bottle areas to be examined. Here it is even possible different on the bottle areas to be examined Realize types of lighting in the form of light fields and dark fields.

Nachfolgend wird ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Figur und der Bezugszeichenliste näher erläutert.A possible embodiment of the invention is described below with reference to a figure and the list of reference symbols explained in more detail.

Die Figur zeigt in geschnittener Darstellung eine Inspektionseinheit 1 für eine Flasche 2 durch eine Kondensor-Linse 3 wird eine Abbildung sowohl vom Mündungsbereich 4 als auch der Gewindebereich 5 auf die Kamera 6 projeziert. Die optische Achse der Kondensor- Linse 3 fluchtet mit der optischen Achse der Kamera und der Rotationsachse der rotationssymetrischen Flasche 2 und wird im Folgenden generell als Achse 8 bezeichnet. Der prinzipiell eingezeichnete Strahlengang 7 verdeutlicht die Funktionsweise der Kondensor-Linse: Es findet zweimal ein Übergang von einem Medium in ein anderes statt, bei jedem Übergang erfährt der Lichtstrahl eine Brechung. Die Brechung ist hierbei umso stärker, je größer der Abstand von der Achse 8 ist. Die Teilstrahlen 7a, welche in geringem Abstand zur Achse 8 verlaufen werden nur wenig gebrochen und projezieren den Mündungsbereich 4 in die Kamera 6. Die weiter von der Achse 8 entfernten Teilstrahlen 7b und 7c projezieren den Gewindebereich 5 in die Kamera 6.The figure shows a sectional view of an inspection unit 1 for a bottle 2 through a condenser lens 3 , an image of both the mouth area 4 and the threaded area 5 is projected onto the camera 6 . The optical axis of the condenser lens 3 is aligned with the optical axis of the camera and the axis of rotation of the rotationally symmetrical bottle 2 and is generally referred to below as axis 8 . The beam path 7 , which is drawn in in principle, clarifies the functioning of the condenser lens: there is a transition from one medium to another twice, with each transition the light beam experiences a refraction. The refraction is stronger the greater the distance from the axis 8 . The partial beams 7 a, which run at a small distance from the axis 8 , are only slightly broken and project the mouth region 4 into the camera 6 . The sub-beams further away from the axis 8 7 b and 7 c project it to the threaded portion 5 at the camera. 6

Vorraussetzung für ein Funktionieren der der Anordnung ist die Verwendung einer Kondensor-Linse 3 mit einem Durchmesser, der wesentlich größer ist als der Durchmesser der untersuchten Bereiche der Flasche 2. Nur dann treuen die weiter von der Achse 8 entfernten Teilstrahlen 7b und 7c von der Seite auf den senkrecht zum Mündungsbereich 4 stehenden Gewindebereich 5.The prerequisite for the functioning of the arrangement is the use of a condenser lens 3 with a diameter that is substantially larger than the diameter of the examined areas of the bottle 2 . Only then true the removed further from the axis 8 sub-beams 7 b and 7 c from the side of the perpendicular to the mouth portion 4 threaded portion. 5

Durch die etwa in Höhe der Kamera 6 angeordnete Beleuchtungseinheit 9 wird die zu untersuchende Flasche 2 aus der Inspektionseinheit 1 heraus beleuchtet. Die Beleuchtungseinheit 9 besteht aus einer Vielzahl von Lichtquellen, welche auf mehreren konzentrischen Kreisbahnen 10a, 10b, 10c und 10d um die Achse 8 herum angeordnet sind. In der gewählten Darstellungsform sind von den Lichtquellen jeweils nur zwei pro Kreisbahn sichtbar. Die in der Inspektionseinheit 1 angeordnete Beleuchtungseinheit 9 bietet neben dem kompakten Aufbau noch den Vorteil, daß die Kondensor-Linse 3 auch zur Beleuchtung der Flasche 2 aus verschiedenen Richtungen verwendet wird. Die auf den gleichen Kreisbahnen angeordneten Lichtquellen beleuchten hauptsächlich den selben Bereich der Flasche 2.The bottle 2 to be examined is illuminated out of the inspection unit 1 by the lighting unit 9 arranged approximately at the level of the camera 6 . The lighting unit 9 consists of a multiplicity of light sources which are arranged on a plurality of concentric circular paths 10 a, 10 b, 10 c and 10 d around the axis 8 . In the selected form of representation, only two of the light sources are visible per circular path. In addition to the compact design, the lighting unit 9 arranged in the inspection unit 1 also has the advantage that the condenser lens 3 is also used to illuminate the bottle 2 from different directions. The light sources arranged on the same circular paths mainly illuminate the same area of the bottle 2 .

Von den einzelnen Lichtquellen wird das Licht jeweils mit einer keulenförmigen Intensitätsverteilung abgestrahlt und wird in der Kondensor-Linse 3 ebenfalls in Abhängigkeit vom Achsabstand des Auftreffens unterschiedlich stark abgelenkt.The light is emitted from the individual light sources in each case with a lobe-shaped intensity distribution and is also deflected to different extents in the condenser lens 3 depending on the center distance of the impingement.

Mit 11a bis 11d sind die Intensitätsmaxima der einzelnen Strahlenkeulen bezeichnet.The intensity maxima of the individual beam lobes are designated by 11 a to 11 d.

Die ganz am Rand der Kondensor-Linse 3 einfallenden Strahlen 11a werden dabei am stärksten zur Achse 8 hin abgelenkt und fallen unter einem flachen Winkel schräg auf die Dichtfläche 4a des Mündungsbereiches 4. Durch das schräge Auftreffen der Lichtstrahlen 11a wird die Dichtfläche 4a von der Kamera 6 im Dunkelfeld betrachtet. Bei dieser Dunkelfeldbetrachtung sind geringste Unebenheiten durch das an diesen Unebenheiten entstehende Reflexionslicht erkennbar.The rays 11 a incident at the very edge of the condenser lens 3 are deflected most strongly towards the axis 8 and fall obliquely at a flat angle onto the sealing surface 4 a of the mouth region 4 . Due to the oblique incidence of the light rays 11 a, the sealing surface 4 a is viewed by the camera 6 in the dark field. In this dark field observation, the slightest unevenness can be recognized by the reflection light arising from these unevenness.

Durch die Strahlen 11b bis 11d wird der Gewindebereich 5 beleuchtet.Due to the beams 11 b to 11 d of the threaded portion 5 is illuminated.

Die Lichtquellen auf den jeweiligen Kreisbahnen 10a bis 10d sind in der Helligkeit regulierbar. So kann eine gleichmäßige Beleuchtung der untersuchten Flaschenbereiche erzielt werden.The brightness of the light sources on the respective circular paths 10 a to 10 d can be regulated. In this way, uniform illumination of the bottle areas examined can be achieved.

Ein bei der Erfindung ebenfalls gelöstes Problem betrifft das Eliminieren von störendem Reflexionslicht welches von der Lichtquelle 9 ausgehend an der Kondensor-Linse 3 reflektiert wird und von dort in die Kamera 6 gelangt. Um diese Reflexion zu verhindern wird ein Teilbereich 3a der Kondensor-Linse 3 nahe der optischen Achse 8 so behandelt, daß von dort aus keine Lichtstrahlung in die Kamera 6 gelangen kann. A problem also solved in the invention relates to the elimination of disturbing reflection light which is reflected by the light source 9 on the condenser lens 3 and from there reaches the camera 6 . To this reflection is to prevent a portion 3 a of the condenser lens 3 near the optical axis 8 so treated that can come from any light radiation into the camera 6 from there.

Für das Untersuchungsergebnis der Flaschenmündung und des Gewindes ist das vom Teilbereich 3a gelieferte Teilbild ohne Bedeutung, denn es zeigt lediglich den Blick durch die Flaschenöffnung auf den Flaschenboden.For the examination result of the bottle mouth and thread the part of area 3 a supplied frame without significance, because it only shows the view through the bottle opening on the bottom of the bottle.

Um Reflexionen zu verhindern kann man entweder den Teilbereich 3a der Kondensor-Linse 3 abdecken oder in der Kondensor-Linse 3 eine Bohrung anbringen. An der Bohrung in der Kondensor-Linse 3 kann keine Reflektion in Richtung der Kamera 6 auftreten und zudem findet an der Wandung der Bohrung eine Totalreflektion statt, die verhindert, daß über die Bohrung in der Kondensorlinse 3 vagabundierendes Streulicht aus der Kondensor-Linse 3 in Richtung der Kamera 6 austritt. In der Fachwelt hat sich für diese Bohrung der Neologismus "optischer Sumpf" entwickelt.In order to prevent reflections can either cover the portion 3 a of the condenser lens 3 or attaching a bore in the condenser lens. 3 The bore in the condenser lens 3, no reflection can occur at the direction of the camera 6, and also a total reflection takes place at the wall of the bore, which prevents over the hole in the condenser lens 3 stray scattered light from the condenser lens 3 in Direction of the camera 6 emerges. In the professional world the neologism "optical swamp" has developed for this drilling.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich nicht nur zur Überprüfung von Flaschen sondern ist generell zur gleichzeitigen Untersuchung von Gegenständen an deren Oberseite und äusserer Seitenwand geeignet.The device according to the invention is not only suitable for checking bottles but is generally for the simultaneous examination of objects on their top and outer side wall.

Reference list

11

Inspektionseinheit
Inspection unit

22nd

Flasche
bottle

33rd

Kondensor-Linse
Condenser lens

44th

Mündungsbereich
Mouth area

55

Gewindebereich
Thread range

66

Kamera
camera

77

Strahlengang
Beam path

88th

Achse
axis

99

Beleuchtungseinheit
Lighting unit

1010th

Kreisbahn
Circular path

1111

Intensitätsmaxima
Intensity maxima

Claims

1. Device for simultaneously checking different areas of bottles for damage

1. with an illumination unit ( 9 ) which illuminates the areas of the bottle ( 2 ) to be examined,
2. with a photosensitive image sensor ( 6 ), which is arranged together with the lighting unit ( 9 ) on the same side of a condenser lens ( 3 ), the diameter of which is larger than that of the areas to be examined, wherein
3. the rays ( 11 ) from the lighting unit ( 9 ) to the bottle ( 2 ) and the rays ( 7 ) from the bottle ( 2 ) to the image sensor ( 6 ) run through the condenser lens in such a way that
4. the rays ( 7 , 11 ) upon entry into the condenser lens ( 3 ) and upon exit therefrom towards the optical axis ( 8 ) are refracted so that the degree of refraction increases with increasing distance from the point of entry of the rays ( 7 , 11 ) increases.

2. Device according to claim 1, characterized in that the lighting unit ( 9 ) has a plurality of individual light sources and the luminous intensity of these light sources is adjustable.

3. Device according to claim 2, characterized in that the individual light sources of the lighting unit ( 9 ) are arranged on circular paths ( 10 a, 10 b, 10 c, 10 d) concentrically about the axis ( 8 ).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the condenser lens ( 3 ) has a reflection-free region ( 3 a) arranged around the axis ( 8 ) and in the vicinity of the axis ( 8 ).

5. The device according to claim 4, characterized in that the condenser lens ( 3 ) in the region ( 3 a) has a cover or a bore.