DE19534347A1

DE19534347A1 - Behälterprüfmaschine mit aufeinanderfolgend angesprochenen Abgleichbildern zum rechnergeführten Abgleich

Info

Publication number: DE19534347A1
Application number: DE19534347A
Authority: DE
Inventors: Jayesh K Champaneri; Leo Baldwin; Robert A Hansen
Original assignee: Emhart Glass Machinery Investments Inc
Current assignee: Emhart Glass SA
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 1996-04-25
Also published as: FR2724731A1; GB9518271D0; FR2724731B1; JPH08178617A; US5495330A; GB2293237B; GB2293237A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Maschinen zum Prüfen von Glas- oder Kunststoffbehältern wie bspw. Flaschen.

Bei bekannten Maschinen - vergl. die US-PSn 5 256 871 und 4 025 201 - werden zwei Ansichten eines zu prüfenden Behäl ters über optische Systeme mit Periskopen, Linsen, reflek tierenden Prismen und Spiegeln manipuliert. Derartige Sy steme erfordern eine Justage (Abgleich) - eine sehr schwie rige und verwirrende Aufgabe.

Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, den Ab gleich solcher Systeme zu erleichtern.

Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung er geben sich aus dem folgenden Teil dieser Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen, die eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen.

Fig. 1 zeigt eine schaubildliche Schrägansicht der er findungsgemäßen Prüfmaschine;

Fig. 2 zeigt auf einem Computer-Bildschirm vier Ab gleichbilder - "Zoom", "Flasche gemittet", "Scharfeinstellung" und "Prisma-Drehposition", die größtenteils bei der Jobeinrichtung verwendet werden;

Fig. 3 zeigt einen Computerbildschirm für die Steuerung der in der Fig. 1 gezeigten Prüfmaschine mit den neun Abgleichbildern die größtenteils bei der Ma schineneinrichtung verwendet werden:
1 Azimuth/Kameraspiegel - links oben,
2 Elevation/Kameraspiegel - Mitte links,
3 Kamera-Drehposition - links unten,
4 Elevation/rechter hinterer Spiegel - Mitte oben,
5 Azimuth/linker hinterer Spiegel - Mitte,
6 Elevation/linker hinterer Spiegel - Mitte unten,
7 unterer Spiegel des linken Periskops - rechts oben,
8 unterer Spiegel des rechten Periskops - Mitte rechts, und
9 Azimuth/rechter hinterer Spiegel - rechts unten;

Fig. 4 zeigt den Rechnerkamera-Bildschirm, wie er im Normalbetrieb bei verstelltem Kamerazoom er scheint (Abgleich);

Fig. 5 zeigt gem. Fig. 4 den Rechnerkamera-Bildschirm bei verstelltem Prisma (Fehlabgleich);

Fig. 6 zeigt gem. Fig. 4 den Rechnerkamera-Bildschirm bei Fehlausrichtung der Kamera;

Fig. 7 zeigt gem. Fig. 4 den Rechnerkamera-Bildschirm bei einem Azimuthfehler des Kameraspiegels;

Fig. 8 zeigt gem. Fig. 4 den Rechnerkamera-Bildschirm mit zwei Flaschenbildern bei Fehlabgleich des linken und rechten unteren Periskopspiegels;

Fig. 9 zeigt gem. Fig. 4 den Rechnerkamera-Bildschirm bei falschem Elevationsabgleich des linken und rechten hinteren Spiegels;

Fig. 10 zeigt gem. Fig. 4 den Rechnerkamera-Bildschirm bei einem Azimuthfehler des linken hinteren Spie gels;

Fig. 11 zeigt gem. Fig. 4 den Rechnerkamera-Bildschirm bei einem Azimuthfehler des rechten hinteren Spiegels;

Fig. 12 zeigt gem. Fig. 4 den Rechnerkamera-Bildschirm bei einem Elevationsfehler des rechten hinteren Spiegels;

Fig. 13 zeigt ein Rechner-Flußdiagramm des neuen Job-Ein richtvorgangs; und die

Fig. 14A bis 14C zeigen das Rechner-Flußdiagramm für die Maschineneinrichtung.

Ein mit konstanter Geschwindigkeit durchlaufender waage rechter Förderer 10 führt einen vertikal stehenden Glasbe hälter (Flasche) 11 durch die dargestellte Prüfposition. An dieser Stelle richten zwei Lichtquellen 12, bei denen es sich um hinter dem Förderer angeordnete Kurzbogenblitzröh ren handeln kann, diffuses Licht waagerecht unter einem Winkel von ca. 45° zum Förderer an der Flasche vorbei. Die se Strahlen 14 aus diffusem Licht schneiden die vertikale Achse 15 der in der Prüfposition befindlichen Flasche im rechten Winkel. Die Strahlen sind größer als der größte zu prüfende Behälter, so daß das Licht immer das gesamte Pro fil(seitlich und oben) des in der Prüfposition befindlichen Behälters umstrahlt. Das Licht aus jeder Lichtquelle wird auf Paare 16, 17 vertikal zugeordneter Spiegel (Periskope) gerichtet, die vor dem Förderer angeordnet sind und die Strahlen waagerecht auf hintere rechte und rechte Umlenk spiegel 18 zurückwerfen. Die Umlenkspiegel richten die Strahlen auf die reflektierenden Flächen 20 eines reflek tierenden Prismas 22, die die Strahlen auf eine entspre ch′ende Hälfte des Bildes einer 2-dimensionalen (CCD-) Ka mera 24 richten (ein Kameraspiegel 25 reflektiert die Strahlen vertikal aufwärts zur vertikal abwärts schauenden Kamera). Beide Bilder lassen sich auf einem geeigneten Bildschirm 26 darstellen; ein Bildverarbeitungsrechner 28 wertet beide Ansichten aus, um zu gewährleisten, daß das Profil nicht fehlerhaft ist. Der Bildverarbeitungsrechner gibt ein Gut- oder Schlecht-Signal 30 ab. Es sei bspw. der Behälterhals oder der gesamte Behälter aus dem Sollzustand gebogen. Die Außenfläche der Flasche kann eine umlaufende Falte oder eine Setzlinie enthalten oder die Flasche kann ein "Ausreißer" sein, d. h. eine ungeplante Vertiefunng ent halten. Alle diese Defekte kann der Bildverarbeitungsrech ner 28 identifizieren, indem er das Behälterprofil mit einem Idealprofil vergleicht.

Die Kamera ist so gelagert, daß ihre Drehlage sich ändern läßt (vergl. die Pfeile 30); sie hat einen Zoomlinsenring 42, mit dem sich ihr Abstand zum reflektierenden Prisma 22 ändern läßt (Pfeil 31), sowie einen Fokussierring 43 zur Scharfeinstellung (jeweils optional; es kann sich um ein kombiniertes System handeln). Der Kameraspiegel 25 sowie der rechte und linke hintere Spiegel 18 sind auf kinemati schen 3-Punkt-Lagern angeordnet. Sie können also unabhängig voneinander um die in der Spiegelebene verlaufende waage rechte und senkrechte Achse (vergl. die Pfeile 32, 34, 35 und 38) bewegt werden. Das reflektierende Prisma ist trans latorisch zur Kamera hin- und von ihr wegbewegbar gelagert (vergl. den Pfeil 40), während die Periskope 16, 17 auf kinematischen 3-Punkt-Lagern sitzen, die eine Drehung um eine durch den unteren Periskopspiegel verlaufende Achse erlauben, die jeden Spiegel zu waagerecht nebeneinander liegenden Hälften teilt. Die Drehung um diese Achsen ist mit den Pfeilen 42 dargestellt. Die Drehposition um eine vertikale Achse sei hier als Azimuth, die Drehposition um eine waagerechte Achse als Elevation bezeichnet.

Bei fokussierter Kamera ist das System ideal abgeglichen, wenn die Achsen der beiden Flaschenbilder sich mit den Linien A-A′ und B-B′ (Fig. 1) decken, die Unterkante des Flaschenbildes auf der Linie X-X′ liegt und der obere Rand des Flaschenbildes die Linie Y-Y′ berührt. Der Rechner 28 kann also den Ort und die Kipplage der Achsen der Flaschen bilder relativ zueinander und relativ zu den Linien A-A′ und B-B′, den Ort der Unter- und der Oberkante jedes Flaschen bildes und deren Ort relativ zum Ideal bewerten, ob die Bilder um die Linsenachse Z gedreht sind oder der Abstand der Bilder hinsichtlich des seitlichen Abstand oder einer vertikalen Verschiebung oder Verdrehung fehlerhaft ist oder ob die Behälterbilder einwandfrei fokussiert sind.

Jedes Abgleichbild 50 (Fig. 3) zeigt einen Gutbereich 52 sowie ein bewegliches Anzeigeelement bzw. einen Zeiger 54, der, wenn im Gutbereich, anzeigt, daß das jeweilige Element einwandfrei ausgerichtet ist. Diese Abgleichbilder werden beim anfänglichen Einrichten der Maschine und danach haupt sächlich beim Jobeinrichten verwendet. Einige Abgleichbil der werden auf irgendeine zweckmäßige Weise - bspw. unter Änderung der Hintergrundfarbe des Abgleichbilds in einer gewählten Folge eingeschaltet. Die Kameraspiegel-Azimuthan zeige ist schraffiert dargestellt, um zu zeigen, daß ihr Erscheinungsbild sich von dem der anderen Abgleichbilder unterscheidet.

Die Fig. 2 zeigt vier Abgleichbilder, die nach dem ersten Einrichten der Maschine (Montage und und regelmäßiges Nach stellen) zum jedesmaligen Einrichten eines neuen Jobs (Ar beitauftrags) verwendet werden.

Zoom - Füllen die Flaschenbilder das Abgleichbild verti kal nicht aus (Fig. 4) oder sind sie zu groß sind für das von den Linien X-X′ und Y-Y′ aufgespannte waagerechte Band, liegt der Zeiger im Abgleichbild "Zoom" links oder rechts vom Gutbereich. Die Bedienungsperson verstellt dann die Zoom-Linse (und ändert damit die Lage des Zeigers), bis die Flaschenbilder das horizontale Band vertikal richtig aus füllen; dies ist unter Beobachtung des Abgleichbildes mög lich. Eine rage des bewegbaren Zeigers im Gutbereich zeigt der Bedienungsperson die richtige Zoomeinstellung an. Eine entsprechende Breitenbewertung erfolgt für die Einstellung auf sehr breite Flaschen.

Prisma-Drehposition - Ist der Abstand des Reflektor prismas zur Kamera zu groß (Fig. 5) oder zu klein, zeigen die Flaschenbilder einen größeren oder kleineren als den idealen Abstand. Der Rechner zeigt diesen Einrichtfehler im Abgleichbild "Prisma Drehposition" an, so daß die Bedie nungsperson den Abstand korrigieren kann, indem sie das Prisma mit einem Spindeltrieb verschiebt, bis der Zeiger sich im Gutbereich befindet.

Die letzten beiden Abgleichbilder des ersten Bildschirms sind das Abgleichbild "Flasche gemittet" und "Scharfein stellung". Das Abgleichbild "Flasche gemittet" zeigt die richtige Lage des Fühlers an, der den Prüfvorgang startet. Die Flasche unterbricht mit ihrer Vorderkante einen Fühl strahl (nicht gezeigt); diese Unterbrechung sollte auftre ten, wenn die Flasche sich genau in ihrer Prüfposition be findet. Der Fühler kann verschoben werden, bis der Zeiger im Abgleichbild "Flasche gemittet" in den Gutbereich läuft. Weiterhin kann der Rechner analysieren, wie schnell dieser Übergang an der Bildkante stattfindet, und aufgrund der Übergangsgeschwindigkeit bestimmen, ob das Bild einwandfrei fokussiert ist. Der Zeiger im Abgleichbild "Scharfeinstel lung" zeigt an, ob die Scharfeinstellung stimmt (einwand frei eingestellt ist) oder nicht, und durch Drehen des Fo kussierrings kann der Zeiger im Abgleichbild "Scharfein stellung" in den Gutbereich gezogen werden.

Die neun Abgleichbilder im zweiten Bildschirm (Fig. 3) be treffen das Einrichten der Maschine.

1. Kamera-Drehposition - Im ersten Schritt wird der linke oder rechte hintere Spiegel um seine vertikale Achse bewegt (gedreht), bis eine schwarze Leiste (die Vorderkante des Reflektorprismas und der angrenzende Raum) auf dem Ka merasensor erscheint. Der Rechner bestimmt, ob die Leiste vertikal ist; in dem Maße, wie sie es nicht ist, erscheinen die Flaschenbilder um die Achse der Kameralinse verdreht (Fig. 6). Der Zeiger im Abgleichbild "Kamera-Drehposition" außerhalb des Gutbereichs und die Bedienungsperson dreht die Kamera in eine andere Lage, um den Zeiger in den Gutbe reich zu bringen. Die Kamera ist nun mit der Vorderkante des Reflektorprismas ausgerichtet.
2. Kameraspiegel-Azimuth - Ist die Azimuthposition des Kameraspiegels richtig ausgerichtet, erscheint die rechte (oder linke) Kante der Leiste in der Mitte des Sensors (die Bilder erscheinen bspw. so, wie in Fig. 7 gezeigt). Der Rechner zeigt jeden Einrichtfehler auf dem Abgleichbild "Kameraspiegel-Azimuth" an, so daß die Bedienungsperson ihn korrigieren kann, indem sie den Kameraspiegel um seine ver tikale Achse dreht, um den Zeiger im Abgleichbild in den Gutbereich zu bringen.
3. Linker und rechter unterer Periskopspiegel - Bei Elevations-Fehleinstellung eines der Periskope erscheinen die Flaschenbilder oben und unten zueinanderhin gekippt (Fig. 8); die Achsen der Flaschenbilder liegen also nicht parallel. Der Rechner zeigt den Einstellfehler im rechten und linken Periskop- Abgleichbild, in dem die Zeiger außer halb des Gutbereichs liegen. Die Bedienungsperson kann den Einrichtfehler korrigieren, um den Zeiger des jeweiligen Abgleichbilds in den Gutbereich zu bringen.
4. Elevation/rechter und linker hinterer Spiegel - Die Fig. 9 zeigt Bilder auf den Achsen A-A′ und B-B′, aber auch ein Bild zu hoch und eines zu tief. Dies zeigt an, daß die Elevations-Einstellung dieser Spiegel nicht stimmt; die Zeiger in diesen Abgleichbildern geben dies ebenfalls wie der. Die Bedienungsperson kann die Spiegel entsprechend nachstellen, um die Zeiger in diesen Abgleichbildern in den Gutbereich zu bringen.
5. Azimuth/rechter und linker hinterer Spiegel - Ist die Bildachse eines Flaschenbildes seitlich aus der Sollage verschoben (Fig. 10 und 11), ist der Azimuth des entspre chenden hinteren Spiegels falsch eingestellt. In Fig. 10 ist der linke, in Fig. 11 der rechte hintere Spiegel im Azimuth fehleingestellt. Die Zeiger in diesen Abgleich bildern zeigen diesen Fehler an, so daß die Bedienungsper son die Spiegelpositionen korrigieren kann.
6. Elevation/Kameraspiegel - Bei falscher Elevations einstellung des Kameraspiegels liegen beide Flaschenbilder zu hoch oder zu niedrig (Fig. 12). Der Rechner zeigt diesen Einstellfehler im Abgleichbild "Elevation/Kameraspiegel", so daß die Bedienungsperson den Kameraspiegel um seine waa gerechte Achse drehen, dadurch den Zeiger im Abgleichbild in den Gutbereich bringen und so die Elevation dieses Spie gels abgleichen kann.

Die Fig. 14A-C zeigen den oben dargelegten Algorithmus. Der Algorithmus schaltet die jeweils für den Einrichtprozeß re levanten Abgleichbilder schrittweise ein und konzentriert die Aufmerksamkeit der Bedienungsperson auf jeweils einen oder zwei parallele Abgleichvorgänge. Ist das letzte Ab gleichbild durch Bringen des Zeigers in den Gutbereich ab geglichen, ist das Gesamtsystem einwandfrei eingerichtet.

In der bevorzugten Ausführungsform werden alle Abgleichbil der für das Job- oder das Maschineneinrichten dargestellt und nacheinander hervorgehoben, um die Bedienungsperson durch den Einrichtprozeß zu führen. Stattdessen könnten die Abgleichbilder auch einzeln nacheinander (bzw. bei einem Parallelabgleich jeweils zwei - bspw. rechtes und linkes Periskop oder Azimuth bzw. Elevation des rechten und linken hinteren Spiegels) präsentiert werden. Zusätzlich könnte die Bedienungsperson den Rechner zu beliebiger Zeit anwei sen, eines der Abgleichbilder auf den Bildschirm zu bringen und den zugehörigen Abgleich zu aktivieren.

Beschriftungen der Zeichnungen

Fig. 3:
1 Azimuth/Kameraspiegel
2 Elevation/rechter hinterer Spiegel
3 Rechtes Periskop
4 Elevation/Kameraspiegel
5 Azimuth/linker hinterer Spiegel
6 Linkes Periskop
7 Kamera-Drehposition
8 Elevation/linker hinterer Spiegel
9 Azimuth/rechter hinterer Spiegel

Fig. 13:
1 Bild hat richtige Höhe und Breite?
2 Richtiger Abstand der Flaschenachsen?
3 Flasche gemittet?
4 "Zoom" fehlabgeglichen zeigen
5 Prisma fehlabgeglichen zeigen
6 Flaschenzentrierung fehlabgeglichen zeigen
7 Bild scharfeingestellt?
8 "Scharfeinstellung" fehlabgeglichen anzeigen

Fig. 14A-C:
1 Linken od. rechten hinteren Spiegel um vertikale Achse drehen, bis schwarze Leiste auf dem Sensor erscheint
2 Ist Leiste vertikal?
3 "Kamera-Drehposition" fehlabgeglichen darstellen
4 Rechte Kante in Bildmitte?
5 "Azimuth/Kameraspiegel" fehlabgeglichen darstellen
6 Spiegel um vertikale Achse drehen, bis dunk le Leiste verschwindet, und Flasche in Prüf position bringen.
7 Flaschenachsen parallel?
8 Rechtes und linkes Periskop fehlabgeglichen darstellen
9 Oberkante beider Bilder in gleicher Höhe?
10 Oberkante/rechtes Bild in richtiger Höhe?
11 Oberkante/linkes Bild in richtige Höhe?
12 "Elevation/rechter hinterer Spiegel" fehlab geglichen darstellen
13 "Elevation/linker hinterer Spiegel" fehlab geglichen darstellen
14 Achse des linken Flaschenbildes aus Sollage versetzt?
15 "Azimuth/linker hinterer Spiegel" fehlabge glichen darstellen
16 Achse des rechten Flaschenbildes aus Sollage versetzt?
17 "Azimuth/rechter hinterer Spiegel" fehlabge glichen darstellen
18 Oberkante d. Flaschenbildes in richtiger Höhe?
19 "Elevation/Kameraspiegel" fehlabgeglichen darstellen.

Claims

1. Behälterprüfmaschine mit
einem Förderer zum einzelnen Heranführen von Behältern an eine Prüfposition,
einer CCD-Kamera mit einem Sensor, Einrichtungen zum Erzeugen eines Paares von Bildern eines in der Prüfposition befindlichen Behälters auf dem Sensor, wobei
die CCD-Kamera und die Bilderzeugungseinrichtungen eine Vielzahl von Strukturen aufweisen, die um oder in einer Achse oder unabhängig voneinander um oder in zwei Achsen verstellbar sind, um die Bilder auf dem Sensor zu perfektionieren, und mit
einer Rechnervorrichtung mit einem Rechner und einem Bildschirm, wobei
der Rechner Mittel zum Auswerten der Bilder auf dem Sensor,
Mittel zum Darstellen eines Abgleichbildes für jede verstellbare Struktur auf dem Bildschirm, wobei die Ab gleichbilder jeweils Mittel aufweisen, um anzuzeigen, ob die verstellabre Struktur richtig eingestellt ist, und
eine Einrichtung aufweist, um die Abgleichbilder in einer gewählten Reihenfolge zu aktivieren.

2. Behälterprüfmaschine nach Anspruch 1, bei der die CCD- Kamera eine Sichtachse und die Vielzahl verstellbarer Strukturen ein reflektierendes Prisma aufweist, das in einer der der CCD-Kamera entsprechende Achse waagerecht verschiebbar ist.

3. Behälterprüfmaschine nach Anspruch 2, bei der die Vielzahl verstellbarer Struktureneine Vielzahl von Spiegeln aufweist, die wahlweise um zueinander rechtwinklige Achsen drehbar sind.

4. Behälterprüfmaschine nach Anspruch 3, bei der die Ka mera um ihre Achse drehbar gelagert ist und die Vielzahl verstellabrer Strukturen die drehbare Kamera einschließt.

5. Behälterprüfmaschine nach Anspruch 4, bei der die Ka mera einen Zoomlinsen- und einen Fokussierring aufweist und die Vielzahl verstellbarer Strukturen den Zoomlinsen- und den Fokussierring einschließt.

6. Behälterprüfmaschine nach Anspruch 5, bei der die Ak tiviereinrichtung höchstens zwei der Abgleichbilder gleich zeitig aktiviert.

7. Behälterprüfmaschine nach Anspruch 6, bei der der Rechner Mittel aufweist, um einem aktivierbaren Abgleich bild eine unterscheidungskräftige Erscheinung zu erteilen.

8. Behälterprüfmaschine mit
einem Förderer zum einzelnen Heranführen von Behälter an eine Prüfposition,
einer CCD-Kamera mit einem Sensor,
Einrichtungen zum Erzeugen eines Paares von Bildern eines in der Prüfposition befindlichen Behälters auf dem Sensor, wobei
die CCD-Kamera und die Bilderzeugungseinrichtungen eine Vielzahl von Strukturen aufweisen, die um oder in einer Achse oder unabhängig voneinander um oder in zwei Achsen verstellbar sind, um die Bilder auf dem Sensor zu perfektionieren, und mit
einer Rechnervorrichtung, um das Ausmaß eines Aus richtfehlers der Vielzahl von verstellbaren Strukturen in einer gewählten Reihenfolge nacheinander zu bestimmen.