DE19538013A1

DE19538013A1 - Glasbehälterprüfmaschine

Info

Publication number: DE19538013A1
Application number: DE19538013A
Authority: DE
Inventors: Leo B Baldwin
Original assignee: Emhart Glass Machinery Investments Inc
Current assignee: Emhart Glass SA
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1995-10-12
Publication date: 1996-04-25
Also published as: GB2294758A; JP3751345B2; FR2726085A1; GB9520880D0; US5486692A; JPH08226902A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Prüfung von Glasbehältern.

Glasbehälter werden in Glasformmaschinen aus diskreten Tropfen (discrete gobs) von geschmolzenem Glas hergestellt. Während dieses Formungsprozes ses können viele Ereignisse eintreten, die nachteilig auf den geformten Behäl ter einwirken. Bei einer Sodaflasche zum Beispiel kann die geformte Flasche einen Profildefekt aufweisen (sie kann unzulässig von ihrer vertikalen Achse abweichen), oder sie kann einen Wanddefekt aufweisen wie etwa eine Blase oder einen Einschluß.

Um Behälter zu identifizieren, die diese oder andere Profildefekte aufweisen (schräggestellte Endausführung, Verbiegung, Neigung von der Standfläche, Abweichung vom Durchmesser, Verformung), wird das gesamte Profil des Behälters geprüft. Die US-PS 5 256 871 offenbart eine Maschine, die einen Behälter dimensional ausmessen kann, um Profilfehler zu bestimmen. Bei heute bekannten Maschinen muß die Prüfung bei einer Rate von bis zu 600 Flaschen pro Minute stattfinden, was 10 Behältern pro Sekunde ent spricht. Wird beim Prüfvorgang eine Kamera verwendet, ist nur ein einzelnes Bild für die Beurteilung verfügbar; folglich wird eine einzelne Kamera einer bestimmten Prüfung gewidmet, wie etwa dem oben beschriebenen dimensiona len Ausmessen.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Prüfsystem bereitzustellen, das simultan Profil- und Wanddefekte prüft.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem folgenden Teil dieser Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen, die eine derzeit bevorzugte Ausführungsform anhand der Prinzipien der Erfindung zeigen.

Fig. 1 zeigt schaubildlich ein erfindungsgemäßes Doppelsystem;

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm des offenbarten Prüfalgorithmus;

Fig. 3 offenbart eine schaubildliche Schrägansicht einer Prüfma schine nach dem bisherigen Stand der Technik.

Ein horizontal gleichmäßig bewegter Förderer 10 transportiert einen vertikal stehenden Glasbehälter (eine Flasche) 11 an der erläuterten Stelle vorbei, wo die Prüfung stattfindet. An diesem Ort richtet ein Paar von Lichtquellen 12, bei denen es sich um Kurzlichtbogenstroboskope handeln kann und die hinter dem Förderer plaziert sind, diffuses Hintergrundlicht um die Flasche herum in einem Winkel von ca. 45° zum Förderer. Dadurch schneiden diese Strahlen 14 des diffusen Lichts senkrecht die vertikale Achse 15 der Flasche, wenn diese sich im Prüfbereich befindet. Diese Strahlen sind größer als der größte zu prüfende Behälter, so daß das Licht immer das gesamte Profil (Seiten und Oberteil) eines Behälters einschließt, der sich im Prüfbereich befindet. Das Licht jeder Quelle wird auf vertikal angeordnete Spiegelpaare 16 geworfen, die sich vor dem Förderer befinden und die Strahlen horizontal auf Umlenk spiegel zurückwerfen. Die Lichtstrahlen erreichen die Spiegel 17 dieser Spie gelpaare in einem Winkel von ca. 45° (relativ zum normalen Strahl). Die Umlenkspiegel lenken die Strahlen um auf die reflektierenden Oberflächen 20 eines reflektierenden Prismas 22, die wiederum die Strahlen auf die entspre chende Hälfte des Bildes einer zweidimensionalen Kamera 24 werfen. Diese Lichtstrahlen erreichen sowohl die Umlenkspiegel 18 als auch die reflektie renden Oberflächen 20 des Prismas 22 ebenfalls in einem Winkel von nicht mehr als 45° (23,5° bzw. 45°). Dadurch, daß der Weg der Lichtstrahlen so konfiguriert wird, daß der Strahl auf jede reflektierende Oberfläche in einem Winkel von maximal ca. 45° (zum normalen Strahl) trifft, werden uner wünschte Polarisationseffekte vermieden. Weiterhin können alle Strukturen innerhalb eines sehr kompakten Streuhofes (footprint) festgestellt werden. Beide Bilder können auf einem passenden Bildschirm 26 dargestellt und von einem bildverarbeitenden Computer 28 ausgewertet werden, der beide Ansich ten auswerten kann. Dieser bildverarbeitende Computer gibt ein Annahme- oder ein Ablehnungssignal 30. Zusätzliche Details sind in der US-PS 5 256 871 dargelegt auf die Bezug genommen wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt besteht die bevorzugte Ausführungsform in einer Ver doppelung des Systems nach dem bisherigen Stand der Technik gemäß Fig. 3 mit einem ersten Paar von rechtwinklig angeordneten Lichtquellen 12, die auf einer Seite des Förderers plaziert sind mit dem Bildsensor 24 auf der gegen überliegenden Seite, und einem zweiten Paar von rechtwinklig angeordneten Lichtquellen mit ihrem zugeordneten Bildsensor auf der gegenüberliegenden Seite.

Den Prüfalgorithmus für jede der vier Lichtstrecken zeigt Fig. 2. Das Bild auf dem Kamerasensor (ein Pixelfeld) wird simultan an Kanäle zur Dimensions ausmessung und Analyse der Seitenwand geliefert. Die Analyse des Seiten wandbildes wird demgemäß simultan zur Dimensionsausmessung ausgeführt. Diese Methode hat Vorzüge sowohl in Bezug auf die Geschwindigkeit als auch auf die Bildqualität. Verstärkung und Abweichung (gain and offset) für den Kanal zur Analyse der Seitenwand (Verstärkung und Abweichung #2) werden separat von Verstärkung und Abweichung für den Dimensionsmeßka nal (Verstärkung und Abweichung #1) optimiert, da die Bildanforderungen für jeden Kanal verschieden sind. Die Dimensionsausmessung erfordert einen optimalen Übergang am Rand zwischen Flasche und Hintergrund. Bei stark gefärbten Flaschen kann es dazu kommen, daß dieser Aufbau das Seiten wandbild mit sehr geringem Kontrast wiedergibt. Umgekehrt erfordert die Analyse der Seitenwand, daß die Seitenwand des Behälters (zumindest die mittlere Hälfte) mit maximalem Kontrast abgebildet wird, auch wenn dieses Erfordernis das Bild des Hintergrundes sättigt und den Rand des Behälters trübt. In der Regel werden Beleuchtung, Blendenöffnung, Vergrößerung, Fo kus, Konverter-Verstärkung und -Abweichung für die Erkennung der Seiten wand optimiert. Ist einmal das Optimum an Abbildung der Seitenwand er reicht, werden Verstärkung und Abweichung des Kanals, der dem Bild der Dimensionsausmessung entspricht, zur optimalen Randwiedergabe angepaßt. Verstärkung und Abweichung werden elektronisch gewählt ohne Intervention des Benutzers. Blende, Fokus und Vergrößerung können vom Benutzer ge wählt werden in Reaktion auf die Eingabeaufforderungen, die von der Benut zerschnittstelle der Prüfeinrichtung geliefert werden.

Sind Verstärkung und Abweichung #1 für den Dimensionsausmeßkanal einge stellt, wird das analoge Signal von analoger in digitale Form konvertiert (8- bit-Graustufe), und eine Nachschlagetabelle überträgt das digitale Signal in ein zweistufiges Schwarzweißsignal, das von der Steuerung verwendet wer den kann, um die Dimensionsausmessung durchzuführen. Zum Bsp. können Flaschendicke und das Vorhandensein einer Neigung bestimmt werden, da der Rand der Flasche geortet werden kann.

Sind Verstärkung und Abweichung #2 für den Kanal zur Analyse der Seiten wand eingestellt, wird dasselbe analoge Signal von analoger in digitale Form konvertiert (8-bit-Graustufe). Das 8-bit-Graustufenbild wird einer Hochpaßfilterung unterworfen und dieses hochpaßgefilterte Bild wird dann an hand eines vom Benutzer gewählten Schwellenbereiches in ein dreistufiges 8- bit-Bild umgewandelt. Ein dreistufiges Bild wird verwendet, um die optische Qualität des Defektes festzuhalten: undurchsichtig oder transparent. Größe und Position der Bereiche werden vom Benutzer gewählt, um Einstellungen unterschiedlicher Empfindlichkeit für verschiedene Teile des Behälters zu er lauben. Nach dem Einstellen des Schwellenwertes (after thresholding) wird alles bis auf die mittlere Hälfte - unter geringfügiger Billigung des Überlap pens der vier Bilder des Behälters - abgedeckt um es mit der Intensität der Seitenwand des nominalen Behälters in Übereinstimmung zu bringen. Eine Hälfte des Bildes entspricht den 90°, die von jeder Ansicht abgedeckt wer den; die Billigung stellt sicher, daß ein Defekt, der auf der Grenze zwischen zwei Ansichten liegt, nicht der Entdeckung entgeht. Das Abdecken eliminiert falsche Artefakte, die von den Behälterrändern und von Spiegelreflexionen aus dem Gebiet außerhalb des Prüfgebietes herrühren (zum Bsp. vom Hinter licht der anderen Ansicht).

Nach dem Abdecken wird die gesamte Anzahl der defekten Pixel in jedem Be reich, die vom Schwellenprozeß polarisiert werden, aufsummiert in ein Paar von Werten, eins für jede Polarisation. Jede Polarisation wird dann durch se parate Kriterien zur Annahme oder Ablehnung des Behälters ausgewertet. Die eine Polarisation entspricht Steinen (stones), die undurchsichtig sind. Die an dere Polarisation entspricht Blasen. Ein Gruppe von Werten beider Polarisa tionen entspricht gewöhnlich einem Brechungsdefekt wie einer Vertiefung, einer Welle oder einem Vogelschlag (birdswing), obwohl es sich auch um ei nen Stein und eine Blase, die sich in großer Nähe zueinander befinden, han deln könnte.

Claims

1. Eine Prüfmaschine zum Prüfen eines vertikal stehenden Behälters, umfas send
einen Förderer zum horizontalen Verschieben eines vertikal stehenden Glasbehälters durch zwei räumlich aufeinanderfolgende Prüfbereiche,
ein erstes Paar von diffusen Lichtquellen, die hinter dem Förderer pla ziert sind und erste und zweite senkrecht aufeinanderstehende Lichtstrahlen vorwärts im wesentlichen horizontal auf einen Behälter werfen, der sich in einem der Prüfbereiche befindet, wobei die ersten und zweiten Lichtstrahlen hinreichend groß sind, so daß die Lichtstrahlen das gesamte Profil des Behäl ters einschließen, der sich im ersten Prüfbereich befindet,
eine erste zweidimensionale Kamera, die eine erste abbildende Oberflä che auf der anderen Seite des Förderers besitzt, zum Ausgeben eines analogen Signals, das das Bild auf der abbildenden Oberfläche darstellt, und
eine erste Einrichtung zum Umlenken der vorwärtsgerichteten Strahlen auf die entsprechenden Hälften der abbildenden Oberfläche,
ein zweites Paar von diffusen Lichtquellen, die vor dem Förderer pla ziert sind und dritte und vierte senkrecht aufeinanderstehende Lichtstrahlen rückwärts im wesentlichen horizontal auf einen Behälter werfen, der sich im anderen der Prüfbereiche befindet, wobei die dritten und vierten Lichtstrahlen parallel zu den ersten und zweiten Lichtstrahlen sind und hinreichend groß sind, so daß die Lichtstrahlen das gesamte Profil des Behälters einschließen, der sich im zweiten Prüfbereich befindet,
eine zweite zweidimensionale Kamera, die eine zweite abbildende Oberfläche auf der dem zweiten Paar von diffusen Lichtquellen gegenüberlie genden Seite des Förderers besitzt, zum Ausgeben eines analogen Signals, das das Bild auf der zweiten abbildenden Oberfläche darstellt,
eine zweite Einrichtung zum Umlenken der rückwärtsgerichteten Strahlen auf die entsprechenden Hälften der abbildenden Oberfläche der zweiten zweidimensionalen Kamera, und
eine Einrichtung zur Analyse des analogen Signals von jeder der Kame ras.

2. Eine Prüfmaschine nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung zur Analyse
einen Kanal für die Bildanalyse der Seitenwand umfaßt, der zum Empfangen der Signale dient und
eine Einrichtung zur Definition einer gewählten Verstärkung und Ab weichung für die analogen Signale umfaßt, sowie
eine Einrichtung zum Umwandeln des verstärkten und abweichenden analogen Signals in ein digitales Graustufensignal.

3. Eine Prüfmaschine nach Anspruch 2, bei der die Einrichtung zur Analyse weiterhin
eine Einrichtung zum Hochpaßfiltern des digitalen Graustufensignals umfaßt, sowie
eine Einrichtung, die eine Nachschlagetabelle zum Umwandeln des hochpaßgefilterten digitalen Graustufensignals in ein dreistufiges Bild um faßt.

4. Eine Prüfmaschine zum Prüfen eines vertikal stehenden Behälters, umfas send
einen Förderer zum horizontalen Verschieben eines vertikal stehenden Behälters durch einen Prüfbereich,
eine diffuse Lichtquelle, die einen Lichtstrahl auf einen Behälter im Prüfbereich wirft, wobei der Strahl hinreichend groß ist, so daß der Licht strahl das gesamte Profil des Behälters einschließt, der sich im Prüfbereich befindet,
eine zweidimensionale Kamera zum Registrieren des Bildes des Behäl ters, der sich im Prüfbereich befindet, und zum Ausgeben eines analogen Si gnals zur Definition des Bildes, und
eine Computereinrichtung zum Auswerten der Dimensionen und der Seitenwand des Behälters, der sich am analogen Prüfort befindet, wobei die Computereinrichtung
einen ersten Dimensionsausmeßkanal mit einer Einrichtung zur Definition einer ersten gewählten Verstärkung und Abweichung umfaßt, sowie
einen zweiten Kanal zur Analyse des Seitenwandbildes mit einer Einrichtung zur Definition einer zweiten gewählten Verstärkung und Abwei chung, wobei
die ersten und zweiten Kanäle dasselbe analoge Signal von der Kamera empfangen.

5. Eine Prüfmaschine nach Anspruch 4, bei der der erste Dimensionsaus meßkanal weiterhin einen A/D-Wandler umfaßt, der die verstärkten und ab weichenden analogen Signale in ein digitales Graustufensignal umwandelt.

6. Eine Prüfmaschine nach Anspruch 5, bei der der zweite Kanal zur Analy se des Seitenwandbildes weiterhin einen A/D-Wandler umfaßt, der die ver stärkten und abweichenden analogen Signale in ein digitales Graustufensignal umwandelt.

7. Eine Prüfmaschine nach Anspruch 6, bei der der erste Dimensionsaus meßkanal weiterhin eine Einrichtung umfaßt die das digitale Graustufensignal in ein Binärbildsignal umwandelt.

8. Eine Prüfmaschine nach Anspruch 7, bei der der zweite Kanal zur Analy se des Seitenwandbildes weiterhin
eine Einrichtung zum Hochpaßfiltern des digitalen Graustufensignals umfaßt, sowie
eine Einrichtung, die eine Nachschlagetabelle zur Definition eines dreistufigen digitalen Bildsignals umfaßt.