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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Es
ist üblich,
Getränke
wie z.B. Bier, Fruchtsäfte,
Mineralwasser oder aber auch Softdrinkgetränke in großem Maßstab, also industriell herzustellen. Um
dem Verbraucher ein stets gleichbleibendes und gutes Produkt anbieten
zu können,
hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, nicht nur
während des
eigentlichen Produktionsprozesses zahlreiche Kontrollen durchzuführen, sondern
auch das fertige Endprodukt einer Endkontrolle zu unterziehen.
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Gleiches
gilt analog auch für
andere in Gläser
oder Flaschen abgefüllte
Produkte, wie z.B. Öle, Saucen
usw. so dass die der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung
auch auf die Verarbeitung derartiger Produkte erstreckt, auch wenn
diese nachfolgend nicht ausdrücklich
erwähnt
werden. Ebenfalls erstreckt sich der Schutzumfang sowohl auf Inspektionsmaschinen
in Linear-, als auch in Rundläuferbauweise.
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Unter
dem obigen Begriff "Endprodukt" ist der fertige,
mit Füllgut
gefüllte,
verschlossene und etikettierte Behälter 1 zu verstehen.
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Im
Rahmen einer solchen Endkontrolle können u.a. die Füllhöhe, der
richtige Sitz der Etiketten, die Oberflächenbeschriftung oder Oberflächenqualität des Endproduktes
Gegenstand der Untersuchung sein. Um diese Inspektionsaufgaben wahrnehmen
zu können,
wurden in der Vergangenheit zahlreiche Lösungen vorgestellt, wobei es
sich häufig
um so genannte Linearmaschinen handelt, da diese aufgrund ihrer
konstruktiven Gestaltung das Endprodukt besonders schonend behandeln
und insbesondere die Etikettenausstattung nicht beschädigen.
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Derartige
Inspektionsmaschinen, aber auch solche in Rundläuferbauweise, zeigen im Wesentlichen
den folgenden Aufbau: Die Behälter
werden aufrecht stehend auf einem Transportförderer, z.B. einer Transportkette,
transportiert. Zur Inspektion der Behälter ist eine Inspektionsstation
ausgebildet, welche einen Teil der Transportstrecke bildet bzw.
einen Teil der Transportstrecke umschließt. Dazu ist es bekannt, eine
Einhausung auszubilden, welche als Bestandteil der Inspektionsstation
die Transportstrecke im Inspektionsbereich möglichst vollständig und
lichtdicht umschließt,
so dass in der Regel lediglich der Behälterein- und -auslauf nicht
durch die Wand der Einhausung 14 verschlossen sind.
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Die
Einhausung 14, bzw. die Inspektionsmaschine umfasst in
der Regel mindestens eine Kamera 15, mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 16 und ein
System zur Verarbeitung und Auswertung der aufgenommenen Bildinformationen.
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Anhand
der ausgewerteten Bildinformationen und einem Vergleich mit den
im Auswertsystem gespeicherte Soll-Werten können durch einen oder mehrere
Soll-Ist-Vergleiche fehlerhafte, das heißt die Anforderungen nicht
erfüllende
Behälter
ermittelt und vom weiteren Pro duktionsprozess, insbesondere vom
Einpacken der Behälter 1 in
eine Transportsammelverpackung ausgeschlossen werden.
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Allen
bekannten Ausgestaltungen von Inspektionsmaschinen zur optischen
Inspektion ist gemeinsam, dass die Innenwände der Einhausung schwarz
ausgebildet bzw. gefärbt
sind. Durch diese Vorgehensweise soll erreicht werden, dass Licht, welches
von den Flächen
des untersuchten Behälters 1 reflektiert
wird von den umgebenden, schwarzen Flächen möglichst vollständig geschluckt
wird und somit bei der Aufnahme bzw. bei deren Auswertung nicht
durch weitere Reflektionen auf der Behälteroberfläche zu zusätzlichen Fehlern und/oder Schwierigkeiten
führt.
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Ebenfalls
soll durch die schwarze Ausbildung der Innenwände der Einhausung 14 verhindert werden,
dass Streulicht, welches z.B. durch den Behälterein- und/oder -auslauf 19 in
die Einhausung 14 gelangt, zu Störungen führt. Auch dieses Streulicht soll
durch die Innenwände
der Einhausung möglichst vollständig absorbiert
werden.
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Als
wesentlicher Nachteil der bekannten Ausgestaltungen hat sich herausgestellt,
dass bei dieser Vorgehensweise innerhalb der Einhausung bzw. auf
der Oberfläche
des zu untersuchenden Behälters
keine homogene Leuchtdichte erreicht werden kann. Dieses hat zur
Folge, dass die Behälteroberfläche unterschiedliche
Helligkeitswerte aufweist. Da diese unterschiedlichen Helligkeitswerte
allein von der Beleuchtungsart und/oder der geometrischen "Normalkontur" des untersuchten
Behälters hervorgerufen
werden, erschweren diese die Analyse und Interpretation der Aufnahmen,
da auch die zu findenden und zu untersuchenden Merkmale wie z.B. Etiketten
kanten), Behälterverschlüsse oder
Oberflächenfehler
des Behälters 1 ebenfalls
zu Helligkeitsabweichungen führen.
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Aufgabe
und Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Vorrichtung zur
Inspektion von Behältern vorzustellen,
welche die oben dargestellten Nachteile der bekannten Inspektionsvorrichtungen
sicher vermeidet. Dazu sieht die Erfindung die Ausbildung einer
Inspektionsvorrichtung entsprechend des kennzeichnenden Teils des
Anspruches 1 vor. Weiterbildungen sind Bestandteil der Unteransprüche.
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Im
Nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Im
Einzelnen zeigt die
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1 in
einer vereinfachten Darstellung eine Inspektionsmaschine in Linearbauweise,
wobei die Einhausung in einer erhöhten Position dargestellt wurde,
und die
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2 in
einer vereinfachten Schnittdarstellung eine Draufsicht, und die
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3 in
einer ebenfalls vereinfachten Schnittdarstellung eine Seitenansicht
einer Inspektionsmaschine in Linearbauweise.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung,
unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Gleichzeitig wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der
Beschreibung gemacht.
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In
der Praxis wurde gefunden, dass die Oberfläche eines fehlerfreien Behälters 1 dann
die gleichmäßigsten
Helligkeitswerte aufweist, wenn die Leuchtdichte in der, den Behälter umgebenden
Einhausung 14 möglichst
homogen ist. Unter dem Begriff "homogener
Leuchtdichte" ist
in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass von jedem beliebigen Punkt
innerhalb der Einhausung aus betrachtet, in jede beliebige Blick-
oder Messrichtung die selbe Beleuchtungsstärke oder Helligkeit wahrnehmbar
oder messbar ist.
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Zur
Erzielung einer möglichst
homogenen Leuchtdichte sieht die vorliegende Erfindung vor, die Innenwände der
umgebenden Einhausung hell, vorzugsweise weiß auszubilden. Ebenfalls ist
vorgesehen, die Innenwände
derart auszubilden, dass diese das auf sie treffende Licht möglichst
vollständig
und möglichst
diffus, ungerichtet und gleichmäßig reflektieren
bzw. abstrahlen.
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Versuche
zeigten, dass dann eine besonders vorteilhafte Abbildung des Behälters gegeben
ist, wenn die, für
eine gleichmäßige Beleuchtung
relevanten Parameter der Innenwände,
nämlich
Reflektions- und Diffusionsvermögen
optimal aufeinander abgestimmt sind.
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Das
Diffusionsvermögen
einer Fläche
wird bestimmt durch die Parameter Streuvermögen Sigma und Halbwertswinkel,
wobei ein Streuvermögen Sigma
von größer 0,4
und ein Halbwertswinkel von größer als
27 Grad, gemessen zur Senkrechten auf die Fläche, als besonders vorteilhaft
ermittelt wurden.
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Für das Reflektionsvermögen wurde
gefunden, dass ein Wert größer 65%
besonders vorteilhaft ist.
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Um
die oben genannten Vorgaben für
die Parameter sicher erreichen zu können, ist es erforderlich,
die Innenwände
der Einhausung mit einem geeigneten Material zu beschichten. Bei
diesem Material kann es sich z.B. um eine Farbe oder eine sonstige Beschichtung
handeln, welche Pigmente aus den Oxiden eines Metalls, z.B. Titan
enthält.
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Bei
den Oxiden kann es ich um sowohl um ein Monoxid, als auch um ein
Dioxid usw. handeln.
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Zur
Verbesserung der Haltbarkeit der oben genannten Beschichtung ist
vorgesehen, diese durch Einbrennen, bzw. Emaillieren mit den Innenwänden zu
verbinden.
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Unter
dem Begriff "Innenwänden" sind im Zusammenhang
mit der vorliegenden Anmeldung alle Flächen zu verstehen, die sich
innerhalb der Einhausung befinden. Dazu zählen neben den Seitenflächen, dem
Boden und der Decke ebenfalls auch die Oberflächen des Behältertransporteurs.
Dabei insbesondere auch die Oberfläche der Transportkette.
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Bezüglich alle
Innenwände
und den diesen zugeordneten Flächen,
z.B. der Transportkette sieht die Erfindung vor, auch deren Oberfläche auf
geeignete Weise zu Beschichten, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.
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Während des
Betriebes von Inspektionsvorrichtungen kommt es mit einer gewissen
Häufigkeit z.B.
durch platzende oder umfallende Behälter zu Verschmutzungen. Fallen
diese Verschmutzungen innerhalb der Einhausung an, so verfälschen diese das
Inspektionsergebnis in unerwünschter
Weise, so dass die Verschmutzung umgehend beseitigt werden muss.
Diesbezüglich
sieht die vorliegende Erfindung vor, den Boden der Einhausung 14 zumindest
teilweise schubladen- 17 oder klappenförmig auszubilden, so dass Verschmutzungen
schnell und ohne langandauernden Maschinenstillstand beseitigt werden können.
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Da
Praxisversuche ebenfalls gezeigt haben, dass die Oberflächen der üblicher
Weise verwendeten Kameras weder die erforderlichen Eigenschaften hinsichtlich
Reflektion und Diffusion oder Streuung aufweisen, noch so behandelt
werden können,
dass die gewünschten
Eigenschaften erreicht werden können,
sieht die vorliegende Erfindung im Rahmen einer weiteren Ausbildung
vor, die mindestens eine Kamera 15 innerhalb der Einhausung
hinter einer Scheibe 18 oder einem anderen geeigneten Element
anzuordnen. Dabei erfolgt diese Anordnung derart, dass die Scheibe
bis auf eine, der Eintrittsöffnung
des Kameraobjektivs angepassten Stelle vollflächig entsprechenden der obigen
Ausführungen
behandelt ist, und dass die Kamera bis auf die Eintrittsöffnung vollständig hinter
der Scheibe verborgen ist, wodurch die homogene Leuchtdichte im
inneren der Einhausung geringst möglich beeinflusst oder gestört wird.
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Da
die zur Inspektion eines Behälters
zur Verfügung
stehende Zeit insbesondere bei Hochleistungsinspektionsmaschinen
mit Leistungen von mehr als 50000 Behältern pro Stunde klein ist,
und zeitaufwändige
Rechenoperationen zur Eliminierung von optischen Abbildungsfehlern
oder Verzerrungen möglichst
vermieden werden müssen,
sieht die Erfindung zur weiteren Verbesserung der Anwendbarkeit der
vorliegenden Erfindung vor, dass dann, wenn mehr als eine Kamera
verwendet wird, diese Kameras derart angeordnet sind, dass diese
zum Zeitpunkt der Aufnahme des Behälters 1 den selben
Abstand von diesem aufweisen. Dabei kann die Anordnung der Kameras 15 z.B.
an den Eckpunkten eines Quadrates oder aber auch auf einer Kreislinie
erfolgen, wobei sich bei beiden (Quadrat und Kreislinie) der Behälter zum
Zeitpunkt der Aufnahme genau in deren Mittelpunkt befindet.