DE202013104938U1

DE202013104938U1 - Vorrichtung zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs eines Behälters

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Publication number: DE202013104938U1
Application number: DE202013104938.7U
Authority: DE
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2015-02-06
Anticipated expiration: 2023-11-06

Abstract

Vorrichtung zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs, insbesondere einer Mündungsdichtfläche (2), eines Behälters (1) gekennzeichnet durch eine Beleuchtungsvorrichtung (3, 4), die dazu ausgelegt ist, – den Mündungsbereich in mindestens einem Winkelsegment mit mindestens einer ersten Farbe zu beleuchten und gleichzeitig – den Mündungsbereich in mindestens einem anderen Winkelsegment nicht zu beleuchten oder in dem mindestens einen anderen Winkelsegment mit mindestens einer zweiten Farbe zu beleuchten, die von der mindestens einen ersten Farbe verschieden ist und eine Auswertevorrichtung, die dazu ausgelegt ist, – das mindestens eine nicht beleuchtete andere Winkelsegment auf Fehler des Mündungsbereichs hin zu untersuchen und/oder – das mindestens eine andere Winkelsegment, das mit der mindestens einen zweiten Farbe beleuchtet wurde, bezüglich der mindestens einen ersten Farbe auf Fehler des Mündungsbereichs hin zu untersuchen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs eines Behälters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Bei der Herstellung oder Wiederverwendung von Behältern erfolgt im Allgemeinen eine Inspektion des Mündungsbereichs, insbesondere der Mündungsdichtfläche, in Hinblick auf Absplitterungen oder sonstige Fehler, die dazu führen können, dass ein gasdichtes Verschließen eines Behälters mittels eines Schraubverschlusses oder eines Kronkorkens nicht möglich ist, da der Fehler ein gasdichtes Aufbringen des Verschlusses auf die Mündungsdichtfläche verhindert.
US 2010/0039640 A1 offenbart eine opto-elektronische Inspektion des Mündungsbereichs von transparenten oder durchscheinenden Behältern, bei der insbesondere die Oberfläche des Mündungsbereichs zur Detektion von Defekten inspiziert werden soll. Der Einfallwinkel des Lichts muss hierbei kontrolliert werden, damit nicht Defekte im Innern des Mündungsbereichs, wie beispielsweise eingeschlossene Luftblasen, fälschlicherweise als Oberflächenfehler erkannt werden. Zudem können Lichtreflektionen von der Oberfläche des Behälters die Detektion stören. US 2010/0039640 A1 schlägt eine Bestrahlung des Mündungsbereichs des Behälters aus einem halbkugeligen Bereich von oberhalb des Behälters vor, bei der der Anteil der Lichtstrahlen außerhalb der Oberfläche des Mündungsbereichs, des äußeren Bereichs der Oberfläche und des inneren Bereichs der Mündungsoberfläche blockiert wird, um Streureflektionen im aufgenommenen Bild des Mündungsbereichs zu vermeiden.
EP 0 952 443 A1 offenbart einen Überprüfungsdetektor für den Mündungsbereich einer Flasche, mit dem ein senkrechter Streifen der Mündung parallel zu der Längsachse der Flasche beleuchtet und das reflektierte Licht detektiert wird. Um nach und nach den gesamten Umfang der Mündung überprüfen zu können, wird die Flasche um ihre Längsachse gedreht.
DE 199 20 007 C1 offenbart eine Vorrichtung zur optischen Inspektion von Dichtflächen an Flaschen mit einer Kamera und einer ringförmigen Hauptbeleuchtungsquelle zwischen der Kamera und der Inspektionszone. Zudem ist eine Zusatzbeleuchtungsquelle mit einer Lichtaustrittsrichtung quer zur optischen Achse vorgesehen, so dass mit der Kamera auch Dichtflächen größerer Durchmesser zuverlässig inspiziert werden können.
DE 299 07 762 U1 offenbart eine Vorrichtung zur Untersuchung eines Behälters auf Oberflächenfehler, wobei eine Beleuchtungsstation mit mindestens zwei Lichtquellen vorgesehen ist, die unterschiedlich farbiges Licht abstrahlen. Die Lichtquellen sind derart angeordnet, dass ein Bereich von dem Licht der einen Lichtquelle aus einer ersten Richtung und von dem Licht der anderen Lichtquelle aus einer zweiten Richtung bestrahlt wird. Die Richtungen sind so gewählt, dass bei einer intakten Oberfläche des Bereichs reflektiertes Licht der ersten Farbe zumindest teilweise an einem anderen Ort eines Bildaufnehmers als von dem Bereich reflektiertes Licht der zweiten Farbe erscheint.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs eines Behälters zur Verfügung zu stellen, mit dem eine zuverlässige Detektion verschiedenartiger Fehler im Mündungsbereich, insbesondere im Bereich der Mündungsdichtfläche, möglich ist.
Lösung
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Eine Vorrichtung zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs, insbesondere einer Mündungsdichtfläche, eines Behälters umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, den Mündungsbereich in mindestens einem Winkelsegment mit mindestens einer ersten Farbe zu beleuchten und gleichzeitig den Mündungsbereich in mindestens einem anderen Winkelsegment nicht zu beleuchten oder in dem mindestens einen anderen Winkelsegment mit mindestens einer zweiten Farbe zu beleuchten, die von der mindestens einen ersten Farbe verschieden ist. Zudem umfasst die Vorrichtung eine Auswertevorrichtung, die dazu ausgelegt ist, das mindestens eine nicht beleuchtete andere Winkelsegment auf Fehler des Mündungsbereichs hin zu untersuchen und/oder das mindestens eine andere Winkelsegment, das mit der mindestens einen zweiten Farbe beleuchtet wurde, bezüglich der mindestens einen ersten Farbe auf Fehler des Mündungsbereichs hin zu untersuchen.
In dem einen Fall sind vorzugsweise zum gleichen Zeitpunkt beleuchtete und nicht beleuchtete Winkelsegmente vorhanden, so dass mittels der Auswertevorrichtung in dem mindestens einen anderen Winkelsegment, das nicht beleuchtet wurde, eine Dunkelfelderkennung eines möglicherweise vorhandenen Fehlers durchgeführt werden kann. Durch Streulicht, das von dem mindestens einen mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchteten Winkelsegment durch den Behälter dringt, ist solch ein Fehler dann in dem mindestens einen anderen nicht beleuchteten Winkelsegment deutlich erkennbar.
Um möglichst den gesamten Mündungsbereich eines Behälters inspizieren zu können, können durch die Beleuchtungsvorrichtung nacheinander nicht beleuchtete Winkelsegmente beleuchtet und beleuchtete Winkelsegmente nicht beleuchtet werden. So ist nacheinander in den nicht beleuchteten Winkelsegmenten eine Dunkelfelderkennung eines möglicherweise vorhandenen Fehlers möglich.
Da es vorkommen kann, dass sich ein Fehler in einem Übergangsbereich zwischen einem beleuchteten und einem unbeleuchteten Winkelsegment befindet, kann ein Überlapp des nicht beleuchteten Winkelsegments über das beleuchtete Winkelsegment vorgesehen sein, beispielsweise von 5˚–10˚. Ein nicht beleuchtetes Winkelsegment kann somit statt 180˚ aufgrund des Überlapps 185˚–190˚ aufweisen und ein beleuchtetes Winkelsegment kann entsprechend statt 180˚ dann 175˚–170˚ aufweisen. Somit ist das nicht beleuchtete Winkelsegment größer und der Fehler kann in dem nicht beleuchteten Winkelsegment zu liegen kommen und befindet sich nicht mehr in einem Übergangsbereich zwischen dem beleuchteten und dem unbeleuchteten Winkelsegment.
In dem anderen Fall werden zum gleichen Zeitpunkt beispielsweise ein Winkelsegment mit der Farbe Rot und ein anderes Winkelsegment mit der Farbe Blau beleuchtet. Die Farbe Rot kann einen Wellenlängenbereich von 630 nm bis 790 nm und die Farbe Blau einen Wellenlängenbereich von 420 nm bis 480 nm umfassen.
Durch die gleichzeitige Beleuchtung des einen Winkelsegments und des anderen Winkelsegments, ist für eine Dunkelfelderkennung eines Fehlers im anderen Winkelsegment erforderlich, dass das mit der Farbe Blau beleuchtete andere Winkelsegment bezüglich der Farbe Rot untersucht und die blaue Strahlung in dem einen anderen Winkelsegment nicht berücksichtigt wird. Rotes Streulicht, das von dem einen Winkelsegment durch den Behälter dringt, führt dazu, dass ein möglicherweise vorhandener Fehler in dem einen anderen Winkelsegment gut erkennbar ist.
Auch kann vorgesehen sein, dass zwei Winkelsegmente mit der Farbe Rot, ein erstes anderes Winkelsegment mit der Farbe Blau und ein zweites anderes Winkelsegment mit der Farbe Grün beleuchtet werden. Um eine Dunkelfelderkennung in dem anderen Winkelsegment durchführen zu können, das grün beleuchtet wurde, kann eine Untersuchung bezüglich der Farbe Blau bzw. der Farbe Rot erfolgen, d.h. die Farben Rot und Grün bzw. die Farben Grün und Blau werden bei der Untersuchung nicht berücksichtigt.
Um eine Dunkelfelderkennung in dem anderen Winkelsegment durchführen zu können, das blau beleuchtet wurde, kann eine Untersuchung bezüglich der Farbe Rot bzw. der Farbe Grün erfolgen, d.h. die Farben Blau und Grün bzw. die Farben Rot und Blau werden bei der Untersuchung nicht berücksichtigt.
Die Winkelsegmente sind vorzugsweise in einer Ebene im Mündungsbereich ausgerichtet, die senkrecht zur Behälterlängsachse verläuft, beispielsweise in der Ebene der Mündungsdichtfläche. Bei einem Blick von oben auf den Behälter bzw. senkrecht zu der Ebene der Mündungsdichtfläche ergibt sich somit eine tortenstückartige Ansicht des bzw. der Winkelsegmente. Ein Winkelsegment erstreckt sich beispielsweise zwischen zwei Geraden, die sich im Mittelpunkt der Mündungsdichtfläche schneiden und in der Ebene der Mündungsdichtfläche liegen.
Die Auswertevorrichtung kann weiter dazu ausgelegt sein, das mindestens eine Winkelsegment, das mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchtet wurde, bezüglich der mindestens einen zweiten Farbe auf Fehler des Mündungsbereichs hin zu untersuchen.
Bei der gleichzeitigen Beleuchtung des einen Winkelsegments mit der Farbe Rot und des anderen Winkelsegments mit der Farbe Blau, ist es erforderlich, um in dem einen Winkelsegment eine Dunkelfelderkennung eines Fehlers durchführen zu können, das mit der Farbe Rot beleuchtete eine Winkelsegment bezüglich der Farbe Blau zu untersuchen und dabei die rote Strahlung in dem einen Winkelsegment nicht zu berücksichtigen. Blaues Streulicht, das von dem einen anderen Winkelsegment durch den Behälter dringt, führt dazu, dass ein möglicherweise vorhandener Fehler in dem einen Winkelsegment gut erkennbar ist.
Bei der Beleuchtung zweier Winkelsegmente mit der Farbe Rot, des ersten anderen Winkelsegments mit der Farbe Blau und des zweiten anderen Winkelsegments mit der Farbe Grün kann, um nun eine Dunkelfelderkennung in den Winkelsegmenten durchführen zu können, die rot beleuchtet wurden, eine Untersuchung bezüglich der Farbe Blau bzw. der Farbe Grün erfolgen, d.h. die Farben Rot und Grün bzw. die Farben Rot und Blau werden bei der Untersuchung nicht berücksichtigt.
Zudem kann die Vorrichtung eine erste Aufnahmevorrichtung umfassen, die dazu ausgelegt ist, eine Aufnahme des Mündungsbereichs aufzunehmen. Mittels der ersten Aufnahmevorrichtung kann so beispielsweise eine digitale Aufnahme der Ansicht erstellt werden. Für nachfolgende Analysen können Aufnahmen, die mittels der ersten Aufnahmevorrichtung aufgenommen wurden, auch gespeichert werden.
Die Vorrichtung kann weiter eine zweite Aufnahmevorrichtung umfassen, die dazu ausgelegt ist, eine Aufnahme des in dem mindestens einen Winkelsegment mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchteten Mündungsbereichs und des in dem mindestens einen anderen Winkelsegment nicht beleuchteten Mündungsbereichs aufzunehmen oder eine Aufnahme des in dem mindestens einen Winkelsegment mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchteten Mündungsbereichs und des in dem mindestens einen anderen Winkelsegment mit der mindestens einen zweiten Farbe beleuchteten Mündungsbereichs aufzunehmen. Mittels der zweiten Aufnahmevorrichtung können beispielsweise ebenfalls digitale Aufnahmen der Ansichten erstellt werden. Für nachfolgende Analysen können diese Aufnahmen auch gespeichert werden und beispielsweise mit Aufnahmen, die mittels der ersten Aufnahmevorrichtung erstellt wurden, verglichen werden.
Im Allgemeinen umfassen die Aufnahmen der ersten und/oder der zweiten Aufnahmevorrichtung jeweils den gesamten Mündungsbereich eines Behälters und/oder die gesamte Mündungsdichtfläche. Für die Dunkelfelderkennung eines oder mehrerer Fehler in einem oder mehreren nicht beleuchteten Winkelsegmenten wird dann vorzugsweise nur das oder die nicht beleuchteten Winkelsegmente ausgewertet. In dem oder den beleuchteten Winkelsegmenten findet keine Auswertung in Hinblick auf vorhandene Fehler statt.
Um eine Dunkelfelderkennung in dem einem Winkelsegment, das mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchtet wurde, durchzuführen, kann dieses eine Winkelsegment bezüglich der mindestens einen zweiten Farbe untersucht werden, mit der das andere Winkelsegment beleuchtet wurde. Entsprechend kann, um eine Dunkelfelderkennung in dem anderen Winkelsegment, das mit der mindestens einen zweiten Farbe beleuchtet wurde, durchzuführen, dieses andere Winkelsegment bezüglich der mindestens einen ersten Farbe untersucht werden, mit der das eine Winkelsegment beleuchtet wurde.
Um einem vorhandenen Fehler feststellen zu können, können Aufnahmen der ersten und/oder der zweiten Aufnahmevorrichtung mit einer Referenzaufnahme bzw. entsprechenden Referenzdaten eines Referenzbehälters mit einem fehlerlosen Mündungsbereich verglichen werden. Für den Vergleich können auch Abweichungen für die inspizierten Behälter definiert werden, die diese aufweisen können, so dass Fehler, welche die Abweichung nicht überschreiten nicht als Fehler festgestellt werden.
Die erste und/oder die zweite Aufnahmevorrichtung der Vorrichtung zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs kann/können als eine farbsensitive Aufnahmevorrichtung ausgebildet sein, beispielsweise als farbsensitive CCD-Kamera. Die digitalisierten Daten einer Aufnahme der Kamera können dann bezüglich einer gewünschten Farbe untersucht werden. Dabei werden beispielsweise bei einer Beleuchtung mit den Farben Rot und Blau für die Untersuchung bezüglich der Farbe Rot die Pixel unberücksichtigt gelassen, die der Farbe Blau zugewiesen werden, und für die Untersuchung bezüglich der Farbe Blau werden die Pixel unberücksichtigt gelassen, die der Farbe Rot zugewiesen werden.
So ist es möglich, mittels einer farbsensitiven Aufnahmevorrichtung in einer einzigen Aufnahme des Mündungsbereichs Informationen zu erhalten, die eine Dunkelfelderkennung in dem einen Winkelsegment und auch in dem anderen Winkelsegment ermöglichen.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann Beleuchtungseinheiten, beispielsweise LEDs, umfassen. Der Vorteil von LEDs ist, dass sie kaum Wärme erzeugen und Strahlung in einem schmalen Spektralbereich emittieren, der fast monochromatisch ist.
Zudem kann die Beleuchtungsvorrichtung lichtdurchlässige und zerstreuende Schirme umfassen. Die lichtdurchlässigen und zerstreuenden Schirme können von außen mittels der Beleuchtungseinheiten bestrahlt werden, wodurch sich eine gleichmäßige Ausleuchtung des zu bestrahlenden Bereichs, d.h. des Mündungsbereichs, ergibt.
Weiter kann die Beleuchtungsvorrichtung mindestens einen lichtundurchlässigen Schirm umfassen, der dazu ausgelegt ist, mindestens ein Winkelsegment des Mündungsbereichs gegen die Beleuchtungseinheiten abzuschirmen. Der mindestens eine lichtundurchlässige Schirm kann zwischen zumindest einen Teil der Beleuchtungseinheiten und zumindest einen Teil des Mündungsbereichs des Behälters eingebracht werden, so dass der Teil des Mündungsbereichs nicht beleuchtet wird. Die Verwendung eines oder mehrerer lichtundurchlässiger Schirme bietet sich an, wenn die Beleuchtungsvorrichtung beispielsweise nicht ansteuerbar ist oder wenn ein Mündungsbereich mit großem Durchmesser optisch inspiziert werden soll, um zu verhindern, dass Strahlung von nicht abgeschirmten Winkelsegmenten auf den Teil des Mündungsbereichs trifft, der mittels Dunkelfelderkennung untersucht werden soll.
Im optischen Strahlengang zwischen der ersten Aufnahmevorrichtung und einer Position eines Mündungsbereichs zur optischen Inspektion kann sich eine Sammellinse befinden, beispielsweise eine bikonvexe, eine plankonvexe oder eine konkav-konvexe Sammellinse. Durch die Sammellinse wird Strahlung, die von dem Behälter reflektiert wird, zu der ersten und/oder zweiten Aufnahmevorrichtung gelenkt, so dass sie dort abgebildet werden kann.
Die Vorrichtung kann weiter eine Drehvorrichtung für den Behälter umfassen. Statt abwechselnd oder nacheinander verschiedene Winkelsegmente zu beleuchten bzw. nicht zu beleuchten oder verschiedene Winkelsegmente in mindestens einer ersten bzw. in mindestens einer zweiten Farbe zu beleuchten, kann die Drehvorrichtung dazu verwendet werden, den Behälter um seine Längsachse zu drehen, so dass der gesamte Mündungsbereich nach und nach untersucht werden kann. Zum Beispiel kann ein Winkelsegment von 180˚ nicht beleuchtet und ein Winkelsegment von 180˚ beleuchtet sein, entweder durch Ansteuerung der entsprechenden Beleuchtungseinheiten oder durch Einbringen eines lichtundurchlässigen Schirms. Durch Drehung des Behälters befinden sich Teile des Mündungsbereichs dann im
beleuchteten bzw. unbeleuchteten Winkelbereich. In einem anderen Fall können ein Winkelsegment von 180˚ mit einer ersten Farbe und ein anderes Winkelsegment von 180˚ mit einer zweiten Farbe beleuchtet sein. Durch Drehung des Behälters befinden sich Teile des Mündungsbereichs dann im mit der ersten Farbe bzw. mit der zweiten Farbe beleuchteten Winkelbereich. Die Drehung kann beispielsweise zwischen dem Aufnehmen von jeweils zwei Aufnahmen der ersten und/oder der zweiten Aufnahmevorrichtung um jeweils 90° ± 10°, 120° ± 10° oder 180° ± 10° gedreht werden.
Die Beleuchtungseinheiten können in einem ersten Bereich im Wesentlichen parallel zu einer Behälterlängsachse und in einem zweiten Bereich im Wesentlichen senkrecht zu der Behälterlängsachse angeordnet sein.
In einer anderen Ausführungsform können die Beleuchtungseinheiten im Wesentlichen halbkugelförmig um den Mündungsbereich angeordnet sein.
Diese beiden Anordnungen der Beleuchtungseinheiten ermöglichen eine Beleuchtung des Mündungsbereichs sowie der Mündungsdichtfläche eines Behälters.
Ein Verfahren zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs, insbesondere einer Mündungsdichtfläche, eines Behälters umfasst die Schritte: mittels einer Beleuchtungsvorrichtung einer Vorrichtung zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs, insbesondere einer Mündungsdichtfläche, eines Behälters, wie oben oder weiter unten beschrieben, Beleuchten des Mündungsbereichs in mindestens einem Winkelsegment mit mindestens einer ersten Farbe und gleichzeitig Nicht-Beleuchten des Mündungsbereichs in mindestens einem anderen Winkelsegment oder Beleuchten des Mündungsbereichs in dem mindestens einem anderen Winkelsegment mit mindestens einer zweiten Farbe, die von der mindestens einen ersten Farbe verschieden ist; und mittels einer Auswertevorrichtung der Vorrichtung zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs, insbesondere einer Mündungsdichtfläche, eines Behälters, wie oben oder weiter unten beschrieben, Untersuchen des mindestens einen anderen nicht beleuchteten Winkelsegments auf Fehler des Mündungsbereichs oder Untersuchen des mindestens einen anderen mit der mindestens einen zweiten Farbe beleuchteten Winkelsegments bezüglich der mindestens einen ersten Farbe auf Fehler des Mündungsbereichs.
Mittels der Auswertevorrichtung kann in dem mindestens einen anderen nicht beleuchteten Winkelsegment eine Dunkelfelderkennung eines möglicherweise vorhandenen Fehlers durchgeführt werden. Durch Streulicht, das von dem mindestens einen mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchteten Winkelsegment durch den Behälter dringt, ist solch ein Fehler dann in dem mindestens einen anderen nicht beleuchteten Winkelsegment deutlich erkennbar.
Durch die gleichzeitige Beleuchtung des mindestens einen Winkelsegments mit der mindestens einen ersten Farbe und des mindestens einen anderen Winkelsegments mit der mindestens einen zweiten Farbe, ist für eine Dunkelfelderkennung eines Fehlers in dem mindestens einen anderen Winkelsegment erforderlich, dass das mit der mindestens einen zweiten Farbe beleuchtete andere Winkelsegment bezüglich der mindestens einen ersten Farbe untersucht und die Strahlung der mindestens einen ersten Farbe in dem mindestens einen anderen Winkelsegment nicht berücksichtigt wird. Streulicht der mindestens einen ersten Farbe, das von dem mindestens einen Winkelsegment durch den Behälter dringt, führt dazu, dass ein möglicherweise vorhandener Fehler in dem mindestens einen anderen Winkelsegment gut erkennbar ist.
Das Verfahren kann weiter den Schritt eines Untersuchens des mindestens einen mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchteten Winkelsegments bezüglich der mindestens einen zweiten Farbe auf Fehler des Mündungsbereichs mittels der Auswertevorrichtung umfassen.
Das Verfahren kann weiter die folgenden Schritte umfassen: mittels der Beleuchtungsvorrichtung, Nicht-Beleuchten des Mündungsbereichs in dem mindestens einem zuvor mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchteten Winkelsegment und Beleuchten des Mündungsbereichs in dem mindestens einen anderen zuvor nicht beleuchteten Winkelsegment mit der mindestens einen ersten Farbe und dann mittels der Auswertevorrichtung, Untersuchen des mindestens einen nicht beleuchteten Winkelsegments auf Fehler des Mündungsbereichs. Durch das Beleuchten von nicht beleuchteten und das Nicht-Beleuchten von beleuchteten Winkelsegmenten können andere Winkelsegmente mittels der Dunkelfelderkennung auf mögliche vorhandene Fehler hin untersucht werden. Alternativ kann das Verfahren weiter die folgenden Schritte umfassen: mittels der Beleuchtungsvorrichtung, Beleuchten des Mündungsbereichs in dem mindestens einem zuvor mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchteten Winkelsegment mit der mindestens zweiten Farbe und Beleuchten des Mündungsbereichs in dem mindestens einen anderen zuvor mit der mindestens einen zweiten Farbe beleuchteten Winkelsegment mit der mindestens einen ersten Farbe und dann mittels der Auswertevorrichtung, Untersuchen des mindestens einen mit der mindestens einen zweiten Farbe beleuchteten Winkelsegments bezüglich der mindestens einen ersten Farbe auf Fehler des Mündungsbereichs.
Das Verfahren kann weiter den Schritt eines Untersuchens des mindestens einen mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchteten Winkelsegments bezüglich der mindestens einen zweiten Farbe auf Fehler des Mündungsbereichs mittels der Auswertevorrichtung umfassen.
Weiter kann das Verfahren den Schritt eines Aufnehmens des Mündungsbereichs mittels einer ersten Aufnahmevorrichtung umfassen. Mittels der ersten Aufnahmevorrichtung kann so beispielsweise eine digitale Aufnahme der Ansicht erstellt werden. Für nachfolgende Analysen können Aufnahmen, die mittels der ersten Aufnahmevorrichtung aufgenommen wurden, auch gespeichert werden.
Zudem kann das Verfahren den Schritt eines Aufnehmens des in dem mindestens einen Winkelsegment mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchteten Mündungsbereichs und des in dem mindestens einen anderen Winkelsegment nicht beleuchteten Mündungsbereichs mittels einer zweiten Aufnahmevorrichtung umfassen oder eines Aufnehmens des in dem mindestens einen Winkelsegment mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchteten Mündungsbereichs und des in dem mindestens einen anderen Winkelsegment mit der mindestens einen zweiten Farbe beleuchteten Mündungsbereichs mittels der zweiten Aufnahmevorrichtung. Mittels der zweiten Aufnahmevorrichtung können beispielsweise ebenfalls digitale Aufnahmen der Ansichten erstellt werden. Für nachfolgende Analysen können diese Aufnahmen auch gespeichert werden und beispielsweise mit Aufnahmen, die mittels der ersten Aufnahmevorrichtung erstellt wurden, verglichen werden.
Das Verfahren kann den Schritt eines Drehens des Behälters mittels einer Drehvorrichtung für den Behälter umfassen. Statt abwechselnd verschiedene Winkelsegmente zu beleuchten bzw. nicht zu beleuchten oder verschiedene Winkelsegmente in mindestens einer ersten bzw. in mindestens einer zweiten Farbe zu beleuchten, kann die Drehvorrichtung dazu verwendet werden, den Behälter um seine Längsachse zu drehen, so dass der gesamte Mündungsbereich nach und nach untersucht werden kann.
Kurze Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs eines Behälters,
2 eine schematische Ansicht von Bildern der Kamera 1 bzw. Kamera 2,
3 eine schematische Seitenansicht und eine Draufsicht eines Behälters mit einer Absplitterung am Außengewinde des Mündungsbereichs,
4 zwei Kamerabilder bei einer Zweifeldbeleuchtung,
5 zwei Kamerabilder bei einer Achtfeldbeleuchtung und
6 ein Kamerabild bei einer Zweifarbenbeleuchtung.
Ausführliche Figurenbeschreibung
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs, insbesondere der Mündungsdichtfläche 2, eines Behälters 1. Der Mündungsbereich mit einem Außengewinde und die Mündungsdichtfläche 2 können mittels Beleuchtungseinheiten 3, beispielsweise roten LEDs mit 735 nm, blauen LEDs mit 450 nm, grünen LEDs mit 535 nm und/oder gelben LEDs mit 605 nm, die auf einer Seite von lichtdurchlässigen und zerstreuenden Schirmen 4 angeordnet sind, von oben und von der Seite beleuchtet werden. In der Darstellung sind die Beleuchtungseinheiten 3 und die Schirme 4 in einer Querschnittsansicht dargestellt.
Vorzugsweise sind die Beleuchtungseinheiten 3 und die Schirme 4 symmetrisch in Bezug auf die Behälterlängsachse angeordnet. Beispielsweise können sie, wie in der 1 angedeutet, glockenartig um den Mündungsbereich und die Mündungsdichtfläche 2 angeordnet sein. In einem anderen Ausführungsbeispiel können sie auch halbkugelförmig angeordnet sein.
Die Beleuchtungseinheiten 3 können segmentartig ansteuerbar sein, so dass entsprechend unterschiedliche Winkelsegmente des Behälters 1 bzw. der Mündungsdichtfläche 2 beleuchtbar sind. Bei einem Blick von oben auf den Behälter 1 bzw. die Mündungsdichtfläche 2 können beispielsweise die auf der rechten und die auf der linken Hälfte angeordneten Beleuchtungseinheiten 3 getrennt ansteuerbar ausgelegt sein, so dass die rechte und die linke Seite des Behälters 1 bzw. der Mündungsdichtfläche 2 getrennt beleuchtet werden können. Das beleuchtete und das nicht beleuchtete Winkelsegment liegen in einer Ebene der Mündungsdichtfläche 2. Die Steuerung kann auch derart vorgesehen sein, dass die rechte und die linke Seite gleichzeitig oder beide Seiten nicht beleuchtet werden.
Die Steuerung kann auch so vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinheiten 3 in drei Winkelsegmenten ansteuerbar sind, so dass der Behälter 1 bzw. die Mündungsdichtflächen 2 in drei Winkelsegmenten von jeweils 120˚ beleuchtbar sind. Um die Dunkelfelderkennung eines oder mehrerer Fehler des Mündungsbereichs, insbesondere der Mündungsdichtfläche 2, vorteilhaft nutzen zu können, können die drei Winkelsegmente nacheinander beleuchtet und dann jeweils die beiden nicht beleuchteten Winkelsegmente auf fehlerhafte Stellen hin untersucht werden.
Bei einer Anzahl von mehr als drei Winkelsegmenten können auch jeweils mehrere, nicht nebeneinander liegende Winkelsegmente gleichzeitig beleuchtet und entsprechend die nichtbeleuchteten Winkelsegmente auf fehlerhafte Stellen hin untersucht werden.
Statt der Steuerung oder zusätzlich zu der Steuerung kann vorgesehen sein, dass verschiedene Winkelsegmente der Beleuchtungseinheiten 3 abgedeckt werden können, beispielsweise durch Einbringen von lichtundurchlässigen Schirmen in den Strahlengang. Es kann auch vorgesehen sein, dass die gewünschten Winkelsegmente des Behälters 1 bzw. der Mündungsdichtfläche 2 direkt durch die lichtundurchlässigen Schirme abgedeckt werden.
Statt abwechselnd verschiedene Winkelsegmente zu beleuchten bzw. nicht zu beleuchten, kann eine Drehvorrichtung für den Behälter 1 vorgesehen sein, die den Behälter 1 um seine Längsachse dreht, so dass der gesamte Mündungsbereich nach und nach untersucht werden kann.
Die Beleuchtungseinheiten 3 können zudem in verschiedenen Winkelsegmenten jeweils mit verschiedenen Farben ausgestattet sein, so entsprechend unterschiedliche Winkelsegmente des Behälters 1 bzw. der Mündungsdichtfläche 2 jeweils in den verschiedenen Farben beleuchtbar sind. Beispielsweise kann der Mündungsbereich in mindestens einem Winkelsegment mit mindestens einer ersten Farbe und in mindestens einem anderen Winkelsegment mit mindestens einer zweiten Farbe beleuchtet werden, die von der mindestens einen ersten Farbe verschieden ist.
Mittels der Drehvorrichtung kann der Behälter 1 um seine Längsachse gedreht werden, so dass die verschiedenen Winkelsegmente in unterschiedlichen Bereichen des Behälters 1 bzw. der Mündungsdichtfläche zu liegen kommen.
Weiter umfasst die Vorrichtung zwei Kameras K1, K2, die vorgesehen sind, Aufnahmen von dem gesamten inneren bzw. äußeren Bereich des Mündungsbereichs des Behälters 1 sowie von den winkelsegmentartig beleuchteten bzw. nicht beleuchteten äußeren Bereichen des Mündungsbereichs zu erstellen.
In einem freien, horizontalen Bereich, der nicht von Beleuchtungseinheiten 3 und Schirmen 4 belegt ist, befindet sich eine bikonvexe Linse 5 im optischen Strahlengang zwischen den Kameras K1, K2 und der Position eines Mündungsbereichs, der für die Inspektion vorgesehen ist, so dass Strahlung, die von dem Behälter reflektiert wird, zu den Kameras K1, K2 gelenkt und dort abgebildet werden kann. Statt der bikonvexen Linse 5 kann auch eine plankonvexe oder konkav-konvexe, wobei die konvexe Seite stärker gewölbt ist als die konkave Seite, Sammellinse verwendet werden.
2 zeigt eine schematische Ansicht von Aufnahmen der ersten Kamera K1 und der zweiten Kamera K2, die bei verschiedenen Belichtungsmodi erhalten werden können. In einem ersten Modus wird mit der ersten Kamera K1 eine Aufnahme, bei der ein innerer Bereich 6 des Mündungsbereichs und der Mündungsdichtfläche 2 und dann eine Aufnahme, bei der ein äußerer Bereich 7 des Mündungsbereichs und der Mündungsdichtfläche 2 beleuchtet ist, aufgenommen. Mit der zweiten Kamera K2 wird bei einer Zweifeldbeleuchtung eine Aufnahme erstellt, bei der die linke Seite 8 des Behälters 1 bzw. der Mündungsdichtfläche 2 beleuchtet und die rechte Seite nicht beleuchtet ist, und dann wird eine Aufnahme erstellt, bei der entsprechend die rechte Seite 9 beleuchtet und die linke Seite nicht beleuchtet ist.
In einem zweiten Modus wird mit der ersten Kamera K1 eine Aufnahme, bei der ein innerer Bereich 10 des Mündungsbereichs und der Mündungsdichtfläche 2, dann eine Aufnahme, bei der ein äußerer Bereich 11 des Mündungsbereichs und der Mündungsdichtfläche 2, und danach eine Aufnahme, bei der ein äußeres Bereichsdrittel 12 beleuchtet ist, aufgenommen. Mit der zweiten Kamera K2 wird bei einer Dreifeldbeleuchtung des Behälters 1 bzw. der Mündungsdichtfläche 2 eine Aufnahme erstellt, bei der nacheinander ein erstes Drittel 13, dann ein zweites Drittel 14 und danach ein drittes Drittel 15 beleuchtet werden, wobei jeweils die anderen beiden Drittel nicht beleuchtet werden.
Wird der Mündungsbereich in mindestens einem Winkelsegment mit mindestens einer ersten Farbe und in mindestens einem anderen Winkelsegment mit mindestens einer zweiten Farbe beleuchtet, die von der mindestens einen ersten Farbe verschieden ist, dann ist es ausreichend mit einer farbsensitiven Kamera K2 eine einzige Aufnahme der verschiedenen Bereiche des Mündungsbereichs des Behälters 1 aufzunehmen.
3 zeigt auf der linken Seite eine schematische Seitenansicht eines Behälters mit einer Absplitterung 17 am Außengewinde 16 des Mündungsbereichs und der rechten Seite eine schematische Draufsicht auf diesen Behälter. Neben Absplitterungen können auch fehlerhafte Stellen wie Kerben, Risse, offene Blasen, Zuckerrand oder dergleichen im Mündungsbereich, insbesondere in der Mündungsdichtfläche 2, auftreten. Solche Fehler können dazu führen, dass ein gasdichtes Verschließen des Behälters nicht möglich ist. Daher sollen solche Fehler vorzugsweise vor einem Befüllen des Behälters erkannt werden, damit der fehlerhafte Behälter aus dem Produktionsstrom ausgeleitet werden kann.
4 zeigt zwei Aufnahmen der zweiten Kamera K2 bei einer Zweifeldbeleuchtung des Mündungsbereichs und der Mündungsdichtfläche 2 des Behälters 1 aus 3. In der linken Aufnahme wurde die eine Seite 18, d.h. ein erstes Winkelsegment 18 in der Ebene der Mündungsdichtfläche 2, des Behälters 1 beleuchtet, in der sich auch der Fehler 17 am Außengewinde 16 befindet; die andere Seite wurde nicht beleuchtet. Aufgrund der Beleuchtung ist der Fehler 17 in der Aufnahme nicht deutlich erkennbar.
In der rechten Aufnahme wurde die andere Seite 19, d.h. ein zweites Winkelsegment 19 in der Ebene der Mündungsdichtfläche 2, des Behälters 1 beleuchtet, in der sich der Fehler 17 nicht befindet; die Seite auf der sich der Fehler 17 befindet, wurde nicht beleuchtet. Durch Streulicht, das von der beleuchteten anderen Seite 19 durch den Behälter 1 drang, ist der Fehler 17 in der nicht-beleuchteten Seite deutlich erkennbar.
5 zeigt zwei Aufnahmen bei einer Achtfeldbeleuchtung des Mündungsbereichs und der Mündungsdichtfläche 2 eines Behälters 1. In der linken Darstellung wurden vier Winkelsegmente 19–22 der insgesamt acht Winkelsegmente 19–26 des Behälters 1 beleuchtet, und der Fehler 17 befindet sich in einem dieser vier beleuchteten Winkelsegmente 19. Die anderen vier Winkelsegmente 23–26 wurden nicht beleuchtet. Aufgrund der Beleuchtung ist der Fehler 17 in der Aufnahme nicht deutlich erkennbar.
In der rechten Darstellung wurden die anderen vier Winkelsegmente 23–26 des Behälters 1 beleuchtet, und der Fehler 17 befindet sich in einem der vier nicht beleuchteten Winkelsegmente 23–26. Durch Streulicht, das von den vier beleuchteten Winkelsegmenten 23–26 durch den Behälter 1 drang, ist der Fehler 17 in dieser Aufnahme deutlich erkennbar.
6 zeigt ein Kamerabild bei einer Zweifarbenbeleuchtung eines Mündungsbereichs eines Behälters 1, der in der Mündungsdichtfläche 2 einen Fehler 27, beispielsweise eine Absplitterung, aufweist. Mittels einer Beleuchtungsvorrichtung 3, 4 wird der Mündungsbereich in einem Winkelsegment 28 von 180˚ mit einer ersten Farbe, hier sei es rot, und gleichzeitig in einem anderen Winkelsegment 29 von 180˚ mit einer zweiten Farbe, hier sei es blau, beleuchtet. Die Farbe Rot kann einen Wellenlängenbereich von 630 nm bis 790 nm und die Farbe Blau einen Wellenlängenbereich von 420 nm bis 480 nm umfassen.
Der eine Teil der Beleuchtungseinheiten 3, durch den das eine Winkelsegment 28 beleuchtet wird, ist dazu ausgelegt, Strahlung in zumindest einem Bereich der Farbe Rot von 630 nm bis 790 nm auszusenden.
Der andere Teil der Beleuchtungseinheiten 3, durch den das andere Winkelsegment 29 beleuchtet wird, ist dazu ausgelegt, Strahlung in zumindest einem Bereich der Farbe Blau von 420 nm bis 480 nm auszusenden.
Durch die gleichzeitige Beleuchtung des einen Winkelsegments 28 und des anderen Winkelsegments 29, ist für eine Dunkelfelderkennung eines Fehlers erforderlich, dass das mit der Farbe Rot beleuchtete Winkelsegment 28 bezüglich der Farbe Blau untersucht und die rote Strahlung in dem einen Winkelsegment 28 nicht berücksichtigt wird. Blaues Streulicht, das von dem anderen Winkelsegment 29 durch den Behälter 1 dringt, führt dazu, dass der Fehler 27 in dem einen Winkelsegment 28 gut erkennbar ist.
Um in dem anderen Winkelsegment 29 eine Dunkelfelderkennung eines Fehlers durchführen zu können, ist es erforderlich, das mit der Farbe Blau beleuchtete andere Winkelsegment 29 bezüglich der Farbe Rot zu untersuchen und dabei die blaue Strahlung in dem anderen Winkelsegment 29 nicht zu berücksichtigen. Rotes Streulicht, das von dem einen Winkelsegment 28 durch den Behälter 1 dringt, führt dazu, dass ein Fehler in dem anderen Winkelsegment 29 gut erkennbar wäre. In der in 6 gezeigten Anordnung weist das andere Winkelsegment 29 keinen Fehler auf, der in der Dunkelfelderkennung ermittelt werden könnte.
Die erste und/oder die zweite Aufnahmevorrichtung K1, K2 der Vorrichtung zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs ist als eine farbsensitive Aufnahmevorrichtung ausgebildet, beispielsweise als farbsensitive CCD-Kamera. Die digitalisierten Daten einer Aufnahme der Kamera können dann zum Einen bezüglich der Farbe Rot und zum Anderen bezüglich der Farbe Blau untersucht werden. Dabei werden für die Untersuchung bezüglich der Farbe Rot die Pixel unberücksichtigt gelassen, die der Farbe Blau zugewiesen werden, und für die Untersuchung bezüglich der Farbe Blau werden die Pixel unberücksichtigt gelassen, die der Farbe Rot zugewiesen werden.
So ist es möglich, mittels einer farbsensitiven Aufnahmevorrichtung in einer einzigen Aufnahme des Mündungsbereichs Informationen zu erhalten, die jeweils eine Dunkelfelderkennung in dem einen Winkelsegment und auch in dem anderen Winkelsegment ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2010/0039640 A1 [0003, 0003]
EP 0952443 A1 [0004]
DE 19920007 C1 [0005]
DE 29907762 U1 [0006]

Claims

Vorrichtung zur optischen Inspektion eines Mündungsbereichs, insbesondere einer Mündungsdichtfläche (2), eines Behälters (1) gekennzeichnet durch eine Beleuchtungsvorrichtung (3, 4), die dazu ausgelegt ist, – den Mündungsbereich in mindestens einem Winkelsegment mit mindestens einer ersten Farbe zu beleuchten und gleichzeitig – den Mündungsbereich in mindestens einem anderen Winkelsegment nicht zu beleuchten oder in dem mindestens einen anderen Winkelsegment mit mindestens einer zweiten Farbe zu beleuchten, die von der mindestens einen ersten Farbe verschieden ist und eine Auswertevorrichtung, die dazu ausgelegt ist, – das mindestens eine nicht beleuchtete andere Winkelsegment auf Fehler des Mündungsbereichs hin zu untersuchen und/oder – das mindestens eine andere Winkelsegment, das mit der mindestens einen zweiten Farbe beleuchtet wurde, bezüglich der mindestens einen ersten Farbe auf Fehler des Mündungsbereichs hin zu untersuchen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auswertevorrichtung weiter dazu ausgelegt ist, das mindestens eine Winkelsegment, das mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchtet wurde, bezüglich der mindestens einen zweiten Farbe auf Fehler des Mündungsbereichs hin zu untersuchen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 weiter umfassend eine erste Aufnahmevorrichtung (K1), die dazu ausgelegt ist, eine Aufnahme des Mündungsbereichs aufzunehmen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 weiter umfassend eine zweite Aufnahmevorrichtung (K2), die dazu ausgelegt ist, – eine Aufnahme des in dem mindestens einen Winkelsegment mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchteten Mündungsbereichs und des in dem mindestens einen anderen Winkelsegment nicht beleuchteten Mündungsbereichs aufzunehmen oder – eine Aufnahme des in dem mindestens einen Winkelsegment mit der mindestens einen ersten Farbe beleuchteten Mündungsbereichs und des in dem mindestens einen anderen Winkelsegment mit der mindestens einen zweiten Farbe beleuchteten Mündungsbereichs aufzunehmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (3, 4) Beleuchtungseinheiten (3), beispielsweise LEDs, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (3, 4) weiter lichtdurchlässige und zerstreuende Schirme (4) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (3, 4) weiter mindestens einen lichtundurchlässigen Schirm umfasst, der dazu ausgelegt ist, mindestens ein Winkelsegment des Mündungsbereichs gegen die Beleuchtungseinheiten (3) abzuschirmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei sich im optischen Strahlengang zwischen der ersten Aufnahmevorrichtung (K1) und einer Position eines Mündungsbereichs zur optischen Inspektion eine Sammellinse (5) befindet, beispielsweise eine bikonvexe, eine plankonvexe oder eine konkav-konvexe Sammellinse.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Vorrichtung weiter eine Drehvorrichtung für den Behälter (1) umfasst.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Beleuchtungseinheiten (3) in einem ersten Bereich im Wesentlichen parallel zu einer Behälterlängsachse und in einem zweiten Bereich im Wesentlichen senkrecht zu der Behälterlängsachse angeordnet sind.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Beleuchtungseinheiten (3) im Wesentlichen halbkugelförmig um den Mündungsbereich angeordnet sind.