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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung einer optischen Inspektionseinheit zum Einsatz in der Getränke verarbeitenden Industrie, insbesondere zur optischen Kontrolle von Behältern.
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Stand der Technik
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In der Getränke verarbeitenden Industrie werden optische Kontrollen an vielerlei Stellen durchgeführt, um den Ablauf der Prozesse oder die Qualität des herzustellenden Produktes kontinuierlich zu überwachen bzw. zu überprüfen. Beispielsweise werden optische Kontrollen durchgeführt, um das Ausrichten von Behältern, wie beispielsweise Flaschen, Dosen, Tetrapacks oder ähnlichem, in bzw. vor einem Prozessschritt, wie beispielsweise einer Etikettierung, einer Befüllung, einem Direktdruck, einer Sterilisation durch UV-Licht oder Elektronenstrahlen usw., zu überprüfen. Ebenso kann durch optische Kontrolle das korrekte Aufbringen eines Etiketts auf einem Behälter bzw. der korrekte Aufdruck eines Druckbildes auf den Behälter überprüft werden. Zudem werden optische Kontrollen eingesetzt, um fehlerhafte oder beschädigte Behälter in der Prozesslinie zu identifizieren, die dann anschließend ausgeschleust werden können.
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Zur optischen Kontrolle in der Getränke verarbeitenden Industrie kommen hierbei im Allgemeinen modulare optische Inspektionseinheiten zum Einsatz, welche als Einheit an der entsprechenden Stelle der Prozesslinie angebracht und verwendet werden können. Eine solche optische Inspektionseinheit umfasst dabei in der Regel ein Kameramodul zur Aufnahme digitaler Bilder der zu kontrollierenden Behälter in regelmäßigen, vorgegebenen Zeitabständen oder in Abhängigkeit von einem Auslöser. Die verwendeten Kameramodule weisen hierbei mindestens einen Bildsensorchip auf, welcher die aufgenommenen Bilder in Form digitaler Daten zur Weiterverarbeitung ausgibt. Neben dem Bildsensorchip kann ein Kameramodul bereits zusätzlich Elektronik zur Bildverarbeitung als Teil der optischen Inspektionseinheit, beispielsweise in Form eines Prozessors oder einer anderen im Stand der Technik bekannten Bildverarbeitungsprozesseinheit umfassen. Zudem umfasst die optische Inspektionseinheit im Allgemeinen eine Beleuchtungseinheit, beispielsweise in Form einer LED-Leuchte bzw. Blitzleuchte, um den zu untersuchenden Behälter bei der Aufnahme des Bildes zu beleuchten.
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Neben der Prozesslinie selbst erzeugen der Bildsensorchip, die Elektronik für die Bildverarbeitung und/oder die Beleuchtungseinheit durch ihren Betrieb Abwärme, welche zu einer Erwärmung der optischen Inspektionseinheit führt. Bei Unterbringung der Beleuchtungseinheit in einem Gehäuse der optischen Inspektionseinheit würde die von der Beleuchtungseinheit erzeugte Abwärme ohne aktive Kühlung zur Überhitzung der Beleuchtungseinheit, insbesondere im Falle von LED-Blitzleuchten, führen. Aktuell verwendete LED-Blitzleuchten können Spitzenleistungen von ca. 1 kW erzeugen, wobei zeitgemittelt eine Abwärme von ca. 50 W anfällt. Aus diesem Grund wird die optische Inspektionseinheit als Ganzes oder die Beleuchtungseinheit separat mittels einer Kühlvorrichtung gekühlt.
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Ist zudem ein Kameramodul in demselben Gehäuse wie die Beleuchtungseinheit untergebracht, erhöhen sich die Anforderungen an die Kühlvorrichtung. Da sowohl der Bildsensorchip als auch die Elektronik für die Bildverarbeitung eine Umgebungstemperatur unterhalb einer maximalen Temperatur, beispielsweise 60° C, für einen fehlerfreien Betrieb benötigt, sollte die Kühlvorrichtung auch die elektronischen Komponenten, d. h. den Bildsensorchip und/oder die elektronische Bildverarbeitungseinheit, kühlen. Eine solche Kühlvorrichtung kann beispielsweise in Form eines Peltierelements realisiert werden, welches bei Stromdurchfluss eine Kühlleistung an einer Außenfläche des Elements in Abhängigkeit von der Stromstärke erzeugt.
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Bei den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen wird die Kühlung durch ein Peltierelement bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur über einen Thermostat eingeschaltet, sodass das Peltierelement eine Kühlleistung von 100 % seiner maximalen Kühlleistung erbringt. Dadurch sinkt unter Umständen die Temperatur der Umgebungsluft so stark ab, dass es aufgrund der in der Umgebungsluft enthaltenen Feuchtigkeit zu Nebelbildung kommt. Der durch Kondensation erzeugte Nebel beeinträchtig dabei die Effizienz der optischen Inspektionseinheit, da die kondensierten Wassertröpfchen zwischen Kameramodul und zu untersuchendem Behälter den Kontrast und die Auflösung des aufzunehmenden Bildes reduzieren und außerdem das Licht der Beleuchtungseinheit streuen und somit die Belichtungsdauer beeinflussen.
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Zudem kann an einzelnen Elementen der optischen Inspektionseinheit, insbesondere an dem Bildsensorchip selbst oder einem Prozessor der Bildverarbeitungselektronik, der Taupunkt der Umgebungsluft unterschritten werden, sodass Kondensation an diesen Elementen einsetzt, welche zu Korrosion und dauerhafter Beschädigung der empfindlichen elektronischen Elemente führen kann. Auch die verwendeten LED-Leuchten sind empfindlich gegen Kondenswasser.
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Es liegt somit der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kühlvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die oben genannten Nachteile überwindet, und insbesondere die Nebelbildung bzw. Taubildung durch Kondensation aufgrund der Kühlung der optischen Inspektionseinheit zu verhindern vermag. Ganz allgemein besteht die Aufgabe, eine Kühlleistung eines verwendeten Peltierelements an Umgebungsparameter anzupassen.
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Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch eine optische Inspektionseinheit zum Einsatz in der Getränke verarbeitenden Industrie, umfassend:
mindestens eine Beleuchtungseinheit, insbesondere eine LED-Blitzleuchte, und
eine Kühlvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Beleuchtungseinheit zu kühlen,
wobei die Kühlvorrichtung umfasst:
mindestens ein Peltierelement, das mindestens eine Kühlfläche aufweist,
einen Luftfeuchtesensor, der dazu ausgebildet ist, eine Feuchtigkeit von Luft in einem Volumen zu bestimmen, in dem die Beleuchtungseinheit angeordnet ist, und
eine Riegelvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Kühlleistung des Peltierelements in Abhängigkeit von der bestimmten Luftfeuchte zu regeln.
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Wie oben beschrieben werden optische Inspektionseinheiten in der Getränke verarbeitenden Industrie zu optischen Kontrollen des Ablaufs von Prozessen und der Qualität des herzustellenden Produktes eingesetzt. Dabei kann die optische Inspektionseinheit als modulare Baugruppe ausgebildet sein, welche flexibel an einer Prozesslinie zur Verarbeitung von Getränken angebracht und eingesetzt werden kann.
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Beleuchtungseinheiten, insbesondere LED-Blitzleuchten, sind im Stand der Technik wohl bekannt. Solche Beleuchtungseinheiten werden in der Regel eingesetzt, um ein Objekt, von dem ein digitales Bild aufgenommen werden soll, hinreichend zu beleuchten. Entsprechend kann die optische Inspektionseinheit eine oder mehrere Beleuchtungseinheiten umfassen.
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Erfindungsgemäß umfasst die optische Inspektionseinheit eine Kühlvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Beleuchtungseinheit zu kühlen. Insbesondere soll mittels der Kühlvorrichtung die von der Beleuchtungseinheit erzeugte Abwärme abgeführt werden. Zu diesem Zweck umfasst die Kühlvorrichtung mindestens ein Peltierelement, das mindestens eine Kühlfläche aufweist.
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Peltierelemente sind im Stand der Technik wohlbekannt. Unter einem Peltierelement kann hierbei prinzipiell jedes Element verstanden werden, welches als elektrisch-thermischer Energiewandler wirkt, insbesondere ein Element, welches unter Ausnutzung des Peltiereffektes unter Einsatz elektrischer Energie eine erste Oberfläche, beispielsweise eine Oberfläche des Elements selbst, kühlt (Kühlfläche) und eine zweite Oberfläche, beispielsweise wiederum eine Oberfläche des Elements selbst, wärmt (Heizfläche). Dabei wird eine Temperaturdifferenz zwischen der Heizfläche und der Kühlfläche hergestellt, welche beispielsweise durch die Art der eingesetzten elektrischen Energie (zum Beispiel ein Strom und/oder eine Spannung), die Art des Peltierelements, die Umgebungsbedingungen oder durch ähnliche Effekte oder Kombinationen derartiger Effekte beeinflusst sein kann. Das Peltierelement kann auch beispielsweise modular aufgebaut sein und mehrere einzelne Peltierelemente umfassen, welche beispielsweise kaskadenförmig, zickzackförmig oder auf ähnliche Weise gekoppelt sind, um insgesamt als Peltierelement im Sinne der obigen Definition zu wirken. In ähnlicher Weise kann das Peltierelement je nach seiner Form mehr als eine Kühlfläche und/oder Heizfläche aufweisen.
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Die Kühlung der Beleuchtungseinheit durch das Peltierelement kann direkt und/oder indirekt erfolgen. Dabei ist unter einer direkten Kühlung eine Anordnung zu verstehen, bei welcher die mindestens eine Kühlfläche des Peltierelements mit einer zu kühlenden Fläche der Beleuchtungseinheit, beispielsweise einer elektronischen Schaltung zum Ansteuern von LED-Blitzleuchten, in Wärmeleitungskontakt steht. Zur besseren Wärmeleitung und/oder zum Ausgleich unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheiten bzw. -größen der zu kühlenden Oberfläche und der Kühlfläche des Peltierelements kann zwischen der zu kühlenden Oberfläche und dem Peltierelement weiterhin mindestens ein Wärmesammelelement, insbesondere mindestens eine Wärmesammelfolie, angeordnet sein. Unter einem Wärmeleitungskontakt ist hierbei ein Festkörperkontakt zwischen den beiden entsprechenden Elementen zu verstehen, bei dem die abzuführende Wärme durch die Kontaktfläche im Wesentlichen, d. h. zu mehr als 90 %, durch Wärmeleitung übertragen wird.
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Im Gegenzug ist unter einer indirekten Kühlung hier und im Folgenden eine Kühlung zu verstehen, bei der die abzuführende Wärme im Wesentlichen, d. h. zu mehr als 90 %, durch Wärmeübergang von der zu kühlenden Fläche auf ein die zu kühlende Fläche umgebendes Medium, insbesondere Umgebungsluft, übertragen wird und anschließend durch eine angetriebene Strömung des Mediums und/oder Wärmekonvektion abgeführt wird. Bei der indirekten Kühlung kann insbesondere mittels der Kühlfläche des Peltierelements die Umgebungsluft der Beleuchtungseinheit gekühlt werden, um die Abwärme der Beleuchtungseinheit durch Wärmeübergang an die gekühlte Umgebungsluft abzuführen. Die indirekte Kühlung hat dabei den Vorteil, dass mehrere Elemente gleichmäßig und großflächig gekühlt werden können.
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Im Gegenzug kann bei der direkten Kühlung eine individuelle und effiziente Kühlung des jeweiligen Elementes, mit welchem die Kühlfläche des entsprechenden Peltierelements in Kontakt steht, realisiert werden. Als Wärmesammelelemente können vorzugsweise Materialien eingesetzt werden, welche eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/(m K) aufweisen und vorzugsweise höhere Wärmeleitfähigkeiten, insbesondere von mehr als 100 bis 200 W/(m K) besitzen. Je nach Ausbildung der optischen Inspektionseinheit und/oder der Beleuchtungseinheit und/oder des weiter unten beschriebenen Kameramoduls kann entweder die oben beschriebene direkte Kühlung oder die beschriebene indirekte Kühlung oder auch eine Kombination aus beiden mit mehr als einem Peltierelement zum Einsatz kommen.
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Erfindungsgemäß umfasst die Kühlvorrichtung weiterhin einen Luftfeuchtesensor, der dazu ausgebildet ist, eine Feuchtigkeit von Luft in einem Volumen zu bestimmen, in dem die Beleuchtungseinheit und/oder das weiter unten beschriebene Kameramodul angeordnet ist. Das Volumen kann hierbei durch einen Raumbereich oder das weiter unten beschriebene Gehäuse, in dem die Beleuchtungseinheit und/oder das Kameramodul angeordnet sein kann, definiert werden. Zur Kostenersparnis kann die Beleuchtungseinheit und/oder das Kameramodul der Einfachheit halber in Umgebungsluft angeordnet werden (siehe auch die Beschreibung des Gehäuses weiter unten). Um die in dieser Umgebungsluft enthaltene Feuchtigkeit zu bestimmen, umfasst die Kühlvorrichtung einen Luftfeuchtesensor.
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Luftfeuchtesensoren sind im Stand der Technik wohl bekannt. Beispielsweise sind Absorptionshygrometer wie das Haarhygrometer oder elektrische Hygrometer auf der Basis kapazitiver und/oder Impedanzsensoren zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit bekannt. Weiterhin können Psychrometer zum Messen der relativen Luftfeuchtigkeit eingesetzt werden. Mit einem Taupunktspiegelhygrometer hingegen lässt sich der Taupunkt der Umgebungsluft bei einer bestimmten Luftfeuchtigkeit bestimmen. Eine Vielzahl weiterer Sensoren und Messverfahren zum Bestimmen der Feuchtigkeit von Luft können hier zum Einsatz kommen. Neben der erwähnten relativen Luftfeuchtigkeit und dem Taupunkt können, je nach Bedarf unter zu Hilfenahme einer Bestimmung der Temperatur, der Dampfdruck, die absolute Luftfeuchtigkeit, die spezifische Luftfeuchtigkeit und/oder der Feuchtigkeitsgrad der Umgebungsluft bestimmt und/oder aus der bestimmten relativen Luftfeuchtigkeit bzw. dem bestimmten Taupunkt berechnet werden.
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Der Luftfeuchtesensor der Kühlvorrichtung kann weiterhin dazu ausgebildet sein, die bestimmte Luftfeuchtigkeit in Form eines elektrischen Signals an eine Regelvorrichtung der Kühlvorrichtung auszugeben, die dazu ausgebildet ist, eine Kühlleistung des Peltierelements in Abhängigkeit von der bestimmten Luftfeuchte zu regeln. Die Kühlleistung des Peltierelements kann beispielsweise durch Anpassung des Stroms, der durch das Peltierelement fließt, bzw. durch Anpassung der Spannung, die an dem Peltierelement anliegt, geregelt werden. Die Regelvorrichtung der Kühlvorrichtung kann hierzu mit einer Stromversorgung des Peltierelements verbunden sein. Erfindungsgemäß passt die Regelvorrichtung der Kühlvorrichtung die Kühlleistung des Peltierelements in Abhängigkeit von der bestimmten Luftfeuchte an. Dabei kann diese Anpassung in vorgegebenen, regelmäßigen Zeitabständen oder kontinuierlich erfolgen. Bei Verwendung mehrerer Peltierelemente, insbesondere bei einer kombinierten direkten und indirekten Kühlung, können die Kühlleistungen der Peltierelemente unabhängig voneinander individuell in Abhängigkeit von der bestimmten Luftfeuchte geregelt werden (siehe auch unten).
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Regelvorrichtung dazu ausgebildet sein, die Kühlleistung des Peltierelements gegenüber einem vorbestimmten Sollwert der Kühlleistung zu reduzieren, sobald die bestimmte Luftfeuchte einen vorbestimmten Grenzwert der Luftfeuchte übersteigt. Ein solcher Grenzwert der Luftfeuchte kann insbesondere in Hinblick auf die zu vermeidende Nebelbildung bzw. die zu vermeidende Kondensation vorgegeben werden. Da die Feuchtigkeit der Luft in dem oben bezeichneten Volumen wetter- und/oder raumklimabedingt zeitabhängigen Schwankungen unterliegt, liegt die relative Feuchtigkeit der Luft im Allgemeinen unterhalb der Sättigungskonzentration. Hierbei ist zu beachten, dass die Sättigungskonzentration zwar stark temperaturabhängig, aber im Wesentlichen unabhängig vom Luftdruck ist. Bei Abkühlen der Luft mittels des Peltierelements nimmt, unter Vernachlässigung von Feuchtigkeitsein- bzw. austrägen, die relative Luftfeuchtigkeit kontinuierlich zu, bis die Sättigungskonzentration erreicht bzw. überschritten wird. Bei Überschreiten der Sättigungskonzentration findet Nebelbildung durch Kondensation des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes zu Wassertröpfchen an Aerosolen in der Luft, die als Kondensationskeime wirken, und/oder Kondensation des enthaltenen Wasserdampfes an Oberflächen der optischen Inspektionseinheit, insbesondere des Kameramoduls, statt. Um derartige Nebelbildung bzw. Kondensation zu vermeiden, kann somit ein oberer Grenzwert der relativen Luftfeuchte, beispielsweise 95 %, vorgegeben werden, oberhalb dessen die Kühlleistung des Peltierelements reduziert werden soll. Überschreitet die von dem Luftfeuchtesensor bestimmte relative Luftfeuchte den vorbestimmten Grenzwert, so reduziert die Regelvorrichtung die Kühlleistung des Peltierelements, um ein weiteres Abkühlen der Luft und damit einen weiteren Anstieg der Luftfeuchte zu vermeiden. Anstelle der relativen Luftfeuchtigkeit können in äquivalenter Weise andere Feuchtigkeitsmaße, wie beispielsweise der Dampfdruck, die absolute Luftfeuchtigkeit, die spezifische Luftfeuchtigkeit oder der Feuchtigkeitsgrad, verwendet werden, wobei entsprechende obere Grenzwerte vorgegeben werden können.
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Bei Verwendung des oben beschriebenen Taupunktes bzw. eines Taupunktsensors, wie beispielsweise des Taupunktspiegelhygrometers, zur Bestimmung des Taupunktes, kann statt des oberen Grenzwertes ein unterer Grenzwert für eine mittels eines Temperatursensors zu bestimmende Temperatur der Luft und/oder einer möglichen Kondensationsfläche vorgegeben werden (siehe unten). Bei Unterschreiten einer in Abhängigkeit von dem bestimmten Taupunkt vorgegebenen Grenztemperatur, beispielsweise dem bestimmten Taupunkt selbst oder 2° C über dem bestimmten Taupunkt, reduziert die Regelvorrichtung die Kühlleistung des Peltierelements gegenüber dem vorbestimmten Sollwert der Kühlleistung.
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Der Sollwert der Kühlleistung des Peltierelements kann je nach zu kühlendem Element, insbesondere je nach elektrischer Leistung der zu kühlenden Beleuchtungseinheit, vorgegeben werden. Weitere Kriterien, wie beispielsweise die von einer Prozesseinheit der Prozesslinie, an welcher die optische Inspektionseinheit eingesetzt wird, produzierte Abwärme, können hierbei berücksichtigt werden.
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Eine Reduzierung der Kühlleistung des Peltierelements gegenüber dem vorbestimmten Sollwert kann hierbei um einen vorgegebenen, festen Betrag, entweder als Absolutbetrag oder relativ zum Sollwert der Kühlleistung, erfolgen, oder um einen Betrag, der in Abhängigkeit von der bestimmten Luftfeuchte bestimmt wird. Insbesondere kann der Betrag in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der bestimmten Luftfeuchte und dem vorbestimmten Grenzwert der Luftfeuchte bestimmt werden. Des Weiteren ist eine Anpassung der Kühlleistung des Peltierelements in Form eines Ein-/Ausschaltvorgangs denkbar, wobei die Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, das Peltierelement bei Überschreiten des vorbestimmten Grenzwerts der Luftfeuchte auszuschalten. Ebenso kann eine Anpassung der Kühlleistung des Peltierelements inkrementell erfolgen, wobei die Kühlleistung so lange um einen vorgegebenen Betrag reduziert wird, bis die, unter Umständen neu, bestimmte Luftfeuchte den vorbestimmten Grenzwert der Luftfeuchte wieder unterschreitet. Dabei ist die Vorgabe eines Retardierungsintervalls um welches eine erneute Bestimmung der Luftfeuchte und/oder Anpassung der Kühlleistung des Peltierelements zeitverzögert nach einer Anpassung der Kühlleistung stattfindet, denkbar. Die Regelvorrichtung kann somit ebenso dazu ausgebildet sein, die Messung der Luftfeuchte durch den Luftfeuchtesensor zu triggern.
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Durch Absenken der Kühlleistung bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes der Luftfeuchte kann somit effektiv eine Beeinträchtigung der Funktion der optischen Inspektionseinheit durch Nebelbildung und/oder eine Beschädigung der elektronischen Komponenten durch Kondensation des Wasserdampfes verhindert werden. Durch Reduzierung der Kühlleistung kann es zwar zu einem Temperaturanstieg im Vergleich zur Kühlung mit dem vorbestimmten Sollwert der Kühlleistung kommen, jedoch kann, insbesondere durch Anpassung der Kühlleistung in Bruchteilen des vorbestimmten Sollwertes, eine ausreichende Kühlung der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls in der Regel garantiert werden. Eine optionale Sicherheitsschaltung der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls mit eigenem Temperatursensor kann durch Abschaltung der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls bei Bedarf eine Überhitzung bei unzureichender Kühlung verhindern.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann die Kühlvorrichtung weiterhin einen ersten Temperatursensor aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine erste Temperatur in dem Volumen zu bestimmen, in dem die Beleuchtungseinheit und/oder das Kameramodul angeordnet ist, wobei die Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Kühlleistung des Peltierelements in Abhängigkeit von der bestimmten Luftfeuchte und der bestimmten ersten Temperatur zu regeln.
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Der erste Temperatursensor kann dabei derart in dem Volumen angeordnet sein, dass er die Temperatur der Luft in einer von dem zu kühlenden Element, insbesondere der Beleuchtungseinheit und/oder dem Bildsensorchip und/oder der Bildverarbeitungselektronik des Kameramoduls, ausgehenden Konvektionsströmung misst. Alternativ kann der erste Temperatursensor so ausgebildet sein, dass er die Temperatur des zu kühlenden Elementes selbst misst. Insbesondere kann der erste Temperatursensor in die Beleuchtungseinheit und/oder den Bildsensorchip und/oder die Bildverarbeitungselektronik integriert sein.
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Da die Kühlvorrichtung dazu dient, eine Überhitzung des zu kühlenden Elements auf Temperaturen oberhalb einer vorgegebenen Maximaltemperatur zu verhindern, kann die Regelvorrichtung dazu ausgebildet sein, die Kühlleistung des Peltierelements unter Berücksichtigung sowohl der bestimmten Luftfeuchte als auch der bestimmten ersten Temperatur zu regeln. Dabei verlangt eine zunehmende erste Temperatur nach einer höheren Kühlleistung des Peltierelements, während eine zunehmende Luftfeuchte eine Reduzierung der Kühlleistung bedingt.
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In einer speziellen Weiterbildung kann die Regelvorrichtung daher weiterhin dazu ausgebildet sein, den Sollwert der Kühlleistung in Abhängigkeit von der bestimmten ersten Temperatur festzulegen. Somit kann insbesondere der Sollwert der Kühlleistung bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts der Temperatur durch die bestimmte erste Temperatur mittels der Regelvorrichtung erhöht werden, um das zu kühlende Element der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls soweit abzukühlen, dass die bestimmte erste Temperatur unterhalb der Maximaltemperatur liegt.
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In einer weiteren Weiterbildung kann die Regelvorrichtung weiterhin dazu ausgebildet sein, den Sollwert der Kühlleistung unterhalb eines Grenzwerts der bestimmten ersten Temperatur gleich Null zu setzen. Dabei ist der Grenzwert der bestimmten ersten Temperatur insbesondere kleiner oder gleich der oben genannten Maximaltemperatur der bestimmten ersten Temperatur. Insbesondere kann der Grenzwert derart vorgegeben werden, dass sich ein Temperaturintervall, zwischen dem Grenzwert und dem Maximalwert der bestimmten ersten Temperatur, ergibt, in welchem der Sollwert der Kühlleistung der Kühlvorrichtung von der Regelvorrichtung auf einen Wert ungleich Null gesetzt wird. Unterhalb des Grenzwerts der bestimmten ersten Temperatur hingegen schaltet die Regelvorrichtung das Peltierelement aus, indem sie den Sollwert der Kühlleistung gleich Null setzt.
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Durch Vorgabe eines Temperaturintervalls für den optimalen Betrieb der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls der optischen Inspektionseinheit lässt sich somit ein stetiger Übergang zwischen ausgeschalteter Kühlvorrichtung und maximaler Kühlleistung realisieren, welcher eine den jeweiligen Gegebenheiten, insbesondere der jeweiligen Umgebungstemperatur und elektrischen Leistung der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls, angepasste Kühlleistung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß ist die Regelvorrichtung derart ausgebildet, dass das Begrenzen der Luftfeuchte auf einen Bereich unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerts der Luftfeuchte Vorrang gegenüber dem Begrenzen der bestimmten ersten Temperatur auf den Bereich unterhalb der vorgegebenen Maximaltemperatur hat. Insbesondere kann die Regelvorrichtung derart ausgestaltet sein, dass der Sollwert der Kühlleistung zunächst unabhängig von der bestimmten Luftfeuchte aufgrund der bestimmten ersten Temperatur festgesetzt wird, um anschließend unter Berücksichtigung der bestimmten Luftfeuchte angepasst zu werden. Dabei kann auf eine Anpassung bei einer Luftfeuchte unterhalb des vorbestimmten Grenzwerts der Luftfeuchte verzichtet werden.
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Überschreitet sowohl die Luftfeuchte den vorbestimmten Grenzwert der Luftfeuchte als auch die bestimmte erste Temperatur den vorgegebenen Maximalwert der ersten Temperatur, so kann eine mit der Beleuchtungseinheit und/oder dem Kameramodul verbundene Regelvorrichtung als ultima Ratio die Beleuchtungseinheit und/oder das Kameramodul ganz oder die entsprechenden elektronischen Komponenten einzeln abschalten.
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Mit der oben beschriebenen, in Abhängigkeit von Luftfeuchte und Temperatur in dem die Beleuchtungseinheit und/oder das Kameramodul beherbergenden Volumen geregelten Kühlvorrichtung lässt sich eine optimale Kühlleistung bei gleichzeitiger Verhinderung von Nebelbildung und/oder Kondensatbildung realisieren. Dadurch kann sowohl die Betriebsfähigkeit der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls garantiert werden als auch langfristige Beschädigungen durch Feuchtigkeit vermieden werden.
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Für den ersten Temperatursensor, wie auch für die weiter unten beschriebenen Temperatursensoren, können die im Stand der Technik bekannten Temperatursensoren zum Einsatz kommen. Insbesondere können Thermistoren in Form von Heißleitern oder Kaltleitern als Temperatursensoren verwendet werden. Auch Thermistoren auf Halbleiterbasis, insbesondere als integrierte Halbleitertemperatursensoren, sind denkbar. Die hier verwendeten Temperatursensoren können dabei derart ausgebildet sein, dass sie ein elektrisches Signal als Maß für die bestimmte Temperatur an die Regelvorrichtung liefern. Dazu können die Temperatursensoren über eine entsprechende elektrische Signalleitung mit der Regelvorrichtung verbunden sein, oder kabellos mit dieser über entsprechende Sender-/Empfängereinheiten kommunizieren.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die optische Inspektionseinheit weiterhin ein Gehäuse mit einem optischen Fenster umfassen, wobei die Kühlvorrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Gehäuse das Volumen, in dem die Beleuchtungseinheit und/oder das Kameramodul angeordnet ist, umschließt, und wobei die Beleuchtungseinheit derart in dem Gehäuse angeordnet ist, dass sie das optische Fenster zumindest teilweise ausleuchten kann.
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Die eine oder mehreren Beleuchtungseinheiten sind innerhalb des Gehäuses mit dem optischen Fenster derart angeordnet und ausgerichtet, dass sie das optische Fenster bei Aktivierung der jeweiligen Beleuchtungseinheit zumindest teilweise ausleuchten. In der Regel werden solche Beleuchtungseinheiten bezüglich der Scheibe seitlich versetzt angeordnet, so dass ein eventuell zusätzlich in dem Gehäuse untergebrachtes Kameramodul eine freie Sichtlinie auf das optische Fenster erhält.
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Der Begriff „optisch“ bedeutet in der vorliegenden Anmeldung das sichtbare Spektrum, je nach Anwendung eventuell um den infraroten und/oder ultravioletten Bereich erweitert, betreffend. Insbesondere ist unter einem optischen Fenster hier und im Folgenden eine Aussparung des Gehäuses zu verstehen, welche mit einem Wellenlängen des (erweiterten) sichtbaren Spektrums zumindest teilweise durchlassenden Material verschlossen ist. Durch ein solches optisches Fenster lässt sich somit mittels eines innerhalb des Gehäuses entsprechend ausgerichteten Kameramoduls ein Prozess bzw. ein Behälter außerhalb des Gehäuses optisch inspizieren und kontrollieren. Das Kameramodul nimmt dazu in der durch die Ausrichtung des Kameramoduls bezüglich des optischen Fensters vorbestimmte Beobachtungsrichtung digitale Bilder oder Bildfolgen des kontrollierten Behälters auf. Augrund der Unterbringung sowohl des Kameramoduls als auch der Kühlvorrichtung innerhalb eines mit einem optischen Fenster verschlossenen Gehäuses kann die optische Inspektionseinheit modular ausgebildet werden, sodass die optische Inspektionseinheit wie oben beschrieben flexibel an verschiedenen Stellen der Prozesslinie zum Einsatz kommen kann.
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Das Gehäuse umschließt dabei das Volumen, in dem die Beleuchtungseinheit und/oder das Kameramodul angeordnet ist. Die Kühlvorrichtung, und insbesondere das Peltierelement der Kühlvorrichtung, können derart bezüglich des Gehäuses angeordnet sein, dass eine ungehinderte Wärmeabfuhr von der Heizfläche des Peltierelements ermöglicht wird. Insbesondere kann das Peltierelement als Teil einer Gehäusewand angeordnet sein, sodass die Heizfläche des Peltierelements bezüglich des Gehäuses nach außen orientiert ist. Alternativ dazu kann die Heizfläche des Peltierelements mit einem Wärmesammelelement verbunden sein, welches entweder als Teil der Gehäusewand ausgebildet ist oder mit einem wärmeleitfähigen Teil der Gehäusewand wärmeleitend verbunden ist.
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Das optische Fenster kann je nach Einsatz der optischen Inspektionseinheit mit einem Wärmeleitwert ausgebildet sein, der größer oder kleiner als ein Wärmeleitwert zumindest eines Teils des Gehäuses ist. Soll die optische Inspektionseinheit hauptsächlich in Umgebungen eingesetzt werden, deren Außentemperaturen niedriger als die zu erwartenden Innentemperaturen des Gehäuseinneren sind, so empfiehlt sich ein optisches Fenster mit einem Wärmeleitwert, der kleiner als der Wärmeleitwert zumindest von Teilen des Gehäuses ist. Dadurch soll verhindert werden, dass das optische Fenster als Wärmebrücke den kältesten Punkt der Gehäusewand bildet, und somit als Kondensationsfläche wirkt. Im Gegenzug empfiehlt sich bei Einsatz der optischen Inspektionseinheit in Umgebungen mit Außentemperaturen, die in der Regel über der zu erwartenden Temperatur des Gehäuseinneren liegen, die Verwendung eines optischen Fensters mit einem Wärmeleitwert, der größer als der Wärmeleitwert von zumindest Teilen der Gehäusewand ist. In diesem Fall wird die Temperatur des optischen Fensters über der Temperatur der Gehäusewand liegen, da das optische Fenster eine Wärmebrücke bildet. Somit wird eine Kondensation an dem optischen Fenster effektiv verhindert.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann die optische Inspektionseinheit weiterhin eine Gebläsevorrichtung umfassen, die derart bezüglich des Peltierelements und der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls in dem Gehäuse angeordnet ist, dass ein von der Gebläsevorrichtung erzeugter Luftstrom Luft von der Kühlfläche des Peltierelements der Beleuchtungseinheit und/oder dem Kameramodul zuführt. Hierbei ist das Peltierelement als Teil einer Gehäusewand ausgebildet oder zumindest wie oben beschrieben mit einem solchen Teil wärmeleitend verbunden. Das Peltierelement, welches den Luftstrom kühlt, dient somit der indirekten Kühlung. Dies schließt jedoch nicht die Verwendung zusätzlicher Peltierelemente zur direkten Kühlung der zu kühlenden Elemente aus. Gebläsevorrichtungen sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Insbesondere kann die Gebläsevorrichtung in Form eines Ventilators bzw. Lüfters ausgebildet sein, wobei die Gebläsevorrichtung zusätzlich bezüglich des Volumenstroms regelbar ausgebildet sein kann. Die Regelvorrichtung der Kühlvorrichtung kann hierbei weiterhin dazu ausgebildet sein, einen Volumenstrom der Gebläsevorrichtung in Abhängigkeit von der bestimmten ersten Temperatur und/oder der bestimmten Luftfeuchte zu regeln. Beispielsweise kann die Regelvorrichtung bei Überschreiten des Maximalwerts der bestimmten ersten Temperatur und/oder bei Überschreiten des vorbestimmten Grenzwerts der Luftfeuchte den Volumenstrom der Gebläsevorrichtung erhöhen, um eine ausreichende Kühlung der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls zu garantieren und gleichzeitig eine Kondensation an der Kühlfläche des Peltierelements zu verhindern.
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Neben den oben genannten Elementen kann das Gehäuse weiterhin Führungselemente für den von der Gebläsevorrichtung erzeugten Luftstrom umfassen, welche derart geformt und in dem Gehäuse angeordnet sind, dass eine effiziente Führung des Luftstroms von der Kühlfläche des Peltierelements zu der Beleuchtungseinheit und/oder zum Kameramodul, und insbesondere zu den zu kühlenden Elementen, wie beispielsweise den LED-Blitzleuchten und/oder dem Bildsensorchip und/oder der Bildverarbeitungselektronik, garantiert werden. Die Gebläsevorrichtung sorgt somit für eine Umwälzung der zur indirekten Kühlung verwendeten Luft innerhalb des Gehäuses, um einen Wärmeübertrag von dem oder den zu kühlenden Elementen der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls oder anderer zu kühlender Elemente (siehe unten) auf die Kühlfläche des Peltierelements zu ermöglichen.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass zusätzlich oder alternativ eine Kühlung des oder der zu kühlenden Elemente der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls auch direkt durch Wärmekontakt mit einem oder mehreren (weiteren) Peltierelement realisiert werden kann. Auch bei einer solchen Direktkühlung ist eine Regelung der Kühlleistung des entsprechenden Peltierelements in Abhängigkeit von der bestimmten Luftfeuchte und/oder der bestimmten ersten Temperatur vorteilhaft, um zumindest eine Kondensation von Wasserdampf an der Kühlfläche des Peltierelements zu verhindern. In diesem Fall kann ein weiterer Temperatursensor vorgesehen sein, um die Temperatur der Kühlfläche des Peltierelements zu bestimmen (siehe unten).
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann der erste Temperatursensor in dem erzeugten Luftstrom stromaufwärts von dem Peltierelement angeordnet sein. Durch Anordnung des ersten Temperatursensors stromaufwärts von dem Peltierelement kann als erste Temperatur die Temperatur des Luftstroms vor der Kühlung durch das Peltierelement bestimmt werden. Insbesondere kann der erste Temperatursensor, wenn der von der Gebläsevorrichtung erzeugte Luftstrom die Kühlfläche des Peltierelements und die Beleuchtungseinheit und/oder das Kameramodul umlaufend verbindet, zusätzlich stromabwärts von der Beleuchtungseinheit und/oder dem Kameramodul angeordnet sein, sodass die mit der Abwärme der zu kühlenden Beleuchtungseinheit und/oder des zu kühlenden Kameramoduls erwärmte Abluft zur Bestimmung der ersten Temperatur gemessen wird. Somit kann der erste Temperatursensor einen Indikator für die von der Beleuchtungseinheit und/oder dem Kameramodul ausgehende Abwärme und somit für die Temperatur der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls liefern. Der oben erwähnte Grenzwert der bestimmten ersten Temperatur kann zusätzlich von der Regelvorrichtung in Abhängigkeit von einem Volumenstrom der Gebläsevorrichtung vorgegeben werden. Da die Beleuchtungseinheit wie oben beschrieben unter Umständen die bedeutendste Wärmequelle darstellt, kann gemäß dieser Weiterbildung der erste Temperatursensor insbesondere stromabwärts von der Beleuchtungseinheit angeordnet sein. Sind sowohl Beleuchtungseinheit als auch Kameramodul innerhalb des Gehäuses vorgesehen, kann der erste Temperatursensor stromabwärts von allen Abwärme erzeugenden Quellen, also Beleuchtungseinheit und Kameramodul, angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Temperatur der Luft am heißesten Punkt des Umlaufs bestimmt werden und die Kühlleistung des Peltierelements an den Maximalbedarf angepasst werden.
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Wie oben beschrieben, kann der erste Temperatursensor alternativ oder zusätzlich derart angeordnet sein, dass er unmittelbar die Temperatur des zu kühlenden Elements der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls als erste Temperatur misst. Insbesondere kann der erste Temperatursensor in thermischem Kontakt mit einer Fläche des zu kühlenden Elements oder als integrierter Bestandteil des zu kühlenden Elements ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann der Luftfeuchtesensor in dem erzeugten Luftstrom stromabwärts von dem Peltierelement und stromaufwärts von der Beleuchtungseinheit und/oder dem Kameramodul angeordnet sein. Da die von der Gebläsevorrichtung umgewälzte Luft stromabwärts von dem Peltierelement die geringste Temperatur, und somit die höchste relative Luftfeuchtigkeit, auf ihrem Umlauf aufweist, kann bei Anordnung des Luftfeuchtesensors, insbesondere im Fall eines Sensors zur Messung der relativen Luftfeuchte, zwischen dem Peltierelement und der Beleuchtungseinheit bzw. dem Kameramodul die relative Luftfeuchte am Punkt der wahrscheinlichsten Nebelbildung bestimmt und somit eine Nebelbildung effektiv verhindert werden. Bei Ausbildung des Luftfeuchtesensors als Taupunktspiegelhygrometer kann der Luftfeuchtesensor an einer beliebigen Stelle im Luftstrom angeordnet sein. Eine Anordnung stromabwärts von dem Peltierelement und stromaufwärts von der Beleuchtungseinheit und/oder dem Kameramodul reduziert jedoch die zur Taupunktbestimmung benötigte Temperaturabsenkung.
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Gemäß einer Weiterbildung kann das Gehäuse im Wesentlichen luftdicht ausgebildet sein. Hierbei ist im Wesentlichen luftdicht als luftdicht innerhalb von Fertigungstoleranzen zu verstehen. Insbesondere kann im Wesentlichen luftdicht bedeuten, dass eine Anpassung der Luftfeuchte im Inneren des Gehäuses an eine Luftfeuchte außerhalb des Gehäuses mit einer Verzögerung von mehr als einer Stunde, vorzugsweise mehr als einem Tag stattfindet. Somit bildet das Gehäuse und das darin eingeschlossene Luftvolumen ein bezüglich des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes im Wesentlichen geschlossenes System. Da aus Kostengründen und um einen einfachen Zugang zu den von dem Gehäuse eingeschlossenen Komponenten der optischen Inspektionseinheit zu ermöglichen, keine Schutzgasatmosphäre im Inneren der optischen Inspektionseinheit aufrecht erhalten werden kann, ist selbst bei im Wesentlichen luftdichter Ausführung des Gehäuses stets eine Restfeuchtigkeit der eingeschlossenen Luft vorhanden, sodass es bei übermäßiger Abkühlung der eingeschlossenen Luft zu Nebelbildung und/oder Kondensation kommen würde. Die erfindungsgemäße Vorrichtung verhindert eine solche Nebelbildung bzw. Kondensation wie oben beschrieben durch Regelung der Kühlleistung des mindestens einen Peltierelements auf der Grundlage einer bestimmten Luftfeuchte und der bestimmten ersten Temperatur.
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Gemäß einer Weiterbildung kann das optische Fenster in Form einer optisch transparenten Scheibe, insbesondere aus Glas, als Teil des Gehäuses ausgebildet sein. Im (erweiterten) sichtbaren Wellenlängenbereich optisch transparente Materialien, welche sich zudem leicht in Form einer Scheibe verarbeiten lassen, sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Eine kostengünstige Option ergibt sich bei Verwendung von Glas oder transparentem Kunststoff, wie beispielsweise Plexiglas, für das optische Fenster, durch welches mittels des Kameramoduls Aufnahmen von den zu kontrollierenden Behältern gemacht werden sollen. Dabei kann wie oben beschrieben das optische Fenster als Teil des Gehäuses ausgebildet sein, wobei die oben beschriebenen Anforderungen an den Wärmeleitwert des optischen Fensters einer Auswahl geeigneter Materialien zugrunde gelegt werden können.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann die optische Inspektionseinheit weiterhin einen zweiten Temperatursensor umfassen, der dazu ausgebildet ist, eine Temperatur der Scheibe zu bestimmen, wobei die Regelvorrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist, die Kühlleistung des Peltierelements gegenüber dem vorbestimmten Sollwert der Kühlleistung zu reduzieren, sobald die bestimmte Temperatur der Scheibe einen Taupunkt der bestimmten Luftfeuchte unterschreitet.
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Die im Gleichgewichtszustand zwischen Kondensation und Verdunstung vorliegende Konzentration von Wassermolekülen in Luft bezeichnet man als Sättigungskonzentration. Bekannterweise hängt die Höhe der Sättigungskonzentration von der Temperatur ab. Bei Angabe der relativen Luftfeuchtigkeit wird das prozentuale Verhältnis zwischen dem momentanen Dampfdruck des Wassers und dem Sättigungsdampfdruck desselben bei der Lufttemperatur über einer reinen und ebenen Wasseroberfläche angegeben. Somit setzt Nebelbildung durch Kondensation an in der Luft enthaltenen Aerosolen bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100 % ein.
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Für die Kondensation an verdunstenden Oberflächen, wie z. B. der oben genannten Scheibe, wird die entsprechende Sättigungskonzentration in der Luft jedoch nicht von der Temperatur der Luft selbst, sondern von der Temperatur der verdunstenden Oberfläche bestimmt. Ist die Oberfläche kühler als die Luft, so kann unter Umständen auch der Feuchtigkeitsgehalt teilgesättigter Luft zu Übersättigung und Kondensation an der Oberfläche führen. Die Temperatur, unterhalb derer eine solche Kondensation an der Oberfläche eintritt, wird als Taupunkttemperatur bzw. Taupunkt bezeichnet und kann aus den anderen Feuchtigkeitsmaßen, wie z. B. dem Dampfdruck, der absoluten Luftfeuchtigkeit oder der relativen Luftfeuchtigkeit, unter Kenntnis der Temperatur der Luft und eventueller Hinzunahme der Druckabhängigkeit durch Nichtidealitäten der Luft als Gasgemisch bestimmt werden. Unterschreitet die Temperatur der verdunstenden Oberfläche, wie beispielsweise der Scheibe, diese Taupunkttemperatur so scheidet sich der in der Luft enthaltene Wasserdampf als Tau an der Oberfläche ab. Je mehr Wasserdampf die Luft enthält, umso höher liegt deren Taupunkttemperatur.
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Gemäß der vorliegenden Weiterbildung kann mittels eines zweiten Temperatursensors die Temperatur der Scheibe bestimmt werden und mittels der Regelvorrichtung mit dem Taupunkt der durch den Luftfeuchtesensor bestimmten Luftfeuchte verglichen werden. Unterschreitet die bestimmte Temperatur der Scheibe den Taupunkt der bestimmten Luftfeuchte, so reduziert die Regelvorrichtung die Kühlleistung des Peltierelements gegenüber dem vorbestimmte Sollwert der Kühlleistung, um eine Taubildung an der Scheibe zu verhindern, welche die Aufnahme von Bildern durch die Scheibe beeinträchtigen würde. Alternativ kann die Regelvorrichtung die Kühlleistung des Peltierelements gegenüber dem vorbestimmten Sollwert der Kühlleistung bereits dann reduzieren, wenn die sog. Taupunktdifferenz, d. h. die Differenz zwischen der bestimmten Temperatur der Scheibe und dem Taupunkt der bestimmten Luftfeuchte, einen vorgegebenen Wert, beispielsweise 2 °C, unterschreitet.
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In einer speziellen Weiterbildung kann die optische Inspektionseinheit weiterhin ein Taupunktspiegelhygrometer enthalten, welches beispielsweise auf der Innenseite der Scheibe bezüglich des Gehäuseinneren oder an deren Rand angeordnet sein kann, um den Taupunkt unmittelbar zu bestimmen. Dabei kann ein solches Taupunktspiegelhygrometer auch als der oben beschriebene Luftfeuchtesensor dienen. In diesem Fall kann die Regelvorrichtung dazu ausgebildet sein, die Kühlleistung des Peltierelements zu reduzieren, sobald die bestimmte Temperatur der Scheibe den direkt bestimmten Taupunkt unterschreitet.
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Alternativ kann die optische Inspektionseinheit einen vierten Temperatursensor umfassen, der stromabwärts von dem Peltierelement und stromaufwärts von der Beleuchtungseinheit und/oder dem Kameramodul angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die Temperatur der Luft im Bereich des Luftfeuchtesensors zu bestimmen. Aus der bestimmten Temperatur und der von dem Luftfeuchtesensor bestimmten Luftfeuchte kann mittels der Regelvorrichtung anschließend der Taupunkt der Luft im Inneren des Gehäuses bestimmt werden.
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Zur Vereinfachung und zur Reduzierung von Kosten kann jedoch auch die von dem ersten Temperatursensor stromaufwärts von dem Peltierelement bestimmte erste Temperatur zum Berechnen der Taupunkttemperatur verwendet werden, wobei das Ergebnis aufgrund der höheren Temperatur der Luft stromaufwärts von dem Peltierelement im Vergleich zur Luft stromabwärts von dem Peltierelement den Taupunkt zu hoch einschätzt, wodurch sich automatisch ein Sicherheitsbereich zur Verhinderung der Taubildung an der Scheibe ergibt.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die optische Inspektionseinheit weiterhin einen dritten Temperatursensor umfassen, der dazu ausgebildet ist, eine Temperatur der Kühlfläche des Peltierelements zu bestimmen, wobei die Regelvorrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist, die Kühlleistung des Peltierelements gegenüber dem vorbestimmten Sollwert der Kühlleistung zu reduzieren, sobald die bestimmte Temperatur der Kühlfläche einen Taupunkt der bestimmten Luftfeuchte unterschreitet.
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Als aktives Kühlelement stellt die Kühlfläche des Peltierelements in dem von dem Gehäuse eingeschlossenen Volumen in der Regel den kältesten oder einen der kältesten Punkte dar, wodurch die Gefahr der Taubildung an der Kühlfläche des Peltierelements besonders hoch ist. Da Kondensation von Wasserdampf an der Kühlfläche jedoch das Peltierelement selbst sowie andere Elemente der optischen Inspektionseinheit korrodieren und damit beschädigen kann, kann die optische Inspektionseinheit einen dritten Temperatursensor vorsehen, der die Temperatur der Kühlfläche des Peltierelements bestimmt und an die Regelvorrichtung in Form eines Signals weitergibt. Die Regelvorrichtung kann dann durch Reduzieren der Kühlleistung des Peltierelements in dem Fall, dass die bestimmte Temperatur der Kühlfläche den Taupunkt der bestimmten Luftfeuchte unterschreitet, eine Kondensation an der Kühlfläche verhindern. Der Taupunkt der bestimmten Luftfeuchte kann dabei wie oben beschrieben bestimmt werden. Es versteht sich, dass auch hier der Taupunkt mittels eines Taupunktspiegelhygrometers unmittelbar bestimmt werden kann.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann die optische Inspektionseinheit weiterhin ein Kameramodul mit mindestens einem Bildsensorchip umfassen, wobei die Kühlvorrichtung weiterhin zum Kühlen des Kameramoduls ausgebildet ist, und wobei das Kameramodul bezüglich einer vorbestimmten Beobachtungsrichtung durch das optische Fenster in dem Gehäuse angeordnet ist.
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Unter einem Kameramodul ist hier und im Folgenden eine konstruktiv weitgehend beliebige Vorrichtung zur Aufnahme optischer Informationen, insbesondere von Bilddaten, zu verstehen. Das Kameramodul kann dabei neben dem mindestens einem Bildsensorchip weitere optische und/oder elektronische Komponenten umfassen, welche im Stand der Technik zur Aufnahme eines Bildes oder einer Folge von Bildern verwendet werden. Das Kameramodul kann insbesondere dazu ausgebildet sein, die aufgenommenen Bilder in Form digitaler Daten zur Weiterverarbeitung auszugeben. Der Bildsensorchip kann mindestens einen Halbleiterbaustein umfassen, insbesondere einen lichtempfindlichen Halbleiterchip. Beispielsweise kann hierbei ein CCD- und/oder CMOS-Chip eingesetzt werden. Insbesondere kann es sich bei diesem Bildsensorchip um einen nicht gekapselten Bildsensorchip handeln, also einen Chip, bei welchem das Halbleitermaterial zumindest weitgehend freiliegt und beispielsweise nicht in einem Kunststoffgehäuse aufgenommen (beispielsweise vergossen) ist. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine besonders effiziente Kühlung des Bildsensorchips, da Wärme von einem nicht gekapselten Bildsensorchip leichter an einen Luftstrom einer Kühlvorrichtung übertragen werden kann. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch ganz oder teilweise gekapselte Bildsensorchips denkbar, wobei eine hohe Wärmeleitfähigkeit des zur Einkapselung verwendeten Materials vorteilhaft ist. Wie oben erwähnt kann das Kameramodul neben dem mindestens einem Bildsensorchip weitere Komponenten, wie beispielsweise Rahmen, Gehäuse, Bodenplatten, Auswertungs- und Ansteuerelektronik, Energieversorgungen, Schnittstellen, optische Systeme (insbesondere Objektive, Linsen, Blenden, Spiegel etc.) oder ähnliches, umfassen. Insbesondere kann das Kameramodul eine elektronische Bildverarbeitungseinheit, z. B. in Form eines Prozessors, eines digitalen Signalprozessors (DSP), eines feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGA), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC = application specific integrated circuit), oder ähnlichem aufweisen. Die Bildverarbeitungseinheit kann hierbei zumindest teilweise als Teil des Bildsensorchips ausgebildet sein.
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Gemäß dieser Weiterbildung ist die Kühlvorrichtung dazu ausgebildet, zusätzlich zu der von der Beleuchtungseinheit erzeugten Abwärme auch die von dem Bildsensorchip und/oder der Bildverarbeitungseinheit erzeugte Abwärme abzuführen. Wie oben bereits im Zusammenhang mit der Beleuchtungseinheit beschrieben, kann auch die Kühlung des Kameramoduls durch das Peltierelement direkt und/oder indirekt erfolgen. Dabei ist unter einer direkten Kühlung eine Anordnung zu verstehen, bei welcher die mindestens eine Kühlfläche des Peltierelements mit einer zu kühlenden Fläche des Kameramoduls, beispielsweise des Bildsensorchips oder einer elektronischen Schaltung der Bildverarbeitungseinheit, im Folgenden als Bildverarbeitungselektronik bezeichnet, insbesondere über eines der oben beschriebenen Wärmesammelelemente, in Wärmeleitungskontakt steht. Bei der indirekten Kühlung kann insbesondere mittels der Kühlfläche des Peltierelements die Umgebungsluft des Kameramoduls gekühlt werden, um die Abwärme des Bildsensorchips und/oder der Bildverarbeitungselektronik durch Wärmeübergang an die gekühlte Umgebungsluft abzuführen.
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Bei der oben beschriebenen Vorgabe des Sollwerts der Kühlleistung des Peltierelements kann, zusätzlich zur elektrischen Leistung der Beleuchtungseinheit, insbesondere die elektrische Leistung des zu kühlenden Bildsensorchips bzw. der zu kühlenden Bildverarbeitungselektronik berücksichtigt werden.
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Bei Vorsehen eines Kameramoduls innerhalb des Gehäuses werden die eine oder mehreren Beleuchtungseinheiten in der Regel bezüglich der Scheibe seitlich versetzt zu dem Kameramodul angeordnet. Wie bereits oben beschrieben kann das Kameramodul innerhalb des Gehäuses so angeordnet und ausgerichtet sein, dass sich mittels des Kameramoduls ein Prozess bzw. ein Behälter außerhalb des Gehäuses durch das optische Fenster optisch inspizieren und kontrollieren lässt. In einer speziellen Weiterbildung kann der erste Temperatursensor wie oben beschrieben insbesondere stromabwärts sowohl von der Beleuchtungseinheit als auch von dem Kameramodul angeordnet sein. In diesem Fall bestimmt der erste Temperatursensor die höchste Temperatur des umlaufenden Luftstroms als die bestimmte erste Temperatur. In einer weiteren Weiterbildung kann das Kameramodul stromabwärts von dem Luftfeuchtesensor und stromaufwärts von dem ersten Temperatursensor angeordnet sein.
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Indem die Kühlleistung des Peltierelements wie oben beschrieben in Abhängigkeit von der bestimmten ersten Temperatur geregelt wird, kann somit effektiv eine Überhitzung der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls und dessen elektronischer Komponenten, wie beispielsweise des Bildsensorchips, verhindert werden, während gleichzeitig Nebelbildung und/oder Kondensation des enthaltenen Wasserdampfes der Luft vermieden wird.
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Es versteht sich, dass wie oben erwähnt jeder der oben genannten Sensoren dazu ausgebildet sein kann, den jeweiligen bestimmten Messwert in Form eines Signals an die Regelvorrichtung zu übermitteln. Zu diesem Zweck kann der jeweilige Sensor mit der Regelvorrichtung elektrisch, d. h. über elektrische Leiter, oder kabellos, d. h. über elektromagnetische Sender bzw. Empfänger verbunden sein. Derartige Ausführungen sind im Stand der Technik wohl bekannt und werden daher hier vorausgesetzt.
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Die Regelvorrichtung kann die von verschiedenen Sensoren eingehenden Signale beim Regeln der Kühlleistung des Peltierelements unterschiedlich gewichten. So kann beispielsweise wie oben beschrieben eine Reduzierung der Kühlleistung des Peltierelements aufgrund der bestimmten Luftfeuchte Vorrang vor einer Erhöhung der Kühlleistung des Peltierelements aufgrund der bestimmten ersten Temperatur haben. Ebenso können die oben beschriebenen Kriterien bezüglich der Nebelbildung im Volumen und der Taubildung auf der optischen Scheibe und/oder der Kühlfläche des Peltierelements konkurrierend in der Art bewertet werden, dass bereits die Überschreibung bzw. Unterschreitung eines einzigen jeweiligen Grenzwertes (wie oben beschrieben) eine Reduzierung der Kühlleistung des Peltierelements durch die Regelvorrichtung auslöst. Alternativ kann die Regelvorrichtung die genannten Kriterien kumulativ behandeln, sodass jede Überschreitung bzw. Unterschreitung eines jeweiligen Grenzwertes eine weitere Reduzierung der Kühlleistung des Peltierelements auslöst.
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Die oben beschriebene Vorrichtung und ihre Weiterbildungen erlauben das Bereitstellen einer modularen optischen Inspektionseinheit zum Einsatz in der Getränke verarbeitenden Industrie, welche die verwendeten elektronischen Elemente, beispielsweise der Beleuchtungseinheit und/oder des Kameramoduls, bezüglich ihrer jeweiligen Betriebstemperatur ausreichend kühlt, ohne das Risiko einer unerwünschten Nebel- und/oder Kondensatbildung und der damit verbundenen Nachteile einzugehen.
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Weitere Merkmale und beispielhafte Ausführungsformen sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es versteht sich, dass die Ausführungsformen nicht den Bereich der vorliegenden Erfindung erschöpfen. Es versteht sich weiterhin, dass einige oder sämtliche der im Weiteren beschriebenen Merkmale auch auf andere Weise miteinander kombiniert werden können.
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1 stellt eine Prinzipskizze für eine optische Inspektionseinheit zum Einsatz in der Getränke verarbeitenden Industrie gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer optischen Inspektionseinheit 100 zum Einsatz in der Getränke verarbeitenden Industrie. In der hier dargestellten exemplarischen Weiterbildung ist ein Kameramodul 120 im Inneren eines im Wesentlichen kastenförmigen Gehäuses 105 angeordnet. An einer Frontseite des Gehäuses 105 ist dabei eine Aussparung vorgesehen, welche durch ein optisches Fenster 110 verschlossen ist. Wie oben beschrieben kann das optische Fenster 110 aus einem Material gefertigt werden, welches für Wellenlängen im sichtbaren Bereich, und je nach Einsatz der optischen Inspektionseinheit erweitert um den infraroten und/oder ultravioletten Bereich, transparent ist. Das Kameramodul 120 ist bezüglich des optischen Fensters 110 derart ausgerichtet, dass durch das optische Fenster digitale Bilder von außerhalb des Gehäuses 105 befindlichen Objekten aufgenommen werden können, was hier schematisch durch Anordnung einer exemplarischen Objektivlinse 122 gezeigt ist.
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Das Kameramodul 120 umfasst dabei wenigstens einen Bildsensorchip 126, der wie oben beschrieben beispielsweise als CCD- und/oder CMOS-Chip ausgebildet sein kann. Des Weiteren kann an oder in dem Kameramodul ein elektronisches Element 124, insbesondere ein Prozessor, angeordnet sein, um die vom Bildsensorchip 126 gelieferten Bilddaten zu verarbeiten. Es versteht sich, dass der Bildsensorchip 126 und der Bildverarbeitungsprozessor 124 in einem gemeinsamen elektronischen Element kombiniert werden können. Sowohl der Bildsensorchip 126 als auch die Bildverarbeitungselektronik 124 produzieren Abwärme, welche zur Aufheizung des in dem Gehäuse 105 eingeschlossenen Luftvolumens beiträgt. Andererseits können der Bildsensorchip 126 und die Bildverarbeitungselektronik 124 in der Regel nur unterhalb einer Maximaltemperatur fehlerfrei betrieben werden.
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Um eine Überhitzung der elektronischen Elemente 124 und 126 sowie der Beleuchtungseinheiten 180 und 181 zu verhindern, weist die hier dargestellte optische Inspektionseinheit exemplarisch zwei Peltierelemente 130 und 131 zum Kühlen auf. Dabei ist das erste Peltierelement 130 derart in die Wand des Gehäuses 105 eingebaut, dass eine Kühlfläche 130a des Peltierelements zum Gehäuseinneren hin weist, während eine Heizfläche 130b des Peltierelements zum Außenraum bezüglich des Gehäuses 105 hin weist. Das Peltierelement 130 transportiert somit bei Anlegen eines Stromes bzw. einer Spannung Wärme vom Innenraum der optischen Inspektionseinheit 100 über die Kühlfläche 130a und die Heizfläche 130b zum Außenraum der optischen Inspektionseinheit, welcher beispielsweise als Halle über eine eigene Lüftung bzw. Klimatisierungseinheit verfügen kann.
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Das hier dargestellt zweite, im Allgemeinen optionale Peltierelement 131 verfügt ebenfalls über eine Kühlfläche 131a und eine Heizfläche 130b und ist derart an dem Kameramodul 120 angeordnet, dass die Kühlfläche 131a in wärmeleitendem Kontakt mit einer Fläche des Bildsensorchips 126 steht. Die Heizfläche 131b steht hingegen im Kontakt mit dem in dem Gehäuse 105 eingeschlossenen Luftvolumen. Somit transportiert das zweite Peltierelement 131 bei Anlegen einer Spannung bzw. eines Stroms Wärme direkt von dem Bildsensorchip 126 zu der Luft im Innenraum des Gehäuses 105. Anders als bei dem Peltierelement 130 muss die so abgeführte Wärme anschließend durch Kühlung der Luft im Inneren des Gehäuses nach außen abgeführt werden. Diese Kühlung kann wie dargestellt ebenfalls durch das Peltierelement 130 gewährleistet werden. Zu diesem Zweck kann das Peltierelement 130 mit einer größeren Kühlleistung, insbesondere einer größeren Kühlfläche 130a, als das Peltierelement 131 ausgebildet sein. Zwischen dem Peltierelement 131 und dem Bildsensorchip 126 kann weiterhin ein Wärmesammelelement (nicht dargestellt) angeordnet sein, welches einen optimalen, insbesondere vollflächigen, Wärmekontakt zwischen dem Peltierelement 131 und dem Bildsensorchip 126 herstellt.
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Neben dem Kameramodul 120 weist die hier dargestellte, nicht beschränkende optische Inspektionseinheit 100 zwei Beleuchtungseinheiten 180 und 181, insbesondere in Form von LED-Blitzleuchten, auf, welche für eine gleichmäßige Beleuchtung des aufzunehmenden Objekts jenseits des optischen Fensters 110 sorgen. Es versteht sich, dass die optische Inspektionseinheit auch lediglich eine Beleuchtungseinheit oder mehr als zwei Beleuchtungseinheiten und/oder nur die Beleuchtungseinheiten ohne Kameramodul aufweisen kann. Zusätzlich zu der von den elektronischen Elementen 124 und 126 erzeugten Abwärme produzieren insbesondere auch die Beleuchtungseinheiten 180 und 181 Abwärme, welche zur allgemeinen Erwärmung der in dem Gehäuse 105 eingeschlossenen Luft beiträgt. Die Dimensionierung sowie der Sollwert der Kühlleistung des Peltierelements 130 werden daher unter Berücksichtigung der Wärmeleistung der elektronischen Elemente 124 und 126 und der Beleuchtungseinheiten 180 und 181 gewählt bzw. vorgegeben.
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Bereits aufgrund des thermischen Auftriebs von erwärmter Luft in dem im Wesentlichen geschlossenen System der optischen Inspektionseinheit bildet sich eine Vorzugsströmung aus, welche die Abwärme von den oben genannten Elementen abführt. Um diese Konvektionsströmung zu unterstützen, sieht die hier dargestellte optische Inspektionseinheit die Verwendung einer Gebläsevorrichtung in Form eines Lüfters 140 vor. Dabei ist der Lüfter 140 derart innerhalb des Gehäuses 105 angeordnet, dass er die aufgrund des thermischen Auftriebs entstehende Luftzirkulation unterstützt.
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Die durch thermischen Auftrieb und Lüfter 140 erzeugte Luftzirkulation im Inneren des Gehäuses 105 ist hier mittels Pfeilen dargestellt. Im Einzelnen wälzt der Lüfter 140 die Luft derart um, dass die von den Abwärme produzierenden Elementen aufsteigende Luft an der Kühlfläche 130a des Peltierelements 130 vorbei zu den Kameramodulen 120 und dem optischen Fenster 110 geführt wird. In 1 ist hierzu exemplarisch ein senkrechter Querschnitt durch die optische Inspektionseinheit 100 dargestellt, sodass die Gravitationskraft in der dargestellten Figur senkrecht nach unten wirkt. Somit steigt erwärmte Luft wie durch die Pfeile in der Querschnittsdarstellung angedeutet nach oben auf.
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Aus Lüfter 140, Peltierelement 130 und Kameramodul 120 sowie Beleuchtungseinheiten 180 und 181 bildet sich somit ein Kreislauf für eine Luftzirkulation im Inneren der optischen Inspektionseinheit 100, welcher Wärme von den Abwärme produzierenden Elementen des Kameramoduls und der Beleuchtungseinheiten über die Kühlfläche 130a des Peltierelements 130 in den Außenraum der optischen Inspektionseinheit abführt. Zur Unterstützung dieser angetriebenen Luftzirkulation können im Innenraum der optischen Inspektionseinheit Führungselemente für den Luftstrom vorgesehen sein, von denen hier illustrativ ein Führungselement 145 im Querschnitt dargestellt ist. Das hier gezeigte Führungselement 145 ist dabei derart angeordnet, dass sich ein separater Strömungskanal zwischen der Heizfläche 131b des zweiten Peltierelements 131 und dem Führungselement bildet, durch den ein vom Hauptstrom abgezweigter Teilstrom der zirkulierenden Luft strömt (siehe Pfeile in 1).
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In der hier dargestellten, nicht einschränkenden Ausführung wird somit die umlaufende Luft ihre höchste Temperatur in dem Bereich zwischen dem zusätzlichen Strömungskanal und dem Lüfter 140 erreichen. Zur Regelung der Kühlleistung des Peltierelements 130 ist es daher vorteilhaft, einen ersten Temperatursensor 135 in diesem Bereich, d. h. stromabwärts von den Abwärme erzeugenden Elementen und stromaufwärts von dem Lüfter 140 anzuordnen. Alternativ kann der erste Temperatursensor 135 auch stromabwärts von dem Lüfter 140 angeordnet werden, solange er stromaufwärts von der Kühlfläche 130a des Peltierelements angeordnet ist. Die von dem ersten Temperatursensor 135 bestimmte erste Temperatur ist somit ein Indikator für die von den zu kühlenden Elementen 124, 126, 180 und 181 erzeugte Abwärme und daher für die benötigte Kühlleistung des Peltierelements 130. Um die Kühlleistung des Peltierelements den Anforderungen anzupassen, ist im Inneren des Gehäuses eine Regelvorrichtung 115 angeordnet, welche sowohl mit dem ersten Temperatursensor 135 als auch mit dem Peltierelement 130 verbunden ist. In Abhängigkeit von der von dem ersten Temperatursensor 135 bestimmten ersten Temperatur legt die Regelvorrichtung 115 den Sollwert der Kühlleistung des Peltierelements 130 fest. Durch die hier dargestellte vorteilhafte Anordnung der Regelvorrichtung 115 stromabwärts von der Kühlfläche 130a des Peltierelements 130 kann zusätzlich eine Kühlung eventueller elektronischer Komponenten der Regelvorrichtung 115 garantiert werden.
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Neben dem ersten Temperatursensor 135 sind in der 1 weiterhin ein zweiter Temperatursensor 160, zwei dritte Temperatursensoren 170 und 171 sowie fünfte Temperatursensoren 136 und 137 dargestellt, welche jeweils die gemessene Temperatur über Signale an die Regelvorrichtung 115 übertragen. Dabei misst der zweite Temperatursensor 160 eine Innentemperatur der optisch transparenten Scheibe des optischen Fensters 110.
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Die dritten Temperatursensoren 170 und 171 bestimmen jeweils die Temperatur der Kühlfläche 130a bzw. 131a des Peltierelements 130 bzw. 131. Die übermittelten Temperaturen der Scheibe 110 bzw. der Kühlflächen 130a und 131b werden von der Regelvorrichtung 115 wie oben beschrieben verwendet, um die Kühlleistung des Peltierelements 130 bzw. 131 so anzupassen, dass Taubildung an den jeweiligen Flächen vermieden werden kann. Im Falle der Kühlflächen 130a und 131a kann dies direkt durch Reduzierung der Kühlleistung des jeweiligen Peltierelements erfolgen. Im Falle der Scheibe 110 ist die Wärmeleitung durch die Scheibe 110 zu berücksichtigen. In der Regel wird die Lufttemperatur im Inneren des Gehäuses 105 aufgrund der Abwärme der oben erwähnten elektronischen Elemente über der im Außenraum der optischen Inspektionseinheit vorherrschenden Temperatur liegen, sodass Wärmeleitung vom Innenraum der optischen Inspektionseinheit durch die Scheibe 110 in den Außenraum der optischen Inspektionseinheit stattfinden wird. Dadurch kühlt die Scheibe 110 im Verhältnis zu der von dem Lüfter 140 umgewälzten Luft ab. Die Abkühltemperatur ist umso niedriger, je niedriger die Temperatur der umgewälzten Luft an der Innenseite der Scheibe 110 ist, d. h. je höher die Kühlleistung des Peltierelements 130 ist. Durch Reduzierung der Kühlleistung des Peltierelements 130 lässt sich somit auch die Temperatur der Innenseite der Scheibe 110 innerhalb gewisser Grenzen beeinflussen, wobei die Regelvorrichtung 115 die Kühlleistung des Peltierelements derart regeln kann, dass ein Absinken der Temperatur der Innenseite der Scheibe unter die Taupunkttemperatur verhindert werden kann. Die Taupunkttemperatur hängt hierbei wie oben beschrieben von dem in der in dem Gehäuse enthaltenen Luft enthaltenen Wasserdampf ab. Die Regelvorrichtung 115 passt daher die Kühlleistung des Peltierelements 130 derart an, dass die von dem zweiten Temperatursensor 160 bestimmte Temperatur der Innenfläche der Scheibe 110 stets über der Taupunkttemperatur liegt.
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Zum Bestimmen der Taupunkttemperatur sieht die dargestellte optische Inspektionseinheit illustrativ zwei Luftfeuchtesensoren 150 und 152 vor, welche stromabwärts von der Kühlfläche 130a des Peltierelements 130 und stromaufwärts von den Abwärme erzeugenden Elementen 124, 126, 180 und 181 angeordnet sind. Bei der hier dargestellten Anordnung kann ein separater Luftfeuchtesensor 152 in Form eines Taupunktspiegelhygrometers vorgesehen werden, mit welchem sich der Taupunkt der Luft direkt bestimmen lässt. Der andere Luftfeuchtesensor 150 kann beispielsweise zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit ausgebildet sein und zusammen mit einem vierten Temperatursensor 190 vorgesehen sein, der in unmittelbarer Nachbarschaft des Luftfeuchtesensors 150 angeordnet ist und somit die Temperatur der Luft in der Umgebung des Luftfeuchtesensors 150 bestimmt. Aus der bestimmten relativen Luftfeuchtigkeit und der von dem vierten Temperatursensor 190 bestimmten Temperatur lässt sich ebenfalls der Taupunkt berechnen. Es versteht sich, dass ebenso nur einer der beiden Luftfeuchtesensoren vorgesehen werden kann.
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Der oder die Luftfeuchtesensoren liefern, wie auch die Temperatursensoren, die gemessenen Messwerte als Signal an die Regelvorrichtung 115. Erfindungsgemäß regelt die Regelvorrichtung 115 die Kühlleistung des Peltierelements 130 und/oder des Peltierelements 131 in Abhängigkeit von der von dem oder den Luftfeuchtesensoren bestimmten Luftfeuchte. Dabei ist die Regelvorrichtung derart ausgebildet, dass der vorgegebene Sollwert der Kühlleistung des Peltierelements 130 reduziert wird, sobald die bestimmte Luftfeuchte einen vorgegebenen Grenzwert der Luftfeuchte übersteigt. Dadurch wird verhindert, dass es im Innenraum des Gehäuses 105 zu Nebelbildung und/oder Kondensation von Wasser an den empfindlichen elektronischen Elementen oder der Gehäusewand kommt. Wie oben beschrieben kann der vorgegebene Sollwert der Kühlleistung in Abhängigkeit von der bestimmten ersten Temperatur des ersten Temperatursensors 135 durch die Regelvorrichtung vorgegeben werden.
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Die Abwärme produzierenden elektronischen Komponenten 124 und 126 können wie hier dargestellt eigene Temperatursensoren 136 bzw. 137 aufweisen, welche unmittelbar die Temperatur des jeweiligen elektronischen Elements bestimmen können. Ebenso können die Beleuchtungseinheiten 180 und 181 eigene Temperatursensoren (nicht dargestellt) aufweisen. In Abhängigkeit von der jeweiligen bestimmten Temperatur kann die Regelvorrichtung eine Kühlleistung des entsprechenden Peltierelements 131 bzw. 130 erhöhen, um eine Überhitzung des entsprechenden elektronischen Elements zu verhindern.
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Bei der beschriebenen optischen Inspektionseinheit hat die Reduzierung der Kühlleistung des Peltierelements 130 zur Verhinderung von Nebel- und/oder Kondensatbildung Vorrang vor einer Erhöhung der Kühlleistung zur Reduktion der von den Temperatursensoren 135 bis 137 bestimmten Abwärmetemperaturen. Um dennoch eine Überhitzung der elektronischen Komponenten ausschließen zu können, kann die optische Inspektionseinheit einen weiteren Regelkreis (nicht dargestellt), potentiell als Teil der Regelvorrichtung 115, umfassen, welcher das jeweilige Abwärme produzierende Element 124, 126, 180 bzw. 181 bei drohender Überhitzung ausschaltet.
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Es versteht sich, dass die hier dargestellte exemplarische Inspektionseinheit zur einfacheren Erläuterung Kombinationen von Elementen aufweist, welche nicht zwingend miteinander kombiniert werden müssen. Darüber hinaus können weitere äquivalente oder andere, insbesondere im Hinblick auf das Kameramodul, im Stand der Technik bekannte Elemente zu der dargestellten Ausführung hinzugefügt werden, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Eine Vielzahl alternativer Anordnungen und Kombinationen sind hierbei denkbar, solange der Regelvorrichtung ein Luftfeuchtesensor zum Bestimmen der Feuchtigkeit der Luft im Inneren des Gehäuses 105 zur Verfügung steht, um die Kühlleistung mindestens eines Peltierelements zu regeln. Insbesondere sind die oben, im Zusammenhang mit Weiterbildungen beschriebenen Kombinationen von Sensoren denkbar.
