DE20217396U1

DE20217396U1 - Vorrichtung zur Inspektion von Flaschen

Info

Publication number: DE20217396U1
Application number: DE20217396U
Authority: DE
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2012-11-09

Abstract

Vorrichtung zur Inspektion von transparenten, eine offene Mündung aufweisenden Flaschen (1) oder dgl. Gefäße auf Gewindedefekte, mit einer Belichtungseinrichtung (5a bis 5d) zum Beleuchten eines Gewindebereiches (1') einer Flasche von schräg oberhalb ihres Gewindebereiches, mit einer Kamera (4) zum Abbilden des Gewindebereiches und einer zwischen der Belichtungseinrichtung und der Kamera angeordneten Spiegeloptik (6a bis 6d), die so gestaltet ist, dass vom Gewindebereich (1') schräg nach oben wegstrahlendes Licht (S') von der Spiegeloptik auf die Kamera projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinrichtung (5a bis 5d) wenigstens vier gleichmäßig um den Umfang der Mündung verteilt schräg von oben durch die offene Mündung gleichzeitig auf die Innenfläche des gesamten Gewindebereichs gerichtete Lichtstrahlen (S) erzeugt und die Spiegeloptik (6a bis 6d) eine der Anzahl der Lichtstrahlen (S) entsprechende Zahl von um den Umfang der Mündung über dieser verteilt und zueinander gedreht in einer gemeinsamen Ebene angeordnete, den gesamten Gewindebereich von außen gleichzeitig erfassende...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Inspektion von transparenten, eine offene Mündung aufweisenden Flaschen oder dgl. Gefäße gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine entsprechende Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 97/06429 ( DE 696 10 925T2 ) bekannt. Die in diesem Dokument offenbarte Vorrichtung besitzt insgesamt vier Kameras, die am Transportweg der Flaschen hintereinander versetzt angeordnet sind, wobei das Schraubgewinde einer Flasche an ihrem Kopfbereich beim nacheinander erfolgenden Passieren der vier Kameras aus insgesamt vier verschiedenen Richtungen so erfasst wird, dass der gesamte Gewindeumfang zur Erkennung von Absplitterungen abgebildet und kontrolliert wird. Für eine komplette Gewindeinspektion sind nachteiligerweise vier relativ teuere Kamerasysteme notwendig, deren zeitlich versetzt gelieferten Abbildungen zudem erst einer einzelnen Flasche zugeordnet werden müssen. Ferner ergibt sich nachteiligerweise eine sehr raumgreifende Konstruktion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die mit wenig Aufwand eine vollständige Gewindeinspektion einer Flasche bei geringem Raumbedarf ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Durch die gleichzeitige Beleuchtung und Abbildung des gesamten Gewindebereiches aus wenigstens vier umfänglich versetzten Richtungen kann dieser vollumfänglich mit nur einer einzigen Kamera abgebildet und die gewonnenen Aufnahmen zur Erkennung von Absplitterungen oder anderen Beschädigungen am Gewinde analysiert werden, um ggf. ein Ausstoßsignal zum Absondern einer nicht einwandfreien Flasche zu erzeugen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der transparente Gewindebereich einer offenen Flasche durch wenigstens vier umfänglich annähernd gleichmäßig versetzt angeordnete Laserstrahlen gleichzeitig schräg von oben durch die offene Flaschenmündung an der Innenseite beleuchtet. Jeder einen Laserstrahl abgebenden Laserlichtquelle ist in etwa diametral gegenüberliegend eine das Gewinde im Wesentlichen radial von außen schräg von oben unter annähernd gleichem Winkel betrachtende Spiegeloptik (Primärspiegeloptik) zugeordnet, die z.B. im Falle einer Beschädigung vom Gewindebereich gestreutes Licht zur Erfassung durch eine einzige, zentral angeordnete CCD-Kamera mit einer alle vier Ansichten gleichzeitig abbildenden Matrixfläche (CCD-Chip) umlenkt.
Bevorzugt ist die Kamera mittig in der Inspektionsstation über einer Flaschentransportbahn angeordnet, insbesondere mit ihrer optischen Achse vertikal nach unten auf einen Spiegelkörper (Sekundärspiegeloptik) blickend, der eine der Zahl von Laserstrahlen entsprechende Anzahl ebener Spiegelflächen aufweist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die die Laserstrahlen auf eine Flaschenmündung abgebenden Laserlichtquellen umfänglich im wesentlichen gleichmäßig um jeweils annähernd 90 Grad zueinander versetzt an einem ringförmigen Körper zusammen mit einer gleichen Anzahl von ebenfalls umfänglich im Wesentlichen gleichmäßig versetzten und jeweils zueinander um annähernd 90 Grad gedrehten ebenen Spiegeln befestigt. Bevorzugt liegen der Strahl einer Laserlichtquelle und die optische Achse eines in etwa diametral gegenüberliegenden Spiegels der Primäroptik nicht exakt fluchtend in einer gemeinsamen vertikalen Ebene, sondern deren Vertikalebenen schneiden sich um einen nur geringfügig von 180° abweichenden stumpfen Winkel. Vorteilhafterweise wird dadurch eine Einschränkung des Sichtfeldes der einzelnen Spiegel vermieden.
Der ringförmige Körper kann gemäß einer Weiterbildung eine Traverse tragen, auf der im Zentrum des ringförmigen Körpers der Spiegelkörper (Sekundärspiegeloptik) angeordnet ist. Auch die darüber stehende CCD-Kamera kann sich ggf. auf die Traverse oder unmittelbar den ringförmigen Körper abstützten.
Die gesamte, aus dem ringförmigen Körper und den daran befestigten optischen Teilen gebildete Einheit kann zur Anpassung an unterschiedliche Flaschenhöhen höhenverstellbar mittig über einer Fördereinrichtung zum kontinuierlichen Transportieren von Flaschen in einer einspurigen Reihe angeordnet sein. Die Kamera kann wiederum relativ zur Spiegeloptik höhenverstellbar gelagert sein.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der verbleibenden Unteransprüche.
Im nachfolgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Figuren erläutert.
Es zeigt:
1 eine Seitenansicht einer Inspektionsstation zum Inspizieren des Gewindebereiches von Getränkeflaschen und
2 eine Draufsicht der Inspektionsstation nach 1.
Die Inspektionsvorrichtung gemäß 1 besitzt eine ein kontinuierlich antreibbares Förderband aufweisende Transporteinrichtung 2 zum einspurig aufeinanderfolgenden Transportieren von aufrecht stehenden Flaschen 1, die einen Kopfbereich 1' mit einem an der Außenseite angeformten Schraub- oder Twist-Off-Gewinde aufweisen. Mit Abstand über der Transporteinrichtung 2 und dem Kopfbereich 1' befindet sich eine Inspektionsstation 3, die im Einzelnen eine CCD-Kamera 4, vier Laserlichtquellen 5a bis 5d, vier Primärspiegel 6a bis 6d und einen zentral unter der Kamera 4 angeordneten Spiegelkörper 7 (Sekundärspiegeloptik) mit vier zu den Primärspiegeln weisenden Spiegelflächen besitzt.
Die Laserlichtquellen 5a bis 5d und die Primärspiegel 6a bis 6d sind über Schwenklager 11 bzw. 12 relativ zur horizontalen Mündungsebene der Flaschen neigungsverstellbar auf einem flachen Ringkörper 9 gelagert. Der gleiche Ringkörper 9 trägt über eine schmale Traverse 10 den zentral unter der mit ihrer optischen Achse senkrecht nach unten auf die Flasche 1 gerichteten CCD-Kamera 4 angeordneten Spiegelkörper 7. Dieser Spiegelkörper 7 ist als eine gerade Pyramide mit annähern quadratischer Grundfläche ausgebildet. Die Grundfläche kann ggf. aber auch eine geringfügig rautenförmige Geometrie besitzen. Sowohl die Laserlichtquellen 5a bis 5d als auch die Primärspiegel 6a bis 6d sind gleichmäßig über den Umfang verteilt um jeweils 90 Grad zueinander gedreht in jeweils einer gemeinsamen Horizontalebene angeordnet (2).
Gemäß 1 ist der Lichtstrahl S der Laserlichtquellen, z.B. 5a, zur horizontalen Mündungsebene um einen Winkel α (ca.55°) nach unten geneigt so eingestellt, dass der transparente Kopfbereich 1' einer sich mit ihrer Mündung koaxial unter der optischen Achse der CCD-Kamera 4 befindenden Flasche 1 schräg von oben durch die offene Mündung an der Innenseite beleuchtet wird, d.h. die gesamte Mündungsseitenwand wird vollumfänglich von innen nach außen mit exakt auf den interessierenden Bereich gebündelt gerichtetem Laserlicht durchleuchtet. Den Laserlichtquellen 5a bis 5d gegenüberliegend ist jeweils ein Primärspiegel 6a bis 6d mit seiner Spiegelfläche 8a nach unten geneigt zugeordnet, so dass die Flächennormale (optische Achse) einen spitzen Winkel (ca.45°) zur Mündungsebene aufweist. Es handelt sich hierbei um eine Dunkelfeldbeleuchtung, bei der im Mündungsseitenwandbereich vorhandene Beschädigungen, z.B. Absplitterungen an den Gewindegängen, eine Lichtstreuung S' hervorruft, wobei der mit einem Winkel ß auf die Primärspiegel 6a bis 6d treffende Streulichtanteil als Strahl S" radial nach innen und gleichzeitig aufwärts zum Spiegelkörper 7 und von diesem als Strahl S"' nach oben zur CCD-Kamera 4 umgelenkt wird.
2 zeigt eine Draufsicht der Inspektionsstation 3 aus der Kameraperspektive. Es ist ersichtlich, dass die vorhergehend in Verbindung mit 1 beschriebene paarweise gegenüberliegende Zuordnung einer Laserlichtquelle und eines Primärspiegels insgesamt vierfach vorgesehen ist, wobei die Laserlichtquellen 5a bis 5d gleichmäßig über den Umfang verteilt mit jeweils 90 Grad zueinander verdrehter Strahlungsrichtung auf dem Ringkörper 9 angeordnet sind. In gleicher Weise sind auf dem Ringkörper 9 umfänglich gleichmäßig verteilt mit jeweils um 90 Grad zueinander gedrehten Spiegelflächen 8a bis 8d zueinanderweisend gelagert. Aus 2 ist ferner ersichtlich, dass der Strahl S einer Laserlichtquelle und die optische Achse N (Flächennormale) des jeweils gegenüberliegenden Spiegels nicht exakt fluchtend in einer gemeinsamen vertikalen Ebene verlaufen, sondern sich deren Vertikalebenen unter einem geringfügig von 180° abweichenden stumpfen Winkel, z.B. 160°, schneiden.
Der auf der Traverse 10 ruhende, pyramidenförmige Spiegelkörper 7 ist mit seinen vier ebenen dreieckigen Spiegelflächen so ausgerichtet, dass jeweils immer eine der vier Spiegelflächen einem der gegenüberliegenden Primärspiegel 6a bis 6d diametral zugeordnet ist. Durch diese Konstruktion kann der Kopfbereich 1' einer von der Transporteinrichtung 2 kontinuierlich unter der Inspektionsstation 3 vorbeigeführten Flasche mit nur einer einzigen, durch einen nicht dargestellten Flaschenerkennungssensor (z.B Lichtschranke) ausgelösten Bildaufnahme durch die CCD-Kamera 4 ohne eine Drehung der Flasche 1 um ihre Hochachse vollumfänglich aufgenommen werden, wobei auf der Flächenmatrix (CCD-Chip) der Kamera 4 gleichzeitig vier gleich große, um 90 Grad gedrehte, Ansichten erzeugt werden. Die Bildverarbeitung erfolgt durch eine in die CCD-Kamera 4 integrierte Auswerteinrichtung, die im Falle eines Fehlers (Gewindeabsplitterung oder dgl.) ein Signale erzeugt, das beispielsweise zum Ausschleusen der betreffenden Flasche verwendet wird.
Zur Anpassung der Inspektionsstation 3 an unterschiedliche Flaschenhöhen ist diese an einer Führung 13 höhenverstellbar gelagert, wobei die CCD-Kamera 4 ggf. separat für sich verstellbar sein kann.
Die Anwendung der beschriebenen Inspektionsvorrichtung ist nicht allein auf Flaschen beschränkt. Es können auch Weithalsgläser oder andere Gefäße inspiziert werden.

Claims

Vorrichtung zur Inspektion von transparenten, eine offene Mündung aufweisenden Flaschen (1) oder dgl. Gefäße auf Gewindedefekte, mit einer Belichtungseinrichtung (5a bis 5d) zum Beleuchten eines Gewindebereiches (1') einer Flasche von schräg oberhalb ihres Gewindebereiches, mit einer Kamera (4) zum Abbilden des Gewindebereiches und einer zwischen der Belichtungseinrichtung und der Kamera angeordneten Spiegeloptik (6a bis 6d), die so gestaltet ist, dass vom Gewindebereich (1') schräg nach oben wegstrahlendes Licht (S') von der Spiegeloptik auf die Kamera projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinrichtung (5a bis 5d) wenigstens vier gleichmäßig um den Umfang der Mündung verteilt schräg von oben durch die offene Mündung gleichzeitig auf die Innenfläche des gesamten Gewindebereichs gerichtete Lichtstrahlen (S) erzeugt und die Spiegeloptik (6a bis 6d) eine der Anzahl der Lichtstrahlen (S) entsprechende Zahl von um den Umfang der Mündung über dieser verteilt und zueinander gedreht in einer gemeinsamen Ebene angeordnete, den gesamten Gewindebereich von außen gleichzeitig erfassende Spiegelflächen (8) aufweist, wobei jedem Lichtstrahl (S) jeweils eine im Falle eines Gewindedefektes nach oben streuendes Licht (S') umlenkende Spiegelfläche (8) gegenüberliegend zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinrichtung für jeden Lichtstrahl (S) eine eigene Laserlichtquelle (5a bis 5d) aufweist und diese Laserlichtquellen oberhalb der Mündung und über deren Umfang gleichmäßig verteilt derart angeordnet sind, dass der gesamte Gewindebereich von schräg oben durch die offene Mündung an seiner Innenfläche beleuchtet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den eine Primäroptik bildenden ebenen Spiegelflächen (8) und der Kamera (4) eine Sekundäroptik (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundäroptik eine der Anzahl von Spiegelflächen (8) der Primäroptik bildende Anzahl von ebenen Spiegelflächen (7) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundäroptik als eine gerade Pyramide mit quadratischer oder rautenförmiger Grundfläche ausgebildet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der auf den Gewindebereich (1') gerichteten Lichtstrahlen (S) und die der Flächennormale (N) der gegenüberliegenden Spiegelfläche (8) bezüglich der Mündungsebene verstellbar ist, wobei die Neigung der Lichtstrahlen (S) und der Flächennormale (N) annähernd gleich groß ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinrichtung (5a bis 5d) und die Spiegeloptiken (6a bis 6d, 7) auf einem vorzugsweise höhenverstellbaren mittenfreien Ringkörper (9) gelagert sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquellen (5a bis 5d) und die jeweils gegenüberliegenden Spiegelflächen (8) so ausgerichtet sind, dass die von der Achse eines abgestrahlten Lichtstrahls (S) aufgespannte Vertikalebene und die von der Flächennormale (N) der zugeordneten Spiegelfläche (8) aufgespannte Vertikalebene sich unter einem von 180° verschiedenen, stumpfen Winkel schneiden.