DE2329358A1

DE2329358A1 - Optische pruefvorrichtung fuer behaelter

Info

Publication number: DE2329358A1
Application number: DE2329358A
Authority: DE
Inventors: Bernd Ellinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-08
Filing date: 1973-06-08
Publication date: 1975-01-02
Also published as: DE2329358C3; DE2411723A1; DE2329358B2

Description

5. Juni 1973

Hermann Kronseder, 8404 Wörth/Donau, Regensburger Straße

Optische Prüfvorrichtung für Behälter

Die Erfindung betrifft eine optische Prüfvorrichtung für Behälter, insbesondere Flaschen, mit einer Lichtquelle zur Beleuchtung eines Inspektionsfeldes und fotoelektronischen Bauelementen zur Abtastung des Inspektionsfeldes.

Derartige Prüfvorrichtungen, mit denen die Behälter hauptsächlich auf Verschmutzung und Materialfehler untersucht werden können, kommen vorzugsweise in Inspektionsmaschinen zur Anwendung. Diese Inspektionsmaschinen weisen außerdem eine durch die Prüfvorrichtung steuerbare Sortiervorrichtung auf, welche als fehlerhaft erkannte Behälter von den ordnungsgemäßen Behältern trennt.

Es ist bereits eine Prüfvorrichtung bekannt, bei der das Bild des beleuchteten Inspektionsfeldes auf einen drehbaren Träger mit einem Hohlspiegelsegment projiziert und von diesem auf ein einziges ortsfestes fotoelektronisches Bauelement fokussiert wird, so daß bei einer Rotation des Trägers das gesamte Bild des Inspektionsfeldes, in diesen Falle des Behälterbodens, abgetastet wird. Ein Vorhandensein eines Fremdkörpers auf dem Behälterboden führt zu einer Verringerung der vom Hohlspiegelsegment reflektierten Lichtmenge, die durch das fotoelektronische Bauelement erfaßt und in ein Steuersignal umgewandelt wird. Diese bekannte Vorrichtung weist eine Vielzahl optischer Bauelemente auf und erfordert eine hohe. Fertigungsgenauigkeit. Die Empfindlichkeit, d.h. der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen des fotoelektronischen Bauelements

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bei sauberem und bei verschmutztem Behälter ist.gering.

Weiter ist eine Prüfvorrichtung bekannt, bei welcher das Bild des beleuchteten Inspektionsfeldes, d.h. des Behälterbodens, auf eine Anzahl ortsfester Fotozellen projiziert wird. In den Strahlengang der aus mehreren Linsen bestehenden Projektionseinrichtung ist ein rotierendes Umkehrprisma eingeschaltet, welches das Bild des Behälterbodens relativ zur Fotozellenanordnung dreht, so daß es vollständig abgetastet wird. Auf diese Weise läßt sich zwar die Empfindlichkeit vergrößern, es muß jedoch eine Erhöhung des Bauaufwands, bedingt vor allem durch die Projektions- und Dreheinrichtung, in Kauf genommen werden. Hinzu kommt, daß Abbildungsfehler durch das Umkehrprisma unvermeidlich sind, da dieses nur beim Auftreffen paralleler Lichtwellen einwandfrei arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Vorrichtung zum Prüfen von Behältern auf Sau berkeit zu schaffen, die eine große Empfindlichkeit aufweist und kurze Prüfzeiten und daher große Leistungen ermöglicht.

'Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die fotoelektro nischen Bauelemente auf einem rotierend antreibbaren Träger derart angeordnet sind, daß sie bei einer Rotation des Trä gers das gesamte Inspektionsfeld abtasten und daß die Übertragung der von den fotoelektronischen Bauelementen ausgehenden Signale auf einen ortsfesten Teil der Vorrichtung induktiv erfolgt.

Dadurch, daß im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung die fotoelektronischen Bauelemente rotieren, sind keine aufwendigen optischen "Dreheinrichtungen" notwendig und die Vorrichtung ist einfach und überschaubar aufgebaut. Die induktive Übertragung der Signale trägt gleichfalls zu einem einfachen Aufbau bei und ermöglicht äußerst hohe Drehzahlen des Trägers und damit kurze Prüfzeiten. Die zu inspizierenden Behälter können daher mit großer Geschwindigkeit und ohne Eigendrehung an der Prüfvor-

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richtung vorbeibewegt werden, wodurch eine hohe Leistung erzielbar ist.

Die fotoelektronischen Bauelemente können unmittelbar am Inspektionsfeld angeordnet werden. In der Praxis ist es jedoch vorteilhafter, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die fotoelektronischen Bauelemente des rotierend antreibbaren Trägers in der Bildebene einer Projektionseinrichtung für den das Inspektionsfeld darstellenden Behälterboden angeordnet sind und die Drehachse des rotierend antreibbaren Trägers senkrecht zur Bildebene liegt. Auf diese Weise können die fotoelektronisehen Bauelemente oberhalb dem Weg der Behälter bzw. über der Behältermündung angeordnet werden. Zur Erstellung einer Projektionseinrichtung ist im allgemeinen nur eine einzige Sammellinse notwendig, so daß der einfache Aufbau gewahrt bleibt.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Einrichtung zur induktiven Übertragung der von den fotoelektronischen Bauelementen ausgehenden Signale auf den ortsfesten Teil der Prüfvorrichtung weist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine auf dem rotierend antreibbaren Träger angeordnete und mit den fotoelektronischen Bauelementen in Verbindung stehende Primärspule und eine mit dieser korrespondierende, auf dem ortsfesten Teil der Prüfvorrichtung angeordnete Sekundärspule auf. Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Primär- und die Sekundärspule konzentrisch zur Drehachse des rotierend antreibbaren Trägers angeordnet sind. Hierdurch können die ÜbertragungsVerluste besonders gering gehalten werden.

Die fotoelektronischen Bauelemente können beliebiger Bauart sein. Falls sie eine Hilfsspannung benötigen, so ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zur Stromversorgung der fotoelektronischen Bauelemente auf dem rotierend antreibbaren Träger mindestens eine Fotozelle vorgesehen, die von einer ortsfesten Lichtquelle bestrahlbar ist. Auf die gleiche Weise kann auch die Stromversorgung eines auf dem rotierenden Träger angeordneten Vorverstärkers erfolgen. Die Stromversorgung kann

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jedoch auch durch einen auf dem rotierenden Träger angeordneten Akku erfolgen.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die fo toelektronischen Bauelemente auf einer Durchmesserlinie des rotierend antreibbaren Trägers angeordnet und liegt die Mitte der Anordnung der fotoelektronischen Bauelemente exzentrisch zur· Drehachse des Trägers. Auf diese Weise ist die Verwendung von handelsüblichen Baugruppen, z.B. leistenfÖrmigen Trägern mit einer Anzahl von Fototransistoren o.dgl. möglich, da durch die außermittige Anordnung eine Abtastung des gesamten Inspektionsfeldes bzw. Behälterbodens erzielbar ist.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig.1 die schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Prüfen transparenter Flaschen auf Sauberkeit

Fig.2 die Schaltung der Vorrichtung nach Fig.1 in schemati scher Darstellung

Fig.3 die Seitenansicht der Abtasteinrichtung der Vorrich tung nach Fig.1 in vergrößerter Darstellung, teilweise im Schnitt

Fig.4 die Draufsicht auf die Anordnung der fotoelektronischen Bauelemente nach Fig.3.

Die Prüfvorrichtung nach Fig.1 weist eine Lichtquelle 1 mit einer vorgeschalteten Opalglasscheibe 2, eine Sammellinse 3 und eine Abtasteinrichtung 4 auf, die auf einem nicht näher darge stellten ortsfesten Gehäuse 5 befestigt sind. Die Anordnung ist derart getroffen, daß der Boden einer zu prüfenden Glas flasche 6 von der Lichtquelle 1 beleuchtet wird und das Bild des Flaschenbodens durch die über der unverschlossenen Fla - schenöffnung angeordnete Sammellinse 3 auf die zur Flasche hin gerichtete Stirnfläche der Abtasteinrichtung 4 geworfen wird.

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Die Mittelachse der Flasche 6 fällt dabei mit der optischen Achse der Linse 3 sowie der Dreh- bzw. Mittelachse der Ab tasteinrichtung 4 zusammen. Die Flasche wird beispielsweise durch einen nicht dargestellten Transportstern bekannter Bauart durch den zwischen Opalglasscheibe 2 und Linse 3 gebil deten Prüfbereich hindurchgeführt und dabei auf das Vorhandensein von Verschmutzungen bzw. Fremdkörpern untersucht. Die Prüfung kann bereits beginnen, wenn die Mittelachse der Flasche die Mittelachse der Linse noch nicht ganz erreicht hat.

Wie aus Fig.3 und 4 näher ersichtlich ist, weist die Abtasteinrichtung 4 einen ortsfesten Ständer 7 auf. Der Ständer ist topfartig ausgebildet und mit einem Flansch versehen, mit dem er am Gehäuse 5 befestigt ist. In der zylindrischen Außenfläche des Ständers 7 ist eine Ringnut 8 ausgebildet, in der eine Sekundärspule 9 angeordnet ist. An der oberen Stirnfläche des Ständers ist ein Motor 10 befestigt, der mit seiner Welle 11 durch eine Bohrung in das Innere des Ständers ragt. Auf der Welle 11 ist ein rotierender Träger 12 befestigt, dessen zy lindrische Außenfläche mit geringem Abstand der zylindrischen Innenfläche des Ständers 7 gegenüber liegt. In dem Bereich der Außenfläche des Trägers 12, welcher der Sekundärspule 9 gegenüber liegt, ist eine Ringnut 13 ausgebildet in welcher eine Primärspule 14 angeordnet ist. Außerdem sind am Umfang des Trägers 12 mehrere Fotozellen 15 angeordnet.

In dem den Fotozellen 15 gegenüberliegenden Bereich der Innenfläche des Ständers 7 sind mehrere Lichtquellen 16 angeordnet, welche die Fotozellen 15 bestrahlen. Die Anordnung der Foto zellen 15 und der Lichtquellen 16 ist derart gewählt, daß die Gesamtbeleuchtungsstärke auf den Fotozellen 15 bei einer Ro tation des Trägers 12 weitgehend konstant ist. An Stelle der einzelnen Lichtquellen und Fotozellen können auch ringförmige Elemente verwendet werden.

Der über den Ständer 7 hinausragende Teil des Trägers 12 weißt einen erweiterten Durchmesser auf und ist an seiner Stirnseite

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mit einer Deckplatte 17 versehen. An der nach unten bzw. zur Flasche hin gerichteten Außenseite der Deckplatte 17 sind zwei Leisten 18 mit je neun Fototransistoren 19 befestigt, während an der Innenseite ein Vorverstärker 20 angeordnet ist, der im Inneren des hohl ausgebildeten Trägers 12 liegt.

Wie aus Fig.4 zu erkennen ist, sind die Fototransistoren 19 auf einer einzigen Durchmesserlinie des Trägers 12 angeordnet und zwar geringfügig exzentrisch, so daß sie bei einer Rotation des Trägers mit ihren lichtempfindlichen Bereichen die gesamte Stirnfläche bzw. das auf ihr projizierte Bild des FIaschenbödens bestreichen.

Wie in Fig.2 dargestellt ist, sind die Fototransistoren 19 in Reihe geschaltet und mit dem Vorverstärker 20 verbunden. Die Stromversorgung für den Verstärker und die Fototransistoren erfolgt unmittelbar durch die Fotozellen 15· Statt dessen oder zusätzlich kann auch eine strichpunktiert dargestellte Stromquelle 21, z.B. ein Trockenakku, auf dem Träger 12 angeordnet sein. Dem Vorverstärker ist die Primärspule 14 nachgeschaltet. Die Sekundärspule steht mit einem Hauptverstärker 22 in Ver bindung, der eine nicht dargestellte Ausscheidungsvorrichtung für fehlerhafte Flaschen steuert.

Die Funktion der Vorrichtung ist folgende: Eine durch die nicit dargestellte Transportvorrichtung durch den Prüfbereich be wegte Glasflasche 6 wird von unten durch die Lichtquelle 1 und die Opalglasscheibe 2 diffus beleuchtet. Das Bild des beleuchteten Flaschenbodens wird durch die Sammellinse 3 in einer Bildebene projiziert, in welcher die Fototransistoren 19 mit ihren lichtempfindlichen Bereichen angeordnet sind. Den Fototransi stören können auch kleine Einzellinsen vorgeschaltet sein, welche dann in der Bildebene angeordnet werden müssen. Die durch den Motor 10 mit hoher Geschwindigkeit angetriebenen Fototransistoren 19 tasten während einer einzigen Umdrehung des Trägers 12 das gesamte Bild des Flaschenbodens ab. Der Beginn und das Ende eines PrüfVorgangs kann in bekannter Weise durch auf die Stellung der Flaschen ansprechende Schaltelemente gesteuert

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werden.

Befindet sich keine Verschmutzung am Flaschenboden bzw. kein Fremdkörper in dem kegelförmigen Prüfbereich, so bleiben alle Fototransistoren beleuchtet und es fließt ein bestimmter Fotostrom. Wird jedoch mindestens einer der Fototransistoren durch einen Fremdkörper ganz oder teilweise verdeckt, so wird der Fotostrom kurzzeitig geringer. Diese Änderung wird durch den über die Fotozellen 15 mit Strom versorgten Vorverstärker 20 er faßt, verstärkt und erzeugt in der mit dem Vorverstärker verbundenen Primärspule 14 eine entsprechende Änderung der Feldstärke. Hierdurch entsteht in der Sekundärspule eine Induktionsspannung. Der damit ausgelöste Stromstoß wird durch den Hauptverstärker 22 verstärkt und zur Steuerung einer Ausscheidungsvorrichtung für die fehlerhaften Flaschen herangezogen.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbei spiel beschränkt. So können an Stelle der Fototransistoren andere fotoelektronische Bauelemente wie z.B. Fotozellen oder Fotodioden verwendet werden. Auch müssen die fotoelektronischen Bauelemente nicht auf einer Durchmesserlinie angeordnet sein, sondern können über die Stirnfläche des rotierenden Trägers verstreut werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Optische Prüfvorrichtung für Behälter, insbesondere Flaschen, mit einer Lichtquelle zur Beleuchtung eines Inspektionsfeldes, vorzugsweise des Behälterbodens, und fotoelektronischen Bauelementen zur Abtastung des Inspektionsfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektronischen Bauelemente (19) auf einem rotierend antreibbaren Träger (12) derart angeordnet Sind, daß ,sie bei einer Rotation des Trägers das gesamte Inspektionsfeld abtasten,und daß die Übertragung der von den fotoelektronischen Bauelementen ausgehenden Signale auf einen ortsfesten Teil (7,22) der Vorrichtung induktiv erfolgt.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektronischen Bauelemente (19) des rotierend antreibbaren Trägers (12) in der Bildebene einer Projektionseinrichtung (3) für den das Inspektionsfeld darstellenden Behälterboden angeordnet sind und die Drehachse des rotierend antreibbaren Trägers senkrecht zur Bildebene liegt.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem rotierend antreibbaren Träger (12) eine mit den fotoelektronischen Bauelementen (19) in Verbindung stehende Primärspule (14) und auf einem ortsfesten Teil (7) der Vorrichtung eine mit dieser korre spondierende Sekundärspule (9) angeordnet ist.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär- und die Sekundärspule (9,14) konzentrisch zur Drehachse des rotierend antreibbaren Trägers (12) angeordnet sind.

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5.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß zur Stromversorgung der fotoelektronischen Bauelemente (19) und/oder eines auf dem rotierend antreibbaren Träger (12) angeordneten Verstärkers (20) für die von den fotoelektronischen Bauelementen ausgehenden Signale auf dem rotierend antreibbaren Träger mindestens eine Fotozelle (15) vorgesehen ist, die von einer ortsfesten Lichtquelle (16) bestrahlbar ist.

6.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektronischen Bauelemente (19) auf einer Durchmesserlinie des rotierend antreibbaren Trägers (12) angeordnet sind und die Anordnung der fotoelektronischen Bauelemente exzentrisch zur Drehachse des Trägers liegt.

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