DE2431010C3 - Vorrichtung zum Nachweis von Fremdkörpern und/oder Rissen in lichtdurchlässigen Behältern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Eine solche Vorrichtung ist in der deutschen Auslegeschrift 1648640 beschrieben.

Diese bekannte Vorrichtung zur Kontrolle eines durchscheinenden oder durchsichtigen Behälters hat eine Einrichtung, mit der ein Punktlichtstrahl erzeugt wird, der in Vertikalrichtung der Wandung des Behälters entlanggeführt wird. Der Behälter selbst wird mit einer Transportvorrichtung durch die Inspektionszone hindurch in Nähe der Einrichtung entlanggeführt, wobei der Punktlichtstrahl in Horizontalrichtung mit dem vorbeilaufenden Behälter mitgeführt wird. Während dieses Transportes erfährt der Behälter eine Rotationsbewegung.

Durch den Behälter hindurchgetretener Anteil des Punktlichtstrahles fällt in eine für dessen Detektion vorgesehene Lichtsammeivorrichtung. Die bei der bekannter. Vorrichtung vorhandene Lichtsammeleinrichtung ist so ausgebildet, daß sie das durch den Behälter hindurchgetretene Licht unabhängig vom augenblicklichen Ort des Punktlichtstrahles auf der Wandung des Behälters sammelt und einer nachgeschalteten Lichtnachweiseinrichtung zuführt. Diese erzeugt ein dem Lichtdurchlaßvermögen des jeweiligen Behälters entsprechendes elektrisches Inspektionssignal. Dieses Signal wird mit einem in der Vorrichtung erzeugten Schwellenwertsignal verglichen, und es erfolgt bei entsprechendem Ergebnis des Vergleiches eine Aussortierung des einzelnen Behälters.

Eine solche bekannte Vorrichtung vermag nun aber nicht zu entscheiden, ob ein für ein Aussortieren entsprechendes Ergebnis des Vergleiches tatsächlich auf eine Verunreinigung oder auf einen Riß in der Wandung des Behälters zurückzuführen ist, oder ob eine Intensitätsänderung nicht lediglich auf einer mehr oder weniger abrupten Formänderung des Behälters beruht, die an sich keinen Anlaß zur Aussortierung des betreffenden Behälters wäre. Solche abrupten Formänderungen treten z. B. bei Flaschen zwischen dem Bereich des Flaschenhalses und dem eigentlichen Volumen derselben oder beim Übergang von der Wand des Behälters zu dessen Boden auf. Um an sich unerwünschte Aussortierungen bei einer bekannten Vorrichtung auszuschließen, ist man bei dieser gezwungen, eine Aussonderung des Behälters nur bei Auftreten einer entsprechend großen Veränderung des Inspektionssignals eintreten zu lassen. Dies entspricht aber einer unerwünschterweise geringeren Ansprechempfindlichkeit auf Verunreinigungen und Risse, die unbedingt zu einer Aussonderung führen sollten.

Eine andere Druckschrift des Standes der Technik, nämlich die deutsche Offenlegungsschrift 1773635 beschreibt eine elektronische Schaltung für eine Vorrichtung zur Oberflächenprüfung von reflektierenden Körpern. Diese Schaltung und die ihr zugehörige Vorrichtung sind so ausgebildet, daß ein elektronischer Ausgleich des Einflusses unterschiedlich großen Glanzverhaltens einzelner gleichförmiger Körper voneinander erreicht ist. Diesem Stand der Technik liegt zugrunde, am jeweiligen einzelnen Exemplar einen Mittelwert des Glanzverhaiiens desselben zu er-

mitteln. Dieser Mittelwert wird dann laufend mit demjenigen Inspektionssignal verglichen, das während des Verlaufes der gesamten Untersuchung des jeweiligen einzelnen Exemplares einer Serie zu erhalten ist.

In der US-Patentschrift 3521074 ist eine Korrekturmaßnahme beschrieben, mit der eine Verbesserung an einer Prüfeinrichtung erzielt werden soll. Diese Verbesserung besteht darin, Alterungserscheinungen dieser Prüieinrichtung zu kompensieren, so z. B. die Alterung des Fotomultipliers, des Verstärkers und dergleichen zu erreichen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gegenüber der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen bekannten Vorrichtung eine entscheidend höhere Selektionsempfindlichkeit in bezug auf Risse der Wandung und von Fremdkörpern in Behältern zu erzielen, und zwar ohne daß eine Beeinträchtigung dieser höheren Selektionempfindlichkeit durch unregelmäßige Form der zu untersuchenden Behälter vorliegt.

Die der Erfindung gestellte Aufgabe wird bei einer wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Vorrichtung in erfindungsgemäßer Weise derart gelöst, wie dies das Kennzeichen des Anspruches 1 angibt. In den Unteransprüchen sind Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, Maßnahmen zur Veränderung der Größe des Schwellenwertsignals vorzusehen, und zwar in Abhängigkeit von der sich fortlaufend ändernden augenblicklichen vertikalen Lage des auftreffenden Punktlichtstrahles.

Mit einer wie erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, das Vorhandensein von Fremdkörpern und/oder Rissen in Behältern unabhängig davon nachzuweisen, wo sich diese Fremdkörper und/oder Risse im Behälter befinden.

Die Erfinduno wird nachfolgend an Hand der Figuren näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer teilweise geschnitten dargestellten Nachweis- bzw. Inspektionsvorrichtung, Fig. 2 eine Ansicht gemäß H-II nach Fig. 1,

Fi g. 3 eine Seitenansicht eines Anteils der Vorrichtung,

Fig. 4eine Aufsicht des Schnittes IV-IV der Fig. 1, wobei außerdem die Lichtsammeieinrichtung zu sehen ist,

Fig. 5 nähere Einzelheiten der in Fig. 4 enthaltenen Lichtsammeieinrichtung,

Fig. 6 ein Schaltbild der elektronischen Schaltung,

Fig. 7 eine elektronische Schaltung zur Farbdichte und/oder Wandstärkekorrektur,

Fig. 8 eine graphische Darstellung zu erhaltender Inspektionssignale und von Korrektursignaien,

Fig. 9 eine graphische Darstellung von Inspektionssignalen und erzeugten Steuersignalen, und

Fig. 10 eine graphische Darstellung solcher Inspektionssignale und Korrektursignale, die während einer Durchführung einer Inspektion in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auftreten.

Die in den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1-4 dargestellte Vorrichtung besitzt einen Lichtprojektor 1 mit einem optischen System 2 zur Erzeugung eines konzentrierten schmalen bandförmigen Lichtstrahles 3.

Der Lichtstrahl 3 wird auf eine sich drehende Trommel 4 projiziert, welche tangential zwanzig nach außen reflektierende, ebene, oberfiächenversilberte

Spiegel 5 trägt, von denen jeder eine Länge von 25 mm und eine Breite von 19 mm hat. Die Trommel 4 ist fest auf einer Welle 6 angeordnet, die eine Scheibe 7 trägt, welche von einem Riemen 8angetrieben wird, der um die Riemenscheibe 9 eines Elektromotors 10 herumgelegt ist. Die Trommel 4, der Elektromotor 10 und der zugehörige Mechanismus sind innerhalb eines Gehäuses 15 angeordnet, das eine Öffnung 16 aufweist, die den Eintritt des Lichtstrah-Ies 3 in das Gehäuse 15 zur Spiegelträgertrommel 4 ermöglicht.

Wenn der Lichtstrahl 3 die umlaufenden Spiegel 5 beaufschlagt, erhält man einen wiederholend abtastenden, bandförmigen Lichtstrahl 3 β, der durch eine Öffiiung 17 im Boden des Gehäuses 15 nach unten auf drei ebene, versilberte Spiegel 18, 19 und 20 gespiegelt wird.

Der reflektierte Lichtstrahl 3« wird ferner von den Spiegeln 18,19 und 20 reflektiert, die innerhalb einer vertikal angeordneten Säule 21, die sich unterhalb des Gehäuses befindet, winklig gelagert sind. Ein drehbarer Tisch 22, der nur teilweise und durch strichpunktierte Linien in Fig. 1 und 3 dargestellt ist, umgibt die Säule 21. Die Säule 21 ist mit einem vertikalen Schlitz 23 versehen, der den Austritt des weiter reflektierten, bandförmigen Lichtstrahles 3b aus der Säule 21 ermöglicht.

Es ist ohne weiteres erkennbar, daß beispielsweise infolge der relativen Anordnung der Spiegel 18, 19 und 20 ein Lichtstrahl 3b, der vom oberen Teil des Spiegels 19 projiziert wird, mit einem größeren Winkel zur Horizontalen umgelenkt wird als der Strahl 3b, der vom unteren Ende des Spiegels 18 ausgeht.

Die Neigung jedes der Spiegel 18, 19 und 20 zur vertikalen Achse der Säule 21 ist so vorgesehen, daß der Punktlichtstrahl, der nachfolgend erzeugt wird, einen lichtdurchlässigen Behälter mit dem günstigsten Einfallswinkel beaufschlagt.

Wie sich aus Fig. 3 ergibt, ragen Photosensoren 45, die in herkömmlicher Weise auf Leitspindeln 46 und 47 angeordnet sind, in die Säule 21 durch einen Schlitz 48. Die Photosensoren 45 sind wirkungsmäßig mit der nachstehend näher beschriebenen Steuereinrichtung verbunden. Die Photosensoren 45 sind so angeordnet, daß sie die äußeren Ränder der Lichtstrahlen 3b, welche von den ebenen Spiegeln 18,19 und 20 reflektiert werden, auffangen. Wie ersichtlich, können die vertikalen Stellungen der Photosensoren 45 an der Säule 21 durch die Leitspindeln 46 und 47 verstellt werden.

Der drehbare Tisch 22 trägt ein vertikales Maskierelement 25 mit einem vertikalen Schlitz 26 (in der Fig. 4 in drei Stellungen gezeigt), das dazu dient, den bandförmigen Lichtstrahlk 3b mit Ausnahme eines Anteils abzudecken, wodurch jeweils ein schmaler Punktlichtstrahl 3c erzeugt wird, der im Abtastbereich einen Winkelunterschied von 20° (siehe Fig. 3) überstreicht, wenn der Tisch 22 und der Schlitz 26 umlaufen. Der konzentrierte Punktlichtstrahl, der nachfolgend als Abtaststrahl 3c bezeichnet wird, tastet daher mit einem Winkel in einer vertikalen Ebene ab und bewegt sich über einen Winkel in einer horizontalen Ebene. Die Stellung des Schlitzes 26 mit Bezug auf eine Flasche 27 bleibt natürlich konstant, d. h. in der in Fig. 3 gezeigten Mittelstellung.

Die zu untersuchende Flasche 27 wird um den Umfang des drehbaren Tisches 22 durch nicht gezeigte Finger herumgeführt, die dazu dienen, die Flasche 27 gegen sich drehende Rollen 28 711 pressen, durch wel-

ehe die Flasche 27 beim Durchlaufen der Abtastzonc, die von dem Abtaststrahl 3r durchdrungen wird, gedreht wird, wobei der Abtaststrahl im wesentlichen auf die Achse der Flasche 27 fokussiert wird. Das durch die Flasche 27 hindurchtretendc Licht wird durch eine Lichtsammeieinrichtung gesammelt, die allgemein mit 30 bezeichnet ist und der ein Photoelektronenvervielfacher 34 zugeordnet ist, der ein Signal an eine Steuerschaltung (siehe Fig. 6) liefert. Die Lichtsammeieinrichtung30 und die Steuereinrichtung werden nachfolgend näher beschrieben.

Fig. 5 zeigt die hier verwendete Lichtsammeieinrichtung 30, die eine Anzahl faseroptischer Elemente 31 hat, die mit einer Matrixanordnung auf der Vorderseite einer Plattform 32 vorgesehen sind. Die faseroptischen Elemente 31 sind in Form einer regelmäßigen quadratischen Matrix mit einer Periodenlänge D angeordnet. Ein Anteil einer solchen Matrix ist in Fig. 5 gezeigt. Die anderen Enden der Fasern sind zur Bildung eines Bündels 33 zusammengefaßt, dessen Endfläche geeignet geformt, optisch poliert und optisch mit einem Photosensorelement gekoppelt, nämlich mit dem Photoelektronenvervielfacher 34. Ein Lichtverteilungsschirm 35, bei dieser Ausfiihrungsform eine Platte aus plattiertem Opalglas, ist in einem Abstand H vor der Plattform 32 angeordnet.

Der Abtastlichtstrahl 3c erfährt beim Durchtritt durch die Flasche 27 eine Brechung und Reflexion. Zur leichteren Darstellung zeigt Fig. 5 den Abtaststrahl 3 c als verhältnismäßig schmalen Lichtstrahl, der auf den Lichtverteilungsschirm 35 fällt, nachdem er durch die Flasche 27 hindurchgetreten ist.

Der Abtastlichtstrahl 3 c bewegt sich auf und ab und quer zur Fläche des Lichtverteilungsschirms 35, und zur Korrektur des verringerten Ansprechens bei der Annäherung an den Rand des Schirms sind Spiegel (nicht gezeigt) am Umfang der Platte 32 so angeordnet, daß ihre reflektierenden Flächen zur Vorderseite der Plattform senkrecht sind und nach innen quer zur Matrix der faseroptischen Elemente gerichtet sind.

Die hier beschriebene Lichtsammeieinrichtung 30 besteht aus 247 faseroptischen Elementen aus Kunststoff, von denen jedes 60 cm lang und 1,5 mm im Durchmesser ist und die in einer regelmäßigen 13 X 19-Matrix mit zwei Zentimeter Abstand zwisehen den Elementen angeordnet sind. Die vorderen Teile der Elemente sind durch geeignete Befestigungsmittel in einer Platte aus schwarzem Nylon befestigt, die 28 X 40cm mißt und eine Dicke von 6,35 mm hat.

Die Nylonmatrixplattform ist in einem flachseitigen rechteckigen Kastenrahmen angeordnet, der zu einem Schirm aus plattiertem Opalglas von 28 cm X 40 cm parallel ist und von diesem einen Abstand von 4 cm hat. Die vier Innenflächen des Trägerrahmens zwisehen der Matrixplattform und dem Lichtverteilungsschirm tragen auf ihrer Vorderseite versilberte Spiegel zur Korrektur der Kantenwirkungen, wie vorangehend beschrieben. Die hinteren Teile der faseroptischen Elemente aus Kunststoff sind dicht gebündelt, wobei die Endfläche des Bündels geformt, optisch poliert und in einem Abstand von etwa 5 mm von der Photokathodenfläche einer 50-mm-Photoelektronenvervielfacherröhre 34 angeordnet ist.

Die Leistung der Lichtsammeieinrichtung kann durch eine geeignete Veränderung der Parameter, beispielsweise der Zahl, der Querschnittsfläche und des Abstandes der einzelnen fasseroptischen Elemonte in der Matrix, des Abstandes zwischen den vor· deren Teilen der Elemente und dem Lichtvcrtcilungs schirm und den VerteilungNcigcnschaften des Schirmes selbst eingestellt werden.

ι In bestimmten Anwendungsfiillen kann es wünschenswert sein, daß die Vorrichtung ein 'tbgestuftc! oder örtlich ungleichmäßiges Absprechen auf einfallendes Licht zeigt. Dies kann durch eine geeignete Modifikation des Abstandes der faseroptischen EIe-

in mente von gleichförmigem Querschnitt in der Matri> erzielt werden, d. h. dadurch, daß D je nach der Lage in der Matrix der betroffenen Elemente veränderlich gemacht wird oder gegebenenfalls dadurch, daß die Querschnittsflächen der faseroptischen Elemente in der Matrix in geeigneter Weise abgestuft werden.

Für den Gebrauch wird die Inspektionsvorrichtung

benachbart oder in der Bahn einer Fördereinrichtung

(nicht gezeigt) angeordnet, die die zu untersuchenden Flaschen befördert. Die zu untersuchenden Flaschen werden den sich drehenden Rollen 28 zugeführt, gegen welche die Flaschen gehalten und durch welche sie gedreht werden, während der Tisch 22 umläuft Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß während der Abtastperiode der Abtaststrahl 3c, der hinter dem

2) Maskierschlitz 26 auftritt, kontinuierlich in einer vertikalen Ebene abtastet. Dabei erfährt er infolge dei Schwenkbewegung des Maskierelementes 25 gleichzeitig eine mitlaufende Bewegung in horizontalei Ebene, so daß der Lichtstrahl 3c stets in - bezogen

to auf die Achse der bewegten Flasche — derselben Ebene auf die Wandung dieser Flasche auftrifft. Ferner wird die Flasche 27 beim Durchlaufen der Abtastzone ständig gedreht, wobei die Abtastgeschwindigkeit so vorgesehen ist, daß die ganze Fläche dei

j-, Flasche eine um 25% übergreifende Abtastung erfährt. Die Abtastgeschwindigkeit, die Drehung dei Flasche und der Querschnitt des Abtaststrahles 3i sind derart aufeinander abgestimmt, daß zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen eine Überschnei-

4Ii dung von etwa 10% vorliegt.

Wenn sich die Lichtmenge, die auf die Lichtsammeieinrichtung 30 fällt, unter einen bestimmten Werl dadurch verringert, daß der Lichtstrahl teilweise odei ganz durch Fremdkörper in der Flasche 27 verdeck!

j oder absorbiert wird, verringert sich der Ausgang aus dem Photoelektronenvervielfacher 34, wodurch ein elektrisches Rückweisungssignal erzeugt wird, welches das Vorhandensein eines Fremdkörpers in der Flasche 27 anzeigt. Das hierdurch erzeugte Rückweisungssignal wird zur Betätigung eines Rückweisungsmechanismus verwendet, wie er in der britischen Patentschrift 1206136 beschrieben ist, durch den die Flasche 27 aus dem Rücklaufweg zum Förderer (nicht gezeigt) umgeleitet wird.

Eine erfolgreiche Arbeitsweise der Inspektionsvorrichtung erfordert natürlich, daß die verschiedenen Arbeitsvorgänge synchronisiert und gesteuert sind. Einige Funktionen der Inspektionsvorrichtung müssen mit der Drehung des Drehtisches 22 synchronisiert

ω sein, d. h. mit der Förderung der Flasche 27 von der Eintrittsseite durch die Inspektionszone zur Austrittsseite. Andere Funktionen müssen mit der Lage des Abtaststrahles mit Bezug auf die zu untersuchende Flasche 27 synchronisiert oder durch diese gesteuert

_b5 werden. Wie diese Synchronisierungen und Steuersignale erhalten und verarbeitet werden, wird nachfolgend beschrieben.

Steuersignale hinsichtlich der Drehung des Tisches

22 lassen sich leicht in herkömmlicher Weise dm Oi irgendeine Form eines Taktgebers <i>9 (siehe !ig. (>). beispielsweise durch elektronische Sensoren erzielen, die um den Umfang einer geeigneten drehbaren Scheibe herum angeordnet sind, die ebenso viele Zähne oder Öffnungen im Umfang aulweist, als FIascheiisiellungen auf dem Drehtisch 22 voigesehcn sind. Beispielsweise weist bei der vorliegenden Austührungsform die Scheibe (nicht gezeigt) acht Zähne auf und wird über ein 1 : 1-Getriebe von der Drehscheibe 22 aus angetrieben. Daher wird, wenn jede Flasche 27 um den Tisch herumgeführt wird, die erforderliche Anzahl Ausgangsimpuisr erzeugt. Diese Zeitsteuer- bzw. Taktimpulse sind mit den Buchstaben TP gekennzeichnet und durch eine geeignete Bezugsziffer in der nachfolgenden Beschreibung. Das genaue Auftreten dieser Zeitsteuerimpulse kann durch eine geeignete Einstellung der Umfangsstellung des Sensors mit Bezug auf die Scheibe bestimmt werden.

Die Zeitsteuereinrichtung wird zur Abgabe von Signalen zur Steuerung der folgenden Funktionen verwendet:

l.Das Winkelmaß der Erstreckung der Inspektionszone, mit der eine Flasche untersucht wird;

2. Registrieren des gespeicherten Rückweisungssignals durch einen Schieberegisterspeicher vor der Betätigung des Rückweisungsmechanismus;

3. Betätigung des Rückweisungsmechanismus zu genau dem richtigen Zeitpunkt, um eine einwandfreie mechanische Synchronisierung sicherzustellen.

Es ist immer erforderlich, den Beginn und das Ende der gewünschten Abtastung einer Flasche zu identifizieren, damit der Inspektionsvorgang während dieser Periode und nur während dieser Periode aktiviert werden kann. Außerdem ist es, da es natürlich notwendig werden kann, verschiedene Schwellenwerte für verschiedene vertikale Lagen des Abtaststrahl zu haben, notwendig, Steuersignale vorzusehen, welche die Aufgabe haben, Schalter zu aktivieren, um den erforderlichen Unterschied des Schwellenwertsignals zu erhalten, wie nachfolgend beschrieben wird. Geeignete Signale für alle diese Zwecke werden von den Photosensoren 45 abgeleitet, die nachfolgend als abtastbezogene Signale bezeichnet und durch die Buchstaben SP und Bczugszahlen gekennzeichnet sind.

Vor der Betrachtung der Frage der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorteilhaft, kurz die Probleme zu betrachten, die bei der Inspektion eines lichtdurchlässigen Behälters zum Nachweis des Vorhandenseins von Fremdkörpern und Rissen bestehen. Der Signalausgang aus dem Photovervielfacher 34 verändert sich natürlich in der Größe in Abhängigkeit von der durch die Flasche 27 hindurchgetretenen Lichtmenge.

Das in Fig. 8 a gezeigte Ausgangssignal der mit Photovervielfacher ausgebildeten Lichtnachweiseinrichtung 30 kann in zwei Komponenten augelöst werden, von denen die eine aus dem durch den Abtastlichtstrahl 3c, der durch die Flasche 27 hindurchgetreten ist, erzeugten Signal besteht und die andere durch Umgebungsstreulicht bedingt ist, das aus der Lichtabschirmungsanordnting herausgetreten ist und zar Folge hat, daß die zum Photovervielfacher 34 durchgelassene Lichtmenge zunimmt, wie gezeigt Dieses durch das Umgehungslicht bedingte Ausgangssignal verändert sich natürlich in Abhängigkeit von der Helligkeit des Umgebungsliclites. Fig. Xf zeigt das I'hotovers ielfacher- Ausgangssignal nach Iiliminicrung der Umgebungslichtkoniponente. Wie die Umgebungslichtkoinponciite eliminiert wird, wire! nachfolgend beschrieben.

In Fig. 9a ist das Ausgangssignal des Pholoverviclfaehers 34 korrigiert hinsichtlich des Umgebungsliclites. Dieses Signal zeigt die Wirkungen von zwei Abdeckungen oder Rissen, welche zu den Scheiteln ΛΊ und Xl führen. Genau genommen sind diese Scheitel ΛΊ und Xl Täler, da das Signal negativ ist. Zur Kennzeichnung dieser Scheitel Xl und Xl im Inspektionssignal muß das Inspektionssignal mit einem bestimmten Schwellenwertsignal verglichen werden.

Wie dieses Schwellenwertsignal in der Praxis erhalten wird, wird nachfolgend beschrieben.

In Fig. 9b ist das Inspektionssignal nach Fig. 9a mit einer überlagerten konstanten Schwellenspannung dargestellt. Wie ersichtlich, ermöglicht diese konstante Spannung, daß eine der Abdeckungen bzw. einer der Risse, nämlich diejenige bzw. derjenige, die bzw. der den Scheitel Xl verursacht, nachgewiesen wird, während die Abdeckung bzw. der Riß, die bzw. der den Scheitel Xl verursacht, unerkannt bleibt.

Aus Fig. 9c und 9d ergibt sich, daß ein veränderbares Schwellenwertsignal, wie das in Fig. 9d dargestellte Signal, dem konstanten Schwellenwertsignal nach Fig. 9 b vorzuziehen ist. Fig. 9c zeigt dieses veränderbare Schwellenwertsignal dem Inspektionssignal überlagert. Es werden beide Scheitel Xl und Xl und daher die Abdeckungen bzw. Risse, die solche Scheitel im Inspektionssignal verursachen, angezeigt. Der Hauptgrund für die Verwendung eines veränderbaren Schwellenwertsignals besteht natürlich darin, daß die beispielsweise durch eine Flasche hindurchtretende Lichtmenge sich zwischen dem Boden der Flasche, dem Hals der Flasche und der Schulter der Flasche verändert. Ein veränderbares Schwcllenwertsignal ist daher dann nicht erforderlich, wenn die Veränderung in der Lichtdurchlässigkeit über einen lichtdurchlässigen Behälter zwischen einem Teil desselben und einem anderen Teil sich nicht wesentlich verändert.

Hieraus ergibt sich, daß im Falle einer Inspektionsvorrichtung, die für Behälter bestimmt ist. welche aus gefärbtem Glas hergestellt sind, eine zusätzliche Verarbeitung des Inspektionssignals erforderlich werden kann. Bei solchen Behältern muß die Anordnung so getroffen werden, daß Veränderungen in der Gcsamtlichtdurchlässigkeii. die von einem Behälter zum nächsten auftreten, und erstens durch Veränderungen in der Farbdichte von Behälter zu Behälter sowie zweitens durch Veränderungen in der Wandstärke von einem Behälter zum nächsten bedingt sind, kompensiert werden.

Fig. 8g zeigt das Inspektionssignal, das aus zwei ähnlichen Flaschen erhalten werden kann, die eine geringfügig verschiedene Farbdichte haben.

Das am Belastungswiderstand Al des Photovervielfachers 34 (Fig. 6) erzeugte Inspektionssignal ist in Fig. 8a dargestellt und wird einem Differenzverstärker Al zugeführt. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden die verschiedenen in der Vorrichtung erzeugten Signale durch die Figur gekennzeichnet, in der sie dargestellt sind. Ein Seuerimpuls SPA, der in herkömmlicher Weise aus dem Signal SPl für das Abtastende abgeleitet wird, welches seinerseits von einem der Photosensoren 45 (Fig. 8 b und 8 c)

abgeleitet wird, wird einem Analogschaltcr 51 zugeführt, um einen Kondensator Cl einer Abtast- und Halteschaltung60 (Fig. 8c) zu entladen. Der Steuerimpuls 5P4 wird ferner über ein Verzögerungsglied DLl geleitet, welches das Schließen eines Analogschalters 52 bewirkt, wodurch der Kondensator Cl mit dem Photovervielfacher 34 über einen puffernd wirkenden Verstärker verbunden wird. Wie ersichtlich, ist die Belastung am Widerstand Rl zum Zeitpunkt, an welchem der Schalter .S'2 geschlossen wird, d, h. nach der Inspektions- oder Abtastperiode, nur durch das Austreten von Umgebungslicht bedingt. Der Kondensator Cl wird nun auf eine Spannung aufgeladen, die der Umgebungslichtdurchlässigkeit entspricht. Diese Spannung wird ihrerseits der Differenz verstärkerschaltung A1 zugeführt, bis der Kondensator Cl am Ende der nächsten Abtastperiode wieder entladen wird. Der Ausgang des Differenzverstärkers Al ist daher das Signal 8/. Hierbei ist zu erwähnen, daß das Signal 8/ein Inspcktionssignal von einer »annehmbaren« Flasche ist.

Ein schaltbar veränderbares elektrisches Damp-I'ungs-Signalausgangsnctzwcrk 61 mit einer Anzahl von Regelwiderständen VRi, VR4, VRS, VR6, VRl und VRH ist wirkungsmäßig mit Schaltern .93, S4, 55, 56, 57 bzw. 58 verbunden. Diese Schaltung dient dazu, einen veränderbaren Pegel für das Schwellenwcrtsignal 9i/ für die jeweils spezielle Art von zu untersuchendem Behälter zu erhalten. Jeder der Schalter 53-58 ist ein komplementärer Metalloxid-Halbleiter-Analogschalter (CMOS), der über ein einfaches R-S-Flip-Flop und eine verstellbare Verzögerungsschaltung durch von den Photosensoren 45 abgeleitete impulse gesteuert wird. Das Signal 9d wird über einen Kondensator C3 und einen Widerstand Ri zugeführt, um Schaltstöße zu eliminieren. Das Signal 9d wird auf der einen Seite 63 einer Diode Dl und dem einen Eingang eines regelbaren Verstärkers Ai zugeführt. Das Inspektionssignal 8/ wird über einen Widerstand RZ der anderen Seite 62 der Diode Dl zugeführt.

Wenn die Spannung des Signals, die an 65 anliegt, stärker negativ als die Spannung des Signals ist, das an 63 anliegt, wird der Pegel der Spannung 62 auf dem Wert desjenigen der Spannung an 63 festgehalten. Der Verlauf der Spannung des Signals des puffernden 1 : 1 -Verstärkers Al ist daher durch die Wellenform 9d wiedergegeben und gilt für den Fall, daß keine Fehler am Behälter vorliegen.

Wenn jedoch ein nicht annehmbarer Behälter abgetastet wird, hat das an 62 anliegende Signal die Wellenform 9a. Diese Wellenform 9 a gewährleistet, daß in zwei Zeitpunkten während des Inspektions- oder Äbtastsignals der Punkt 62 nicht auf dem Potential des Punktes 63 festgehalten wird, so daß die Wellenform 9α an den Verstärker /42 und von diesem an den einen, nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers A3 übertragen wird. Der andere Eingang des Differenzverstärkers Ai wird mit der Wellenform 9d gespeist. Der Signalausgang des Differenzverstärkers Ai hat daher die Wellenform 9e, die dem Widerstand A4 zugeführt wird. Daher besteht während der eigentlichen Abtastperiode der Ausgang aus diesem Verstärker Ai nut aus zwei Fehlersignalimpulsen auf einer 0-Volt-Abszisse. Dieses Signal 9e wird seinerseits der einen Seite 70 einer weiteren Diode D2 zugeführtund in herkömmlicher Weise auf eine konstante Amplitude 9/ von z. B. 0,5 Volt begrenzt. Diese Wellenform 9/ wird ihrerseits einem

nicht invertierenden Verstärker AS zugeführt, dessen Verstärkungsfaktor mittels der Widerstände R6 und RS eingestellt wird, um ein Ausgangssignal von der Wellenform 9g zu erhalten, das wiederum einem Gatter Gl zugeführt wird. Bei dieser Ausführungsform hat das Ausgangssignal 15 Volt, und der verwendbare Mindestwert eines Fehlcrsignal-Eingangsimpulses beträgt etwa 0,25 Volt.

Wie Fig. 6 und 10 zeigen, werden das Abtaststartsignal Sl'l und das Abtastendsignal 5P2 einem Flip-Flop FFl zugeführt, um einen Ausgangsimpuls zu bilden, nämlich einen Abtasttorimpuls 5P3, der dem Gatter 1 zugeführt wird.

Wie sich ferner aus Fig. 6 und 10 ergibt, wird ein Durchlauf-Startimpuls TPX vom Taktgeber 69 ebenso wie ein Durchlauf-Endimpuls TPl einem Flip-Flop FF2 zugeführt. Der Ausgang des Flip-Flop FF2, nämlich ein Durchlauf-Torimpuls TP6, wird dem Gatter Gl zugeführt. Hierbei ist zu erwähnen, daß der Durchlauf-Toriinpuis ΓΡ6 nicht sofort nach dem Startimpuls auftritt, sondern um eine oder mehrere vorausgehende Abtastungen der Flasche 27 verzögert sein kann. Dies ist notwendig, wenn eine Korrektur hinsichtlich der Farbdichteänderung erforderlich ist, wie nachfolgend beschrieben wird. Das Gatter Gl speist dann ein herkömmliches fünfstufiges Schieberegister 71, das seinerseits eine herkömmliche Rückweisungs-Steuerschaliung 72 speist, deren Ausgang mit dem Rückweisungsmechanismus verbunden ist. Der Taktgeber 69 liefert ebenfalls ein Steuersignal an das fünfstufige Schieberegister 71, damit dieses in Tätigkeit tritt. In ähnlicher Weise liefert der Taktgeber ein Signal TP4 zur Aktivierung der Rückweisungssteuerschaltung 72 zum richtigen Zeitpunkt und gibt später das Signal TPS ab, um die Rückweisungssteuerschaltung 72 zurückzustellen. Das Gatter Gl tritt natürlich erst in Tätigkeit, wenn es drei Signale empfängt, nämlich 9g, 5P3 und TP6. Ein Signal wird sodann vom Gatter Gl dem fünfstufigen Schieberegister 71 zugeführt, das seinerseits ein Signal an die Rückweisungssteuerschaltung 72 abgibt, die erst in Tätigkeit tritt, wenn der Taktimpuls TPA empfangen wird, um eine einwandfreie Synchronisierung aufrechtzuerhalten.

Wenn die Farbdichte und/oder Wandstärke der lichtdurchlässigen Behälter stark von Behälter zu Behälter schwankt, wie dies beispielsweise durch die Wellenform 8g dargestellt ist, müssen gewisse Korrekturen vorgenommen werden. Grundsätzlich ist erkennbar, daß entweder das Inspektionssignal oder das entsprechende Schwellenwertsignal auf einen geeigneten Signalwert geändert werden müssen, damit ein gewünschter Unterschied zwischen dem Inspektionssignal und dem Schwellenwertsignal aufrechterhalten bleibt.

In Fig. 7 ist eine Hilfssteuerschaltung dargestellt, die zwischen den Punkten 64 und 65 der Schaltung nach Fig. 6 angeordnet ist Es wird ein Steuerimpuls 5P6 entwickelt, der mit dem Abtaststartimpuls 5Pl koinzident ist (siehe Fig. 8h). Der Impuls 5P6 wird einer Abtast- und Halteschaltung 73 mit zwei Analogschaltern 59 und 510 und einem Kondensator C9 zugeführt. Der Impuls 5P6 schließt den Analogschalter 59, was zur Folge hat, daß sich der Kondensator C9 entlädt (siehe Fig. 8k). Der Impuls 5P6 wird ferner einem Verzögerungsglied DL4 zugeführt. Der Ausgangsimpuls 5P7 aus dem Verzögerungsglied DL4 schließt den Schalter SlO (siehe Fig. 8 j). Während

der Schalter SlO geschlossen ist, wird das Signal des Differenzverstärkers Al am Punkt 64 zum Aufladen des Kondensators C9 verwendet, wie in Fig. 8k dargestellt. In Fig. 8g gibt die voll durchgezogene Linie den absoluten Wert der Signalspannung Hg an, die vom Differenzverstärker Al geliefert wird. Um einen einwandfreien Vergleich mit dem Schwellenwertsignal sicherzuMcllcn, d. h. den vorgegebenen Unterschied zwischen Inspektionssignal und Schwellcnweitsignal auireiht/n'jrhiilten, muH da». Inspektionssignal auf den durch die unterbrochenen Linien gezeigten Pegel verstärkt werden. Daher ist es zu dem besonderen Zeitpunkt, an welchem die dem Kondensator C9 zugeführt Spannung die Spannung Vl ist. erforderlich, diese Spannung auf den Wert Vi zu verstärken. Hierbei ist zu erwähnen, daß das Verzögerungsglied DL4 so gewählt wird, daß die Detektorwirkung des Kondensators C'9 nach einer geeigneten Zeit auftritt, um den Abiastzeitpunkt in Beziehung zu einer gewählten vertikalen Stellung am abgetaste- :<> ten Behälter zu bringen. Der Steuerimpuls 5P6 wird ferner über ein Flip-Hop F/-3 geleilet, um die Schalter Ml und 512 von den Siellungen A auf die Stellungen B umzuschalten, wodurch diese Hilfssteuerschaltung von der Hauptstcuerschaltung getrennt wird. Die r> Abtast- und Halteschaltung 73 liefert das Signal am Kondensator C9 zu einem Verstärker /16 von veränderbarem Verstärkungsfaktor, der seinerseits einen herkömmlichen Komparator CPl speist, welcher auf eine geeignete Bezugsspannung von beispielsweise 10 jo Volt eingestellt ist. Der Steuerimpuls SPl wird ferner über ein weiteres Verzögerungsglied DLS einem Flip-Flop FF4 zugeführt. Das Flip-Flop FF4 steuert einen herkömmlichen Taktgeber CGI, der seinerseits eine Teiler- und Zählerschaltung speist, die allgemein r> mit 74 bezeichnet und von herkömmlicher Art mit Flip-Flops FFS, FF6 und FFl und einem Dekadenzähler CTl, der in einer bestimmten Folge arbeitet, ist. Die Teiler- und Zählerschaltung 74 speist eine Reihe von Analogschaltern 514, SlS und 516, die Teil der Schaltung zur Verstärkungsregelung des steuerbaren Verstärkers Aft ist.

Im Betrieb wird das Signal aus dem Kondensator C9 dem Regel verstärker /16 zugeführt, und nach einer geeigneten Verzögerung tritt die Teiler- und 4-, Zählerschaltung in Tätigkeit, die bewirkt, daß der Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers A6 stufenweise vergrößert wird. Dies hat zur Folge, daß die Spannung am Kondensator C9 bis etwas über das Maß der am Komparator CTl anliegenden Referenzspan- _w nung VRef verstärkt wird. Damit wird das Auslösen des Komparator CPl bewirkt und der Taktgeber gestoppt.

Durch diese Auslösewirkung werden die Schalter S14, S15 und 516 in der Stellung gehalten, die erforderlicb ist, um den Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers /16 auf diesem Verstärkungsfaktor zu halten, der bewirkt, daß die Spannung ausreichend verstärkt · worden ist, um den Komparator CPl auszulösen. Schließlich wird das Signal aus dem Komparator CPl _b0 dem Flip-Flop FFi zugeführt, was zur Folge hat, daß der Schalter 511 und der Schalter 512 in ihre ursprüngliche Stellung α geschaltet werden, um den Verstärker /46 im Hauptstromlauf zwischen den Schaltungspunkten 64 und 65 wieder einzu- _b5 fügen.

Hierbei ist zu erwähnen, daß der Durchlauf-Startimpuls TPl an Gl (siehe Fig. 10) erst einige Zeit nach dem ersten Abtaststartsignal 5Pl betätigt wird. Der Durchlauf-Torimpuls TP6 wird daher dem Gatter Gl erst einige Zeit nach dem Start des Impulses 5P6 zugeführt. Die Funktion Auszusortieren ist daher während dieser Anfangsperiode abgeschaltet.

Diese Wirkung erfährt eine Wiederholung beim Eintritt jedes Behälters in die Inspektionszone, wodurch siehergestellt wird, daß der gewählte Anteil der Spannung (Jes Inspektions- bzw. Abtastsignals eines jeden Behälters auf einen bestimmten Wert cingeslelli ist. Dies ermöglicht die Verwendung des gleichen Schwellenwertsignals trotz Veränderungen in der l.ichtdurchlässigkeit durch verschiedene Behälter infolge Farbdichte-Unterschieden und Wandstärkedifferenzen.

Für den Zufall, daß das Abtastsignal mit einer Abdeckung oder einem Riß im Behälter zusammenfällt, ohne daß der Komparator CPl ausgelöst wird, ist der Zähler CTl so ausgebildet, daß nach der Beendigung eines Zyklus dieser selbsttätig die Flip-Flops FFi, FF4, FFS, FF6 und FFI zurückstellt, wodurch der Regelverstärker /46 auf den Verstärkungsfaktor 1 zurückgeführt wird und gleichzeitig die Schalter 511 und 512 geschlossen werden. Daher tritt, wenn dieses nicht verstärkte Signal vom Regelverstärker /11 geliefert wird, die Steuerschaltung nach Fig. 6 in Tätigkeit, um den Behälter zurückzuweisen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist der Regelverstärker /46 so vorgesehen, daß er einen maximalen Verstärkungsfaktor 4, in 50 Stufen aufgeteilt, hat. Der Komparator CPl wird bei einem Impulspegel von H) Volt ausgelöst. Ein Signal zwischen 2,5 Volt und 10 Volt, das vom Verstärker Al geliefert wird, kann daher von der Steuerschaltung verarbeitet werden.

Eine wesentliche Änderung in der Wandstärke oder Farbdichte ist also eine sokhe, bei der ein annehmbarer Behälter aus keinem anderen Grund zurückgewiesen wird, als daß die Lichtdurchlässigkeit durch den Behälter infolge dieser Veränderung zu niedrig war oder daß ein Riß bzw. eine Abdeckung bei einem nicht annehmbaren Behälter unentdeckt bleibt, da die mittlere Lichtdurchlässigkeit durch den Behälter zu hoch war.

Obwohl die vorangehend beschriebene Ausführungsform der Vorrichtung mit einem Punktlichtstrahl arbeitet, der in der Inspektionszone vertikal und horizontal abtasten kann, ist die Erfindung auch auf eine Vorrichtung anwendbar, bei welcher der Punktlichtstrahl nur vertikal abtasten kann.

Bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform zur Verwendung, wenn die Farbdichte und Wandstärke der lichtdurchlässigen Behälter sich von Behälter zu Behälter wesentlich ändert, wurde das Probeinspektionssignal um einen Einstellfaktor geändert. Hierbei ist zu erwähnen, daß in ähnlicher Weise das entsprechende Schwellenwertsingal um einen Einstellfaktor verändert werden kann, um einen gewünschten Abstand zwischen dem Inspektionssignal und dem Schwellenwertsignal aufrechtzuerhalten. Ferner ist zu erwähnen, daß, obwohl die Umgebungs-Hchtkorrektur am Inspektionssignal vorgenommen wurde, daß diese ebenso gut am Annahmesignal vorgenommen werden kann, was dadurch erreicht werden kann, daß das Umgebungslichtsignal elektrisch zum Annahmesignal addiert wird, so daß während der Inspektion die Wirkung des Umgebungslichtes eliminiert wird.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Nachweis von Fremdkörpern und/oder Rissen in lichtdurchlässigen Behäl- ϊ tern, mit einer Transporteinrichtung zur aufeinanderfolgenden Beförderung der Behälter durch eine Inspektionszone, Einrichtungen zur Rotation der Behälter um eine Achse während des Durchlaufes durch die Inspektionszone, einer Punkt- i< > lichtquelle zur Erzeugung eines die Behälter beim Durchlaufen der Inspektionszone in Richtung der Achse abtastenden Lichtstrahles, einer Lichtsammeieinrichtung zum Empfang des Lichts nach Durchgang durch die Behälter, einer der Lichtsammeleinrichtung nachgeschalteten Lichtnachweiseinrichtung zur Erzeugung eines dem Lichtdurchlaßvermögen des jeweiligen Behälters entsprechenden elektrischen Inspektionssignals, einer Einrichtung zur Erzeugung eines Schwellwert- ·?< > Signals sowie einer Einrichtung zum Vergleich des Inspektionssignals mit dem Schwellwertsignal und zur Aussortierung von Behältern in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleiches, ge ke nnzeich ne t durch eine Schaltung (A4, R3, C3, VR3-VR8, -'", 45) zur Veränderung der Größe des Schwellwertsignals (9d) in Abhängigkeit von der Lage des Abtastlichtstrahles (3c) entlang der Achse des Behälters (27).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- «1 kennzeichnet, daß die Schaltung (A4, R3, VR3-VR8, 45) zur Veränderung der Größe des Schwellwertsignals (9d) Photosensoren (45) zur Feststellung der augenblicklichen Lage des Abtastlichtstrahles (3c) aufweist. r>

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Regelverstärkerschaltung (C9, /46, CPl, FF3-FF7, CGI, CTl, DL4, DLS, S9-S16) zum Ausgleich von Wandstärke- und/oder färbungsbedingten Ände- -to rungen im Lichtdurchlaßvermögen aueinanderfolgender Behälter (27) durch selbsttätige Nachregelung des Inspektions- oder des Schwellwertsignals (8g bzw. 8i/) auf einen vorgebbaren Wert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- -r> kennzeichnet, daß die Regelverstärkerschaltung eine Abtast- und Halteschaltung (73) zur Speicherung eines Momentanwertes des Inspektionssignals (8g) aufweist, daß die Abtast- und Halteschaltung (73) über einen Verstärker (-46) ->o einstellbarer Verstärkung mit einem Eingang eines Komparators (CPl) verbunden ist, dessen anderer Eingang an eine Referenzsignalquellc ( VRef) angeschlossen ist, daß der Verstärkungsregeleingang des Verstärkers (-46) an den Aus- « gang des Komparators (CPl) angeschlossen ist, und daß der Verstärker (/46) nach Abschluß der Verstärkungseinstellung an den Ausgang der Lichtnachweisschaltung (30) anschaltbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden bo Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Korrekturschaltung zur Elimination des Beitrages von Umgebungsstreulicht zum Meßergebnis, welche einen Speicher (Cl) zur Speicherung eines von der Lichtnachweiseinrichtung (30) zwischen den b5 einzelnen Abtastvorgängen abgegebenen Ausgangssignals und einer Schaltung (Al) zur Addition des °esⁿc!cherten Aus^Bn^ssicnBls zum Schwellwertsignal (9d) oder zur Subtraktion vom Inspektionssignal (8a) umfaßt.