DE2462697C2 - Vorrichtung zum Nachweis des Vorhandenseins von Fremdkörpern und/oder Rissen in lichtdurchlässigen Behältern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer aus der deutschen Offenlcgungsschrift 1648 640 fm bekannten Vorrichtung zum Nachweis des Vorhandenseins von Fremdkörpern und/oder Rissen in lichtdurchlässigen Behältern, wie sie im Oberbegrifi' des Patentanspruchs I angegeben ist.

Aus dieser deutschen Offenlegungsschrift 1648640 «5 ist eine Vorrichtungzum Nachweis von Fremdkörpern an den Wänden eines durchscheinenden oder durchsichtigen Behälters bekannt, die eine Lichtquelle mit konstanter Lichtstärker zur Erzeugung eines Abtastlichtstrahls hat. Weiter hat diese Vorrichtung eine Drehvorrichtung für den Behälter, die an der Peripherie eines Drehtischs angeordnet ist, auf dem wiederum auf der dem Zentrum des Drehtischs zugeordneten Seite des Behälters eine Maske mit einem senkrechten Schlitz für den Durchtritt des Lichtstrahls ortsfest angebracht ist. Diese Maske läuft mit einer solchen Geschwindigkeit relativ zur Drehgeschwindigkeit der Behälter-Drehvorrichtung um, daß der gesamte Behälter in einzelnen aufeinanderfolgenden linearen Abtastvorgängen abgetastet wird.

Mit einer fotoelektrischen Einrichtung, der die Lichtstrahlen nach Durchtritt durch den Behälter zugeführt werden, wird ein elektrisches Ausgangssignal .rrzeugt, das wiederum in einen Diskriminator gelangt, der entscheidet, ob ein Auswerfmechanismus für das Aussondern des Behälters im Falle des Vorhandenseins von Fremdstcffen an den Wänden od. dgl. in Tätigkeit gesetzt wird.

Das Licht der aus dem zu prüfenden Behälter austretenden Lichtstrahlen wird vor Eintritt desselben in die fotoelektrische Einrichtung von einer Lichtsammeleinrichtung aufgenommen, die entsprechend dieser bekannten Vorrichtung ein mit Diffusionsschirmen ausgekleideter Raum ist. Diese Lichtsammeleinrichtung ist im wesentlichen in der Weise wirksam, daß sie das durch den Behälter hindurchgetretene Licht unabhängig von der Stelle, an der dieses Licht aus dem Behälter wieder austritt, sammelt und der erwähnten fotoelektrischen Einrichtung zuführt. Dabei ist bei dieser bekannten Vorrichtung angestrebt, daß beim Fehlen von Fremdkörpern in dem zu prüfenden Behälter eine konstante Lichtmenge in die als Detektor wirksame fotoelektrische Einrichtung fällt.

In anderem Zusammenhang, nämlich in einer optischen Meßsonde zur dynamischen Wegmessung, ist es aus dem deutschen Gebrauchsmuster 6923 679 bekannt, eine Anordnung aus einer Vielzahl zu zwei Bündeln zusammengefaßter Lichtleiter zu verwenden, wobei in diesen Bündeln die Verteilung der die Lichtleiter bildenden Glasfasern im Sinne einer jeweils gewünschten Übertragungsfunktion gewählt ist.

Bei einer Vorrichtung nach der obengenannten deutschen Offenlegungsschrift kann der Fall eintreten, daß ζ. B. aufgrund einer spezifischen Formgebung eines betreffenden Behälters, die jedoch kein Kriterium zur Aussonderung desselben ist, bei der Abtastung einer Stelle ein vergleichsweise zu anderen Abtaststellen dieses Behälters intensitiitsgeschwiiehter Strahl austritt und dementsprechend eine geringere Lichtintensität durch die Lichtsammeleinrichtung hindurch in die fotoclektrische Einrichtung gelangt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I eine geeignete Lichtsammeleinrichtung mit verbessertem Wirkungsgrad anzugeben und eine Anpassung des lnspektions-Ausgangssignals der fotoelektrischcn Wandlereinheit an zulässigerweise örtlich unterschiedliche Lichtdtirchlässigkcitcn der Behälter zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I aufgrund der Merkmale des Kennzeichens von Anspruch I gelöst. Den Unteransprüchen lassen sich Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung entnehmen.

Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden, anhand der Figuren gegebenen

25

30

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor,

Fig. IzeigteinenTeilderausderDE-OS 1648640 bekannten Vorrichtung zum Nachweis des Vorhandenseins von Fremdkörpern und/oder Rissen in lichtdurchlässigen Behältern, mit dem die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Lichtsammeleinrichtung zusammenwirkt;

Fig. 2 zeigt vergleichsweise zur Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Anteil der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei aus dieser Darstellung die einem Ausführungsbeispiel entsprechende Anordnung der Lichtsammeieinrichtung hervorgeht;

Fig. 3 zeigt eine wie in Fig. 2 dargestellte Lichtsammeleinrichtung in ihren Einzelheiten.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt einen '5 Lichtprojektor 1 mit einem Kondensor 2 zur Erzeugung eines konzentrierten Lichtstrahls 3.

Der Lichtstrahl 3 wird auf ein sich drehendes Spiegelrad 4 projiziert, auf dem sich die Spiegel 5 befinden. Das Spiegelrad 4 ist auf der Welle 6 angeordnet, *a auf der eine mit einem Riemen 8 angetriebene Scheibe vorhanden ist. Der Riemen wird mit einer Riemenscheibe 9 eines Elektromotors 10 angetrieben. Dieser Mechanismus oefindet sich innerhalb eines Gehäuses 15, das eine öffnung 16 aufweist, die den Eintritt des Lichtstrahls 3 in das Gehäuse 15 auf das Spiegelrad 4 ermöglicht.

Infolge des Auftreffens des Lichtstrahls 3 auf die umlaufenden Spiegel 5 tritt ein wiederholend abtastender, bandförmiger Lichtstrahl 3a auf, der durch eine im Boden des Gehäuses 15 befindliche öffnung 17 nach unten auf drei ebene, versilberte Spiegel 18, 19 und 20 auftrifft.

Der reflektierte Lichtstrahl 3a wird weiter von den Spiegeln 18,19 und 20 reflektiert, die innerhalb einer vertikal angeordneten Säule 21 winklig gelagert sind. Diese Säule 21 befindet sich unterhalb des Gehäuses 15. Ein drehbarer Tisch 22, der nur teilweise und nur durch strichpunktierte Linien dargestellt ist, umgibt diese Säule 21. Die Säule 21 ist mit einem vertikalen ⁴" Schlitz 23 "'ersehen, der den Austritt des von den Spiegeln 18, 19 und 20 reflektierten, bandförmigen Lichtstrahls 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 reflekvicrt wird, mit eit,;m größeren Winkel zur Horizontalen umgelenkt wird, als dies für den Strahl 3b gilt, der vom unteren Ende des Spiegels 18 ausgeht. 5»

Die Neigung der einzelnen Spiegel 18, 19 und 20 zur vertikalen Achse der Säule 21 ist derart, daß der Punktlichistrahl der nachfolgend erzeugt wird, einen lichtdurchlässigen Behälter mit dem jeweils günstigsten Einfallswinkel trifft.

DcrdrchbareTisch 22 trägt ein vertikales Maskicrelement 25 mit einem vertikalen Schlitz 26, der in der Fig. 2 in drei möglichen Stellungen gezeigt ist. Mit diesem Maskierelement wird der bandförmige Lichtstrahl 3b zu einem Anteil abgedeckt, wodurch fi" der bereits erwähnte Punktlichtstrahl 3c erzeugt wird. Dieser überstreicht einen Abtastbercich mit einem öffnungswinkel von etwa 20°, wenn der Tisch 22 und der Schlitz 26 umlaufen. Mit diesem Punktlichtslrahl 3c wird der mit 27 bezeichnete Behälter, z. B. fis eine Flasche, abgetastet. Die Stellung des Schlitzes 26 in bezug auf den Behälter 27 bleibt konstant. Im Betrieb wird die zu unt< nuchcndc Flasche gegen sich drehende Rollen 28 gepreßt, womit diese eine Rotation erfährt.

Wie dies aus der Fig. 2 zu ersehen ist, wird das durch die Rasche 27 hindurchgetretene Licht in einer Lichtsammeieinrichtung 30 gesammelt. Dieser Lichtsammeleinrichtung 30 ist eine fotoelektrische Wandleretnheitin Form eines Fotoelektronenvervielfachers 34 nachgeschaltet. In dieser wird ein elektrisches Inspektionssignal erzeugt, das einem nachfolgenden Diskriminator bzw. Steuerschaltung zur Erzeugung eines Auslösesignals bei Feststellung von Fehlern zugeführt wird.

Aus der Fig. 3 sind nähere Einzelheiten der Lichtsammeleinrichtung 30 zu ersehen. Diese hat eine Anzahl faseroptischer Elemente 31, die in einer Matrixanordnung auf der Vorderseite einer Plattform 32 angeordnet sind. Die faseroptischen Elemente 31 sind z. B. in Form einer regelmäßigen quadratischen Matrixmiteiner Periodenlänge Bangeordnet. Die Fig. 3 zeigt einen Anteil einer solchen Matrix. Die anderen, gegenüberliegenden Enden der F?"srn sind zur Bildung eines Bündels 33 zusammengefaßt, dessen Endfläche in angepaßter Weise geformt, optisch poliert und optisch mit einem Fotosensorelement gekoppelt ist. Dies ist der bereits erwähnte Fotoelektronenvervielfacher 34. Ein Lichtverteilungsschirm 35, bei dieser Ausführungsform eine Platte aus platiertem 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. 3 diesen Strahl 3c als verhältnismäßig schmalen Lichtstrahl, der auf den Lichtverteilungsschirm 35 fällt.

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

Die Lichtsammeieinrichtung 30 besteht aus beispielsweise 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 2 cm Abstand zwischen den Elementen angeordnet sind. Die vorderen Teile der Elemente sind durch geeignete Befestigungsmittel in einer Platte aus schwarzem Nylon befestigt, die 28 X 40 cm mißt und eine Dicke von 6,35 mm hat.

Die Matrixplattform aus Nylon ist in einem flachscitigen, rechteckigen Kastenrahmen angeordnet, der /.u einem Schirm aus platiertem Opalglas von 28 cm X 40 cm parallel ist und von diesem einen Abstand von 4 cm hat. Die vier Innenflächen des Trägerrahmens zwischen der Matrixplattfonn und dem Lichtverteilungsschirm tragen auf ihrer Vorderseite versilberte Spiegel zur Korrektur der Kantenwirkungen, wie voranstehend 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 Fotokathodenfläche einer 50-mm-Fotoelektronenvervielfachtrröhre 34 angeordnet ist.

Die Übertragungsleistung der Lichtsammeleinrichtung kann durch Veränderung der Parameter, bei-

spielsweise der Anzahl, der Querschnittsfläche und/ oder des Abstands der einzelnen faseroptischen Elemente in der Matrix, sowie des Abstands zwischen den vorderen Teilen der Elemente und dem Lichtverteilungsschirm beeinflußt werden. Hierzu können s auch die Verteilungseigenschaften des Schirms herangezogen sein.

In bestimmten Anwendungsfällen kann es nämlich wünschenswert sein, daß in der gesamten Vorrichtung ein abgestuftes oder örtlich ungleichmäßiges Anspre- ι η dien auf einfallendes Licht vorliegt. Dies kann durch eine angepaßte Modifikation des Abstands der faseroptischen Elemente gleichförmigen Querschnitts in tier Matrix erzielt werden, ti. h. dadurch, daß /) je nach der Lage der Matrix der betroffenen Elemente veränderlich gemacht wird oder ggf. dadurch, daß die Querschnittsflächen der faseroptischen Elemente in der Matrix in angepaßter Weise abgestuft werden.

Wenn die Lichtmenge, die auf die Lichtsammeleinrichtung 30 fällt, dadurch unter einen bestimmten Wert fällt, daß der Lichtstrahl teilweise oder ganz durch Fremdkörper in der Flasche 27 verdeckt oder absorbiert wird, verringert sich das Ausgangssignal des Fotoelektronenvervielfachers 34. Damit wird die Erzeugung eines elektrischen Kückwcisungssignals veranlaßt, das einen Kückwcisungsmeehanisnuis in Ciang setzt.

Hierzu 2 Blatt /.e-icliniinüen

Claims (3)

b) d) 15 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Nachweis des Vorhandenseins von Fremdkörpern und/oder Rissen in lichtdurchlässigen Behältern, die sich innerhalb einer Inspektionszorie befinden, deren Grenzen durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtstrahls und eine fotoelektrische Wandlereinheit zur Abgabe eines elektrischen Inspektionssignals gegeben sind, bei der ferner der Lichtstrahl gegenüber der fotoelektrischen Wandlereinheit bewegt ist und so eine Durchlichtabtastung der lichtdurchlässigen Behälter ermöglicht und der die Behälter verlassende Lichtstrahl über einen zu einer Lichtsammeleinrichtung gehörenden Lichtverteilungsschirm zu der fotoelektrischen Wandlereinheit geführt ist, wobei die Lichtsammeleinrichtung, bei Fehlen von Fremdkörpern und/oder Rissen, im Sinne einer konstanten Lichtübertragung ausgebildet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Lichtverteilungsschirm (35) ist im Abstand und parallel zu einer zur Lichtsammeleinrichtung gehörenden Plattform (32) an- ^5 geordnet,

auf der dem Lichtverteilungsschirm (35) zugewandten Seite der Plattform (32) sind die ersten Enden einer Vielzahl von faseroptischen Elementen (31) im Abstand voneinander nebeneinander befestigt,

c) die zweiten Enden der faseroptischen Elemente (31) sind als Bündel zu einer an die fotoelektrische Wandlereinheit (34) angekoppelten Endfläche (33) zusammengefaßt, mindestens einer der Parameter der faseroptischen Elemente (31), nämlich: Querschnittsfläche, Abstand der ersten Enden und Elementenanzahl, ist so gewählt, daß dieser mindestens eine Parameter eine ledigHch »·· ortsabhängige, also nicht durch Fremdkörper und/oder Risse hervorgerufene Intensität des abtastenden Lichtstrahls am Ort der Endfläche (33) eliminiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, gekennzeich- is net dadurch, daß die faseroptischen Elemente (31) durch eine Öffnung in der Plattform (32) hindurchgeführt sind und daß die Endfläche (33) optisch poliert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gc- 5η kennzeichnet dadurch, daß Lichtreflexionsorgane um den Umfang der Plattform (32) herum senkrecht zur Vorderseite derselben angeordnet sind.