-
Verfahren und Vorrichtung zur Pr@fun vo @ltern aus @las oder durchsichtige
Kunststoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen
von Glasflascher und @nlichen @@rersichtigen behältern, bei welchen @an diese bereuchtet
und ein von durchfallenden oder reflektiertem Licht erzeugtes Bild der Flasche mittels
einer @ernsch@@@era fotoelektrisch umwendelt. Des Verfahren und die Vorrichtung
@ienc@ insbesondere zur Auffindung ver in oder @@ @@ ung oder im Flascheninhalerfindliches
Frendkörpern oder in der kand@n, vornandenen @@annungen.
-
Durch in den andungen von Glasbehäletrs verhandene Fremdkörper wird
deren Festigkeit beeinträchtigt, so daß sie beim Befällen mit gashaltigen Getränken
unter dem ausgebten Innendruck zu Bruch gehen können. An derartigen behältern haftende
oder in diese eingebrachte Fremdkörper beeinträchtigen den Behälterinnalt und sind
vom Gesundheitsstanpunkt zu beanstanden. Mit Fremdkörpern behaftete Glasflaschen
müssen daher mittels einer geeingneten Prüfung von der Verwendung ausgeschlossen
werden. Da Glasbehälter, insbesondere Glasflaschen, in neuerer Zeit in riesigen
engen hergestellt und mit grober Geschwindigkeit verarbeitet oder befüllt werden,
ist eine wirksame PrLifung großer Mengen Glasbehälter erforderlich.
-
Bierzu ist aus dem US-P 2 793 605 eine Vorrichtung mit einer Blitzlampe
und einer Fernsehkamera bekannt, die ein stationäres Bild von jeweils nur einer
Seite der Glasflasche
zeitweise s?eichert, @ vobei das Bild nachfolgend
geprüft wird iZiese 7orrichtung ist jedoch kompliziert und erfordert eine lange
Prüfzeit, da die gesamte Umfangsfläche der Glasflasche mit einer Mehrzahl von Fernsehkameras
überprüft werden muß.
-
In der bekanntgemachten japanischen Patentanmeldung 9996/1973 ist
ferner eine intermittierend arbeitende Vorrichtung beschrieben, bei welcher mittels
einer Fernsehkamera unter Verwendung eines Schlitzes jeweils nacheinander stationäre
Bilder einer intermittierend verdrehten Flasche aufgenommen und zur Prüfung gespeichert
werden, um die ganze Umfangsfliche der Flasche zu erfassen. Diese mit nur einer
fernsehkamera und einer Vielzahl von Spiegeln arbeitende Vorrichtung besitzt einen
sehr komplizierten Aufbau und erfordert eine sehr lange Prüfzeit für jede flasche,
so da sie Ileim Einbau in eine Reihe von hintereinander geschalteten Flaschenbearbeitungsstufen
deren wirkungsgrad erheblich verringert. Da bei dieser Vorrichtung mehrere Bereiche
der Umfangswand der Flasche jeweils getrennt geprüft werden, besteht die Gefahr,
da ) sich die geprüften gereiche überlappen und zwischen ihnen unge orüfte Bereiche
verbleiben, was die Zuverlässigkeit beeinträchtigt.
-
Aus der bekanntgemachten Japanischen Patentanmeldung 16675/ 1974 ist
schließlich eine Vorrichtung bekannt, bei welcher die Glas @ flaschen jeweils kontinuierlich
mit einer Fernsehkamera geprüft werden, die mechanisch hin- und herbewegt werden
kann und stationäre bilder der Flasche speichert.
-
Diese Vorrichtung besitzt einen komplizierten mechanismus zur förderung
und Verdrehung der Flaschen und ist zur praktischen Verwendung nahezu unbrauchbar.
-
rufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Prüfen von Glasflaschen der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die bisherigen
Nachteile
vermeiden und auf einfache Weise eine rasch durchführbare,
zuverlässige kontinuierliche Prüfung bewegter Glasflaschen ermöglicht.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung
von Glasflaschen der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß mai die
zu prüfende Flasche unter gleichzeitiger Rotation um ihre Achse in einer Richtung
bewegt, durch das beim Beleuchten von der Plasche reflektierte oder durch diese
durchfallende Licht auf der fotoemittierenden Fläche einer nichtspeichernden Bildaufnahmeröhre
ein optisches Bild der Flasche erzeugt, eine der Mittellinie des Bildes entsprechende
gerade Zeile linear abtastet und mit der Abtastzeile dem Bild der Flasche synchron
zu dessen Bewegung auf der fotoemittierenden Flache folgt.
-
Gegenstand der Brfilldung ist ferner eine Vorrichtung zum Prüfen von
Glasflaschen mit Vorrichtungen zum Beleuchten der Flasche unter Erzeugung eines
von durchfallendem oder reflektiertem Licht erzeugten Bildes und einer Fernsehkamera
zur fotoelekrischen Umwandlung des Bildes, gekennzeichnet durch Transportvorrichtungen
zum Bewegen der Flasche in eine vorbestimmte Richtung, Vorrichtungen zum Verdrehen
der Flasche um ihre Achse, eine mit einer fotoemittierenden Fläche versehene nichtspeichernde
Bi o aufnahmeröhre, mindestens eine Linse zur Erzeugung eines Bildes der Flasche
auf der fotoemittierenden Fläche der Bildaufnahmeröhre, Vorrichtungen zum Abtasten
einer der Mittellinie des Bildes entsprechenden Zeile und Vorrichtungen zur Erzeugung
einer dem Bild synchron zu dessen Bewegung auf der fotoemittierenden Fläche folgenden
Verschiebung der Abtastzeile.
-
Da erfindungsgeinäß das erzeugte Bild der rotierenden und kontinuierlich
in eine Richtung bewegten Flasche jeweils.
-
nur längs einer der Mittellinie des Bildes entsprechenden,
vertikalen
Zeile abgetastet wird und die Abtastzeile der Bewegung des Bildes auf der fotoemittierenden
Fläche folgt, wird eine kontinuierliche Präfung der gesamten Umfangsfläche der Flasche
erzielt, wobei des Bild in ein elektrisches Signal umgewandelt und etwaige an oder
in der Flasche vorhandene Fremdkörper durch ein besonderes elektrisches Signal angezeigt
werden, das durch den Einfluß des Fremdkörpers auf das Bild entsteht. Die rotierende
und in einer Richtung fortbewegte Flasche wird durch ein optisches System so beleuchtet,
daß das von der Flasche reflektierte oder durch diese bindurchtretende Licht ein
optisches Bild der Flasche auf der Fotoemittierenden Fläche der Bildaufnahmeröhre
erzeugt. Die erfindungsgegemäße Vorrichtung besitzt geeignete Vorrichtungen zur
Identifizierung der die Anwesenheit von Fremdkörpern anzeigenden, besonderen Signale
in dem von der Bildaufnahmeröhre erzeugten elektrischen Signal.
-
Da das Abtasten längs einer der Mittellinie des optischen Bildes der
Flasche entsprechenden, geranden Zeile erfolgt, ist das Abtasten vollstandig frei
von den beiderseits der auftretenden Mittellinie des Bildes
diffusen Lichtreflektion im Inneren oder an den inneren oder äußeren Umfangsflächen
der Flasche. Da die Flasche während der Bewegung um ihre eigene Achse rotiert, wird
ihre Umfangsfläche durch die geradlinige Abtastung zweidimensional geprüft. Da die
Abtaststellung der Bewegung der Flasche elektrisch erfolgt, wird eine rasche, wirksame
und genaue Prüfung der gesamten Umfangsfläche der Glasflasche sichergestellt.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet eine nichtspeichernde Bildaufnahmeröhre,
beispielsweise einen Bildzerleger, und ist durch ein rasches Ansprechen der fotoelektrischen
Umwandlung gekennzeichnet. Die Transportvorrichtungen für die Flaschen besitzen
Vorrichtungen zur Ermittlung der Stellung und der Bewegungsgeschwindigkeit der Flaschen.
-
Diese Vorrichtungen emittieren ein Signal, durch welches die Stellung
der zum Abtasten des optischen Bildes der
Flasche dienenden Abtastzeile
der bewegung des e@tischen Bildes auf der fotoewittierenden Fläche synchron folgt.
-
Erfindungsgemäß können daher große Mengen Flaschen jeweils ohne Untersrechung
ihrer bewegung ge@räft werden, so daß die Prüfvorrichtung eine Beeinträchtigung
der erforderlichen hohen Arbeitsgeschwindigkeit in eine Reihe von hintereinander
geschalteten Flaschenbearbeitungsvorrichtungen eingebaut werden kann und bei der
Prüfung der Flaschen ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird.
-
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen: Fig.1 eine
schematische Aufsicht auf eine Vorrichtung zur Prüfung von Flaschen mit reflektiertem
Licht, Fig.2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Figur
1, Fig.3 eine schematische Aufsicht auf eine Vorrichtung zur Prüfung von Flaschen
mit durchfallendem Licht, Fig.4a eine schematische Darstellung eines bei Anwesenheit
eines Fremdkörpers erzeugten elektrischen Signals, Fig.4b eine schematische Darstellung
einer anderen Ausführungsform eines bei Anwesenheit eines Fremdkörpers erzeugten
elektrischen Signals, Fig.5 eine schematische Darstellung des optischen Bildes der
Flasche auf der fotoemittierenden Flasche und Fig.6 ein schematisches Schaltbild
eines e---stetls zur Behandlung der elektrischen Signale.
-
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung besitzt einen
Drehtisch 9 mit einer Vielzahl von in Abständen voneinander langs des Umfangsrandes
angeordneten Flaschenträgern 8. Die auf den Flaschenträgern 8 stehenden, jeweils
durch einen Mündungshalter 30 gehalterten Glasflaschen 1 werden auf dem Drelltiscll
in Richtung des in fig. 1 dargestellten Pfeiles in Umfangsrichtung fortbewegt und
rotieren
dabei gleichzeitig um ihre eigene Achse. hierzu besitzen
aie Flaschenträger 8 eine im Drehtisch 9 verdrehbar gelagerte Drehachse Sa, die
ein darauf unverdrehbar befestigtes Reibrad 11 trärt, das jeweils beim Durchlaufen
eines Prüfungsbereiches mit einem stationär angeordneten Sektor 12 an diesem abrellend
zusammenwirkt und eine Rotation des Flaschenträgers O und der auf diesem stehenden
Glasflasche 1 um deren wachse bewirkt. Das Aufbringen der (rlasflaschen 1 auf die
Flaschenträger 6 und das Abnehmen der Glasflaschen von diesen erfolgt durch bekannte
Vorrichtungen, wie sie für ähnliche Drehtische voll Flaschenfüllmaschinen verwendet
werden. Anstelle eines Drehtisches können jedoch auch andere bekannte Transportvorrichtungen,
beispielsweise linear bewegte Förderbänder benutzt werden.
-
die die Figuren 1 und 2 zeigen, werden die auf dem Drehtisch 9 in
Pfeilrichtung bewegten Flaschen 1 beim Passieren eines Prüfbereiches jeweils durch
Lichtquellen 3 beleuchtet, wobei das von der Flasche 1 reflektierte Licht auf der
fotoemittierenden Fläche 2a einer nichtspeichernden Bildaufnahmeröhre 2 das in Fig.5
dargestellte optische Bild A der Glasflasche erzeugt. Bei der in Fig.3 dargestellten
Ausführungsform tritt das von einer hinter der Glasflasche 1 angeordneten Lichtquelle
4 ausgehende Licht durch die Glasflasche hindurch und erzeugt ebenfalls ein optisches
Bild der Glasflasche 1 auf der fotoemittierenden Flache 2a der Bildaufnahmeröhre
2. Das von der Glasflasche 1 reflektierte oder durch diese hindurchtretende Licht
ird durch eine Linse 5 zu einem Bild A auf der fotoemittierenden Fläche 2a gesammelt.
Die Richtung, in welcher die Lichtquellen 3 ihr Licht werfen, kann in iubereinstimmung
mit der Bewegung der Glasflasche gesteuert werden.
-
Erfindungsgemäß wird die sIitte des Bildes A auf der fotoemittierenden
Flache 2a in einer besonderen, im folgenden als "lineare Abtastung" bezeichneten
Weise abgetastet.
-
Das Abtasten erfolgt längs einer der Mittellinie des Bildes L der
rotierenden Glasflasche 1 entsprechenden senkrochten Linie X-X (Fig.5). Wenn sich
die Glasflasche 1 in der beschriebenen Weise in Pfeilrichtung bewegt, verschiebt
sich das Bild A auf der fotoemittierenden Fläche 2a in ähnlicher Weise in einer
Richtung, wobei die lineare Abtaststellung der Bildaufnahmeröhre 2 so ausgebildet
ist, daß sie dem Bild A synchron zu dessen Bewegungen folgt. Bei der in Fig.1 dargestellten
Ausführungsform ist die bildaufnahmeröhre 2 mit einer senkrechten Ablenkspule 6
zur linearen Abtastung und einer horizontalen Ablenkspule 7 für die Folgebewegung
versehen.
-
bei der Verdrehung des Drehtisches 9 erzeugt ein Folgesignalgenerator
13, beispielsweise ein Tachogenerator, ein Signal, durch welches die Abtaststellung
dem Bild A synchron zur bewegung der Glasflasche 1 in ihrer Bewegungsrichtung folgt.
-
Während des Zeitraumes zwischen dem Eintritt der flasche 1 in den
Prüfbereich und deren Austritt aus diesem emittiert der Generator mittels eines
Folgesignal-Wellenformerkreises 14 ein Sägezahnsignal, das der horizontalen Ablenkspule
7 zugeführt wird, um das erwähnte Verfolgen auf der fotoemittierenden Fläche der
Bildaufnahmeröhre 2 zu bewirken.
-
Beim Eintreten der Glasflasche 1 in den Prüfbereich wird die vertikale
Ablenkspule 6 durch einen Kreis 28 zur Bestimmung der Stellung der linearen Abtastung
betätigt. Das Abtasten erfolgt längs einer vertikalen Zeile, die de--iittellinie
des bildes A auf der fotoemittierenden fläche 2a entspricht.
-
Durch das Abtasten wandelt die Bildaufnahmeröhre 2 die Helligkeit
des Bildes der rotierenden und bewegten Flasche fotoelektrisch in ein elektrisches
Signal um, das Wellenform besitzt und als elektrischer Ausgang der Bildaufnahmeröhre
2 erhalten wird. Wenn die Bildaufnahmerühre 2 durch das entasten einen Fremdkörper
in der Glasflasche 1
identifiziert, emittier sie bei Durchführung
der Prüfung im reflektierten Licht (Figuren 1 und 2) ein Ausgangssignal in Form
einer aufwärts vorspringenden Welle der in Fig. 4a gezeigten Art und bei der Prüfung
im durchfallenden Licht (Fig. 3) ein Ausgangssignal in Form einer sich abwärts erstreckenden
Welle der in Fi. 4b gezeigten Art. Das Ausgangssignal wird in einem Verstärkerkreis
15 verstärkt und dann in bekannter ,eise elektrisch in ein Fremdlcörper Anzeigesignal
umgewandelt, das einen Alarm auslöst oder Vorrichtungen zur Entfernung der defekten
Flasche betätigt.
-
Ein hierfür geeignetes elekrisches System ist in Fig. 6 schematisch
dargestellt. Ein in der Bildaufnahmeröhre 2 eingebauter Vorverstärker 16 emittiert
ein Ausgangssignal, das dem Verstärkerkreis 15 zugeführt wird. Ein Abkapper 17 setzt
eine Fredmkörper-Emittlungsgrenze für die elektrischen Signale des Verstärkerkreises
15. Wenn die Prüfung mit reflektierten Licht durchgeführt wird und das Signal der
Bildaufnahmeröhre 2 eine Wellenform gemäß Fig. 4a besitzt, läßt der Abkapper 17
nur Signale oberhalb eines vorbestimmten Niveaus passieren. Wenn die Prüfung dagegen
mit durch die Flasche hindurchfallendem Licht ausgeführt wird, wobei das Ausgangssignal
eine Wellenform gemäß Fig. 4b besitzt, läßt der Abkapper 17 nur Signale unterhalb
einer vorbestimmten Grenze passieren. Ein Breitendetektor 18 empfängt das Ausgangssignal
des Abkappers 17 durch einen Integrator 19 und läSt Signale passieren, deren Breite
unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt. Ein Impulsformer 20 erzeugt eine durch
den Abkapper 17 über den Breitndetektor 18 gegebene Signalwelle und zeigt die Anwesenheit
eines Fremdkörpers in der geprüften Flasche an.
-
Glasîlaschen können erhabene oder geprägte Beschriftungen oder Aufdrucke
besitzen, welche die Reflektion oder den Durchgang des Lichtes beeinflussen, so
daß die Dildaufnahmeröhre 2 ein durch diesen Einfluß entstandenes elektrisches
Signal
aussendet. Da die erhabenen oder gedruckten Zeichen auf Flaschen jedoch nach Größe
und Anordnung einheitlich sind, hat das Ausgangssignal der Bildaufnahmeröhre 2 die
Form einer stehenden zelle, die bei geeigneter Einstellung des Abkappers 17 und
des Breitendetektors 13 eliminiert werden kann. Dadurch kann ein durch einen Fremdkörper
erzeugtes elektrisches Signal selbst dann identifiziert werden, wenn der Fremdkörper
in einen mit erhabenen oder gedruckten Zeichen versehenen leil der Flasche liegt.
-
Gemäß der Erfindung wird die Glasflasche 1 geprüft durch eine mittels
der Bilbaufnahmeröhre 2 erfolgende lineare Abtastung ihres optischen Bildes längs
einer dessen Mittellinie entsprechenden Zeile. Da die Flasche 1 um ihre eigene Achse
rotiert, bewegt stich das durch das reflektierte oder durchfallende Licht von jedem
Teil der gesamten Umfangsfläche dcc Glasflasche 1 auf der fotomittierenden Fläche
2a erzeugte Bild A kontinuierlich über die vertikale Abtastzeile. Dies ermöglicht
es,die gesamte Umfangsfläche der Flasche 1 während des Durchganges durch den Prüfbereich
zu prüfen. Da die Abtastzeile des bildes A der Flasche 1 immer der Mittellinie des
bildes entspricht und frei von Einflüssen durch diffuse Lichtreflektion im Inneren
der Flasche 1 oder deren inneren oder äußeren Umfangsflächen ist, ermöglicht die
erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur die Ermittlung von Fremdkürpern im terial
der Glasflasche 1 oder an deren innerer oder äußerer Feststellung Oberfläche, sondern
auch die
von Fremdkörpern in einer in der Flasche enthaltenen, lichtdurchlässigen Flüssigkeit.
Im Vergleich zu dem Verfahren, bei welchem eine durch die Anwesenheit eines Fremdkörpers
im reflektierten oder durchfall enden Licht erzeugte lokale bei chung der Helligkeit
als Abweichung der Helligkeit des gesamten optischen Bildes ermittelt wird, w-ird
erfindungsgemäß nach einer Methode gearbeitet, bei welcher die lokalen Helligkeitsabweichungen
als solche durch lineare
Abtastung ermittelt werden, so daß sehr
geringe Abweichungen der Helligkeit genau und wirksam erfaßt werden und Fremdkörper
selbst dann identifiziert werden können, wenn sie sehr Klein sind. Mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung können Fremdkörper daher wesentlich besser erkannt werden.
-
Das in Fig. 6 dargestellte elektrische System ist mit einer Ausmusterungsvorrichtung
21 verbunden, die ein durch das Fremdkörper-Ermittlungssignal betätigtes Gebläse
zum Entfernen einer defekten Flasche vom Drehtisch aufweist, so dem mit einem Fremdkörper
behaftete Flaschen beim Weitertransport aus dem Prüfbereich zu einer nachgeschalteten
Arbeitsstufe auf eine andere Fördervorrichtung überführt werden. Der Stromkreis
gemäß Fig. 6 enthält ein Schaltregister 29, das vom Wellenformer 20 ein Fremdkörper-Ermittlungssignal
und ein nachfolgendes Prüfbeginnsignal empfängt, das von einem Zerhacker 22 beim
Eintritt einer Glasflasche in den Prüfbereich synchron mit der Drehung des die Glasflaschen
auf einer Kreisbahn bewegenden Drehtisces 9 gegeben wird. Das Schaltregister 29
erzeugt ein Betätigungssignal für einen elektromagnetischen Ventilsteuerkreis 23
für die Ausmusterungsvorrichtung 21. Auf das Auslösesignal des Schaltregisters 29
tritt eine Zeitschaltvorrichtung 24 zur Bestimmung der Ausmusterungszeit in Funktion
und betätigt die Ausmusterungsvorrichtung 21, wenn die mit einem Fremdkörper behaftete
Glasflasche die Stellung der Ausmusterungsvorrichtung 21 an der Abführbahn aus dem
Prüfbereich erreicht hat. Ein Impulsverstärker 25 verstärkt das Signal des Zerhackers
22 und gibt das Signal zum Schaltregister 29 und zu einem Stromkreis 28 zur Bestimmung
der Abtaststellung. Der Stromkreis 28 gibt ein Signal zum Folgesignal-Wellenformerkreis
14, um die Folgeanfangsstellung und die Zeit anzugeben. Für die Folgebewegungen
ist ein vertikaler Ablenkkreis 6a für die lineare Abtastung und ein horizontaler
Ablenkkreis 7a für die Folgebewegungen vorgesehen. Zur beobachtung der
Wellenform
der Signale in verschiedenen Bereichen des Signalverarbeitungssystems ist ein Wellenformmonitor
26 mit einem Wechselschalter 27 vorgesehen.
-
Die vorstehend im wesen-lichell unter Bezugnahme auf eine mit reflektiertem
Licht arbeit ende Vorrichtung zur Prüfung von Glasflaschen kann je nach den Anforderungen
aucii zur Prüfung von anderen behältern aus Glas oder durchsichtigel Kunststoff
im reflektierten oder durchfall enden Licht benutzt werden und insbesondere auch
die Verwendung von polarisiertem Licht vorsehen. Hierbei kann die Glasflasche mit
polarisiertem Licht aus einem Polarisator beleuchtet werden, wobei das durch die
Glasflasche hindurchfallende polarisierte Licht durch einen Analysator mit einer
zur optischen Achse des Polarisators rechtwinklig verlaufendeji optischen Achse
fällt, so daß das infolge der Anwesenheit von Fremkörpern doppelt gebrochene Licht
nach dem Passieren des Analysators auf der fotoemittierenden Fläche der Bildauffangröhre
gesammelt und das erhaltene Bild zur Auffindung des Fremdkörpers abgetastet wird.