DE2525912B2 - Vorrichtung zur objektiven Kontrolle auf Fremdkörper in mit Flüssigkeit gefüllten, optisch transparenten zylinderförmigen Behältern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Dreh- und Abbremseinrichtung sorgt dafür, daß der zylinderförmige Behälter vor der Kontrolle in Rotation versetzt und anschließend wieder abgebremst wird, so daß die Behälterflüssigkeit nach dem Stilltand des Behälters eine abklingende Rotationsbewegung ausführt. Dadurch werden die in der Flüssigkeit befindlichen Fremdkörper aufgewirbelt.

Bei bekannten Verfahren dieser Art werden nun die nach erfolgter Ampullenrotation und folgendem Ampullenhalt sich in der weiterrotierenden Flüssigkeit bewegenden Fremdkörper detektiert, indem sie eine Änderunader Intensität des auf einen Dhotoelek-

trischen Empfänger geleiteten, durch die Flüssigkeit hindurchgelassenen Lichtes (US-PS 2 253 581, US-PS 2635 194, DE-PS 1 227254) oder des an den Partikeln gestreuten, aus dem eigentlichen Strahlengang ausgeblendeten Lichtes (z.B. DE-AS 1135680, DE-PS 1 141471) bewirken. Dabei besteht folgender wesentlicher Nachteil: Um die Fremdkörper in der Ampulle aufzuwirbeln, muß die Ampulle in starke Rotation versetzt werden. Dabei bildet sich ein Wirbel aus, der bis zum Boden der Ampulle herunterreicht. Nach erfolgtem Ampullenhali muß nun so lange mit der Messung gewartet werden, bis sich der Flüssigkeitswirbet so weit zurückgebildet hat, daß er aus dem Meßstrahlengang verschwunden ist. Während dieser nicht vernachlässigbar kleinen Zeit kann es dazu kommen, daß der vorher aufgewirbelte Fremdkörper bereits vor dem Meßbeginn wieder auf dem Boden der Ampulle liegt und somit der Messung nicht mehr zugänglich ist. Auf diese Weise werden oftmals gerade besonders unangenehme Fremdkörper, wie z. B.große Glassplitter, nicht detektiert.

Aus der DE-PS 886965 ist es weiterhin bekannt, bei einer Vorrichtung zur automatischen, optischen Kontrolle von Flaschen mehrere Photozellen übereinander anzuordnen, um das gesamte Bildfeld der Flasche abzudecken. Im Prinzip würde eine einzige großflächige Photozelle den gleichen Zweck erfüllen. Die im Handel befindlichen Photozellen haben jedoch in der Regel nur einen sehr kleinen lichtempfindlichen Bereich, so daß bei der photoelektrischen Abtastung von relativ großen Objekten in Transmission eine Vielzahl von Photozellen erforderlich ist. Gemäß DE-PS 886965 wird das durch die Flasche hindurchtretende Licht gleichzeitig von mehreren vertikal übereinander angeordneten Photozellen abgefragt. Eine schaltungstechnische Unterteilung der Photoemr fänger zur sequentiellen Abfrage einzelner ObjeV tabschnitte ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die optische Fremdkörperkontrolle von mit Flüssigkeit gefüllten Behältern so weit zu verbessern, daß sowohl große, sich schnell absetzende Fremdkörper als auch kleine, lange in der Schwebe bleibende Fremdkörper sicher detektiert werden.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs erwähnten Vorrichtung erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausfühungsformen der Erfindung werden durch die Unteransprüche charakterisiert.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin begründet, daß der Meßvorgang bereits zu einem früheren Zeitpunkt einsetzt, als wenn nur mit einem Detektor gearbeitet würde. Dadurch wird erreicht, daß auch die Fremdkörper, die sonst nach dem Aufwirbein durch ein zu frühes Absinken auf den Ampullenboden der Messung nicht zugänglich sind, nunmehr detektiert werden können. Die neue Apparatur bietet also eine größere Sicherheit beim Auffinden relativ großer schnell absinkender Fremdkörper.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Apparatur ohne weiteres zur Prüfung von Ampullen mit unterschiedlichem Inhalt benutzt werden kann. Durch einfaches Umschalten werden nur diejenigen Photoempfänger als Detektor benutzt, die von dem durch die Ampullenflüssigkeit hindurchgehenden Licht getroffen werden. Bei den bisher bekannten Ampullenprüfgeräten ist ein erheblicher Arbeitsaufwand not-

wendig, wenn Ampullen von ein und demselben Typ aber mit unterschiedlichem Flüssigkeitsinhalt gemessen werden sollen. Zu diesem Zweck mußte der gesamte Meßteil der Apparatur umgerüstei werden.

Aufbau und Wirkungsweise der Erfindung werden an Hand der folgenden Zeichnungen iür ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Anordnung einer Ampullenprüfstation,

Fig. 2 den Strahlengang der Anordnung aus Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 3 eine Ampulle mit rotierender Flüssigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt,

Fig. 4 Photoempfanger- und Schaltanordnung zur Messung gleich großer Ampullen mit verschiedenen Flüssigkeitsmengen,

Fig. 5 eine Prüfschaltung zur Eichung der Meßkanälc.

Fig. 1 zeigt eine grob schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der AmpuJienprüfstation. -'<> Die Ampulle 1 befindet sich während der Messung in einer Drehvorrichtung, bestehend aus Antriebsmotor 2, Drehteller 3 und Gegenlager 4 im abgesenkten Zustand. Aus Gründen der Zentrierung wird die Ampulle durch eine Vertiefung S im Drehteller 3 etwa in der Stärke des Ampullenbodens und durch eine dem Ampullenspieß angepaßte Vertiefung 6 im Gegenlager 4 geführt. Das Gegenlager 4 wird durch die Feder 7 auf die Ampulle aufgedrückt, um während der Rotation einen festen Sitz der Ampulle zu ge- in währleisten, "um Zwecke der Ampullenzuführung und -abführung kann das Gegenlager 4 z. B. mittels Hub- oder Drehmagneten gehoben werden.

Mittels der Lampe 8 und der als Kondensor wirkenden Linse 9 wird die Ampulle 1 mit parallelem Licht durchstrahlt und mittels der Linse 10 über eine als Strahlenbegrenzer eingeschaltete Blende 11 auf die beiden hier gleich großen und dicht übereinander angeordneten Photodetektoren 12 und 13 abgebildet. Als Optik kann auch eine Licht- bzw. Bildleiteroptik -to Verwendung finden. Als Photoempfänger kommen vorteilhaft großflächige Photodioden, Phototransistoren, Photowiderstände od. dgl. in Frage.

In Fig. 2 ist der Strahlengang in Draufsicht dargestellt. Die dicht hinter der Ampulle angeordnete Blende 11 hat die Aufgabe, den Strahlengang durch die Ampullenflüssigkeit nach unten bis dicht über dem Drehteller 3 und iiach oben bis dicht unter dem Flüssigkeitsspiegel 14 der Ampullcnfiüssigkeit zu begrenzen, so daß nur der zu messende Teil der Ampullen- ω flüssigkeit auf die Photoempfänger 12 und 13 abgebildet wird. Dies geschieht symmetrisch, so daß die untere Hälfte der Flüssigkeit auf den oberen Empfänger 12 und die obere Hälfte der Flüssigkeit auf den unteren Behälter 13 abgebildet werden. Um den störenden Einfluß der mit Flüssigkeit gefüllten Ampulle als wirksame Zylinderlinse klein zu halten, wird zusätzlich durch die Blende 11 der Strahlengang auf einen schmalen, parallel und symmetrisch zur Ampullenachse verlaufenden Mittelbereich begrenzt t>o (Fig. 2). Die Blende 11 kann selbstverständlich auch an einer anderen Stelle im Strahlengang mit gleicher Wirkung, z. B. vor den Empfängern 12 und 13, angebracht oder auch fortgelassen werden, wenn die beiden Detektoren gleichzeitig als Strahlenbegrenzer im b5 obigen Sinne benutzt werden.

An die Photodetektoren 13 bzw. 12 sind die Verstärker 15 bzw. 16, daran zur Unterdrückung eines etwa vorhandenen Störpegels die Diskriminatoren 17 bzw. 18z. B. in Form von Schmitt-Triggern und daran dieUnd-Gatterl9bzw. 20 angeschlossen, deren Ausgänge über das Oder-Gatter 21 zusammengefaßt werden. 22 ist eine hier nicht näher beschriebene Schaltung zur Speicherung und/oder zum Auswurf der als fehlerhaft erkannten Ampulle. Die Elemente 12, 16, 18 und 20 stellen also den Meßkanal für die untere, die Elemente 13, 15, 17 und 19 den Meßkanal für die obere Ampullenhälfte dar. Die Einteilung der Ampullenflüssigkeit in zwei gleich große Bereiche ist willkürlich, sie kann durch jede andere Aufteilung ersetzt werden. Mit dem an einer stabilen, positiven Spannung angeschlossenen Potentiometer 23 wird den Diskriminatoren 17, 18 eine gemeinsame, einstellbare Schwellwertspannung zugeführt, mit der die Empfindlichkeit der Anordnung festgelegt wird. 24 ist eine an sich bekannte Programmsteuereinheit, mit der der zeitliche Ablauf der Ampullenmessung festgelegt ist. Dies geschieht auf folgende Weise: Zunächst wird über die Motorsteuerung 25 der Motor 2 und damit die Ampulle 1 in schnelle Rotation versetzt. Die Ampulle rotiert etwa mit 4000 U/min. Danach wird sie plötzlich abgebremst, während die Ampullenflüssigkeit und eventuell in ihr vorhandene Fremdkörper eine,Zeitlang weiterrotieren. Als Motor wird vorteilhaft ein Scheibenläufermotor eingesetzt, der über einen angepaßten Leistungsoperationsverstärker betrieben wird. Damit ist es möglich, die Ampulle in kurzer Zeit in schnelle Rotation zu versetzen und plötzlich wieder abzubremsen. Bei der Ampullenrotation bildet sich in der Flüssigkeit ein bis auf den Ampullenboden reichender Wirbel (Trombe) aus, der auch nach dem Ampullenstop in der weiterrotierenden Flüssigkeit noch vorhanden ist und eine Messung zu diesem Zeitpunkt unmöglich macht. Während dieser Zeit sind die Und-Gatter 19 und 20 über die Eingänge 26a und 26b gesperrt. Es muß also gewartet werden, bis der Wirbel sich so weit wieder zurückgebildet hat, daß er zunächst aus der unteren Hälfte der Ampullenflüssigkeit verschwunden ist, so daß er auf dem Photoempfänger 12 keine Störung mehr verursacht. Dieser Zustand des Wirbels 27 ist in Fig. 3 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird durch die Programmsteuereinheit 24 das Und-Gatter 20 über den Eingang 26 b geöffnet, so daß die in der unteren Hälfte der Ampulle etwa vorhandenen, sich bewegenden Fremdkörper am Photoempfänger 12 elektrische Fehlerimpulse auslösen, die im Verstärker 16 verstärkt werden und, soweit sie die am Potentiometer 23 eingestellte Schwellwertspannung überschreiten, über das geöffnete Und-Gatter 20 und das Oder-Gatter 21 zur Schaltung 22 gelangen, die die Speicherung und/oder den Auswurf der Ampulle bewirkt. Ist der Wirbel so weit zurückgebildet, daß er die Messung mit dem Photoempfänger 13 nicht mehr stört, wird durch die Programmsteuereinheit 24 auch das Und-Gatter 19 über den Eingang 26a geöffnet, so daß jetzt auch die Kontrolle der oberen Ampullenhälfte auf darin befindliche Fremdkörper über den Meßkanal, bestehend aus den Elementen 13, 15, 17 und 19 in entsprechender Weise erfolgen kann. Nach einer durch die Programmsteuerschaltung 24 festgelegten Zeit wird durch Schließen der Gatter 19 und 20 die Kontrolle beendet und die Ampulle, wenn sie fehlerhaft war, durch die Schaltung 22 als fehlerhaft gespeichert und/oder nach Transport aus der Prüfstation in eine Auswurfstation aussortiert. Die Festlegung der

einzelnen Zeiten in der Programmsteuerschaltung 24 sollte, da sie von der Ampullengröße und der Ampullenflüssigkeit abhängt, ampullenspezifisch erfolgen. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß in der Regel eine universelle Einstellung, bezogen auf bestimmte > Ampullengröße und Füllmenge, z. B. 2-ml-Ampullen, unabhängig von der Art der Ampullenflüssigkeit ausreicht.

Die oben beschriebene Anordnung mit Unterteilungder Ampulle ineine untere und eine obere Hälfte macht es möglich, durch das frühzeitige, störungsfreie Einschalten des für die untere Hälfte zuständigen Meßkanals auch solche Fremdkörper, wie z. B. grobe Glassplitter od. dgl. zu finden, die auf Grund ihrer Größe oder Schwere bei Meßbeginn schon wieder auf dem Boden der Ampulle liegen würden, wenn insgesamt für die Ampulle nur ein Meßkanal nach Abklingen des Wirbels zugeschaltet würde.

Die für das Ausführungsbeispiel gewählte Unterteilung in zwei gleich große Bereiche ist willkürlich. Selbstverständlich kann zur noch besseren Anpassung an den Meßvorgang die Einteilung in mehrere auch verschieden große Bereiche mit einer entsprechenden Anzahl übereinander angeordneter, auch verschieden großer Photoempfänger erfolgen, die dann nacheinander von oben nach unten entsprechend der Messung zugeschaltet werden. Eine Unterteilung in mehrere Bereiche unter Verwendung mehrerer dicht übereinander angeordneter Photoempfänger bietet zusätzlich auch den Vorteil, in derselben Meßstation gleich jo große Ampullen mit verschiedenen Flüssigkeitsmengen durch eine einfache elektronische Umschaltung bei gleichzeitiger Meßbereichsunierteilung zu messen.

In Fig. 4 ist als Ausführungsbeispiel eine solche Schaltung für vier Photoempfänger dargestellt, mit der eine Ampulle mit einer bestimmten Flüssigkeitsmenge, unterteilt in untere und obere Hälfte, geprüft werden kann, mit der es aber auch möglich ist, eine gleich große Ampulle mit nur der halben Flüssigkeitsmenge, ebenfalls unterteilt in untere und obere Hälfte, zu messen. Den dicht übereinander angeordneten Photoempfängern 28, 29,30 und 31 sind die Verstärker 32, 33, 34 und 35 sowie die Diskriminatoren 36, 37,38 und 39 entsprechend zugeordnet, wie es bereits bei der Fig. 1 für zwei Detektoren beschrieben wurde. Mit dem Potentiometer 40 wird den Diskriminatoren eine gemeinsame Schwellwertspannung zugeführt. Die Ausgänge der Diskriminatoren 36 und 37 werden durch das Oder-Gatter 41, die der Diskriminatoren 38 und 39 durch das Oder-Gatter 42 zusammengefaßt. Befindet sich der Schalter 43 in der Stellung 44, so werden die Und-Gatter 46 und 47 gesperrt, da ein Eingang durch die Schalterstellung 44 auf O-Potential liegt. Sie können daher aus der Betrachtung herausgenommen werden. Die Und-Gatter 45 bzw. 48 dagegen sind durch die Schalterstellung 44 für die von den Photoempfängern 28 und 29 über das Oder-Gatter 41 bzw. von den Photoempfängern 30 und 31 über das Oder-Gatter 42 kommenden Fehlerimpulse geöffnet, wenn an den Steuereingängen 49 bzw. 50 zusätzlich ein L-Signal liegt. Die Steuereingänge 49 und 50 entsprechen den Eingängen 26a und 26b aus Fig. 1 ,mit denen die Messung der unteren und oberen Ampullenhälffe eingeschaltet wird. Mit der Schalter- (,5 Stellung 44 des Schalters 43 werden also die Empfänger 28 und 29 über das Odcr-Gattcr 41 und das Und-Gatter 45 zur Messung der unteren und die Empfänger 30 und 31 über das Oder-Gatter 42 und das Und-Gatter 48 zur Messung der oberen Ampullenhälfte zusammengeschaltet. Die Und-Gatter 45 und 48 werden über die Oder-Gatter 51 und 52 sowie 53 weiter zusammengefaßt, so daß die Fehlerimpulsc schließlich zur Steuerschaltung 22 (vgl. Fig. 1) gelangen, die den Auswurf der schlechten Ampulle steuert.

Haben die zu kontrollierenden Ampullen nur die halbe Flüssigkeitsmenge, so kommen über die Schalterstellung 54 des Schalters 43 nur die Photoempfänger 28 für die untere Hälfte und 29 für die obere Hälfte der Flüssigkeitsmenge zur Anwendung. Die Schalterstellung 54 bedeutet, daß die Und-Gatter 45 und 48 gesperrt sind, so daß sie, wie somit auch die Empfänger 30 und 31 aus der weiteren Betrachtung ausgeschlossen sind, während die Und-Gatter 46 und 47 dagegen nunmehr über die Steuereingänge 49 und 50 für die untere bzw. obere Hälfte geöffnet werden können. Dadurch gelangen die am Photoempfänger 28 erzeugten Fehlerimpulse der unteren Flüssigkeitshälfte über Verstärker 32, Diskriminator 36, Und-Gatter 46 sowie die Oder-Gatter 51 und 53 zur Schaltung 22. Entsprechend gelangen die am Photoempfänger 29 erzeugten Fehlerimpulse der oberen Schaltelemente 33, 37, 47, 52 und 53 zur Schaltung 22.

Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel mit vier gleich großen Photoempfängern zur Messung von Ampullen mit einer bestimmten Flüssigkeitsmenge sowie der halben Flüssigkeitsmenge, jeweils unterteilt in untere und obere Hälfte, läßt sich beliebig erweitern. Aus der Schaltung ist leicht ersichtlich, daß durch entsprechende Abänderung und/oder Erweiterung der Schaltung eine beliebige Anzahl auch nicht gleich großer Photoempfänger in beliebiger Weise zusammengeschaltet werden können, so daß eine optimale Anpassung an die zu kontrollierende Flüssigkeitsrnenge bei beliebiger Unterteilung möglich ist.

Die Benutzung insbesondere mehrerer Photodetektoren in einer Anordnung setzf zur Erzielung einwandfreier Meßergebnisse die gleiche Empfindlichkeit jedeseinzelnen Meßkanals der Anordnung voraus.

Fig. 5 zeigt eine Schaltanordnung, mit der eine Prüfung und Eichung der Meßkanäle auf eine einfache Weise möglich ist. Die Lampe 8 zur Durchstrahlung der Ampullen ist an ein programmierbares Gleichspannungsnetzgerät 55 angeschlossen, dessen Ausgangsgleichspannung durch die beiden externen, in Serie liegenden Widerstände 56 und 57 bestimmt wird (1 kOhm/Volt Ausgangsspannung). Der Relaiskontakt 58, vorzugsweise ein Reed-Kontakt, ist im Normalfall, d. h. während der Ampullenmessung, geöffnet. Zu Prüfzwecken wird nun die dem Relaiskontakt 58 zugehörige, hier nicht gezeichnete Relaisspule von einem ebenfalls nicht gezeichneten Taktgenerator angesteuert, so daß sich der Kontakt 58 im Rhythmus der Taktfrequenz schließt und wieder öffnet. Der Widerstand 57 wird also taktmäßig überbrückt, so daG der Gesamtwiderstand bei geschlossenem Kontakt verkleinert, die Ausgangsspannung also ebenfalls entsprechend erniedrigt wird. Die an der Lampe 8 anliegende Ausgangsspannung ist also mit einer Rechteck-Wechselspannung moduliert. Beträgt im angegebenen Beispiel z. B. der Widerstand 56 7,7 kOhm und der Widerstand 57 0,3 kOhm, so ist im Normalfal die Lampenspannung 8 Volt. Wird nun zu Prüf- und Eichzwecken der Kontakt 58 mit 62,5 Hz z. B. getaklet, so ist die Modulation auf der Restgleichspannuni

von 7,7 Volt eine Rechteck-Wechselspannung von 300 mV bei 62,5 Hz. Die modulierte Lampenspannung hat eine Modulation der Lampenintensität zur Folge, so daß alle Photodetektoren das gleiche modulierte Lichtsignal angeboten bekommen und die

Überprüfung auf gleiche Ausgangssignale an den Verstärkerausgängen möglich ist. Die Modulation der Lampenspannung ist natürlich auch auf andere Arten, z. B. mittels sinusförmiger Wechselspannungen, möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

E09 530/3Θ1

Claims (3)

b) d) Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Überprüfung eines optisch transparenten, zylinderförmigen und mit Flüssigkeit gefüllten Behälters wie z. B. einer pharmazeutischen Ampulle auf die Anwesenheit von Fremdkörpern,

a) mit einer Lichtquelle zur Durchstrahlung des Behälters,

mit mehreren in einer Reihe hinter dem Behälter angeordneten Photodetektoren zum Empfang jeweils eines für die Lichtdurchlässigkeit eines bestimmten Behälterabschnitts repräsentativen Teils des durch den Behälter getretenen Lichts,

c) mit einer Blende, die nur für Licht durchlässig ist, welches den Behälter in einem schmalen achsen-parallelen Mittelbereich durchsetzt,

mit einer Behälterdreh- und -abbremseinrichtung,
gekennzeichnet durch

f) eine Programmsteuereinheit (24) zur sequentiellen Einschaltung der einzelnen Photodetektoren (12,13) oder einzelner Gruppen (28, 29, 30, 31) von aufeinanderfolgenden Photodetektoren jeweils zu Zeitpunkten, zu denen der durch die Drehung des Behälters (1) erzeugte Flüssigkeitswirbel (27) nach Abbremsen des Behälters aus dem Gesichtsfeld der Photodetektoren oder der Gruppen von Photodetektoren verschwunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Photodetektoren (12, 13; 28-31) Wechselspannungsverstärker (15, 16; 32-35) einstellbarer Verstärkung nachgeschaltet sind, und daß eine Einrichtung (55-58) zur Modulation des Lichts der Lichtquelle (8) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung (43, 44, 45) zur Auswahl der durch die Programmsteuereinheit (24) aktivierbaren Photodetektoren (28-31) in Anpassung an die Füllstandshöhe im Behälter (1) vorgesehen ist.