DE2533873A1

DE2533873A1 - Vorrichtung zum erkennen von flaschenfarben

Info

Publication number: DE2533873A1
Application number: DE19752533873
Authority: DE
Inventors: Juergen Erdmann; Guenter Ing Grad Fetzer; Arthur Dipl Ing Dr Walter
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1975-07-29
Filing date: 1975-07-29
Publication date: 1977-02-03
Also published as: GB1521406A; DE2533873B2; SE7608509L; FR2319894A1; US4076979A; DE2533873C3; SE414968B; FR2319894B1

Description

PATENTANWÄLTE

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den S/Co-S 3091

Erwin Sick Optik - Elektronik 7808 Waldkirch

Vorrichtung zum Erkennen von Flaschenfärben

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen von Flaschenfarben mit einem die Flasche durchdringenden Lichtbündel.

Wiederverwendbare, sogenannte Pfandflaschen der Getränkeindustrie sind vorwiegend aus Braunglas, Grünglas oder Weißglas hergestellt. Die Einfärbung des Glases hängt dabei in der Regel von dem für die Flasche bestimmten Inhalt ab. Da bei der Rücklieferung von Leergut häufig Flaschen gleichen Formates mit unterschiedlicher Einfärbung vorliegen, muß vor erneuter Füllung der Flaschen eine Aussonderung nach Flaschenfarben erfolgen. Wegen des gleichen Flaschenformats scheidet eine Beurteilung über die Flaschengröße bzw. Form aus. Es kann nur die Flaschenfarbe als Aussonderungskriterium verwendet werden.

DR. G. MANITZ - DIPL.-IN'O. M. FINSTERWALD D I P L. - ! N G. W. ΟΠΑ M K C ¹A' ZENTRALKASSE EAYER. 'OLKSBANKENi

β MÜNCHEN 22. ROBEP^-KOCH-STaASSE i 7 STUTTGART SO (BAD CANMSTATTi V. 3NCHE:-4. KONTO-NOMMER 7270

TEL. (0891 22 42 SI. TELEX i~ Γ-9Ο72 PATMF SEEtBERGSTR. 23/25. TEL.(071Ü5Ö 7C i. fCSTSCHECK : V-NCHE : 770 62 -

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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche auf sichere und einfache Weise eine Farbunterscheidung verschiedener von dem Lichtbündel durchquerter Gegenstände insbesondere Flaschen gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindungvor, daß das durch die Flasche hindurchgegangene Lichtbündel einer Spektralzerlegungsanordnung zugeführt y.ist, welche ein für die Flaschenfarbe charakteristisches Signal abgibt. Ohne Einschaltung einer Bedienungsperson kann somit vollautomatisch die Flaschensortierung nach Farben erfolgen.

Die Spektralzerlegungsanordnung umfaßt vorzugsweise unterschiedlich gefilterte Fotoempfänger, wobei sowohl die Einzelsignale der Fotoempfänger als auch aus den Einzelsignalen kombinierte Signale für die Farberkennung verwendet werden. Man kann somit eine größere Zahl von Farben, als Fotoempfänger vorhanden sind, unterscheiden.

Bevorzugt wird ein paralleles Lichtbündel verwendet, dessen Breite im wesentlichen gleich der Flaschenhalsbreite ist und welches in Höhe des Flaschenhalses angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine optimale Veränderung des Lichtbündels beim Durchgang des Halses einer vorzugsweise auf einem laufenden Band senkrecht zum Lichtbündel beförderten Flasche gewährleistet. Dies erleichtert die Farbgebung und die Taktung.

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung nur zur Unterscheidung von Braunglas, Grünglas und Weißglas verwendet. In diesem Falle umfaßt die Spektralzerlegungsanordnung zweckmäßig einen Strahlenteiler, durch den das Lichtbündel auf zwei Fotoempfänger gelenkt wird, vor denen unterschiedliche Filter angebracht sind. Die Filter sind dabei zweckmäßig so gewählt,

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daß ein Fotoempfänger für grün, der andere für braun empfindlich ist.

Die Ausgangssignale der beiden Fotoempfänger werden dabei vorzugsweise nicht nur einzeln ausgewertet, sondern zur Bildung eines Weiß-Signals auch miteinander verknüpft. Hierzu werden die Ausgangssignale der beiden Fotoempfänger gegebenenfalls über Strom-Spannungswandler an die beiden Eingänge zweier Komperatoren angelegt, deren Ausgänge über drei UND-Gatter zur Bildung eines Weiß- Grün- und Braunsignals verknüpft sind.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß die Reduzierung der Breite des Lichtbündeis beim Durchgang durch den Flaschenhals ausgenutzt wird, um einen Ablesebefehl an die Auswerteelektronik abzugeben. Auf diese Weise arbeitet die Vorrichtung selbsttaktend, d.h. es wird jeweils beim Durchgang eines Flaschenhalses durch den Arbeitsbereich die Auswerteelektronik zur Abgabe des festgestellten Farbsignals veranlaßt.

Eine für die Praxis besonders brauchbare Ausführungsform ist so ausgebildet, daß hinter dem Arbeitsbereich nebeneinander drei Fotoempfänger im Strahlengang derart angeordnet sind, daß bei Anwesenheit eines Flaschenhalses im Arbeitsbereich nur der mittlere, bei Nicht-Anwesenheit eines Flaschenhalses sämtliche drei Fotoempfänger vom Lichtbündel erfaßt werden. Die drei Fotoempfänger werden dabei vorzugsweise auf der noch nicht besetzen Seite des vorzugsweise physikalischen Strahlenteilers angeordnet. Durch Reflexion an den Filtern bzw· Linsenflächen gelangt über den Strahlenteiler noch ausreichend viel Licht an die Anordnung der betreffenden drei Fotoempfänger, so daß mit minimalem Aufwand eine Selbsttaktung der Vorrichtung gewährleistet wird.

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- Z₁. -

Die Ausgänge der UND-Gatter sind zweckmäßig als Flip-Flops angelegt, welche durch eine von den Takt-Fotoempfängern beaufschlagte Verknüpfungsschaltung bei Erscheinen eines Flaschenhalses im Arbitsbereich zur Übernahme des an einem der drei UND-Gatter anstehenden Farbsignale veranlaßt werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Figur 1 eine teilweise geschnittene schematische Seitenansicht des optischen Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Förderrichtung der Flasche senkrecht zur Zeichenebene zu denken ist,

schematische
Figur 2 eine/Draufsicht des Arbeitsbereiches der in Fig, I dargestellten Vorrichtung und der entsprechend belichteten Takt-Fotoempfänger-Anordnung,

Figur 3 eine zu Fig. 2 analoge Ansicht ohne im Strahlengang befindlichen Flaschenhals und

Figur if ein Blockschaltbild der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Auswerteelektronik·

Nach Fig. 1 sind ein Lichtsender 29 und die Spektralzerlegungsanordnung 26 auf gegenüberliegenden Seiten eines von dem Hals der Flasche ^- durchquerten Arbeitsbereiches 2.8 angeordnet und über einen Tragarm 30 an einem maschinenfesten Teil 31 befestigt. Der Lichtsender 29 enthält eine vorzugsweise als Halogenlampe ausgebildete Lichtquelle 1, deren nach oben ausgesandte Lichtbündel an einem Planspiegel 2 um 90° zu einer Objektivlinse Abgelenkt wird, welche ein den Arbeitsbereich senkrecht zur Förderrichtung der Flaschen durchquerendes paralleles Lichtbündel 27 schafft.

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Auf der gegenüberliegenden Seite wird das parallele Lichtbündel

27 von einem Objektiv 5 aufgenommen und mittels eines physikalischen Strahlenteilerspiegels 6 über je ein. Interfererrfilter 7a bzw. 7b und zwei Kondensoren 8a bzw. 8b auf ^otoempfängern 9a bzw. 9b konzentriert. Die Filter sind dabei so gewählt, daß beispielsweise der Filter 7a im wesentlichen für grün und das Filter 7b im wesentlichen für braun durchlässig ist. Dies bedeutet, daß beim Durchgang von gründen Flaschenhälsen durch den Arbeitsbereich 28 im wesentlichen nur an dem Fotoempfänger 9a, beim Durchgang eines braunen Flaschenhalses im wesentlichen nur an dem Fotoempfänger 9b und beim Durchgang eines glasklaren, weißen Flaschenhalses oder überhaupt keiner Flasche an beiden Fotoempfängern 9a, 9b ein elektrisches Ausgangssignal erscheint.

Nach Fig. i+ sind die Fotoempfänger 9a, 9b über je einen Strom-Spannungswandler Hit 15 an die Eingänge zweier Komparatoren 16, 17 angelegt, an deren Ausgang bei gleichen Eingangsspannungen ein O-Signal erscheint. Im Falle einer gewissen Mindesüifferenz der Eingangsspannungen erscheint je nach Vorzeichen am Komparator 16 ein Signal L und am Komparator 17 ein Signal 0 bzw. am Komparator 16 ein Signal 0 und am Komparator 17 ein Signal L. Die Ausgänge der Komparatoren 16, 17 sind über Negatoren 18, 19 an die einen Eingänge zweier UND-Gatter 20, 22 sowie direkt an die anderen Eingänge dieser beiden UND-Gatter 20, 22 sowie direkt an die beiden Eingänge eines weiteren UND-Gatters 21 angelegt. Die aus der Zeichnung ersichtliche Verknüpfung ist dabei derart, daß beim Vorliegen einer braunen Flasche im Arbeitsbereich

28 am Ausgang des Gatters 20/beim Vorliegen einer glasklaren Flasche am Ausgang des UHD-Gatters 21 und beim Vorliegen einer grünen Flasche am Ausgang des UND-Gatters 22 ein Signal erscheint.

Gemäß Fig. 1 wird das an den Filtern 7a, 7b bzw. den Kondensoren

/reflektierte Licht
8a, 8b ausgenutzt, um eine in der Bildebene 10 des Arbeitsbereiches

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auf der vierten Seite des Strahlenteilers 6 angeordnete Gruppe von Takt- Fotoempfängern 11a, 11b und Uc zu beaufschlagen. In Fig· 2 ist gezeigt, wie auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung die drei Fotoempfänger Ha, 11b, lic bei Anwesenheit des Halses einer Flasche 1+ im Strahlengang beaufschlagt werden. Die Anordnung ist erfindungsgemäß so gewählt, daß in diesem Fall nur der mittlere Fotoempfänger 11b beleuchtet wird, während die^zBeiden Seiten davon angeordneten Fotoempfänger 11a, Hc kein Licht erhalten.

Liegt gemäß Fig. 3 im Arbeitsbereich 28 eine Flasche nicht vor, entfällt die aus Fig. 2 ersichtliche Reduzierung der Breite des Lichtbündeis 27, wobei in diesem Fall sämtliche drei Takt-Fotoempfänger 11a, 11b und Hc belichtet werden.

Diese unterschiedliche Beeinflussung der drei Taktfotoempfänger lla, 11b, lic wird bei der Schaltung nach Fig. if dazu ausgenutzt, über jedem Fotoempfänger zugeordnete Strom-Spannungswandler 12, 12b, 12c eine elektronische Verknüpfungsschaltung 13 zu beaufschlagen, welche am Ausgang nur dann ein L-Signal liefert, wenn der mittlere Fotoempfänger 11b ein wesentlich höheres Ausgangssignal als die seitlichen Fotoempfänger Ha bzw. Hc abgeben. Dies ist der Fall, wenn sich ein Flaschenhals im Arbeitsbereich 28 befindet und das Lichtbündel 2.7 gemäß der Darstellung von Fig. 2 in seiner Breite verringert.

Das Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung 13 ist an drei Flip-Flops 23, 22}. bzw. 25 angelegt, welche außerdem von den Ausgängen der UND-Gatter 2ffl, 21 bzw. 22 beaufschlagt werden. Das Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung 13 gibt den Takt für die drei Übernahme-Flip-Flops 23, ZU. und 25.

Befindet sich eine zu prüfende Flasche gemäß Fig. 2 im Lichtbündel 27, so entsteht am Ausgang der Verknüpfungsschaltung 13

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ein L-Signal, und die Flip-Flops 23, 2if, 25 erhalten den Befehl zur Übernahme der Ausgangssignale der UNB-Gatter 20, 21 bzw. 22. Es entsteht somit am Ausgang eines der Flip-Flops 23, 2.k oder 25 ein L-Signal, welches für die Flaschenfarbe braun, glasklar oder grün charakteristisch ist. Wesentlich ist, daß diese drei Ausgangssignale auch beim Herausfahren der Flasche aus dem Arbeitsbereich 23 stehenbleiben und erst beim Eintritt der nächsten Flasche in den Arbeitsbereich 28 entweder erneut umgeschaltet oder in ihrem Zustand beibehalten werden, sofern sich die Flaschenfarbe nicht geändert hat.

Die Signalausgänge der drei Flip-Flops 23, Zk und 25 sind vorzugsweise an ein Relais angeschlossen, das dai Funktionsablauf einer zugeordneten Abführstation oder Flaschensortieranlage steuert.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Ausbildung arbeitet die Vorrichtung außerordentlich betriebssicher, so daß weder gewisse Schwankungen in der Flaschengröße, der Flaschenfarbe, der Anordnung der Flasche im Lichtbündel usw. die sichere Erkennung der drei genannten Karben behindern.

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß, wenn der Hals der Flasche 4 in den Lichtstrahl 27 einläuft, zunächst nur die Photoempfänger 11b, 11c Licht erhalten, der Photοempfänger 11a dagegen nicht. Beim weiteren Einlaufen des Flaschenhalses wird dann der Photoempfänger 11b dunkel, während 11a und 11c Licht erhalten. Schließlich wird der in Fig. 2 dargestellte Zustand erreicht. Im weiteren Verlauf, wenn der Flaschenhals das Lichtbündel 27 verläßt, wird zunächst nur 11b dunkel sein, während 11a und 11c hell bleiben; dann wird 11c dunkel, während 11a und b hell bleiben. Schließlich werden alle Photoempfänger wieder beleuchtet sein, wie das in Fig. 3 veranschaulicht ist. Entscheidend ist nun, daß nur die in den Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Zustände ein Signal liefern, während alle anderen Zustände von"ZTe'f Elektronik unterdrückt werden, d.h. daß die Elektronik aus den übrigen Zuständen kein Signal ableitet.

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Claims

Patentansprüche

1.) Vorrichtung zum Erkennen von Flaschenfarben mit einem die Flasche durchdringenden Lichtbündel, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Flasche (k) hindurchgegangene Lichtbündel einer Spektralzerlegungsanordnung (26) zugeführt ist, welche ein für die Flaschenfarbe charakteristisches Signal abgibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektralzerlegungsanordnung (26) unterschiedlich befilterte Photoempfänger (9) umfaßt und daß sowohl die Einzelsignale der Photoempfänger (9) als auch aus den Einzelsignalen kombinierte Signale für die Farberkennung verwendet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein paralleles Lichtbündel (27) verwendet wird, dessen Breite im wesentlichen gleich der Flaschenhalsbreite ist und welches in Höhe des Flaschenhalses angeordnet ist.

if. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Unterscheidung von drei Flaschenfarben, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektralzerlegungsanordnung (26) einen Strahlenteiler (6) umfaßt, durch den das Lichtbündel (27) auf zwei Photoempfänger (9a, 9b) gelenkt wird, vor denen unterschiedlrhe Filter (7a, 7b) angebracht sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch i+, dadurch gekennzeichnet, daß ein Photoempfänger (9a) für grün, der andere (9b) für braun empfindlich ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der beiden Photoempfänger (9a, 9b) zur Bildung eines Weiß-Signals verknüpft sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der beiden Photoempfänger (9a, 9b) gegebenenfalls über Strom-Spannungswandler (11+, 15) an den beiden Eingängen zweier Komparatoren (16, 17) anliegen, deren Ausgänge über drei UND-Gatter (20, 21, ZZ) zur Bildung eines Weiß-, Grün- und Braunsignals verknüpft sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierung der Breite des Lichtbündeis (27) beim Durchgang durch den Flaschenhals ausgenutzt wird, um einen Ablesebefehl an die Auswerteelektronik abzugeben.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch geken n*zeichne t, daß hinter dem Arbeitsbereich (28) nebeneinander drei Photoempfänger (lla, b, c) im Strahlengang derart angeordnet sind, daß bei Anwesenheit eines Flaschenhalses im Arbeitsbereich (8) nur der mittlere (lib), bei Nicht-Anwesenheit eines Flaschenhalses sämtliche drei Photoempfänger (9a, b, c) vom Lichtbündel erfaßt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch S₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der UND-Gatter (20, 21, ZZ) an Flip-Flops (23, Zl+, 25) angelegt sind, welche durch eine von den Photoempfängern (9a, b, c)beaufschlagte Verknüpfungsschaltung (13) bei Erscheinen eines Flaschenhalses in Arbeitsbereich (28) zur Übernahme des an einem der drei UND-Gatter (20, 21, 22) anstehenden Farbsignals veranlaßt werden.

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