DE2802107A1

DE2802107A1 - Verfahren zum optischen abtasten von fehlern in transparenten gegenstaenden, insbesondere glaesern, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2802107A1
Application number: DE19782802107
Authority: DE
Inventors: Theodore Caloyannis; Jean Ernest Saconney
Original assignee: Societe Generale pour lEmballage
Current assignee: Societe Generale pour lEmballage
Priority date: 1977-01-25
Filing date: 1978-01-18
Publication date: 1978-07-27
Also published as: FR2378276A1; IT1107002B; DK152598B; JPS63733B2; US4208130A; BE863265A; ES466311A1; CH618790A5; DE2802107C2; GB1582911A; SE7800854L; DK152598C; FR2378276B1; JPS5393884A; SE440695B; DK34278A; IT7867124A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum optischen Abtasten von Fehlern in transparenten Gegenständen, insbesondere in Gläsern, wie z.B. Flaschen, Flakons, Kannen oder Töpfen, mit dem es mit Hilfe einer automatischen Sortierung möglich ist, aus der Fertigungsstrasse derartige Gegenstände mit optischen Fehlern auszusondern, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Insbesondere soll mit der Erfindung eine solche Abtastung erreicht werden, die sehr leicht durchführbar ist und ein hohes Maß an Betriebssicherheit und Reproduzierbarkeit bietet.

Ganz generell bezieht sich die Erfindung auf Arbeitsgänge der optischen Überwachung von transparenten Gegenständen, die zumindest in den zu kontrollierenden Zonen die Wand eines Umdrehungskörpers aufweisen, wobei man bei derartigen Kontrollarbeitsgängen jeden Gegenstand in einer oder mehreren aufeinanderfolgenden Kontrollstationen anhalten lässt. In jeder dieser Stationen proj iziert man auf ausgewählte Bereiche der Wand ein oder mehrere Lichtbündel und fängt nach dem Durchgang dieser Bündel durch diese Wand in vorgegebenen Richtungen das hindurchgelassene Licht wieder auf, wobei man jede dieser Zonen aufgrund einer Relativdrehung von Tragorganen des Flakons gegenüber dem Block von optischen Kontrolleinrichtungen in mindestens einem vollständigen Umlauf um die Umdrehungsachse überstreicht. Dabei werden die Abweichungen der Intensität des aufgefangenen Lichtes während des Uberstreichens verwendet, um gegebenenfalls die Anwesenheit des einen oder anderen Fehlertypus abzutasten und eine Aussonderung der fehlerhaften Gegenstände auszulösen.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Abtastung von Fehlern, die eine Reflexion des Lichtes hervorrufen, wie z. B. die sogenannten Risse in der Hohlglasindustrie.

Derartige Risse (glacures), die in Form von Sprüngen von einigen

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Millimetern Länge auftreten, resultieren im allgemeinen aus einem Riß oder Bruch unter der Wirkung von inneren Spannungen, können die gesamte Dicke der Wand betreffen und sehr verschiedene Neigungen aufweisen.

Aus Erfahrung weiß man·, daß sie vorzugsweise dort auftreten, wo sich die Form oder der Querschnitt ändern. Man findet sie daher vor allem im oberen Bereich von Behältern; im wesentlichen senkrechte Riße bilden sich an der Mündungslippe oder am Mündungsrand;längs Hälsen, Stielen, Ringstreifen oder Gewinden findet man im allgemeinen Risse mit im wesentlichen horizontalem Ursprung; an der Schulter sind die Risse häufig in Form eines abgeplatteten V ausgebildet.

Die verschiedenen bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur · Kontrolle von Gläsern weisen in unterschiedlichem Maße den Nachteil auf, daß die Einstellung der Position der verschiedenen Einrichtungen zum Ausstrahlen und Empfangen von Licht im allgemeinen langwierig und schwierig, schwer reproduzierbar und in Folge dessen wenig zuverlässig ist. Andererseits wäre es äußerst kostspielig, wenn man verschiedene Kontrollköpfe zu verwenden hätte, um Gegenstände mit unterschiedlicher Form zu kontrollieren. Aus diesem Grunde verwendet man in der Praxis Organe, die mittels Tragkonsolen mit einstellbaren Armen auf einer gemeinsamen Basis montiert sind, und die Einstellung erfolgt im allgemeinen durch aufeinanderfolgende Annäherungen, wobei der mit der Untersuchung befasste Kontrolleur zunächst einmal durch visuelle Prüfung die Gegenstände als Träger von abzutastenden Fehlern heraussucht und anschließend durch Beobachtung dieser Gegenstände in den verschiedenen Kontrollstationen dazu übergeht, die verschiedenen Einrichtungen zum -Aussenden des Lichtes sowie die ihnen zugeordneten Empfangseinrichtungen in ihre Stellung zu bringen.

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Die Schwierigkeiten bei dieser Arbeit sind groß, nicht zuletzt deswegen, weil der Kontrolleur sich mit geringer Beleuchtung begnügen muß, um die Lichtbündel auseinanderhalten zu können. Die Schwierigkeiten werden noch dadurch erhöht, daß die Vielfalt von möglichen vorhandenen Fehlern dazu zwingt, aus offensichtlichen wirtschaftlichen Gründen mehrere Kontrollen in der gleichen Station gleichzeitig durchzuführen. Somit lässt es sich schwer vermeiden, daß die verschiedenen Lichtbündel sich nicht stören oder interferieren, und es ist sehr schwierig, auch wenn man äußerst qualifiziertes Personal heranzieht, die Reproduzierbarkeit der Einstellungen zwischen zwei Durchgängen bei der Herstellung der gleichen Art von Gegenständen zu gewährleisten. Eine derartige Arbeitsweise führt somit bei jeder Änderung der Herstellung zu beträchtlichen und kostspieligen Zeitverlusten .

In der FR-£>S 1 588 308 sind bereits beträchtliche Verbesserungen für derartige Verfahren angegeben, um sich von den Interfer^enzen zwischen den verschiedenen Bündeln und dem Untergrund inneren oder äußeren Ursprungs, wie z.B. den Änderungen des Umgebungslichtes, unabhängig zu machen, und zwar durch Trennung des Ursprunges des aufgefangenen Lichtes, indem man bei der Ausstrahlung das Licht der verschiedenen verwendeten Bündel beim gleichen Kontrollkopf in unterschiedlicher Weise moduliert und indem man beim Empfang Verstärker verwendet, die auf die Modulation des aufzufangenden Lichtes abgestimmt sind.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren beseitigt die bei den älteren Einstellungen auftretenden Nachteile, insbesondere die Langsamkeit bei der Durchführung des Verfahrens und seine mangelnde Reproduzierbarkeit, indem jeder der verschiedenen Lichtausstrahlungseinrichtungen zur Kontrolle einer vorgegebenen Fehlerart sowie den ihnen zugeordneten oder konjugierten Empfangseinrichtungen eine vorgegebene Orientierung und Anordnung gegeben wird, die im vorhinein nur in Abhängigkeit

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vom Ort der zu kontrollierenden Zone definiert wird.

In der Tat hat die Anmelderin mit Hilfe von Kontrolluntersuchungen bei Gegenständen mit sehr verschiedenen Formen und Abmessungen sowie unter Gegenüberstellung von Ergebnissen aus direkten visuellen Kontrollen und aus Kontrollen nach den oben beschriebenen Verfahren unter Verwendung statistischer Methoden festgestellt, daß das in Stellung Bringen der verschiedenen notwendigen optischen Einrichtungen zur Ausstrahlung und zur Aufnahme sich vereinheitlichen und direkt mit der Form und den Abmessungen des Gegenstandes verknüpfen lässt.

Im folgenden Text wird der Trägerkopf der Kontrolleinrichtungen als fest angenommen, während der zu untersuchende Gegenstand mit einem geeigneten Organ in üblicher Weise in Drehung um seine Achse versetzt wird. Weiterhin wird diese Umdrehungsachse und die Drehung des Gegenstandes in seiner Kontrollstation als vertikal angenommen. Diese Voraussetzungen werden hier im wesentlichen aus Gründen der sprachlichen Vereinfachung gemacht und entsprechen der am häufigsten verwendeten Ausführungsform des Verfahrens, dürfen aber keinesfalls so verstanden werden, daß die Erfindung etwa darauf beschränkt wäre.

Gemäß der Erfindung ist der Visierabstand der verschiedenen optischen Ausstrahlungs- und Empfangseinrichtungen im vorhinein fixiert, und ihre Orientierung auf dem optischen Block oder, wenn man so will, gegenüber der Basis, welche die gesamte Anordnung der optischen Einrichtungen trägt, die zusammen den eigentlichen Kontrollkopf bilden, wird im vorhinein für jede Art von beabsichtigter Kontrolle festgelegt und konstant gehalten, und zwar unabhängig vom Abstand der zu untersuchenden Zone gegenüber der Rotationsachse und dem Niveau dieser Zone, d.h. seiner Stellung längs dieser Achse.

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Gemäfl einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die Einstellung der Visiereinrichtung in jedem der ausgewählten Orte durch Fokussierung der Ausstrahlungs- und Empfangseinrichtungen auf die zu kontrollierende Zone unter Verwendung einer einfachen Verschiebung der entsprechenden Einrichtung.

Da die Fokussierung jeder der Einrichtungen stets in der gleichen Ebene stattfindet, erfolgen somit in vorteilhafter Weise die gesamten Verschiebungen oder Translationen, welche die Ausführung dieser Einstellungen ermöglichen, parallel zu dieser vorher ausgewählten Ebene. Sowohl hinsichtlich der Ausstrahlung als auch hinsichtlich des Empfanges ist es bequem, wenn diese Ebene eine radiale Ebene ist, d.h. eine die Umdrehungsachse enthaltende Ebene; daraus ergibt sich, daß die Winkel, welche die Lichtbündel am Fokussierpunkt einerseits mit dieser radialen Untersuchungsebene und andererseits mit einer senkrecht zur Umdrehungsachse verlaufenden Ebene bilden, unveränderlich sind.

Ferner erfolgt aus Gründen der Einfachheit und der Universalität der Einstellung die Beleuchtung und Beobachtung, der gesamten Untersuchungsanordnung für eine vorgegebene Fehlerart entsprechend, mit einer Anordnung aus konjugierten Einrichtungen in einer einzigen radialen Ebene; das bedeutet, daß die Einstellung der Anordnung von konjugierten Einrichtungen, d.h. Ausstrahlungs- und Empfangseinrichtungen, bezüglich einer vorgegebenen Kontrolle in der Praxis durch eine Reihe von Translationen erfolgt, die in dieser Ebene in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen stattfinden. Ferner besteht diese Einstellung vorzugsweise darin, die Oberfläche des Gegenstandes in zwei einander gegenüberliegenden und nur durch die Dicke der Wand in der untersuchten Zone getrennten Punkten anzupeilen, wobei die einfallenden Strahlen durch die Innenoberfläche hindurchdringen und die Abtastung der von dem Fehler zurückgeschickten Strahlen an der

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Außenoberfläche stattfindet.

In der Praxis ist es so, daß die erste Phase der Einstellung, die für die gesamte Anordnung der Einrichtungen gemeinsam erfolgt und die ferner bei der Vorrichtung vorher durchgeführt werden kann, darin besteht, die Basis bzw. die Fußfläche des optischen Kontrollblockes richtig oberhalb des zu untersuchenden Gegenstandes anzuordnen, der sich auf dem Organ zum Halten und in Rotation Versetzen für den Vorgang des Uberstreichens befindet, wobei dies gleichzeitig unter Bezug auf die ümdrehungsachse und ein vorgegebenes Basisniveau erfolgen muß, das beispielsweise der Unterstützung des Bodens oder andererseits der Ebene des Mündungsrandes entspricht.

Die zweite Phase, die für die Erfindung charakteristisch ist und die sich auf jede der Einrichtungen oder Gruppe von Einrichtungen bezieht, findet statt, sobald die einer Prüfungszone für einen vorgegebenen Fehler entsprechenden Visieroder Anpeilungspunkte einmal gewählt sind. Sie besteht vorteilhafterweise aus einer Translation parallel zur Achse, die den Fokussierpunkt der jeweiligen Einrichtung auf die Höhe des entsprechenden Niveaus der zu untersuchenden Zone bringt, sowie einer senkrecht zu der Achse verlaufenden Translation, die direkt mit dem inneren oder äußeren Durchmesser des Gegenstandes auf diesem Niveau verknüpft ist und die den Fokussierpunkt in den gewünschten Abstand von der Achse bringt, wobei diese beiden Translationen den gewählten Kontrollpunkt definieren.

Diese Arbeitsgänge können ohne direkte Peilung stattfinden, und zwar durch einfache Standortsbestimmung längs der Bahnen der aufeinanderfolgenden Translationen.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des oben angegebenen erfindungsgemäßen Verfahrens.

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Eine derartige Vorrichtung ist in jeder Station mit mindestens einem optischen Kontrollblock ausgestattet, der mindestens eine Gasamtanordnung von an die abzutastende Fehlerart angepassten Ausstrahlungs- und konjugierten Empfangseinrichtungen aufweist, wobei dieser optische Kontrollblock an ein der Halterung und dem Überstreichen dienendes Organ angeschlossen ist, welches dafür sorgt, daß der jeweilige Gegenstand gegenüber dem Block in seine Stellung und in relative Drehung um seine Umdrehungsachse versetzt wird.

Selbstverständlich ist die gesamte Vorrichtung mit geeigneten Einrichtungen versehen, die eine vollständige Reproduzierbarkeit der Relativstellungen von Gegenstand und Kontrollblock zueinander gewährleisten.

Gemäß der Erfindung zeichnet sich der optische Kontrollblock dadurch aus, daß mindestens eine Basis oder Fußfläche mit einer Tragfläche für Führungsorgane vorgesehen ist, die jeweils zur Aufnahme einer Gruppe von optischen Einrichtungen vorgegebener Funktion, d.h. zur Ausstrahlung bzw. zum Empfang, dienen, wobei diese Einrichtungen auf festen mit Füßen versehenen Tragkonsolen montiert sind, mit denen es möglich ist, die Einrichtungen parallel und quer zu den Führungsorganen einzustellen und ihnen dabei eine feate Orientierung gegenüber den Führungsorganen zu geben.

Vorteilhafterweise sind außerdem Einrichtungen, wie z.B. Maßoder Gradeinteilungen vorgesehen, welche die Standortsbestinmung unter Berücksichtigung der Parameter ermöglichen/ welche die

U beobachtende Zone beim kontrollierten Gegenstand festlegen. Beispielsweise kann man eine auf der Achse zentrierte zylindrische Basis oder Fußfläche verwenden, aber im allgemeinen wird man vorteilhafterweise eine senkrecht zur Achse verlaufende Platte oder Platine. Bei den Führungsorganen wird es sich vorzugsweise um geradlinige Nuten und bei den Füßen der Konsolen um Stangen mit

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abgestumpften Ecken, bzw. abgeflachten Seiten handeln, die an Muttern oder Befestigungsbuchsen angeschlossen sind, welche lie senkrecht zur Fläche der Basis halten.

Der Abstand der Peilung oder der Feineinstellung der verschiedenen verwendeten optischen Einrichtungen ist ein für allemal im vorhinein festgelegt, und wenn man den Fall ins Auge fasst, wo die Basis eine senkrecht zur Achse verlaufende Platine ist, so sind die Führungsnuten vorzugsweise in einem solchen Abstand von der Achse angeordnet, daß unter Berücksichtigung der Orientierung der optischen Einrichtungen die Ebenen, in denen Verschiebungen des Fokussierungspunktes jeder vorliegenden, zur Ausstrahlung oder zum Empfang dienenden optischen Gruppe gegenüber der Platine stattfinden, sich längs der gleichen Geraden schneiden, die nach Zentrierung der Platine mit der Achse zusammenfällt, so daß die Untersuchungsebenen radiale Ebenen sind.

Ferner sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Führungsnuten der beiden einander zugeordneten Ausstrahlungsund Empfangsanordnungen parallel zueinander angeordnet, so daß die entsprechenden Untersuchungsebenen zusammenfallen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen im folgenden anhand der Beschreibung des zugrunde liegenden Prinzips und von Ausführungsbeispielen sowie anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen in der Seitenansicht bzw. in der Draufsicht zur Erläuterung der jeweiligen Stellungen der Ausstrahlungs- und Empfangseinrichtungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Kontrollstation einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

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Fig. 4 einen Schnitt längs der Ebene IV-IV der Fig. 3; Fig. 5 einen Schnitt längs der Ebene V-V der Fig. 3;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Ebene VI-VI der Fig. 3; und in

Fig. 7 einen Schnitt längs der Ebene VII-VII der Fig.

Zunächst soll auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen werden, die schematisch anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles das Prinzip der Einstellung einer Anordnung mit einander zugeordneten Einrichtungen wiedergeben.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Behälter oder ein Gefäß A mit einer senkrecht verlaufenden Umdrehungsachse 0-0; dieses Gefäß wird um seine Achse in Drehung versetzt, und zwar unterhalb eines Uberwachungs- oder Kontrollkopfes, der gegenüber einer in dieser theoretischen Schemazeichnung nicht wiedergegebenen üblichen Vorrichtung als fest angeordnet angenommen wird.

Die optische Ausstrahlungseinrichtung E und die zugeordnete optische Empfangseinrichtung R sind in zwei verschiedenen Ste1lungen darge s te1It.

Nimmt man beispielsweise auf die mit dem Bezugszeichen E„ bezeichnete Stellung Bezug, so kann man die Orientierung der Einrichtung E einerseits durch ihre Neigung gegenüber der als Bezugsebene gewählten horizontalen Ebene H, d.h. beim Herunter klappen in die Fig. 1 durch den Zielhöhenwinkel eC , oder andererseits durch den Winkel definieren, den die vertikale Ebene der Achse der Strahlungseinrichtung mit der radialen Ebene ^c bildet, die durch den Konvergenzpunkt I_Q des Lichtbündels hindurchgeht, d.h. durch den Azimutwinkel ß in

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horizontaler Projektion auf die Fig. 2., und selbstverständlich durch die Stellung der radialen Ebene c.

Die Orientierung der Empfangseinrichtung R kann man in gleicher Weise mit den Winkeln cK' und ß definieren, und zwar ausgehend von der Stellung der radialen Ebene R, welche den Punkt J_ enthält, auf den die Empfangseinrichtung eingestellt ist.

Die Abstände der Fokussierungspunkte der Sende- oder Ausstrahlungseinrichtung E und der Empfangseinrichtung R sind ein für allemal festgelegt; das gleiche gilt bei der hier in Rede stehenden neuen Anordnung ateh für ihre Orientierung.

Geht man davon aus, daß zur Vornahme der Kontrolle eines bestimmten Typus von Rissen G, die in einer Zone mit vorgegebenem Niveau bei einem Flakon auftreten, die Wahl getroffen worden ist, diesen Gegenstand auf dem Niveau des Punktes I.. auf der Innenwand in der gleichen radialen Ebene fc zu beleuchten und die Abtastung auf dem Niveau des Punktes J₁ auf der Außenwand vorzunehmen, so ist die entsprechende Position der Ausstrahlungseinrichtung E dann durch die bekannte Größe des konstanten Vektors I..E.. = I₀E_Q bestimmt, so daß man diesen Vektor auch folgendermaßen schreiben kann

Ferner gilt:

Wenn man somit den Punkt I ständig in ein und derselben radialen Ebene g festhalten will, so erkennt man aus Fig. 2, daß es erforderlich ist, daß die Führungsbahn F des Fußes T der Ausstrahlungseinrichtung auf der Bezugsebene H ein parallel zur Ebene & verlaufendes geradliniges Segment mit vorgegebenem Abstand zur Achse 0-0 ist und daß der Winkel

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der vertikalen Ebene der Sendeeinrichtung E mit dieser Führungsbahn konstant ist und gleich dem Winkel ß ist. Die Position der Ausstrahlungseinrichtung hängt direkt vom Abstand des Punktes I von der Achse 0-0 ab. Da ferner der Winkel eC fest bleiben muß, ändert sich der Abstand zur Ebene H wie die Höhe des Punktes I.

Die gleichen Ausführungen gelten selbstverständlich auch für die Verschiebung der Empfangseinrichtung R, deren Fuß T als Führungsbahn auf der Ebene H ein geradliniges Segment F aufweist, das mit der Bahn F einen Winkel f bildet.

Wie oben bereits angedeutet, ist es weiterhin in der Praxis vorteilhaft, die Punkte I und J in der gleichen radialen Ebene anzuordnen, d.h. dem Winkel 1Γ zwischen den beiden Ebenen O und ft einen Wert Null zu geben; die beiden Segmente F und F sind dann parallel. Desweiteren ist es bei der Einstellung bequem, wenn die Punkte I und J in der gleichen Höhe angeordnet sind; selbst wenn dieee Lösung in der Theorie nicht immer die geeignetste-»-für die Abtastung von Rissen eines vorgegebenen Typus ist, so genügt sie in der Praxis und ermöglicht es, die Daten für die Einstellung in beträchtlichem Maße zu vereinfachen.

Die Fig. 3 bis ^"beziehen sich auf eine Kontroll- und überwachungsvorrichtung für Behälter, deren Halsdurchmesser zwischen 16 mm und 80 mm liegen.

Fig. 3 zeigt in der Draufsicht und in sehr vereinfachter Weise die gesamte Anordnung eines Kontrollkopfes in einer der Stationen eines Karussels zur automatischen Sortierung. Dieser Kopf trägt drei einander zugeordnete optische Anordnungen, die drei verschiedenen Arten von Kontrollen entsprechen, wobei lediglich ihr« Tragkonsolen in dieser Figur der Zeichnung wiedergegeben sind. Jede dieser Anordnungen ist im einzelnen in den

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Fig. 4 bis 7 wiedergegeben, welch* sie in der Seitenansicht längs der Symmetrieebenen der Ausstrahlungsgruppe und der zugeordneten Empfangsgruppe zeigen.

In Fig. 3 erkennt man eine Platte oder Platine 30, die am Ende eines Armes 31 montiert ist, der im Inneren eines Positionierungsorganes, wie z.B. einer Nuß oder einer Klemmbacke 32 gleitet, in deren Innerem eine Spann- oder Klemmschraube 33 die Arretierung des Armes ermöglicht. Die Klemmbacke 32 selbst ist ihrerseits auf einer Säule 34 verschiebbar, auf der sie mit einer Arretierschraube 35 festgestellt werden kann. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Säule 34 an den allgemeinen Rahmen der Vorrichtung angeschlossen, und das zu untersuchende Gefäß A wird um seine Achse 0-0 mit bekannten Mitteln in Rotation versetzt; die Anordnung zur Einstellung der Position der Kontrollplatine gegenüber diesen Einrichtungen soll am Ende der Beschreibung näher erläutert werden.

Die verschiedenen Sender- oder Strahlergruppen und Empfängergruppen sind beweglich in Gleitschienen bildenden Nuten angeordnet, so daß sie getrennt einstellbar sind. Im allgemeinen wird der Visierabstand der Strahler und der Empfänger ein für allemal eingestellt, wie es oben bereits angedeutet ist.

Aus Fig. 4 in Verbindung mit Fig. 3, zu der die Fig. 4 einen Schnitt längs der Ebene IV-IV darstellt, erkennt man zwei zugeordnete Gruppen von Strahlern und Empfängern, die zur Abtastung von horizontalen Rissen dienen. Die Strahlergruppe weist zv-ii identische Strahler 41 auf, die mit der gleichen Neigung auf einer gemeinsamen Konsole 42 montiert sind, von denen aber selbstverständlich nur einer in Fig. 4 sichtbar ist. Die beiden Strahler 41 sind symmetrisch angeordnet und derart eingestellt, daß die von ihnen emittierten Lichtbündel in eine» Punkt konvergieren. Sie verhalten sich daher wie ein einziger Strahler. Die Konsole 42 ist an eine Gewindestange 42a

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angeschlossen, die zwei Platten 42b trägt. Diese Gewindestange 42a ist, ohne sich zu drehen, in einer Gleitschiene oder Nut 43 der Platine 30 verschiebbar, wo sie dann in vertikaler Position von einer Anordnung mit zwei Muttern 42c und 42d festgestellt und gesichert wird, wobei die eine Mutter 42c die Einstellung der Position der Konsole 42 in der Höhe und die zweite Mutter 42d eine Verspannung ermöglicht, welche sie im gewünschten Abstand von der Achse 0-0 festlegt.

Die gesamte Einstellung ergibt sich mithin aus einer doppelten Translation, die eine horizontale und eine vertikale Komponente aufweist.

Die Eepfängergruppe besteht aus zwei identischen Empfängern 44, die in der gleichen vertikalen Ebene auf einer Konsole 45 zur Beobachtung desselben Punktes angeordnet sind, der sich in einem festen Abstand von ihrer vorderen Linse befindet. Die Konsole 45 kann man in einer Führungsschiene oder Nut 46 der Platine 30 in gleicher Heise verschieben und einstellen wie die Konsole 42.

Neben jeder Nut ist eine Einrichtung zur Standortsbestimraung vorgesehen, die hier beispielsweise in Form einer Maßeinteilung wiedergegeben ist, die in Fig. 3 nur für die Nut 46 angedeutet ist. Desweiteren ermöglicht beispielsweise eine Maßeinteilung 48 die Standortsbestimmung der Höhe jeder Gruppe bezüglich der Platine 30.

Wie sich aus den obigen Ausführungen und auch aus Fig. 3 ergibt, sind die Achsen der Nuten oder Gleitschienen 43 und 46 zwei ausgefluchtete geradlinige Segmente in der radialen Ebene IV-IV. Die Einstellung der verschiedenen Strahler und Empfänger erfolgt auf die Zone 40 von der einen und der anderen Seite der Hand des Gefässes her ohne Veränderung ihrer Orientierungen.

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Genauer gesagt erfolgt diese Einstellung in vorteilhafter Weise und zur Vereinfachung systematisch auf die beiden Punkte 40a und 40b, die sich auf der gleichen Höhe einander gegenüberliegend befinden, und zwar der Punkt 40a auf der Innenoberfläche und der Punkt 40b auf der Außenoberfläche des Gefässes oder Flakons A, wobei die Strahler die Innenoberfläche beleuchten.

Daraus ergibt sich, daß die Maßeinteilungen der Skalen sowohl die Abstände der Punkte 40a und 40b von der Achse 0-0 als auch ihre Höhe gegenüber der ausgewählten Bezugsebene H direkt anzeigen; sie entsprechen somit letzten Endes den Außendurchmessern und Innendurchmessern des jeweiligen Gefässes oder Flakons A in der zu untersuchenden Zone sowie der Position dieser Zone gegenüber dem Boden oder vorzugsweise der Mündungslippe.

In der in Fig. 5 wiedergegebenen Darstellung im Schnitt längs der Ebene V-V der Fig. 3 erkennt man zwei zugeordnete Gruppen von Strahlern und Empfängern, die zum Abtasten von geneigten oder schrägen Rissen dienen.

Die Strahlergruppe umfasst vier identische und konvergente Strahler 51, die in der gleichen vertikalen Ebene auf einer gemeinsamen Konsole 50 angeordnet sind, wobei sich ihre Stange 52a in gleicher Weise wie oben beschrieben in einer Gleitschiene oder Nut 53 der Platine 30 verschieben kann.

Die Empfängergruppe besteht aus vier identischen und konvergierenden Empfängern 54, die symmetrisch paarweise bezüglich. der Schnittebene angeordnet sind; diese Empfänger, von denen nur zwei in Fig. 5 sichtbar sind, sind auf einer Konsole 55 montiert, deren Stange 55a in einer Nut 56 verschiebbar ist. Aus Fig. 3 erkennt man, daß die Achsen der Nuten 53 und 56 ausgefluchtet sind, so daß die Verschiebungen sowohl der Strahler-

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wie der Empfängergruppe auf einem vorgegebenen Niveau längs der gleichen Geraden erfolgen. Aufgrund der Orientierung der Platten der Stangen 52a und 55a bilden die Syrometrieebenen der Anordnungen zwischeneinander einen festen Winkel, so daß die Einstellung auf die Zone 50 in ein und derselben radialen Ebene parallel zu den Achsen der Nuten stattfindet.

Im folgenden soll auf Fig. 6 Bezug genommen werden, die im Schnitt längs der Ebene VI-VI die zugeordneten Gruppen zeigt, welche die Abtastung vertikaler Risse ermöglichen.Die Strahlergruppe weist einen einzigen Strahler 61 auf, der auf einer Konsole 62 montiert ist, deren Stellung auf der Platine 30 mit Hilfe der Nut 63 ohne Veränderung ihrer Orientierung einstellbar ist. Die Empfängergruppe weist einen einzigen Empfänger 64 auf, der auf einer Konsole 65 montiert und in gleicher Weise auf der Platine 30 verschiebbar ist, und zwar mittels einer parallel zur Nut 63 verlaufenden Gleitschiene oder Nut 66. Die Neigung der optischen Achse am Eingang des Empfängers 64 ist umgekehrt wie diejenige des Strahlers 61, d.h. ebenso groß aber mit entgegengesetztem Vorzeichen; aus diesem Grunde ist der Empfänger der Einfachheit halber mit einer Winkelumlenkung von 90° versehen.

Die Fokussierung der beiden Organe auf die zu untersuchende Zone 60 erfolgt in gleicher Weise wie oben bereits beschrieben.

Selbstverständlich müssen dann, wenn mehrere Kontrollen gleich zeitig stattfinden, die entsprechenden Positionen der Untersuchungsebenen in geeigneter Weise gewählt werden.

Eine vollständige Kontrollvorrichtung weist vorteilhafterweise eine analog der ersten Station ausgebildete zweite Station auf, deren Organe aber symmetrisch angeordnet sind. Die zweite Kontrollanordnung für horizontale Risse ermöglicht die Durchführung einer zweiten Kontrolle in einer anderen Höhe des Ge-

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fäßes; die zweite Kontrollanordnung für vertikale Risse ermöglicht eine doppelte Kontrolle dieser Risse in einer gegebenen Zone, um zu berücksichtigen, daß sie nicht notwendigerweise radial verlaufen, und um sie unabhängig von ihrer Schräglage zu erfassen. Die zweite Kontrollanordnung für geneigte oder schräge Risse ermöglicht ebenfalls die Abtastung derartiger Risse unabhängig von ihrer Neigungsrichtung.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ordnet man die Strahler derart an, daß ihr Bild an der Innenwand des Gefässes 60 mm von ihrer Vorderlinse entsteht, während die Empfänger so angeordnet sind, daß sie einen gegenüberliegenden Punkt auf der Außenwand des Gefässes 30 mm von ihrer Vorderlinse anvisieren. Was die Empfänger anbetrifft, welche die Abtastung von vertikalen Rissen gewährleisten .(vgl. Fig. 6) , so wird dieser Abstand auf 21 mm reduziert, da diese Empfänger Winkelumlenkungen aufweisen, die zusätzliche optische Wege einführen.

Die Fokussierung erfolgt auf ein rechteckiges Bild von 0,8 χ 7 mm, bis auf die Einrichtungen, welche die Abtastung von Rissen an der Schulter vornehmen, wo man auf ein Bild von 2,5 χ 10 mm fokussiert, denn diese im allgemeinen horizontalen Risse können nämlich die Form eines abgeplatteten V aufweisen.

In dem Falle, wo eine Kontrolle in einer Zone eines Gegenstandes vorgenommen werden muß, der keinen vollständigen Umdrehungskörper darstellt, wie z.B. der Ring eines Flakons, der ein Schraubengewinde aufweist und der in Folge dessen sogar in Abwesenheit eines Fehlers ein nicht gleichmässiges Signal gibt, ist es zweckinässig, um den'Einfluß dieses Störsignales zu verringern, an der Fläche vor den Empfängern kleine_/mit einem rechteckigen Schlitz versehene Diaphragmen anzuordnen, die man außerdem bei der Einstellung ausrichten kann, um das Verhältnis zwischen Signal und Untergrund zu verbessern und auf diese Weise

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das ungewollte Auslösen von Signalen zur Beseitigung von Gegenständerr^er Sortierungsvorrichtung zu vermeiden.

Nach einem weiteren Merkmal der oben beschriebenen Vorrichtung verwendet man Strahler, die im wesentlichen monochromatisches Infrarotlicht mit einer Wellenlänge in der Größenordnung von 0,9 μπι (Infrarotdioden) emittieren, welche mit Empfängern zusammenarbeiten, die ihre maximale Empfindlichkeit bei derartigen Wellenlängen besitzen. Ferner führt man zur Vermeidung jeglicher Störung infolge von Überlagerungen mehrerer Kontrollen in an sich bekannter Weise eine Modulation bei der Versorgung der Strahler mit verschiedenen Frequenzen sowie eine Verstärkung der Signale durch, die von den zugeordneten und an die entsprechende Frequenz angepassten Empfängern aufgefangen werden.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Anordnung der Strahler mit einer Frequenz von 7,5 kHz moduliert, und die entsprechenden Empfänger sind an diese Frequenz angepasst, mit Ausnahme des zur Abtastung der vertikalen Risse dienenden Strahlersund des zugeordneten Empfängers, die auf eine Frequenz von 5 kHz eingestellt sind. In der zweiten Station können die Frequenzen umgekehrt sein, damit die Gesamtanzahl von Versorgungsleitungen für beide Kanäle die gleiche ist.

Es wurde oben ausgeführt, daß die Platine 30 in einer vollständig definierten Position gegenüber dem zu untersuchenden Gegenstand fixiert sein muß. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Gefäß A auf einem Träger 71 von zwei Rollen 72a und 72b mit festen Achsen eines Transportgehäuses 73 und einer an einem elastischen Federorgan 75 montierten Antriebsrolle 74 in Drehung versetzt. Die Position der Achse 0-0 hängt somit vom Durchmesser des Gefässes A und infolge-dessen auch von der Stellung der Platine 30 ab.

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Die verwendeten Einrichtungen zur Durchführung der Positionierung sind in Fig. 7 wiedergegeben. Sie bestehen aus einer mit einer Spitze versehenen Stange 76, die an einem Zentrierdeckel 77 angeschlossen ist, der das in Stellung Bringen der Platine 30 hinsichtlich der Zentrierung und der Höhe gegenüber der Mündungslippe des zu untersuchenden Gefässes A ermöglicht, bevor die Arretierung mit den in Fig. 3 erkennbaren Schrauben 33 und 35 erfolgt.

In den nachstehenden Tabellensind die Werte für die verschiedenen Winkel <rf , of , ß und ß für jeden Strahler und Empfänger der oben beschriebenen Vorrichtung angegeben. Die auftretenden Vorzeichen entsprechen den in den Figuren der Zeichnung wiedergegebenen Orientierungen. Ferner findet man in der Tabelle die Werte für die gleichen Winkel bei einer Kontrollvorrichtung für Gefässe, deren Durchmesser zwischen 5 mm und 25 mm liegen. Diese Vorrichtung, die in analoger Weise aufgebaut ist wie die Vorrichtung für Durchmesser zwischen 16 mm und 80· mm, ist nicht extra in der Zeichnung wiedergegeben.

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Optisch· Definition der Positionen von Strahlern und Empfängern

oben

Vorrichtung

für Durchmesser zwischen 16 mm und 80 mm

Strahler

40*

A&

so·

2

.3

4

Empfänger

■ A

0°

B

C

I

D

o°- !

0*

unten

tfd 18·

a_G

+ 12,51

-30°

33°

■

ι ι

35°

1 :

30·

Vr

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57° ·

oben

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45°

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Optische Definitionen der Positionen von Strahlern und Empfängern

OD O CO CD CO O

oben

Vorrichtung für Durchmesser zwischen
5 mm und 25 mm

30°

50"

0°

2

Empfänger

B

C

D ■

¹I

ί

45 °

ί 23°

4c °

i ·

unten

Strahler

/fc 0°

/Jb!+30°

0°

I ^A

V"

-27°

:»Z7°

-27°

i

oben

/^ 40°

J< r-35"

• '

j

40°

1 ·

30°

50°

45°

^4 20'

40°

+ 17°

Vertikale Risse

c*4| 35°

/Sei 0"

/-■y ο °

0°

C^j.! 40'

-36'

I

schräge Risse

/Sei 47°

c<_e

c<_?! 60° ■

45'

/!)T! + 38"

35'

Risr.s in dar Schulter

Cfe

0"

c<ri 35·

-53°

Risse im Körper

i*_G

50°

/^r + 53*

horisorrtale

-30°

<Ϋ> 45°

Πλπβο

62°

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0°

c^jI 40^J

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Claims

Societe Generale Pour L'Emballage

75849 Paris Cedex 17 Frankreich

München

Verfahren zum optischen Abtasten von Fehlern in transparenten Gegenständen, insbesondere Gläsern, und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Patentansprüche

Verfahren zur optischen Kontrolle von transparenten Gegenständen, die zumindest in den zu untersuchenden Zonen die Wand eines Umdrehungskörpers aufweisen, bei dem jede dieser Zonen mit Hilfe eines optischen Kontrollblockes untersucht wird, indem ein Überstreichen des Gegenstandes zumindest in Form eines vollständigen Umlaufes um die Umdrehungsachse erfolgt, dadurch gekennzeichnet , daß der Visierabstand der verschiedenen optischen Ausstrahlungs- und Empfangseinrichtungen im vorhinein festgelegt wird, daß ihre Orientierung auf dem optischen Block unabhängig von der zu untersuchenden Zone ebenfalls im vorhinein festgelegt und konstant gehalten wird und daß die Anvisierung auf die Oberfläche des Gegenstandes in zwei einander

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ORIGINAL INSPECTED

gegenüberliegenden Punkten zu beiden Seiten der Wand erfolgt, während die Einstellung dieser Visierung bei jedem der in Betracht kommenden Orte durch Fokussierung auf die zu untersuchende Zone mit einer einfachen Translation der entsprechenden Einrichtung stattfindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fokussierung ständig in der gleichen radialen Ebene erfolgt, wobei die Winkel, welche die Lichtbündel am Fokussierpunkt einerseits mit der radialen Ebene und andererseits mit einer senkrecht zur Umdrehungsachse verlaufenden Ebene bilden, unverändert bleiben.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Prüfung einer vorgegebenen Fehlerart entsprechende Beleuchtung und Beobachtung mit einer Anordnung zugeordneter Einrichtungen erfolgt, die in einer einzigen radialen Ebene arbeiten.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Fokussierung der Anordnung von zugeordneten Einrichtungen bei einer vorgegebenen Kontrolle durch eine Reihe von Translationen in zwei senkrechten Richtungen vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Zentrierung des optischen Blockes gegenüber dem Gegenstand die Einstellung jeder optischen Einrichtung aus einer Translation parallel zur Umdrehungsachse und einer Translation senkrecht zu ihr besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einfallenden Strahlen durch die Innenoberfläche hindurchdringen, während die Abtastung an der Außenoberfläche erfolgt.

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7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, mit einem optischen Block, der zumindest eine Anordnung mit zwei Gruppen von zugeordneten Einrichtungen für die Ausstrahlung und den Empfang aufweist und der an ein Tragorgan angeschlossen ist, welches das in Stellung Bringen und das in Drehung Versetzen des Gegenstandes gegenüber dem optischen Block gewährleistet, dadurch gekennzeichnet , daß der optische Block zumindest eine Basis (30) mit einer Tragfläche für Führungsorgane (43, 46; 53, 56; 63, 66) aufweist, dass die einander zugeordneten optischen Einrichtungen auf festen Konsolen (42, 45; 52, 55; 62, 65) mit Füßen (42a, 45a; 52a, 55a; 62a, 65a) montiert sind, die eine Verschiebung der optischen Einrichtungen parallel und transversal zu den Führungsorganen unter Aufrechterhaltung einer festen Orientierung gegenüber den Führungsorganen gewährleisten.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich· net, daß die Fokussierpunkte (40a, 40b) jeder optischen Gruppe in parallel zur Achse verlaufenden Ebenen verschiebbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Ebenen, in denen die Verschiebung der Fokussierpunkte der beiden Gruppen von Einrichtungen der gleichen optischen Anordnung stattfinden, zusammenfallen und daß die Einstellungsebenen der verschiedenen Anordnungen sich längs der gleichen Geraden schneiden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsorgane geradlinige Nuten (43, 46; 53, 56; 63, 66) sind und daß die Füße der Konsolen (42, 45; 52,55; 62, 65) Stangen (42a, 45a; 52a, 55a; 62a, 65a) mit abgestumpften Ecken sind, die senkrecht zur Fläche der Basis gehalten sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η -

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zeichnet , daß die Basis aus einer Platine (30) besteht, deren Tragfläche senkrecht zur Umdrehungsachse verläuft.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe der optischen Einrichtungen mindestens einen Strahler (41, 51, 61) oder einen Empfänger (54, 64) aufweist, der auf einer Konsole (42, 45; 52, 55; 62, 65) montiert ist, deren Fuß eine Tragstange mit mindestens einer Flachseite ist, die von einer Anordnung von Klemmeinrichtungen (42c, 42d) gehalten ist, mit denen die Stange senkrecht zur Nut arretierbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (43, 46; 53, 56; 63, 66) und die Stangen (42a, 45a; 52a, 55a; 62a, 65a) der Tragkonsolen (42, 45; 52, 55; 62, 65) mit einer Gradeinteilung für den Durchmesser und ihr Niveau versehen sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch eine Anordnung optischer Einrichtungen, die eine Gruppe aus zwei identischen und kovergenten Strahlern (41), welche unter gleicher Neigung auf einer gemeinsamen Konsole (42) angeordnet sind, und eine entsprechende Gruppe mit mindestens einem.Empfänger (44) aufweisen, der in der vertikalen Symmetrieebene der zugeordneten Strahler (41) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch vier identische und konvergierende Strahler (51), die in der gleichen vertikalen Ebene montiert sind, und durch vier identische und konvergierende Empfänger (54), die paarweise symmetrisch bezüglich einer vertikalen Ebene angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet

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— <3 — f

durch einen Strahler (61), der an einen Empfänger (64) angeschlossen ist, dessen optische Achse die umgekehrte Neigung
wie der zugeordnete Strahler aufweist.
17« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorderseite der Empfänger bei der Untersuchung von Gegenständen, die keine vollständige Rotationssymmetrie aufweisen, mit Diaphragmen mit schmalem
Schlitz versehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Strahler und die
Empfänger Infrarotlicht mit einer Wellenlänge in der Größenordnung von 0/9 um arbeiten.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß das von den verschiedenen
Strahlern emitierte Licht mit verschiedenen reinen Frequenzen moduliert wird und daß die zugeordneten Empfänger jeweils
auf diese Frequenzen abgestimmt sind.

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