DE2848219A1

DE2848219A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen eines transparenten gegenstandes auf verunreinigungen

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Publication number: DE2848219A1
Application number: DE19782848219
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-07
Filing date: 1978-11-07
Publication date: 1980-05-08

Description

a2(rn @@l Verrichtung zur Prüfen eines transparenten
GcNtilo-t2f e@ auf VrunrcinIgungen Die Erfindung bctrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Gattung und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die automatische Prüfung von Hohlglasgefäßen, insbesondere Flaschen, auf Verunreinigungen, z.B. in den Flaschen befindliche Fremdkörper, an den Gefäßwänden haftenden Schmutzteilchen oder nicht entfernte Verschlüsse, ist seit langer Zeit bekannt. Nahezu alle bekannten Prüfverfahren machen von der sogenannten Hellfeldmethode Gebrauch, die darin besteht, daß der zu prüfende Gefäßabschnitt von der einen Seite her beleuchtet und von der anderen Seite her optoelektronisch abgetastet wird. Fremdkörper oder Verunreinigungen werden dadurch erkannt, daß sie eine Schwächung des den Gefäßabschnitt durchsetzenden Lichtbündels bewirken.
Da sich bei der gleichzeitigen Abtastung des gesamten Gefäßbodens mittels einer einzigen Abtastvorrichtung, z.B. einer Fotozelle, nur eine geringe Empfindlichkeit erzielen läßt, werden im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der Abtastvorrichtung häufig Lochscheiben oder Projektionseinrichtungen vorgesehen, die mit hoher Drehzahl rotieren und eine zeilenweise, z.B. spiralförmige Abtastung des Gefäßbodens ermöglichen (DE-AS'en 1 106 521 und 1 757 494 oder DE-PS 1 432 363). Wegen der; erforderlichen hohen Drehzahlen von wenigstens 7500 U.p.M. und der damit verbundenen erheblichen Stör- und Verschleißerscheinungen sind derartige Vorrichtungen jedoch unerwünscht. Alternativ ist es zwar möglich, als pulsierende Lichtquelle eine Kathodenstrahlröhre mit einem modulierten Elektronenstrahl zu verwenden (DE-AS 1 106 521), doch haben sich Lichtquellen dieser Art bisher nicht bewährt.
ici Ci@CL anderen bcl.«.rr.tcn Verf&hrcn zum Prüfen des Gefäßhodens (Flaschenprüfmaschine dcr Firma ril. I. Korde Ltd., Kenpsten, England, B;urcihe 4000) wcrdcn anstelle rotierunder Tcile Abtatplatten verwendet, die aus vielen, z.B.
4000 rasterförmig angeordneten Fotodioden bestehen. Die Empfindlichkeit derartigcr Sinrichtungen ist von der Größe und von der möglichen Anordnungadichte der zur Verfügung stehenden Fotodioden abhängig und beim heutigen Stand der Technik keineswegs optimal.
Schließlich ist bereits ein Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung bekannt (DE-AS 2 253 445), bei dem eine Abbildung des beleuchteten Gefäßabschnitts mittels einer Fernsehkamera abgetastet wird. Bei diesem Verfahren wird allerdings nicht nach der Hellfeldmethode, sondern nach der Dunkelfeldmethode gearbeitet, indem das von einem Fremdkörper oder von Verunreinigungen durch die Gefäßwand hindurch gestreute Licht abgetastet und ausgewertet wird.
Aus diesem Grunde ist einerseits eine Abtastung des zu prüfenden Gefäßabschnitts aus mehreren Richtungen, d.h.
mit Hilfe von mehreren Fernsehkameras erforderlich, so daß eine automatische Prüfung des Gefäßbodens mit hohem Aufwand verbunden ist. Andererseits ist nachteilig, daß das Streulicht beim Durchtritt durch die Gefäßwand gesdhwEcht wird und daher in der Regel kaum von Fremdlicht unterschieden werden kann, das aufgrund von Spiegelungen und anderen Effekten ebenfalls in die Fernsehkamera gelangt. Dieses bekannte Verfahren ist daher gerade zum Prüfen der Gefäßböden von Hohlglasgefäßen ungeeignet.
Abgesehen davon ist allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen gemeinsam, daß sie sehr empfindlich auf die üblicherweise vorhandenen Bodenprägungen wie Riffelungen, Glashüttenzeichen oder Volumenangaben ansprechen und daher relativ unempfindlich eingestellt werden müssen, was zur Folge hat, daß nur relativ große Fremdkörper oder verunreinigte Bereiche sicher von den Bodenprägungen unterschieden werden können.
Schlicßlich ist bei allen tcl:c.rntcl; Prüfverrichtungen der genannten die Fedncinstellung tuf eincn gegebenen Gefäßtyp schwierig. Die Umrüstung: auf einen neuen Gcfßt}-p kann im allgeneinen nicht vom ungeübten Bedlenungspersonal, sondern nur von einer Fachkraft vorgenommen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Verfahren go weiterzubilden, daß es sich problemlos auch zur Prüfung von Gefäßböden bei hoher Empfindlichkeit anwenden läßt. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden, die eine leichte Bedienung und die weitgehende Anwendung handelsüblicher Teile ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale der Patent ansprüche 1 bis 7 vorgesehen.
Versuche haben überraschend ergeben, daß es beim Einsatz von Mitteln der Fernsehtechnik, insbesondere von Fernsehkameras, keineswegs erforderlich ist, nach der Dunkelfeldmethode zu arbeiten. Auch kleinste Fremdkörper und Verunreinigungen lassen sich bei Anwendung der Erfindung mühelos erkennen. Dabei ergeben sich aus der Anwendung einer handelsüblichen Fernsehkamera die zusätzlichen Vorteile, daß die Abbildung des Gefäßbodens in beispielsweise 500 Zeilen-zerlegt werden kann, so daß eine hohe Empfindlichkeit gegeben ist, und daß die Arbeitsgeschwindigkeit des Erkennungssystems entsprechend den üblichen Bildwechselfrequenzen wenigstens etwa 20 Gefäße pro Sekunde betragen kann. Gegenüber dem mit Streulicht arbeitenden Verfahren ergibt sich ferner der Vorteil, daß nur eine einzige, beispielsweise oberhalb der vorbeilaufenden Gefäße angeordnete Fernsehkamera zur Abtastung des gesamten Gefäßbodens benötigt wird.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist schließlich darin zu sehen, daß die nachteiligen Wirkungen der Bodenprägungen c lb t bc ir Vorh@@denscin gewülter Gefäßböden @@@@@@ I, vollstänlig verri@den verden können, indendurch entsprechende Einstellung dcr &bbi ldcndcn Optik eine von Prägungen weìtrellend freie Ebene des Gefäßbodens abgebildet wird was mittels eines mit der Fernsehkamera synchronisierten Moniters leicht kontrolliert werden kann.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, auf das die Erfindung allerdings nicht beschränkt ist. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung als Teil einer Sortiervorrichtung für die geprüften Gefäße; Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils A der Fig. 1; Fig. 3 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung; Fig. 4 bis 6 schematisch einen kreisrunden Gefäßboden mit verschiedenen Typen von Verunreinigungen; Fig. 7 eine Schaltungsanordnung zum Auswerten der mit einer Fernsehkamera erhaltenen Bildsignale; Fig. 8 schematisch eine alternative Auswertungsmethode der Erfindung; Fig. 9 eine Schaltungsanordnung für die Auswertungsmethode nach Fig. 8; und Fig. 10 anhand von Impulsformen die Steuerung der Schaltungsanordnung nach Fig. 9.
Nach Fig.. 1 ulìd 2 ;r.tht die SGrtiervGrricht-ung cine durch cinc Violze von glcichrtigcn Flaschen 1 dcfinierte Förderbghn, auf der die Flaschen 1 in Richtung eines Pfeils P hintereinander herlaufend geführt sind.
Auf der Eingangsseite sind der Förderbahn Gleitschienen 2 und 3 zugeordnet, welche die mittels einer Fördereinrichtung 4 zugeführten Flaschen 1 zu einer automatischen Kontrollstation umlenken, die eine Prüfvorrichtung 5,6 (Fig. 2) zum Prüfen der Flaschen 1, insbesondere der Flaschenböden, auf Sauberkeit aufweist. Die Kontrollstation weist außerdem An Richtung eines Pfeils R drehbares Sternrad 7 mit einer oberen Sternradplatte 8 und einer unteren Sternradplatte 9 auf (Fig. 2), die beide an einer mittleren Sternradachse 10 befestigt und mit taschenförmigen, paarweise aufeinander ausgerichteten Ausnehmungen zur Aufnahme des zylindrischen Teils bzw.
Halses der Flaschen 1 versehen sind. Jeder Ausnehmung der oberen Sternradplatte 8 ist beispielsweise eine nicht dargestellte federnde, am Sternrad 7 befestigte Klammer zugeordnet, die den in die Ausnehmung gedrückten Hals einer Flasche federnd umgreifen und dadurch festhalten kann. Die in Fig. 1 gestrichelt angedeuteten Ausnehmungen der unteren Sternradplatte 9 dienen dazu, die zwischen Je zwei benachbarten Flaschen eingeklemmten und im Bereich der Kontrollstation auf einer transparenten Scheibe 13 gleitenden Flaschen zu beabstanden und in Zusammenwirkung mit der über die gesamte Sortiervorrichtung erstreckten Gleitschiene 3 innerhalb der Prüfvorrichtung 5,6 genau zu zentrieren.
Am Ausgang der Kontrollstation ist in der Förderbahn eine Verzweigung 14 vorgesehen, die in zwei Abschnitte 15 und 16 mündet. Der Abschnitt 15 dient dazu, die von den Klammern festgehaltenen, z.B. unsauberen Flaschen 1 auf einen drehbar gelagerten Sammelteller 17 zu leiten, während der Abschnitt 16 die von den Klammern nicht gehaltenen, z.B. sauberen Flaschen 1 wieder der Fördereinrichtung in - uührt, damit dit orl der Prüfvorrichtung 5,6 als brauchb.l bekannten Flaschen all die Abfüllaiilage wcitcrgcieitt lfcrdcn.
Weiterhin weist die Kontrollstation einen Hubmagneten 20 m,t einem Stößel 21 auf, der bei Erregung des Hubmagneten 20 vorgeschoben wird und dabei die im Bereich der Prüfvorrichtung 5,6 befindliche Flasche 1 derart kippt, daß deren Hals in die zugehörige Klammer eingelegt wird.
Bei entregtem Hubmagneten 20 wird der Stößel 21 dagegen mittels einer nicht dargestellten Feder in der zurückgezogenen Stellung gehalten, so daß er die Flasche 1 nicht beeinflußt. Die Erregung bzw. Entregung des Hubmagneten 20 wird durch die Prüfvorrichtung 5,6 gesteuert.
In Förderrichtung hinter der Verzweigung weist die Sortiervorrichtung Gleitschienen 23,24,26,27 und 28 auf, die dazu dienen, die nach Durchlaufen der Kontrollstation von den Klammern nicht gehaltenen Flaschen 1 wieder auf die Fördereinrichtung 4 zu leiten, die von den Klammern gehaltenen Flaschen dagegen dem Sammelteller 17 zuzuführen und dabei in die vertikale Lage zurückzuschwenken.
Sortiervorrichtungen ähnlicher Art sind bereits bekannt (z.B. DE-PS'en 1 481 087 und 2 206 054, DE-AS 2 525 919, DE-OS'en 2 443 607 und 2 642 893). Weitere Einzelheiten lassen sich den genannten Druckschriften entnehmen, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
In Fig. 3 ist ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung dargestellt, die eine Fernsehkamera 5 mit vorgesetzter Optik 30 und eine Lichtquelle 6 enthält.
Die Lichtquelle 6 besteht im wesentlichen aus einer Lampe 31, einem hinter der Lampe 31 angeordneten Reflektor 32, z.B. einem Parabolspiegel, und einer in der Achse des Reflektors 32 angeordneten, mit dieser Achse einen Winkel bildenden Streuscheibe 33, die gleichzeitig als reflektierende Fläche wirl-t. Das mittels des Reflektors 32 auf die Streuscheibe 33 gerichtete Lichtbündel wird von die-Lol unter einen solchen Winlel reflel:tiert, d..E) dl c Achsc 311 des reflektierten Lichtbündels mit der Achse der Optik und der Achse der Fernsehkamera 5 übereinstimmt.
Die Streuscheibe 33 besteht beispielsweise aus einer mit einem Sandstrahl und in einem r.lektrolysebad behandelten, glatten und mattglänzenden Stahlplatte, die das Licht diffus reflektiert.
Das von der Streuscheibe 33 reflektierte, diffuse Lichtbündel tritt, bevor es in die Fernsehkamera 5 gelangt, von unten her durch die transparente Scheibe 13, die ebenfalls als Streucheibe ausgebildet sein und beispielsweise aus Michglas bestehen kann. Daher wird der Boden einer auf der Scheibe 13 durch die Prüfvorrichtung 5,6 laufenden Flasche 1 von unten her diffus beleuchtet, sobald die Flasche 1 die aus Fig. 3 ersichtliche Stellung einnimmt.
Mittels einer auswechselbaren Lochblende 35, deren Lochquerschnitt dem Querschnitt der Böden der im Einzelfall zu prüfenden Flaschen 1 angepaßt ist, wird dabei derjenige Bereich des Flaschenbodens festgelegt, der mit der Lichtquelle 6 beleuchtet werden soll.
Die Optik 30 dient dazu, den Flaschenboden bei der aus Fig. 3 ersichtlichen Stellung der Flaschen 1 in derjenigen gestrichelt angedeuteten Ebene 36 abzubilden, in der sich das die Abbildung aufnehmende Teil 37 der Fernsehkamera 5 befindet, das z.B. die Fotokatode eines Superorthikons oder die Signalplatte eines Vidikons sein kann.
Vorzugsweise weist die Optik eine nicht dargestellte Einstellvorrichtung auf, mittels derer unterschiedliche Ebenen des Flaschenbodens in der Ebene 36 abgebildet werden können.
Seitlich neben den an der Prüfvorrichtung 5,6 vorbeiwandernden Flaschen 1 ist ein Sensor 38 angeordnet, der immer dann ein Signal abgibt, wenn sich der Boden einer r: prüf@@de Flasche 1 genau innerhalb des Nc£ der Lochrt) fertgelegten Bereichs befindet bzw. die Flaschensch@@@ Lit der Achse 34 zusammenfällt. Bei dem Sensor kairn es sich beispielsweise um einen indulstiven, mit Kontaktr.tiften 29 6: Sternrad 7 zusnmenwirkenden Geber handeln.
Der Ausgang des Sensors 38 ist mit je einem Eingang eines Blitzgcrätes 41 und einer Auswerteschaltung 42 verbunden.
Das mit der Lampe 31 verbundene Blitzgerät 41 dient dazu, beim Eingang eines vom Sensor 38 abgegebenen Impulses die Lampe 31 einmal kurzzeitig einzuschalten, damit der Flaschenboden momentan beleuchtet und sein Momentbild in den speichernden Teil der Fernsehkamera 5 übernommen wird.
Die Auswerteschaltung 42 ist außerdem über eine Leitung 43 mit dem das BAS- (Bild-Austast-Synchron) Signal liefernden Ausgang der Fernsehkamera 5 und über eine Steuerleitung 44 mit dem Hubmagneten 20 verbunden, wobei die Leitung 43 auch mit dem Helligkeitseingang eines Monitors 45 verbunden ist, dessen Zeilenlauf über eine Steuerleitung 46 mit dem Zeilenlauf der Fernsehkamera 5 synchronisiert ist.
Die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Prüfvorrichtung ist wie folgt: Sobald sich eine Flasche 1 in der erwünschten Stellung befindet, wird vom Sensor 38 ein Signal erzeugt, das dem Blitzgerät 41 zugeführt wird, welches die Lampe 31 kurzzeitig einschaltet. Der beleuchtete Flaschenboden wird von der Fernsehkamera 5 erfaßt, in Form eines Ladungsbildes gespeichert und dann zeilenweise abgetastet, wobei die Fernsehkamera/5 über eine Leitung 47 von der Auswerteschaltung 42 so angesteuert wird, daß ihr Abtaststrahl einen vollständigen Bildzyklus durchläuft.
Das von der Fernsehkamera 5 erfaßte Bild kann gleichzeitig durch den Monitor 45 sichtbar gemacht werden, obwohl dieser hauptsächlich dazu dient, die Optik 30 einzustellen.
Die Auswerteschaltung 42 verarbeitet das von der Fernsehkamera 5 gelieferte Helligkeitssignal und führt dem Hubmagneten 20 beispielsweise immer dann ein Steuersignal zu, wenn eine Flasche als unsauber erkannt wird.
Zur Erkennung einer sauberen bzw. uns..ubercn Flasche wird von der Uberlegung ausgegangen, daß eine Verunreinigung 49 bzw. 50 an oberen bzw. unteren Bodenrand, eine Verunreinigung 51 bzw. 52 am linlcn bzw. rechten Seitenrand oder auch eine Verunreinigung 53 in einer mittleren Teil des Flaschenbodens (Fig. 4 bis 6) zu einem dunklen Fleck mit entsprechender Form innerhalb der Abbildung des Flaschenbodens führt und daß daher das bei der Abtastung des Flaschenbodens erhaltene Helligkeitssignal wenigstens teilweise unterhalb eines vorgegebenen, für einen sauberen Flaschenboden charakteristischen Helligkeitswertes liegt. Je nach Art der Verunreinigung können daraus unterschiedliche Erkennungsmethoden abgeleitet werden.
Eine sehr einfacheErkennungsmethode geht davon aus, daß beim Abtasten einer Verunreinigung 53 gemäß Fig. 6 das im Verlauf der Abtastung wenigstens einer Zeile erhaltene Helligkeitssignal wenigstens einmal unter den vorgegebenen Helligkeitswert sinkt. Daher ist ein unsauberer Boden dadurch gekennzeichnet, daß das Helligkeitssignal wenigstens einen Hell/Dunkel-Ubergang aufweist oder im Verlauf einer Zeile wenigstens zweimal erscheint. Zur Erkennung von Hell/Dunkel-Ubergängen kann erfindungsgemäß beispielsweise die Schaltungsanordnung nach Fig. 7 verwendet werden. Sie enthält eine Impulsverarbeitungsschaltung 55, deren Eingang mit der Leitung 43 (Fig. 3) verbunden ist. Die Impulsverarbeitungsschaltung 55 trennt aus dem BAS-Signal jeweils die Signale "Zeilenende" und "Anfang Hell" heraus, die am Ende einer jeden Zeile bzw.
immer dann erscheinen, wenn das Helligkeitssignal den vorgegebenen Helligkeitswert überschreitet. Die Signale "Zeilenende" werden über eine Leitung 56 dem RUcksetzeingang R einer bistabilen Kippschaltung bzw. eines Flipflops 57, die Signale "Anfang Helligkeit" dagegen über eine Leitung 58 und eine Verzögerungsschaltung 60 dem Setzeingang S des Flipflops 57 r'cführt. Der eine Ausgang Q2 des Flipflops 57 ist mit der -in.l Eingang einer U1TD-Schaltung 59 verbunden, descl. anderer Eingang an den Ausgang einer Verzögerungsschaltung 60 angeschlossen ist, de f ll Eingang ebenfalls die Signale "Anfang Helligkeit" zugeleitet werden.
Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Nach dem Abtasten einer jeden Zeile der Abbildung wird das Flipflop durch ein Signal "Zeilenende" in den Ausgangszustand versetzt, in welchem sein Ausgang Q1 gesetzt ist, während sein Eingang Q2 nicht gesetzt ist.
Überschreitet nun beim Abtasten der nächsten Zeile der Abbildung das Helligkeitssignal erstmals den vorgegebenen Helligkeitswert, setzt das daraufhin in der Leitung 58 erscheinenöe Signal "Anfang Helligkeit" das Flipflop 57 auf seinem Ausgang Q2, wodurch die UND-Schaltung 59 vorbereitet wird. Mittels der Verzögerungsschaltung 60 wird dabei verhindert, daß das Signal "Anfang Hell" noch von der UND-Schaltung übertragen werden kann. Wird nun ein sauberer Flaschenboden abgetastet, verbleibt die Schaltungsanordnung nach Fig. 7 bis zum Zeilenende im beschriebenen Zustand. Fällt dagegen aufgrund einer Verunreinigung, beispielsweise einer Verunreinigung 53 nach Fig. 6, das Helligkeitssignal im Verlauf der Abtastung einer Zeile kurzzeitig unter den vorgegebenen Helligkeitswert ab, um dann wieder über diesen Wert anzusteigen, dann erscheint vor dem Signal "Zeilenende" in der Leitung 58 erneut ein Signal "Anfang Helligkeit". Dieses Signal hat zwar kein Kippen des Flipflops 57 zur Folge, führt jedoch zu einem Steuersignal am Ausgang 61 der UND-Schaltung 59, da diese aufgrund des gesetzten Ausgangs Q2 des Flipflops 57 vorbereitet ist. Das am Ausgang 61 der UND-Schaltung 59 erscheinende Signal kann dazu verwendet werden, den Hubmagneten 20 anzusteuern.
Die In;uiver'rbeitungsschaltung 55 weist zweckmäßig einen einstellbaren Amplitudendiskriminator, z.B. eincn Schmitt-Trigger, für das Helligkeitssignal auf, mit dem der vorgegebene iielligkeitswert eingestellt werden kann, der zum Kippen des Flipflops 57 erwünscht ist.
Soll erreicht werden, daß am Ausgang 61 der UND-Schaltung 59 erst dann ein Steuersignal erzeugt wird, wenn während der Abtastung einer Zeile wenigstens zwei Hell/ Dunkel-Ubergänge beobachtet werden, kann mit dem Ausgang 61 der UND-Schaltung 59 ein einstellbarer Zähler verbunden sein, an dessen Ausgang erst nach einer vorgewählten Zahl von Hell/Dunkel-Ubergängen ein Signal erscheint.
Die beschriebene Art der Auswertung ist außerdem nicht auf den Fall beschränkt, daß das Steuersignal schon dann erzeugt wird, wenn nur innerhalb einer einzigen Zeile der Abbildung ein Hell/Dunkel-Ubergang beobachtet wird. Mit Hilfe eines mit dem Ausgang 61 der UND-Schaltung 59 verbundenen Zählers bzw. mit Hilfe von Vergleichsschaltungen läßt sich die Anordnung vielmehr auch so treffen, daß ein Steuerimpuls, der zum Aussortieren einer Flasche 1 führt, immer erst dann erzeugt wird, wenn in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Zeilen wenigstens je ein Hell/Dunkel-Ubergang angezeigt wird.
Mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 7 lassen sich solche Verunreinigungen 49 und 50 (Fig. 4) nicht ohne weiteres erkennen, die dazu führen, daß das Helligkeitssignal der Fernsehkamera während der Abtastung einer vollständigen Zeile ständig unter dem vorgegebenen Helligkeitswert bleibt. Ebensowenig ist die anhand Fig. 7 nicht beschriebene Schaltungsanordnung/ohne weiteres zum Erkennen von Verunreinigungen 51 und 52 nach Fig. 5 geeignet, weil sich beim Abtasten eines sauberen Flaschenbodens keine charakteristischen Hell/Dunkel-Übergänge ergeben würden. Für beide Arten von Verunreinigungen @@t jedcch @ie für die Verunreinigungen 53 charakteri-S@@@ch, daß beir. kentinuicrlichen Abtasten der Äbbilaungsscilen wenigstens eine Zeile trorhcar.acn ist, die Fcreiche bzn. Punkte mit unterhalb des vorgegebenen Helligkeitswertes licgendcn Helligkeitswerten besitzt.
Prinzipiell können derartige Verunreinigungen dadurch erkannt werden, daß zunächst innerhalb jeder abgetasteten Zeile ermittelt wird, wie lange das Helligkeitssignal tatsächlich oberhalb des vorgegebenen Helligkeitswertes gelegen hat, und daß die ermittelte Zeit dann mit derjenigen Zeit vergleichen wird, während welcher das Helligkeitssignal über dem vorgegebenen Helligkeitswert hätte liegen müssen, wenn dieses au der Abtastung eines sauberen Bodens resultieren würde. Vergleichsschaltungen dieser Art erfordern allerdings einen hohen Aufwand.
Erfindungsgemäß wird daher für den Fall, daß es sich um kreisförmige Gegenstände bzw. Flaschenböden handelt, die zu einer Abbildung in Form einer Kreisfläche führen, von der Erkenntnis ausgegangen, daß das aus der Abtastung jeder Zeile berechenbare Quadrat des Radius der Kreisfläche der Abbildung nicht nur beim Abtasten aller Zeilen einer Abbildung, sondern auch beim Abtasten der Abbildungen aller vorbeilaufenden Flaschen immer kontant sein muß, sofern es sich um Flaschen mit gleichgroßen Böden handelt. Erfindungsgemäß gilt daher eine Verunreinigung als erkannt, wenn der aus der Abtastung gewonnene Wert für das Quadrat des Radius der Kreisfläche von einem vorher festgelegten, für die durchlaufende Flaschensorte charakteristischen Wert abweicht.
Fig. 8 zeigt schematisch die Kreisfläche der Abbildung eines Flaschenbodens. Die Linie 62 bezeichnet eine willkürlich gewählte Abtastzeile und die Punkte A und B bezeichnen diejenigen Stellen, an welchen das Helligkeitssignal normalerwcisc über den vorgegebenen Helligkeitswert so sicigen bzv; unter den vorgegebenen Helligkeitswert fellen muß. Nit R ist d£r Radius der ireisfI-ehe bezeichnet, und a und b s-,r.d die Katheten eines recht-.inltligen Dreiecks, aus den sich nach der Beziehung R2 = a2 + b2 das Quadrat des Radius R errechnen läßt. Wegen a2 - (R-c)2 muß auch die Beziehung (R-c)2 + b2 = R2 erfüllt sein.
Die vertikale Strecke c ist definiert durch die Zahl der Fernsehzeilen zwischen dem oberen Scheitel der Kreisfläche und der momentan abgetasteten Zeile 62. Wird daher in einem Zähler der Wert R gespeichert und der Zähler dann für jede abgetastete Zeile um eine Stelle zurück gezählt, ergibt sich nach der Bildung des absoluten Betrags automatisch der Wert für a. Der Wert b läßt sich dagegen dadurch ermitteln, daß ein von einem Oszillator getakteter Zähler jeweils beim Erscheinen des Signals "Anfang Helligkeit ein- und beim Erscheinen des Signals "Ende Helligkeit" ausgeschaltet und der am Ende der abgetasteten Zeile erhaltene Zählerstand durch zwei dividiert wird.
Die auf diese Weise gewonnenen Werte für a und b müssen nach Quadrierung und Addition der erhaltenen Quadrate bei sauberer Flasche unabhängig davon zu einem konstanten Wert R2 führen, welche Zeile der Abbildung momentan abgetastet wird. Ist irgendeine Verunreinigung 51,52 oder 53 (Fig. 5 und 6) vorhanden, weicht der Zählerstand des zur Ermittlung des Wertes b verwendeten Zählers von dem bei einer sauberen Flasche für dieselbe Zeile erhaltenen Wert ab. Liegt dagegen eine-Verunreinigung 49 oder 50 (Fig. 4) vor, ist beim Abtasten irgendeiner Zeile der Abbildung zumindest der für a ermittelte Wert falsch. In beiden Fällen führt daher die am Ende wenigstens einer Zeile durchgeführte Berechnung des Wertes für R2 zu einem falschen Ergebnis.
Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Auswertungsprinzips ist in Fig. 9 dargestellt. Einer Impulsverarbeitungsscheltung 63 wird wie in Fall der Schaltung@ anordnung nach Fig. 7 das E@@Signal zugeführt. Aus diezum BAS-Signal werden Signale "Anfang Helligkeit" und.
"Ende Helligkeit" abgeleitet, die jeweils angeben, daß das Helligkeitssignal einen Du@kel/Hell- bzw. Hell/Dunkel-Ubergang ausführt. Die Signale "Anfang Helligkeit" werden über eine Leitung 64 dem Start-Eingang eines Horizontal-Z<hlers 65 zugeleitet, dessen Takt-Eingang mit einem Oszillator 66 verbunden ist. Die Signale "Ende Helligkeit" werden dagegen über eine Leitung 67 dem Stop-Eingang des Horizontal-Zählers 65 zugeführt. Die vom Horizontal-Zähler 65 während der Abtastung einer jeden Zeile gezählte Zahl an Taktimpulsen entspricht daher demjenigen Teil der abgetasteten Zeile, in welchem das Helligkeitssignal über dem vorgegebenen minimalen Helligkeitswert gelegen hat. Die erzeugte Binärzahl wird von einem Zwischenspeicher 68 übernommen. Eine nachgeschaltete Stufe 69 mit programmierbaren Teilern besorgt die Quadrierung der Binärzahl. Am Ausgang der Stufe 69 erscheint daher jeweils eine dem Wert b2 entsprechende Zahl.
igkeit" Die Signale "Anfang Hell/ werden außerdem über eine Leitung 70 dem Takteingang eines Vertikal-Zählers zugeleitet.
Damit dem Vertikal-Zähler 71 nur einmal pro Zeile ein Signal "Anfang Helligkeit" zugeführt wird, kann in die Leitung 72 ein gestrichelt angedeuteter Block 72 geschaltet sein, der nur das jeweils erste Signal "Anfang Helligkeit" einer Zeile durchläßt. Alternativ ist es möglich, die Impulsverarbeitungsschaltung 63 so auszulegen, daß in den Leitungen 64 und 70 nur das jeweils erste Signal "Anfang Helligkeit" jeder Zeile erscheint. Dies hätte den Vorteil, daß auch dem Horizontal-Zähler 65 nur jeweils ein Signal "Anfang Helligkeit" zugeführt wird, was große Abweichungen vom errechneten Wert b² zur Folge hat, wenn beispielsweise Verunreinigungen 53 nach Fig. 6 vorliegen.
Den Vertikal-Zähler 71 ist ein Zähler 74 mit programmierbarc@. Zählerstand vorgeschaltet. Mit die@@m Zähler 74 kann ein beliebiger Soll'c-rt dc Radius R im Vertikale Zähler 71 derart voreingestellt werden, daß der Vertikal-Zähler 71 durch jedes Signal "Bildende" automatisch auf die diesem Sollwert entsprechende Zahl zurückgesetzt wird.
Zweckmäßig ist der Zähler 74 mit einer Test-Taste gekoppelt, die bei einem Testlauf mit einer sauberen, in ihrer Größe den zu prüfenden Flaschen entsprechenden Flasche betätigt wird und zur Folge hat, daß der Zähler 74 die Hell-Zeilen über ein Halbbild zählt. Die am Ende des Probelaufs erhaltene Binärzahl des Zählers 74 entspricht dann dem Sollwert des Radius R Im übrigen zählt der Vertikal-Zähler 71 beim Eingang eines jeden Signals Anfang Helligkeit" um eine Stufe rUckwärts, beginnend bei der im Zähler 74 voreingestellten Zahl. Sein Zählerstand entspricht daher in der oberen Bildhälfte zu Jedem Zeitpunkt dem Wert a, in der unteren Bildhälfte dagegen dem Wert -a und in der Bildmitte dem Wert "Null". Dem Vertikal-Zähler 71 sind außerdem ein Zwischenspeicher 75 und eine Stufe 76 mit programmierbaren Teilern zwecks Quadrierung nachgeschaltet, so daß sich am Ausgang der Stufe 76 der Wert a2 ergibt.
Die Ausgänge der Stufen 69 und 76 sind mit einer Addierstufe 77, die gleichzeitig als Digital/Analog-Wandler wirken kann, zur Bildung des Wertes a² + b² verbunden, und der Ausgang der Addierstufe 77 ist mit dem einen Eingang einer Vergleichsschaltung 78 verbunden. Ein zweiter Eingang der Vergleichsschaltung 78 ist an einen Block 79 angeschlossen, dessen Eingang mit dem Ausgang des Zählers 74 verbunden ist und der die von diesem voreingestellte, dem Sollwert von R entsprechende Zahl beispielsweise in eine analoge, dem Wert R² entsprechende Vergleichsspannung umwandelt.
Der Ausgang der Vergleichsschaltung 78 ist schließlich mit einer Lingang einer ODER-Schaltung 80 verbunden, &n deren Ausgang 81 immer dann ein Steuersignal erscheint, \;CIlIl bei der Abtastung irgendeiner Zeile ein Wert für R2 erhalten wird, der um einen vorgewählten Betrag von dem vom Block 79 gelieferten Sollwert abweicht.
An einen anderen Eingang der ODER-Schaltung kann beispitsweise der Ausgang 61 der Schaltungsanordnung nach Fig. 7 angeschlossen sein, die durch den Block 82 angedeutet ist und zusätzlich vorhanden sein kann. Mit dem Block 83 ist schematisch ein Zähler bezeichnet, der beispielsweise die Zahl der völlig dunklen Zeilen einer Abbildung zählt und ein Steuersignal abgibt, wenn eine bestimmte Anzahl derartiger Zeilen vorhanden ist.
Die anhand von Fig. 9 beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Vor dem Prüfen irgendeiner Flaschensorte auf Verunreinigungen wird entweder manuell oder mit Hilfe einer Test-Taste der für die zu prüfenden Flaschen erwünschte Wert für den Radius R des Flaschenbodens eingegeben. Dadurch wird einerseits der Vertikal-Zähler 71 durch die Signale "Bildende" jeweils richtig gesetzt, andererseits wird der Vergleichsschaltung 78 die richtige Vergleichsspannung zugeführt. Anschließend wird auf Prüflauf geschaltet. Um dabei zu vermeiden, daß wegen der fehlenden Synchronität zwischen dem Blitzgerät 41 (Fig. 3) und der Bildwechselfrequenz der Kamera 5 Teilbilder abgetastet oder die Abbildungen der Flaschenböden mehrfach ausgewertet werden, wird die Bildabtastung in der Kamera 5 vom Zeitpunkt des Blitzes (Ausgangssignal des Sensors 38) an bis zum Beginn einer neuen Bildperiode gesperrt. Außerdem wird die Auswertung nur während dieser neuen Bildperiode freigegeben, während die Kamera-Abtastung dann bis zum nächsten Blitz weiterläuft, damit das Restbild der Fotokatode entladen wird. Der zeitliche Ablauf dieser Vorgänge ist in Fig. 10 dargestellt, wobei in der ersten Zeile die Ausgangssignale 84 des Sensors 38, in der zzzeitrn Zcilc die BiS-Signele über das gesamte Bild Lit den "Bildende"-Signalen 85, in der dritten Zeile die Intervalle 86 der Sperrung der Dildabtastung in der Kamera 5 und in der letzten Zeile die Intervalle 87 für die Freigabe der Schaltungsanordnung nach Fig. 9 dargestellt sind.
Am Ende der Abtastung einer jeden Zeile wird automatisch geprüft, ob der durch die Abtastung der Zeile erhaltene Wert für R2 mit dem vorher durch Eichung festgelegten Wert für R2 übereinstimmt. Ist an irgendeiner Stelle des Flaschenbodens eine Verunreinigung oder befinden sich im Lichtweg zwischen dem Flaschenboden und der Kamera 5 irgendwelche anderen Fremdkörper oder Verunreinigungen, z.B. haften gebliebene Flaschendeckel, wird am Ausgang der ODER-Schaltung 80 ein Steuersignal erzeugt, das zur Ansteuerung des Hubmagneten 20 (Fig. 1) verwendet wird.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die in den Schaltungsanordnungen nach Fig. 7 und 9 dargestellten Schaltelemente. Anstelle der nach Fig. 9 vorgesehenen digitalen Auswertung ist eine analoge Auswertung möglich. Weiterhin ist eine Abtastung mit Zeilensprung ebenso möglich wie eine Abtastung ohne Zeilensprung.
Die Zahl der pro Abbildung für die Auswertung verwendeten Abtastzeilen ist frei wählbar und hängt im wesentlichen von der erwünschten Empfindlichkeit ab. Anstelle von Flaschen können auch Gläser und andere durchsichtige Gegenstände geprüft werden.

Claims

Patentansprüche 0Verfahren zum Prüfen eines transparenten Gegenstandes auf Verunreinigungen durch impulsförmiges Beleuchten des Gegenstandes, optisches Abbilden des Gegenstandes und elektronisches, kontinuierliches Abtasten und Auswerten einer Vielzahl von Zeilen der Abbildung mit Mitteln der Fernseht.eclunil, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand von seiner einen Breitseite her mit diffusem Licht beleuchtet und von seiner anderen Breitseite her optisch abgebildet wird, und daß der Gegenstand nur dann als sauber erkannt wird, wenn die Helligkeitswerte aller Bereiche einer vorgewählten Anzahl der Zeilen der Abbildung oberhalb eines vorgewählten minimalen Helligkeitswertes liegen.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand nur dann als sauber erkannt wird, wenn die Helligkeitswerte aller Bereiche aller abgetasteten und ausgewerteten Zeilen der Abbildung oberhalb des minimalen Helligkeitswertes liegen.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abtasten jeder Zeile der Abbildung ein kontinuierliches elektrisches Signal mit den Helligkeitswerten der Zeile entsprechenden Amplituden erzeugt und dieses Signal mit elektronischen Mitteln ausgewertet wird.
1) Verf@@@@lich eine der Ansprüche 1 bis 3, dadurch L.' @@@@@ ( daß der Gegenste@@ als@@@@@auber Sbtastuz @@@ H@lligkeitsverte wälrend der Abta&tun; ver@gsten@ einer Zeile der Abbildung ständig unter dem vergegebenen: Helligkeitsvert bleiben.
>) Vorfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenstand mit kreisförmigem Querschnitt als unsauber erkannt wird, wenn die Summe aus dem Quadrat des Abstandes (a) einer abgetasteten Zeile (62) von Mittelpunkt der zugehörigen kreisförmigen Abbildung und dem Quadrat der Länge (b) desjenigen Teils dieser abgetasteten Zeile (62), für den die Helligkeitswerte oberhalb des vorgegebenen Helligkeitswertes liegen, von einem vorgegebenen, für die Kreisfläche der Abbildune, cherakteristischen Wert 3 R") charakteristischen Wert ) abweicht.
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erkennen eines unsauberen Gegenstandes ein Steuersignal erzeugt wird.
7) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Kontrollstation für den zu prüfenden Gegenstand, die eine auf der einen Breitseite des Gegenstandes angeordnete, impulsförmig arbeitende Lichtquelle zum Beleuchten des Gegenstandes, eine Optik zum Abbilden des beleuchteten Gegenstandes in einer Bildebene, eine Fernsehkamera zum zeilenweisen Abtasten der Abbildung des Gegenstandes und eine Auswerteschaltung zum Auswerten des mittels der Fernsehkamera beim Abtastvorgang erhaltenen elektrischen Helligkeitssignals enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (30) und die Fernsehkamera (5) im Vergleich zur Lichtquelle (6) auf der anderen Seite des Gegenstandes (1) angeordnet sind und daß die Auswerteschaltung (42) so ausgebildet ist, daß ein Steuersignal erzeugt wird, wenn die Amplitude des bei der Abtastung irgendeiner @@ile der V@@@ldung erhaltenen Helligkeitssign@l@ @@@@-@@@@@ @@@@@@ @@@@@@ vergegeb@@@@, dem CICL. iIcll:i Hellig-Veitswert @@@@chenden Sch@@@ lwert unterschreitet.
S.) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gel:cnnzcichnct, daß die Auswcrtechaltung (42) Mittel zur Einstellung des Schwellwertes auirweist.
9) Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daj die Optik (30) eine Einstellvorrichtung zum Abbilden unterschiedlicher Ebenen des Gegenstandes (1) aufweist.
10) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) eine reflektierende Streuscheibe (33) aufweist.
11) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen der Lichtquelle (6) und dem Gegenstand (1) eine Lochblende (35) mit einem Lochquerschnitt angeordnet ist, der dem Querschnitt des zu prüfenden Teils des Gegenstandes (1) entspricht.
12) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine bistabile Kippschaltung (57) aufweist, deren einem Eingang (S) die Signale "Anfang Helligkeit" und deren anderem Eingang (R) die Signale "Bildende" zugeführt werden und deren einer Ausgang (Q2) mit dem einen Eingang einer UND-Schaltung (59) verbunden ist, deren anderem Eingang ebenfalls die Signale "Anfang Helligkeit" zugeführt werden.
13) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem einen Eingang (S) der Kippschaltung (57) ein Amplitudendiskriminator mit einstellbarem Schwellwert vorgeschaltet ist.
14) Vorrichtung nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen mit seinem Takteingang an einen Oszillator (66) und mit seinem Ausgang an eine Quadrierschaltung (69) angeschlossenen Horizontal-Zähler (65), der während der Abtastung einer Zeile der Abbildung ein- bzw. ausgeschaltet wird, wenn das Helligkeitssignal den vorgegebenen minimalen Helligkeitswert über- bzw. unterschreitet, ferner durch einen mit seinem Ausgang an eine Quadrierschaltung (76) angeschlossenen Vertikal-Zähler (71) zur Feststellung des Abstandes der abgetasteten Zeile vom Mittelpunkt der Kreisfläche der Abbildung, durch eine mit den Ausgängen der Quadrierschaltungen (69,76) verbundene Addierschaltung (77) und durch eine mit dem Ausgang der Addierschaltung (77) verbundene Vergleichsschaltung (78) mit einem an eine Vergleichsspannungsquelle (79) angeschlossenen Eingang.
15) Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Vertikal-Zähler (71) auf eine vorgewählte Zahl und die Vergitchsspannung auf einen dem Quadrat dieser Zahl entsprechenden Wert voreinstellbar ist.
16) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera (5) mit einem Monitor (45) zur Sichtbarmachung des abgebildeten Teils des Gegenstandes verbunden ist.