DE2938235A1 - Vorrichtung zur feststellung eines fremdkoerpers auf einem gegenstand, beispielsweise einer flasche - Google Patents

Vorrichtung zur feststellung eines fremdkoerpers auf einem gegenstand, beispielsweise einer flasche

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DE2938235A1 DE19792938235 DE2938235A DE2938235A1 DE 2938235 A1 DE2938235 A1 DE 2938235A1 DE 19792938235 DE19792938235 DE 19792938235 DE 2938235 A DE2938235 A DE 2938235A DE 2938235 A1 DE2938235 A1 DE 2938235A1
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Description

20.September 1979 9494 s/ür
KIRIN BEER KABUSHIKI KAISHA 26-1, Jingumae 6-Chome,
Shibuya-Ku, Tokio/Japan
Vorrichtung zur Feststellung eines Fremdkörpers auf einem Gegenstand, beispielsweise einer Flasche
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung eines Fremdkörpers auf einem Gegenstand, beispielsweise einer Flasche,gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Im allgemeinen werden wiederverwendbare Flaschen, die beispielsweise für Bier, alkoholische und alkoholfreie Getränke verwendet werden, oder Flaschen für Speisen bzw. Lebensmittel zur Wiederverwendung gesammelt. Derartige wiederverwendbare Flaschen werden mittels einer Flaschenreinigungseinheit ge-
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reinigt, Om Fremdkörper zu beseitigen. Manchmal ist· es jedoch schwierig, daß die Flaschenreinigungseinheit die1 Fremdkörper vollständig beseitigt, die fest an der Flasche ankleben. Daher muß eine derartige Flasche vor oder nach dem Flaschenreinigungsprozeß aus der Flaschenfüll-Linie entfernt werden.
Es gibt zwei Arten von Vorrichtungen zur Fremdkörperfeststellung, wobei eine derartige Vorrichtung den Körper (Mantel) einer Flasche inspiziert, während die andere Art von Vorrichtungen den Boden inspiziert. Bei der erstgenannten Vorrichtung wird Licht von außen auf die Flasche gerichtet, während die Flasche gedreht wird, und das Licht gelangt durch die Flasche und wird durch ein darin eingesetztes fotoelektrisches Element erfasst. Dies bedeutet, daß das fotoelektrische Element verwendet wird, um die Menge des durchgelassenen Lichtes, das erhalten wird, wenn ein bestimmter Bereich der Flasche einen Fremdkörper aufweist, mit der Menge von durchgehendem Licht verglichen wird, die erhalten wird, wenn der bestimmte Bereich keinen Fremdkörper aufweist, so daß der gesamte Körper der Flasche auf einen Fremdkörper überprüft wird. Die Erfassungsvorrichtung ist jedoch im Hinblick auf folgende Punkte nachteilig: Da die Flasche mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird, resultiert dies in einer massigen Geräteapparatur und in hohen Herstellungskosten, während die Genauigkeit bei der Erfassung
von Fremdkörpern gering ist. Außerdem ist es erforderlich, das fotoelektrische Element in die Flasche einzusetzen/ die Luft in der Flasche kann kontaminieren, was ein Problem in der Nährmittelhygiene hervorruft.
Außerdem ist eine Vorrichtung zur Fremdkörperfeststellung bekannt, bei der eine Lichtquelle auf einer Seite der zu prüfenden Flasche
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vorgesehen wird, wobei die Flasche mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird,<so daß die Flasche mit dem Licht bestrahlt wird; eine Fernsehkamera, die eine Speipherbildröhre verwendet, ist auf der gegenüberliegenden Seite der Flasche zur Überprüfung der Flasche vorgesehen. Bei dieser Vorrichtung wird die Position der zu überprüfenden Flasche mechanisch erfasst und die gesamte Flasche wird mit einer Abtastzeile (Abtastlinie) überprüft. Die Vorrichtung hat jedoch folgenden Nachteil: Da die Position der zu überprüfenden Flasche mechanisch erfasst wird, wie vorstehend angegeben ist, kann sich ein Fehler bei der Positionserfassung ergeben und es ist schwierig, die Oberfläche der Flasche gleichförmig zu überprüfen. Außerdem ist es einer Fernsehkamera nicht möglich, zwei Flaschen oder mehr gleichzeitig zu überprüfen. Demzufolge ist es schwierig, die UberprUfungs- bzw. Inspektionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Da die Flasche mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, führt dies zu einer großen Apparatur und die Uberprüfungskosten werden erhöht.
Um die vorstehenden Schwierigkeiten zu vermeiden, wurde bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der Licht von außen auf eine Flasche gerichtet wird, die durch einen Förderer transportiert wird und mit niedriger Geschwindigkeit gedreht wird; eine Fernsehkamera ist auf der gegenüberliegenden Seite der Flasche vorgesehen und wird verwendet, um den gesamten Körper der Flasche zu inspizieren. Es ist jedoch schwierig, die Flaschen mit hoher Genauigkeit zu überprüfen. In den Endabschnitten der Flasche oder in dem Bereich, der nicht dem mittleren Bereich der Flasche entspricht, in welchem Zeichen oder Markierungen, die räumlich gebogen sind, vorgesehen sind, oder an welchem die Glaswanddicke nicht gleichförmig ist oder eine Verbindung (ein Übergang) vorgesehen ist, ist der optische Weg des durch derartige Abschnitte geführten Lichtes größer oder
Schatten werden durch optische Brechung hervorgerufen, so daß ein Signal, welches ähnlich dem durch einen Fremdkörper auf der Flasche erzeugten Signal ist, hervorgerufen wird, welches es schwierig macht, die Flasche mit hoher Genauigkeit zu überprüfen.
Außerdem ist eine Vorrichtung zur Fremdkörperfeststellung mit einer Speicherbildaufnahmeröhre vorgeschlagen worden, die einen elektrischen Blitz als Lichtquelle verwendet. Diese Vorrichtung beinhaltet allerdings folgende Nachteile: Wegen des Nachbild-Phänomens der Bildaufnahmeröhre ist es schwierig, die Uberprüfungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Es ist notwendig, das Blitzlicht bzw. die Blitzlampe häufig auszuwechseln. Außerdem ist es schwierig, die Überprüfung mit hoher Genauigkeit in den peripheren Bereichen der Flasche vorzunehmen, an welchen Zeichen oder räumlich gebogene Markierungen vorgesehen sind oder ein Übergang gebildet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die angegebenen Schwierigkeiten bekannter Vorrichtungen dieser Art beseitigt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Feststellung von Fremdkörpern, wobei diese Vorrichtung einfachen Aufbau und niedrige Herstellungskosten mit sich bringt. Die Vorrichtung kann auf einfache Weise einen Fremdkörper oder einen Bruch bzw. Riss in der Flasche
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mit hoher Genauigkeit feststellen, so daß die Überprüfung von Flaschen od.dgl. arbeitssparend durchgeführt werden kann.
Außerdem schafft die Erfindung eine Vorrichtung, bei der ein Uberprüfungsabschnitt automatisch von einem Videosignal bestimmt wird, welches einen zu prüfenden Gegenstand, beispielsweise eine Flasche, betrifft, wobeider der Prüfung unterliegende Bereich einer Flächenüberprüfung bzw. Oberflächenüberprüfung mit hoher Genauigkeit ausgesetzt wird.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung von Fremdkörpern, wobei auf optische Weise festgestellt wird, ob die zu prüfenden Gegenstände, beispielsweise Bier- oder Saftflaschen, Fremdkörper, wie Staubreste oder Sprünge, beinhalten.
Flaschen für Bier, alkoholische Getränke oder nichtalkoholische Getränke werden im allgemeinen zur Wiederverwendung gesammelt. Derartige wiederverwendbare und gesammelte Flaschen weisen häufig Fremdkörper auf, beispielsweise Staub, Überreste oder Sprünge, so daß sie aus der Flaschenfüll-Linie entfernt werden müssen, und zwar vor oder nach dem Flaschenreinigungsprozeß. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfüllt die notwendigen Voraussetzungen für eine derartige Vorrichtung zur Feststellung von Fremdkörpern. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine fotoelektrische Umwandlungseinheit auf, die mehrere lichtempfangende Elemente enthält, sowie eine Videosignal-Verarbeitungseinheit zur kontinuierlichen Ausführung eines Vergleichs und einer Entscheidung der Erfassungssignale von zwei benachbarten Punkten, die mittels der fotoelektrischen Umsetzungseinrichtung erfasst werden, um festzustellen, ob die Flasche od.dgl. einen Fremdkörper aufweist oder nicht.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung anhand der Zeichnungen zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Vorrichtung zur Feststellung von Fremdkörpern,
Fig. 2 eine Darstellung eines ladungsgekoppelten Speichers weichereine fotoelektrische Umsetzungseinrichtung bildet, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen ist,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Videosignalverarbeitung, die ein durch die fotoelektrische Umsetzungseinrichtung erfasstes Detektorsignal verarbeitet,
Fig. 4 eine Darstellung einer Vorrichtung zur Feststellung von Fremdkörpern, die auf einer tatsächlichen Flaschenfüll-Linie montiert ist,
Fig. 5 einen Mechanismus zur Drehung von leeren Flaschen,
Fig. 6 eine Darstellung eines Beispiels einer Vorrichtung zur Fremdkörper-Feststellung, die mit einem Mechanismus zur Rotation von Flaschen versehen ist,
Fig. 7 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung,
Fig. 8 eine Darstellung einer weiter abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung,
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Fig. ?. eine Darstellung des'Bildes' einer zu überprüfenden Flasche,' welches auf den' Elementen -einer ladungsgekoppelten Eirtrichtung (CCD-Einrichtung) gebildet Wird, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen ist,
Fig. 10 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Ausgangswerte von Stereosignalen, die von den CCD-Elementen, die entlang der Linie A-A" in Fig.9 vorgesehen sind, erzeugt werden,
Fig. 11 ein Flaschenende-Signal, das durch die Flaschenende-Erfassungsschaltung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig.8 erzeugt wird,
Fig.' 12 einen Impuls einer Verzögerungsschaltung, beispielsweise eines Univibrators,
Fig. 13 ein UberprUfungs-Bereichssignal von einer Uberprüfungs-Bereichssignale erzeugenden Schaltung,
Fig. 14 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung,
Fig. 15 das Bild einer zu überprüfenden Flasche, das auf den CCD- Elementen in der Erfassungseinheit gebildet wird,
Fig. 16 Ausgangswerte von Videosignalen entsprechend Fig.15,
Fig. 17 ein Beispiel eines Flaschenende-Erfassungssignals entsprechend Fig. 16, und
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Fig. 18 ein Beispiel eines UberprUfungsbereichs-Signals entsprechend Fig.17.
Fig. 1 gibt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips für eine Vorrichtung zur Erfassung von Fremdkörpern gemäß der Erfindung wieder. Von einer Lichtquelle 1 wird Licht emittiert, das durch eine Streuplatte 2 gestreut wird; infolgedessen wird gestreutes Licht 3 auf eine leere Flasche 4 projiziert. Durch die leere Flasche 4 hindurchgegangene Lichtstrahlen werden durch einen Kondensor 6 konzentriert und dann auf eine fotoelektrische Umsetzungseinrichtung 8, beispielsweise einen ladungsgekoppelten Speicher (CCD-Einrichtung) gerichtet, der in einer Kamera enthalten ist, so daß das Bild der Flasche auf einer Licht empfangenden Oberfläche der Einrichtung 8 abgebildet wird.
Die fotoelektrische Umsetzungs- oder Wandlereinrichtung 8 weist mehrere Licht empfangende Elemente auf, die in der in Fig. 2 gezeigten Weise angeordnet sind. Eine ladungsgekoppelte Einrichtung 9, die im folgenden als "CCD-Einrichtung 9" bezeichnet ist, weist bei ihrem Einsatz in der in Fig.l gezeigten Vorrichtung beispielsweise einige Tausend bis einige Hunderttausend von Elementen 10 auf, die Ausgangssignale liefern, welche proportional zu der Menge des einfallenden Lichtes sind.Eine nicht dargestellte Einrichtung zur aufeinanderfolgenden Abgabe von Ausgangssignalen von den Elementen 10 ist in der CCD-Einrichtung 9 vorgesehen. Da die Ausgangssignale der Elemente 10 aufeinanderfolgend abgegeben werden, wird die gesamte Oberfläche des Flaschenkörpers abgetastet. Wenn die Flasche einen Fremdkörper enthält, wird die auf das Element oder die Elemente entsprechend der Position des Fremdkörpers gerichtete Lichtmenge verringert. Demzufolge kann das Vorliegen oder
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Nichtvorliegen eines Fremdkörpers durch Erfassung der Abnahme der einfallenden Lichtmenge festgestellt werden. Die Erfassungssignale werden von den Elementen 10 der Einrichtung 9 durch vertikale Abtastung der Elemente 10 erzeugt, wobei die Abtastung mit der äußerst linken Spalte derselben eingeleitet wird. Das gesamte Bild 10 der Flasche, das auf der Oberfläche der CCD-Einrichtung erzeugt wird, wird abgetastet.
Außerdem ist eine Einrichtung zur Verarbeitung der Erfassungssignale vorgesehen, welche von der fotoelektrischen Viandlereinrichtung 8 erzeugt werden, wie dies im folgenden unter Bezugnahme auf Fig.3 erläutert wird.
Das von der Wandlereinrichtung 8 abgegebene Video-Erfassungssignal wird einem Analog/Digital-Wandler 14 zugeführt, so daß dieses Signal leicht verarbeitet werden kann. In dem Wandler 14 wird das Erfassungssignal in ein digitales Signal umgesetzt. Die auf diese Weise erhaltenen digitalen Signale werden direkt oder über einen Speicher bzw. ein Register 15 einem Komparator 16 zugeführt, in welchem die Größen der digitalen Signale entsprechend zwei benachbarten Punkten einem Vergleich und einer Unterscheidung unterworfen werden. Wenn somit die Differenz zwischen den beiden Signalen größer als ein vorbestimmter Wert ist, kann das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Fremdkörpers sicher durch Erfassung der Ausgangssignale festgestellt werden.
Die digitalen Signale, welche zwei Punkten entsprechen,werden kontinuierlich durch den Komparator 16 gemäß vorstehender Erläuterung einem Vergleich ausgesetzt. Dies wird aus dem Grund durchgeführt, weil es eine Vielzahl von Flaschen gibt, d.h. Flaschen unterschied-
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lichen Typs, Art, Farbe, Form, Dicke, usw. Demzufolge sind die durch die unterschiedlichen Flaschen hindurchgefUhrten Lichtgrößen unterschiedlich. Außerdem wird die Menge des durch eine Flasche hindurchgeführten Lichtes durch Zeichen beeinträchtigt, die räumlich darauf gebogen sind. Diese Faktoren machen es schwierig, das Vorliegen oder Nichtvorliegen von Fremdkörpern in der Flasche zu unterscheiden oder zu erfassen. Um diese Wirkungen auf ein Minimum zu reduzieren, werden digitale Signale, die den beiden Punkten entsprechen, kontinuierlich verglichen. Wenn die CCD-Einrichtung 9 entlang der Achse einer Flasche abtastet, ist die Änderung der Lichtmenge zwischen den beiden Punkten des Flaschenkörpers, die benachbarten Elementen 10 der CCD-Einrichtung 9 entsprechen, relativ klein. Durch Ausnutzung dieser Tatsache wird die Erfassung eines Fremdkörpers entsprechend der Größe der Änderung der Lichtmenge ausgeführt, die sich infolge des Durchgangs des Lichts durch die beiden vorstehend erwähnten Punkte ergibt.
Die vorstehend erläuterte Vorrichtung zur Fremdkörper feststellung wird im folgenden unter Bezugnahme auf den Fall weiter erläutert, in welchem sie bei einer tatsächlichen Flaschenabfüll-Linie eingesetzt wird.
Fig. 4 ist eine Aufsicht auf die Vorrichtung, die auf einer Flaschenfüll-Linie vorgesehen ist. Leere Flaschen 4, die wiederverwendet werden sollen, werden durch ein Förderband 18 in vorbestimmten Intervallen transportiert. Fremdkörper an den Flaschen 4 werden durch die Vorrichtung erfasst; es ist jedoch sehr schwierig für die Vorrichtung, Fremdkörper an dem Endabschnitt einer Flasche festzustellen. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, können zwei CCD-Kameras 20A und
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2OB vorgesehen sein, um einen Winkel von beispielsweise 90 gegenüber einer Flasche zu bilden, so daß die CCD-Kamera 2OA einen Bereich a-b erfasst, während die CCD-Kamera 20B einen Bereich c-d erfasst; dies bedeutet, daß der gesamte Flaschenkörper durch die beiden CCD-Kameras 20A und 2OB überprüft bzw. erfasst wird. Jede CCD-Kamera ist ähnlich aufgebaut, wie in Fig.! dargestellt ist; dies bedeutet, daß eine Kondensorlinse und eine CCD-Einrichtung in jedem Kamerakörper enthalten sind.
Eine Methode, die eine äußerst wirksame Erfassung des Mund-Abschnitts und des Abschnitts einer Flasche mit gebogenen Zeichen mit der Vorrichtung ermöglicht, ist in Fig. 5 gezeigt, wobei die Erfassung bei einer Drehung der Flasche mit niedriger Geschwindigkeit ausgeführt wird. In diesem Fall wird der Mittelabschnitt B der Flasche in einer Vertikalrichtung erfasst bzw. abgetastet. Ein konkretes Beispiel des Verfahrens wird unter Bezugnahme auf Fig.6 erläutert. Beide Seiten jeder leeren Flasche 4, die durch einen Flaschenförderer 22 transportiert werden, werden durch Flaschenträger 23 und 24 in Form endloser Bänder gehalten. Da die Antriebsgeschwindigkeit des Flaschenträgers 23 größer als die des Flaschenträgers 24 ist, wird jede leere Flasche 4 befördert, während sie gleichzeitig langsam in Richtung eines Pfeiles C gedreht wird. Eine Vielzahl, beispielsweise vier,CCD-Kameras sind in vorbestimmten Intervallen auf einer Seite des Gebietes angeordnet, in welchem' die Flasche 4 in der vorstehend beschriebenen Weise gedreht wird. Die CCD-Kameras 25 überprüfen nur den mittleren Abschnitt der Flasche 4 im Hinblick auf die Größen der Lichtmengen, die durch die Flasche 4 von der Lichtquelle 1 her durchgeführt werden. Entsprechend kann die gesamte Umfangsfläche der Flasche 4 überprüft werden, während die Flasche 4 eine oder eine halbe Drehung ausführt.
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Ein Fremdkörper auf der Flasche kann beispielsweise Ze llophan
sein, welches optisch anisotrop und transparent ist. Eine
Vorrichtung zur Erfassung eines derartigen Fremdkörpers wird nachfolgend erläutert.
Aus Fig.7 ist ersichtlich, daß Licht von einer Lichtquelle 1 durch eine Streuplatte 2 gestreut wird. Das resultierende Streulicht wird durch ein Polarisationsfilter 27 polarisiert, welches beispielsweise eine Polarisierungsebene in der Y-Achsrichtung liegend aufweist. Das auf diese Weise erhaltene Licht wird auf eine Flasche 4 gestrahlt bzw gerichtet. Das durch die Flasche 4 hindurchgeführte Licht wird wieder durch ein Polarisationsfilter 28 polarisiert, dessen Polarisierungsebene senkrecht zu der des vorstehend beschriebenen Polarisationsfilters 27 ist, wonach das Licht einer CCD-Kamera 25 zugeführt wird. Ein Video-Erfassungssignal, welches von der CCD-Kamera 25 abgegeben wird, wird einem Vergleich und einer Unterscheidung durch eine Videosignaleverarbeitende Vorrichtung 13 gemäß Fig. 3 ausgesetzt, so daß das Vorliegen oder Nichtvorliegen von transparentem Material, beispielsweise einem Zellophanteil, erfasst wird.
Wenn ein Fremdkörper, wie beispielsweise ein Zellophanteil, an dem Flaschenkörper anklebt, wird das auf die Flasche 4 gerichtete polarisierte Licht durch den Fremdkörper gestreut. Dieses gestreute Licht gelangt durch das Polarisationsfilter 28, dessen Polarisationsebene senkrecht zu der des Polarisationsfilters 27 steht. Daher können transparente Fremdkörper oder Risse dadurch erfasst werden, daß das durchgelassene Licht mit der CCD-Kamera 25 erfasst wird.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Überprüfung
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durch automatische Bestimmung des UberprUfungsbereichs eines zu prüfenden Gegenstands bestimmt Wird, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig.8 erläutert.
In Fig.8 ist mit 110 eine Lichtquelle bezeichnet, die in der Vorrichtung zur Erfassung von Fremdkörpern enthalten ist. Licht 111 von der Lichtquelle 110 wird gleichmäßig durch eine Streuplatte 11 gestreut und dann zu Flaschen 113 geführt, die überprüft werden und von einem nicht gezeigten Förderer kontinuierlich gefördert werden. Das durch die Flasche 113 hindurchgegangene Licht wird durch eine Kondensorlinse 114 konzentriert und dann einer zweidimensionalen CCD-Einrichtung 115 zugeführt, die als fotoelektrische Wandlereinrichtung dient. Die CCD-Eiprichtung 115 ist mit einer synchrone Signale erzeugenden Schaltung ausgerüstet und weist mehrere CCD-Elemente 116 (Fig.9) auf. Das Abtasten der CCD-Elemente 116 wird in Richtung eines Pfeiles A ausgeführt, welcher der Achse der Flasche 113 entspricht, genau genommen entlang den Pfeilen a,b,c in der aufgeführten Reihenfolge, von links nach rechts (in Richtung des Pfeiles B).
Videosignale, die von den Elementen 116 der CCD-Einrichtung 115 abgegeben werden, werden durch einen Signalverstärker 118 verstärkt und dann an eine Wellenformschaltung 119 angelegt; die Schaltung
formt das einen Fremdkörper repräsentierende Signal in einem Videosignal VS; außerdem wird das Signal des Verstärkers 118 an eine Flaschenende-Detektorschaltung 120 angelegt, die den Endabschnitt der zu überprüfenden Flasche 113 verstellt, sowie an eine Schaltung 121, welche die Reihenfolge der dem Uberprüfungsabschnitt zugeführten Flaschen speichert. Die Wellenformschaltung 119, die eine Signalpegel-Komparatorschaltung enthält, erfasst ein einen Fremdkörper repräsentierendes Signal aus dem Videosignal VS (Fig.10) und formt
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es, um eine Video-Signalwelle VSA zu liefern. Das auf diese Weise geformte Signal VSA wird einer Gatterschaltung 123 zugeführt. '
Die Detektorschaltung 120 für das Flaschenende erfasst die Position des Endes einer Flasche 113 mit Hilfe des Videosignals von der CCD-Einrichtung 115, um ein Detektorsignal DS zu erzeugen, welches an eine Schaltung 124 zur Erzeugung eines Uberprüfungsabschnittssignals angelegt wird.Die Schaltungen 124 und 120 bilden eine Schaltung zur Bestimmung eines Uberprüfungs- oder Inspektionsbereichs, welche einen Uberprüfungsbereich mit Hilfe des Flaschenende-Erfassungssignals DS der Schaltung 120 bestimmen, wodurch ein Uberprüfungsbereichsignal RS erzeugt wird, dps an die Gatterschaltung und die Speicherschaltung 121 angelegt wird. :
In der Detektorschaltung 120 wird eine große (abnehmende) Änderung des Pegels des Videosignals VS, die durch das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Flasche hervorgerufen wird, durch einen Differenzierkomparator od.dgl. erfasst, um das Flaschenende-Signal (Fig.11) zu erzeugen. Dieses Signal wird in den Impuls DS (Fig.12) umgewandelt, der eine vorbestimmte Impulsdauer hat, indemein Univibrator od.dgl. verwendet wird; der Impuls DS wird der Schaltung 124 zur Erzeugung eines Uberprüfungsbereichssignals zugeleitet. Abhängig von der hinteren Flanke des Impulses DS wird das Signal RS (Fig.13) erzeugt, welches im wesentlichen dem mittleren Abschnitt einer Flasche entspricht. Das Signal RS hat eine Impulsbreite, welche beispielsweise zwei Spalten von Elementen 116 entspricht, die sich entlang der Achse einer Flasche erstrecken. Durch das Signal RS kann der mittlere, bandförmige Bereich, der sich entlang der Achse der Flasche 113 erstreckt, als Uberprüfungsbereich (Breite) herangezogen werden. Die Zeitverzögerung (impulsbreite), die durch einen Univibrator
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hervorgerufen wird, kann in geeigneter Weise dadurch bestimmt werden, daß die Zeitkonstante einer Schaltung, bestehend aus einem Kondensator C und einem Widerstand R, gesteuert wird. Somit können die verschiedenartigsten Flaschen unterschiedlicher Größe überprüft werden.
Die Gatterschaltung 123 empfängt das Signal RS und das Signal VSA von der Wellenformschaltung 19. Die Gatterschaltung 123 läßt jedoch nur das Videosignal VSA, welches dem Signal RS entspricht, von den angelegten Signalen VSA durch bzw. nimmt dieses Signal auf, wodurch ein Signal GS (pick up-Signal) erzeugt wird, das an eine signalerzeugende Selektionsschaltung 125 angelegt wird. Die Schaltung 125 arbeitet dahingehend, daß das Videosignal GS erfasst wird, das von der Gatterschaltung 123 zugeführt wird, um zu unterscheiden, ob die in der Prüfung befindliche Flasche akzeptabel ist oder nicht, um ein Unterscheidun'gs- oder Selektionssignal SS zu erzeugen, das an eine Schaltung 126 angelegt wird, um eine defekte Flasche zu speichern und ein Signal für ein Entfernen (der Flasche) zu erzeugen.
Die Schaltung 126 empfängt das für die Flaschenreihenfolge repräsentative Signal OS von der Schaltung 121, welche die Flaschenreihenfolge speichert. Wenn die Bilder mehrerer Flaschen 113 auf die CCD-Einheit 115 gleichzeitig projiziert werden, speichert die Schaltung 121 die Uberprüfungsreihenfolge der Flaschen 113 durch Empfang des Synchronsignals, welches in dem Videosignal VS enthalten ist, sowie des Signals RS von der Schaltung 124, um dadurch das Signal OS der Schaltung 126 zuzuführen. Während der Periode der Zuführung des Signals OS von der Speicherschaltung 121 speichert die Schaltung 126 das Vorliegen oder Nichtvorliegen des Selektionssignals,
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das durch die Schaltung 125 zur Abgabe des Selektionssignals ' erzeugt wird und liefert ein Signal ES, welches für eine Flaschenentfernung repräsentativ ist/ wenn das Selektionssignal SS einen vorbestimmten Wert erreicht. Mit Hilfe dieses Signals ES wird eine Flasche automatisch von der Flaschenüberprüfungslinie entfernt, wenn sie dem Auslass bzw.der Station zur Entfernung zugeführt wird.
Die Arbeitsweise der auf diese Weise aufgebauten Detektorschaltung wird nachfolgend erläutert.
Das Licht 111 der Lichtquelle 110 wird gleichmäßig durch die Streuplatte 112 gestreut und dann auf die zu prüfende Flasche 113 gerichtet. Das durch die Flasche 113 gelangende Licht bildet das Bild der Flasche -mittels der Linse 114 auf die CCD-Einrichtung 115 ab. Das Licht wird größtenteils absorbiert, wenn es durch die Flasche 113 hindurchgeht. Somit wird das auf diese Weise erzeugte Bild der Flasche so geformt/ daß der lichtdurchlässige Abschnitt der Flasche gegenüber dem übrigen Abschnitt in der Lichtmenge äußerst unterschiedlich ist und der mittlere Abschnitt relativ hell ist, während der periphere Abschnitt wegen des Brechungsindex und der Konfiguration der Flasche relativ dunkel ist. Dieses optische Bild wird durch die CCD-Einrichtung 115 entsprechend Fig.10 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Aus Fig.10 ist ersichtlich, daß der Ausgangswert des Videosignals VS für den mittleren Abschnitt der Flasche relativ flach und im wesentlichen konstant ist, jedoch in Richtung auf die beiden Enden kleiner wird. Demzufolge ist die Änderung des Videosignals VS infolge des Vorliegens oder Nichtvorliegens eines Fremdkörpers auf der Flasche 113 für den mittleren Abschnitt der Flasche groß, für den peripheren Abschnitt jedoch
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kleiner. Somit ist es äußerst schwierig, im peripheren Abschnitt der Flasche einen Fremdkörper gegenüber dem Glos zu unterscheiden. Die überprüfung des mittleren Abschnitts einer Flasche wird kaum durch Zeichen in gebogener Form und durch Markierungen auf der Flasche sowie durch eine ungleichmäßige Wanddicke und den übergang der Flasche in Umfangsrichtung derselben beeinträchtigt. Der Grund dafür ist der, daß -wenn das Licht auf eine Flasche in einer Richtung senkrecht zu ihrer Oberfläche auffällt- die Differenz in der Lichtmenge infolge der nicht gleichförmigen Wanddicke der Flasche od.dgl. klein ist. Wenn jedoch eine Flasche mit Licht in einer Richtung schräg zu oder parallel zu der Achse oder Oberfläche der Flasche bestrahlt wird, dann wird der Weg der optischen Durchdringung größer und das Licht wird weitgehend absorbiert oder gebrochen, d.h. die Quantität des durch die Flasche hindurchgeführteri Lichtes wird wesentlich verringert .
Um wirksam Flaschen im Hinblick auf Fremdkörper (einschl. Kratzern od.dgl.) mit hoher Genauigkeit zu überprüfen, ist es erforderlich, daß die Abtastrichtung (mit kurzer Abtastwiederholungsperiode) der CCD-Einrichtung 115 im wesentlichen die gleiche ist, wie die Axialrichtung (parallel zu der Axialrichtung) einer Flasche 113 und der Uberprüfungsbereich wird auf den mittleren Bereich der Flasche 113 begrenzt, der in Fig.9 schraffiert dargestellt ist.
Wenn in der das Flaschenende erfassenden Schaltung 120 der Ausgangspegel des Videosignals VS plötzlich geringer wird, als ein vorbestimmter Wert, wie dies in Fig.11 gezeigt ist, wird das Signal für das Flaschenende erzeugt. Mit Hilfe des Flaschenendesignals liefert die ein Signal für den Uberprüfungsabschnitt erzeugende Schaltung das Signal RS abhängig von dem Impulssignal der Verzögerungsschaltung,
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beispielsweise eines Univibrators, der nicht gezeigt ist. :Das Signal RS wird an die Gatterschaltung 123 angelegt. Während des Anlegens des Signals RS läßt die Gatterschaltung 123 nur das digitale Videosignal VSA der Signalformschaltung 119 durch, so daß das Signal VSA an die das Selektionssignal erzeugende Schaltung 125 angelegt wird. Dies bedeutet, daß die Gatterschaltung 123 nur das digitale Videosignal VSA entsprechend dem Signal für den Uberprüfungsabschnitt zu der Schaltung 125 führt, in welcher das digitale Videosignal ausgewählt wird und das Selektionssignal SS erzeugt wird, wenn an der Flasche ein Fremdkörper vorliegt.
Wenn andererseits die Bilder mehrerer Flaschen 113 gleichzeitig auf die CCD-Einrichtung 115 projiziert werden, wird das vertikale Synchronisiersignal von dem Videosignal VS erfasst,· welches der Schaltung 121 zur Späicherung der Flaschenreihenfolge zugeführt wird. In Bezug auf das Synchronisiersignal werden die Signale RS der Schaltung 124 in die entsprechende Reihenfolge gesetzt und dann an die Schaltung 126 angelegt. Die Schaltung 126 arbeitet wie folgt: Die Schaltung 126 stellt fest, für welche Flasche das Selektionssignal (Signal für Fremdkörper) SS von der das Selektionssignal erzeugenden Schaltung erzeugt wurde. Wenn die Flasche einen Fremdkörper beinhaltet, liefert die Schaltung 126 das Entfernungssignal ES synchron mit dem Erfassungssignal, das durch einen Detektor fUr die Flaschenankunft erzeugt wird, der in der Nähe der Abgabestation oder Abgabestelle zur Entfernung von beschädigten Flaschen vorgesehen ist, sobald die Flasche diese Station erreicht, so daß ein nicht dargestellter Entfernungs- oder Entlademechanismus betätigt wird, um die beschädigte Flasche von der Flaschenüberprüfungslinie zu entfernen.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsform wird der mittlere, bandförmige Abschnitt einer Flasche, der sich entlang der Flaschenachse erstreckt, als Uberprüfungsabschnitt verwendet; abhängig von der Konfiguration einer zu prüfenden Flasche kann jedoch nur der Bereich der Flasche, der senkrecht zur Flaschenachse steht, automatisch erfasst werden, oder es kann der gesamte Bereich der Flasche erfasst bzw. Überprüft werden.
Das Erfassungssignal DS der das Flaschenende feststellenden Schaltung 120 kann von einem CCD-Element erfasst werden, wenn die Ausgangspegeländerung des Videosignals VS zuerst verursacht wird, oder dieses Signal kann dann erfasst werden, wenn der Ausgangswert eine vorbestimmte Zahl von CCD-Elementen erreicht. Außerdem kann das das Flaschenende erfassende Detektorsignal durch bestimmte CCD-Elemente entlang der horizontalen Abtastrichtung (oder der Richtung B) erfasst werden, wie dies in Fig.9 durch die Linie A-A1 angedeutet ist.
Das in Fig.13 dargestellte Signal RS kann direkt durch das das Flaschenende erfassende Signal erzeugt werden, ohne Zwischenerzeugung des Impulssignals nach Fig.12, oder es kann synchron zu dem horizontalen Synchronisiersignal erzeugt werden, welches die CCD-Einrichtung ansteuert.
Das Beispiel, bei welchem der Uberprüfungsbereich in einer Richtung parallel zur Flaschenachse bestimmt ist, um Fremdkörper zu erfassen, wurde vorstehend erläutert. Jedoch kann ein Fremdkörper auch dadurch erfasst werden, daß der Uberprüfungsbereich in einer Richtung senkrecht zur Flaschenachse bestimmt wird. Bei diesem Beispiel wird eine
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Anordnung verwendet, ;um Licht auf die Flaschen zu richten, die: durch einen Förderer kontinuierlidh weiterbefördert werden, sowie um das' Lioht zu empfqrigen, das1 durch die 'Flaschen hindurchgegangen ist, wobei eine derartige Anordnung in Fig.14 gezeigt ist.
Eine Kondensorlinse 114 ist bei der in Fig.14 gezeigten Ausführungsform über einer Flasche 113 vorgesehen, während eine Streuplatte unterhalb der Flasche 113 angeordnet ist. Das Licht von der unterhalb der Streuplatte 112 angeordneten Lichtquelle wird durch die Flasche 113 zu einer CCD-Einrichtung 115 geführt, die über der Linse 114 angeordnet ist. Die Verarbeitung des Ausgangssignals der CCD-Einrichtung 115 nach seiner Verstärkung durch einen Verstärker 118 ist im wesentlichen die gleiche wie bei der' vorstehend beschriebenen Ausführüngsfoim, bei welcher der Uberprüfuhgsbereich parallel zu der Achse der zu prüfenden Flasche liegt. Bei diesem Beispiel ist das Bild der Flasche 113, welches auf den Elementen 116 der CCD-Einrichtung 115 erzeugt wird, derart, wie es in Fig.15 dargestellt ist, und dessen Videosignal VS entspricht Fig.16. Eine große Änderung des Pegels des Videosignals VS wird durch eine das Flaschenende erfassende Schaltung 120 im Hinblick auf die Richtung der Zunahme oder Abnahme festgestellt, wie dies in Fig.17 angedeutet ist, wodurch ein Signal zur Erfassung des Flaschenendes,das mit DS bezeichnet ist, an die Schaltung 124 angelegt wird. In der Schaltung 124 wird ein Signal geformt, welches durch einen Impuls P. des das Flaschenende erfassenden Signals DS entsprechend der Abnahmerichtung des Videosignals VS gesetzt wird und durch einen Impuls P« entsprechend der Richtung der Zunahme des Videosignals VS zurückgesetzt wird, wobei dieses geformte Signal als Signal RS (Fig.18) für das Uberprüfungssignal verwendet wird, wodurch eine Uberprüfungsfläche senkrecht
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zur Achse der Flasche bestimmt werden kann, um einen Fremdkörper am Boden der Flasche 113 festzustellen.
Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform wird Licht von der Unterseite der zu prüfenden Flasche auf die Flasche gerichtet und an der Oberseite der Flasche empfangen; es können jedoch Abwandlungen in dieser Anordnung vorgenommen werden. Dies bedeutet, daß das Licht auch von oben auf die zu prüfende Flasche gerichtet und unterhalb der Flasche empfangen werden kann.
Bei den vorstehend erläuterten Ausfuhrungsformen erfolgt die fotoelektrische Umwandlung in einer zweidimensionalen CCD-Einrichtung; es kann jedoch auch eine nicht speichernde Bildaufnahmeröhre eingesetzt werden. Ersichtlicherweise können anstelle von Flaschen auch andere Gegenstände auf das Vorhandensein und Nichtvorhandensein von Fremdkörpern überprüft werden.'
Aus vorstehender Beschreibung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Feststellung von Fremdkörpern einfachen Aufbau hat und mit geringem Aufwand und niedrigen Kosten hergestellt werden kann und daß aus den Erfassungssignalen der fotoelektrischen Wandlereinrichtung mit der CCD-Einrichtung die Änderungen in der Größe bzw. Amplitude von Erfassungssignalen entsprechend zwei benachbarten Punkten kontinuierlich durch eine Videosignale verarbeitende Einrichtung erfasst werden, um sicher das Vorliegen oder Nichtvorliegen von Fremdkörpern, Sprüngen oder Kratzern an Flaschen od.dgl. festzustellen. Außerdem können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Fremdkörper auf dem Flaschenboden automatisch erfasst werden, was erheblich zur Arbeitseinsparung bei der Überprüfung von Flaschen beiträgt.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmt die den UberprUfungsbereich festlegende Schaltung automatisch den UberprUfungsbereich in einer Richtung senkrecht oder parallel zur Achse der zu überprüfenden Flasche aufgrund eines Videoausgangssignals, das durch die fotoelektrische Wandlereinrichtung entsprechend dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines zu überprüfenden Gegenstands, beispielsweise einer Flasche, erzeugt wird. Daher kann der am besten geeignete Uberprüfungsbereich automatisch erfasst werden und die Oberfläche des Gegenstands, der sich am besten für die überprüfung eignet, überprüft werden. Somit kann die Geschwindigkeit bei der Überprüfung von zu prüfenden Gegenständen erhöht werden und die Genauigkeit wird erheblich verbessert.
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Claims (10)

  1. 20.September 197? 9494 S/ör
    KIRIN BEER KABUSnIKI KAISHA 26-1, Jingumae 6-Chomer
    Shibuya-Ku, Tokio/Japan
    Patentansprüche
    Vorrichtung zur Feststellung eines Fremdkörpers auf einem Gegenstand, beispielsweise einer Flasche, mit einer Lichtquelle, von der Licht auf den zu überprüfenden Gegenstand gerichtet wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine fotoelektrische Wandlereinrichtung (8/9/20A,20B/ 25/115) mit einer Vielzahl von lichtempfangenden Elementen (10/116) vorgesehen ist, von welchen jedes Element das Licht nach dem Durchgang durch den Gegenstand (4) empfängt, daß eine Videosignale verarbeitende Einrichtung (113/118 bis 126) zur kontinuierlichen Ausführung eines Vergleichs und einer Unterscheidung von Erfassungssignalen angeordnet ist, wobei jedes Erfassungssignal an zwei benachbarten Punkten des zu prüfenden Gegenstandes erfasst wird, und daß
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    die Videosignale verarbeitende Einrichtung (13/118 bis 126) Änderungen in der Größe der Erfassungssignale an den beiden benachbarten Punkten unterscheidet, um das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Fremdkörpers auf dem Gegenstand festzustellen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Videosignale verarbeitende Einrichtung (13) einen Analog/Digital-Umsetzer (14) zum Umsetzen eines Ausgangssignals der fotoelektrischen Wandlereinrichtung (8) in ein digitales Signal, ein Register (15) zur temporären Speicherung des digitalen Signals des Analog/Digital- Um setze rs (14), sowie einen Komparator (16) aufweist, der einen Ausgangswert des Registers (15) mit einem Ausgangswert des Analog/Digital-Umsetzers (14) vergleicht.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere fotoelektrische Wandlereinrichtungen (20A,20B;25) derart angeordnet sind, daß sie einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf den Gegenstand (4) einschließen, um den Gegenstand (4) in seiner Gesamtheit zu erfassen.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    der Gegenstand (4) bei gleichzeitiger Ausfuhrung einer Drehung befördert bzw. weiterbewegt und Überprüft wird, wobei der Gegenstand eine ganze oder eine halbe Drehung ausfuhrt.
  5. 5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektrische Wandlereinrichtung (8;9;20A,20B;25;l15) einen ladungsgekoppelten Speicher
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    (9,10) aufweist.
  6. 6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (4) über ein Polarisationsfilter (27) überprüft wird, daß das Licht nach seinem Durchgang durch den Gegenstand durch ein weiteres Polarisationsfilter (28) geführt wird, das senkrecht zum ersten Polarisationsfilter (27) steht, wobei die Videosignale verarbeitende Einrichtung (13;118 bis 126) kontinuierlich einen Vergleich und eine Unterscheidung von Erfassungssignalen der fotoelektrischen Wandlereinrichtung ausführt, und daß das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Fremdkörpers, beispielsweise eines Zellophanstreifens auf dem Gegenstand erfasst wird, welcher optisch anisotrop und transparent ist.
  7. 7. Vorrichtung zur Feststellung von Fremdkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß eine fotoelektrische Wandlereinrichtung (115) mit mehreren fotoelektrischen Wandlerelementen vorgesehen ist, auf welchen ein optisches Bild eines zu überprüfenden Gegenstandes, beispielsweise einer Flasche, erzeugt wird, daß das optische Bild bzw. die Abbildung in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, daß eine Pegelerfassungsschaltung (123) zur Feststellung des Ausgangspegels eines Videosignals (VS) angeordnet ist, das von der fotoelektrischen Wandlereinrichtung entsprechend dem Vorliegen oder Nichtvorliegen des Gegenstandes erzeugt wird, daß eine Schaltung(i24) zur Bestimmung eines Uberprüfungsbereiches angeordnet ist, die automatisch aus dem Videosignal (VS) der fotoelektrischen Wandlereinrichtung einen Uberprüfungsbereich in einer Richtung senkrecht oder parallel zur Achse
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    ORIGINAL INSPECTED
    des Gegenstandes festlegt, und daß eine Selektionsschaltung (125) zum Empfpng eines Ausgangssignals der Pegeldetektorschaltung (123) vorgesehen ist, welches einem Uberwachungsbereichsignal (R) entspricht, das der Schaltung (124) zur Festlegung des Uberprüfungsbereichs zugeführt wird, so daß ein Selektionssignal erzeugt wird, das zur Unterscheidung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Fremdkörpers an dem bzw. in dem Gegenstand benützt wird.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überprüfungsbereich der mittlere band- bzw. streifenförmige Abschnitt des Gegenstandes (4) ist, der parallel zur Achse des Gegenstandes liegt.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Uberprüfungsbereich senkrecht zur Achse des Gegenstandes (4) liegt.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektrische Wandlereinrichtung (115) einen ladungsgekoppelten Speicher aufweist.
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