DE29502708U1

DE29502708U1 - Inspektionsvorrichtung

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Publication number: DE29502708U1
Application number: DE29502708U
Authority: DE
Original assignee: Krones AG; Krones AG Hermann Kronseder Maschinenfabrik
Current assignee: Krones AG
Priority date: 1995-02-18
Filing date: 1995-02-18
Publication date: 1996-04-11
Anticipated expiration: 2005-02-19

Description

KRONES AG pat-wm-jo/652-DE

Hermann Kronseder 17. Februar 1995

Maschinenfabrik
9 3068 Neutraubling

Inspektionsvorrichtung

Beschreibung

Die Neuerung betrifft eine Inspektionsvorrichtung gemäß dem Anspruch 1.

Inspektionsvorrichtungen dieser Art zur Kontrolle des Kopfbereiches von durchleuchtbaren Flaschen oder dgl. sind aus den europäischen Patentschriften EP-Bl 0 229 773 und EP-Bl 0 264 087 bekannt. Bei diesen Inspektionsvorrichtungen müssen die Flaschen während der Aufnahme des durchleuchteten Kopfbereiches mit hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit um ihre Längs- bzw. Hochachse gedreht werden, da der Kopfbereich nur von einer Seite her beleuchtet und von der gegenüberliegenden Seite von einer Bildaufnahmeeinrichtung betrachtet wird. Die notwendige, exakt zur Vorwärtsbewegung synchronisierte Flaschendrehung ist in der Praxis nachteiligerweise nur mit verhältnismäßig hohem Aufwand realisierbar.

Demzufolge liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde eine Vereinfachung zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß dem Anspruch 1 durch eine gleichzeitige Durchleuchtung des Kopfbereiches einer Flasche mittels mehrerer bezüglich der Umfangsflache aus verschiedenen Richtungen kommender Strahlengänge, die mit Hilfe von optischen Übertragungsmitteln, wie z.B. Reflexionsmitteln oder Bildleitern (Glasfasern), nur einer Bildaufnahmeeinrichtung zugeführt werden. Auf diese Weise kann mit geringem Aufwand die Umfangsflache des Kopfbereiches im Durchlichtverfahren vorteilhafterweise ohne eine Drehung während der Bildaufnahme abgebildet und nachfolgend zur Erkennung von Verschmutzungen oder sonstigen Fehlern im Kopfbereich von Leerflaschen ausgewertet werden. Bei einer derartigen Inspektionsvorrichtung wird die Leistungsfähigkeit einer Inspektionsstation nicht durch Handhabungsprobleme beim Flaschentransport beschränkt, die speziell bei wenig standfesten Flaschen, vor allem wenn diese eine nicht kreiszylindrische Grundform besitzen, entstehen können. Dieses häufig bei den sehr leichten PET-Kunststofflaschen auftretende Problem kann bei Anwendung der Neuerung gerade bei sogenannten Geradläufer-Inspektionsmaschinen mit Erfolg vermieden werden. Bei den angesprochenen Geradläufer-Inspektionsmaschinen werden die Flaschen ohne eine Fixierung oder Einspannung frei auf einem Förderband stehend an den stationären Inspektionsstationen einspurig vorbeigeführt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Neuerung anhand der Fig. erläutert. Bs zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht der Inspektionsvorrichtung in Förderrichtung der Flaschen betrachtet,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Spiegelsystem der in Fig. darstellten Inspektionsvorrichtung und

Fig. 3 eine Ansicht der zu einem einzelnen Strahlengang gehörenden Spiegelanordnung aus der Blickrichtung X in Fig. 1.

Die Inspektionsvorrichtung 1 ist stationär über einem die Flaschen 2 einspurig transportierenden Förderband 3 mit seitlichen, auf die Flaschenbreite eingestellten Leitgeländern 4 angeordnet (Fig. 1). Sie besteht aus einer Bildaufnahmeeinrichtung 5 (CCD-Kamera), die mit einer Bildauswerteinrichtung 6 in Verbindung steht. Zur Beleuchtung des Kopfbereiches 7 der Flaschen 2 sind seitlich neben der geradlinigen Förderbahn der Flaschen einander gegenüberliegend zwei Leuchtschirme 8a, 8b mit ebener Strahlfläche parallel zum Förderband 3 angeordnet. Die Leuchtschirme strahlen diffuses Licht ab, das die Flaschenwandung im Kopfbereich von außen nach innen durchdringt. Der schräg von unten kommende und nach oben durch die offene Mündung der Flaschen austretende Lichtanteil wird durch ein Spiegelsystem zu der senkrecht über der Flaschenmündung stehenden CCD-Kamera 5 umgelenkt, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt vier Strahlengänge I, II, III, IV entstehen, die vier

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Abbildungen des Kopfbereiches 7 aus verschiedenen Blickrichtungen liefern (Fig. 2). Die Spiegelanordnung ist so getroffen, daß die einzelnen Abbildungen in gleicher Größe und Ausrichtung auf der Flächenmatrix der CCD-Kamera erscheinen, wobei die Abbildungen paarweise nebeneinander und übereinander plaziert sind und zusammen ein Quadrat bilden. Jede der vier Abbildungen beinhaltet eine elliptische Wiedergabe der Flaschenmündung, wie in Fig. 4 der eingangs genannten EP-Bl 0 264 087 dargestellt. Der mittlere Bereich innerhalb dieser insgesamt jeweils vier Ellipsen pro aufgenommener Flasche wird zur Erkennung von Verschmutzungen oder Beschädigungen in an sich bekannter Weise ausgewertet.

Wie am besten aus der in Kamerablickrichtung dargestellten Fig. 2 erkennbar ist, besitzt eine Inspektionsstation 1 zur Erzeugung der vier Strahlengänge I, II, III, IV insgesamt zwölf Spiegelflächen, wobei zwei davon (12) für jeweils zwei Strahlengänge gemeinsam genutzt werden. Es ist erkennbar, daß die Anordnung der ebenen Spiegel und damit auch der Verlauf der Strahlengänge symmetrisch ist. Die in Fig. 2 eingezeichneten -in Förderrichtung F gesehen- beiden vorderen Spiegel 10 sind zwecks der besseren Übersicht in Fig. 1 nicht enthalten. In Fig. 2 sind die vier Strahlengänge I bis IV nur durch ihre strichpunktiert angedeuteten Mittellinien markiert.

Die Fig. 3 zeigt einen Teilabschnitt des Strahlenganges I aus Fig. 2. In Verbindung mit Fig. 1 ist nachvollziehbar, daß vom Leuchtschirm 8a ausgehendes, schräg von unten durch den Kopfbereich 7 strahlendes und durch die Mündung der

Flasche 2 zum ersten Spiegel 10 austretendes Licht zum zweiten Spiegel 11 umgelenkt wird. Dieser reflektiert den Strahlengang I zum Spiegel 12. Vom Spiegel 12 wird der Strahlengang I zum Spiegel 13 und von diesem wiederum senkrecht nach oben aus der Darstellungsebene der Fig. 2 austretend zur Kamera 5 (Fig. 1) umgelenkt und auf deren Flächenmatrix abgebildet. In gleicher Weise erfolgt die Umlenkung der übrigen drei Strahlengänge II, III und IV, wobei das Licht der Strahlengänge III und IV vom gegenüberliegenden Leuchtschirm 8b geliefert wird. Die Fig. 2 zeigt ferner (siehe auch Fig. 1) daß sich die Mittellinien der vier Strahlengänge mittig über dem Förderband 3 in Höhe des Kopfbereiches 7 einer sich unter der Kamera 5 in Verlängerung deren optischen Achse 20 befindenden Flasche 2 schneiden bzw. kreuzen. Mittels einer nicht dargestellten Triggerlichtschranke wird die Bildaufnahme in der Kamera 5 in dem Moment ausgelöst, wenn eine Flasche den Kreuzungsbereich passiert, d.h. wenn sich die Flaschenlängs- bzw. -Hochachse 21 annähernd in Flucht mit der optischen Achse 20 der Kamera 5 befindet, wodurch gleichzeitig vier Abbildungen aus verschiedenen Blickrichtungen vom Umfang des Kopfbereiches 7 entstehen.

Die Spiegel, die Kamera und die Leuchtschirme können in nicht näher dargestellter Weise an einem gemeinsamen Träger befestigt sein, der zur Anpassung an verschiedene Flaschensorten bzw. -höhen relativ zum Förderband 3 höhenverstellbar ausgebildet ist. Damit kann der Kreuzungsbereich der vier Strahlengänge problemlos dem Kopfbereich 7 der Flaschen 2 zugeordnet werden,

vorzugsweise derart, daß sich der Schnittpunkt der Strahlenmittellinien in etwa in Hohe der Mündungsebene der Flaschen befindet.

Besonders vorteilhaft ist eine Kombination von zwei Inspektionsstationen 1 der zuvor beschriebenen Art, die in Förderrichtung F der Flaschen mit Abstand hintereinander angeordnet sind, wobei die Drehstellung der Flaschen während der Überführung von der ersten zur zweiten Inspektionsstation verändert wird, z.B. um ca. 90 Grad. Zur Bewerkstelligung dieser Drehung um die Hochachse können die Flaschen in an sich bekannter Weise von zwei mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetriebenen Klemmriemen am Rumpfbereich erfaßt und während der Vorwärtsbewegung verdreht werden. Bei diesem Vorgang ist keine exakte Synchronisierung zwischen der Dreh- und der Vorwärtsbewegung der Flaschen notwendig. Das Durchfahren von zwei Inspektionsstationen erhöht die ErkennungsSicherheit bzw. hat eine gewisse Redundanz zur Folge, da doppelt so viele Aufnahmen von der Umfangsfläche des Kopfbereiches aus verschiedenen Blickrichtungen erzeugt werden, wodurch eine größere Überlappung der einzelnen Abbildungen erzielt wird. Die Auswertung der Einzelabbildungen kann so verstärkt auf die jeweiligen, besonders brauchbaren Mittelabschnitte mit guter optischer Abbildungsqualität beschränkt werden, ohne Lücken in der Gesamtfläche des Kopfbereiches in Kauf nehmen zu müssen.

Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel können anstelle der voreingestellten stationären Spiegel auch

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geeignete Bildleiter (Glasfasern etc.) um den Umfang des Kopfbereiches einer Flasche versetzt oberhalb der Mündung angeordnet werden, die zur Kamera führen. Auf diese Art sind ebenfalls mehrere Strahlengänge aus unterschiedlichen Blickrichtungen gleichzeitig ohne eine Flaschendrehung erzeugbar.

Claims

Schutzansprüche

Inspektionsvorrichtung zum Überprüfen des Kopfbereiches von durchleuchtbaren Flaschen, insbesondere mit einem Schraubgewinde am Kopfbereich, bestehend aus einer Bildaufnahmeeinrichtung mit zugeordneter Bildauswerteinrichtung, Beleuchtungseinrichtungen und zwischen der Bildaufnahmeeinrichtung und den Beleuchtungseinrichtungen angeordneten optischen Übertragungsmitteln, wobei die Beleuchtungseinrichtungen derart angeordnet und ausgebildet sind, daß das abgestrahlte Licht den Kopfbereich umfänglich versetzt aus verschiedenen Richtungen von außen nach innen durchdringt, schräg nach oben gerichtet durch die offene Mündung austritt und mittels der optischen Übertragungsmittel in Form mehrerer Strahlengänge der Bildaufnahmeeinrichtung zugeführt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen, den Kopfbereich aus jeweils einer anderen Blickrichtung wiedergebenden Strahlengänge nebeneinander versetzt auf der Bildaufnahmeeinrichtung gleichzeitig abgebildet werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Strahlengänge durch ein System überwiegend oberhalb der Flaschenmündung angebrachter ebener Spiegel gebildet werden, wobei vorzugsweise die Anordnung der Spiegel so getroffen ist, daß jeder Strahlengang im wesentlichen gleich große Abbildungen auf der Bildaufnahmeeinrichtung erzeugt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtungen unterhalb des zu untersuchenden Kopfbereiches der Flaschen angeordnet sind und die Beleuchtungseinrichtungen diffuses Licht abstrahlen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtungen vorzugsweise diametral gegenüberliegend an beiden Seiten eines Fördermittels plaziert sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die als Reflexionsmittel eingesetzten ebenen Spiegel so angeordnet sind, daß die

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einzelnen Strahlengänge einen gemeinsamen Kreuzungsbereich in Höhe des Kopfbereiches der Flaschen durchlaufen und die Bildaufnahme dann erfolgt, wenn sich der Kopfbereich einer Flasche im Kreuzungsbereich befindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung parallel zur Flaschenlängsachse ausgerichtet ist und deren gedachte Verlängerung durch den Kreuzungsbereich der Strahlengänge verläuft, derart, daß im Moment der Bildaufnahme die Flaschenlängsachse im wesentlichen mit der optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung fluchtet.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsmittel so angeordnet sind, daß die Strahlengänge bezüglich einer normal zur Transportrichtung stehenden und/oder einer von der Flaschenlängsachse und der Transportrichtung aufgespannten Ebene zumindest paarweise symmetrisch verlaufen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtungen als ebene Leuchtschirme ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabstrahlende Oberfläche der Leuchtschirme parallel zur Transportrichtung ausgerichtet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strahlengang von einer eigenen Beleuchtungseinrichtung, vorzugsweise einem ebenen Leuchtschirm, ausgeht, und die Beleuchtungseinrichtungen schräg bezüglich der Transportrichtung ausgerichtet sind, so daß auch in Transportrichtung und entgegengesetzt zur Transportrichtung weisende Abschnitte des Kopfbereiches beleuchtet werden.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeeinrichtung und die Reflexionsmittel, ggf. auch die

Beleuchtungseinrichtungen, gemeinsam unter Beibehaltung ihrer Relativstellung von einem Träger gehalten werden, dessen Höhenabstand zum Fördermittel verstellbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flaschen vom Fördermittel kontinuierlich an der Inspektionsvorrichtung vorbeigeführt werden, wobei das Fördermittel vorzugsweise ein die Flaschen am Boden abstützendes Förderband ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Flaschen durch längs in Transportrichtung verlaufende, auf die Flaschenbreite eingestellte Leitgeländer unter der Inspektionsvorrichtung geführt werden.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Reflexionsmittel so ausgeführt ist, daß die von den einzelnen Strahlengängen gelieferten Abbildungen auf der Bildaufnahmeeinrichtung in gleicher Ausrichtung abgebildet werden, insbesondere die Symmetrieachsen der elliptisch abgebildeten Flaschenmündung parallel ausgerichtet sind.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strahlengang auf dem Weg zwischen einem zu prüfenden Kopfbereich einer Flasche und der Bildaufnahmeeinrichtung durch jeweils vier ebene, versetzt angeordnete Spiegel umgelenkt wird, wobei die schräg durch den Kopfbereich durchtretenden Strahlengänge nach dem Passieren der Spiegelanordnung vorzugsweise normal zur Förderebene bzw. parallel zur Flaschenlängsachse ausgerichtet auf die Bildaufnahmeeinrichtung treffen.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des durch den Kopfbereich durchtretenden Abschnitts der Strahlengänge zur Flaschenlängsachse eine Neigung im Bereich zwischen 45 bis 60 Grad, vorzugsweise 55 Grad, aufweist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Sicht der Bildaufnahmeeinrichtung senkrechte Projektion des durch den Kopfbereich durchtretenden Abschnitts der

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Strahlengänge mit der Förderrichtung einen Winkel im
Bereich von 50 bis 65 Grad, vorzugsweise 60 Grad,
einschließt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichartige

Inspektionsvorrichtungen in Förderrichtung mit Abstand hintereinander versetzt am Fördermittel angeordnet sind und die Drehstellung der Flaschen während der
Überführung von der ersten zur zweiten
Inspektionsvorrichtung verändert wird, insbesondere um annähernd 90 Grad.