DE29919761U1 - Inspektionsmaschine - Google Patents

Description

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KRONES AG pat-wm/823-DE

93068 Neutraubling 9. November 1999

Inspektionsmaschine Beschreibung

Die Neuerung betrifft eine Inspektionsmaschine für Flaschen oder dgl. gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Entsprechende Inspektionsmaschinen sind beispielsweise durch das deutsche Gebrauchsmuster G 93 11 405.2 bekannt. Die zu überprüfende Flaschenseitenwand wird seitlich beleuchtet und mittels einer mehrere Strahlengänge erzeugenden Spiegelanordnung auf der Flächenmatrix einer Bildaufnahmeeinrichtung (CCD-Kamera) abgebildet. Jeder Strahlengang erzeugt eine Abbildung der Flaschenseitenwand, wobei die verschiedenen Strahlengänge umfänglich versetzte Abbildungen liefern, die gleichzeitig nebeneinander auf der Flächenmatrix erscheinen und zur Auswertung fotoelektrisch umgewandelt werden, damit Verschmutzungen, Beschädigungen und andere Fehler (Scheuerringe etc.) feststellbar sind.

Um Flaschen verschiedener Formate inspizieren zu können, ist es bekannt, die Optik - einschließlich der Spiegel - zur

Erzeugung optimaler Abbildungen auf der CCD-Kamera individuell einzujustieren. Nachteiligerweise beansprucht das Einrichten der Optik auf die verschiedenen Flaschenformate wegen der erforderlichen Genauigkeit viel Zeit.

Davon ausgehend liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde, eine Inspektionsvorrichtung anzugeben, die mit geringem Aufwand schnell und exakt auf unterschiedliche Flaschenformate umstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch eine Spiegelverstellung ist der Abstand der Mittelachsen der einzelnen Abbildungen auf der Matrix der Kamera in Abhängigkeit der jeweiligen zu inspizierenden Flaschensorte so veränderbar, dass die ungenützte Fläche zwischen den einzelnen Abbildungen minimal gehalten wird. Auf diese Weise kann die zur Verfügung stehende Matrixfläche der Kamera für jedes Flaschenformat mit unterschiedlichem Durchmesser und/oder abweichender Höhe optimal ausgenützt werden, d.h. es kann die maximal mögliche Auflösung erreicht werden, wodurch an den Flaschen evtl. vorhandene Qualitätsmängel noch besser erkennbar sind.

Zur Ausführung der Spiegelverstellung bei einem Flaschensortenwechsel ist neuerungsgemäß eine die räumliche Position der entsprechenden Spiegel verändernde motorische Betätigungseinrichtung vorgesehen, die mit den einzelnen Flaschensorten zugeordneten Markierungen oder Anschlägen zur schnellen und reproduzierbaren Umstellung ausgestattet sein kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Betätigungseinrichtung programmgesteuerte Stellantriebe (Schrittmotoren oder dgl.) zugeordnet, die einen manuellen Eingriff zur Spiegelverstellung völlig erübrigen, weil nur noch die gewünschte Flaschensorte, z.B. per Flaschensortenwahlschalter, aufgerufen werden braucht und die eigentliche Verstellung vollautomatisch durch eine Programmsteuereinrichtung erfolgt. Die den einzelnen Flaschensorten zuzuordnenden Spiegelstellungen müssen lediglich anfänglich ein einziges Mal in den Programmspeicher der Steuerung eingegeben werden.

In ähnlicher Weise kann die flaschensortenabhängige Abstandsverstellung der Kamera zum Spiegelkabinett und die Anpassung des Zoomobjektivs (Brennweite) erfolgen. Werden auch für diese Verstellvorgänge Stellantriebe, insbesondere Programmgesteuerte, eingesetzt, ist eine schnelle, wiederholgenaue und komfortable Umstellung der Inspektionsvorrichtung gegeben.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Fig. erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer Inspektionsmaschine mit einer Inspektionsstation zur Seitenwandkontrolle,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Inspektionsstation in der Draufsicht,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Inspektionsstation nach Fig. 2.

Wie aus der in der Fig. 1 schematisch dargestellten Draufsicht erkennbar ist, werden die zu prüfenden Flaschen durch einen kontinuierlich antreibbaren Zuförderer 14 der Inspektionsmaschine zugeführt. Die durch den Zuförderer 14, z.B. Plattenförderband, in einer geschlossenen Reihe aufrechtstehend transportierten Flaschen 5 werden durch Führungsgeländer 30 auf ein parallel angeordnetes, mit erhöhter Geschwindigkeit synchron zum Zuförderer 14 angetriebenes Förderband 4 überführt, wobei durch den Geschwindigkeitssprung Lücken im Flaschenstrom erzeugt werden. Diese Lücken sind zur Durchführung der Seitenwandkontrolle notwendig.

Die Seitenwandkontrolle erfolgt durch eine am Förderband 4 angeordnete Inspektionsstation 1, die im wesentlichen aus einem diffuses Licht abstrahlenden Leuchtschirm 2, einer Kamera 3 und zwischen dem Förderband 4 und der Kamera 3 angeordneten Spiegeln zur Erzeugung mehrerer Strahlengänge 6, 7, 8 besteht. Außerdem ist die Inspektionsstation 1 mit einer zweiten Kamera 15 (Fig.3) zur Kontur-, Höhen- und/oder Farberkennung, Gewindekontrolle oder dgl. ausgestattet. In Förderrichtung gesehen hinter der Inspektionsstation 1 ist eine ansteuerbare Auswerfereinrichtung 31 an einer Seite des Transportbandes 4 platziert, der gegenüberliegend ein Auffangbehälter 32 zugeordnet ist. Mit der Auswerfereinrichtung 31, z.B. ein quer zur Förderrichtung impulsartig vor- und zurücksteuerbarer Pusher oder Stößel, können durch die zweite Kamera 15 erkannte Fremdflaschen, die beispielsweise einen bestimmten Durchmesser oder eine vorgebbare Höhe überschreiten, zum Schutz nachfolgender Inspektionseinrichtungen vom Förderband 4 entfernt werden. Die Ansteuerung der beiden Kameras 3, 15 und der Auswerfereinrichtung 31 erfolgt unter Berücksichtigung der

Fördergeschwindigkeit durch eine der Inspektionsstation 1 vorgeordnete Triggerlichtschranke 33.

Der Inspektionsstation 1 zur Seitenwandkontrolle ist außerdem eine zweite Inspektionsstation 40 nachgeordnet. In dieser Inspektionsstation können die Flaschen 5 durch zwei gegenüberliegend angeordnete, synchron zum Förderband 4 antreibbare Riemen 41 seitlich an der Mantelfläche eingeklemmt und bodenfrei über mehrere Inspektionseinrichtungen, zur Boden-, Mündungskontrolle oder Restflüssigkeitserkennung transportiert werden. Nach Abschluß dieser Inspektionsvorgänge werden die Flaschen von den Riemen 41 auf ein nachfolgendes Förderband 45 abgestellt und freigegeben.

Hinter der zweiten Inspektionsstation 40 ist wiederum eine ansteuerbare Auswerfereinrichtung 4 6 mit einem gegenüberliegend am Transportband 45 angeordneten Auffangbehälter 47 platziert, um durch die erste oder zweite Inspektionsstation als nicht weiterverwendbar erkannte Flaschen, z.B. mit Ausbrüchen an der Mündung, ausscheiden zu können. Dahinterliegend ist eine dritte Auswerfereinrichtung 48 zur Ausschleusung von evtl. nach einer erneuten Reinigung weiter verwendbaren Flaschen auf einem parallel zum Förderband 45 angeordneten Förderer 49 vorgesehen.

Aus der Fig. 2 ist die Anordnung der die drei Stahlengänge 6, 7, 8 erzeugenden Spiegel ersichtlich. Die beiden Strahlengänge 6 und 7 sind zur optischen Achse 12 (Fig.l) der Kamera 3 symmetrisch ausgebildet. Dementsprechend sind auch die den Strahlengang 7 bildenden Spiegel 7a und 7b symmetrisch zu den Spiegeln 6a und 6b des Strahlengangs 6 positioniert. Die beiden Spiegel 6b und 7b sind so zueinander ausgerichtet, dass die Strahlengänge 6 und 7 in etwa unter

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einem gegenseitigem Winkel von 100 Grad, bezogen auf die Mittelachsen der Strahlengänge, in einem Kreuzungsbereich 9 auf die Seitenwand einer zu prüfenden Flasche 9 treffen. Ein dritter Strahlengang 8 wird durch drei Spiegel 8a, 8b, 8c so umgelenkt, dass die Mittelachse dieses dritten Strahlengangs 8 im Kreuzungsbereich 9 den von den beiden anderen Mittelachsen eingeschlossenen Winkel halbiert. Der Spiegel 8c ist so positioniert, dass die in Fig. 2 dargestellte senkrechte Projektion der Mittelachse des Strahlengangs 8 an der gemeinsamen Schnittstelle 10 der drei Mittelachsen sowohl normal zur Symmetrielinie 11 der zu prüfenden Flasche 5 als auch zur Förderrichtung des Transportbands 4 ausgerichtet ist. Die für die Seitenwandkontrolle zuständige CCD-Kamera 3 ist mit einem Flächenarray ausgestattet, auf dem die drei Strahlengänge 6, 7 und 8 nebeneinander abgebildet werden. Der Kamera 3 ist eine nicht dargestellte Auswerteeinrichtung zugeordnet, die das von der Kamera aufgenommene Bild programmgesteuert auswertet.

Außerdem ist der Inspektionsstation 1 eine zweite Kamera 15 (Fig.3) zur Kontrolle der Kontur- und/oder Höhe und/oder Farbe und/oder eines Gewindes der zu prüfenden Flaschen zugeordnet. Diese zweite Kamera 15 ist so angeordnet, dass ihre drei Strahlengänge 6",7*,8~ von einer sich gerade im Kreuzungsbereich 9 befindenden Flasche 5 den Kopf- und ggf. Schulterabschnitt erfassen. Insbesondere ist die optische Achse der Kamera 15 so ausgerichtet, dass ihre Strahlengänge ebenfalls durch die gemeinsame Schnittstelle 10 der Seitenwandkontrolle verlaufen. Dadurch sind die Kameras 3 und 15 mit einem gemeinsamen Steuersignal zur gleichzeitigen Bildaufnahme ansteuerbar.

Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung der Kameras 3 und 15 gestattet eine sehr kompakte, platzsparende Bauweise der

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Inspektionsstation 1, da der quer zum Förderband 4 erforderliche Abstand kurz gehalten werden kann.

Zwecks der besseren Übersicht sind in Fig.3 nur die beiden dem Strahlengang 7 zugeordneten Spiegel 7a und 7b dargestellt. Eingezeichnet ist der Strahlverlauf der Mittelachse. Die Positionierung der ebenen Spiegel 7a und 7b (und auch der übrigen vertikal stehenden Spiegel) erfolgt durch zwei mit Abstand zueinander parallel, jeweils in einer horizontalen Ebene liegende Positionierplatten 21. Diese werden von auf einer Grundplatte 19 befestigten Distanzstangen 22 gehalten. Die Positionierplatten 21 besitzen der Dicke und Breite der Spiegel entsprechende Schlitze (siehe Fig. 2). Die Spiegel 6b und 7b sind durch diese Schlitze von oben her einführbar und stehen mit ihrer unteren Kante auf der Grundplatte 19. Dadurch ist im Falle von Beschädigungen ein einfacher und schneller Austausch der Spiegel möglich. Die Spiegel 6a und 7a sind dagegen an schwenkbar in den Positionierplatten 21 gelagerten Stangen starr befestigt. Am oberen Ende der Stangen 50 ist jeweils ein horizontal ausgerichteter Schwenkarm 51 befestigt, der an seinem von der Stange 50 wegweisenden Ende über ein Schwenkgelenk mit einer Koppelstange 52 verbunden ist, die ihrerseits ebenfalls über ein Schwenkgelenk mit einem an der Ausgangswelle eines Stellmotors 54 verdrehfest befestigten Hebel 53 in Verbindung steht. Der genannte Hebel 53 ist mittig an der Ausgangswelle des Stellmotors 54 befestigt und bildet somit einen doppelarmigen Hebel. Eine Schwenkbewegung des Hebels 53 bewirkt somit eine gegensinnige Verschwenkung beider Spiegel 6b und 7b um annähernd den gleichen Winkelbetrag. Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel könnten die Spiegel 6a und 7a verschwenkbar und die Spiegel 6b und 7b ortsfest angeordnet werden.

Auf der oberen Positionierplatte 21 (Fig.3) ist eine Führung 20 befestigt, an der die senkrecht stehend angeordnete Kamera 3 über einen horizontalen Ausleger 55 höhenverstellbar gehalten wird. Die Kamera 3 ist am Ausleger 55 um eine horizontale Achse 70 zur Einstellung des Auftreffwinkels der optischen Achse 12 der Kamera 3 auf einen darunter angeordneten Spiegel 13 schwenkbar aufgehängt. Zur Veränderung der Höhenposition der Kamera 3 ist ein Stellmotor 56 vorgesehen, der über einen an seiner Ausgangswelle befestigten Hebel 57 und eine Koppelstange 58 am Ausleger 55 angreift. Der Stellmotor 56 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel am oberen Ende der Führung 20 ortsfest gelagert.

Unterhalb der Kamera 3 befindet sich eine zweite Kamera 15 in einer verschwenkbar ausgeführten Lagerung an der Führung 20. Diese zweite Kamera 15 ist so ausgerichtet, dass sie über einen Umlenkspiegel 59 und die bereits beschriebene sonstige Spiegelanordnung 6a bis 8c drei umfänglich versetzte Abbildungen des Flaschenkopfbereiches aufnehmen kann. Einer der entsprechenden Strahlengänge 6',7',8' (Fig.2) ist in Fig.3 mit 7' bezeichnet. Zur Anpassung an verschiedene Flaschenformate ist der Umlenkspiegel 59 um eine horizontale Achse 71 schwenkbar an einer zweiten vertikal ausgerichteten Führung 60 gelagert, die auf der Grundplatte 19 befestigt ist. Am Umlenkspiegel 59 greift über eine Koppelstange 61 und einen Hebel 62 ein auf einer Platte 73 gehaltener Stellmotor 63 an, wobei der genannte Hebel 62 wiederum verdrehfest mit der Ausgangswelle des Stellmotors 63 verbunden ist. In gleicher Weise ist auch die Winkellage des unteren Schwenkspiegels 13 über einen Stellmotor 64, einen Hebel 65 und eine Koppelstange 66 um eine horizontale Achse 72 veränderbar. An der Führung 60 ist eine horizontale Platte

befestigt, die den Stellmotor 64 und den horizontal schwenkbaren Spiegel 13 trägt.

Beide Kameras 3 und 15 besitzen jeweils ein Motorzoomobjektiv 3A bzw. 15A. Sowohl die Stellmotoren 54, 56, 63 und 64 als auch die Zoomantriebe der Objektive 3A und 15A sind an eine Steuerung 68 angeschlossen. Die Steuerung 68 steht ihrerseits mit einem Eingabegerät 69 mit integriertem Flaschensortenspeicher in Verbindung.

Zu jeder Flaschensorte ist ein kompletter Datensatz im Flaschensortenspeicher hinterlegt, der sämtliche Positionen der einzelnen Stellmotoren und Zoomantriebe für eine jeweils zu verarbeitende Flaschensorte beinhaltet. Bei einer Umstellung der Inspektionsmaschine auf eine andere Flaschensorte ist lediglich ein Anwählen der gewünschten Flaschensorte am Eingabegerät 69, z.B. über einen Flaschenwahlschalter, notwendig, wobei anschließend alle Winkel-, Höhen- und Brennweiteneinstellungen vollautomatisch in kürzester Zeit mit hoher Reproduziergenauigkeit durchgeführt werden.

Wegen der besseren Überschaubarkeit sind die Kameras, die Umlenkspiegel 13 und 59, die zugeordneten Befestigungselemente und Stellantriebe in Fig.2 nicht eingezeichnet.

Alternativ zu der Ausführung in Fig.3 könnten die verstellbaren Spiegel 7b und 6b im Bereich zwischen den Strahlengängen 7 und 7' bzw. 6 und 6' geteilt ausgeführt und die dann vorhandenen unteren Spiegelhälften ebenfalls über einen eigenen, unten angeordneten Stellmotor plus Hebelmechanismus - entsprechend dem oberen Stellmechanismus 51, 52, 53, 54 - unabhängig betätigt werden.

Claims (7)

1. Inspektionsmaschine für Flaschen (5) oder dgl. Gefäße mit einer Beleuchtungseinrichtung (2), wenigstens einer Kamera (3, 15) und einer zwischengeordneten Spiegelanordnung (6a bis 8c) zur Erzeugung von mehrere umfänglich versetzte Abbildungen einer Flaschenseitenwand liefernden Strahlengängen (6, 7, 8, 6', 7', 8'), dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einem der Strahlengänge (6, 7, 6', 7') die stationäre räumliche Lage von zumindest einem Spiegel (6b, 7b) durch wenigstens einen zugeordneten motorischen Stellantrieb (54) zur Umstellung auf eine andere Flaschensorte veränderbar ist.

2. Maschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kamera (3, 15) ein Motorzoomobjektiv (3A, 15A) aufweist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens einen Kamera (3, 15) ein motorischer Stellantrieb (56) zur Veränderung der Kameraposition zugeordnet ist.

4. Maschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine motorische Stellantrieb (54, 56) eines Spiegels (6a bis 8c) und/oder einer Kamera (3, 15) und/oder eines Motorzoomobjektivs (3A, 15A) ein programmgesteuerter Stellantrieb ist.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine programmgesteuerte Stellantrieb an eine Steuerung (68) mit einem zugeordneten Flaschensortenspeicher (69) angeschlossen ist.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flaschensortenspeicher (69) ein Eingabegerät umfasst.

7. Maschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine motorische Stellantrieb ein Schrittmotor, Servomotor oder dgl. ist.