DE3032334A1 - Vorrichtung zum optischen abtasten - Google Patents

Vorrichtung zum optischen abtasten

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DE3032334A1 DE19803032334 DE3032334A DE3032334A1 DE 3032334 A1 DE3032334 A1 DE 3032334A1 DE 19803032334 DE19803032334 DE 19803032334 DE 3032334 A DE3032334 A DE 3032334A DE 3032334 A1 DE3032334 A1 DE 3032334A1
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Description

DR. MADAUS & CO.
Ostmerheimer Straße 198 5000 Köln 91
Vorrichtung zum optischen Abtasten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Abtasten von Objekten, wobei das Licht einer oder mehrerer Lichtquellen auf ein oder mehrere lichtempfindliche Sensoren fällt und zwische den Lichtquellen und den Sensoren die abzutastenden Objekte angeordnet sind.
Es ist bekannt, während der Produktions- und Verpackungsphase der verschiedensten Erzeugnisse Abweichungen von der gewünschten Struktur optisch zu erkennen. Dabei werden Lichtstrahlen, die von einer Lichtquelle stammen, beispielsweise von dem abzutastenden Objekt reflektiert und gelangen auf Fotozellen, Sekundärelektronenvervielfacher oder andere Registriereinrichtungen; nachfolgende Einrichtungen haben die Aufgabe, die erkannten Ab- t weichungen anzuzeigen und gegebenenfalls Vorrichtungen zu steuern die das als fehlerhaft erkannte Objekt aus dem Produktions- bzw. Verpackungsgang aussondern. Den bisher bekannten Vorrichtungen haftet der Mangel an, daß sie verhältnismäßig kompliziert und teuer im Aufbau sind und eine große Zahl von Einzelkomponenten als Sensoren verwendet werden, so daß bei abzutastenden kleinen Objekten, beispielsweise bei der Kontrolle von Tabletten, beim Auftreten von Störungen der einzelnen Sensorelemente eine kompti-j zierte und zeitraubende Reparatur notwendig war.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte, gleichzeitig aber zuverlässiger arbeitende optische Abtastvorrichtung zu schaffen, die eine geringe Bauhöhe ermöglicht, keinen 1 ei komplizierte Elektronik und/oder Optik benötigt und Fehler [ der Objekte genauer und zuverlässiger anzeigt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der oben genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß als lichtempfindlicher Sensor (Sensoren) eine oder mehrere großflächige Solarzellen verwendet werden und zwischen der Oberfläche der Solarzellen und dem abzutastenden Objekt eine der Kontur des abzu-
■y-ζ.
tastenden Objektes angepaßte Lochmaske angeordnet ist. j
Vorteilhaft handelt es sich bei der Lichtquelle um einen diffusen Strahler, wobei zwischen dem abzutastenden Objekt und dem Strahler eine dem Objekt angepaßte Strahlungsblende angeordnet ist. .
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Strah- . lungsquelle eine lichtemittierende Diode (LED) und/oder eine \ Infrarot!ichtquelle. ;
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform betrifft eine Vorrichtung, bei der eine Lichtquelle ein oder mehrere gerichtete Strahlenbündel, die der Zahl der Objekte und der Kontur der Objekte angepaßt werden können, erzeugt. Bei dieser Ausführungs- ' form können auch eine oder mehrere Lichtleitfaserbündel als i
Lichtquelle verwendet werden. ;
Zur Erzielung einer höheren Sektorenauflösung ist es vorteil- j haft, die Zahl der Solarzellen in dem Bereich, in welchem man ; eine erhöhte Auflösung erzielen will, zu erhöhen und jeder Solarzelle einen separaten Verstärker zuzuordnen.
Vorzugsweise sind die Solarzellen auf einer Trägerplatte angeordnet, die mittels Federn, die sich gegen das Vorrichtungsunterteil abstützen, in eine feste Position gegen eine sich an einer Führung abstützende Glasplatte gedrückt wird.
Vorteilhaft sind eine oder mehrere Solarzellen mit der den abzutastenden Objekten angepaßten Lochmaske und den dazugehörigen Träger- und Befestigungselementen in einem Block zusammengefaßt.
r ■ -
Die Solarzelle(n) liefern ein Spannungssignal auf einen Verstärker, der einerseits eine Fehleranzeigeeinrichtung steuert und andererseits eine Maschinensteuerung ansteuert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Abtastkontroi -j Ie von Tabletten, Kapseln und Dragees, die sich in der Regel in tiefgezogenen Folien befinden. Sie kann ebenso gut zur Abtastkontrolle von vielen anderen Objekten, wie beispielsweise Süßwaren, Metallwaren, Textilwaren und anderen Waren verwendet werden, die so beschaffen sind, daß Fehler in ihrer Morphologie mit Strahlungsarten, auf welche Solarzellen ansprechen, er-, faßt werden können . i
Mit den hier erwähnten großflächigen Solarzellen sind Solar- j zellen gemeint, die im Gegensatz zu de-n bisher für Abtastzweckej verwendeten punktförmigen Strahlungssensoren mindestens die j durch die Öffnungen in der Lochmaske vorgegebenen Flächen ab- ! decken. Dies bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, daß Fehler in oder an diesen relativ großflächigen Objekten durch einen einzigen Meßwert, nämlich eine Spannungsänderung, erfaßt werden können, während bei den bekannten Abtastvorrichtungen größere Flächen in eine Vielzahl von Abtastpunkten aufgelöst und elektronisch verarbeitet werden mußten.
Die erfindungsgemäße Abtastvorrichtung hat außerdem im Vergleich zu den bisher bekannten Vorrichtungen den wesentlichen ! Vorteil, daß Objekte unterschiedlicher Kontur durch Auswechseln! der entsprechenden Lochmaske und gegebenenfalls der Lichtblendej auf der gleichen Vorrichtung auf Fehlerhaftigkeit geprüft wer- j den können.
Fehler die auf diese Weise in der Morphologie eines Körpers er-! faßt werden können sind z.B. Konturfehler, Fehler in der Schichtdicke, wenn die Restschicht noch strahlungsdurchlässig
ist, und Fehler, die durch Einschluß von die Strahlungsdurchlässigkeit vermindernden Fremdkörpern verursacht sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in ihrer Wirkung auch nicht beeinträchtigt, wenn die zu kontrollierenden Tabletten, Kapseln, Dragees etc. sich in einer Opakfolie befinden.
Wenn die zu kontrollierenden Objekte in einer Ebene angeordnet sind, was in der Regel bei der Produktkontrolle von Tabletten, Kapseln, Dragees etc. der Fall ist, sind auch die großflächigen Solarzellen der erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung vor-! zugsweise in einer Ebene angeordnet.
Solarzellenblöcke der erfindungsgemäßen Art können auch so miteinander kombiniert werden, daß sie die Kontur der zu kontrollierenden Objekte räumlich erfassen, d.h. ein Solarzellenblock kann beispielsweise unter dem Objekt ein weiterer neben dem Objekt und gegebenenfalls ein dritter hinter dem Objekt angeordnet sein, so daß die Ebenen der seitlich zu und hinter dem Objekt angeordneten Solarzellenblöcke einen Winkel von etwa 90° zur Ebene des unter dem Objekt angeordneten Solarzellenblockes und einen Winkel von etwa 90° zueinander bilden.
Die Erfindung sei anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen:
Figur 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die in diesem Falle aus einem Solarzellenblock besteht,
Figur 2 ein Blockschaltbild, mit dem das aus der Vorrichtung ermittelte Signal verarbeitet bzw. angezeigt wird.
In Figur 1 sind mehrere Solarzellen 4 in einer Ebene auf einer Trägerplatte 3 angeordnet. Eine einzelne Solarzelle nimmt
mindestens die Fläche ein» die die öffnung in der Lochmaske 5
einnimmt. Die öffnung in der Lochmaske 5 hat einen Durchmesser der in der Regel etwas kleiner ist als der Durchmesser des ι
zu kontrollierenden Objektes 12. Im vorliegenden Falle handelt.1
es sich bei dem Objekt 12 um eine übliche Tablette, die in
einer tiefgezogenen Folie liegt. Die Solarzellen 4 werden ge- : wohnlich durch eine dünne Glasplatte geschützt. Darauf liegt j die Lochmaske 5, die vorzugsweise auswechselbar ist. Darüber j liegt vorzugsweise eine Glasplatte 6. Durch Federn 2, die sich! gegen das Vorrichtungsunterteil 1 abstützen, wird der ganze
vorbezeichnete Aufbau in eine feste Position gegen eine FUhrunc bzw. Halterung 7 gedrückt. Im hier abgebildeten Beispiel befindet sich über jedem Objekt eine Lichtquelle 11. Die Lichtquellen 11 werden von einem Träger 10 gehalten, der sich über
ein Distanzstück 9 auf der Strahlungsblende 8 abstützt. Die
Strahlungsblende 8 läßt das "von der Lichtquelle 11 emittierte
Licht nur im Bereich des zu kontrollierenden Objektes 12 zum
Objekt gelangen. Die Strahlungsblende 8 schirmt somit Streulicht bzw. Streustrahlung seitlich vom Kontrollobjekt ab.
Verwendet man anstelle einer diffusen Lichtquelle gerichtete j Strahlenbündel, die der Zahl und der Kontur der zu kontrollie-j renden Objekte 12 angepaßt sind, so benötigt man keine Strahlungsblende 8. Dies läßt sich einfach dadurch erreichen, daß
man anstelle einer diffusen Lichtquelle 11 z.B. Lichtleitfaser-· bündel über den zu kontrollierenden Objekten 12 anbringt.
Anstelle einer Licht- oder Kaltlichtquelle kann man auch Infra-j rotstrahlungsquellen verwenden, da die Solarzellen auf diese \ Strahlung noch ansprechen. j
Fällt Licht bzw. Strahlung von der Strahlungsquelle 11 auf das! Objekt 12, das durch eine nicht dargestellte Zuführungsein- ! richtung auf den Kontrollplatz gebracht worden ist, und ist '
- 1.
das Objekt in seiner Kontur und Morphologie so beschaffen, daß1 es einerseits die zugeordnete öffnung in der Lochmaske 5 vollständig bedeckt und keine Strahlung durchläßt, so gelangt praktisch kein Licht bzw. keine Strahlung auf die unter der Lochmaske 5 angeordnete Solarzelle 4 und die in Figur 2 mit 14 bezeichnete Verstärkerstufe empfängt von der Solarzelle kein Spannungssignal. Dies bedeutet, daß das kontrollierte Objekt fehlerfrei ist und nicht ausgesondert wird.
Besitzt das Objekt Konturfehler, so gelangt Licht an der Störungsstelle des Objekts 12 vorbei auf die großflächige Solarzelle 4 und der Verstärker 14 in Figur 2 empfängt in diesem Falle ein Spannungssignal von der Solarzelle. Die Solarzelle spricht auch dann an, wenn die Kontur des Objektes nicht gestört ist aber die Morphologie des Objektes so stark gestört ist, daß noch ein gewisser Anteil der eingestrahlten Strahlung durch das Objekt auf die Solarzelle gelangt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Tablette in der Projektion auf die Lochmaske 5 zwar ihre vorgeschriebene Kontur nicht jedoch ihre vorgeschriebene Schichtdicke besitzt.
Erhält der in Figur 2 gezeigte Verstärker 14 ein Spannungs- ; signal von einer der Solarzellen 4, so gibt er ein Steuer- '■ signal an eine Fehleranzeige 15, worauf das Objekt als fehler-; haft gemeldet wird. Gleichzeitig liefert der Verstärker auf eine weitere Steuerschaltung 16 ein Signal, das nachfolgend die Produktions- bzw. Verpackungsmaschine so steuert, daß ; das fehlerhafte Objekt ausgesondert wird. Sowohl Verstärker 14, die Maschiriensteuereinrichtung 16 als auch die Strahlungsquellen 11 werden über stabilisierte Netzgeräte 17 mit Spannung versorgt.
Der Verstärker 14, der das Signal der Solarzelle verarbeitet, kann als Differenzverstärker und Schmitt-Trigger arbeiten.
Als Lichtquelle 11 kann wahlweise eine Glühlampe oder eine j infrarotlicht-emittierende Diode (LED) oder eine andere geeig- I
nete Lichtquelle verwendet werden. Glühlampen oder lichtemittie rende Dioden sind sogenannte diffuse Strahler. Bei Verwendung ι derartiger diffuser Strahler als Strahlungsquelle empfiehlt es sich, eine Strahlungsblende 8 über den zu kontrollierenden Objekten anzubringen. Arbeitet man mit gerichtetem Licht oder Lichtleitfasern, so kann auf diese Blende verzichtet werden. Lichtleitfasern als Strahlungsquellen haben den Vorteil, daß sie der Kontur und Anzahl der in einem Solarzellenblock zu kontrollierenden Objekte mühelos angepaßt werden können.
Durch Austausch der Lochmaske 5 und gegebenenfalls der Strahlungsblende 8 kann die erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung auf einfachste Weise auf die Kontrolle anders geformter Objekte umgestellt werden.
Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung z.B. zur Kontrolle von in tiefgezogene Folien gelegte Tabletten verwendet, so entsprechen die Aussparungen in der Lochmaske 5 über den Solarzellen genau der Gestalt der zu kontrollierenden Tabletten und unter jeder Aussparung der Lochmaske, d.h. unter jeder Tablette, ist vorzugsweise eine die ganze Aussparung vollständig erfassende Solarzelle angeordnet. Werden z.B. 12er-Packungen, d.h. Folien mit 12 Tabletten, bei denen drei Reihen von jeweils vier hintereinander angeordneten Tabletten in einer Verpackungseinheit zusammengefaßt sind, so entspricht die LochH maske 5 ebenfalls dieser 12er-Packung, d.h. jeweils vier Aussparungen in Größe einer Tablette sind hintereinander in drei Reihen angeordnet. Vorzugsweise sind dann unter den Aussparungen der Lochmaske auch 12 Solarzellen angeordnet. Sollen anschließend Kapseln mit dieser Vorrichtung kontrolliert werden,; so wird die Tabletten-Lochmaske gegen eine Kapsel-Lochmaske > ausgetauscht und schon kann die Maschine weiterarbeiten. Ebenso
- A4*
einfach ist die Umstellung auf die Kontrolle von Zäpfchen, Dragees usw. Wenn nur fehlende Objekte erfaßt werden sollen, so ist die Abtastung mittels Solarzellen und einfachen Glühlampen äußerst kostengünstig. Wenn jedoch eine hohe Auflösung notwendig ist, so werden nur wenige Objekte auf eine Solarzelle gruppiert und jede Solarzelle erhält einen separaten Verstärker. Somit ist es möglich, z.B. bei Tabletten, die gering lichtdurchlässig sind, solche auszusondern, die in der Horizontalebene abgeplatzt sind (gedeckelte). Es ist somit auch eine begrenzte Dickenmessung möglich. Vorzugsweise werden dann Infrarot-Sendedioden als Lichtquelle verwendet.
Da der Bereich unter dem zu kontrollierenden Objekt ganzflächig erfaßt wird, wird nur ein Signal (ein Spannungssignal) pro Objekt für eine vollständige Kontrolle benötigt, im Gegensatz dazu müssen bei den bekannten optisch-elektrischen Kont'rollgeräten, die mit punktförmiger Abtastung des Objektes arbeiten, schon bei einem kleinen Objekt Hunderte bis Tausende von Signalen verarbeitet werden, was eine entsprechend umfangreiche und teure Elektronik erfordert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit wesentlich einfacher, billiger und zuverlässiger als die bekannten Kontrol!vorrichtungen. Sie benötigt außerdem keinerlei Optik und kann in sehr geringer Bauhöhe gefertigt werden.

Claims (1)

  1. P ate η t a η s ρ r -18 c h e
    Vorrichtung zum optischen Abtasten von Objekten, wobei \ das Licht einer oder mehrerer Lichtquellen auf ein oder mehrere lichtempfindliche Sensoren fällt und zwischen den Lichtquellen und den Sensoren die abzutastenden Objekte angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß als lichtempfindlicher Sensor (Sensoren) (4) eine oder mehrere großflächige Solarzellen verwendet werden und zwischen der Oberfläche der Solarzellen und dem abzutastenden Objekt eine der Kontur des abzutastenden : Objektes angepaßte Löchmaske (5) angeordnet ist.
    Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnets daß : die Lichtquelle (11) ein diffuser Strahler ist und zwischen dem abzutastenden Objekt und dem Strahler eine dem Objekt \
    angepaßte Strahlungsblende (8) angeordnet ist. j
    Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß . die Lichtquelle (11) eine lichtemittierende Diode (LED) \ und/oder eine Infrarot!ichtquelle ist. ;
    Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (11) ein oder mehrere gerichtete Strah- ; lenbündel erzeugt, die der Zahl der Objekte und der Kontur der Objekte angepaßt werden können.
    Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (11) aus einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln besteht.
    Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer höheren Sek-
    j torenauflösung die Zahl der Solarzellen in dem Bereich, ! in welchem man eine erhöhte Auflösung erzielen will, erhöht j wird und jeder Solarzelle ein separater Verstärker zugej ordnet ist.
    ; 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Solarzellen auf einer Trägerplatte (3) angeordnet ist (sind), die mittels j Federn (2), die sich gegen das Vorrichtungsunterteil (1) abstützen, in eine feste Position gegen eine sich an einer Führung (7) abstützende Glasplatte (6) gedrückt wird.
    8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- j
    durch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Solarzellen (4) j mit der den abzutastenden Objekten angepaßten Lochmaske (5) j und den dazugehörigen Träger- und Befestigungselementen in einem Block zusammengefaßt sind.
    9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzelle(n) ein Spannungssignal auf einen Verstärker (14) zuliefert(n), der einerseits eine Fehleranzeigeeinrichtung (15) steuert und andererseits eine Maschinensteuerung (16) ansteuert.
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