DE3032334C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Kontrollieren von Objekten, wobei das Licht mindestens einer Lichtquelle auf mindestens einen lichtempfindlichen Sensor fällt, zwischen Lichtquelle und Sensor die abzu­ tastenden Objekte und zwischen Sensor und Objekten eine Maske angeordnet sind und wobei jeder Sensor großflächig ausgebildet ist.

Es ist bekannt, während der Produktions- und Verpackungs­ phase der verschiedensten Erzeugnisse Abweichungen von der gewünschten Struktur optisch zu erkennen. Dabei werden Licht­ strahlen, 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 Abweichungen anzuzeigen und gegebenen­ falls 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, beispiels­ weise bei der Kontrolle von Tabletten, beim Auftreten von Störungen der einzelnen Sensorelemente eine komplizierte und zeitraubende Reparatur notwendig war.

Aus der britischen Patentschrift 11 52 393 ist eine Vorrichtung zum optischen Abtasten von Objekten bekannt, wobei das "Objekt" ein Papier mit darin verteilten Kennungsfäden ist. Die Vor­ richtung weist eine Lichtquelle, einen Sensor und eine Maske auf, wobei zwischen Lichtquelle und Maske das Papier hindurch­ geführt wird.

Im Gegensatz zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung nach der britischen Entgegenhaltung derart getroffen, daß aus dem Detektorausgangssignal ein Maß für die Regelmäßigkeit von mehr oder minder statistisch verteilt angeordneten Kennungsfäden gewonnen wird, wobei der Abstand zwischen den verschiedenen Schlitzen der Blende die Auflösung des Systems bestimmt. Dieser Sachverhalt ist beispielsweise recht anschaulich auf Seite 3 in den Zeilen 10-30, insbe­ sondere 31-41 der Entgegenhaltung dargestellt. Es ist also so, daß nach der britischen Entgegenhaltung die Maske keines­ wegs den Konturen des abzutastenden Objektes angepaßt ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch soll eine exakte Über­ einstimmung zwischen abzutastendem Objekt und Maske bestehen. In dem Moment, in dem diese Übereinstimmung fehlt, wird eine Fehlermeldung ausgegeben, welche die Fehlerhaftigkeit des abzutastenden Objektes (Tablette oder dergleichen) anzeigt. Es kann also die "Qualität" eines einzelnen Objektes bestimmt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte, gleichzeitig aber zuverlässiger arbeitende optische Kontroll­ vorrichtung zu schaffen, die eine geringe Bauhöhe ermöglicht, keinerlei komplizierte Elektronik und/oder Optik benötigt und Fehler der Objekte genauer und zuverlässiger anzeigt.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 beschriebe­ ne Vorrichtung gelöst. Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 2-4 angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Kontrolle von Tabletten, Kapseln und Dragees, die sich in der Regel in tief­ gezogenen Folien befinden. Sie kann ebenso gut zur Kontrolle von vielen anderen Objekten, wie beispielsweise Süßwaren, Metall­ waren, Textilwaren und anderen Waren verwendet werden, die so beschaffen sind, daß Fehler in ihrer Morphologie mit Strahlungs­ arten, auf welche Solarzellen ansprechen, erfaßt werden können.

Mit den hier erwähnten großflächigen Solarzellen sind Solarzellen gemeint, die im Gegensatz zu den bisher für Abtastzwecke verwendeten punktförmigen Strahlungssensoren mindestens die durch die Öffnungen in der Lochmaske vorge­ gebenen Flächen abdecken. Dies bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, daß Fehler in oder an diesen relativ großflächigen Objekten durch einen einzigen Meßwert, näm­ lich 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 Vorrichtung hat außerdem im Vergleich zu den bisher bekannten Vorrichtungen den wesent­ lichen Vorteil, daß Objekte unterschiedlicher Kontur durch Auswechseln der entsprechenden Lochmaske und gegebenenfalls der Lichtblende auf der gleichen Vorrichtung auf Fehlerhaf­ tigkeit geprüft werden können.

Fehler die auf diese Weise in der Morphologie eines Körpers erfaßt werden können sind z. B. Konturfehler, Fehler in der Schichtdicke, wenn die Restschicht noch strahlungsdurch­ lässig ist und Fehler, die durch Einschluß von die Strahlungs­ durchlässigkeit 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 opaken Folie befinden.

Wenn die zu kontrollierenden Objekte in einer Ebene ange­ ordnet sind, was in der Regel bei der Produktkontrolle von Tabletten, Kapseln, Dragees etc. der Fall ist, sind auch die großflächigen Solarzellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise in einer Ebene angeordnet.

Solarzellenblöcke 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.

Als Lichtquelle kann man z. B. einen diffusen Strahler verwenden, wobei zwischen dem abzutastenden Objekt und dem Strahler eine dem Objekt angepaßte Strahlungsblende ange­ ordnet ist.

Die Strahlungsquelle kann auch eine lichtemittierende Diode (LED) und/oder eine Infrarotlichtquelle sein.

Verwendet man eine Lichtquelle, die ein oder mehrere ge­ richtete Strahlenbündel erzeugt, die der Zahl der Objekte und der Kontur der Objekte angepaßt werden können, so können auch eine oder mehrere Lichtleitfaserbündel als Lichtquelle verwendet werden.

Zur Erzielung einer höheren Sektorenauflösung kann man auch die Zahl der Solarzellen in dem Bereich, in welchem man eine erhöhte Auflösung erzielen will, erhöhen und jeder Solarzelle einen separaten Verstärker zuordnen.

Die Erfindung sei anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die in diesem Falle aus einem Solarzellenblock besteht,

Fig. 2 ein Blockschaltbild, mit dem das aus der Vorrichtung ermittelte Signal verarbeitete bzw. angezeigt wird.

In Fig. 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 zu kontrollierenden Objektes 12. Im vorliegenden Falle handelt es sich bei dem Objekt 12 um eine übliche Tablette, die in einer tiefgezogenen Folie 13 liegt. Die Solarzellen 4 werden gewöhnlich durch eine dünne Glasplatte geschützt. Darauf liegt die Lochmaske 5, die vorzugsweise auswechselbar ist. Darüber liegt vorzugs­ weise eine Glasplatte 6. Durch Federn 2, die sich gegen das Vorrichtungsunterteil 1 abstützen, wird der ganze vorbezeichnete Aufbau in eine feste Position gegen eine Führung 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 Licht­ quelle 11 emittierte Licht nur im Bereich des zu kontrollierenden Objektes 12 zum Objekt gelangen. Die Strahlungsblende 8 schirmt somit Streulicht bzw. Streu­ strahlung seitlich vom Kontrollobjekt ab.

Verwendet man anstelle einer diffusen Lichtquelle gerichtete Strahlenbündel, die der Zahl und der Kontur der zu kontrollie­ renden Objekte 12 angepaßt sind, so benötigt man keine Strah­ lungsblende 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 rotstrahlungsquellen verwenden, da die Solarzellen auf diese Strahlung noch ansprechen.

Fällt Licht bzw. Strahlung von der Strahlungsquelle 11 auf das Objekt 12, das durch eine nicht dargestellte Zuführein­ richtung auf den Kontrollplatz gebracht worden ist, und ist das Objekt in seiner Kontur und Morphologie so beschaffen, daß es einerseits die zugeordnete Öffnung in der Lochmaske 5 voll­ ständig 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 Fig. 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 Stö­ rungsstelle des Objekts 12 vorbei auf die großflächige Solar­ zelle 4 und der Verstärker 14 in Fig. 2 empfängt in diesem Falle ein Spannungssignal von der Solarzelle. Die Solarzelle spricht auch dann an, wenn die Kontur des Objektes nicht ge­ stört 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 bei­ spielsweise dann der Fall, wenn eine Tablette in der Projek­ tion auf die Lochmaske 5 zwar ihre vorgeschriebene Kontur nicht jedoch ihre vorgeschriebene Schichtdicke besitzt.

Erhält der in Fig. 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 Maschinensteuereinrichtung 16 als auch die Strahlungsquel­ len 11 werden über stabilisierte Netzgeräte 17 mit Spannung und einem Stromüberwachungs-Relais 18 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 infrarotlicht-emittierende Diode (LED) oder eine andere geeig­ nete Lichtquelle verwendet werden. Glühlampen oder lichtemittie­ rende Dioden sind sogenannte diffuse Strahler. Bei Verwendung 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 die Kontur und Anzahl der in einem Solarzellenblock zu kontrollierenden Objekte mühelos angepaßt werden können.

Durch Austausch der Lochmaske 5 und gegebenenfalls der Strah­ lungsblende 8 kann die erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung auf einfachste Weise auf die Kontrolle anders geformter Objek­ te umgestellt werden.

Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung z. B. zur Kontrolle von in tiefgezogene Folien gelegte Tabletten verwendet, so ent­ sprechen die Aussparungen in der Lochmaske 5 über den Solar­ zellen genau der Gestalt der zu kontrollierenden Tabletten und unter jeder Aussparung der Lochmaske, d. h. unter jeder Tablet­ te, 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 je­ weils vier hintereinander angeordneten Tabletten in einer Verpackungseinheit zusammengefaßt sind, so entspricht die Loch­ maske 5 ebenfalls dieser 12er-Packung, d. h. jeweils vier Aus­ sparungen in Größe einer Tablette sind hintereinander in drei Reihen angeordnet. Vorzugsweise sind dann unter den Aussparun­ gen der Lochmaske auch 12 Solarzellen angeordnet. Sollen an­ schließend Kapseln mit dieser Vorrichtung kontrolliert werden, so wird die Tabletten-Lochmaske gegen eine Kapsel-Lochmaske ausgetauscht und schon kann die Maschine weiterarbeiten. Ebenso 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 Glüh­ lampen äußerst kostengünstig. Wenn jedoch eine hohe Auflösung notwendig ist, so werden nur wenige Objekte auf eine Solar­ zelle gruppiert und jede Solarzelle erhält einen separaten Verstärker. Somit ist es möglich, z. B. bei Tabletten, die ge­ ring 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 Kontrollge­ räten, die mit punktförmiger Abtastung des Objektes arbeiten, schon bei einem kleinen Objekt Hunderte bis Tausende von Signa­ len verarbeitet werden, was eine entsprechend umfangreiche und teure Elektronik erfordert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit wesentlich einfacher, billiger und zuverlässiger als die bekannten Kontrollvorrichtungen. Sie benötigt außerdem keinerlei Optik und kann in sehr geringer Bauhöhe gefertigt werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum optischen Kontrollieren von Objekten, wobei das Licht mindestens einer Lichtquelle auf mindestens einen lichtempfindlichen Sensor fällt, zwischen Lichtquelle und Sensor die abzutastenden Objekte und zwischen Sensor und Objekten eine Maske angeordnet ist und wobei jeder Sensor großflächig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske eine Lochmaske (5) ist, deren Löcherkonturen der Kontur des abtastenden Objektes exakt angepaßt sind, daß als Sensor (4) pro Loch eine Solarzelle ver­ wendet wird, und daß die durch die Löcher in der Lochmaske vorgegebenen Flächen durch die Solarzellen mindestens abgedeckt wer­ den, so daß pro Objekt nur ein Meßwert erzeugt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Solarzellen auf einer Trägerplatte (3) angeordnet ist (sind), die mittels Federn (2), die sich gegen das Vorrichtungsunterteil (1) ab­ stützen, in eine feste Position gegen eine sich an einer Führung (7) abstützende Glasplatte (6) ge­ drückt wird.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Solar­ zellen (4) mit der den abzutastenden Objekten ange­ paßten Lochmaske (5) und den dazugehörigen Träger- und Befestigungselementen in einem Block zusammenge­ faßt sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzelle(n) ein Spannungssignal auf einen Verstärker (14) zulie­ fert(n), der einerseits eine Fehleranzeigeeinrich­ tung (15) steuert und andererseits eine Maschinen­ steuerung (16) ansteuert.