DE3035077A1

DE3035077A1 - Verfahren und anordnung zur pruefung transparenter behaelter auf verunreinigungen oder beschaedigungen

Info

Publication number: DE3035077A1
Application number: DE19803035077
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 6729 Hagenbach Neumann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-09-17
Filing date: 1980-09-17
Publication date: 1982-04-22

Description

Verfahren und Anordnung zur Prüfung transparenter
Behälter auf Yerunreinigungen oder Beschädigungen 1. Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der optischen Meßtechnik und ist bei der optisch-elektronischen Erfassung von Verunreinigungen und Beschädigungen an der Wand von transparenten Behältern anzuwenden. Bin spezielles Anwendungsgebiet ist die Wandkontrolle von Flaschen.
2. Stand der Technik Im Zuge der automatischen Reinigung und Füllung von Behältern, beispielsweise Flaschen, ist es notwendig, diese auf eventuell verbliebene Verunreinigungen, Beschädigungen oder Fremdkörper zu überprüfen. Fur transparente Be-Behälter sind hierzu Verfahren und Anordnungen entwickelt worden, bei denen die Behälter in Quer- und/oder Längsrichtung durchleuchtet werden und bei denen das Licht auf lichtempfindliche Empfänger fällt, deren elektrische Ausgangssignale ausgewertet werden. Als lichtempfindliche Empfänger können in einer oder mehreren Zeilen angeordnete Fotodioden verwendet werden, denen gemeinsam oder getrennt Lichtquellen zugeordnet sind. Als lichtempfindliche Empfänger kommen auch Fernsehkameras in Betracht, bei denen das Objekt auf die lichtempfindliche Schicht der Kamera abgebildet und das Objektbild-bzw.
ein entsprechendes Ladungsbild zeilenweise mit einem Elektronenstrahl abgetastet wird. Um bei diesen Techniken den gesamten Wandbereich eines Behälters erfassen zu können; ist es notwendig, entweder mehrere lichtempfindliche Empfänger am Umfang des Behälters verteilt anzuordnen oder den Behälter und den lichtempfindlichen Empfänger mit der zugeordneten Lichtquelle relativ zueinander zu bewegen (DE-AS 10 96 641, DE-OS 22 53 454).
3. Darstellung der Erfindung a) Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Ermittlung von Verunreinigungen oder Beschädigungen an der Wand eines transparenten Behälters, insbesondere einer Glasflasche, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, mit dem bzw. mit der auch die Randzonen des Behälters bei raumfester Zuordnung eines einzigen optoelektrischen Empfängers zu dem Behälter sicher erfaßt werden.
b) Lösung Ausgehend von einem Verfahren, bei dem Lichtstrahlen von einer Lichtquelle ausgesendet und nach Durchdringen der Behälterwand in elektrische Impulse umgewandelt und die elektrischen Impulse ausgewertet werden, ist zur Lösung der genannten Aufgabe erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Lichtstrahlen von einer leuchtenden Fläche ausgehen und vor ihrer Umwandlung in elektrische Impulse symmetrisch zu einer die Behälterachse einschließenden Ebene zweifach mit unterschiedlichem Winkel gespiegelt und dabei in eine parallel zur Behälterachse liegende Ebene projiziert werden. Zur Durchführung dieses Verfahrens ist weiterhin eine Anordnung vorgesehen, bei der auf der einen Seite des Behälters eine Lichtquelle und auf der anderen Seite senkrecht zur Achse des Behälters ein optoelektrischer Lichtempfänger mit nachgeschalteter Auswerteeinrichtung angeordnet ist und bei der gemäß der Erfindung die Lichtquelle aus einer Streuglasscheibe mit dahinter angeordneter Blitzlampe besteht, bei der weiterhin zwischen dem. Behälter und dem als Fernsehkamera ausgebildeten Lichtempfänger ein satteldachförmiger Spiegel angeordnet ist, dessen First parallel zur Behälterachse verläuft und dessen spiegelnde Flächen der Fernsehkamera zugekehrt sind und an der Dachkante einen gegenseitigen Abstand aufweisen, der etwa dem Durchmesser des Behälters entspricht, und bei dem schließlich dem satteldachförmigen Spiegel symmetrisch zu diesem zwei weitere Spiegel mit Abstand zugeordnet sind, deren spiegelnde Flächen dem Behälter zugekehrt sind, wobei die Neigung der spiegelnden Flächen der beiden weiteren Spiegel gegenüber der Symmetrieebene des satteldachförmigen Spiegels kleiner ist als die entsprechende Neigung der spiegelnden Fläche des satteldachförmigen Spiegels und der Abstand der inneren Längskanten der beiden weiteren Spiegel größer als die Breite des satteldachförmigen Spiegels ist.
c) Vorteile und weitere Ausgestaltungen Bei dem neuen Verfahren erfolgt durch diffuse Beleuchtung des Behälters und durch zweifache Spiegelung derjenigen Lichtstrahlen, die die Behälterwand durchdringen, eine zweifache Abbildung des Wandbereiches aus unterschiedlichen Blickrichtungen. Damit wird erreicht, daß die Randzone der einen Abbildung in der anderen Abbildung jeweils einen auswertbaren Bereich darstellt. Da beide Abbildungen nebeneinander in die gleiche Ebene projiziert werden, lassen sie sich mittels eines einzigen lichtempfindlichen Empfängers auswerten.
Die im Rahmen der Erfindung vorgesehene zweifache Umlenkung bzw. Spiegelung der Lichtstrahlen kann mittels ebener Spiegelflächen erfolgen. In diesem Fall werden parallel auf die Spiegel auftreffende Lichtstrahlen auch parallel zueinander reflektiert. Man kann aber auch ge- wölbte Spiegelflächen verwenden, die zu einer-Verzerrttog der beiden Abbildungen fUhren. In diesem Fall ergibt sich eine räumlich besonders wenig ausladende Anordnung, wenn der satteldachförmige Spiegel ebene Oberflächen und die beiden weiteren Spiegel eine konvex gekrümmte Oberfläche aufweisen. Man kann auch den satteldachförmigen Spiegel konvex und die beiden weiteren Spiegel konkav krümmen.
Hinsichtlich einer einfachen konstruktiven Ausgestaltung der gesamten Anordnung ist es im übrigen vorteilhaft, den satteldachförmigen Spiegel und die beiden weiteren Spiegel auf einer planparallelen entspiegelten Glasplatte anzuordnen und die beiden weiteren Spiegel an der inneren Längskante mit einer Blende zu versehen. Die Glasplatte dient dabei als Schutz der Spiegel gegen äußere Einflüsse, während die Blenden verhindern, daß zwischen den Spiegeln hindurch Lichtstrahlen direkt auf den lichtempfindlichen Empfänger gelangen.
Um die Ausleuchtung des transparenten Behälters auf den beiden erzeugten Abbildungen gleichmäßig zu gestalten, empfiehlt es sich im übrigen, die die Spiegel tragende Glasplatte parallel zur Streuglasscheibe des Lichtsenders anzuordnen. Auch kann zwischen den Spiegeln und dem lichtempfindlichen Empfänger eine Mattscheibe oder ein Linsensystem angeordnet sein, wenn die Beschaffenheit der Spiegel oder des lichtempfindlichen Empfängers (Fernsehkamera mit Objektiv) eine Zwischenabbildung erforderlich macht.
d) Ausführungsbeispiele Zwei AusfUhrungsbeispiele von zur DurchfUhrung des neuen Verfahrens geeigneten Anordnungen sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt.
Die dargestellte Anordnung ist symmetrisch zu einer Ebene ausgestaltet, die senkrecht auf der Bildebene steht und diese längs der strichpunktierten Linie A schneidet.
Die Anordnung zeigt eine Glasflasche 1, deren Achse in der erwähnten Ebene liegt und senkrecht auf der Linie A steht. Die Glasflasche 1 weist mit dem Flaschenhals 2 nach oben und wird senkrecht zu ihrer Achse von einer Beleuchtungseinrichtung beleuchtet, die aus der Blitzlampe 3, dem Reflektor 5 und der Streuglasscheibe 4 besteht. Auf der anderen Seite der Flasche 1 ist die Fernsehkamera 6 mit dem Kameraobjektiv 7 angeordnet. Der Fernsehkamera ist eine nicht näher dargestellte und auch nicht näher beschriebene elektronische Auswerteeinrichtung nachgeschaltet. Anstelle der Fernsehkamera kann auch eine Fotodiodenmatrix verwendet werden.
Zwischen der Flasche 1 und der Fernsehkamera 6 befindet sich ein Spiegelsystem, das im wesentlichen aus dem satteldachförmigen Spiegel 10 und den beiden weiteren Spiegeln 14 und 16 besteht. Der First 13 des satteldachförmigen Spiegels 10 verläuft parallel zur Achse der Glasflasche 1, wobei die spiegelnden Flächen 11 und 12 dem Kameraobjektiv 7 zugekehrt sind. Die beiden weiteren Spiegel 14 und 16 sind symmetrisch zur Achse A d.em satteldachförmigen Spiegel 10 zugeordnet, wobei die spiegelnden Flächen 15 und 17 der Glasflasche 1 zugekehrt sind. Die drei Spiegel 10, 14 und 16 sind auf einer planparallelen entspiegelten Glasplatte 18 angeordnet, die parallel zur Streuglasscheibe 4 verläuft.
Die von der leuchtenden Fläche 4 ausgehenden und die Flasche 1 durchdringenden Lichtstrahlen treffen zunächst auf die spiegelnde Fläche 15 bzw. 17 der beiden Spiegel 14 und 16 auf und werden von dort auf die spiegelnden Flächen 11 bzw. 12 des Spiegels 10 reflektiert. Von den spiegelnden Flächen 11 und 12 werden die Lichtstrahlen in das Objektiv 7 der Fernsehkamera 6 reflektiert.
Damit die Lichtstrahlen tatsächlich auf dem geschilderten Weg verlaufen, ist der Neigungswinkel cC der spiegelnden Flächen 15 bzw. 17 gegenüber der strichpunktierten Linie A bzw. der durch diese Linie gelegten senkrechten Ebene kleiner gewählt als der Neigungswinkel ß der spiegelnden Flächen 11 bzw. 12 des satteldachförmigen Spiegels 10.
Im übrigen sind bei der. dargestellten Anordnung die spiegelnden Flächen 11, 12, 15 und 17 eben.
Hinsichtlich der praktischen Ausgestaltung der gesamten Anordnung ist zu berücksichtigen, daß die Spiegel 10, 14 und 16 im Querschnitt dargestellt sind, daß der Abstand der Dachkanten des satteldachförmigen Spiegels 10, d. h.
die auf der Glasplatte 18 gegebene Breite dieses Spiegels etwas größer als der Durchmesser der Glasflasche 1 ist und daß der Abstand der inneren L&ngskanten der beiden weiteren Spiegel. 14 und 16 größer ist als die genannte Breite des satteldachförmigen Spiegels 10. Um hierbei eine direkte Einstrahlung von der Streuglässcheibe 4 auf das Kameraobjektiv 7 zu unterbinden, ist an den inneren Kanten der beiden Spiegel 14 und 16 je eine Blende 19 bzw. 20 angeordnet, die jeweils den Bereich zwischen den Spiegeln abdeckt.
Zwischen den Spiegeln und der Fernsehkamera 6 ist gestrichelt eine Anordnung 8 angedeutet, bei der es sich um eine Mattscheibe oder ein Linsensystem handeln kann.
Derartige Einrichtungen können erforderlich werden, wenn die Beschaffenheit des Kameraobjektivs 7 oder der Spiegel 10 sowie 14 und 16 eine Zwischenabbildung erfordert.
Bei der dargestellten Anordnung wird also mit Hilfe der spiegelnden Flächen 17 und 12 eine Abbildung der durchleuchteten Flaschenwand 1 erzeugt. Eine weitere Abbil- dung, die mit anderer Blickrichtun& stattfindet, erfolgt mit Hilfe der spiegelnden Flächen 15 und 11. Beide Abbildungen werden nebeneinander auf die lichtempfindliche Schicht der Fernsehkamera 6 projiziert, so daß auf diese Weise eine Auswertung der gesamten Flaschenwand der Flasche 1 erfolgen kann.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung sind die spiegelnden Flächen 15' und 17' der Spiegel 14' und 16' konvex gekrümmt. Dadurch läßt sich die räumliche Ausdehnung der Anordnung verkleinern.
2 Figuren 8 Ansprüche

Claims

Patentansprdche 1. Verfahren zur Ermittlung von Verunreinigungen oder Beschädigungen an der Wand eines transparenten Behälters, insbesondere einer .Glasflasche, bei dem Lichtstrahlen von einer Lichtquelle ausgesendet und nach Durchdringen der Behälterwand in elektrische Impulse umgewandelt und die elektrischen Impulse ausgewertet werden, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t-, daß die Lichtstrahlen von einer leuchtenden Fläche ausgehen und vor ihrer Umwandlung in. elektrische Impulse symmetrisch zu einer die Behälterachse einschließenden Ebene zweifach mit unterschiedlichem Winkel gespiegelt und dabei in eine parallel zur Behälterachse legende Ebene projiziert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e.-k e n n z e i c h n e t , daß die Lichtstrahlen bei der Spiegelung optisch verzerrt werden.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der auf der einen Seite des Behälters eine Lichtquelle und auf der anderen Seite senkrecht zur Achse des Behälters ein optoelektrischer Lichtempfänger mit nachgeschalteter Auswerteeinrichtung angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lichtquelle aus einer Streuglasscheibe (4) mit dahinter angeordneter Blitzlampe (3) besteht, daß zwischen dem Behälter (1) und dem als Fernsehkamera (6, 7) ausgebildeten Lichtempfänger ein satteldachförmiger Spiegel (10) angeordnet ist, dessen First (13) parallel zur Behälterachse verläuft und dessen spiegelnde Flächen (11, 12) der Fernsehkamera (6) zugekehrt sind und an.den Dachkanten einen gegenseitigen Abstand aufweisen, der etwa dem Durchmesser des Behälters entspricht, und daß dem satteldachförmigen Spiegel (lo) symmetrisch zu diesem zwei weitere Spiegel (14, 16) mit Abstand zugeordnet sind, deren spiegelnde Flächen (15, 17) dem Behälter (1) zugekehrt sind, wobei die Neigung (zog) der spiegelnden Flächen (15, 17) der beiden weiteren Spiegel gegenüber der Symmetrieebene des satteldachförmigen Spiegels kleiner ist als die entsprechende Neigung (ß) der spiegelnden Flächen (11, 12) des satteldachförmigen Spiegels und der Abstand der inneren Längskanten der beiden weiteren Spiegel größer ist als die Breite des satteldachförmigen Spiegels.
4. Anordnung nach Anspruch 3 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der satteldachförmige Spiegel ebene Oberflächen (11, 12) und die beiden weiteren Spiegel (14, 16) eine ebene oder konvex gekrwniiite Oberfläche (15, 17) aufweisen.
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeder weitere Spiegel (14, 16) an der inneren Längskante mit einer Blende (19, 20) versehen ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der satteldachförmige Spiegel (10) und die beiden weiteren Spiegel (14, 16) auf einer planparallelen, entspiegelten Glasplatte (18) angeordnet sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, d a d u r c-h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Glasplatte (18) parallel zur Streuglasscheibe (4) angeordnet ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den Spiegeln (10, 14, 16) und der Fernsehkamera (6, 7) eine Mattscheibe (8) oder ein Linsensystem' angeordnet ist.