DE3124949C2

DE3124949C2 - Fehlerdetektorvorrichtung zum Feststellen von Kratzern, Rissen, Sprüngen oder Einschlüssen in einem Gegenstand

Info

Publication number: DE3124949C2
Application number: DE3124949A
Authority: DE
Inventors: Takashi Urayasu Chiba Miyazawa
Original assignee: Kirin Brewery Co Ltd
Current assignee: Omron Kirin Techno System Co Ltd
Priority date: 1980-06-27
Filing date: 1981-06-25
Publication date: 1986-05-15
Also published as: DK156283C; AU535792B2; DK285081A; FR2485734B1; DE3124949A1; US4448526A; AU7199081A; CA1175139A; NL8102944A; GB2078948A; DK156283B; NL185368B; GB2078948B; FR2485734A1; NL185368C

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fehlerprüfverfahren und eine Anordnung zum Feststellen von Kratzern, Rissen, Sprüngen, Einschlüssen, Schmutzflecken und dergleichen in einem Gegenstand. Hierzu wird das durch den Lichtempfang von dem beleuchteten Gegenstand, der geprüft werden soll, erhaltene Bild in eine Vielzahl von Bildelementen geteilt, und die zu den Bildelementen gehörenden Signale werden gespeichert. Diese Signale werden zu einem späteren Zeitpunkt in einer Reihenfolge ausgelesen, in der Teile des Gegenstandes, die mit den Bildelementen korrespondieren, durch eine im wesentlichen spiralenförmige, gedachte Linie überquert werden, die auf dem Gegenstand eingezeichnet ist. Ein Fehler wird aufgrund der Beziehung zwischen dem Signal eines der Bildelemente und dem Signal eines anderen Bildelements festgestellt, das kurzfristig vor dem zuerst erwähnten Signal eines der Bildelemente ausgelesen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine F^Tehlerdelektorvorrictitung zum Fesistellen von Kratzern, Rissen, Sprüngen oder Einschlüssen in einem Gegenstand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Bei dem Gegenstand kann es sich um eine Flasche aus Glas, wie beispielsweise eine Bier- oder Fruchtsaftflasche handeln, bei der das Vorhandensein oder das Fehlen von Fremdeinschlüssen optisch geprüft wird.

Im allgemeinen werden Flaschen für Getränke wie Bier, Wein, kohlensäurehaltige Getränke, Nahrungsmittel und dergleichen im leeren Zustand eingesammelt und wiederverwendet. Diese Mehrwegflaschen werden in einer Flaschenrcinigungsvorrichtung gereinigt, um Staub und Rückstände zu entfernen. Dabei zeigt es sich, dal.i

eine derartige Flaschenreinigungsvorrichtung im allgemeinen nicht imstande ist, Rückstände zu entfernen, die an der Innenseite der Flaschenwand festkleben. Daher ist es notwendig, derartige Flaschen vor oder nach dem Flaschenreinigungsvorgang von der Füllstraße zu entfernen. Ebensowenig können Flaschen wiederverwendet werden, die Risse, Kratzer, Sprünge oder Einschlüsse aufweisen.

Nach der älteren deutschen Patentanmeldung P 29 10 516.6-52 (DE-OS 29 10 516) gehört eine Vorrichtung zum Feststellen von Fehlern in einem Gegenstand der eingangs erwähnten Art zum nachveröffentlichten Stand der Technik, bei der der Gegenstand mit Hilfe eines Lasers beleuchtet wird, in dessen Lichtstrahl jedoch zwei Spiegel angeordnet sind, die den Lichtstrahl nacheinander ablenken. Da die beiden Spiegel um ihre Achsen schwingen, die unter rechten Winkeln zueinander stehen, wird dem Lichtstrahl eine ringförmige oder spiralförmige Abiastbewegung verliehen. Eine Sammellinse richtet den Lichtstrahl in die Flasche, der nahe dem Flaschenmund fokussiert wird und infolge der ringförmigen bzw. spiralförmigen Abtastbewegung den Boden und die Seitenwand der Flasche abtastet. Als Lichtempfangs- und Prüfvorrichtung sind eine Sammellinse und ein fotoelektrischer Detektor vorgesehen. Die Sammellinse fokussiert den Lichtstrahl auf den fotoelektrischen Detektor. Der Detektor erfaßt jeden Fehler in der Flasche infolge der Veränderung der Intensität des auffallenden Lichtstrahls, was zu einem entsprechenden Fehlersignal führt. Eine Speicherung von Signalen einzelner Bildelemente der Flasche ist nicht vorgesehen. Diese bekannte Fehlerdetektorvorrichtung ist verhältnismäßig aufwendig gebaut, z. B. wegen der erforderlichen Halterung der beiden Spiegel. Außerdem muß der zu untersuchende Gegenstand solange in der Fehlerdetektoranordnung verbleiben, bis die Abtastbewegung vollständig durchgeführt ist. Schließlich werden sich an den Kanten des Bodens optische Störungen ergeben, die eine sichere und unmittelbare Auswertung erschweren.

Aus der DE-AS 10 20 812 ist ein Verfahren zur Prüfung von Glas- oder Keramikoberflächer;. am Bestimmen loser Glassplitter oder Oberflächenfehler bekannt, bei dem auf die zu untersuchende Oberfläche e; „ie Strahlung auftrifft, deren Wellenlänge außerhalb des vom Glas durchgelassenen Strahlungsbereichs liegt. Ein auf diese Strahlung ansprechendes Element befindet sich in dem Strahlengang eines Teils der von der zu untersuchenden Oberfläche reflektierten Strahlung, die in einer bestimmten Richtung durch einen Oberflächenfehler reflektiert wird, wenn der Fehler in den Strahlengang dereinfallenden Strahlung gebracht wird. Dadurch wird das Element erregt und ein Signal ausgelöst. Das Abtasten der Oberfläche mit dem Strahl kann durch gleichzeitige sowohl relative Drehbewegung wie auch relative Vertikalbewegung zwischen der Oberfläche und dem Lichtstrahl hervorgerufen werden. Ebenso kann der Lichtstrahl die Oberfläche spiralförmig abtasten.

Aus der Literaturstelle »Pattern Recognition Technics«, J. R. Ulimann, 1973, Seiten 24 und 25, Kapitel 2, ist ein Verfahren zur Zeichen- bzw. Musterkennung bekannt, bei dem es üblich ist, eine indirekte Abtastung eines mit Hilfe einer Fernsehkamera abgespeicherten BiHes vorzunehmen, wie dies auch im »Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung«, K. Steinbuch, 1967, Kapitel 6.1, insbesondere Seite 772 letzter Absatz und Seite 776 unter dem Stichwort »Matrixanalyse« erläutert ist, wobei die Erkennung des Musters selbst durch eine sogenannte Erkennungslogik erfolgt. Für das Matrixverfahren muß ein Speicher, beispielsweise ein Schieberegister, zur elektrischen Reproduktion des optisch vorliegenden Zeichens vorgesehen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fehierdetektorvorrichlung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der bei Minimalisierung des Einflusses optischer Störungen an den Kanten des Gegenstands Fehler am oder im Gegenstand rasch und genau festgestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fehlerdetektorschaltung nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Fehlerdetektorvorrichtung wird es aufgrund des fortlaufenden Vergleichs aufeinanderfolgender Bildelementsignale in einer Reihenfolge, die dem Gegenstand derart angepaßt ist, daß sich der Pegel des abgetasteten Signals allmählich verändert, möglich, sehr genau Fehler festzustellen, da diese zu plötzlichen Änderungen des Signalpegels führen. Da von dem zu prüfenden Gegenstand zunächst ein Bild aufgenommen wird und dieses Bild ciann ausgewertet wird, ist eine schnelle Abfolge bei der Prüfung von Gegenständen möglich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Fehlerdetektorvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von zeichnerisch dargestellten Ausfuhrungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt Fig. IA eine Schnittansicht eines Bodens einer Flasche,

Fig. 1 B ein schematiches Schaubild zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Flaschenboden und den Abtastlinien,

Fig. 1 C eine grafische Darstel lung der Abhängigkeit des Sigruipegels von der Abtastrichtung in bezug auf die Teile A-A' und B-B' in Fig. 1 B, Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Ausfiihiungsform des optischen Bildes eines Flaschenbodens, Fig. 3 eine Ansicht eines Signalpegels längs einer Linie 5-7" in Fig. 2, Fig. 4 A und 4 B Diagramme zur Beschreibung des Prinzips der Erfindung.

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Ausfuhrungsform einer Speichersteuereinheit, Fig. 7 ein Diagramm der in einem Speicher gespeicherten Daten, Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Ausfuhrungsform einer Prüfschaltung, die bei der Erfindung verwendet wird, Fig. 9 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Prüfschaltung, Fig. K)A, 1OB und IOC Diagramme zum Feststellen eines geringfügigen Fehlers bzw. Schmutzfleckes,

Fig. 11 A, 11 B, llC und 11 D Diagramme verschiedener Abtastlinien, (,5

Fig. 12 ein Diagramm zur Beschreibung einer Korrektur von Adressendaten innerhalb der erfindungsgemäßen Anordnung, und

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer Ausführungsl'orm einer Schaltung zur Korrektur von Datenadressen.

Bevor die Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung niiher beschrieben werden, sollen Nachteile bekannter Verfahren und Anordnungen zu ihrer Durchführung, die denkbar oder vorgeschlagen wurden, kurz erläutert werden, um einen besseren Flintergrund zum Verständnis der Vorteile und Merkmale der Erfindung zu erhalten.

Bei einem bekannten Verfahren ist eine elektrische Lampe unterhalb des Flaschenbodens angeordnet, um die Flasche zu beleuchten, während eine Fernsehkamera oberhalb der Flasche sich befindet, um das optische Bild der Flasche fotoelektrisch umzuwandeln und ein elektrisches Signal zu liefern, das durch den Abtastvorgang der Fernsehkamera erzeugt wird. Bei diesem Verfahren ist nachteilig, daß es schwierig ist, die Genauigkeit zum Feststellen von Fehlern an der Kante oder an der Ecke des Flaschenbodcns zu verbessern, da eine optische Störung mit relativ hohem Pegel an diesen Stellen erzeugt wird. Wie Fig. IA zeigt, ist der Flaschenboden 1 an ίο der Ecke 2 mit der Flaschenwand 3 verbunden und die Ecke 2 ist gekrümmt und dicker als die übrigen Flaschenteile, im Falle einer wiederverwendbaren Flasche weist der Flaschenboden häufig feine Kratzerauf, die jedoch nicht notwendigerweise die Wiederverwendung der Flasche beeinträchtigen. Jedoch trifft es im allgemeinen zu, daß die Ecke 2 der Flasche häufig optische Störungen mit relativ hohem Pegel verursacht.

Erschwerend kommt noch hinzu, daß häufig nach dem Reinigen einer Flasche ein geringer Betrag von Reinigungslösung in der Flasche zurückbleiben kann. Durch diese Rückstände an Reinigungslösung können vom Flaschenboden gestreute Lichtstrahlen einer Totalreflexion am Meniskus der Reinigungslösung ausgesetzt werden und erreichen dann nicht die Lichtempfangseinheit oberhalb der Flasche. Das resultierende optische Bild des Flaschenbodens enthält dann ein dunkles Ringmuster, entsprechend der Ecke bzw. Kante 2.

Aufgrund einer Anzahl von optischen Störungen, wie sie zuvor beschrieben wurden, zeigt das elektrische A us- 2ΰ gangssigr.a! der Fernsehkamera während der üpiisuien Abtastung des Fiaschenbociens i gemäß Fig. IB einen Verlauf, wie er in F ig. 1 C dargestellt ist. Es ist zu ersehen, daß der Signalpegel der Ecke bzw. Kante 2 niedrig ist. Besonders im Teil A-A' ist der Signalpegel von Beginn an bis zum Ende niedrig, und die Wellenform ist kompliziert aufgebaut und dementsprechend ist es schwierig, ein Signal eines Normalbereiches einer Flasche von einem Signal zu unterscheiden, das einen Flaschenteil mit einem Fehler wiedergibt, der eine Helligkeitsreduzierung mit sich bringt.

Um diese Schwierigkeit zu eliminieren, wurde ein Verfahren nach der japanischen Patentanmeldung Nr. 1 23 506/1978 vorgeschlagen, bei dem eine elektrische Torschaltung oder eine mechanische Maske, beispielsweise ein Fadenkreuz oder Maschennetz, verwendet wird, so daß der Flaschenteil, der der Kante bzw. der Ecke 2 entspricht, außerhalb des Abtastbereiches liegt und nor der Teil der Flasche überprüft wird, der ausreichend weit entfernt von der Kante liegt. Dieses Verfahren löstdas Problem der Herabsetzung derGenauigkeit durch den Verschleiß der Maschine und durch die Exzentrizität der Positionierung der Flasche in bezug auf die Lichtempfangseinheit.

Wie schon erwähnt wurde, wird eine Fernsehkamera häufig als eine Bildaufnahmeeinheit in einer Anordnung zum Feststellen von Fehlern in einer Glasflasche oder dergleichen Behälter eingesetzt. Jedoch ist dabei zu beachten, wie beschrieben wurde, daß es schwierig ist, ein Signal zu identifizieren, das einen Fehleran der Kante einer Flasche durch direkte Zuordnung zu einem Videosignal wiedergibt, welches in dem Fernsehabtastsystem übertragen wird, da das Videosignal durch die optische Störung an der Kante des Flaschenbodens beeinflußt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein derartiges Videosignal gelesen, nachdem es entsprechend der Konfiguration eines zu prüfenden Gegenstandes wieder angeordnet wird, so daß ein Normalsignal und ein den Fehler wiedergebendes Signal, das weiterhin als Fehlersignal bezeichnet wird, ohne Irrtum voneinander unterschieden werden können.

Das optische Bild eines Flaschenbodens ist in Fig. 2 schematisch dargestellt und den Signalpegel längs einer Linie 5-7" des Flaschenbodens zeigt Fig. 3. Dieses Signal wird in einem Speicher gespeichert und bei Bedarf durch einen spiralförmigen Abtastvorgang ausgelesen, bei dem die Abtastung spiralförmig beginnt, beispielsweise mit dem Mittelpunkt C/"des Flaschenbodens, wie dies in Fig. 4 A dargestellt ist. Das resultierende Signal weist einen Pegel auf, der sich schrittweise oder kontinuierlich von dem Mittelpunkt des Flaschenbodens zu der Ecke bzw. zu der Kante hin des Flaschenbodens verändert, solange kein Fehler vorhanden ist. wie aus Fig. 4 B ersichtlich ist. Im Falle eines Fehlers tritt eine plötzliche Änderung im Signalpegel auf, so daß der Fehler mit Leichtigkeit festgestellt werden kann.

In einer Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 5 gezeigt ist, befindet sich eine Lichtquelle oder eine Lampe 12 unterhalb des Bodens einer Flasche 10, die beispielsweise eine zu überprüfende Bierflasche ist. E^:ne Streuplatte 11 iu zwischen der Lampe 12 und dem Boden der Flasche angeordnet. Eine Fernsehkamera 13 befindet sich oberhalb der Flasche 10. Das Ausgangsvideosignal KSder Fernsehkamera 13 wird durch einen Verstärker 14 verstärkt, in Abschnitte unterteilt und in ein Digitalsignal Z)5 mit beispielsweise sechs oder acht Bits, durch einen Analog-zu-Digital (A/D) Konverter 20 umgewandelt. Dieses Signal ist repräsentativ für die Helligkeit eines Teils der Flasche, dem ein Bildelement entspricht. Die Digitalsignale DS werden aufeinanderfolgend in Adressen, die in einem Speicher 30 spezifiziert sind, als Daten für die Bildelemente gespeichert, welche den Teilen der Flasche entsprechen. Die in dem Speicher30 gespeicherten Daten werden aufgrund eines Lesesignals RO einer Speichersteuereinheit 40 ausgelesen. Das Vorhandensein oder das Fehlen eines Fehlers verbürgen im ersteren Fall das Ausmustern einer Flasche, wobei die Entscheidung durch eine Prüfschaltung 50 auf der Grundlage der Veränderung der ausgelesenen Daten erfolgt.

Sobald festgestellt wird, daß die Flasche einen Fehler aufweist, aufgrund dessen die Flasche ausgeschieden werden soll, liefert die Prüfschaltung 50 als Ausgang ein Fehlersignal DFund eine Flaschenrückhaltevorrichtung 60 hält die defekte Flasche auf der Abfüllstraße zurück oder mustert sie aus. Ein Pulsgenerator 70 ist vorgesehen, der den Abtastvorgang der Fernsehkamera 13, die Analog-zu-Digital Umwandlung des A/D-Konverters 20 und den Zugriff 7u dem Speicher 30 durch die Speichersteuereinheit 40 synchronisiert, wenn die Daten in den Speicher 30 eingeschrieben werden. Des weiteren steuert der Pulsgenerator 70 den zeitlichen Zugriff zu dem Speicher 30, wenn daraus die Daten ausgelesen werden sollen.

Der Aulbau der Speichersteucreinheit 40 ist beispielsweise in Fig. 6 dargestellt. Das Ausgangstaktsignal CL des Pulsgenerators 70 steuert einen Adressenzahler 401 an und entsprechend den durch die Schreibsignale WR des Adrcsscnzählcrs401 spezifizierten Adressen werden die Digitulsignale DS des A/D-Konverters 20 aufeinanderfolgend im Speicher 30 gespeichert. Das Videosignal des Gegenstandes, das von der Fernsehkamera geliefert wird, wird in Bildelemente unterteilt, von denen beispielsweise 100 in ,V-Richtung und 100 in y-Richtung angeordnet sind, wie dies aus Fig. 7 zu entnehmen ist. Dementsprechend werden die Bildelementsignale im Speicher 30 in Adressen gespeichert, die den Bildelementen entsprechen, welche in einer Matrix 100 x 100 angeordnet sind. In diesem Fall erfolgt die Adressierung in der nachstehend beschriebenen Reihenfolge. Zunächst wird mit Y = I als Festwert X von 1 bis 100 in der angegebenen Reihenfolge spezifiziert. Danach wird mit Y = 2 als Festwert X von 1 bis 100 in der angegebenen Reihenfolge spezifiziert. In ähnlicher Weise wird bei den verbleibenden Adressen vorgegangen. Nachdem alle Adressen aufdiese Weise spezifiziert wurden, beginnt das Lesen der Daten. Während der Datenleseoperation wird das Ausgangstaktsignal CL des Pulsgenerators 70 durch den Adressenzähler 401 gezählt und das Speicherauslesesignal FS des Adressenzählers 401 dem Adressierspeicher (ROM) 402 zugeführt und dieser erzeugt das Lesesignal RO, das dem Speicher (RAM) 30 zum Adressieren entsprechend den nachstehenden Tabellen 1 (a) bis (c) zugeleitet wird. Die Tabelle I zeigt ein Beispiel für eine Codeumwandlung, entsprechend dem mittleren Teil des Flaschenbodens.

Tabelle 1 (a)

C	.V	)	Γ	X	Y	C	X	I Y
0	50	51	25	49	48	50	46	51
I	50	50	26	48	48	51	46	52
2	49	50	27	48	49	52	46	53
3	49	51	28	47	49	53	46	54
4	49	52	29	47	50	54	47	54
5	50	52	30	47	51	55	48	55
6	51	51	31	47	52	56	49	55
7	51	50	32	47	53	57	50	55
8	50	49	33	48	54	58	51	55
9	49	49	34	49	54	59	52	54
10	48	50	35	50	54	60	53	54
U	48	51	36	51	54	61	53	53
12	48	52	37	52	53	62	54	52
13	48	53	38	53	52	63	54	51
14	49	53	39	53	51	64	54	50
15	50	53	40	53	50	65	54	49
16	51	53	41	53	49	66	53	48
17	51	52	42	52	48	67	53	47
18	52	52	43	51	47	68	52	47
19	52	51	44	50	47	69	51	46
20	52	50	45	49	47	70	50	46
21	52	49	46	48	47	71	49	46
22	51	49	47	47	48	72	48	46
23	51	48	48	46	49	73	47	47
24	50	48	49	46	50	74	46	47

Tabelle 1	(C)	X	Y
C	43	48
150	43	49
151	43	50
152	43	51
153	43	52
154	43	53
155	43	54
156	43	55
157	44	55
158	44	56
159

C	X	Y
160	45	56
161	45	57
162	46	57
163	47	58
164	48	58
165	49	58
166	50	58
167	51	58
168	52	58
169	53	57

Tabelle 1	(b)	.V	Y	C	,V	Y	125	V	Y
C	46	48	100	54	48	126	49	57
75	45	49	101	54	47	127	50	57
76	45	50	102	53	46	128	51	57
77	45	51	103	52	46	129	52	57
78	45	52	104	52	45	130	53	56
79	45	53	105	51	45	131	54	55
80	45	54	106	50	45	132	55	54
81	46	55	107	49	45	133	56	53
82	47	55	108	48	45	134	56	52
83	47	56	109	47	45	135	56	51
84	48	56	110	47	46	136	56	50
85	49	56	111	46	46	137	56	49
86	50	56	112	45	47	!38	56	48
87	51	56	113	45	48	139	55	47
88	52	56	114	44	48	140	54	46
89	52	55	115	44	49	141	53	45
90	53	55	116	44	50	142	52	44
91	54	54	117	44	51	143	51	44
92	54	53	118	44	52	144	50	44
93	55	53	119	44	53	145	49	44
94	55	52	120	44	54	146	48	44
95	55	51	121	45	55	147	47	44
96	55	50	122	46	56	148	46	45
97	55	49	123	47	57	149	45	46
98	55	48	124	48	57		44	47
99

C	,V	Y
170	54	57
171	54	56
172	55	56
173	55	55
174	56	55
175	56	54
176	57	53
177	57	52
178	57	51
179	57	50

in einer derart aufgebauten Anordnung wird die zu prüfende Flasche 10, die beispielsweise mittels eines Förderers weiterbefördert wird, durch die Diffusionsplatte 12 hindurch von der Lampe beleuchtet, und sobald die Flasche eine vorgegebene Position erreicht, wird das optische Bild des Flaschenbodens von der Fernsehkamera 13 aufgenommen, so daß ein Rahmen des optischen Bildes einer fotoelektrischen Umwandlung ausgesetzt ist und als ein Videosignal KSanfällt. Das analoge Videosignal KSwird in ein Digitalsignal /^entsprechend seiner Helligkeit durch den A/D-Konverter 20 umgewandelt und in der Adresse des Speichers 30 gesprichert, die durch das Schreibsignal WR des Adressenzählers 401, wie in Fig. 7 gezeigt, spezifiziert wird. Die in dem Speicher 30 gespeicherten Daten werden in der Reihenfolge ausgelesen, in der die Adressen durch die Lesesignale /? O eines Adressierspeichers 402 angegeben werden, der durch den Pulsgenerator 70 angesteuert wird. In diesem Fall wird die Adressierung aufeinanderfolgend in Übereinstimmung mit den spiralförmigen Abtastposi- ic tionen ausgetragen, beginnend mit dem Mittelpunkt CPdes Flaschenbodens, wie dies in Fig. 4 A gezeigt ist, entsprechend der Tabelle 1. Wenn der Flaschenboden keinen Fehler aufweist, liefert der Speicher 30 am Aus- |

gang ein Signal, dessen Pegel sich allmählich ändert, wie dies in F i g. 4 B dargestellt ist. Andererseits, wenn der Flaschenboden einen Fehler aufweist, ändert sich die Datenausgabe des Speichers 30 abrupt in ihrem Pegel. Diese sprungweise Änderung wird durch die Prüfschaltung 50 festgestellt.

Die Prüfschaltung 50 ist beispielsweise wie in Fig. 8 gezeigt, aufgebaut. Während eines Lesezyklus werden Daten D_n aus dem Speicher 30 ausgelesen und einem Schieberegister 501 zugeführt, das, wenn weitere Daten aus dem Speicher 30 ausgelesen werden, das heißt während eines späteren Lesezyklus, der gegenüber dem ersten Lesezyklus durch zwei Lesezyklen verzögert ist, die zuvor gespeicherten Daten ausgibt. EineTeilerschaliüng 502 teiii die aüsgcleseiien Daien D_n des Speichers 30durch die Daten D_n. _:, die von dem Schieberegister 501 ausgegeben werden und erzeugt ein Signal, welches für das Verhältnis V_n = D_nZD_n-: der Daten D_n zu den Daten D_n-I des früheren Lesezyklus indikativ ist. Ein Diskriminator 503 prüft, ob das Verhältnis V_n innerhalb eines Bereiches liegt, der durch eine obere Grenze V_v > 1, beispielsweise 1,5 und eine untere Grenze V₁ < 1, beispielsweise 1/1,5 definiert ist, die durch eine Grenzwertschaltung 504 eingestellt sind. Wenn als ein Ergebnis der Prüfung gefunden wird, daß das Verhältnis K„außerhalb dieses Bereiches liegt, wird ein Fehlersignal überzeugt. Dieses Signal Z)F zeigt an, daß die geprüfte Flasche einen Fehler aufweist, aufgrund dessen die Flasche zurückgehalten bzw. aussortiert werden soll. Das Signal DF wird einer Rückhaltevorrichtung 60 zugeführt, die die Flasche aus der Abfüllstraße entfernt.

Eine andere Ausführungsform einer Prüfschaltung 50 ist in F i g. 9 dargestellt. Wie ersichtlich ist, umfaßt diese Schaltung ein Schieberegister 501, eine Teilerschaltung 502, einen Diskriminator 503 und eine Grenzwertschaltung 504, die identisch zu denjenigen sind, die zuvor erwähnt wurden und durch die gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Der Ausgang des Diskriminators 503 wird zur Unterscheidung von dem Fehlersignal DF und DFl bezeichnet. Die Prüfschaltung 50 nach Fig. 9 umfaßt zusätzlich ein zweites Schieberegister 505. Das Schieberegister 505 speichert und verschiebt die aus dem Speicher 30 ausgelesenen Daten. Nach vier Lesezyklen werden die Daten Z)„_₄ ausgegeben. Eine zweite Teilerschaltung 506 teilt die von dem Speicher 30 ausgegebenen Daten D_n während des laufenden Lesezyklus durch die Daten D_n-A, die durch das Schieberegister 505 ausgegeben werden und erzeugt das Verhältnis V_n = D_n/D„-_A. Ein zweiter Diskriminator 507 prüft, ob das Verhältnis V_n in einem Bereich liegt, gegeben durch eine obere Grenze '/[ > !, das ist beispielsweise 1,1 und eine untere Grenze V₁ < 1, das ist beispielsweise 1/1,1, die durch eine zweite Grenzwertschaltung 508 eingestellt sind. Die obere Grenze V₁ und die untere Grenze V₁ liegen näher bei Eins als V₁ uwd V₁. Wird festgestellt, daß das Verhältnis V_n außerhalb des Bereiches liegt, so wird ein Ausgangspuls Pderzeugt. Ein Voreinstellzähler 509 zählt die Zahl der Pulse von dem Diskriminator 507 und nachdem eine vorgegebene Zahl von Pulsen des Diskriminators 507 gezählt wurden, beispielsweise sechs Pulse, erzeugt der Zähler 509 ein Ausgangssignal DF2. Eines der Signale DFX und DFl durchlaufen eine ODER-Torschaltung 510 und dienen als ein Fehlersignal.

Durch die Verwendung des Schieberegisters 505, der Teilerschaltung 506, des Diskriminators 507, der Grenzwertschaltung 508 und des Voreinstellzählers 509 ist es möglich, einen Fehler festzustellen, der sich in der Helligkeit gegenüber seiner Umgebung nur geringfügig unterscheidet, jedoch über eine größere Fläche oder Länge sich erstreckt.

Haftet beispielsweise ein schwacher Schmutzstreifen oder Schmutzfleck größerer Ausdehnung auf dem Boden BB einer Flasche, wie dies in Fig. 1OA gezeigt ist, weisen die Helligkeitsdaten D_n, die aufeinanderfolgend aus dem Speicher30ausgelesen werden, solche Werte auf, wie sie in Fig. 1OB angegeben werden. Es wird dabei vorausgesetzt, daß keines der Paare, bestehend aus einem Datenwert und einem anderen Datenwert, der zwei Lesezyklen zuvor ausgelesen wurde, ein Verhältnis ergeben, das außerhalb des Bereiches V_L < V_n < V_L liegt, so daß der Diskriminator 503 kein Signal DFl erzeugt. Jedoch ergeben einige Paare der Daten, die voneinander durch drei andere Datenergebnisse getrennt sind, ein Verhältnis außerhalb des Bereiches V₁ < V_n < V_L, so daß der Diskriminator 507 zu Zeitpunkten Ausgangssignale erzeugt, die in Fig. IOC gezeigt sind. Die Ausgangspulse werden durch den Zähler 509 gezählt. Wenn das Auslesen der Daten der Bildelemente aus dem Speicher 30, die dem gefleckten Teil der Flasche entsprechen, öfter als viermal erscheint, treten vier Pulse sowohl am Beginn als auch am Ende des gefleckten Teils auf. Als Ergebnis erzeugt der Zähler 509. nachdem die vorgegebene Zahl von sechs Pulsen gezählt wurde, ein Signal DF2, das die ODER-Torschaltung 510 passiert. Somit wird ein Fehlersignal DF erzeugt, welches das Vorhandensein eines Fehlers oder Defektes anzeigt, der ein Aussortieren der Flasche erforderlich macht. Andererseits gilt, wenn die Anzahl der Pulse von dem Diskriminator 507 kleiner als die vorgegebene Zahl von sechs Pulsen ist, da beispielsweise die Helligkeitsänderung infolge des Vorhandenseins eines kleinen Steins in der Glasstruktur des Bodens der Flasche gering ist, daß die Flasche nicht zurückgehalten wird.

Die Zahl der Lesezyklen, die beendet werden, nachdem das Schieberegister 501 oder 505 Daten empfängt und bevor es die gleichen Daten wieder ausgibt, kann durch die Wahl der Zahl der Registerstufen oder der Ausgangsanschlüsse vorgewählt werden.

Es ist selbstverständlich, daß eine Vielzahl von Kombinationen, von denen jede aus Baueinheiten ähnlich zu den Einheiten 505 bis 509 in F i g. 9 besteht, möglich ist, wobei unterschiedliche Grenzwerte und unterschied- ':;:

liehe Voreinstell-Zählwerte und dementsprechend mit oder ohne unterschiedliche Schieberegisterstufen vorgesehen werden können und die erhaltenen Ausgangssignale könneneine ODER-Torschaltung,ähnlich derTorschaltung 510 in Fig. 9, durchlaufen. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, wenn die Grenzwerte und die entspre- ^

chenden zugehörigen Zählervoreinstellwerte so bestimmt werden, daß den größeren oberen Grenzwerten eine ';■■,

kleinere Zahl von Zählervoreinstellwerten zugeordnet wird. Mit derartigen Anordnungen kann eine Vielzahl \

Streifen oder das Vorhandensein von Fremdstoffen oder Rissen, die eine Zurückweisung der Flasche erforder- ί ί

lieh machen und differenzierte Helligkeitsänderungen über unterschiedlich große Flächen bewirken, fest- j|

gestellt werden. |

Anstelle einer Vielzahl von Kombinationen eines Schieberegisters 501,505 und einer Teilerschaltung 502 bzw.

506 kann auch nur eine einzige derartige Kombination verwendet werden, deren Ausgang als Eingangssignal zu ^f

allen Diskriminatoren 503, 507 usw. verwendet wird. j,

Anstatt jeweils zu prüfen, ob das Verhältnis zwischen zwei Signalen niedriger aJs ein oberer Grenzwert und £

höher als ein unterer Grenzwert ist, kann auch nureiner dieser Grenzwerte verwendet werden. Die Bezeichnung '·'

»vorgegebener bzw. vorgewählter Wertbereich« soll so verstanden werden, daß sie sowohl einen Bereich mit einem oberen und unteren Grenzwert, als auch einen Bereich betrifft, der entweder nur einen oberen oder nur einen unteren Grenzwert aufweist.
Anstelle der Bestimmung des Verhältnisses zwischen zwei Signalen, um eine Veränderung eines der Signale in bezug auf das andere Signal festzustellen, kann auch die Differenz zwischen zwei Signalen verwendet werden. Der Wertbereich und die Zahl der Leseoperationen, auf denen die Prüfung, des Fehlers basiert, können unterschiedlich für den einen Teil, beispielsweise für den Mittelteil des Flaschenbodens, und für einen anderen Teil, beispielsweise den Umfangsteil des Bodens d_-r Flasche, ausgeführt werden.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird die Flasche 10 spiralförmig von dem Mittelpunkt CP gegen die äußere Kante des Bodens abgetastet, jedoch ist es auch möglich, von der äußeren Kante gegen den Mittelpunkt CP spiralförmig abzutasten.

Die Erfindung ist nicht auf ein Verfahren begrenzt, bei dem die Flasche längs einer Kurve abgetastet wird, die sich mit einer konstanten Teilung des Abstandes von dem Mittelpunkt aus ändert. Die Konfiguration der Kurve ;ollte entsprechend der Konfiguration der Flasche oder jedes sonstigen zu prüfenden Objektes festgelegt wer- '

den. So kann beispielsweise die Abtastung längs den in den Fig. 11 A, 11B oder 11 C getrennt gezeigten Kurven entsprechend den Gegenstandskonfigurationen ausgeführt werden. Des weiteren ist es möglich, die in der Fig. 11 D dargestellte Kurve für einen kreisförmigen Teil des zu prüfenden Gegenstandes zu verwenden. Die Kurve nach Fig. 11 D ist leichter zu zeichnen als diejenige nach Fig. 4 A. so daß die Verwendung der Kurve gemäß Fi g. 11 die Entscheidung über die Reihenfolge des Auslesens der Daten aus dem Speicher 30 erleichtert.

Somit umfaßt die Bezeichnung einer »im wesentlichen spiralförmigen Linie« alle zuvor beschriebenen Kurvenverläufe.

Die Reihenfolge des Auslesens der Daten aus dem Speicher 30 kann so gewählt werden, daß die Daten zu jedem Zeitpunkt ausgelesen werden, zu dem das korrespondierende Flaschensegment von der spiralförmigen Linie geschnitten bzw. überquert wird. Wahlweise kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß die einmal ausgelesenen Daten kein weiteres Mal ausgelesen werden.

Manchesmal kann der Fall eintreten, daß der Mittelpunkt des Bodens der Flasche 10 nicht exakt mit dem Mittelpunkt der Fernsehkamera 13 ausgerichtet ist, so daß die Fernsehkamera 13 das Bild des Gegenstandes 10 nicht in seinem Mittelpunkt aufnimmt. Dies kann dann eintreten, wenn der Mechanismus zum Führen der Flasche in ihre Position ungenau ausgebildet ist oder nach wiederholtem Einsatz abgenutzt ist, oder wenn die innere kreisförmige Kante des Flaschenbodens exzentrisch zu der äußeren kreisförmigen Kante bei einer zylindrischen Oberfläche der Flasche ist. In diesem Fall tasten die durch die Speichersteuereinheit 40 spezifizierten Adressen spiralförmig, beginnend mit dem Mittelpunkt des Bildes ab, und als ein Ergebnis wird erhalten, daß sich die erhaltene Kurve nicht graduell im Pegel ändert und somit das die Ecke bzw. Kante der Flasche repräsentierende Signal irrtümlicherweise als ein Fehlersignal angesehen wird.

Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wird wie folgt vorgegangen: In der räumlichen Beziehung zwischen der Flasche 10 und der Fernsehkamera 13, wie in Fig. 12 gezeigt, werden Berechnungen (S + T) und (U+ V)Il für die Horizontal- und Vertikalverschiebungen ausgeführt, und deren Mittelpunkt wird erhalten, um die Differenz gegenüber der Bezugsgröße zu korrigieren. Eine Schaltung zur Ausführung dieses Verfahrens ist in F i g. 13 dargestellt. Ein Komparator 41 ist vorgesehen, der eine Bezugsspannung Vr mit dem Ausgang eines Verstärkers 14 vergleicht, wodurch ein Kantensignal ESerhalten wird, das die Innenkante des Bodens der Flasche anzeigt. Von dem auf diese Weise erhaltenen Kantensignal wird ein Mittelwertsignal CS in Vertikalrichtung mit Hilfe eines Rechenkreises 42 und einem Mittelwertsignal RS\n Horizontalrichtung mittels eines Rechenkreises 43 erhalten. Diese Mittelwertsignale CSund RSwerden einer Adressenkorrekturschaltung 44 zugeführt und die Inhalte oder Adressen der von der Speichersteuereinheit 40 gelieferten Lesesignale RO werden korrigiert und die spiralförmige Abtastung beginnt mit dem Mittelpunkt der Flasche.

Wie aus der vöfanstehenden Beschreibung ersichtlich ist, werden bei der Fehlerprüfanordnung nach der Erfindung die Speicherdaten ausgelesen, indem sie durch die Verwendung einer spiralförmigen Abtastung adressiert werden, um optische Störungen zu eliminieren, die durch die Ecke bzw. die Kante einer zu prüfenden Flasche bewirkt werden. Bei diesem Verfahren können Fehler mit hoher Genauigkeit und großer Geschwindigkeit festgestellt werden, und die dafür erforderliche Anordnung kann kostengünstig hergestellt werden.

Bei der beschriebenen Ausfuhrungsform wird Licht von unten gegen die Flasche gestrahlt und oberhalb der Flasche empfangen, jedoch ist es auch möglich, daß das Licht von oben auf die Flasche fallt und unterhalb der Flasche empfangen wird. Die Brfindung ist nicht auf das Feststellen eines Fehlers in einer !lasche bcgren/.l.

sondern ist vielmehr auch zum Feststellen von Fehlern in jedem anderen transparenten Objekt geeignet Die
Fernsehkamera für den Empfang des Lichtes, das den Gegenstand durchsetzt, kann eine Orthikon-Bildkamera
oder eine Vidikon-Kamera oder eine Kamera mit einem Festkörper-Bildaufnahmeelement, wie beispielsweise
ein CCD (charge coupled device)-Einheit oder eine BBD (bucket brigade device)-Einheit sein.

Bei der voranstehend beschriebenen Ausfuhrungsform wird das analoge Videosignal, nachdem es in ein
Digitalsignal durch den Λ/D-Konverter umgewandelt wurde, in dem Digitalspeicher gespeichert, jedoch ist es
auch möglich, das analoge Videosignal in einem Analogspeicher zu speichern.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Fehlerdetektorvorrichtung zum Feststellen von Kratzern, Rissen, Sprüngen oder Einschlüssen in einem Gegenstand, bei der der Gegenstand beleuchtet und das von dem Gegenstand durchgelassene oder reflektierte Licht von einer Lichtempfangsvorrichtung aufgenommen und in einer Prüfvorrichtung ausgewertet wird, die feststellt, ob ein Fehler in dem Gegenstand vorhanden ist oder nicht, wobei ein Bild des zu prüfenden Gegenstands erstellt und in einem Speicher zur weiteren Auswertung durch die Prüfvorrichtung abgespeichert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Speicher (30) ein Digitalspeicher ist,

daß ein Adressenzähler (401) und ein Adressierspeicher (402) eine den Datenspeicher (30) ansteuernde Speichersteuereinheit (40) bilden, und der Adressenzähler (401) periodisch von einem Pulsgenerator (70) erzeugte Impulse zählt,

daß die Prüfvorrichtung (50) an den Ausgang des Datenspeichers (30) angeschlossen ist und zumindest eine Reihenschaltung aus einem Schieberegister (501), einer Teilerschaltung (502) und einem Diskriminator

(503) umfaßt, sowie eine mit dem Diskriminator (503) verbundene Grenzwertschaltung (504) enthält, daß der Adressierspeicher (402) auf den Ausgang des Λ dressenzählers (401) anspricht und die Adressen des Datenspeichers (30) beim Auslesen der Signale der Bildelemente aus dem Datenspeicher (30) in einer Reihenfolge bezeichnet, die der Konfiguration des zu prüfenden Gegenstands derart entspricht, daß der Pegel des Ausgangssignals kontinuierlich verläuft,

daß das Schieberegister (501) die Bildelementsignale so empfangt, wie sie aus dem Datenspeicher (30) ausgelesen wurden, und diese Bildelementsignale in einem vorgegebenen Auslesezyklus nach ihrem Empfang wiedergifei und

daß die Teilerschaltung (502), der Diskriminator (503) sowie die Grenzwertschaltung (504) auf die Bildelementsignale des Schieberegisters (501) und des Datenspeichers (30), die von diesem unter Überbrückung des Schieberegisters (501) direkt der Teilerschaltung (502) zugeleitet werden, ansprechen, indem sie aufeinanderfolgend die Bildelementsignale miteinander vergleichen und ein Fehlersignal (DF) erzeugen, wenn aufgrund des wiederholten Vergleichs ein Fehler in dem Gegenstand festgestellt wird.

2. Fehlerdetektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adressierspeicher(402) die Adressen in einer derartigen Reihenfolge bezeichnet, daß die Bildelementsignale ausgelesen werden, die Bildelementen entsprechen, die auf einer annähernd spiralförmigen Linie auf dem Bild überquert werden.

3. Fehlerdetektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltung (50) als Vergleichseinrichtung ein weiteres Schieberegister (505) sowie eine weitere Teilerschaltung (506), einen weiteren Diskriminator (507) und eine mit diesem verbundene Grenzwertschaltung (508) enthält, daß die Teilerschaf tung (506) anter L- jerbrückung des Schieberegisters (505) direkt mit dem Datenspeicher (30) verbunden ist, daß die Tellerschaltungen (502, 506) die Abweichung zwischen den Bildelementsignalen, die gleichzeitig von den Schieber: cistern (501, 505) und dem Datenspeicher (30) erzeugt werden, feststellen, und daß die Diskriminatoren (503, 507) zusammen mit den zugehörigen Grenzwerischaltungen (504.508) Signale WF1, DFl) erzeugen, aus denen das Fehlersignal (DF) erhalten wird, wenn die festgestellte Abweichung außerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegt.

4. Fehlerdetektorvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschf'tung (50) einen Voreinstellzähler (509) enthält, der das Signal der Vergleichseinrichtung zählt und das Signal (DFl) erzeugt, wenn der Zählwerf den voreingestellten Wert erreicht.

5. Fehlerdetektorvorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung eine Anzahl von Diskriminatoren und Grenzwertschaltungen (507,508) aufweist, die unterschiedliche vorgegebene Wertebereiche haben sowie eine Anzahl von Voreinstellzählem (509), die voneinander verschiedene Voreinstellwerte besitzen, und daß die Voreinstellzähler mit den größeren Voreinstellwerten mit den Diskriminatoren mit den schmaleren Wertebereichen verbunden sind, um deren Signale zu empfangen.

6. Fehlerdetektorvorrichtung nach Anspruch I, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilerschaltungen (502, 506) zum Feststellen einer Abweichung in den Signalen das Verhältnis zwischen den zu vergleichenden Bildclementsignalen bestimmen.

7. Fehlerdetektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adressierspeicher (402) ein Festwertspeicher ist.

8. Fehlerdetektorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (41) zum Feststellen der Kante des Gegenstandes (10) und eine Adressenkorrekturschaltung (44), die zwischen der Speichersteuereinheit (40) und dem Datenspeicher (30) zwischengeschaltet ist, vorhanden sind und daß die Adressenkorrekturschaltung (44) die Adressen, die von dem Adressierspeicher (402) bezeichnet werden, entsprechend dem Eigebnis beim Feststellen der Gegenstandskante korrigiert.