DE3228010A1

DE3228010A1 - Verfahren und vorrichtung zur fehlerfeststellung in einem gegenstand

Info

Publication number: DE3228010A1
Application number: DE19823228010
Authority: DE
Inventors: Takashi Urayasu Chiba Miyazawa
Original assignee: Kirin Brewery Co Ltd
Current assignee: Kirin Techno System Co Ltd
Priority date: 1981-07-30
Filing date: 1982-07-27
Publication date: 1983-02-17
Also published as: DK156924B; NL8203062A; JPS5821146A; DK156924C; DK334382A; FR2510757B1; US4454542A; DE3228010C2; CA1189951A; AU550122B2; GB2104651A; GB2104651B; AU8635382A; FR2510757A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Fehlerfeststellung in einem Gegenstand

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerfeststellung in einem Gegenstand wie einer Flasche sowie eine Vorrichtung zur Durchführen des Verfahrens.

Wenn eine Glasflasche für Wein, Liköre, alkoholfreie Getränke oder flüssige Nahrungsmittel einen Fehler, wie beispielsweise Kratzer, Risse oder Bruchstellen an ihrem Flaschenhals aufweist, dann ist es unmöglich oder nur mit größer Schwierigkeit den Flaschenhals dichtend zu verschließen,' und es treten dann bezüglich der Lebensmittel Hygieneschwierigkeiten auf. Aus dem Grund ist es erforderlich, einen Fehler noch vor dem Füllen der Flasche festzustellen und fehlerbehaftete Flaschen zurückzuweisen. Ebenso ist es erforderlich, einen Fehler in anderen Teilen, wie beispielsweise dem FIaschenboden, festzustellen, um die lebensmittel-hygienischen Vorschriften einhalten zu können.

Eine Anzahl von unterschiedlichen Verfahren für die Fehlerfeststellung in Flaschen ist bekannt und wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, weisen jedoch noch immer die folgenden Schwierigkeiten auf.

Beispielsweise wird bei einer Fehlerfeststellungvorrichtung, wie sie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 108881/1976 beschrieben ist, eine Flasche von .einer Transporteinrichtung befördert und an einer Kontrollstation angehalten, in der sie mit hoher Geschwindigkeit gedreht und durch ein Paar oder eine Anzahl von lichtemittierenden und lichtempfang.enden Einheiten kontrolliert wird, die rings um den Flaschenhals angeordnet sind. Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß sie einen komplizierten mechanischen Aufbau besitzt und daß ihre Kontrollgeschwindigkeit niedrig ist, nämlich nur ungefähr einhundert Flaschen pro Minute.

Die bekanntgemachte japanische Patentanmeldung 43218/1974 und die offengelegte japanische Patentanmeldung 17779/1978 beschreiben ein Verfahren, bei welchem eine Flasche eine Kontrollposition durchläuft, in der Licht auf den Flaschenhals gerichtet wird und das von der Oberfläche des Flaschenhalses reflektierte Licht mittels Drehung eines Prismas und eines Fadenkreuzes mit hoher Geschwindigkeit festgestellt wird, wobei ein Fehler zugleich feststellbar ist. Bei diesem Verfahren ist es nicht erforderlich, eine Flasche mit hoher Geschwindigkeit umlaufen zu lassen, jedoch ist es notwendig, einen mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Mechanismus für das Umlaufen des Prismas odar des Fadenkreuzes mit entsprechend hoher Geschwindigkeit vorzusehen. Dementsprechend ist es schwierig, die erforderliche Genauigkeit für eine lange Zeitperiode aufrechtzuerhalten, und es ist ebenso schwierig, die Kontrollgeschwindigkeit zu steigern.

Im Stand der Technik ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem das von einem Flaschenhals reflektierte Licht mit einer Anzahl von lichtemittierenden und lichtempfangenden Einheiten festgestellt wird. Dieses Verfahren besitzt einen Nachteil derart, daß der gesamte Flaschenhals nicht gleichförmig kontrolliert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Fehlerfeststellung mit verbesserter Kontrollgenauigkeit und erhöhter Kontrollgeschwindigkeit sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens anzugeben, die einen einfachen mechanischen Aufbau besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß Licht von dem überwachten Gegenstand empfangen wird, um ein Bild desselben zu formen, das Bild in eine Anzahl von Bildelementen unterteilt wird, die Signale der Bildelemente in Relation zu den Positionen der korrespondierenden Segmente des Bildes gespeichert werden, das Bild in eine Anzahl von Bereichen imaginär unterteilt wird, die Bildelementsignale

für jeden Bereich akkumuliert werden, die Ergebnisse dieser Summierungen nahe zueinander liegender Bereiche verglichen werden, und daß ein Fehler des Gegenstandes in Übereinstimmung mit dem Ergebnis des Vergleichs festgestellt wird. Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7, während die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aus den Merkmalen der Ansprüche 8 bis 11 folgt.

Die Erfindung und ihre Anwendung wird im folgenden anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Fehlerfeststellung nach der Er

findung,

Figur 2 - eine schematische Darstellung des Bildes des Flaschenhalsbereiches einer Flasche,

Figuren 3A, 3B und 3C - schematische Diagramme, aus denen ersichtlich ist, wie das Bild eines Flaschenhalsteils imaginär in Bereiche unterteilt wird, Figur 4 - ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels der unterteilung der Bildelemente, die das Bild eines Flaschenhalsteils formen, Figur 5 - ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer

Diskriminatorschaltung 11 nach Figur 1,

Figur 6 - ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung für die Fehlerfeststellung nach der Erfindung,

Figuren 7A und 7B - Ausführungsbeispiele einer spiralförmigen Linie, die für die Bestimmung einer Reihenfolge von Lesedaten in der Vorrichtung nach Figur 6 verwendet wird,

Figur 8 - ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Diskriminatorschaltung 31 nach Figur 6,

Figur 9 - ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Diskriminatorschaltung 31 nach Figur 6, und

Figuren 1OA bis 1OC- Diagramme zur Veranschaulichung der

Betriebsweise der Diskriminatorschaltung nach Figur 9.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Fehlerfeststellung nach der Erfindung. Die Vorrichtung ermöglicht die Feststellung von Fehlern im Flaschenhalsteil einer Flasche.

Eine auf Fehler zu überprüfende Flasche 1 wird durch eine nicht gezeigte Transporteinrichtung befördert. Sobald die Flasche einen Kontrollpunkt oder eine Kontrollposition, wie dargestellt/ erreicht, wird ihr Flaschenhalsteil 1a gleichförmig durch eine Beleuchtungseinrichtung 2 beleuchtet, die eine Lichtquelle 2a, beispielsweise eine ringförmige Fluoreszenzlampe und eine Diffusionsplatte 2b umfaßt.

Die Beleuchtungseinrichtung 2 ist oberhalb der Flasche 1 im Kontrollpunkt angeordnet. Die Beleuchtungseinrichtung 2 weist ein Durchgangsloch 3 im Mittelteil auf, so daß von dem Flaschenhalsteil reflektiertes Licht durch das Loch 3 nach oben geworfen wird. Eine CCD-{ladungsgekoppelte Bauteil-) Kamera 4 ist oberhalb der Beleuchtungseinrichtung 2 angebracht und empfängt das von dem Flaschenhalsteil reflektierte Licht, wobei das Bild des Flaschenhalsteils durch eine Linse 4a auf die CCD-lichtempfangende Oberfläche abgebildet wird. Die CCD-Kamera 4 besteht aus fotoelektrischen Umwandlungselementen, die beispielsweise in einer Matrix aus 100 Zeilen mal 100 Spalten angeordnet sind, und somit Bildelementsignale entsprechend der Helligkeiten einer Anzahl von kleinen Segmenten oder Flächen liefern, die den Flaschenhalsteil der Flasche bilden.

Im allgemeinen stellt sich das optische Bild des Flaschenhalsteils einer Flasche entsprechend Figur 2 dar. In Figur 2 erscheint der dunkel getönte Teil relativ dunkel, während der nicht getönte Teil relativ hell erscheint. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, erscheint ein ringförmiger Teil hell,

der den Flaschenhalsteil wiedergibt. Ein Punkt oder eine kleine Fläche Ds in dem ringförmigen Teil repräsentiert einen Fehler in dem Flaschenhalsteil. Zur leichteren Darstellung besteht das optische Bild von Figur 2 aus dem dunklen Teil und dem hellen Teil/ wie voranstehend beschrieben wurde, jedoch ist dabei zu beachten, daß in der Praxis das optische Bild aus Teilen besteht, die unterschiedliche Helligkeitsgrade aufweisen.

Das in Figur 2 gezeigte optische Bild wird in Abtastrichtung abgetastet, so daß aufeinanderfolgend Bildelementsignale erzeugt werden. Jedes Bildelementsignal wird durch einen Verstärker 5 verstärkt und in ein Digitalsignal durch einen Analog/Digital-Umwandler 6 umgewandelt. Das Digitalsignal wird an einer entsprechenden Adresse in einem Datenspeicher 7 gespeichert. Das optische Bild wird Zeile um Zeile, beginnend mit der obersten Zeile, abgetastet.

Ein Pulsgenerator 8 erzeugt periodisch einen Puls, um das Lesen des Bildelementsignals durch die CCD-Kamera 4 mit der Analog/Digital-Umwandlung durch den Analog/Digital-Umwandler 6 zu synchronisieren. Ein Adressenzähler 9 zählt die Ausgangspulse des Pulsgenerators und der Ausgang des Zählers 9 wird als die Schreibadresse des Datenspeichers 7 verwendet.

Die in dem Speicher 7 gespeicherten Bildelementsignale werden nach dem folgenden technischen Konzept verarbeitet, um zu bestimmen, ob die Flasche einen Fehler aufweist oder nicht. Wie in Figur 3A gezeigt ist, wird das optische Bild eines Flaschenhalsteils durch Kreise CL, deren Mittelpunkte im Mittelpunkt 0 des Flaschenhalsteils liegen und durch gerade Linien RL, die durch den Mittelpunkt O laufen, in eine Vielzahl von Bereichen ähnlicher Konfiguration unterteilt.

5 Die Signale der Bildelemente in jedem Bereich werden akkumuliert, um die Summe zu bilden, und die Summen oder Akkumulierungswerte benachbarter Bereiche werden miteinander verglichen. Wenn das Verhältnis der beiden Summen außerhalb

eines vorgegebenen Bereichs liegt, steht es fest, daß die Flasche einen Fehler hat. Der Grund, warum dieses Verfahren die Feststellung eines Fehlers in einer Flasche ermöglicht, liegt darin, daß ein schadhafter Bereich, der einen Fehler einschließt, in seiner Helligkeit sich erheblich von einem Normalbereich unterscheidet, der fehlerfrei ist, das heißt, die Helligkeit des schadhaften Bereichs ist wesentlich geringer als diejenige des fehlerfreien Bereichs.

Da die fotoelektrischen üxawandlungselemente in Form einer Matrix angeordnet sind, kann es geschehen/ daß einige von ihnen oberhalb der Radiallinien RL oder oberhalb der Kreisumfänge CL liegen. Derartige Elemente werden so behandelt, daß sie eindeutig einem der Bereiche zugeordnet werden. In jedem Fall erfolgtdie Unterteilung des Bildes in einer Weise, daß die Bildelemente in allen Bereichen zahlenmäßig gleich sind und die Bildelemente, die etwa den gleichen Abstand von dem Mittelpunkt das Flaschenhalsteils aufweisen, sind zahlenmäßig gleich denjenigen zwischen den Bereichen.

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Unterteilung der Bildelemente. Dazu ist festzustellen, daß in Figur 4 nur diejenigen Bildelemente gezeigt sind, die zu dem hellen ringförmigen Teil des Flaschenhalses gehören. In diesem Fall ist die Fläche, welche die Bildelemente einschließt, in 64 Bereiche unterteilt, wobei jedoch Figur 4 nur 1/8, das heißt insgesamt 8 Bereiche zeigt.

Die Verarbeitung der Bildelementsignale entsprechend dem voranstehend beschriebenen technischen Konzept wird wie folgt ausgeführt. Sobald das Einlesen der Daten in den Speicher 7 beendet ist, beginnt das Auslesen der Daten aus dem Speicher 7. Dementsprechend kennzeichnet ein Adressenkennzeichnungsspeicher 10 die Adressen der auszulesenden Bildelementsignale entsprechend den Ausgängen des Adressenzählers 9. Die Adressen werden in einer Weise gekennzeichnet, daß, nachdem die Signale aller Bildelemente in einem Bereich ausgelesen wurden, das Auslesen der Signale der Bildelemente des benachbarten Bereichs beginnt. Die Daten der

ausgelesenen Bildelemente werden einer Diskriminatorschaltung 11 zugeführt. Wenn die Diskriminatorschaltung 11 bestimmt , daß ein Flaschenhalsteil einen Fehler aufweist, das heißt diese Flasche zurückgewiesen werden soll, liefert die Diskriminatorschaltung 11 ein Fehlersignal DF an eine Zurückweisung seinrichtung 12, so daß die Flasche von dem Transportband entfernt wird.

Der innere Aufbau der Diskriminatorschaltung 11 ist in Figur 5 dargestellt. Ein Addierer 21 wird als Akkumulator verwendet, in welchem die von dem Speicher 7 ausgelesenen Daten zu einem Ausgangssignal aufsummiert werden. Die Zahl der Bildelemente in den Bereichen wird in einem Vorwahlzähler 22 vorgewählt. Nachdem der Pulsgenerator 8 Zählimpulse bis zu der vorgewählten Anzahl geliefert hat, entleert der Vorwahlzähler 22 den Addierer 21 und veranlaßt den letzteren die nächste Summierung zu beginnen. Der Ausgang des Addierers 21 wird vor der Entleerung in einem Register bzw. Zählwerk 23 gespeichert. In einem Teiler 24 wird der Ausgang des Addierers 21 durch den Ausgang des Zählwerks 23 dividiert, das heißt durch die von der vorangegangenen Summierung resultierende Summe, nachdem der Addierer 21 die Daten der Bildelemente in den Bereichen akkumuliert hat und bevor der Addierer entleert wird. Mit anderen Worten gilt, daß das Verhältnis der aufsummierten Werte der Daten der Bildelemente in benachbarten Bereichen erhalten wird. Ein Diskriminator 25 bestimmt, ob das von dem Teiler 24 gelieferte Verhältnis innerhalb oder außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Der obere und der untere Grenzwert des vorgegebenen Bereichs werden durch ein Einstellwerk 26, beispielsweise in der Größenordnung von 1,2 und 1/1,2 vorgegeben. Wenn der Diskriminator 25 feststellt, daß das Verhältnis außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, liefert der Diskriminator 25 das zuvor schon erwähnte Fehlersignal DF.

Die Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Fehlers kann wirksam und genau in der zuvor beschriebenen Weise erfolgen. Dabei ist jedoch zu beachten, daß ein Fehler,

wie er in Figur 4 durch DX angezeigt ist, der sich über zwei Bereiche S und S- erstreckt und im wesentlichen gleiche Flächen der beiden Bereiche überdeckt/ das Ergebnis des Vergleichs der akkumulierten Werte der benachbarten Bereiche S und S-. nur geringfügig beeinflußt. Andererseits gilt, daß die Verhältnisse der akkumulierten Werte der Bereiche S und

S₊-, die jeweils eine Halfte des Fehlers beinhalten, und die Bereiche S _.. und'S _„/ die an die Bereiche S und S angrenzen, durch den Fehler beeinflußt werden, wobei jedoch die Größe des Einflusses in diesem Fall nur die Hälfte beträgt im Vergleich mit dem Ergebnis, wenn der gleiche Fehler in seiner Gesamtheit in einem einzigen Bereich auftritt. Dementsprechend ist eine Fehlerbestimmung schwierig, die auf der Differenz der akkumulierten Werte basiert. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wird folgende Methode angewandt. Die Bildelemente werden, wie dies durch die fest durchgezogenen Linien in Figur 4 gezeigt ist, unterteilt. Akkumulierte Werte der Bereiche, die durch diese Unterteilung erhalten werden, werden einem Vergleich unterzogen.

Des weiteren werden die Bildelemente entsprechend den gestrichelten Linien in Figur 4 unterteilt. Akkumulierte Werte der Bereiche S'_n_^, ^s'_n' ^s'n+i' *"·' ^{die durcn die} Unterteilung erhalten werden, werden für den Vergleich herangezogen. Wenn bei einem der voranstehend beschriebenen Vergleiche das Verhältnis der akkumulierten Werte außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, dann gilt, daß die Flasche einen Fehler aufweist, das heißt, daß sie zurückzuweisen ist. Um dieses Verfahren in der Praxis auszuführen, wird das Auslesen der Daten aus dem Speicher 7 in der Reihenfolge, wie voranstehend beschrieben wurde, für die gesamte Peripherie des Flaschenhalsteils ausgeführt und der Adressenkennzeichnungsspeicher kennzeichnet aufeinanderfolgend die Adressen in dem Speicher 7, so daß, nachdem die akkumulierten Werte der durch die durchgehenden Linien angezeigten Bereiche dem Vergleich unterzogen wurden, der akkumulierte Wert der Bildelementdaten für jeden der durch die gestrichelten Linien angedeuteten Bereiche erhalten wird. Dann erfolgt der Vergleich der akkumulierten Werte der Bildelementdaten für

die durch die gestrichelten Linien angezeigten Bereiche für die gesamte Peripherie des Flaschenhalsteils. In diesem Fall tritt der Einfluß des Fehlers DX klar im Vergleich der akkumulierten Werte für die durch die gestrichelten Linien angezeigten Bereiche auf und somit ist die Fehlerfeststellung sichergestellt.

Die Art der Unterteilung des Bildes ist nicht auf diejenige beschränkt, die in Figur 3A dargestellt ist. Anstatt dessen kann das Bild auch in sektorenförmige oder trapezförmige Bereiche unterteilt werden, wie dies in den Figuren 3B bzw. Figur 3C gezeigt ist. Des weiteren kann das Bild in Bereiche unterteilt werden, die sich in ihrer Konfiguration von den zuvor beschriebenen Bereichen unterscheiden. Jedoch ist in jedem Fall wesentlich, daß die Unterteilungslinien so gesetzt werden, daß die akkumulierten Werte der Bildelementdaten für benachbarte Bereiche im wesentlichen gleich sind oder in einer im wesentlichen konstanten proportionalen Beziehung zueinander stehen, wenn ein Bild eines Gegenstandes geformt wird, der fehlerfrei ist.

Bei der voranstehend beschriebenen Ausführungsform wird die An- oder Abwesenheit eines Fehlers durch den Vergleich von Daten zweier Bereiche bestimmt, die Seite an Seite liegen, jedoch kann der Fehler auch durch den Vergleich von Daten zweier Bereiche festgestellt werden, zwischen denen zumindest ein weiterer Bereich angeordnet ist. Dementsprechend ist der Term "zueinander naheliegender" mit Bezug auf die Bereiche in den Ansprüchen so zu verstehen, daß nicht nur Bereiche, die Seite an Seite liegen, sondern auch solche Bereiche gemeint sind, zwischen denen zumindest ein oder einige wenige Bereiche eingeschaltet sind.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform werden die akku-5 mulierten Werte der Daten aller Bildelemente in den Bereichen einem Vergleich unterzogen, jedoch dort, wo die Bildelemente in deren Bereichen nicht gleich an Anzahl sind, kann ein Verfahren angewandt werden, bei welchem ein akku-

mulierter Wert durch die Anzahl der Bildelemente geteilt wird, um einen Mittelwert zu erhalten, der für den Vergleich herangezogen wird. Dementsprechend ist der Term "Ergebnis der Akkumulation" in den Ansprüchen so zu verstehen, daß er die Summe oder den Akkumulationswert und den mittleren Wert bedeuten kann.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird das Verhältnis der akkumulierten Werte oder Mittelwerte für die Bereiche erhalten und danach bestimmt, ob das Verhältnis innerhalb oder außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, jedoch kann auch ein Verfahren angewandt werden, bei welchem die Differenz zwischen den akkumulierten Werten oder Mittelwerten erhalten wird und bestimmt wird, ob die Differenz in— nerhalb oder außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.

Der Term "vorgegebener Bereich" ist so aufzufassen, daß nicht nur ein Bereich gemeint ist, der den oberen und den unteren Grenzwert einschließt, sondern auch ein Bereich,der einen der oberen und unteren Grenzwerte einschließt.

In Figur 6 ist eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Fehlerfeststellung nach der Erfindung dargestellt. Diese Vorrichtung wird für die Feststellung eines Fehlers im Boden einer Flasche verwendet. Eine Lichtquelle 2¹ befindet sich unterhalb des Bodens einer Flasche 1 und eine Diffusionsplatte 2b¹ ist zwischen dem Flaschenboden und der Lichtquelle 2¹ zwischengeschaltet. Eine Kamera 4 befindet sich oberhalb der Flasche 1. Wenn Licht auf den Boden der Flasche 1 von der Lichtquelle 2' auffällt, wird das Bild des Bodens auf der lichtempfangenden Oberfläche der Kamera 4 gebildet. Die für die Helligkeit jeden Teils des Flaschenbodens repräsentativen Signale werden in einem Datenspeicher 7 in einer ähnlichen Weise zu derjenigen gemäß der Ausführungsform nach Figur 1 gespeichert. Die Vorrichtung weist eine erste Diskriminatorschaltung 11 auf, die ähnlich zu derjenigen in Figur 1 ist und eine zweite Diskriminatorschaltung 31. Beim Datenauslesen aus dem Datenspeicher 7 kennzeichnen

ein Adressenzähler 9 und ein Adressenkennzeichnungsspeicher 10 die Datenadressen in einer ähnlichen Weise zu derjenigen in der Vorrichtung nach Figur 1 und anschließend erfolgt die Adressierung in einer Weise derart, daß die Bildelementdaten in der Reihenfolge ausgelesen werden, in der Segmente oder Bereiche eines Gegenstandes entsprechend zu den Bildelementen durch eine im wesentlichen spiralförmige, gedachte Linie überquert werden, die auf dem unter Kontrolle befindlichen Gegenstand, wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben werden wird, gezogen ist. Die spiralförmige Linie kann diein Figur 7A gezeigte Gestalt haben. Wie daraus'ersichtlich ist, fällt der Mittelpunkt der Spirallinie mit dem Mittelpunkt des Flaschenbodens zusammen, und der Abstand zwischen benachbarten Teilen der Linie ist konstant. Um dies zu verwirklichen, werden die Adressen der Daten im Datenspeicher 7 in dem Adressenkennzeichnungsspeicher 10 in der Reihenfolge des Auslesens gespeichert und sobald die Adresse (Eingang), die von dem Adressenzähler 9 in den Adressenkennzeichnungsspeicher 10 eingespeist wird, sich erhöht, wird der Inhalt der Adresse, der die Adresse des Datenspeichers 7 bildet, ausgegeben. Diese Technik ist in den japanischen Patentanmeldungen Nr. 87510/1980 und 87511/1980 beschrieben .

Die in einer derartigen Sequenz ausgelesenen Daten werden'in der Diskriminatorschaltung 31, von der eine Ausführungsform in Figur 8 dargestellt ist, verarbeitet. Die aus dem Speicher 7 ausgelesenen Daten D gelangen in ein Schieberegister 311. In dem Schieberegister 311 werden die eingegebenen Daten gespeichert und aufeinanderfolgend verschoben. Sind zwei Auslesezyklen durchlaufen, dann erzeugt das Schieberegister

311 die zuletzt eingegebenen Daten als D_n-2- ^In einem Teiler

312 werden die Daten D , die aus dem Speicher 7 ausgelesen werden, durch die Daten D _ von dem Schieberegister 311 geteilt, das heißt, der Teiler 312 gibt das Verhältnis der beiden Daten, nämlich V = D /D _o aus. Ein Diskriminator

η η η—/

313 bestimmt, ob das Verhältnis V in einem Bereich liegt, der die Werte V_rT (z. B. 1,5) und V₁. (z. B. 1/1,5) als den

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oberen und unteren Grenzwert aufweist, die durch ein Grenzwert-Einstellwerk 314 gesetzt werden. Wenn das Verhältnis V_n außerhalb des Bereichs liegt, gibt der Diskriminator 313 ein Signal DF2 aus. Das Signal DF2 wird einem Eingangsan-Schluß einer ÜND-Torschaltung 33 eingespeist, deren anderem Eingangsanschluß ein Ausgang einer Torkontrollschaltung 32 zugeführt wird. Der Ausgang der ÜND-Torschaltung 33 wird einem Eingangsanschluß einer ODER-Torschaltung 34 zugeleitet. ·

Die Torkontrollschaltung 32 spricht auf den Ausgang des Adressenkennzeichnungsspeichers 10 an, um ein Pegelsignal "H" an eine ÜND-Torschaltung 35 während der Periode zu liefern, in der die Adressierung für die Akkumulation der BiIdelementdaten für die Bereiche ausgeführt wird und um ein Pegelsignal "H" der UND-Torschaltung 33 während der Periode einzuspeisen, in der das Lesen der Bildelementdaten längs der spiralförmigen Linie ausgeführt wird. Des weiteren wird das Ausgangssignal DF1 der Diskriminatorschaltung 11, das dem Signal DF in Figur 1 entspricht, über die UND-Torschaltung 35 dem anderen Eingangsanschluß der ODER-Torschaltung 34 zugeführt. Der Ausgang der ODER-Torschaltung 34 wird als das Fehlersignal DF erhalten, entsprechend dem der unter Kontrolle befindliche Gegenstand von dem Transportband gewiesen wird.

Eine andere Ausführungsform der Diskriminatorschaltung 31 ist in Figur 9 dargestellt. Die Diskriminatorschaltung 31 umfaßt ein Schieberegister 311, einen Teiler 312, einen Diskriminator 313 und ein Grenwert-Einstellwerk 314, die ähnlich zu den Bauteilen in Figur 8 sind. Der Ausgang des Diskriminators 313 ist durch DF21 anstelle von DF2 gekennzeichnet, wie später noch näher erläutert werden wird. Die Diskriminatorschaltung 31 umfaßt des weiteren ein zweites Schieberegister 315, in dem die ausgelesenen Daten des Speichers 7 gespeichert und verschoben werden. Die derart verschobenen Daten werden als Daten D . nach vier Auslesezyklen ausgegeben. In einem zweiten Teiler 316 werden die

aus dem Speicher 7 ausgelesenen Daten D durch die Daten D _4 des Schieberegisters 315 geteilt, das heißt ein Verhältnis V ' = D /D _₄ wird gebildet. In einem zweiten Diskriminator wird bestimmt, ob das Verhältnis V " innerhalb 5 oder außerhalb eines Bereichs liegt, der den oberen Grenzwert V ' (z. B. 1,1) und den unteren Grenzwert V₁.¹ (z. B.

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1/1,1) aufweist, die durch ein zweites Grenzwert-Einstellwerk 318 eingestellt werden. Der obere Grenzwert V_n ¹ und der untere Grenzwert V,' werden so ausgewählt, daß sie näher zu 1 liegen als die Werte V„ und Vw wie aus der voranstehenden Beschreibung folgt- Ein Vorwahlzähler 319 zählt den Ausgangspuls Pd des Diskriminators 317 und liefert einen Ausgang DF22. Wenn eines der Signale DF21 und DF22 eine ODER-Schaltung 320 durchläuft, wird es zu dem Signal DF2.

Die Bereitstellung des Schieberegisters 315, des Teilers 315, des Diskriminators 317, des Grenzwert-Einstellwerks 318 und des VorwahlZählers 319 ermöglicht die Feststellung eines Fehlers, dessen Helligkeitsverringerung gering ist, der sich jedoch über eine große Fläche oder eine lange Strecke ausbreitet.

Wenn beispielsweise die relativ große Fläche des Bodens BB einer Flasche leicht verfärbt ist, wie dies an der Stelle FS in Figur 10A angezeigt ist, werden die in Figur 10B gezeigten Daten D aufeinanderfolgend aus dem Speicher 7 ausgelesen. Wie aus Figur 10B ersichtlich ist, ist das Verhältnis von zwei Daten nicht außerhalb des Bereichs V_r / V <f V... Dementsprechend erzeugt der Diskriminator 313 kein Signal DF21. Jedoch gilt, daß einige der Verhältnisse, die aus zwei Daten erhalten werden, welche durch beispielsweise drei weitere Daten voneinander getrennt sind, außerhalb des Bereiches Vj.¹ <T V ' < V„' liegen. Dementsprechend erzeugt der Diskriminator 317 einen Ausgangspuls, dessen zeitlicher Verlauf in Figur 10C gezeigt ist. Der Ausgangspuls wird durch den Vorwahlzähler 319 gezählt. Wenn Bildelementdaten entsprechend dem leicht gefärbten Teil aufeinanderfolgend viermal ausgelesen werden, v/erden vier Pulse zu Beginn als

auch am Ende des leicht gefärbten Bereichs erhalten. Wird die Zählung bis zu demvorgewählten Wert von sechs (6) ausgeführt, so gibt der Zähler 319 das Signal DF22 aus, das der ODER-Schaltung 320 zugeführt wird. Dadurch wird die geringfügige aber ausgedehnte Färbung, aufgrund welcher die Flasche zurückgewiesen werden soll, festgestellt. Ist die Zahl der Ausgangspulse von dem Diskriminator 317 kleiner als der vorgewählte Wert sechs, wobei diese Erscheinung beispielsweise bewirkt wird, wenn die Datenveränderung infolge der Anwesenheit von kleinen Steinen oder Einschlüssen im Glas auftritt, so wird kein Signal DF22 erzeugt, und die Flasche wird nicht zurückgewiesen.

Die Anzahl der Auslesezyklen, die während des Zeitintervalls auftreten, das von dem Zeitpunkt, zu dem das Schieberegister 315 Daten empfängt bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Schieberegister 315 diese Daten ausgibt, verstreicht, kann durch die Auswahl der Anzahl von Stufen oder eines Ausgangsanschlusses des Registers bestimmt werden. 20

Eine Anzahl von Schaltungen, von denen jede ein Schieberegister 315, einen Teiler 316, einen Diskriminator 317, ein Grenzwert-Einstellwerk 318 und den Vorwahlzähler 319, wie in Figur 9 gezeigt, umfaßt, kann vorgesehen werden, wobei sich diese Schaltungen voneinander in den oberen Grenzwerten V_TT, V ', den unteren Grenzwerten V_T , V_x ¹ und im vorge-

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wählten Wert unterscheiden, und die Schieberegister eine gleich große oder eine unterschiedlich große Anzahl von Stufen aufweisen können. Die Ausgänge dieser Schaltungen werden einer ODER-Schaltung ähnlich zu der ODER-Schaltung 320 zugeführt. In einem derartigen Fall wird es im allgemeinen bevorzugt, einen kleineren vorgewählten Zählerwert mit größeren oberen Grenzwerten V.., V_n' zu kombinieren. Wenn diese Schaltungen wie beschrieben verwendet werden, dann können alle Fehler, wie beispielsweise Verfärbungen und Fremdeinschlüssen, wegen denen die Flaschen zurückgewiesen werden müssen, festgestellt werden.

Anstelle einer Anzahl von Kombinationen, von denen jede ein Schieberegister 311, 315 und einen Teiler 312, 316 aufweist, kann auch nur eine einzige derartige Kombination vorgesehen werden, deren Ausgang als Eingänge zu einer Anzahl von Diskriminatoren 313, 317 verwendet werden.

In der voranstehend beschriebenen Ausführungsform wird bestimmt, ob das Verhältnis zweier Signale kleiner als der obere Grenzwert und größer als der untere Grenzwert ist, jedoch ist auch ein Verfahren anwendbar, bei welchem das Verhältnis mit nur einem der oberen und unteren Grenzwerte verglichen wird.

Anstelle des Verhältnisses zweier Signale kann die Differenz zwischen zwei Signalen zur Bestimmung der Änderung des einen Signals in bezug auf das andere Signal verwendet werden.

Der Bereich der Signalveränderung und der vorgewählte Zählerwert in Übereinstimmung damit, ob das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Fehlers festzustellen ist, kann in Abhängigkeit von den Positionen auf dem zu kontrollierenden Gegenstand, wie beispielsweise des Mittelpunkts und der Peripherie des Bodens einer Flasche, geändert werden.

In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird der Flaschenboden radial von dem Mittelpunkt des Bodens aus abgetastet, jedoch kann er ebenso radial abgetastet werden, indem mit dem umfang des Flaschenbodens begonnen wird.

Wird die in Figur 7A gezeigte spiralförmige Linie im Abtastbetrieb angewandt, so kann die Reihenfolge des Datenauslesens aus dem Speicher 7 leicht bestimmt werden. Es kann selbstverständlich auch die in Figur 7B gezeigte spiralförmige Linie alternativ angewandt werden.

Die Reihenfolge des Lesens von Daten kann derart sein, daß bei jeder überquerung eines Segments oder eines Bereichs, der mit einem Bildelement korrespondiert, des unter Kontrolle

stehenden Gegenstandes durch die spiralförmige Linie, die Daten des Bildelements ausgelesen werden oder.alternativ werden diejenigen Daten, die schon einmal bei der Abtastung längs der spiralförmigen Linie ausgelesen wurden, nicht wieder ausgelesen.

Die Position der Lichtquelle zum Bestrahlen des zu kontrollierenden Gegenstandes und die Anordnung der Fernsehkamera für den Empfang des Lichts von dem Gegenstand können geändert werden, um der Konfiguration und den optischen Charakteristiken des Gegenstandes Rechnung zu tragen. Anstelle der CCD-Kamera kann eine Kamera mit Festkörper-Bildaufnahmeelementen, wie BBD-Elementen/ als die Bildaufnahmekamera eingesetzt werden oder eine Bildkamera vom Orthicon-Typ oder eine Vidicon-Kamera.

In der voranstehend beschriebenen Ausführungsform wird das Analogvideosignal in ein Digitalsignal· umgewandelt und in dem Digitalspeicher gespeichert, jedoch kann es auch ohne Digitalisierung in einem Analogspeicher gespeichert werden.

Wie aus der voranstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird mit der Erfindung ein System geschaffen, bei welchem die Daten der Bildelemente in jedem Bereich eines Gegenstandes, der unter Kontrolle steht, akkumuliert werden, die akkumulierten Werte von nahe zusammenliegenden Bereichen einem Vergleich unterzogen werden und das Vorhandensein oder das Fehlen eines Defekts aufgrund des Vergleichsresultats bestimmt wird. Dementsprechend kann das Vorhandensein oder das Fehlen eines Defekts rasch und genau bestimmt werden, ohne daß ein Mechanismus zum Drehen des unter Kontrolle stehenden Gegenstandes verwendet werden muß. Zusätzlich kann die Kontrolle gleichförmig über den gesamten Bereich, wie beispielsweise den Flaschenhals oder den Flaschenboden, eines zu überwachenden Gegenstandes vorgenommen werden.

Das voranstehend beschriebene Verfahren, bei dem die Anwesenheit oder das Fehlen eines Defekts durch den Vergleich akku-

mulierter Werte von nahe zueinanderliegenden Bereichen bestimmt wird, weiterhin als Bereichsvergleichsverfahren bezeichnet, kann mit anderen Fehlerfeststellungsverfahren kombiniert werden, um die Genauigkeit der Fehlerfeststellung zu verbessern.

Wenn, wie unter Bezugnahme auf Figur 6 beschrieben wurde, das Bereichsvergleichsverfahren in Kombination mit dem Verfahren, das weiterhin als Spirallinienverfahren bezeichnet wird, in der Reihenfolge angewandt wird, daß die Spirallinie Bereiche überquert, in denen die Bildelementsignale in der Reihenfolge ausgelesen werden, in der die korrespondierenden Segmente oder Bereiche durch die Spirallinie überquert werden und das Vorhandensein oder das Fehlen eines Defekts entsprechend dem Vergleichsergebnis der Bildelementsignale bestimmt wird, die näher zueinander in der Auslesesequenz sind, können die folgenden Vorteile bei der Kontrolle eines Flaschenbodens erhalten werden.

Das Spirallinienverfahren ist besonders wirksam bei der Kontrolle des mittleren Teils eines Flaschenbodens, wird jedoch das Verfahren bei der Inspektion der peripheren Teile eines Flaschenbodens angewandt,. dann kann die Bestimmung des öfteren fehlerhaft sein, infolge des dunklen Rings, der durch den Meniskus des Flaschenbodens erscheint. Das folgt aus der Tatsache, daß der dunkle Ring nicht immer ähnlich zu und koaxial mit der Ausgestaltung des Flaschenbodens ist und dementsprechend die Spirallinie manchmal den dunklen Ring unter einem relativ großen Winkel kreuzt. Andererseits ist bei dem Bereichsvergleichsverfahren nur notwendig, die Grenzen des. Bereichs im voraus so zu bestimmen, daß ein dunkler Ring oder dergleichen innerhalb der Bereiche liegt, wobei nur die genaue Lokalisierung schwierig ist. Wird das Spirallinienverfahren für die Inspektion des mittleren Teils des FIaschenbodens und das Bereichsvergleichsverfahren für die Inspektion des peripheren Teils des Flaschenbodens angewandt, so weist das Fehlerfeststellungsverfahren die Vorteile dieser beiden Methoden auf.■

Claims

Reichel u. Reiche} ^

Parksiraße 13
6000 Frankfurt-a. M. 1

KIRIN BEER KABUSHIKI KAISHA, TOKIO, JAPAN

ι 1 ΛVerfahren zur Fehlerfeststellung in einem Gegenstand wie einer Flasche,
dadurch gekennzeichnet, daß

(a) Licht von dem überwachten Gegenstand empfangen wird, um ein Bild desselben zu formen,

(b) das Bild in eine Anzahl von Bildelementen unterteilt wird,

(c) die Signale der Bildelemente in Relation zu den Positionen der korrespondierenden Segmente des Bildes gespeichert werden,

(d) das Bild in eine Anzahl von Bereichen imaginär unterteilt wird,

(e) die Bildelementsignale für jeden Bereich akkumuliert werden,

(f) die Ergebnisse dieser Summierungen nahe zueinander liegender Bereiche verglichen werden, und daß

(g) ein Fehler des Gegenstandes in Übereinstimmung mit dem Ergebnis des Vergleichs festgestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzei c h net, daß die Bereiche durch Unterteilung des Bildes mit Linien geformt werden, die vom Mittelpunkt des Bildes radial nach außen in imaginärer Weise verlaufen.
3. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelementsignale für jeden Bereich einer ersten Gruppe von Bereichen aufsummiert werden, die durch Unterteilung des Bildes durch eine erste Gruppe von Linien entstehen, die in imaginärer Weise vom Bildmittelpunkt radial nach außen verlaufen, daß die Ergebnisse der Summierungen

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benachbarter Bereiche der ersten Gruppe miteinander verglichen werden, daß die Bildelementsignale für jeden Bereich einer zweiten Gruppe von Bereichen aufsummiert werden, die durch Unterteilung des Bildes durch eine zweite Gruppe von Linien entstehen, die in imaginärer Weise vom Bildmittelpunkt radial nach außen verlaufen und zwischen der ersten Gruppe von Linien eingeschaltet sind, und daß die Ergebnisse der Summierungen benachbarter Bereiche der zweiten Gruppe miteinander verglichen werden.
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4. Verfahren zur Fehlerfeststellung in einem Gegenstand wie einer Flasche,

dadurch gekennzeichnet, daß

(a) Licht von dem überwachten Gegenstand empfangen wird, um ein Bild desselben zu formen,

(b) das Bild in eine Anzahl von Bildelementen unterteilt wird,

(c) die Signale der Bildelemente in Relation zu den Positionen der korrespondierenden Segmente des Bildes gespeichert werden,

(d) die Signale der Bildelemente in der Reihenfolge gelesen werden, in der die korrespondierenden Segmente in der Zentralfläche des Bildes von einer spiralförmigen Linie überquert werden, die in gedachter Weise auf dem Bild verläuft,

(e) ein Fehler in dem Gegenstand in Übereinstimmung mit der gegenseitigen Beziehung zwischen dem Signal eines Bildelements und dem Signal eines anderen Bildelements festgestellt wird, das kurzzeitig vor dem zuerst erwähnten Signal gelesen wird,

(f) die Peripherie des Bildes in eine Anzahl von Bereichen imaginär unterteilt wird,

(g) die Signale der Bildelemente für jeden Bereich summiert • werden,

(h) die Ergebnisse der Summierungen zueinander naheliegender Bereiche miteinander verglichen werden, und daß (i) ein Fehler im Gegenstand gemäß dem Ergebnis des Vergleichs festgestellt wird.
5- Verfahren nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der überwachte Gegenstand eine Flasche ist und die Fehlersuche sich auf den Flaschenboden erstreckt. 5
6 - Verfahren nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche durch Unterteilung des Bildes durch Linien erhalten werden, die imaginär vom Bildmittelpunkt nach aussen gezogen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelementsignale für jeden Bereich einer ersten Gruppe von Bereichen aufsummiert werden, die durch Unterteilung des Bildes durch eine erste Gruppe von Linien entstehen, die in imaginärer Weise vom Bildmittelpunkt radial nach außen verlaufen, daß die Ergebnisse der Summierungen benachbarter Bereiche der ersten Gruppe miteinander verglichen werden, daß die Bildelementsignale für jeden Bereich einer zweiten Gruppe von Bereichen aufsummiert werden, die durch Unterteilung des Bildes durch eine zweite Gruppe von Linien entstehen, die in imaginärer Weise vom Bildmittelpunkt radial nach außen verlaufen und zwischen der ersten Gruppe von Linien eingeschaltet sind, und daß die Ergebnisse der Summierungen benachbarter Bereiche der zweiten Gruppe miteinander verglichen werden.
8. Vorrichtung zur Fehlerfeststellung in einem Gegenstand, gekennzeichnet durch

(a) eine Empfangseinrichtung (4) für den Empfang von Licht von einem zu kontrollierenden Gegenstand (1), um ein Bild desselben zu gestalten,

(b) einen Datenspeicher (7) zum Speichern der Signale der Bildelemente, die das Bild formen, in Relation zu den Positionen der korrespondierenden Segmente des Bildes,

(c) einen Addierer (21) zum Summieren der Bildelementsignale für jeden der Bereiche, die Teile des Bildes formen,

(d) einen Teiler (24), der die Ergebnisse der Summierungen nahe zueinander liegender Bereiche miteinander vergleicht, und

(e) ein Einstellwerk (26) und einen Diskriminator (25) , die einen Fehler in dem kontrollierten Gegenstand (1) in Übereinstimmung mit dem Ergebnis des Vergleichs feststellen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet/ daß der Addierer (21) eine Einrichtung zum Summieren der Bildelementsignale für jeden der Bereiche aufweist, die durch Unterteilung des Bildes mittels Linien erhalten werden, die gedachterweise vom Mittelpunkt des Bildes radial nach außen gezogen werden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Addierer (21) eine Einrichtung zum Summieren der Bildelementsignale für jeden Bereich aus einer ersten Gruppe von Bereichen, die durch Unterteilung des Bildes mittels einer ersten Gruppe von Linien (RL) entstehen, die gedachterweise vom Bildmittelpunkt radial nach außen gezogen sind, und für jeden Bereich aus einer zweiten Gruppe von Bereichen enthält, die durch Unterteilung des Bildes mittels einer zweiten Gruppe von Linien (RL), die gedachterweise vom Bildmittelpunktradial nach außen gezogen sind, erhalten werden, daß die zweite Gruppe von Linien zwischen der ersten Gruppe eingeschaltet ist, und daß eine Diskriminatorschaltung (11) eine Einrichtung für den Vergleich der Ergebnisse der Summierungen benachbarter Bereiche der ersten Gruppe und für den Vergleich der Ergebnisse der Summierungen benachbarter Bereiche der zweiten Gruppe aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8,

gekennzeichnet durch

(f) eine Diskriminatorschaltung (31) zum Lesen der Signale der Bildelemente in der Reihenfolge, in der korrespon-

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dierende Segmente durch eine spiralförmige Linie überquert werden, die gedachterweise auf dem Bild aufgezeichnet ist, und

(g) Einrichtungen (32 bis 35) zum Feststellen eines Fehlers im Gegenstand (1) in Übereinstimmung mit der gegenseitigen Beziehung zwischen einem Signal eines der BiIdelemente unddem Signal eines anderen Bildelements, das kurz vor dem Auslesen des ersten Signals ausgelesen
wird.