DE3240635A1

DE3240635A1 - Vorrichtung und verfahren zum vergleichen von datensignalen in einer behaelterinspektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE3240635A1
Application number: DE19823240635
Authority: DE
Inventors: John William 42967 Ottawa Lake Mich. Juvinall; John W.V. 43614 Toledo Ohio Miller
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1981-11-23
Filing date: 1982-11-04
Publication date: 1983-06-01
Also published as: ES525566A0; IT1148479B; ES8405946A1; US4432013A; PT75880A; PH19476A; FR2517065A1; AU8920482A; GB2109928A; ES525567A0; CA1185672A; NL191189B; GB2109928B; NL191189C; IT8249531A0; ES8401626A1; NL8204107A; AU530883B2; GR76784B; ZA827418B

Description

J. J. ~ oo ο »00°«"

Die Erfindung steht hinsichtlich ihres Gegenstandes in
bezug zu der in der US-Patentanmeldung Serial No. 205 054
vom 7. November 1980 von John W. V. Miller beschriebenen
Seitenwandinspektionsvorrichtung mit dem Titel "Verfahren
und Vorrichtung zur schnellen Abnahme bedeutender Daten
von einem Streuobjekt" und der in der US-Patentanmeldung
Serial No. 218 996 vom 22. Dezember 1980 von John W.
Juvinall beschriebenen Seitenwandinspektionsvorrichtung
mit dem Titel "Verfahren und Vorrichtung zum Vergleich von Datensignalen in einer Behälterinspektionsvorrichtung", die beide dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung überschrieben wurden.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Seitenwandinspektionsvorrichtungen für Behälter, insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vergleich einzelner Videodatensignale von der Inspektion eines Behälters, wie beispielsweise einer Glasflasche.

Die Verwendung optischer Abtastvorrichtungen zur Inspektion der Seitenv/ände von Behältern ist hinreichend bekannt. Zahlreiche Vorrichtungen, wie beispielsweise die in den US-Pcitenten 3 708 680 und 3 716 136 gezeigten weisen Schaltkreise einschließlich Einrichtungen zum Empfang und zur Interpretation von durch einen in der Inspektion befindlichen Gegenstand hindurchgeführtem oder auf diesen Gegenstand gerich-

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tetem Licht auf. Derartige Einrichtungen beinhalten entweder ein visuelles Display zum Vergleich des Gegenstandes oder verwenden eine Vorrichtung, die in der Lage ist, einen Widerstand proportional zu der Intensität des darauf gerichteten Lichtes zu erzeugen. Gleichgültig, ob der Ausgang einer solchen Vorrichtung visueller oder elektrischer Natur ist, er wird schließlich mit einem Modell verglichen, um zu bestimmen ob der in der Inspektion befindliche Gegenstand hinsichtlich seiner Abmessung und seines Aufbaus geeignet und frei von Fehlern, Sprüngen und Fremdkörpern ist. Derartige Vorrichtungen sind jeweils gedacht zur Bereitstellung einer automatischen Einrichtung zum Prüfen, beispielsweise in einer in Bewegung befindlichen Flaschensäule mit entweder einem einzigen oder mehrfachen Gegenständen in dieser sich bewegenden Säule.

Das US-Patent 3 877 821 offenbart eine Vorrichtung mit einer Abtastanordnung, die seriell abgefragt wird, um einen Zug von Impulsen zu erzeugen mit Amplituden, die darstellend sind für das durch einen in der Inspektion befindlichen Gegenstand übertragene Licht. Benachbarte Impulse werden verglichen zur Erzeugung von Impulsen mit Amplituden, welche den Unterschied in den ImpuIsampIituden darstellen. Die Unterschiedsimpulse können benutzt werden zur Anzeige eines Fehlers in dem zu inspizierenden Gegenstand. Das US-Patent 3 942 001 offenbart eine Vorrichtung zur Feststellung des

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Vorhandenseins äußerer Substanz oder von Brüchen in durchscheinenden Behältern. Es wird ein Lichtstrahl durch den Behälter hindurchprojiziert zur Erzeugung eines Inspectionssignals, welches mit einem Annahmesignal verglichen wird. Die Amplitude des Annahmesignals wird gemäß der Lage des Suchstrahls mit Bezug auf den Behälter verändert.

Eine der Schwierigkeiten in Verbindung mit den bekannten Inspektionsvorrichtungen besteht in der Empfindlichkeit der Inspektionsvorrichtung gegenüber allgemeinen Lichtschwankungen quer über den Behälter. Beispielsweise schwankt in dem oben erwähnten US-Patent 3 877 821 die Amplitude des Unterschiedsimpulses gemäß der Intensität des Lichtes. Somit kann, wenn die Intensität des Lichtes quer über den Behälter schwankt, ein UnterschiedsimpuIs, der darstellend ist für eine Fehlerart in einem Teil des Behälters, sich in der Amplitude unterscheiden von einem Unterschiedsimpuls, der darstellend ist für einen ähnlichen Fehler in einem anderen Abschnitt des Behälters, und zwar.infolge einer unterschiedlichen Lichtintensität.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vergleich von Videodatensignalen, die aufgrund einer Inspektion eines Gegenstandes erzeugt werden, wobei der Vergleich gegenüber allgemeinen Lichtschwankungen quer über den Gegenstand unempfindlich ist. Es kommen eine

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Lichtquelle und eine Kamera zur Anwendung, um eine Reihe Videosignale mit jeweils einer Größe entsprechend der Menge des von einem bestimmten Inspektionspunkt oder Pixel auf dem Gegenstand empfangenen Lichtes zu erzeugen. Aufeinanderfolgende Videosignale stellen benachbarte Pixel auf dem Gegenstand dar.

Ein Vergleichskreis spricht an auf die Videosignale zur Erzeugung eines Vergleichssignals, welches darstellend ist für die Größenabweichung zwischen zwei analogen Videosignalen. Gemäß der Erfindung wird das Vergleichssignal erzeugt mit einer Größe, die darstellend ist für das Verhältnis zwischen den zwei Videosignalen. Das Verhältnis wird errechnet durch Umwandlung jedes der zwei analogen Videosignale in die digitale Form, bevor irgendwelche Rechnungen durchgeführt werden. Danach kann das erwünschte Verhältnis durch digitale Techniken errechnet werden. Da die analogen Videosignale zunächst in die digitale Form umgewandelt werden, unterliegen die durch den Vergleichskreis der vorliegenden Erfindung durchgeführten Berechnungen nicht den Abweichungen der Komponenten und dem Drift in Verbindung mit analogen Vergleicherschaltkreisen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet der Vergleicherschaltkreis einen Ä/D-Wandler zur Umwandlung der analogen Videosignale in die digitale Form. Zur Spei-

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cherung eines der digitalisierten Videosignale wird ein Zwischenspeicher verwendet, während ein weiteres Videosignal dem Ä/D-Wandler zugeführt wird. Die Ausgänge von dem Zwischenspeicher und dem A/D-Wandler werden einzelnen ROM-log-Tabellen zugeführt, die jeweils ein Ausgangssignal erzeugen, welches darstellend ist für den Logarithmus des entsprechenden Eingangssignals. Der Unterschied zwischen den beiden log-Ausgangssignalen wird bestimmt durch einen Addierer, welcher ein Ausgangssignal als einen Eingang zu einer ROM-Umkehr-log-Tabelle erzeugt» Die ROM-Umkehr-log-Tabelle setzt das Differenzsignal in den Exponenten zur Erzeugung eines Vergleichssignals, welches das Verhältnis zwischen den zwei Videosignalen darstellt. Die /OM-Umkehrlog-Tabelle ist so programmiert, daß sie die negative Differenz zwischen den beiden log-Ausgangssignalen in den Exponenten setzt derart, daß das Verhältnis mit einem Wert gleich oder geringer als eins erzeugt wird.

Der Vergleichsschaltkreis gemäß der Erfindung sieht auch eine Einrichtung zum Versetzen jedes der eingehenden analogen Videosignale um einen vorgegebenen Betrag vor, der darstellend ist für den Dunkelsignalpegel der Reihe Videosignale. Die in Verbindung mit dem Vergleichsschaltkreis verwendete Kamera erzeugt einen Teil der Reihe Videosignale bei dem Dunkelsignalpegel. Der Vergleichsschaltkreis spricht an auf die Videosignale bei dem Dunkelsignalpegel zum Ein-

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stellen eines Zählers auf eine Menge, die proportional ist zu dem Dunkelsignalpegel. Es ist ein D/A-Wandler vorgesehen, um den Ausgang des Zählers in ein analoges Versatzsignal umzuwandeln. Das analoge Versatzsignal wird dann mit den hereinkommenden Videosignalen kombiniert. Durch Versetzen der hereinkommenden Videosignale ist der Vergleichskreis in der Lage, den vollen Bereich des A/D-Wandlers zu verwenden und dadurch die Genauigkeit des errechneten Verhältnisses zu erhöhen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema eines Teils einer Inspektionsvorrichtung, welche die vorliegende Erfindung verkörpert,

Fig. 2 zeigt in größeren Einzelheiten das Blockschema der Kameraeinheit und der Tastschaltung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschema des Vergleichsschaltkreises nach Fig. Γ gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 4 ein Blockschema einer wahlweise möglichen Ausführungsform eines Teils des Schaltkreises nach Fig. 3.

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Fig. 1 zeigt in Form eines Blcckschcmas einen Teil einer Seitenwandincpektionsvorrichtung zum Auffinden von Fehlern in Gegenständen wie Behältern. Obwohl Fig. 1 kurz erörtert wird, findet sich doch eine ausführlichere Beschreibung derjenigen Elemente, die in den Zeichnungen mit Bezugszeichen unter-100 bezeigt sind, und des verbleibenden Teils der Inspektionsvorrichtung, der in Fig« I nicht gezeigt wird, in der oben erwähnten US-Patentanmeldung Serial No. 205 054. Es ist zu beachten, daß die hier gegebenen Bezugszeichen, die unter 100 liegen, direkt den Elementen entsprechen, die in der US-Patentanmeldung Serial No. 205 054 ausführlich erörtert worden sind.

In Fig. 1 wird ein Gegenstand wie beispielsweise eine Glasflasche (nicht gezeigt) durch die Kamera 10 abgetastet. Die Kamera 10 erzeugt eine Anzahl von Signalen auf Leitungen 12 proportional in der Größe zu der Menge des von der Glasflasche empfangenen Lichtes. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung richtet eine Lichtquelle (nicht gezeigt) einen Lichtstrahl durch die in der Inspektion befindliche Glasflasche hindurch und in die Kamera 10 hinein. Wie in Fig. 2 gezeigt, enthält die Kamera 10 eine Anzahl photoempfindlicher Vorrichtungen wie Photodioden 100-1 bis 100-n, welche senkrecht in einer geradlinigen Reihe angeordnet sind. Es ist festgestellt worden, daß eine geradlinige Reihe von zwei-

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hundertsechsundfünfzig Photodioden befriedigende Ergebnisse erbringt. Eine Photodiode ist eine Vorrichtung mit veränderlichem Widerstand, die eine Spannung proportional zu der Menge des darauf auftreffenden Lichtes erzeugt.

Jede Photodiode empfängt Licht, welches einen unterschiedlichen Inspektionspunkt auf der Flasche durchlaufen hat. Auf einen Inspektionspunkt wird allgemein als auf ein Pixel bezug genommen. Wenn sich ein Fehler, ein Sprung oder ein Fremdkörper in der Flasche befindet, dann wird das durch das entsprechende Pixel der Flasche hindurchgehende Licht teilweise blockiert oder reflektiert, und die entsprechende Photodiode registriert eine unterschiedliche Lichtintensität, als wenn kein Fehler vorhanden gewesen wäre.

Die Signale von den Photodioden 100-1 bis einschließlich iOO-n der Kamera 10 werden einer Tastschaltung 14 jeweils auf einer Anzahl Leitungen 12-1 bis einschließlich 12-n zugeführt. Jede der Photodioden wird in einer Aufeinanderfolge getastet zur Erzeugung einer Reihe Videoimpulssignale auf Leitungen 16/ welche darstellend sind für die Menge des Lichts, welches durch die in der Inspektion befindliche Flasche an Punkten entsprechend der senkrechten Anordnung der Photodioden hindurchgegangen ist. Die Tastschaltung 14 ist eine in der Technik hinreichend bekannte Vorrichtung.

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Durch Drehen der in der Inspektion befindlichen Flasche relativ zu der Kamera 10 kann eine Anzahl verschiedener Abtastungen durchgeführt werden, wobei jede Abtastung einen anderen Teil der Flasche inspiziert. Es ist festgestellt worden, daß etwa 3 75 bis 4 00 verschiedene Abtastungen eine durchschnittliche Flasche ausreichend bestreichen und eine genaue Inspektion sicherstellen. Somit erzeugt die Tastschaltung 14 eine Anzahl Videosignalreihen auf den Leitungen 16, wobei jedes Signal eine Größe proportional zu der Menge des durch den entsprechenden Punkt auf der Flasche hindurchgehenden Lichtes hat..

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird das analoge Videosignal der Kamera auf einer Leitung 16a erzeugt. Zusätzlich zu dem Videosignal der Kamera auf der Leitung 16a erzeugt auch die Tastschaltung 14 ein Kamerauhrensignal auf einer Leitung 16b und ein Kameraabtastsignal auf einer Leitung 16c. Das Kameraabtastsignal besteht aus einem Impuls, dor darstellend ist für den Beginn jeder Kameraabtastung, während das Kamerauhrensignal aus einem Impulszug besteht, wobei jeder Impuls die Übertragung eines Videoimpulssignals auf die Leitung 16a signalisiert.

Die von der Tastschaltung 14 auf den Leitungen 16 erzeugten Videosignale bilden einen Eingang zu einem Ereignis-Detektor 48, welcher einen Teil der Inspektionsvorrich-

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tung bildet, auf den als ein Interface 18 der Inspektionsvorrichtung bezug genommen wird. Das Interface 18, welches in der oben erwähnten US-Patentanmeldung Serial No. 205 im einzelnen erörtert ist, arbeitet zum schnellen Herausziehen bedeutender Daten aus der Abtastung der Glasflasche in einer für eine Computeranalyse geeigneten Weise.

Der Ereignis-Detektor 48 enthält eine Vergleichsschaltung 102, welche die analogen Videosignale auf den Leitungen 16 empfängt und ein digitales Vergleichssignal auf den Leitungen 104 zu einem Addierer 64 erzeugt. Die Vergleichsschaltung 102 arbeitet zur Erzeugung eines Vergleichssignals auf den Leitungen 104, das darstellend ist für die Abweichung zwischen zwei analogen Videosignalen auf den Leitungen 16 .

Der Ereignis-Detektor 48 enthält einen Zufallszugriff-Schwellenwertspeicher (RAM) 58 zum Speichern einer Anzahl Schwellensignale. Jedes in dem RAM 58 gespeicherte Schwellensignal entspricht einem von der Vergleichsschaltung 102 erzeugten spezifischen Vergleichssignal. Es kommt ein Diodenzähler 16 zur Anwendung zur Auswahl des individuellen Schwellensignals von dem RAM 58, welches dem von dem Schaltkreis 102 erzeugten vorliegenden Vergleichssignal entspricht. Der Diodenzähler 60 kann durch ein CLEAR-Signal auf Null zurückgestellt und durch ein INCREMENT-Signal weitergestellt werden.

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Sowohl das CLEAR-Signal als auch das INCREMENT-Signal können erzeugt werden durch die logische Steuereinheit 54 (nicht gezeigt) des Interface 18.

Das Signal von dem Zufallszugriff-Schwellenwertspeicher 58 wird einem komplementären Eingang des Addierers 64 zugeführt, wo es mit dem Vergleichssignal auf den Leitungen 104 kombiniert wird. Wenn die Größe des VergIeichsSignaIs auf den Leitungen 104 die Größe des entsprechenden Schwellensignals überschreitet, dann erzeugt der Addierer ein EREIGNIS-Signa1, um die logische Steuereinheit 54 des Interfaces 18 zu informieren, daß der Detektor 48 einen Fehler festgestellt hat. Der Addierer 64 kann auch ein GRÖSSE-Signal erzeugen, um die logische Steuereinheit 54 des Interfaces 18 hinsichtlich des Unterschieds in der Größe zwischen dem Vergleichssignal auf der Leitung 104 und dem entsprechenden Schwellenwertsignal zu informieren.

In Fig. 3 ist ein Blockschema der Vergleichsschaltung 102 gemäß der Erfindung dargestellt. Grundsätzlich arbeitet die Vergleichsschaltung gemäß der Erfindung zur Erzeugung eines Vergleichssignals auf den Leitungen 104, welches darstellend ist für den Größenunterschied zwischen den zwei auf der Leitung 16a erzeugten Videosignalen. Wie noch zu erörtern ist, führt das Verfahren gemäß der Erfindung zu einem Vergleichssignal, welches unempfindlich ist gegenüber Umgebungslicht-

BAD ORIGINAL

Schwankungen quer über die Flasche.

In Fig. 3 wird das analoge Videosignal der Kamera auf der Leitung 16a einem ersten Eingang einer Addierverbindung 106 zugeführt, deren Ausgangs leitung 107 zur Übertragung eines Versatzvideosignals X auf einen Eingang eines A/D-Wandlers. 108 angeschlossen ist. Der A/D-Wandler 108 wandelt das analoge Videosignal X in die digitale Form um und überträgt das digitalisierte Videosignal auf den Leitungen 109 als einen Eingang zu einem Zwischenspeicher 110 und auch als einen Eingang zu einer ROM-log-Tabelle 112. Der Zwischenspeicher 110 ist mit einem Taktgeber (CLK)-Eingang zum Empfang des Kamerataktgebersignals auf der Leitung 16b angeschlossen. Das Ausgangssignal X , des Zwischenspeichers

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110 wird auf den Leitungen 114 als ein Eingang zu einer zweiten ROM-log-Tabelle 116 erzeugt. Beide ROM-log-TabeIlen 112 und 116 arbeiten zur Erzeugung von Digitalausgangssignalen auf den Leitungen 118 bzw. 120, die darstellend sind für den Logarithmus des entsprechenden Eingangssignals. Wie noch zu erörtern sein wird, erzeugt die ROM-log-Tabelle auch ein Polaritäts-Logiksignal auf einer Leitung 122, welches darstellend ist für die Polarität des hereinkommenden Versatzvideosignals X„. Das Polaritätslogiksignal auf der Leitung 122 wird benutzt von einem Versatzschaltkreis 124 zur Bestimmung eines Versatzsignals, welches mit den hereinkommenden Kameravideosignalen kombiniert ist.

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Die Ausgänge von den ROM-log-TabeIlen 112 und 1.16 werden als Eingänge auf den Addierer 126 übertragen, welcher die Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals auf den Leitungen 128 bewirkt, welches darstellend ist für den Unterschied zwischen den beiden hereinkommenden log-Signalen. Der Unterschied zwischen den beiden log-Signalen auf den Leitungen 120 und 118 stellt den Logarithmus des Verhältnisses zwischen den digitalisierten Kameravideosignalen auf den Leitungen 114 und 109 dar. Das Differenz-log-Signal auf den Leitungen 128 wird als ein Eingang der ROM-Umkehr-log-TabeHe 130 zugeführt, die das Signal auf den Leitungen 128 in den Exponenten setzt, um das Vergleichssignal auf den Leitungen 132 als Eingang zu dem Zwischenspeicher 134 zu erzeugen. Der Zwischenspeicher 134 hat einen Uhreneingang (CLK), der zum Empfang des Kamerauhrensignals auf der Leitung 16b angeschlossen ist, und einen Ausgang, der zur Übertragung eines Vergleichssignals Y auf den Addierer 64 auf den Leitungen 104 angeschlossen ist.

Die ROM-Umkehr-log-TabeHe 13 0 ist so programmiert, daß sie den negativen Wert des Differenz-log-Signals auf den Leitungen 128 in den Exponenten setzt« Wenn so das Differenz-log-Signal auf den Leitungen 128 von einem positiven Wert ist, dann wandelt die ROM-Tabelle 13 0 das Signal zunächst in einen negativen Wert um, bevor sie die Operation des Setzens in den Exponenten vornimmt. Dies führt zu einem Vergleichs-

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signal mit einem Wert, der geringer als ein eins oder gleich eins ist und somit ein Verhältnis wiedergibt mit dem größeren von zwei Videosignalen in dem Nenner.

Der Versatzschaltkreis 124 bewirkt die Erzeugung eines Versatzsignals auf einer Leitung 136 als einen zweiten Eingang zu der Addierverbindung 106. Grundsätzlich wird das Versatzsignal auf der Leitung 136 mit einer Größe erzeugt, die darstellend ist für den von einem Teil der Photodioden 100 der Kamera 10 erzeugten Schwarzsignalpegel.

Die Versatzschaltung 124 enthält einen Zähler 138 mit einem Uhreneingang (CLK), der zum Empfang des Kamerauhrensignals auf der Leitung 16b angeschlossen ist, und einem LAST-Eingang, der zum Empfang des Kameraabtastsignals auf der Leitung 16c angeschlossen ist. Der Zähler 138 hat programmierte Eingänge A und B, die an eine +V-Stromversorgung (nicht gezeigt) angeschlossen sind, und programmierte Eingänge C und D, die an das Erdpotential angeschlossen sind. Der MAX/MIN-Ausgang des Zählers 138 ist an einen Uhreneingang (CLK) eines Zählers 140 angeschlossen, der einen Auf/Ab-Eingang (U/D) aufweist, der zum Empfang des Polaritäts-Logiksignals auf der Leitung 122 angeschlossen ist. Der Ausgang des Zählers 14 0 wird als Eingang auf einen D/A-Wandler 142 übertragen, dessen Ausgang. zur Erzeugung des Versatzsignals auf den Leitungen 136 angeschlossen ist. Der Zähler 140 weist einen MAX/MIN-Ausgang auf,

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der an die Kathode einer "Versatz falsch"-Leuchtdiode LED 146 über einen Widerstand 144 angeschlossen ist. Die Anode der Leuchtelektrode LED 14 6 ist an eine +V-Stromversorgung angeschlossen.

Zur Bestimmung der Größe des Dunkelsignalpegels ist es bei der vorliegenden Erfindung erforderlich, daß wenigstens eine der Photodioden 100 der Kamera 10 "ausgeschwärzt" wird. Dies wird durchgeführt durch Maskieren ausgewählter Photodioden in der Kamera 10. Beispielsweise sind in Fig. 2 die Photodioden 100-1 bis 100-5 schematisch als "ausgeschwärzt" dargestellt. Das Kameraabtastsignal auf der Leitung 16c wird dann zu Beginn jeder Abtastung des Abtasters erzeugt. Die Erzeugung des Kameraabtastersignals auf der Leitung 16c veranlaßt den Zähler 138,die programmierte Zählung bei den programmierten Eingängen A_r B, C und D in den Zähler einzugeben. In Fig. 3 hat die programmierte Zählung einen Wert von drei. Wenn einmal das Kameraabtastsignal von dem Zähler 138 empfangen wird, dann zählt der Zähler in Ansprechung auf jedes Kamerauhrensignal rückwärts, bis der Zähler Null erreicht. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Zähler 138 ein Signal bei dem MAX/MIN-Ausgang, welcher dem Uhrenei'''gang des Zählers 14 0 zugeführt wird. Der Zähler 140 wird dann gemäß dem Pegel des Polaritätslogiksignals auf der Leitung 122 um eine Zählung weitergestellt oder zurückgestellt.

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Da die Kameraabtastung unmittelbar vor der Erzeugung des Kameravideosignals entsprechend der Photodiode 101-1 stattfindet, und da der programmierte Eingang des Zählers 138 auf drei gestellt ist, entspricht das jeweilige Kameravideosignal, welches der ROM-log-Tabelle 112 zugeführt wird, wenn der Zähler 138 null erreicht, der Photodiode 100-3. Wenn das Versatzvideosignal X , das von der Photodiode 100-3 auf der Leitung 109 erzeugt wird, größer ist als null, dann erzeugt die ROM-log-Tabelle 112 ein Polaritätslogiksignal auf der Leitung 122, welches den Zähler 140 veranlaßt, in Ansprechung auf das MAX/MIN-Ausgangssignal von dem Zähler 138 heraufzuzählen. Wenn somit das Videoversatzsignal entsprechend der Photodiode 100-3 von positiver Polarität ist, dann veranlaßt der MAX/MIN-Ausgang des Zählers 138 ein Weiterstellen des Zählers 140 zur Erhöhung des Wertes des Versatzsignals. Wenn umgekehrt das Versatzvideosignal auf der Leitung 109 von negativer Polarität ist, dann veranlaßt das Polaritätslogiksignal auf einer Leitung 22 eine Rückstellung des Zählers 140 und reduziert somit den Wert des Versatzsignals .

Jede Abtastung des Abtasters 114 veranlaßt somit entweder eine Weiterstellung oder Zurückstellung des Zählers 140 je nach der Polarität des Eingangssignals X_n zu dem A/D-Wandler 108. Während des ersten Anlassens der Vergleichsschaltung 102 wird kennzeichnenderweise eine vorgegebene Anzahl

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Abtastungen benötigt, damit die Größe des Versatzsignals auf der. Leitung 136 die Dunkc lsignalgroße erreicht. Danach fährt die Versatzschaltung 124 fort, den Dunkelsignalpegel von einer der ausgewählten Photodioden zu überwachen und die Zählung des Zählers 14 0 entsprechend auf den neuesten Stand zu bringen. Wenn die Zählung des Zählers 14 0 die maximal zulässige Zählung erreichen sollte, dann erzeugt der Zähler ein MAX/MIN-Signal in der Nähe des Erdpotentials, um die "Versatz falsch"-Leuchtelektrode LED 14 6 aufleuchten zu lassen und dem Bedienungsmann zu signalisieren, daß das Versatzsignal auf der Leitung 136 den tatsächlichen Dunkelsignalpegel möglicherweise nicht richtig wiedergibt.

Bei einem Vergleich des Verfahrens der Differenzierung benachbarter Pixel mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Vorteile der vorliegenden Erfindung ohne weiteres sichtbar. Bei dem Verfahren der Differenzierung benachbarter Pixel ist das Vergleichssignal

Y = X - X τ. Wenn somit X eine Größe von vier und η η n-1 η

X , eine Größe von drei hat, dann wäre das Vergleichssignal Y für eine gegebene Beleuchtungsmenge gleich eins. Wenn jedoch die Beleuchtung um das Zweifache erhöht wäre, dann hätte das Vergleichssignal einen Wert von zwei. Somit mußte bei dem bekannten Verfahren der Pixel-Unterscheidung das Umgebungslicht quer über die Flasche relativ gleichmäßig bleiben, so daß für ähnliche Fehler ähnliche Signale

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erzielt würden. Die vorliegende Erfindung gestattet eine allmähliche Beleuchtungsveränderung quer über die Flasche, ohne den Wert des Vergleichssignals zu beeinträchtigen. Wenn beispielsweise in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Signale X_n und X_n_i gleich vier bzv/. drei sind, dann wäre das Vergleichssignal Y gleich 3/4. Würde die Beleuchtung erhöht, so daß für denselben Fehler X einen Wert von acht und X _, einen Wert von sechs hätte, wäre das Vergleichssignal Y dennoch gleich 3/4. Somit ergibt das vorliegende Verfahren für denselben Fehler denselben Vergleichssignalwert, ungeachtet des Umgebungslichtpegels, der sowohl X - als auch X _.-Pixeln gemeinsam ist.

Zusätzlich zu der Schaffung eines Vergleichsverfahrens, welches gegenüber allgemeinen Lichtschwankungen quer über den Behälter unempfindlich ist, verwendet die vorliegende Erfindung auch eine Digitalschalteinrichtung in der Vergleichsschaltung, so daß die Errechnung des gewünschten Verhältnisses nicht einem Driften und Komponentenschwankungen, wie sie mit Analogvergleichsschaltungen einhergehen, unterliegt. Darüber hinaus schafft die grundsätzlich digitale Versatzschaltung ein wirksames Mittel zum Versetzen des hereinkommenden analogen Kameravideosignals derart, daß der volle Bereich des A/D-Wandlers 108 benutzt werden kann.

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Die in Fig. 3 gezeigte Schaltung ist ausgelegt zur Erzeugung eines Vergleichssignals, welches darstellend ist für das Verhältnis zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kameravideosignalen. Jedoch kann es in bestimmten Fällen wünschenswert sein, Kameravideosignale miteinander zu vergleichen, die nicht aufeinanderfolgend sind. Beispielsweise zeigt Fig. 4 eine Abwandlung der Fig. 3, in welcher ein zweiter Zwischenspeicher 150 zwischen dem Ausgang des Zwischenspeichers und dem Eingang der ROM-log-Tabelle 116 angeschlossen ist. Der Zwischenspeicher 150 weist einen Uhreneingang (CLK) auf, der zum Empfang des Kamerauhrensignals auf der Leitung 16b angeschlossen ist. Eine solche Anordnung gestattet es der Vergleichsschaltung, abwechselnd erzeugte Kameravideosignale zu vergleichen, und zwar durch Erzeugung eines Vergleichssignals, welches darstellend ist für das Verhältnis zwischen den X - und den X ^-Videosignalen.

Einer der Vorteile des Vergleichens abwechselnder Videosignale anstatt aufeinanderfolgender Videosignale besteht darin, daß das als Ergebnis des Vergleichs zwischen abwechselnden Videosignalen erzeugte Vergleichssignal möglicherweise einen festgestellten Fehler deutlicher wiedergibt. Wenn beispielsweise in einem bestimmten Pixel auf der Flasche ein Stein festgestellt wird, dann wird die von einer Inspektion dieses Pixels empfangene Lichtmenge reduziert,

Jedoch wird kennzeichnenderweise das von einer Inspektion eines benachbarten Pixels empfangene Licht ebenfalls durch den Stein beeinträchtigt, so daß dieser Pegel gegenüber dem normalen Lichtpegel ebenso reduziert wird. Andererseits ist es bei einer Inspektion eines Pixels, das um zwei Pixel von dem den Stein aufweisenden Pixel entfernt ist, weniger wahrscheinlich, daß sie durch den Stein nennenswert beein" trächtigt wird. Demzufolge kann ein Vergleich zwischen den abwechselnden Videosignalen möglicherweise das Vorhandensein des Steines in dem Glas genauer reflektieren.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigten Komponenten sind alle im Handel erhältlich. Der A/D-Wandler 108 kann ein Modell der Bezeichnung TDC-IOOlJ sein, das von TRW Products of Redondo Beach, California, erhältlich ist. Die Zwischenspeicher 110, 134 und 150 können jeweils ein Zwischenspeicher der Bezeichnung LS374 sein, die ROM-log-TabeIlen 112 und 116 können ein Modell der Nummer 74S471 PROM sein, die Addiereinrichtung 126 kann aus binären Vierbit-Addiereinrichtungen der Modellriummer 74283 aufgebaut sein, die ROM-Umkehr-log-Tabe He 136 kann ein Modell der Nummer 2732A EPROM sein, und die Zahler 13 8 und 14 0 können aus binären AÜF/AB-Zählern der Modellnummer 74191 aufgebaut sein, die insgesamt von Texas Instruments, Inc., Dallas, Texas, erhältlich sind. Der D/A-Wandler 14 2 kann ein Zwölfbit-D/A-Wandler der Modellnummer DAC1222 sein, der von der Firma National Semi-

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conductors of Santa Clara, California, erhältlich ist.

Es ist zu beachten, daß die vorliegende Erfindung das Verfahren der Teilung des Wertes einesVidco-Pixelslgnals durch den Wert eines zweiten Video-Pixelsignals zur Erzeugung eines Vergleichssignals einschließt, welches das Verhältnis der zwei' Signale darstellt. Im allgemeinen ist jedoch unter praktischen Gesichtspunkten ein Verhältnis, welches einen weiten Bereich von Werten decken kann, nicht erwünscht. Dies ist insbesondere zutreffend, wenn ein A/D-Wandler von begrenztem Bereich zur Umwandlung eines Analogsignals in eine digitale Form verwendet wird. Beispielsweise kann ein solches Verhältnis zu relativ großen Werten führen, wenn der" Nenner nennenswert kleiner ist als der Zähler. Demgemäß schließt die Vergleichsschaltung der vorliegenden Erfindung Einrichtungen zum Errechnen des Verhältnisses mit dem größeren der zwei Videosignale in dem Nenner ein und stellt so sicher, daß das Verhältnis gleich oder geringer ist als eins. Dies macht das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung leicht anpaßbar an computergesteuerte digitale Schaltungen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auch leicht anpaßbar zur Verwendung mit einer Kamera, die eine Reihe von digitalisierten Videosignalen erzeugt. In einem solchen Fall wäre der A/D-Wandler 108 nach Fig. 3 nicht erforderlich, und die

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Kameraausgangssignale könnten direkt dem Zwischenspeicher 110 und der ROM-log-Tabelle 112 zugeführt werden.

Es sind gemäß den Bestimmungen des Patentgesetzes der Grundsatz und die Arbeitsweise der Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform erläutert und dargestellt worden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Erfindung auch anderweitig als hier im einzelnen dargestellt und beschrieben zur praktischen Ausführung gelangen kann, ohne von ihrem Gedanken und Bereich abzuweichen.

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j«;, 29. Oktober 1382

Vorrichtung und Verfahren zum Vergleichen von Datensignalen in einer Behälterinspektionsvorrichtung

Ansprüche :

1.V^orri^ch^tun3 zur Feststellung von Fehlern in Gegenständen/ mit einer Kamera zur Erzeugung einer Reihe von analogen Videosignalen, die jeweils eine Größe proportional zu der Menge von einem bestimmten Inspektionspunkt auf dem Gegenstand empfangenen Lichtes haben, einem Schaltkreis zur Er zeugung eines Vergleichssignals, das darstellend ist für den Großenunterschied zwischen zwei der analogen Videosignale, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis fol-

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gendes enthält: Wandlereinrichtungen, die auf die zwei analogen Videosignale ansprechen zur Umwandlung der Größenwerte der analogen Signale in die digitale Form, sowie •Vergleichseinrichtungen, die auf die digitalisierten Videosignale ansprechen zur Erzeugung eines Vergleichssignals mit einer Größe, die darstellend ist für ein Verhältnis zwischen den Größen der zwei Videosignale.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichssignal mit einem Verhältnis von einem Wert gleich oder weniger als eins erzeugt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei zu vergleichenden Videosignale von benachbarten Inspektionspunkten auf dem Gegenstand empfangenes Licht darstellen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei zu vergleichenden Videosignale nicht benachbarte Inspektionspunkte auf dem Gegenstand darstellen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Speichern eines von zwei digitalisierten Videosignalen,

6. Vorrichtung nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung des Vergleichssignals eine erste

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ROM-log-Tabelle einschließt, die auf eines von zwei digitalisierten Videosignalen anspricht zur Erzeugung eines ersten log-Signals, welches darstellend ist für den log des Wertes des genannten einen Videosignals„ eine zweite ROM-log-Tabelle, die auf das andere der zwei digitalisierten Videosignale anspricht zur Erzeugung eines zweiten log-Signals, welches darstellend ist für den log des Wertes des zweiten Videosignals, sowie Einrichtungen, die ansprechen auf die ersten und zweiten log-Signale zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches darstellend ist für den Unterschied zwischen den Werten des ersten und des zweiten log-Signals, und eine ROM-Umkehr-log-Tabelle, die anspricht auf das Ausgangssignal ziar Erzeugung des Vergleichssignals,

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Ausgangssxgnals dieses Ausgangssignal mit einer Größe erzeugt, die darstellend ist für den Unterschied zwischen den Werten der ersten und·zweiten log-Signale .

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Versatzeinrichtungen, die ansprechen auf die Reihen vor· Videosignalen zur Erzeugung eines Versatzsignals, welches darstellend ist für eine Dunkelsignalgröße der Reihe Videosignale.

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β. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Einrichtungen,-die ansprechen auf das Versatzsignal zum Versetzen der analogen Videosignale um die Dunkelsignalgröße.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein ausgewähltes der genannten Reihe analoger Videosignale bei der Dunkelsignalgröße erzeugt wird und die Versatzeinrichtung Einrichtungen enthält, die ansprechen auf das ausgewählte eine Videosignal zum Speichern eines Wertes, der darstellend ist für die Dunkelsignalgröße .

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Speichern ein Zähler ist, der anspricht, auf das ausgewählte eine digitalisierte Videosignal zum Speichern einer Zählung, die darstellend ist für die Dunkelsignalgröße.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Versatzeinrichtung einen D/A-Wandler enthält mit einem an den Ausgang des Zählers angeschlossenen Eingang zur Erzeugung des Versatzsignals in analoger Form.

13. Verfahren zur Erzeugung eines Vergleichssignals zur Darstellung des Größenunterschieds zwischen zwei analogen

Videosignalen, die erzeugt werden von einer Vorrichtung zur Feststellung von Fehlern in Gegenständen, mit einer Kamera zur Erzeugung einer Reihe von analogen Videosignalen mit je einer Größe proportional zu der Menge des von einem bestimmten Inspektionspunkt auf dem Gegenstand empfangenen Lichtes, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Umwandeln der zwei analogen Videosignale in die digitale Form, b) Bestimmen des Verhältnisses zwischen den Werten der zwei genannten digitalisierten Videosignale, sowie c) Erzeugen des Vergleichssignals mit einer Größe gleich dem Verhältnis.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt b) durch Bestimmung des Verhältnisses mit einem Wert von weniger als oder gleich eins durchgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt b) die folgenden Schritte enthält: bl) Bestimmen des Logarithmus des Wertes von jedem der zwei digitalisierten Videosignale, b2) Bestimmen des negativen Differenzwertes zwischen den zwei log-Werten und b3) Setzen des negativen Differenzwertes in den Exponenten zur Bestimmung des Verhältnisses.

16. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Schritt des Versetzens der Werte der zwei analogen Video-

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signale um einen Betrag, der darstellend ist für eine Dunkelsignalgröße der Reihe Videosignale.

17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei zu vergleichenden Videosignale darstellend sind für von benachbarten Inspektionspunkten auf dem Gegenstand empfahgenes Licht.

18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei zu vergleichenden Videosignale darstellend sind für von nicht benachbarten Inspektionspunkten auf dem Gegenstand empfangenes Licht.

19. Vorrichtung zum Feststellen von Fehlern in Gegenständen mit einer Kamera zur Erzeugung einer Reihe digitalisierter Videosignale jeweils mit einer Größe proportional zu der Menge des von einem bestimmten Inspektionspunkt auf dem Gegenstand empfangenen Lichtes, einem Schaltkreis zur Erzeugung eines Vergleichssignals, das darstellend ist für den Größenunterschied zwischen zwei der digitalisierten Videosignale, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis folgendes umfaßt: Vergleichseinrichtungen, die ansprechen auf die zwei digitalisierten Videosignale zur Erzeugung eines Vergleichssignals mit einer Größe, die darstellend ist für ein Verhältnis zwischen den Größen der zwei Videosignale.

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20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichssignal mit einer Größe erzeugt wird, die darstellend ist für ein Verhältnis mit einem Wert gleich oder weniger als eins.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Speichern eines von zwei digitalisierten Videosignalen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Erzeugen des Vergleichssignals eine erste ROM-log-Tabelle enthält, die anspricht auf eines von den genannten zwei, digitalisierten Videosignalen zur Erzeugung eines ersten log-Signals, das darstellend ist für den Logarithmus des Wertes des genannten einen Videosignals, sowie eine zweite ROM-log-Tabelle, die anspricht auf das andere der zwei digitalisierten Videosignale zur Erzeugung eines zweiten log-Signals, das darstellend ist"für den Logarithmus des Wertes des genannten anderen Videosignals, sowie Einrichtungen, die ansprechen auf die ersten und zweiten log-Signale zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches darstellend ist für den Unterschied zwischen den Werten des ersten und zweiten log-Signals, sowie eine ROM-Umkehr-log-Tabelle, die anspricht auf das Ausgangssignal zur Erzeugung des Vergleichssignals.

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23. Vorrichtung zur Inspektion einschließlich einer Kamera mit einer Anzahl photoempfindlicher Einrichtungen, die jeweils ein gesondertes Videosignal erzeugen mit einer Größe proportional zu der Menge von einem zu inspizierenden Gegenstand empfangenen Lichtes, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Ausblenden wenigstens einer ausgewählten der photoempfindlichen Einrichtungen zur Erzeugung eines gewählten Videosignals bei einer Dunkelsignalgröße, sowie Versatzeinrichtungen, die ansprechen auf das gewählte Videosignal zur Erzeugung eines Versatzsignals, das darstellend ist für die Dunkelsignalgröße.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die ansprechen auf das Versatzsignal zum Versetzen des Wertes von jedem der genannten Videosignale um einen Betrag, der darstellend ist für die Dunkelsignalgröße.

25. Verfahren zur Erzeugung eines Versatzsignals, welches darstellend ist für eine Dunkelsignalgröße, die erzeugt wird durch eine Inspektionsvorrichtung einschließlich einer Kamera mit einer Anzahl photoempfindlicher Vorrichtungen, die jeweils ein gesondertes Videosignal mit einer Größe proportional zu der Menge von einem zu inspizierenden Gegenstand empfangenen Lichtes erzeugen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Abdecken wenigstens einer ausgewählten der photoempfindlichen Einrichtungen zur Erzeugung eines

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ausgewählten Videosignals bei der Dunkelsignalgröße und b) Erzeugen eines Versatzsignals bei der Dunkelsignalgröße in Abhängigkeit von dem gewählten Videosignal.

26. Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch den Schritt des Versetzens jedes der Videosignale um einen Betrag, der darstellend ist für die Dunkelsignalgröße.

27. Vorrichtung zur Ausführung einer Inspektion gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung einer Reihe digitaler Videosignale, die jeweils darstellend sind für die Menge von einem bestimmten Inspektionspunkt auf dem Gegenstand empfangenen Lichtes sowie Vergleichseinrichtungen, die auf die digitalen Videosignale ansprechen zur Erzeugung eines Vergleichssignals mit einer Größe, die darstellend ist für ein Verhältnis zwischen den Größen von zwei der Videosignale .

28. Vorrichtung zur Ausführung einer Inspektion nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Vergleichssignals eine erste ROM-log-Tabelle enthält, die anspricht auf eines der genannten zwei digitalisierten Videosignale zur Erzeugung eines ersten log-Signals, das darstellend ist für den Logarithmus des Wertes des genannten ersten Videosignals, eine zweite ROM-log-Tabelle, die anspricht auf das andere der genannten zwei digitali-

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sierten Videosignale zur Erzeugung eines zweiten log-Signals, welches darstellend ist für den Logarithmus des Wertes des anderen Videosignals, sowie Einrichtungen, die ansprechen auf die ersten und zweiten log-Signale zur Erzeugung eines Äusgangssignals, das darstellend ist für die Differenz zwischen den Werten der ersten und zweiten log-Signale, sowie eine ROM-Umkehr-log-TabelIe, die anspricht auf das genannte Ausgangssignal zur Erzeugung des Vergleichs signals.

29. Vorrichtung zur Durchführung einer Inspektion nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals das genannte Ausgangssignal mit einer Größe erzeugt, die darstellend ist für die negative Differenz zwischen den Werten der ersten und zweiten log-Signale.

30. Vorrichtung zur Durchführung einer Inspektion nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichssignal mit einem Verhältnis von einem Wert gleich oder geringer als eins erzeugt wird.

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