Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung eines
oder mehrerer Behälter auf Materialfehler mit den Merkmalen
aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie
eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Derartige Defekte oder Materialfehler umfassen Risse,
Sprünge, Splitter und Randfehler, die oft bei Behältern,
z. B. Glasflaschen, angetroffen werden. Ein Riß ist ein
Spalt in der Glasflasche, der von ungleichmäßiger Ab
kühlung herrührt. Ein Sprung ist ein Spalt aufgrund
mechanischer Kräfte . Ein Splitter ist ein fehlendes
oder abgeplatztes Glasstück. Ein Randfehler ist eine
Rinne oder eine Nut in der oberen Fläche oder dem oberen
Rand der Flasche.
Üblicherweise erfolgt die Fehlerdetektion bei rotierendem
Behälter. Ein optisches System mit einer Lichtquelle und
einem Fotosensor tastet einen Teil der Behälteroberfläche
ab. Der Wert des Fotosensorausgangssignals ist proportional
zu der Änderung des Lichtes, das durch die Oberfläche hin
durchgeht oder von dieser reflektiert wird. Ein Defekt
wie ein Riß oder ein Sprung lenkt das Licht verstärkt
und klar auf den Fotosensor. Das verstärkte Licht wird
als ein sogenannten "heller Lichtfleck oder Spot" wahr
genommen. Ein Defekt wie ein Splitter oder ein Randfehler
schwächt das auf den Fotosensor einfallende Licht. Das
geschwächte Licht wird als sogenannter "dunkler Licht
fleck bzw. Spot" wahrgenommen. Üblicherweise wird eine
Signalverarbeitungsschaltung verwendet, um das Ausgangs
signal des Fotosensors zu verstärken und zu formen, bevor
es mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird;
diese Technik wird als "Amplituden-Vergleichstechnik"
bezeichnet. Wenn die Amplitude des bearbeiteten Signals
(oder eine mittlere Amplitude) die Amplitude des Schwellen
wertes übersteigt, so wird der Behälter als Ausschuß be
trachtet. Ein Ausschußbehälter wird aus der Reihe heraus
genommen.
Die Anwendung einer solchen Amplituden-Vergleichstechnik
zur Detektion von Materialfehlern bringt schwierige Probleme
mit sich. Änderungen im auf den Fotosensor auffallenden
Licht aufgrund von normalen Oberflächeneigenschaften des
Behälters, wie Schraubgewinden, Graten oder Nähten,
Blasen, Halsringen und Oberflächen- bzw. Gußblasen, über
lagern sich mit Änderungen und gleichen gar diesen Ände
rungen, die von Defekten, wir Rissen oder Sprüngen stammen.
Die Unterscheidung zwischen derartigen normalen Oberflächen
eigenschaften und tatsächlichen Defekten ist mühsam.
Eine Lösung besteht darin, das Sehfeld des Fotosensors
zu maskieren. Durch diese Technik wird das Sehfeld auf
einen relativ kleinen Bereich der Behälteroberfläche be
grenzt, der frei ist von Schraubengewinden, Graten oder
Nähten oder anderen derartigen Problembereichen. Die
Maskierung des Fotosensors kompliziert jedoch den Aufbau
und ist oft unverhältnismäßig zeitaufwendig. Da zudem die
Maskierung des Fotosensors drastisch das Sehfeld des Foto
sensors reduziert, ist es notwendig, zusätzliche Sensoren
vorzusehen, um den Behälter vollständig zu überprüfen.
Die Detektion von Fehlern, wie Rissen an der Innenseite
einer Glasflasche und Randfehler, die durch den oberen
Rand hindurchschneiden, ist besonders schwierig. Wie weiter
oben erwähnt, werden diese Defekte als "dunkle Lichtflecken"
in dem Flaschenrand wahrgenommen und können unter Umständen
nicht von dem umgebenden Licht unterschieden werden.
Übliche optische Inspektionssysteme sind in den US-Patent
schriften 40 02 823 (Van Oosterhout, veröffentlicht am
11. Januar 1977) und 41 36 930 (Gomm et al, veröffentlicht
am 30. Januar 1979) beschrieben. Das Patent 40 02 823
offenbart ein System zur Detektion von Defekten in Artikeln,
z. B. Glasware. Eine Videokamera empfängt semidiffuses
Licht, das durch die Glasware hindurchtritt. Das Video
signal ist repräsentativ für die räumliche Änderungsrate
der Brechungseigenschaften der Glasware. Das Signal wird
gefiltert und nach Spitzenwerten detektiert, um so zwi
schen normalen Marken und Defekten zu unterscheiden.
Ein momentaner Amplitudenwert wird hergenommen und mit
einem laufend entwickelten Durchschnittswert verglichen
("Mittelwertamplituden-Vergleichstechnik"). Ein Fehler
impuls wird erzeugt, wenn die momentane Amplitude die
laufende Mittelwertamplitude überschreitet.
In der US-Patentschrift 41 36 930 ist ein System offen
bart, um Fremdpartikel in dem flüssigen Inhalt einer
Flasche zu detektieren. Die Flasche wird zunächst von
einer Videokamera beobachtet, die ihre optischen Eigen
schaften "speichert". Der Flascheninhalt wird dann durch
schüttelt, damit etwaige Fremdpartikel veranlaßt werden,
ihre Lage zu verändern. Die Flasche wird dann mit einer
zweiten Kamera beobachtet. Die Bewegung des Fremdmaterials
ändert auch die optischen Eigenschaften, die von der
Kamera beobachtet werden. Differenzen in der Amplitude
zwischen benachbarten Videoimpulsen zeigen die Gegenwart
von Fremdmaterial an.
Andere optische Inspektionsverfahren sind in den US-Patent
schriften 38 86 356, 39 00 265 und 39 97 780 offenbart.
Die US-PS 38 86 356 offenbart einen optischen Abtaster
bzw. Scanner zur Identifizierung von Fehlern in einer
transparenten Probe, indem die Transmissionseigenschaf
ten für Licht der Probe gemessen werden. Eine Schaltung,
die auf die Änderung der Signalamplitude anspricht, wird
verwendet, um die Gegenwart von Defekten zu detektieren.
Die US-PS 39 00 265 offenbart einen Laser-Scanner zur
Materialfehlerdetektion. Der Scanner spricht auf Ände
rungen in der Amplitude des Lichtes an, das von der in
spizierten Oberfläche reflektiert wird.
Die US-PS 39 97 780 offenbart ein Inspektionssystem für
eine Etikettenausrichtung. Eine Vidicon-Kamera beobach
tet ein Muster, das von einer Matrix von Faseroptikkabeln
erzeugt wird, die auf eine Flasche fokussiert sind. Das
Muster wird mit einem Referenzmuster verglichen, um eine
exakte Ausrichtung des Etiketts zu bestimmen.
Ein Verfahren mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 ist in DE-OS 30 28 842 beschrieben.
Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Serie von
vertikalen Bereichen entlang einer Behälteroberfläche
nacheinander abgetastet, und die Intensitätswerte werden
rasterartig gespeichert. Die Abtastung der Bildpunkte
erfolgt dabei spaltenweise, d. h. in vertikaler Richtung
während ihre spätere Verarbeitung zeilenweise, d. h. in
horizontaler Richtung erfolgt. Es werden bei der Auswer
tung Nachbarschaftsoperationen durchgeführt, also bei
spielsweise der Intensitätsunterschied eines abgetaste
ten Bildpunktes zu dem in horizontaler Richtung vorange
gangenen Bildpunkt bei gleicher vertikaler Position
ermittelt und hieraus Gradientenwerte gebildet, die mit
einem vorgegebenen Schwellwert verglichen werden. Die
Gradientenwerte werden zusammen mit anderen Meßwerten,
beispielsweise einem "Histogramm", ausgewertet und in
einer Entscheidungslogik wird schließlich
unter Berücksichtigung weiterer Parameter bestimmt, ob
ein Ausschuß-Signal abgegeben wird. Dieses bekannte
Verfahren ist relativ aufwendig und schwerfällig und
insbesondere kann vor Abschluß der vollständigen Abtastung kein Aus
schußsignal erzeugt werden. Dies führt zu einem verhält
nismäßig großen Zeitaufwand bei der Abtastung und Aus
wertung, was insbesondere bei hohen Durchlaufgeschwin
digkeiten nachteilig ist. Ein Drehen des Behälters um
seine Längsachse während des Prüfintervalls ist bei dem
bekannten Verfahren nicht möglich, was zu Schwierigkei
ten bei der Auswertung der Bildpunkte in Konturnähe
führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1 zu schaffen, mit dem bei relativ geringem
Rechen- und Speicheraufwand zuverlässig Materialfehler
und dergleichen detektiert werden können und noch wäh
rend des Prüfintervalls die Auswertung und gegebenen
falls die Erzeugung eines Ausschuß-Signals durchgeführt
werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 be
schriebenen Verfahrensschritten. Vorteilhafte Ausfüh
rungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den
Patentanspruch 1 untergeordneten Ansprüchen beschrieben.
Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind Gegenstand der Patentansprüche 10 bis
13.
Demgemäß wird eine Behälteroberfläche optisch nach Defekten
abgetastet, die "helle Spots" oder "dunkle Spots" erzeugen,
ohne daß der Fotosensor maskiert werden muß, wobei gleich
zeitig ein schneller Aufbau gewährleistet ist. Fehler
werden akkurat mit einer gleitenden Flanken- bzw. Stei
gungsberechnung detektiert. Die gleitende Flankenbe
rechnung basiert auf dem wiederholten Abtasten des Aus
gangssignals des Fotosensors, das die optischen Eigen
schaften der Behälteroberfläche anzeigt. Eine vorbe
stimmte Anzahl von Abtastwerten des Signals wird
sukzessive in einem Speicher gespeichert und fortge
schrieben, indem jeweils ein Wert eingespeichert und ein
anderer Wert aus dem Speicher genommen wird. Die Be
rechnung der Steigung bzw. der Flanke wird zwischen auf
einanderfolgenden fortgeschriebenen Werten der gespeicher
ten Abtastwerte vorgenommen. Die Differenz zwischen zwei
der gespeicherten Abtastwerte, nämlich zwischen dem
ältesten und dem jüngsten Abtastwert wird berechnet. Diese
berechnete Differenz wird dann mit einer vorgewählten
Zahl verglichen. Auf der Basis dieses Vergleichs wird
ein Signal erzeugt, um anzuzeigen, ob der Behälter aus
geschieden werden sollte. Die insgesamt inspizierten
Behälter und die insgesamt ausgeschiedenen Behälter werden
laufend gezählt.
Ein Materialfehler, wie z. B. ein Riß, erzeugt in der
Regel eine wesentlich schnellere Fluktuation in dem
auf dem Fotosensor auffallenden Licht als dies von nor
malen Oberflächenanomalien, wie Schraubgewinden, Graten
oder Nähten, Blasen, Halsringen und Oberflächenblasen
erzeugt würde. Indem die Steigung des Fotosensorsignals
überprüft wird, und nicht dessen absoluter Amplitudenwert,
können Materialfehler genau und zuverlässig detektiert
werden, während andere, für den Endgebrauch des Containers
nicht schädliche Anomalien akzeptiert werden. Eine akkurate
und zuverlässige Detektion von Materialfehlern wird durch
die gleitende Flankentechnik selbst dann sichergestellt,
wenn die Amplitude der Schwankungen in dem auf den Foto
sensor aufgrund des Materialfehlers einfallenden Licht
gleich oder sogar geringer ist als die Amplitude bei einer
Schwankung des einfallenden Lichtes aufgrund einer harm
losen Anomalie. Als Ergebnis kann eine größere Oberfläche
des Behälters optisch abgetastet werden, ohne den Foto
sensor zu maskieren.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung in einem Aus
führungsbeispiel näher erläutert. Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf die gezeigten Anordnungen und
Instrumentalisierungen beschränkt. In der Zeichnung
stellen dar
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Materialfehlerdetektors
gemäß der Erfindung, bei dem ein nichtinvertierender Ver
stärker für die Detektion von Materialfehlern verwendet
wird, die "helle Spots" erzeugen;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Abtast- und
Halteschaltung;
Fig. 3A und 3B sind Diagramme von entsprechenden
Signalen, die an dem Eingang bzw. Ausgang der Abtast-
und Halteschaltung erscheinen;
Fig. 4 ein Impulsdiagramm eines Daten-Zyklusses zur
Darstellung der synchronen Arbeitsweise der Abtast- und
Halteschaltung und eines Analog/Digital-Wandlers;
Fig. 5 ein Impulsdiagramm zur Darstellung der auf
einanderfolgenden Arbeitsweise einer Vorrichtung gemäß
der Erfindung für verschiedene Inspektionsintervalle und
Bedingungen;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines invertieren
den Verstärkers mit hoher Verstärkung (offener Verstärker)
als Ersatz für den nichtinvertierenden Verstärker in
Fig. 1, um Materialfehler detektieren zu können, die
"dunkle Spots" erzeugen;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Anordnung
einer Lichtquelle und eines Fotosensors, um Risse in der
Innenfläche eines Behälters zu detektieren;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Anordnung
einer Lichtquelle und eines Fotosensors, um Randfehler
am oberen Rand eines Behälters zu detektieren;
Fig. 9 ein Funktionsblockdiagramm zur Darstellung der
Arbeitsweise von identisch programmierten Mikrocomputern
für jeden von mehreren Materialfehlerdetektoren, die im
Tandembetrieb betrieben werden, mit einem Hauptcomputer
und einer Anzeige.
In den Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Elemente
mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Materialfehler
detektors gemäß der Erfindung dargestellt und mit 10 be
zeichnet. Eine oder mehrere Lichtquellen 12 und Foto
sensoren 14 (lediglich ein derartiges Paar ist aus Grün
den der Einfachheit gezeigt) werden auf ausgewählte Orte
auf der Behälteroberfläche fokussiert. Eine unterschied
liche Anzahl und Anordnungen von Lichtquellen und Foto
sensoren können verwendet werden, wie dieses aus dem Stand
der Technik wohl bekannt ist. Vorzugsweise werden mehrere
Materialfehlerdetektoren verwendet, wobei jeweils ein
derartiger Detektor für jeden Fotosensor verwendet wird.
Die Lichtquelle 12 ist vorzugsweise eine Gleichspannungs
lichtquelle. Das Licht wird von der Lichtquelle auf den
Behälter C gerichtet. Einfallendes Licht wird von einem
Materialfehler, so z. B. einem Sprung oder einem Riß in
der Oberfläche des Behälters C durch Reflexion oder
Transmission auf den Fotosensor 14 gerichtet.
Der Ausgang des Fotosensors 14 ist über eine RC-Schal
tung 16 mit einem Verstärker 18 kapazitiv gekoppelt. Wie
in Fig. 1 dargestellt, weist der Verstärker 18 einen
nichtinvertierenden Operationsverstärker auf, so z. B.
einen TL082 mit einem Verstärkungsgrad von etwa 60 : 1.
Der Verstärker 18 wird zur Detektion von "hellen Spots"
verwendet, d. h. einen Impuls von verstärktem oder sehr
hellem Licht, der von einem Materialfehler in dem Be
hälter C auf den Fotosensor 14 gelenkt wird. Für die
Detektion von "dunklen Spots", d. h. einem relativen
scharfen Abfall der Intensität des auf den Fotosensor 14
aufgrund eines Materialfehlers in dem Behälter C ein
fallenden Lichtes, wird ein Verstärker 18′ entsprechend
Fig. 6 anstatt des Verstärkers 18 verwendet. Beide Ver
stärker können auf einer einzigen gedruckten Schaltungs
platine vorgesehen werden; sie können abwechselnd mit
Hilfe von Kabel- oder Schaltverbindungen verwendet wer
den. Die Detektion von "dunklen Spots" und weitere Details
bezüglich des Verstärkers 18′ werden in einem späteren
Abschnitt der Beschreibung behandelt.
Der Ausgang (SHein) des Verstärkers 18 ist mit einer
Abtast- und Halte- bzw. Speicherschaltung 20 verbunden,
die von einem programmierten Mikrocomputer 22 überwacht
wird. Ein repräsentativer Zug eines Ausgangssignals des
Verstärkers 18 ist in Fig. 3A für den Fall eines scharfen
Anstiegs der auf den Fotosensor 14 einfallenden Licht
intensität gezeigt ("heller Spot").
Vorzugsweise ist die Abtast- und Speicherschaltung 20
eine gepufferte Abtast- und Speicherschaltung mit Spitzen
wertdetektion, wie dieses im Detail in Fig. 2 dargestellt
ist. Die Abtast- und Halteschaltung 20 enthält einen
Spitzenwertdetektor 24, um die ansteigenden und abfallen
den Flanken des SHein-Impulssignales zu detektieren. Der
Spitzenwertdetektor 24 ist eine wohl bekannte Schaltungs
konfiguration, die einen nichtinvertierenden Operations
verstärker vom TL082-Typ aufweist, der mit einer Diode D 1
verbunden ist.
Der Ausgang des Spitzenwertdetektors ist mit einem Analog
schalter 26 vom AH0142-Typ verbunden. Der Analogschalter
26 ist in der Fig. 2 in der Rücksetzstellung dargestellt,
wobei der Schalter S 1 von dem Anschluß A entfernt und der
Schalter S 2 mit dem Anschluß B verbunden ist. Bei dieser
Stellung entlädt sich der Abtast-und Speicherkondensator
SHC nach Masse.
Das spitzendetektierte Signal am Anschluß A wird abge
tastet und gespeichert, wenn der Analogschalter 26 in der
Freigabestellung ist. In dieser Freigabestellung ist der
Schalter S 1 mit dem Anschluß A verbunden und der Schalter
S 2 wird vom Anschluß B getrennt.
Der Analogschalter 26 wird zwischen der Rücksetzstellung
und der Freigabestellung durch ein Rücksetz/Freigabe(RE)-
Signal gesteuert, das von dem Mikrocomputer 22 erzeugt
wird. Das RE-Signal überführt den Analogschalter 26 in
stetig wiederholender Folge zwischen den Rücksetz- und
Freigabestellungen, um so sukzessive Abtastwerte des
spitzendetektierten Signals am Anschluß A an einen Analog/
Digital-Wandler 30 zu liefern.
Der Abtast- und Speicherkondensator SHC wird von einem
1-zu-1-Verstärker 28 gepuffert, der einen TL082-Opera
tionsverstärker aufweist, der in nichtinvertierender
Art geschaltet ist. Ein repräsentatives Ausgangssignal
des Verstärkers 28, bezeichnet mit Vein, ist in Fig. 3B
dargestellt. Dieses Ausgangssignal umfaßt aufeinander
folgende Abtastwerte des verstärkten Fotosensorsignals.
Die Abtast- und Speicherschaltung 20 ist mit dem Analog/
Digital-Wandler 30 verbunden. Der Analog/Digital-Wandler
30 ist ein ADC0804-Analog/Digital-Wandler. Das Eingangs
signal für den Analog/Digital-Wandler ist das in Fig. 3B
gezeigte Ausgangssignal Vein des 1-zu-1-Verstärkers. Auf
einanderfolgende Abtastwerte des Vein-Ausgangssignals des
15 Verstärkers 28 werden in 8-Bit-Digitalworte von dem Analog/
Digital-Wandler umgewandelt.
Der Datenausgang des Analog/Digital-Wandlers ist über eine
8-Bit-Dreifachdatenleitung mit dem Mikrocomputer 22 ver
bunden. Die Umwandlung der Abtastwerte des Fotosensor
signals durch den Analog/Digital-Konverter 30 wird durch
eine Chip-Freigabe-(CE)- und ein Start-(SC)-Signal für
die Umwandlung gesteuert, die von dem Mikrocomputer er
zeugt werden. Das Ende einer Umwandlung der Abtastwerte
wird durch ein Endsignal für die Umwandlung (EC-Signal)
angezeigt, das von dem Analog/Digital-Wandler erzeugt
wird. Die Arbeitsweise der Analog/Digital-Wandlung
in Abhängigkeit dieser Signale wird im folgenden in Ver
bindung mit den Wellenzügen in Fig. 3 näher erläutert.
Geschwindigkeitskompensation.
Vorzugsweise werden die Abtast- und Speicherschaltung 20
und der Analog/Digital-Wandler 30 mit einer von dem Mikro
computer 22 bestimmten Geschwindigkeit betrieben, die
auf die Geschwindigkeit abgestellt ist, mit der der Be
hälter durch die Inspektions- bzw. Prüfstation bewegt
wird. Die Geschwindigkeit, mit der der Behälter durch die
Inspektionsstation bewegt wird, bestimmt die Dauer des
Inspektionsintervalls, d. h. die Zeit, die für die In
spektion bzw. Überprüfung des Behälters nach Material
fehlern zur Verfügung steht. Wenn die Maschinengeschwin
digkeit ansteigt, ist entsprechend weniger Zeit für die
Inspektion der Behälter verfügbar. Wenn nicht die Ab
tastgeschwindigkeit erhöht wird, werden dementsprechend
zu wenig Abtastungen des Fotosensorsignals vorgenommen
und die Systemauflösung wird schlechter. Trotz einer Ver
ringerung der Dauer des Inspektionsintervalls ist es
wünschenswert, zumindest eine gewisse minimale Anzahl von
Abtastwerten zu erhalten, um eine ausreichende Systemauf
lösung bzw. Genauigkeit zu erhalten. Die effektive Ab
tastrate bzw. die Rate, mit der Abtastwerte dem Mikro
computer zugeliefert werden, wird daher automatisch
variiert, um sicherzustellen, daß eine geeignete Anzahl
von Abtastwerten erhalten wird, wenn die Maschinenge
schwindigkeit variiert.
Beispiel
Üblicherweise wird eine Folge von Behältern durch die
Inspektionsstation in Reihe auf einem angetriebenen Förder
band transportiert. Ein in der Geschwindigkeit einstell
barer, nicht dargestellter Rotationsförderer in der
Inspektionsstation faßt jeden Behälter und dreht ihn um
seine Längsachse. Wenn der Behälter gedreht wird, kann
er zeitweilig angehalten bzw. von dem Förderband abge
zogen werden oder er kann weiterhin auf dem Förderband
durch die Station kontinuierlich transportiert werden.
Wenn der Behälter während der Drehung angehalten wird,
dann können die Lichtquelle 12 und der Fotosensor 14
stationär in der Inspektionsstation montiert sein. Vor
zugsweise setzt jedoch der Behälter seine Bewegung auf
dem Förderband, während er gedreht wird, durch die In
spektionsstation fort; in diesem Falle sind die Licht
quelle 12 und der Fotosensor 14 auf einem Wagen montiert,
der sich synchron mit dem Förderband bewegt, wie dieses
wohl bekannt ist.
In beiden Fällen ist es wünschenswert, den Behälter etwas
mehr als 360° während eines Inspektionsintervalles zu
drehen, um sicherzustellen, daß die gesamte Oberfläche
des Behälters überprüft wird. Vorzugsweise wird hierzu
der Behälter 1⅛-Umdrehungen bzw. 405° gedreht.
Wenn die Maschinengeschwindigkeit ansteigt, wird der Be
hälter schneller durch die 405°-Drehung in der Inspektions
station gedreht. Der Mikrocomputer 22 variiert automatisch
die Arbeitsgeschwindigkeit der Abtast- und Speicherschal
tung 20 und des Analog/Digital-Konverters 30, um sicher
zustellen, daß die gewünschte Anzahl von Abtastwerten bei
jedem Inspektionsintervall und bei jeder Maschinenge
schwindigkeit erhalten wird.
Es soll als Beispiel eine maximale Maschinengeschwindig
keit von 240 Behältern pro Minute, die die Inspektions
station passieren, angenommen werden. Ein Inspektions
intervall ist typisch beschränkt auf ein Drittel der Zeit,
die der Behälter braucht, um durch die Inspektionsstation
zu laufen. In diesem Falle ist die Durchlaufzeit für einen
Behälter durch die Inspektionsstation 0,250 Sekunden. Das
kürzeste zu erwartende Inspektionsintervall ist daher
0,0833 Sekunden.
Es gibt eine maximale Rate, mit der Abtastwerte von der
Abtast- und Speicherschaltung 20 und dem Analog/Digital-
Wandler 30 dem Mikrocomputer zugeführt werden können.
Diese Rate ist wesentlich festgelegt durch die Zeit, die
für den Analog/Digital-Wandler zur Ausführung einer
Wandlung notwendig ist. Der Mikrocomputer ist so pro
grammiert, daß er die Abtast- und Halteschaltung 20 und
den Analog/Digital-Wandler 30 im Tandembetrieb steuert,
so daß Abtastwerte dem Mikrocomputer mit maximaler Rate
bzw. Geschwindigkeit zugeführt werden, wenn die Maschine
mit maximaler Geschwindigkeit arbeitet. Für den be
schriebenen Analog/Digital-Wandler ist die maximale Rate,
mit der Abtastwerte dem Mikrocomputer zugeführt werden
werden können, ungefähr 200 Mikrosekunden pro Abtastwert.
Dementsprechend werden etwa 416 Abtastwerte während
0,0833 Sekunden, d. h. ist die kürzeste zu erwartende
Inspektionszeit, erhalten und in digitaler Form dem
Mikrocomputer übergeben.
Wenn die Maschinengeschwindigkeit abnimmt, steuert der
Mikrocomputer 22 die Abtast- und Halteschaltung 20 und
den Analog/Digital-Wandler 30 mit geringeren Geschwindig
keiten um sicherzustellen, daß etwa 416 Abtastwerte dem
Mikrocomputer 22 bei einer 405°-Drehung des Behälters
während eines beliebigen Inspektionsintervalls übergeben
werden.
Wenn - unter den vorhergehenden Annahmen - die Maschinen
geschwindigkeit herabgesetzt wird, um lediglich 150 Be
hälter pro Minute durch die Inspektionsstation zu führen,
dann ist das Inspektionsintervall etwa 0,1333 Sekunden
lang. Um sicherzustellen, daß 416 Abtastwerte während des
Inspektionsintervalls erhalten werden, müssen die Abtast-
und Speicherschaltung 20 und der Analog/Digital-Wandler
30 von dem Mikrocomputer so gesteuert werden, daß alle
320 Mikrosekunden ein Abtastwert an den Datenausgängen
des Analog/Digital-Wandlers anliegt.
Wenn die Maschinengeschwindigkeit weiter verringert wird,
um lediglich 60 Behälter pro Minute durch die Inspektions
station zu führen, d. h. mit der langsamsten Maschinen
geschwindigkeit, dann steigt das Inspektionsintervall auf
etwa 0,333 Sekunden an. Um dementsprechend während des
Inspektionsintervalls 416 Abtastwerte an den Mikro
computer zu liefern, steuert der Mikrocomputer die Ab
tast- und Speicherschaltung 20 und den Analog/Digital-
Wandler 30 mit einer reduzierten Geschwindigkeit von
801 Mikrosekunden pro Abtastung.
Bei allen oben gelieferten Beispielen werden 416 Abtast
werte an den Mikrocomputer pro einer 405°-Drehung des
Behälters geliefert. In anderen Worten ausgedrückt, liegt
am Ausgang des Analog/Digital-Wandlers zumindest alle
ein Grad der Umdrehung des Behälters ein Abtastwert an.
Dies gewährleistet, daß der Computer mit einer gleich
mäßigen Information bei allen Maschinengeschwindigkeiten
bedient wird.
Änderung der Abtastrate
Die Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit des Analog/Digital-
Wandlers 30 unter Steuerung des programmierten Mikro
computers 22 wird deutlich anhand der Impulsdiagramme in
Fig. 4 dargestellt.
In Bezugnahme auf Fig. 4 wird die Zeit, die der Mikro
computer benötigt, um eine Steigungsberechnung, die
weiter unten näher beschrieben ist, auszuführen, und einen
neuen Abtastwert zu erhalten und zur Vorbereitung der
nächsten Steigungsberechnung an den Mikrocomputer zu über
mitteln, als "Datenzyklus" bezeichnet. Es gibt etwa
416 solcher Datenzyklen für die oben angegebenen Bei
spiele, und zwar jeweils einen für jeden Abtastwert.
Während jedes Datenzyklusses wandelt der Analog/Digital-
Wandler den Analogen, von der Abtast- und Speicherschal
tung 20 gelieferten Abtastwert in digitale Form um. Die
Zeit, die der Analog/Digital-Wandler benötigt, um einen
Abtastwert in digitale Form innerhalb des Datenzyklusses
umzuwandeln, ist festgelegt und in Fig. 4 als "Wandler
zeit" bezeichnet. Die Abtast- und Speicherschaltung 20
wird zwischen aufeinanderfolgenden Datenzyklen durch das
Rücksetz- bzw. RE-Signal zurückgesetzt.
Das Chip-Freigabe- oder CE-Signal schaltet den Analog/
Digital-Wandler während einer Steigungsberechnung durch
den Mikrocomputer ab. Wenn die Steigungs- bzw. Flanken
berechnung ausgeführt ist, dann gibt die Vorwärtsflanke
LCE des CE-Impulses (negative Flanke) den Analog/Digital-
Wandler frei, und der Startimpuls (SC) für die Umwand
lung (negative Flanke) leitet eine festgelegte Zeit
danach eine neue Umwandlung des jüngsten Abtastwertes
in digitale Form ein.
Die Umwandlung des Abtastwertes in digitale Form erfolgt
während des Endsignales (EC-Signal) für die Wandlung
mit positiver Flanke. Die Vorwärtsflanke TEC des EC-Impulses
zeigt an, daß die Umwandlung abgeschlossen ist. Der Mikro
computer erfaßt die Vorwärtsflanke des EC-Impulses und
erzeugt ein Ausgang-Freigabe-(OE)-Signal mit negativer
Flanke eine bestimmte Zeit danach. Das OE-Signal setzt
die Ausgänge des Konverters in die Lage, den neuesten
digitalen Abtastwert dem Mikrocomputer über die Drei
fachdatenleitung zu übermitteln. Der Mikrocomputer verwen
det den jüngsten digitalen Abtastwert, um eine Steigungs
berechnung in dem unmittelbar folgenden Datenzyklus aus
zuführen.
Indem der Mikrocomputer den Zeitpunkt ändert, zu dem die
Vorwärtskante des CE-Signals bei Variation der Maschinen
geschwindigkeit erscheint, ändert der Mikrocomputer auch
die effektive Abtastrate und stellt so sicher, daß die
gewünschte Anzahl von Abtastwerten für jede beliebige
Länge eines Inspektionssignals erhalten wird.
Detektion von Änderungen in der Maschinengeschwindigkeit:
Der Mikrocomputer erhält eine Zählung von Zeitsteuerimpulsen
während jedes Inspektionsintervalls. Beginn und Ende eines
Inspektionsintervalls wird von einem nockengesteuerten
Schalter 46 (Fig. 9) signalisiert. Die Arbeitsweise dieses
Schalters 46 ist bekannt. Der Schalter 46 wird synchron
mit dem Fördererantrieb (nicht dargestellt) betrieben und
erzeugt während eines Maschinenzyklusses einen Maschinen
betriebsimpuls (MA-Impuls mit negativer Flanke), wie
dieses in Fig. 5 dargestellt ist. Die Dauer des MA-Impulses
entspricht der Dauer des Inspektionsintervalls. Dement
sprechend wird jeder Anstieg in der Maschinengeschwindig
keit, d. h. der Geschwindigkeit, mit der Behälter durch
die Inspektionsstation transportiert werden, in einer
schnelleren Betätigung des Schalters 46 und einem kürzeren
MA-Impuls resultieren. Für eine Maschinengeschwindigkeit
von 240 Behältern pro Minute ist der MA-Impuls ungefähr
0,833 Sekunden lang, wie oben bereits erläutert.
Wie weiter unten in Verbindung mit der Fig. 5 näher er
klärt, wird der MA-Impuls von einem Zentralrechner bzw.
Hauptcomputer 44 aufgenommen. Wenn der MA-Impuls detek
tiert wird, erzeugt der Hauptcomputer einen Kanal-Abfrage
impuls (CI-Impuls mit positiver Flanke). Der CI-Impuls
leitet einen Datenzyklus ein. Der CI-Impuls wird eine
kurze, jedoch festgelegte Zeit nach der Vorwärtskante
des MA-Impulses erzeugt, dies aus Gründen einer Diagnose
routine. Die Rückflanken der MA- und CI-Impulse fallen
zusammen. Während des CI-Impulses zählt der Mikro
computer hochfrequente Impulse, die z. B. alle 70 Mikro
sekunden von einem hier nicht gezeigten internen Mikro
computer-Oszillator erzeugt werden. Die Anzahl der internen
Oszillatorimpulse ist daher kennzeichnend für die
Maschinengeschwindigkeit. Am Ende des CI-Impulses wird
diese Anzahl zur Verwendung in dem nächsten Inspektions
intervall gespeichert.
Jeder Wechsel in der Maschinengeschwindigkeit spiegelt
sich wieder als ein Wechsel der internen Oszillator
zählung am Ende des CI-Impulses. Auf der Basis dieser
Änderung verändert der Mikrocomputer automatisch den
Zeitpunkt, an dem die Vorderflanke LCE des CE-Impulses
erscheint. Wenn die Maschinengeschwindigkeit ansteigt,
erscheint die Vorderflanke des CE-Signals früher, so
daß dadurch die Datenzyklusfrequenz angehoben wird. Wenn
die Maschinengeschwindigkeit abfällt, erscheint die
Vorderflanke des CE-Signales später, wodurch die Daten
zyklusfrequenz entsprechend reduziert wird. Bis die
Vorderflanke des CE-Impulses erscheint, bleibt der Analog/
Digital-Konverter außer Funktion, der Start- bzw.
SC-Impuls für die Umwandlung kann nicht erzeugt werden
und außerdem kann kein weiterer Abtastwert umgewandelt
und dem Mikrocomputer übergeben werden. Auf diese Weise
wird die effektive Abtastrate, d. h. die Folgerate, mit
der Abtastwerte der Fotosensorsignale dem Mikrocomputer
zugeführt werden können, variiert als Funktion der
Maschinengeschwindigkeit.
Steigungsberechnung
In Fig. 9 ist ein Funktionsblockdiagramm für die Be
triebsweise des Mikrocomputers 22 dargestellt. Während
aufeinanderfolgender Datenzyklen werden digitale Abtast
werte von dem Analog/Digital-Wandler 30 zu dem Mikro
computer geleitet, indem diese Abtastwerte zeitweilig
in einem Speicher 32 gespeichert werden. Vorzugsweise
werden in dem Speicher 32 vier aufeinanderfolgende Ab
tastwerte gespeichert, die von dem Analog/Digital-Wandler
übermittelt werden. Die Abtastwerte sind in Fig. 9 mit
S 1 bis S 4 bezeichnet. Jeder Abtastwert ist ein 8-Bit
Wort, das über die Datenleitung übermittelt worden ist,
die den Analog/Digital-Wandler mit dem Mikrocomputer
verbindet. Sobald ein neuer Abtastwert in dem Speicher
32 abgespeichert wird, wird der älteste gespeicherte
Abtastwert S 1 aus dem Speicher in eine logische Differenz-
bzw. Subtrahierschaltung 34 geschoben. Jeder Abtastwert
wird demnach in dem Speicher für vier Datenzyklen ge
speichert, außerdem für die Steigungsberechnung über
zwei Datenzyklen verwendet und anschließend weitergegeben.
Das Schema der Abspeicherung und Informationsrückge
winnung, das im Konzept in Fig. 9 dargestellt ist, ist
das bekannte Schema (FIFO-Schema: First-in, First-out)
entsprechend eines Schieberegisters. Vorzugsweise ist
der Mikrocomputer 22 programmiert, um die analog/digital-
gewandelten Abtastwerte auf FIFO-Grundlage zu speichern
und wiederzufinden, wobei ein Speichertaster (Memory
Pointer) verwendet wird. Auf diese Weise werden Abtast
werte nicht durch tatsächliche Schaltungen geschoben,
um die gewünschten Speicher- und Wiedergewinnungsmuster
zu erhalten.
Die logische Differenzschaltung 34 benutzt bekannte
arithmetische logische Operationen, um die Differenz
zwischen dem ältesten Abtastwert S 1 und dem jüngsten Ab
tastwert S 4 abzuleiten, die beide während jedes Daten
zyklusses in dem Speicher 32 gespeichert sind. Die be
rechnete Differenz ist ein Maß für die Steigung des
Fotosensor-Ausgangssiqnals und wird in einer Vergleichs
logik 36 mit einem Steigungsschwellenwert in Form einer
vorgewählten und in einer Speichertabelle 38 gespeicher
ten Zahl verglichen. Die Speichertabelle 38 kann z. B.
15 derartiger Zahlen entsprechend 15 Steigungsschwellen
werten enthalten.
Der Mikrocomputer 22 ist dazu programmiert, um eine ein
zelne Zahl aus der Speichertabelle 38 für den Vergleich
der berechneten Steigung auszuwählen, basierend auf der
Einstellung eines digitalen Vorwähl-Bereichsschalters 40.
Die Einstellung des Vorwählschalters 40 dient als Adresse
für die Speichertabelle 38. Alle in der Speichertabelle 38
gespeicherten Zahlen sind empirisch anhand einer Zufalls
verteilung von Behältern mit sortierten Materialfehler
arten abgeleitet. Diese Zahlen können von Anwendungsfall
zu Anwendungsfall abhängig von der Art des zu inspizierenden
Behälters und der Art der erwarteten Materialfehler variieren.
Die vorgenannten Berechnungen werden im Laufe aufeinander
folgender Datenzyklen wiederholt, um eine "laufende"
Steigungsberechnung, d. h. aufeinanderfolgende Steigungs-
bzw. Flankenberechnungen über das Inspektionsintervall zu
erhalten. Bei dem vorliegenden Beispiel haben Inspektions
intervalle unterschiedlicher Länge jeweils etwa 416 Daten
zyklen. Wenn während eines beliebigen Datenzyklusses die
Differenz, die von der logischen Differenzschaltung 34
berechnet ist, die vorgewählte, aus der Speicher
tabelle 38 gewonnene Zahl übersteigt, erzeugt die Ver
gleichslogik 36 ein Ausschuß-(RO)-Signal, das anzeigt,
daß der Behälter ausgeschieden werden sollte (Fig.
5 und 9).
Ausschuß-(RO)-Signal
Das RO-Signal kann zur Aktivierung eines Ausscheide
mechanismus 42, z. B. eines Auswurfarmes , verwendet wer
den, um den Ausschußbehälter von dem Förderband herunter
zuschieben. Hierzu wird das RO-Signal dem Hauptcomputer
44 übermittelt. Dieser Hauptcomputer triggert den Aus
scheidemechanismus 42 , sobald das RO-Signal empfangen
wird. Das RO-Signal wird ebenfalls verwendet, um einen
internen Zähler in dem Hauptcomputer 44 hochzuschalten,
um so eine Zählung der Anzahl der Behälter zu erhalten,
die bereits ausgeschieden worden sind.
Der Hauptcomputer 44 erhält ferner eine Zählung der ge
samten Anzahl der bereits in der Inspektionsstation in
spizierten Behälter. Hierzu ist ein Kontaktschalter 47
an der Inspektionsstation vorgesehen, um die Präsenz
eines Behälters während eines Inspektionsintervalls, d. h.
während eines MA-Impulses zu detektieren. Der Haupt
computer 44 tastet die Stellung der Schalter 46 und 47
ab und bestimmt dann, ob ein Data-Zyklus iniitiert wer
den soll, wie dies detailliert weiter unten beschrieben
wird. Wenn der Schalter 47 die Anwesenheit eines Behälters
anzeigt, übermittelt der Hauptcomputer einen Kanalabfrage
impuls (CI) an den Mikrocomputer und stellt einen internen
Zähler um eine Stelle höher, der die Anzahl der Behälter
angibt, die in die Inspektionsstation bereits eingetreten
sind.
Der Hauptcomputer 44 ist mit einer konventionellen
numerischen Anzeige 48 verbunden. Die Anzahl der insge
samt inspizierten Behälter und die Anzahl der ingesamt
durch den Materialfehlerdetektor 22 ausgeschiedenen Be
hälter wird auf der Anzeige 48 vom Hauptcomputer gesteuert
angezeigt.
Die Erfindung wurde bisher zur Vereinfachung anhand eines
einzigen Materialfehlerdetektors 22 beschrieben. Der
Hauptcomputer 44 hat jedoch die Fähigkeit, Daten von
mehreren, z. B. 12 Materialfehlerdetektoren zu verar
beiten, wobei jeder Materialfehlerdetektor einem Foto
sensor 12 zugeordnet ist, der auf einen speziellen Ober
flächenbereich des Behälters fokussiert ist. Die In
formation eines jeden Fehlerdetektors, so z. B. die ge
samte Anzahl der inspizierten bzw. der ausgeschiedenen
Behälter, wird von dem Hauptcomputer 44 zur Ansteuerung
der Anzeige 48 verwendet. Der Hauptcomputer 44 summiert
z. B. die Anzahl der von jedem Materialfehlerdetektor in
spizierten Behälter, um so die Gesamtzahl aller in
spizierten und geprüften Behälter abzuleiten. Der Computer
44 summiert weiterhin die Anzahl der von jedem Fehler
detektor ausgeschiedenen Behälter, um so die Gesamtzahl
aller ausgeschiedener Behälter abzuleiten. Die Gesamt
zahl aller inspizierten Behälter wird ebenso wie die
Anzahl der von jedem Materialfehlerdetektor ausgeschie
denen Behälter über die Anzeige 48 angezeigt.
Anzeige des Ausschusses:
Für jeden Materialfehlerdetektor (Fig. 1) ist eine Aus
schußlampe 54 und eine Signallampe 56 vorgesehen; beide
Lampen sind LED, d. h. lichtimittierende Dioden. Die
Ausschußlampe 54 liefert eine ununterbrochenes Signal
während eines gesamten Inspektionsintervalls, wodurch
angezeigt wird, daß der Behälter Ausschuß ist. Die
Signallampe 56 gibt ein impulsartiges Signal mit einer
Dauer ab, die durch die Dauer der Schwankung des durch
einen Materialdefekt verursachten Signals an den Foto
sensorausgang bestimmt ist.
Die Betriebsweise der LED-Lampen 54 und 56 für einen
Materialfehlerdetektor während aufeinanderfolgender
Inspektionsintervalle und Bedingungen ist in Fig. 5
dargestellt. In dem ersten Inspektionsintervall zeigt
der Behälter zwei Materialfehler. Während eines Maschinen
zyklusses werden der nockengesteuerte Schalter 46 und
der Kontaktschalter 47 durch den Hauptcomputer 44 abge
tastet. Der Schalter 46 erzeugt einen negativen MA-Impuls,
der das Inspektionsintervall angibt. Der Schalter 47
erzeugt einen mit NB bezeichneten Negativ-Impuls, und
zwar lediglich dann, wenn kein Behälter in der Inspektions
station anwesend ist. Das CI-Signal wird von dem Haupt
computer eine kurze, jedoch festgelegte Zeit nach dem
Beginn des MA-Signales erzeugt, um dem Hauptcomputer die
Gelegenheit zu geben, die RO-Signalleitung während einer
Diagnostikroutine zu überwachen, wie im folgenden be
schrieben. Der CI-Impuls wird simultan von allen Material
fehlerdetektoren empfangen. Wenn das NB-Signal die An
wesenheit eines Behälters anzeigt, sendet der Haupt
computer 44 den CI-Impuls zu dem Mikrocomputer 22. Hier
durch werden die oben in Verbindung mit Fig. 4 be
schriebenen Datenzyklen eingeleitet.
In dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel fluktuiert das
SHein-Eingangssignal für die Abtast- und Speicherschal
tung 20 eines Materialfehlerdetektors entsprechend den
Behälterdefekten, wobei zwei impulsartige Signale während
des ersten CI-Impulses erzeugt werden. Es wird angenommen,
daß die Anstiegs- und Abstiegsflanken jedes SHein-Impuls
signals aufeinanderfolgende Steigungswerte erzeugen, die
den vorgewählten Schwellenwert übersteigen. Als Ergebnis
wird der Mikrocomputer 22 die Signallampe LED 56 über
einen Transistor Q 1 anschalten, wobei dann diese
Lampe so lange eingeschaltet bleibt, wie die berechnete
Steigung den vorgewählten Schwellenwert überschreitet.
Wenn die berechnete Steigung unter den Schwellenwert
fällt, dann schaltet der Mikrocomputer den Transistor
Q 1 aus, wodurch die Signallampe 56 erlischt.
Wenn zunächst ein Ausschuß detektiert wird, was durch
Einschalten der Signallampe 56 angezeigt wird, dann
wird auch die Ausschußlampe LED 54 von dem Mikrocomputer
über einen Transistor Q 2 angeschaltet. Die Ausschuß
lampe LED 54 wird eingeschaltet gehalben, auch wenn die
lichtemittierende Signaldiode 56 gegebenenfalls abge
schaltet wird, und zwar so lange, bis der nächste CI-
Impuls von dem Hauptcomputer empfangen wird. Auf diese
Weise muß das Ausschuß- bzw. RO-Signal zum Ausscheiden
eines Behälters erzeugt sein, bevor die Ausschußlampe
54 abgeschaltet wird.
Am Ende eines CI-Impulses sendet der Mikrocomputer das
RO-Signal zu dem Hauptcomputer 44. Wie in Fig. 5 gezeigt,
wird der CI-Impuls durch den Hauptcomputer am Ende des MA-
Signales beendet. Die Dauer des CI-Impulses variiert daher
direkt mit der Dauer der MA-Impulse und der Maschinenge
schwindigkeit.
Kein Behälter in der Inspektionsstation
Wenn der Schalter 47 anzeigt, daß kein Behälter in der
Inspektionsstation während des nächsten Inspektions
intervalles gegenwärtig ist, und zwar durch einen nega
tiven NB-Impuls, wie in Fig. 5 gezeigt, dann erzeugt
der Hauptcomputer 44 keinen CI-Impuls. Der Hauptcomputer
tastet die MA- und NB-Signalverläufe im einzelnen ab.
enn die Vorwärtsflanke LNB des NB-Impulses vor die
Vorwärtskante LMA des MA-Impulses gelangt, dann erzeugt
der Hauptcomputer keinen CI-Impuls; vgl. Fig. 5. Ent
sprechend führt auch kein Mikrocomputer 22 einen Data-
Zyklus aus, ebenso wird kein Abtastwert von irgendeinem
Digital/Analog-Wandler übernommen, und keine Steigungs
berechnung wird von einem Materialfehlerdetektor ausge
führt.
Diagnostik-Test und Diagnostikroutine
Wie aus den Fig. 5 und 9 hervorgeht, erzeugt der
Hauptcomputer 44 für alle Mikrocomputer der einzelnen
Fehlerdetektoren einen CI-Impuls kurze Zeit nach Auf
treten der Vorwärtskante LMA des MA-Impulses. Während
dieses kurzen Intervalles, welches im folgenden als
"Diagnoseintervall" bezeichnet wird, tastet der Haupt
computer den Signalzug aller RO-Ausgangssignale aller
Mikrocomputer ab. Normalerweise ist eine RO-Leitung im
niedrigen Zustand, bzw. "tief" während eines MA-Impulses.
Wenn eine beliebige RO-Leitung während eines Diagnose
intervalles nicht tief ist, so zeigt dieses eine Fehl
funktion an oder daß ein Fehlerdetektor defekt ist.
Der Computer 44 zeichnet diese Bedingung für jeden be
liebigen Fehlerdetektor auf, indem er das Abtastergebnis
im Speicher abspeichert.
Der Hauptcomputer erzeugt dann den CI-Impuls, um für jeden
Fehlerdetektor einen Datenzyklus einzuleiten. Der Mikro
computer eines jeden Fehlerdetektors ist programmiert,
um einen kurzen Diagnoseimpuls (DIAG) bei der Detektierung
der Vorwärtsflanke LCI des CI-Impulses zu erzeugen. Der
Hauptcomputer tastet wiederum die Züge der RO-Ausgangs
signale der einzelnen Mikrocomputer ab. Wenn ein DIAG-
Impuls nicht an einer beliebigen RO-Ausgangsleitung er
scheint, so zeigt dieses eine Fehlfunktion eines Mikro
computers an. Der Hauptcomputer nimmt diese Bedingung für
jeden Mikrocomputer wahr, indem das Abtastergebnis in den
Speicher eingeschrieben wird.
Im Laufe des DIAG-Impulses ist jeder Mikrocomputer frei,
einen oben beschriebenen Datenzyklus auszuführen. Der
Hauptcomputer ignoriert jedoch jedes Signal auf der RO-
Leitung eines Materialfehlerdetektors, welches ein
"hoch"-Niveau während des Diagnoseintervalls vor der
Vorwärtskante LCI des CI-Impulses erzeugt oder welches
kein DIAG-Impuls erzeugte. Zusätzlich steuert der Haupt
computer die Anzeige 48 an, um eine Warnung, z. B. HELP,
gemeinsam mit der Nummer oder einem anderen Kennzeichen
für den fehlerhaften Materialfehlerdetektor anzuzeigen.
Der Hauptcomputer 44 steuert ebenfalls die Anzeige 48,
um so eine Zahl zur Kennzeichnung der Maschinenge
schwindigkeit anzuzeigen, d. h. die Anzahl der pro Minute
inspizierten Behälter. Hierzu ist ein externer Zeitgeber
58 (Fig. 9) mit dem Hauptcomputer 44 verbunden. Wenn der
Zeitgeber abläuft, berechnet der Hauptcomputer die
Maschinengeschwindigkeit, indem er die Gesamtzahl der
inspizierten Behälter durch die Dauer des Zeitgeberinter
valls teilt, anschließend das Ergebnis durch einen ge
eigneten Maßstabsfaktor dividiert und schließlich das
Produkt in digitaler Form der Anzeige 48 übermittelt.
Wenn z. B. ein 30 Sekunden-Zeitgeber verwendet wird, divi
diert der Hauptcomputer die Gesamtanzahl der inspizierten
Behälter durch 30 (das Zeitgeberintervall) und verdoppelt
das Ergebnis, um so eine Zahl zu erhalten, die die
Maschinengeschwindigkeit in Behältern pro Minute angibt.
Selbstverständlich können auch andere Zeitgeberintervalle
als 30 Sekunden mit anderen Maßstabsfaktoren verwendet
werden, um die Maschinengeschwindigkeit in Behälter pro
Minute zu berechnen.
Detektierung von dunklen Spots
Gewisse Materialfehler in der Behälteroberfläche, so wie
Splitter längs der inneren Fläche des Behälters oder
Randfehler quer zu dem oberen Rand des Behälters, er
scheinen für den Fotosensor als "dunkle Spots". Diese
Materialfehler stellen erhebliche Probleme für die
Detektierung dar, da die durch diese Materialfehler re
duzierte auf den Fotosensor einfallende Lichtmenge relativ
klein ist verglichen zu dem Umgebungslicht. Die Detek
tierung von Materialfehlern, die "helle Spots" erzeugen,
d. h. von Materialfehlern, welche einen Anstieg der auf den
Fotosensor einfallenden Lichtmenge erzeugen, stellt keine
solchen Probleme dar, da ein Anstieg in der auf den Foto
sensor einfallenden Lichtmenge üblicherweise relativ
groß ist verglichen zu dem Umgebungslicht.
Um auch "dunkle Spots" zu detektieren, wird der nicht
invertierende Verstärker 18 (Fig. 1) ersetzt durch einen
invertierenden Verstärker 18′ mit relativ hohem Ver
stärkungsfaktor (Fig. 6). Der Verstärker 18′ kann z. B.
eine um den Faktor 2,5 oder mehr größere Verstärkung
als der Verstärker 18 aufweisen. Wie in Fig. 1 darge
stellt, hat der nichtinvertierende Verstärker 18 für
die Detektion von "hellen Spots" einen Verstärkungsfaktor
von 60 R/R = 60. Der Verstärkungsfaktor des invertierenden
Verstärkers 18′ in Fig. 6 ist 150 R′/R′ = 150 bzw.
2,5 mal so groß wie die Verstärkung des Verstärkers 18.
Ein "dunkler Spot" resultiert in einem relativ kleinen
negativ abfallenden impulsförmigen Signal am Ausgang
der RC-Schaltung 16. Der invertierende Verstärker 18′
invertiert und verstärkt dieses Signal. Das Ausgangs
signal des Verstärkers 18′ wird dann der Abtast- und
Speicherschaltung 20 zugeleitet und wie oben beschrieben
weiter bearbeitet.
Eine bevorzugte Anordnung der Lichtquelle 12 und des
Fotosensors 14 zur Detektierung eines Splitters in
der inneren Fläche eines Behälters ist in Fig. 7 gezeigt.
Der Splitter 50 ist so ausgerichtet, daß er Licht zurück
in Richtung auf die Lichtquelle wirft, wodurch die Licht
menge, die auf den Fotosensor 14 einfällt, reduziert
wird. Dieses resultiert in der Detektion eines "dunklen
Spots", wie oben beschrieben. Vorzugsweise werden
Lichtquelle 12 und Fotosensor "in einer Linie" ausge
richtet, d. h., daß die Lichtwege P 1 und P 2 von der Licht
quelle 12 zu dem Behälter und von dem Behälter zu dem
Fotosensor 14 in einer vertikalen Ebene liegen, die den
Behälter 10 schneidet.
Eine bevorzugte Anordnung zur Detektion von Randfehlern
ist in Fig. 8 dargestellt. Der Randfehler 52 erzeugt
eine Reduzierung in der auf dem Fotosensor 14 einfallen
den Lichtmenge und wird als "dunkler Spot" wie oben
beschrieben detektiert. Die Lichtquelle 12 und der Foto
sensor 14 sind jeweils auf den oberen Rand des Containers
C ausgerichtet, so daß die Lichtwege P 1 und P 2 relativ
spitze Winkel Z 1 und Z 2 im Hinblick auf die Ebene des
oberen Randes (dargestellt durch gestrichelte Linien)
einnehmen.