DE3316718C2 - - Google Patents

Description

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.

Claims (13)

1. Verfahren zur Prüfung eines oder mehrerer Behälter auf Materialfehler durch optisches Abtasten wenigstens eines Teils der Behälteroberfläche innerhalb eines Prüfungs- Intervalls, wobei ein Signal mit einem Wert erzeugt wird, der auf optischen Eigenschaften des abgetesteten Oberflächenbereichs des Behälters basiert, wobei aufein­ anderfolgende Abtastwerte des Signals im Verlauf der Abtastung erzeugt und vorübergehend gespeichert werden und jeweils zwei der aufeinanderfolgenden Abtestwerte miteinander verglichen und ein änderungsproportionales Differenzwert-Signal erzeugt und mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird und das Ergebnis dieses Vergleichs zur Erzeugung eines Ausschuß-Signals verwen­ det wird, welches eine Behälter-Abwurfeinrichtung betä­ tigt, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Folge von Abtastwerten des Signals in einem Speicher derart eingespeichert wird, daß jeweils der älteste Abtastwert eingespeichert wird, daß jeweils der älteste Abtastwert bei Einspeicherung eines neuen Abtastwertes herausgenommen wird,
• - jeder neue Abtastwert vor Abtastung eines weiteren Abtastwertes mit dem speicherältesten Abtastwert verglichen und das änderungsproportionale Differenz­ wert-Signal erzeugt wird, das für jeden Vergleichs­ wert typisch ist,
• - das Ausschuß-Signal zur Betätigung der Behälter­ Abwurfeinrichtung erzeugt wird, sobald ein Differenzwert-Signal die vorgegebene Größe des Scnwellenwertes übersteigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitfolge der Abtast-Signale nach Maßgabe der Dauer eines Prüfungs-Intervalls derart eingestellt wird, daß die absolute Zahl von Werten im Verlauf eines Prü­ fungsintervalls konstant bleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zeitfolge der erzeugten Differenzwert- Signale und deren Vergleich mit der Höhe des vorgegebe­ nen Schwellenwertes nach Maßgabe der Dauer eines Prü­ fungsintervalls eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Präsenz-Signal erzeugt wird, welches das Vorhandensein oder Fehlen eines Behälters während eines jeden Prüfungs-Intervalls anzeigt, und daß eine Zählung der insgesamt geprüften Behälter aufgrund des Präsenz-Signals erhalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zählung der Anzahl von Aus­ schuß-Behältern aufgrund des Ausschuß-Signals erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Licht von einer Lichtquelle, die an einem ersten Ort in Bezug zum Behälter angeordnet ist, auf die innere Fläche des Behälters gerichtet wird, daß Licht, welches durch den Behälter hindurchgesandt wird, an einem zwei­ ten Ort in Bezug zum Empfänger aufgefangen wird, und daß der Weg des vom Behälter hindurchgelassenen Lichts vom ersten Ort zum zweiten Ort in einer etwa vertikalen Ebene liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Licht von einer Lichtquelle, die an einem ersten Ort in Bezug zum Behälter angeordnet ist, auf den oberen Rand des Behälters gerichtet wird, daß vom oberen Rand des Behälters reflektiertes Licht an einem zweiten Ort in Bezug zum Behälter empfangen wird, und daß der Weg des vom Behälter reflektierten Lichts vom ersten zum zweiten Ort in einer etwa vertikalen Ebene liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtweg zwischen dem ersten Ort und dem oberen Rand des Behälters und der Lichtweg zwischen dem oberen Rand des Behälters und dem zweiten Ort die Ebene des oberen Behälterrandes in einem relativ spitzen Winkel schneidet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Prüfungs-Intervalls Zeittakt-Impulse erzeugt werden und die Zeitdauer des Intervalls durch Zählung der Zeittakt-Impulse ermittelt und die Zahl der Impulse gespeichert wird, und daß die zeitliche Folge der erzeugten bzw. zu erzeugenden Ab­ test-Werte eines nachfolgenden Prüfungs-Intervalls nach Maßgabe der Zahl der gespeicherten Zeittakt-Impulse automatisch eingeregelt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Licht auf zuminde­ stens einen Oberflächenteil des Behälters richtenden Lichtquelle, mit einer lichtempfindlichen Empfangsein­ richtung, um vom Behälter reflektiertes oder extinktier­ tes Licht zu empfangen und ein intensitätsproportionales Signal zu erzeugen, gekennzeichnet durch folgende Funk­ tionsglieder:

• - einen Speicher (32) zur Speicherung digitaler Signal- Werte in fortlaufend vorbestimmter Zahl durch eine Ausbildung zum Fortschreiben neu gespeicherter Werte und Herausschieben der die vorbestimmte Zahl über­ schreitenden älteren Speicherwerte,
• - eine Logikeinheit (34) zur Ermittlung einer Differenz zwischen jedem neu ermittelten digitalen Signal-Wert und dem jeweils ältesten Speicherwert und zur Er­ zeugung eines Differenzwert-Signals,
• - einen Speicher (38) zur Speicherung zumindest eines Schwellenwertes von vorbestimmter Größe,
• - eine Vergleicher-Einheit (38) zum Vergleich eines je­ den Differenzwert-Signals mit dem Schwellenwert und mit Mitteln zur Erzeugung eines Ausschuß-Signals nach Maßgabe des Vergleichsergebnisses.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß diese Schaltkreise (20, 30) zur fortlaufenden Erzeugung digitaler Werte sowie Zeitschaltglieder auf­ weist, die die digitalen Werte in einer Zeitfolge nach Maßgabe der Dauer eines Inspektions-Intervalls derart erzeugen, daß die absolute Anzahl der erzeugten bzw. erhaltenen Werte im Verlauf eines Inspektions-Intervalls konstant bleibt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diese Zeitglieder (4, 46) aufweist, welche die Dauer eines Inspektios-Intervalls automatisch ermitteln, und Regelglieder (22, CE), welche eine auto­ matische Änderung der Zeitfolge für die Erzeugung des digitalen Werten nach Maßgabe der ermittelten Dauer des Inspektions-Intervalls herbeiführen.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (38) zur Speicherung von zwei oder mehr Schwellenwerten vorgegebener Größe nach Maßgabe unterschiedlicher Typen von Behälterfehlern ausgebildet ist und eine Schalteinrichtung (40) auf­ weist, um einen Schwellenwert als Vergleichswert für die digitalen Werte auszuwählen.