DE3516752C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung von Glasgegenständen auf Fehler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Erfassung von optischen Defekten in Glasgegenständen, beispielsweise Flaschen oder Gefäßen, ist es üblich, die Gefäße normalerweise mit diffusem Hintergrundlicht zu beleuchten und mit einer optischen empfindlichen oder lichtempfindlichen Aufnahmevorrichtung zu beobachten. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der US-PS 43 78 493 beschrieben. In dieser Veröffentlichung ist ein System zum Beleuchten der Gesamthöhe eines Behälters offenbart, der sich in einer Inspektionsposition befindet. Die in dieser Veröffentlichung beschriebene Lichtquelle besteht aus einer Vielzahl von Glühlampen, die hinter einer mattierten Glasplatte angeordnet sind, so daß auf diese Weise eine relativ große diffuse Lichtquelle zur Hintergrundbeleuchtung des Behälters in der Inspektionsposition zur Verfügung gestellt wird. Bei dieser diffusen Hintergrundbeleuchtung tritt die Seite des Behälters benachbart zum Licht, in der lichtbrechende Defekte vorhanden sein können, nicht in einem großen Ausmaß in das von der vorderen oder gegenüberliegenden Wand des Behälters abgegebene Licht ein bzw. beeinflußt dasselbe nicht. Eine mit einer vertikalen linearen Reihe von lichtempfindlichen Elementen versehene Kamera, die auf die Vorderwand des Behälters fokussiert ist, gibt ein Bild der Wand auf die vertikale Reihe der lichtempfindlichen Elemente in der Kamera ab. Die lichtempfindlichen Elemente werden dann der Reihe nach abgefragt, und benachbarte lichtempfindliche Elemente werden in bezug auf ihre Ausgangssignale, die eine Funktion des empfangenen Lichtges darstellen, miteinander verglichen. Auf diese Weise wird das im Blickfeld der Kamera von Defekten in der Behälterwand reflektierte Licht durch die Ausgangssignale der linearen Reihe von lichtempfindlichen Elementen erfaßbar gemacht. Natürlich muß bei dieser speziellen Ausführungsform der Behälter um seine vertikale Achse gedreht werden, um eine Abtastung der gesamten Behälterseitenwand und des Sichtfeldes, des ebenfalls den Hals- und den Schulterbereich des Behälters umfassen kann, im Umfangsrichtung zu ermöglichen. Wenn bei diesem System ein reflektierender Defekt, wie beispielsweise ein Riß, oder ein absorbierender Defekt, wie beispielsweise ein "Stein", in der Wand eines Behälters auftritt, erblicken die lichtempfindlichen Elemente, auf die diese Wand fokussiert ist, dunkle Bereiche, die durch die Reflektion des zur Beleuchtung eingesetzten Lichtes außerhalb des Gesichtsfeldes der Aufnahmevorrichtung verursacht werden, wenn diese Bereiche der Wand durch das Gesichtsfeld der Kamera bewegt werden. Auf diese Weise kann man durch Vergleich der Ausgangssignale von benachbarten lichtempfindlichen Elementen festestellen, ob der Defekt in einer vertikalen Ebene liegt. Man kann ferner auch bis zu einem großen Ausmaß die Größe des Defektes bestimmen. Die lichtempfindlichen Elemente werden mit einer ausreichenden Geschwindigkeit abgetastet, so daß im wesentlichen jeder Bereich der Flasche beobachtet wird. Die meisten Defekte überspannen mehr als eine einzige Abtastung und treten in einer Reihe von aufeinanderfolgenden Abtastungen auf.

Das Licht, das die vordere Wand des Behälters erreicht, kommt jedoch von einer diffusen Lichtquelle und wird durch die meisten lichtbrechenden Defekte des Gegenstandes nicht beeinflußt. Dies wird besonders deutlich, wenn man überlegt, daß die meisten optischen Inspektionssysteme, die zur Aufspürung von Schmutzpartikeln im Behälter dienen, eine diffuse Lichtquelle verwenden, die unterhalb des aufrechtstehenden Behälters angeordnet ist, so daß Aufschriften, wie beispielsweise die Fabrik- und Formnummer, von oberhalb des Behälters, wo der optische Übertragungsanalysator angeordnet ist, nicht sichtbar sind.

Es ist ferner üblich, Defekte, wie beispielsweise Risse, in verschiedenen Bereichen von Glasgegenständen optisch zu erfassen, indem man einen Lichtstrahl auf einen Bereich des Gegenstandes unter einem speziellen Winkel fokussiert und dann eine Aufnahmevorrichtung, beispielsweise eine Fotozelle, unter einem Winkel von etwa 90° zur Richtung des fokussierten Lichtes anordnet. Wie in der US-PS 32 45 533 gezeigt, wird bei dieser Ausführungsform das Licht vom Defekt auf die Fotozelle reflektiert, wodurch das Vorhandensein eines reflektierenden Defektes angezeigt wird. Dies stellte in der Vergangenheit ein typisches System zur Überprüfung der End- und Schulterabschnitte von Glasbehältern dar. Das fokussierte Licht wird hierbei durch einen Riß in die Fotozelle reflektiert, wenn der Behälter um seine vertikale Achse in der Station, in der die Inspektionseinrichtung vorgesehen ist, gedreht wird. Bei den erfaßten Defekten handelt es sich typischerweise um Risse, die üblicherweise durch thermische Schocks während der Herstellung des Behälters verursacht werden, indem das heiße Glas nach dem Formvorgang durch ein kaltes Teil der Handhabungsvorrichtung berührt wird. Allgemein gesagt weisen derartige Risse reflektierende Eigenschaften auf, wenn die von ihnen verursachte Trennung der gegenüberliegenden Flächen mindestens eine halbe Wellenlänge beträgt. Wenn die Trennung geringer ist als eine halbe Wellenlänge, dringt das Licht hindurch, und der Defekt reflektiert kein Licht und ist daher nicht erfaßbar. Andere Defekte, die durch den Einsatz von gerichtetem, fokussierten Licht erfaßt werden, sind solche, in Glasbehältern erzeugte Oberflächendefekte, die bewirken, daß das fokussierte Licht aus der Richtung, in der es zum Behälter überführt wird, gebrochen wird. Hierbei werden die lichtempfindlichen Elemente so angeordnet, daß eine Lichtbrechung, erfaßt wird, wie in der US-PS 33 02 787 beschrieben.

Bei der Inspektion von flachen Glasgegenständen, beispielsweise den Frontplatten von Fernsehbildröhren oder Bauglas, ist es üblich, den Gegenstand mit einem Strahl fokussierten Lichtes zu beleuchten und dann das fokussierte Licht über die Breite des Gegenstandes zu führen, während der Gegenstand unter rechten Winkeln zum Abtaststrahl bewegt wird. Auf diese Weise kann nahezu die gesamte Glasoberfläche abgedeckt werden. Das durch den Gegenstand dringende Licht wird von einer komplementär ausgebildeten Abtast-Fotozelle aufgenommen. Ein solches System ist in der US-PS 31 99 401 dargestellt. Dieses System macht es erforderlich, eine winklig geführte Anstrahlung zu verwenden, um Reflektionen zu verhindern, die zu fehlerhaften Ablesungen führen können. Die Bewegung von Flächen, die geringfügig wellig sind, in das Sichtfeld des Lichtes und die Aufnahmevorrichtung bewirkt eine Brechung des fokussierten Lichtes und führt zu dem Ergebnis, daß die Aufnahmevorrichtung währende dieser Perioden ohne Beleuchtung ist.

Aus der DE 31 42 758 A1 läßt sich das Merkmal der Ausbildung einer Kamera mit einer vertikalen, linearen Anordnung von lichtempfindlichen Aufnehmern bei einer Vorrichtung entnehmen, die nicht der eingangs angegebenen Gattung entspricht.

Eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der DE 26 17 457 A1 bekannt. Aus dieser Veröffentlichung lassen sich keine konkreten Angaben entnehmen, wie gezielt Fehler nach ihrer Art und Wirkung unterschieden werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Art zu schaffen, mit der eine Selektion in bezug auf für den Handel akzeptierbare Ware und fehlerhafte Ware durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen dieses Patentanspruchs gelöst.

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung können gezielt größere Defekte von geringeren, noch akzeptablen Defekten unterschieden werden. Erfindungsgemäß wird ein abstandsunabhängiges System geschaffen, mittels dem scharfe lichtbrechende Defekte ermittelt werden können, während das Erscheinen von mehr graduellen Oberflächendiskontinuitäten unterdrückt wird. Durch die Abstandsunabhängigkeit wird erreicht, daß der zu beleuchtende Gegenstand, unabhängig davon, wo er im Beleuchtungsfeld angeordnet ist, das gleiche Niveau an Lichtintensität erhält und mit Hilfe einer Kamera beobachtet werden kann, die daher in bezug auf die Lage des Gegenstandes oder dessen Bewegung durch das Sichtfeld der Kamera nicht empfindlich ist. Der Abstand des zu inspizierenden Gegenstandes vom Beleuchtungssystem spielt keine Rolle, so daß hierdurch entsprechende Meßfehler ausgeschaltet und die erfindungsgemäß angestrebte selektive Fehlervermittlung möglich ist.

Durch Variation der Breite der Maskenöffnung läßt sich der für die Unterscheidung der Defekte maßgebende Winkel variieren. Hierdurch läßt sich die Anwendungsbreite der Vorrichtung vergrößern.

Weiterbildung der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Untersuchung von Glasgegenständen auf Fehler;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Beleuchtungseinrichtung der Fig. 1 entlang Linie 2-2;

Fig. 3a einen Teilschnitt im vergrößerten Maßstab des Abschnittes der Fig. 2 entlang Linie 3-3;

Fig. 3b eine vergrößerte schematische Teildarstellung der Detektor- und Auswerteeinrichtung der Fig. 1 entlang Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 3c eine grafische Darstellung der aus der Beobachtung gemäß Fig. 3b erhalten Durchlässigkeitsablesungen;

Fig. 4a einen Schnitt in vergrößertem Maßstab eines Abschnittes des Gegenstandes entlang Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 4b eine vergrößerte schematische Ansicht ähnlich Fig. 3a, die die Beobachtung dieses Abschnittes der Fig. 2 entlang Linie 4-4 zeigt;

Fig. 4c eine grafische Darstellung der durch die Beobachtung gemäß Fig. 3b erhaltenen optischen Durchlässigkeitsablesungen;

Fig. 5 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der optischen Theorie, auf der die vorliegende Vorrichtung basiert;

Fig. 6 einen schematische perspektivische Ansicht der Vorrichtung ähnlich Fig. 1 bei der Beobachtung eines Glasbehälters;

Fig. 7a einen Schnitt in vergrößertem Maßstab entlang Linie 7-7 in Fig. 6, der eine eingeschlossene Blase zeigt;

Fig. 7b ein vergrößertes schematisches Diagramm des Kamerasichtfeldes dieses Abschnittes der Flasche der Fig. 7a;

Fig. 7b eine Kamerasignalgrößendarstellung ähnlich Fig. 7b;

Fig. 8a einen Schnitt entlang Linie 8-8 in Fig. 2 invergrößertem Maßstab durch das Sichtfeld eines Gegenstandes, in dem ein "Stein" vorhanden ist;

Fig. 8b ein vergrößertes schematisches Diagramm des Kamerasichtfeldes der Fig. 8a; und

Fig. 8c eine Kamerasignalgrößendarstellung entsprechend Fig. 8b.

Bei Herstellung von transparenten Gegenständen durch Glasformmaschinen kann eine Reihe von Defekten, die kein Licht absorbieren, in den Gegenständen auftreten. Diese Formfehler fallen normalerweise in drei Kategorien, wenn man Defekte betrachtet, die Oberflächenformvariationen bewirken. Beispiele hiervon sind Hohlräume, die manchmal als Blasen oder Kerne bezeichnet werden, je nach ihrer relativen Größe, oder Materialinhomogenitäten. Normalerweise bewirken alle diese Defekte, daß Lichtstrahlen entweder gebrochen oder reflektiert werden.

Die Erfassung von lichtbrechenden Defekten in Gegenständen mit einer einfachen Geometrie, beispielsweise flachem Plattenglas, erscheint relativ einfach. Indem eine solche Platte von hinten mit einem fokussierten Lichtstrahl angestrahlt und die Platte danach mit einem optischen System eines begrenzten Aufnahmewinkels im durchgelassenen Licht abgebildet wird, erscheinen Bereiche der Platte, die das Licht gegenüber dem in das optische System eindringenden Strahl brechen, dunkel. Die Empfindlichkeit eines solchen Systems gegenüber Defekten hängt von dem Aufnahmewinkel des optischen Abbildungssystems und vom Winkel der Anstrahlung ab. Die Erfassung von lichtbrechenden Defekten in Gegenständen, die eine komplexere Form aufweisen, beispielsweise Glasbehältern, stellt jedoch ein Problem einer anderen Größenordnung dar. Behälter brechen das Licht eines gerichteten Strahles allein aufgrund ihr grundlegenden geometrischen Form, d.h. nicht notwendiger­ weise aufgrund irgendeines speziellen Defektes. Ferner ist die Innenfläche eines Glasbehältgers frei geformt, so daß diese Innenfläche in einer perfekten handelsüblichen Ware beträchtliche Oberflächenformvariationen aufweist. Die Erscheinungsform dieser Oberflächenformvariationen macht normalerweise solche Techniken, wie sie vorstehend für flache Platten beschrieben worden sind, ungeeignet.

Bei der Inspektion von TV-Frontplatten auf optische Defekte, die die Frontplatte nicht akzeptabel machen, beginnt die Inspektion vor dem letzten Polieren. Wenn auftretende Risse mit einem Strahl eines begrenzten Winkelspektrums angestrahlt werden, bewirken sie, daß das Licht im übertragenen Bild aufgrund von Lichtbrechung abgelenkt wird.

Um eine Beleuchtung vorzusehen, die optisch erfaßbar ist, wäre eine Lichtquelle, die das Licht unter einem größeren Winkel abgibt, beispielsweise eine diffuse Lichtquelle, erforderlich. Wie vorher erläutert, ist es bekannt, daß bei der Erfassung von Defekten, die Lichtbrechungen in großem Maße einnivelliert werden können, indem eine isotrope Beleuchtung von hinten und eine Abbildung des Gegenstandes beim Lichtdurchlaß gewählt werden. Wenn man beispiels­ weise die etwa zylindrische Seitenwand eines trans­ parenten Behälters überprüfen soll, wobei eine Lichtquelle sich auf einer Seite des Flaschenfördersystems und die Kamera auf der gegenüberliegenden Seite befindet, muß das den Behälter anstrahlende Licht beobachtet werden, nachdem es durch die Wände des Behälters gedrungen ist. Wenn jedoch eine diffuse Lichtquelle verwendet wird, weicht die Erscheinungsform der Behälterwand, die dem Beobachtungssystem am nächsten liegt, nicht merklich von der ab, die sich ergeben würde, wenn die weit entfernte Wand nicht vorhanden wäre. Zur Klarstellung kann man daher die weit entfernte Wand vergessen und ein Inspektionskonzept verwirklichen, das auf ein System Bezug nimmt, bei dem nur eine Wand beobachtet wird. Die meisten durch Maschinen hergestellten Glasbehälter besitzen eine sog. "Absetzwelle", die unter der Mitte des Behälters und über dem Bereich des unteren Endes auftritt. Diese "Absetzwelle" wird erzeugt, wenn das Glas von der Vorform in die Form der endgültigen Flasche geblasen wird und ist auf einen Zustand zurückzuführen, bei dem das Glas in einem ringförmigen Bereich der Vorform benachbart zu der Abtrennwand normalerweise kälter ist und somit sich nicht so ausdehnt wie die anderen Bereiche der Vorform. Dadurch wird in der Seitenwand des Behälters ein etwas dickerer ringförmiger Bereich im Glas erzeugt. Diese "Absatzwelle" ist normalerweise lediglich ein Problem des Aussehens und beeinflußt normalerweise die Verwendbarkeit des Behälters nicht nachteilig, wenn sie nicht stark in Erscheinung tritt. Sie kann als graduelle, lichtbrechende, optische Störung in der Seitenwand des Behälters bezeichnet werden.

Fig. 5 ist eine schematische zweidimensionale Darstellung des Lichtdurchganges durch einen Abschnitt eines Glasgegenstandes, der von einer Kamera 10 beobachtet wird, welche einen Aufnahmewinkel Ω aufweist und die Nachbarschaft des Punktes C des Gegenstandes abbildet. Wenn die innere Fläche des Gegenstandes planar ist, wie durch die gestrichelte Linie 12 gezeigt, geht das Licht, das vom Punkt C zu kommen scheint, vom Be­ reich A aus. Wenn jedoch die Innenfläche nicht planar ist, wie durch die durchgezogene Linie 14 gezeigt ist, wird die Sichtachse um einen Winkel R gebrochen, so daß das vom Punkt C zu kommen scheinende Licht tatsächlich vom Bereiche A′ ausgeht. Wenn die Lichtquelle 16 eine gleichmäßige Helligkeit besitzt und isotrop ist, wird die am Punkt C erscheinende Helligkeit im wesentlichen durch die dargestellte Brechung bei Fehlen jeglicher Absorption nicht beeinflußt. Andererseits kann diese Brechung durch Maskierung des Bereiches A′, beispielsweise rechts von der Linie 18, wodurch dieser Bereich nicht-emittierend gemacht wird, erfaßt werden, wobei das Bild des Punktes C gegenüber einem hellem Feld dunkel erscheint. Lichtbeugende Defekte werden dann mit Hilfe eines Absinkens der optischen Übertragung von Punkten, wie beispielsweiswe dem Punkt C, erfaßt, als wenn es sich um absorbierende Defekte handeln würde.

Die Verwendung von Masken bringt jedoch eine begrenzte Anwendbarkeit in bezug auf die Fehlererfassung mit sich, da ein derartiger Einsatz nicht abstandsunabhängig ist. Die Erscheinungsform eines bestimmten Defektes hängt von den Relativpositionen des Punktes C und des Randes der Maske, der durch die Linie 18 dargestellt ist, ab, so daß die Erscheinungsform des Defektes von seiner Lage in Querrichtung im Feld und vom Längsabstand des Gegenstandes von der Maske abhängig ist. Somit kann sogar ein geringer lichtbrechender Fehler in einem Abschnitt des Feldes eine Reduktion in der optischen Übertragung bewirken, die der entspricht, die für einen größeren lichtbrechenden Fehler in einem anderen Abschnitt des Feldes erhalten wird. Das System ist daher vom Abstand abhängig. Diese Beschränkungen können jedoch umgangen werden, indem man sicherstellt, daß die sichtbare Übertragung des Punktes C nur vom Winkel Ω abhängig ist, um den die Sichtachse gebrochen wird.

Angesichts des vorhergehenden wird vorgeschlagen, durch eine Anstrahlung des Gegenstandes von hinten mit einer Lichtquelle gleichmäßiger Helligkeit und einer nicht isotropen Intensitätsverteilung die Lichtübertragungsintensität unabhängig von der Lage des Bereiches A′ an der Lichtquelle und somit den Relativlagen des Punktes C und des Bereiches A′ zu machen, wodurch die gewünschte Abstandsunabhängigkeit erhalten wird. Unter Verwendung einer neuen Technik wird eine räumliche Intensitätsverteilung an der diffusen Lichtquelle erzeugt und an der Probenseite der Linse in eine winklige Verteilung überführt, wodurch die Aufgabe einer wahlweisen Unsichtbarmachung der graduellen Oberflächenvariation auf optischem Wege gelöst werden kann. Da diese Variationen normalerweise die Sichtachse um geringe Winkel brechen, sind sie nicht beobachtbar, wenn die Intensitätsverteilung der Lichtquelle oder das Winkelspektrum in diesen kleinen Winkeln gleichmäßig ist.

In Fig. 2 ist schematisch die optische Verwirklichung einer abstimmbaren Lichtquelle dargestellt, die das gewünschte Winkelspektrum aufweist. Eine diffuse Lichtquelle S in der Form einer mattierten Platte 16, die sich vor einer Vielzahl von Glühlampen 17 befindet, ist in einem Abstand F vor einer Sammellinse 20 angeordnet, die eine Brennweite F aufweist. Jeder nicht versperrte Punkt, beispielsweise die Punkte X und Y auf der Lichtquelle S, führt dann in einer Ebene vor der Sammellinse zu einem Strahl 3 parallelen Lichtes für X und zu einem Strahl 2 parallelen Lichtes für Y, die sich parallel zur Linie durch den Punkt und den Mittelpunkt der Sammellinse erstrecken. Wenn die Lichtquelle isotrop ist und eine gleichmäßige Helligkeit besitzt, weist jeder Strahl die gleiche Flußdichte auf. Wenn eine Maske 22 einer Breite a = 2 · F · tan R₀ auf die diffuse Lichtquelle gebracht wird, wird das Winkelspektrum der Beleuchtung vor der Sammellinse auf Winkel begrenzt, die gleich wie oder geringer als +/- R₀ sind. Somit kann durch Änderung der Maskenbreiten a der Winkel leicht variiert werden. Ferner muß das zweidimensionale Winkelspektrum in der Ebene vor der Sammellinse nicht isotrop sein, sondern es kann im wesentlichen willkürlich ausgebildet sein, indem unterschiedliche Formen für die Masken ausgewählt werden.

Der Einsatz eines nicht isotropen Winkelspektrums ist besonders geeignet für die Inspektion von transparenten Flaschen, da diese im Profil nicht kreissymmetrisch sind. Man kann daher mit der in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Technik eine abstandsunabhängige Version einer Lichtquellenmaskierung erreichen, die der vorstehend beschriebenen abstandsabhängigen Situation entspricht. Der wesentliche Effekt eines derartigen Beleuchtungssystems besteht darin, eine erhöhte Beleuchtung zur Verfügung zu stellen, so daß lichtbrechende Defekte mit einem steilen Winkel vergrößert und mit größerer Sicherheit erfaßt werden können. Die Kamera 10, die auf der Basis einer Zeilenabtastung mit einer vertikalen linearen Reihe von lichtempfindlichen Punkten arbeitet, ist auf eine Linie in dem Raum fokussiert, durch den sich der Gegenstand bewegt. Die Lichtquelle ist in der Richtung d der Bewegung des Gegenstandes oder senkrecht zur Achse des Behälters breit ausgebildet, wie in Fig. 6 gezeigt, kann jedoch in den anderen Richtungen schmal sein. Das auf die Rückseite des Gegenstandes auftreffende Licht ist in seiner Strahlungsrichtung stark winklig und gerichtet, während in den Fällen der Verwendung eines Diffusors eine Anstrahlung in allen Richtungen erreicht werden würde. Die Bestrahlungsrichtung wird daher auf die physikalischen und optischen Eigenschaften des zu beobachtenden Gegenstandes abgestimmt, wobei durch Auswahl des Aufnahmewinkels und der Brennweite der Sammellinse relativ zur Maske die Sammellinse die Lichtquelle in bezug auf ihre Richtung stark winklig macht.

Jeder Punkt der mattierten Platte 16 erzeugt eine Familie von Strahlen, die von der gesamten Oberfläche der Sammellinse 20 ausgehen und parallel zu einer Linie von diesem Punkt durch den Mittelpunkt der Sammellinse gerichtet sind. Jeder Punkt auf der als Lichtquelle wirkenden mattierten Platte erzeugt eine derartige Familie, wobei die Richtungen durch die Unterschiede der Lage des Punktes relativ zum Mittelpunkt der Sammellinse definiert sind. Dies führt zur Erzeugung eines Winkelspektrums des Lichtes, das für alle Stellen vor der Sammellinse gleich ist, d. h. es wird eine abstandsunabhängige bzw. abstandsunveränderliche Beleuchtung erreicht. Dieses Spektrum von Lichtwinkeln wird durch die verwendete Beleuchtungseinrichtung ausgewählt. Das Spektrum wird ausgewählt, um die größte Verstärkung der Arten von lichtbrechenden Defekten zu erreichen, die man erfassen will, während die graduellen geneigten Unregelmäßigkeiten, die normalerweise vom gerichteten Licht gebrochen werden, angestrahlt werden. Wenn die Lichtquelle stark diffus wäre, würden sämtliche lichtbrechenden Defekte ausgewaschen werden und man würde nichts erkennen. Die Kamera blickt auf die vertikalen Lagen des Gegenstandes, wenn sich dieser durch das Sichtfeld bewegt. Diese Technik des "Abstimmens" der Lichtquelle kann ebenfalls bei einer zweiten Abbildung eingesetzt werden.

Man kann somit erkennen, daß das von der Beleuchtungteinrichtung erzeugte Winkelspektrum zu einem höchst sensitiven Beleuchtungssystem zur Bestimmung des Vorhandenseins von scharfen lichtbrechenden Defekten führt, während das Erscheinen von mehr graduellen Oberflächendiskontinuitäten unterdrückt wird, die beispielsweise in einem Glasbehälter oder einem anderen transparenten Glasgegenstand vorhanden sein können, der durch das Sichtfeld der Kamera 10 bewegt wird.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung beim Anstrahlen einer TV-Frontplatte P zur Erfassung von selektiven lichtbrechenden Defekten sowie "Steinen", eingeschlossenen Blasen, Rissen und anderen Defekten im Glas dargestellt.

Da eine TV-Frontplatte in beiden Flächenabmessungen groß und sowohl in der Länge als auch in der Breite gekrümmt ist, wurde festgestellt, daß der Einsatz von drei Inspektionskanälen geeigneter ist. Die Lichtquellen 28, 29 und 30, die im Detail in Fig. 2 gezeigt sind, sind Seite an Seite unter der Frontplatte P über die Breite derselben angeordnet. Jede Lichtquelle ist so angeordnet, daß sich ihre mittlere Achse allgemein senkrecht zur Oberfläche des Abschnittes der Frontplatte erstreckt, dem sie gegenüberliegt. Jede Lichtquelle 28, 29 und 30 besitzt eine dazu ausgerichtete Kamera 31, 32 und 33, um einen linearen Bereich der Frontplatte zu beobachten, der von den Lichtquellen erleuchtet wird. Die lineare Reihe von lichtempfindlichen Punkten einer jeden Kamera beobachtet einen Abschnitt einer Linie, die sich über die Breite der Frontplatte mit Ausnahme der erhöhten Ränder erstreckt. In der Praxis ist die Frontplatte P in einem nicht gezeigten Gestell gelagert und wird entlang eines Bogens in Richtung der Pfeile 34, die an jedem Ende der Frontplatte gezeigt sind, bewegt. Der Mittelpunkt des Bogens der Bewegung des Gestells entspricht im wesentlichen der Krümmungsachse der Frontplatte P in Richtung ihrer Länge. Wenn die Frontplatte entlang dieses Bogens bewegt wird, laufen sämtliche Bereiche ihrer Oberfläche zwischen den Lichtquellen 28-30 und den Kameras 31-33 hindurch, so daß der gesamte Bereich des Beobachtungsabschnittes der Frontplatte inspiziert wird. Durch Aufteilen der Lichtquelle in drei Abschnitte, wie dies gezeigt ist, kann eine Fresnel-Linse einer geringeren Größe eingesetzt werden, und die Achsen der Lichtquellen können verschoben werden, um eine gleichmäßigere Anpassung an die Krümmung der Frontplatte zu ermöglichen. Eine einzige Fresnel-Linse einer ausreichenden Größe kann jedoch zusammen mit einer Quelle diffusen Lichtes zur Beleuchtung der Gesamtbreite der Frontplatte eingesetzt werden.

Wie man aus Fig. 6 entnehmen kann, besitzt die Sammellinse 20 eine Größe, die groß genug ist, um den gesamten zu inspizierenden Behälter zu beleuchten. Um jedoch den gesamten Umfang des Behälters oder insbesondere die Ränder anzustrahlen, wie in Fig. 6 gezeigt, ist es erforderlich, den Behälter wiederum durch den Beobachtungsbereich zu schicken, nachdem er um 90° um seine Vertikalachse gedreht worden ist. Auf diese Weise wird die mit Hilfe des Inspektionssystems durchgeführte Untersuchung am gesamten Bereich des Behälters vorgenommen. Es ist offensichtlich erforderlich, auf elektronischem Wege Signale von den lichtempfindlichen Elementen in der Kamera auszuschließen, wenn die Randbereiche des Behälters beobachtet werden. Hierbei kann wieder die Maske 22, die über dem Diffuser angeordnet ist, auf die Form des Behälters so abgestimmt sein, daß auch die Schultern und der Hals des Behälters inspiziert werden können. In diesem Fall entspricht die Maske offenen Schmetterlingsflügeln, wobei der breite Bereich dem geneigten Schulterbereich des Behälters entspricht.

In den Fig. 3a und 4a sind im Schnitt zwei Oberflächenformen dargestellt, die beim Pressen der Frontplatten auftreten können. In Fig. 3a befindet sich eine Linie im Glas mit einem ziemlich scharfen Winkel R₁ am oberen Rand und einer mehr graduellen Neigung unter einem Winkel R₂ bis zur Hauptebene der Frontplatte. Beim Winkel R₁ wird das Licht gebrochen. Das Niveau des von der vertikalen Reihe von lichtempfindlichen Elementen 35 (Fig. 3b) herrührenden Ausgangssignales ist schematisch in Fig. 3c dargestellt. Da der Winkel R₁ größer ist als der Winkel R₀, wird das Licht gebrochen, und die lichtempfindlichen Elemente, die die geneigte Fläche beobachten, empfangen keinen beträchtlichen Lichtanteil. Da andererseits der Winkel R₂ geringer ist als R₀, wird hier das Licht von der Lichtquelle nicht gebrochen, so daß das lichtempfindliche Element im wesentlichen das gesamte Licht empfängt.

Bei dem in Fig. 4a dargestellten Oberflächenzustand ist ein geringfügig erhöhter Bereich vorhanden, dessen Neigung R₃ geringer ist als R₀. Wie im Fall des eingesenkten Abschnittes der Fig. 3a empfangen die lichtempfindlichen Elemente 35 einen gleichmäßigen Lichtanteil. Dies wird aus dem Diagramm 4c deutlich, das das Niveau der Signale von den lichtempfindlichen Elementen der Fig. 4b zeigt, wobei dieses Niveau gleich ist.

In den Fig. 7a-c und 8a-c sind in vergrößertem Maßstab zwei Defekte dargestellt, die eine Zusammenfassung sämtlicher Arten von Defekten verkörpern, die durch die Vorrichtung erfaßbar sind.

In Fig. 7a ist der Defekt eine eingeschlossene Blase B, deren Neigung oder Winkel so groß ist, daß er das auftreffende Licht unter einem Winkel bricht, der größer ist als der Winkel des Beleuchtungsspektrums. Somit wird das von der Lichtquelle herrührende Licht auf der normalen Sichtlinie von einigen lichtempfindlichen Elementen der Kamera gebrochen, so daß der Defekt erfaßt wird. Wenn man Fig. 7c betrachtet, kann man jedoch feststellen, daß der Mittelpunkt der Blase das Licht nicht ablenkt.

Fig. 7b zeigt die untere Lichtintensität, die an der Kamera vorhanden ist, während Fig. 7c das Signalniveau an der Kamera für jedes der dargestellten lichtempfindlichen Elemente 35 zeigt. Das Niveau der Lichtintensität beträgt 100%, wenn keine Brechung oder Absorption des Lichtes durch den beobachteten Gegenstand auftritt, und im wesentlichen 0, wenn eine vollständige Brechung auftritt, wie dies bei den Fig. 3a und 7a der Fall ist. Der untere Teil des Defektes in Fig. 3a besitzt eine mehr graduelle Neigung, und das Spektrum des auftreffenden Lichtes ist so ausgewählt, daß das auftreffende Licht durch eine derartige allmähliche Neigung nicht in einem erfaßbaren Ausmaß gebrochen wird.

In Fig. 8a ist ein Defekt, beispielsweise ein "Stein S" gezeigt, der das Licht vollständig blockiert, da es sich bei einem "Stein" um eine opake Inhomogenität handelt, die in einigen Gläsern auftritt, in denen die Bestandteile nicht vollständig aufgeschmolzen worden sind. Ein derartiger "Stein" besitzt die Eigenschaft als Spannungskonzentrator zu wirken und stellt somit eine Quelle in bezug auf das Auftreten von Brücken durch physikalische Schläge oder thermische Schocks dar. Somit sollten Glasbehälter, die derartige "Steine" aufweisen, zurückgewiesen werden, wann immer solche erfaßt werden, um kostenträchtige Ausfälle bei Abfüllbändern oder in den Verkaufsläden zu vermeiden. Wenn daher "Steine" in einer TV-Frontplatte vorhanden sind, handelt es sich um einen funktionellen Defekt, der nicht toleriert werden kann. Die Blase der Fig. 7a und der "Stein" der Fig. 8a sind beide zu beanstanden, da sie vom Besitzer eines Fernsehgerätes, dessen Frontplatte solche Defekte aufweist, erkannt werden.

Der Grad der Beleuchtung an der Kamera ist in den Fig. 8b und 8c gezeigt, wobei mehr als ein lichtempfindliches Element 35 vollständig maskiert ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Untersuchung von Glasgegenständen auf Fehler mit einer Beleuchtungseinrichtung mit Mitteln zur Formung eines begrenzten Lichtstrahlenbündels, einer Sammellinse im Abstand der Brennweite von den Mitteln zur Formung des begrenzten Lichtstrahlenbündels und mit einer Detektor- und Auswerteeinrichtung für das durch die Glasgegenstände hindurchgegangene Lichtstrahlenbündel, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Formung des begrenzten Lichtstrahlenbündels eine Maske (22) umfassen, deren Öffnung eine Breite a aufweist, die der Beziehung a = 2 · F · t an R₀ genügt, wobei F die Brennweite der Sammellinse (20) und R₀ der Neigungswinkel des gerade noch zu erfassenden Fehlers relativ zur Oberfläche des Glasgegenstandes bedeuten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (20) eine Fresnellinse ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektor- und Auswerteeinrichtung eine Kamera (10; 31, 32, 33) mit einer linearen, vertikalen Reihe von lichtempfindlichen Elementen (35) umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung eine Vielzahl von Lichtquellen (28, 29, 30) aufweist, die jeweils einem Abschnitt des zu untersuchenden Glasgegenstandes zugeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektor- und Auswerteeinrichtung eine Vielzahl vom Kameras (31, 32, 33) umfaßt, die jeweils einem beleuchteten Abschnitt des Glasgegenstandes zugeordnet sind.