DE3532068C2 - - Google Patents

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DE3532068C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zur automatischen Prüfung von Objekten, insbesondere von Behältern oder Flaschen, ent­ sprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches.
Eine Prüfvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches ist durch die JP 55-76 942 A in Patents Abstracts of Japan P-25, 29. August 1980, Vol. 4/no 122 bekannt. Die opto-elektronische Einrichtung zur bildmäßigen Erfassung der in der Prüfzone befindlichen Objekte besteht hierbei aus mehreren fest angeordneten Bildsensoren, die je­ weils unterschiedliche Teilbereiche eines in der Prüfzone befindlichen, evtl. gedrehten Objektes abtasten. Nachteilig ist hierbei der mit der Viel­ zahl der Bildsensoren und der ihnen nachgeschal­ teten Einrichtungen verbundene hohe Aufwand.
Es sind ferner Prüfvorrichtungen bekannt, (DE-OS 25 16 138, DE 32 05 726 A1 und GB 21 35 452 A), bei denen die Prüfung mittels eines einzigen Bildsensors erfolgt und das räum­ liche Objekt in der Prüfzone angehalten und ge­ dreht wird, so daß nacheinander die einzelnen Bereiche des Prüfobjektes geprüft werden können. Diese Ausführungen erfordern jedoch eine verhält­ nismäßig lange Prüfzeit und sind im allgemeinen für kontinuierlich auf einem Förderer bewegte Ob­ jekte nicht geeignet. Ferner ist aus der DE 31 24 449 A1 bekannt, ein in einem Speicher gespeichertes Videobild des zu prüfenden Gegenstandes zur Fehlerfeststellung in vorgegebener Weise auszulesen bzw. abzutasten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches so auszubilden, daß mit einem einfachen gerätetechnischen Aufbau eine automati­ sche Prüfung von kontinuierlich bewegten Objekten durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruches gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt
Fig. 1 eine Schemadarstellung der Prüfvorrichtung,
Fig. 2 eine Aufsicht auf den Bildschirm des Video-Monitors,
Fig. 3 eine vergrößerte Teildarstellung aus Fig. 1,
Fig. 4 eine schematische Aufsicht auf ein zu prüfendes Objekt.
Fig. 1 zeigt ein Schemadiagramm eines Ausführungs­ beispieles der Prüfvorrichtung.
Eine Förderereinrichtung 1, beispielsweise ein Bandförderer, transportiert die zu prüfenden Objekte 2, bei­ spielsweise Behälter oder Flaschen, mit konstan­ ter Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles a, wobei die Objekte 2 auf der Fördereinrichtung 1 einen vor­ bestimmten Abstand voneinander aufweisen. Als optischer Bildsensor ist beim dargestellten Aus­ führungsbeispiel eine Videokamera 3 so angeordnet, daß sie gleichzeitig eine Anzahl der kontinuier­ lich auf der Fördereinrichtung 1 transportierten Objekte 2 erfaßt (beim Ausführungsbeispiel gleichzeitig drei Objekte). Das Videosignal der Videokamera 3 wird einem Videomonitor 4 zugeführt, auf dessen Bildschirm ein Bild der drei Objekte 2 erscheint. Eine Prüf­ einrichtung 5 enthält eine elektronische Schal­ tung, die das von der Videokamera 3 gelieferte Video­ signal verarbeitet, die Oberfläche der Objekte 2 als "gut" oder "schlecht" einstuft und die ent­ sprechende Prüfsignale abgibt (im Falle "gut" das Signal 0 und im Falle "schlecht" das Signal "1"). Eine Lichtquelle 6 ist so angeordnet, daß sie die in diesem Falle durchsichtigen Objekte 2 be­ leuchtet. Das die Objekte 2 durchdringende Licht wird dann von der Videokamera 3 aufgenommen. Ein Diffusor 6 A ist zwischen der Lichtquelle 6 und den Objekten 2 angeordnet. Er streut das von der Lichtquelle 6 ausgesandte Licht derart, daß es die von der Videokamera 3 gleichzeitig erfaßten Objek­ te 2 (im Ausführungsbeispiel somit drei Objekte 2) gleichförmig ausleuchtet.
Vor der Videokamera 3 ist ein Impulssignalgene­ rator 7 angeordnet, der beim dargestellten Aus­ führungsbeispiel als Lichtschranke ausgebildet ist und aus einem Lichtsender 7 A (beispielsweise einer Licht emittierenden Diode) und einem Licht­ empfänger 7 B (beispielsweise einer Photozelle) besteht. Der Lichtempfänger 7 B liefert kein Si­ gnal, solange er Licht vom Lichtsender 7 A empfängt.
Immer dann, wenn ein Objekt 2 den Lichtstrahl unterbricht oder schwächt (d. h. immer dann, wenn ein Objekt 2 den Impulssignalgenerator 7 passiert), liefert der Lichtempfänger 7 B ein Impulssignal, das der Prüfeinrichtung 5 zugeführt wird. Die Prüfeinrichtung 5 überprüft dann jeweils bei Empfang eines Impulssignales vom Lichtempfänger 7 B das von der Videokamera 3 gelieferte Bild; es werden damit die Videosignale der drei erfaßten Objekte 2 gleichzeitig verarbeitet. An den Ausgangsan­ schlüssen 5 1, 5 2 und 5 3 erscheinen infolgedessen ge­ sonderte Prüfsignale für die drei erfaßten Objek­ te 2.
Ein Schieberegister 8 besitzt eine zusammenhängen­ de Anzahl von Eingangsanschlüssen bzw. in diesem Falle drei parallelgeschaltete Eingangsanschlüsse 8 P 1, 8 P 2, 8 P 3, denen drei gesonderte Prüfsignale von den Ausgangsanschlüssen 5 1, 5 2 und 5 3 der Prüfeinrichtung 5 gleichzeitig zugeführt werden.
Das Impulssignal des Lichtempfängers 7 B wird als Schiebeimpuls einem Eingangsanschluß 8 I des Schie­ beregisters 8 zugeführt. Auf diese Weise werden die gleichzeitig zugeführten Prüfsignale im Schie­ beregister 8 schrittweise zum Ausgangsanschluß 80 hin verschoben.
Eine bestimmte Strecke hinter der Videokamera 3 (in Förderrichtung) ist eine Auswurfeinrichtung 9 vorgesehen, die ein fehlerhaftes Objekt von der För­ dereinrichtung 1 entfernt. Diese Auswurfeinrichtung 9 wird von dem am Ausgangsanschluß 80 des Schieberegisters 8 auftretenden Ausgangssignal betätigt (und zwar erfolgt eine Betätigung durch das Signal "1", da­ gegen keine Betätigung durch das Signal "0"). Ein fehlerhaftes Objekt 2 wird auf einen neben der Fördereinrichtung 1 angeordneten Auswurfförderer 10 ge­ schoben, der sich in Richtung des Pfeiles a 1 bewegt.
Im folgenden wird nun die Funktion der Oberflächen- Prüfvorrichtung für den Fall erläutert, daß gleichzeitig eine Anzahl von Objekten 2, bei­ spielsweise jeweils drei transparente Gläser, über­ prüft werden. Fig. 2 zeigt den Bildschirm 4 A des Videomonitors 4 zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Bil­ der der drei Objekte 2 werden zu diesem Zeitpunkt an den Positionen 2 n , 2 n+ 1, 2 n+ 2 erzeugt. Die in den Positionen 2 n- 1 und 2 n+ 3 befindlichen Objekte 2 befinden sich zu diesem Zeitpunkt nicht im Blick­ feld der Videokamera 3; ihre Bilder werden infolgedessen auf dem Bildschirm 4 A des Videomonitors 4 nicht wieder­ gegeben.
Damit nun während der Zeitspanne, in der die ein­ zelnen Objekte 2 durch das Blickfeld der Videokamera 3 hindurchbewegt werden, die gesamte Oberfläche jedes Objektes 2 abgetastet und von der Videokamera 3 erfaßt wird, wird jedes Objekt 2 etwa einmal um sich selbst gedreht, während es durch das Blick­ feld der Videokamera 3 hindurchläuft. Zu diesem Zweck ist beispielsweise - wie in Fig. 3 veranschaulicht - die Fördereinrichtung 1 in vier parallele Förderbänder 11, 12, 13, 14 unterteilt, wobei die Transportge­ schwindigkeit (in Richtung des Pfeiles a) vom För­ derband 11 zum Förderband 14 hin abnimmt. Dadurch drehen sich die einzelnen Objekte 2 etwa einmal um sich selbst (in Richtung des Pfeiles b), während sie die Strecke VF im Blickfeld der Videokamera 3 durchsetzen. Auf diese Weise wird die gesamte Oberfläche der Objekte 2 von der Videokamera 3 erfaßt.
Werden die in den drei aufeinanderfolgenden Posi­ tionen 2 n , 2 n+1, 2 n+2 befindlichen Objekte 2 von der Videokamera 3 gleichzeitig erfaßt, so beträgt der Drehwinkel-Unterschied der drei Objekte 2 in den genannten drei Positionen jeweils 120°. Wird daher jedes Objekt 2 in den drei genannten Posi­ tionen 2 n , 2 n+1, 2 n+2 überprüft, so wird - da in jeder Stellung ein Umfangswinkel von etwa 120° erfaßt wird - auf diese Weise die gesamte Ober­ fläche einer Prüfung unterzogen.
Bei der beschriebenen Vorrichtung werden somit die von der Videokamera 3 gelieferten Videosignale nicht ständig durch die Prüfeinrichtung 5 geprüft, son­ dern es werden der Prüfung nur die Videosignale unterworfen, die von der Videokamera 3 dann geliefert werden, wenn sich Objekte 2 jeweils in den Posi­ tionen 2 n , 2 n+1 und 2 n+2 befinden. Dabei werden die Videosignale, die von den Objekten in den Positionen 2 n+1 und 2 n+2 erzeugt werden, gleich­ zeitig mit dem Videosignal des Objektes 2 in der Position 2 n verarbeitet. Die von der Prüfeinrich­ tung 5 entsprechend erzeugten Prüfsignale werden gesondert, jedoch gleichzeitig den parallelen Ein­ gangsanschlüssen 8 P 1, 8 P 2 und 8 P 3 des Schiebere­ gisters 8 zugeführt.
Die genannte taktweise Verarbeitung der von der Videokamera 3 gelieferten Videosignale (wenn sich Ob­ jekte 2 in den Positionen 2 n , 2 n+ 1, 2 n+ 2 be­ finden) wird durch das vom Lichtempfänger 7 B der Prüfeinrichtung 5 zugeführte Impulssignal ge­ steuert. Nur wenn dieses Impulssignal der Prüf­ einrichtung 5 zugeführt wird, verarbeitet diese die Videosignale der Videokamera 3 und liefert die Prüfsignale an das Schieberegister 8.
Fig. 4 veranschaulicht eine Aufsicht auf ein Objekt 2, dessen Umfang in drei Bereiche A, B, C von je 120° Umfangswinkel unterteilt ist. Nimmt man an, daß der Umfangsbereich A des Objektes 2 in der Position 2 n+ 2 von der Videokamera 3 erfaßt wird, so werden die Umfangsbereiche B und C in den Posi­ tionen 2 n+ 1 bzw. 2 n geprüft. Während somit das Objekt 2 durch das Blickfeld der Videokamera 3 hindurch­ wandert und sich hierbei einmal um sich selbst dreht, liefert die Videokamera 3 an die Prüfeinrichtung 5 Videosignale, die den Umfangsbereichen A, B und C entsprechen.
Es sei nun angenommen, daß ein bestimmtes Objekt 2 im Umfangsbereich B eine Fehlerstelle 2 A aufweist (vgl. Fig. 2). Von diesem Objekt 2 wird in der Position 2 n nur der Umfangsbereich A geprüft; das in dieser Position erzeugte Videosignal erzeugt infolgedessen kein relevantes Ausgangssignal an der Prüfeinrichtung 5 (Ausgangssignal "0"). In der folgenden Position 2 n+ 1 wird dagegen der Um­ fangsbereich B erfaßt, in dem sich die Fehlerstelle 2 A befindet. Das von der Videokamera 3 der Prüf­ einrichtung 5 zugeführte Signal verursacht infolge­ dessen bezüglich der Position 2 n+ 1 ein Ausgangs­ signal "1". Bewegt sich das Objekt dann in die nächste Position 2 n+ 2, so wird der Umfangsbereich C erfaßt, der ebenso wie der Umfangsbereich A ein­ wandfrei ist, so daß die Prüfeinrichtung 5 hier für die Position 2 n+ 2 das Ausgangssignal "0" erzeugt.
Diese Signalverarbeitung erfolgt für jedes Objekt, das das Blickfeld der Videokamera 3 durchsetzt, nach­ einander in vorbestimmten Zeitabständen.
Die Prüfeinrichtung 5 kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. Zweckmäßig werden die von der Videokamera 3 gelieferten Analogsignale über einen Analog-Digital-Wandler in Digitalsignale umge­ wandelt, die dann beispielsweise durch Mikro­ prozessoren elektrisch weiterverarbeitet werden. Immer dann, wenn eine Anomalität festgestellt wird, die einem Fehler des geprüften Objektes entspricht, wird ein digitales Ausgangssignal erzeugt.
Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel besitzt die in Fig. 1 dargestellte Prüfeinrichtung 5 drei Ausgangsanschlüsse 5 1, 5 2, 5 3, die den Positionen 2 n , 2 n+ 1, 2 n+ 2 (Fig. 2) entsprechen. Prüfsignale, die das Ergebnis der Verarbeitung der in den ge­ nannten Positionen erzeugten Videosignale dar­ stellen, erscheinen an den drei Ausgangsanschlüssen 5 1, 5 2 und 5 3.
Das in Fig. 1 dargestellte Schieberegister 8 ent­ hält eine Anzahl von Speicherzellen 8 1, 8 2 . . . . .8 9, 8 10 (beim dargestellten Ausführungsbeispiel zehn Speicherzellen), die in Reihe geschaltet sind, wobei die Ausgangsanschlüsse 5 1, 5 2, 5 3 der Prüfeinrichtung 5 mit den parallelen Eingangs­ anschlüssen 8 P 1, 8 P 2, 8 P 3 verbunden sind, die ihrerseits an die erste, zweite und dritte Speicherzelle 8 1, 8 2, 8 3 angeschlossen sind.
Da ein Schiebeimpuls vom Lichtempfänger 7 B dem Eingangsanschluß 8 I des Schieberegisters 8 immer dann zugeführt wird, wenn sich ein Objekt 2 um einen Schritt in Richtung des Pfeiles a bewegt hat, werden die an den Ausgangsanschlüssen 5 1, 5 2, 5 3 der Prüfeinrichtung 5 erzeugten Prüfsignale, die den Speicherzellen 8 1, 8 2, 8 3 zugeführt werden, jeweils um eine Speicherzelle in Richtung zum Ausgangsanschluß 80 synchron mit den Schiebe­ impulsen weitergeschoben.
Da das im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 veran­ schaulichte Schieberegister 8 aus zehn Speicher­ zellen 8 1. . . .8 10 besteht, ergibt sich eine solche Zeitverzögerung, daß das der ersten Speicher­ zelle 8 1 zugeführte Prüfsignal dann am Ausgangs­ anschluß 80 auftritt, wenn sich das betreffende Objekt 2 um zehn Positionen weiterbewegt hat. Be­ findet sich daher die Auswurfeinrichtung 9 in der zehnten Position (gerechnet von der Position 2 n im Blickfeld der Videokamera 3), und wird die Auswurf­ einrichtung 9 durch das am Ausgangsanschluß 80 des Schieberegisters 8 auftretende Signal be­ tätigt, so wird die Auswurfeinrichtung 9 gerade dann ausgelöst, wenn das Objekt mit der Fehler­ stelle die Position der Auswurfeinrichtung 9 er­ reicht.
Die Auswurfeinrichtung 9 kann beispielsweise einen Stößel enthalten, der durch das vom Schiebere­ gister 8 gelieferte Signal "1" betätigt wird, so daß der Stößel 9 A das vor der Auswurfeinrichtung 9 befindliche, fehlerhafte Objekt auf den Aus­ wurfförderer 10 überschiebt. Der Stößel 9 A kehrt dann automatisch in seine Ausgangslage (vgl. Fig. 1) zurück und behält diese Lage bei, bis das nächste Signal "1" erscheint.
Es sei nun angenommen, daß ein bestimmtes Objekt 2 die Fehlerstelle 2 A nur im Umfangsbereich B auf­ weist (vgl. Fig. 4). Zunächst erfolgte in der Posi­ tion 2 n (vgl. Fig. 2) eine Abtastung des Umfangs­ bereiches A durch die Videokamera 3, wobei das in dieser Position 2 n gelieferte Videosignal der Videokamera 3 keine Anomalität enthält. Der Ausgangs­ anschluß 5 1 der Prüfeinrichtung 5, der mit der Speicherzelle 8 1 des Schieberegisters 8 über deren Eingangsanschluß 8 P 1 verbunden ist, liefert infolgedessen das Signal "0". Gelangt das Objekt 2 dann in die nächste Position 2 n+ 1, so wird der die Fehlerstelle 2 A enthaltende Umfangsbereich A abgetastet; nun liefert der Ausgangsanschluß 5 2 der Prüfeinrichtung 5 das Signal "1" an die zweite Speicherzelle 8 2 über den Eingangsanschluß 8 P 2.
In der folgenden Position 2 n+ 2 wird der Umfangs­ bereich C des Objektes 2 abgetastet. Da er keine Fehlerstelle enthält, liefert der Ausgangsanschluß 5 3 der Prüfeinrichtung 5 das Signal "0" an die dritte Speicherzelle 8 3 über den Eingangsanschluß 8 P 3. Gelangt dann dieses Objekt 2 in Richtung der Transportrichtung a der Fördereinrichtung 1 in die Position 2 n+ 9 (d. h. zehn Positionen hinter der Position 2 n bzw. neun Positionen hinter der Posi­ tion 2 n+ 1, in der die Fehlerstelle 2 A festgestellt wurde), d. h. in die Position der Auswurfeinrich­ tung 9, so ist zu diesem Zeitpunkt auch das der zweiten Speicherzelle 8 2 des Schieberegisters 8 zugeführte Signal "1" gerade bis zum Ausgangsan­ schluß 80 des Schieberegisters 8 gewandert. Die Auswurfeinrichtung 9 wird daher durch dieses Signal "1" betätigt, so daß das fehlerhafte Objekt 2 von der Fördereinrichtung 1 auf den Auswurfförderer 10 geschoben wird.
Das Schieberegister 8 dient somit zur zeitlichen Anpassung der Betätigung der Auswurfeinrichtung 9. Je nach der räumlichen Anordnung dieser Auswurf­ einrichtung 9 kann die Anzahl der Speicherzellen des Schieberegisters 8 vergrößert oder verkleinert werden.
Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel wird das Objekt 2 innerhalb des Blickfeldes der Videokamera 3 um eine Umdrehung gedreht, wobei die Überprüfung der Oberfläche in drei Positionen (jeweils nach einer Drehung des Objektes um 120°) erfolgt. Je nach der Art des Prüfobjektes sind insoweit selbst­ verständlich Abwandlungen möglich. Bestehen die Objekte beispielsweise aus durchsichtigem Material und werden sie mittels der Lichtquelle 6 durchleuchtet, so kann die Videokamera 3 auch zwei einander gegenüberliegende Teile des Objektes er­ fassen; es ist in diesem Falle somit nicht erfor­ derlich, das Objekt um volle 360° im Blickfeld der Videokamera 3 zu drehen. Um auch die beiden seit­ lichen Umfangsbereiche zu erfassen, die in der Position 2 n nicht einwandfrei geprüft werden können, genügt es in einem solchen Falle, das Objekt leicht nach der einen oder anderen Seite zu drehen. Die Konstruktion der Fördereinrichtung 1 kann in einem solchen Falle wesentlich vereinfacht werden.
Während bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel jeweils drei Objekte gleichzeitig erfaßt werden, kann deren Zahl selbstverständlich auch kleiner (z. B. zwei) oder größer (vier und mehr) sein.
Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 6 auf der der Videokamera 3 abgewandten Seite der zu prüfenden Objekte 2 angeordnet. Bestehen die Prüfobjekte aus undurchsichtigem Material, so wird die Lichtquelle auf derselben Seite wie die Videokamera 3 angeordnet.

Claims (2)

  1. Prüfvorrichtung zur automatischen Prüfung von Ob­ jekten, insbesondere von Behältern oder Flaschen, enthaltend
    • a) eine Fördereinrichtung, die die zu prüfenden Objekte durch eine Prüfzone transportiert und sie in dieser Prüfzone dreht,
    • b) eine Lichtquelle zur Beleuchtung der in der Prüfzone befindlichen Objekte,
    • c) eine opto-elektronische Einrichtung zur bild­ mäßigen Erfassung der in der Prüfzone befind­ lichen Objekte,
    • d) eine Steuereinrichtung zur Erzeugung von Si­ gnalen synchron mit dem Transport der Objekte durch die Prüfzone,
    • e) eine Einrichtung zur Verarbeitung der von der opto-elektronischen Einrichtung abgegebenen Signale,
  2. gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    • f) die opto-elektronische Einrichtung enthält einen einzigen optischen Bildsensor (Videokamera 3) zur gleichzeitigen Erfassung einer Anzahl von im Blickfeld des Bildsensors in der Prüfzone be­ findlichen Objekten (2),
    • g) die Steuereinrichtung enthält einen Impuls­ signalgenerator (7) zur Erzeugung eines Impuls­ signales synchron mit der Bewegung der Objekte (2),
    • h) die Einrichtung zur Verarbeitung der Signale des Bildsensors (3) enthält eine vom Impuls­ signalgenerator (7) gesteuerte Prüfeinrichtung (5) mit einer der Zahl der vom Bildsensor (3) gleichzeitig erfaßten Objekte entsprechenden Anzahl von Ausgangsanschlüssen (5 1, 5 2, 5 3),
    • i) mit den Ausgangsanschlüssen (5 1, 5 2, 5 3) der Prüfeinrichtung (5) sind parallele Eingangs­ anschlüsse (8 P 1, 8 P 2, 8 P 3) eines gleichfalls vom Impulssignalgenerator (7) gesteuerten Schieberegisters (8) verbunden,
    • k) so daß die Prüfeinrichtung (5) immer dann, wenn ihr ein Impulssignal zugeführt wird, gleichzei­ tig eine Anzahl von Videosignalen entsprechend den gerade betrachteten Objekten (2) überprüft und entsprechende Prüfsignale über ihre Aus­ gangsanschlüsse (5 1, 5 2, 5 3) den parallelen Eingangsanschlüssen (8 P 1, 8 P 2, 8 P 3) des Schie­ beregisters (8) zuführt, so daß die Prüfsignale im Schieberegister (8) zum Ausgangsanschluß (80) hin verschoben werden.
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