DE3611535A1 - Vorrichtung zur automatischen ueberpruefung von transparenten objekten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Überprüfung von transparenten Objekten, wie Gegenstände aus Glas, auf Geometriefehler und grobe Wandstärkendefekte, ins­ besondere auf Längsachsenschiefe und Objekthöhe, mit in einem Meßfeld angeordneten Beleuchtungseinrichtungen und einer Fördereinrichtung zum im wesentlichen horizontalen Transport des Objektes durch das Meßfeld.

Für Behälterinspektion in der Glasindustrie werden verschie­ dene Prüfsysteme herangezogen, die unter anderem auch inner­ halb bestimmter Toleranzgrenzen eine Kontrolle der Höhe und der Längsachsenlage ermöglichen. Insbesondere bei Flaschen müssen auch Fehler im Halsbereich erkannt werden. Die zu prüfenden Behältergrößen umspannen im allgemeinen einen wei­ ten Bereich, so daß die eingesetzten Systeme nicht an jeden vorliegenden Fall anpassbar sind. Des öfteren wird auch nur eine ungefähre Kontrolle benötigt, um eine grobe Vorsor­ tierung zu ermöglichen. Die bekannten Vorrichtungen eignen sich hierfür insbesondere wegen des unnötigen gerätetech­ nischen Aufwands nicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einfachen Mitteln zu realisierende Vorrichtung zu schaf­ fen, mit der eine Überprüfung der Objekte auf Geometrie­ fehler, insbesondere im Öffnungsbereich des Behälters und somit eine grobe Vorsortierung möglich ist. Ferner sollte eine solche Vorrichtung mit einfachen Maßnahmen derart justierbar sein, daß sie für jede Form und Größe der zu kon­ trollierenden Gegenstände verwendet werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß min­ destens eine Laserlichtquelle vorgesehen ist, deren Strahl im Meßfeld eine Laserlichtschranke in einer zur Förderein­ richtung im wesentlichen parallelen Ebene erzeugt, deren Ab­ stand zur Fördereinrichtung geringer ist als die Höhe des Objektes, und daß die Unterbrechung der Laserlichtschranke mittels mindestens eines Detektors feststellbar ist. Vor­ zugsweise werden zusätzlich mindestens zwei rückseitig be­ leuchtete lineare Spalte parallel zu der Längsachse des Ob­ jektes angeordnet. Die Signale von auf die Strahlungsrich­ tung der Spalte ausgerichteten Detektoren werden in einer Auswerteeinheit mit gespeicherten Standardwerten von Refe­ renzobjekten verglichen. Weitere besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprü­ chen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Flascheninspektion bezüglich der Feststellung der Geome­ triefehler und der Erkennung der Längsachsenlage, d. h. ob die Flasche z.B. schief ist oder nicht. Insofern ist die vorliegende Erfindung besonders im Rahmen einer Vorkon­ trolle einsetzbar. Nach Feststellung der Geometriefehler und Aussortierung defekter Objekte kann im Anschluß daran eine Detailkontrolle erfolgen, mit der insbesondere Materi­ alfehler feststellbar sind sowie eine Wandstärken- und Bodenbeschaffenheitskontrolle durchgeführt werden kann.

Ein besonderer Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Führung des Laserlichtstrahls derart, daß im Meßfeld eine bestimmte und der jeweils vorliegenden Form der Fla­ schenmündung angepaßte Schranke entsteht. Im einfachsten Fall läßt sich dies mit vier in einer Ebene oberhalb des Transportbandes angeordneten Umlenkspiegeln realisieren. Ge­ mäß einer besonderen Ausführungsform werden die Umlenkspie­ gel auf zwei gegeneinander verschiebbaren Platten ange­ bracht. Dadurch entsteht im Meßfeld etwa auf der Höhe des zu untersuchenden Objekts z. B. eine rautenförmige Lichtschran­ ke. Die Größe der von dem umgelenkten Laserlicht definierten Fläche läßt sich durch Verschieben der Platten variieren.

Es ist aber auch vorgesehen, daß die Platten gemeinsam in vertikaler und horizontaler Richtung beweglich sind, so daß sowohl eine geeignete Zentrierung der Laserlichtschranke im Meßfeld erfolgen kann, als auch bei unterschiedlicher Ob­ jekthöhe der geeignete Abstand der Laserlichtschranke von dem Transportband einstellbar ist. Durch einen Detektor, z. B. eine Diode, kann somit in einfacher Weise festgestellt werden, ob z. B. der Flaschenhals fehlt.

Eine weitere Aussage über grobe Fehler an der Behälterwand läßt sich durch lineare Spalte erreichen, die parallel zu der Längsachse verlaufen und rückseitig mittels weißer Licht­ quellen, wie Hochfrequenzleuchtstoffröhren, Halogenlampen oder dergleichen beleuchtet sind. Vorzugsweise werden drei Spalte vorgesehen und für jeden Spalte ein separates Abbil­ dungsobjektiv mit Detektor. Die Kontrolle erfolgt durch Ver­ gleich eines gespeicherten Gut-Signalverlaufs mit Toleranz­ bereich mit dem Ist-Verlauf. Über- oder unterschreitet das Ist-Signal diesen Bereich, so kann der Behälter als defor­ miert klassifiziert werden. Vorzugsweise wird der gesamte Signalverlauf mit Hilfe eines Mikrorechners überwacht.

Um eine genaue Aussage zu erhalten, müssen die Blenden einen möglichst großen Winkel umfassen. Vorzugsweise bilden die Strahlungsrichtungen einen Winkel von 45° zueinander.

Die auf einem Förderband transportierten Behälter müssen vorher, z. B. mittels eines Zuteilersterns auf einen Sollab­ stand zueinander gebracht werden. Vor dem Eintritt in das Meßfeld durchquert jeder Behälter eine Einweglichtschranke, die die Prüfung startet.

Die Auswertung der erhaltenen Signale und der Mechanismus zum Aussortieren defekter Objekte kann in an sich bekannter Weise durchgeführt werden.

Die Erfindung wird anhand beiliegender schematischer Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in Draufsicht;

Fig. 2 das Meßfeld der in Fig. 1 dargestellten Anordnung im Schnitt senkrecht zur Fördereinrichtung und

Fig. 3 einen typischen Signalverlauf des Deformationskanals bei einem Behälterdurchlauf.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird der aus dem Laser 1 entkop­ pelte Strahl 2 so geführt, daß er im Meßfeld eine rautenför­ mige Fläche 3 definiert. Hierfür sind Umlenkspiegel 4, 5, 6 und 7 vorgesehen. Die Umlenkspiegel 4, 5, 6 und 7 werden auf zwei gegeneinander verschiebbaren Platten 8 und 9 angeord­ net. Die Höhe der auf dieser Weise gebildeten Laserlicht­ schranke in bezug auf das Förderband 10 sollte vorzugsweise geringfügig kleiner sein als die Höhe des zu untersuchenden Objektes. Der Laserstrahl 2 wird schließlich mittels einer Diode 11 empfangen. Die Laserlichtquelle 1 ist bei diesen Ausführungsbeispiel an einer der Platten 9 befestigt. Durch einen, hier nicht gezeigten, geeigneten Mechanismus können beide Platten 8 und 9 und damit die Laserlichtquelle 1, Um­ lenkspiegel 4, 5, 6 und 7 und der Detektor 11 in der Ebene horizontal verschoben werden um eine andere Zentrierung der rautenförmigen Fläche zu erreichen oder auch in der Höhe verstellt werden, um bei variablen Behälterhöhen eine An­ passung an die Höhe des Mündungsbereichs zu ermöglichen.

Zur genauen Überprüfung der Längsachsenlage wird ein Licht­ kasten 12 vorgesehen, in dem drei lineare Spalte 13, 14 und 15 vorhanden sind. Bei dieser Ausführungsform wird der Lichtkasten 12 derart geformt, daß zwischen den Strahlungs­ richtungen ein Winkel von ca. 45° entsteht. Die Strahlen der Spalte 13, 14 und 15 werden über Abbildungsobjektive 16, 17 und 18 auf undurchsichtige, opake Masken abgebildet, wenn sich im Strahlengang kein Objekt befindet. Direkt hinter den Masken sind jeweils eine Diode 19, 20 und 21 angeordnet. Der Strahl des mittleren Spalts 14 geht direkt durch das Meßfeld und somit den zu prüfenden Behälter 22 durch. Die übrigen müssen über Umlenkspiegel 23 und 24 entsprechend umgelenkt werden.

Der Prüfvorgang wird durch die Einweglichtschranke 25 ge­ startet. Von einem hier nicht gezeigten Antriebsmotor werden Taktimpulse abgeleitet, z. B. ca. 1/10 mm/Takt, und der Auswerteeinheit zugeführt. Zur Kontrolle der Achsschiefe und Höhe wird die Signalfolge der Rautenlichtschranke ausgewer­ tet. Tritt keine Unterbrechung der Rautenlichtschranke während des Einlaufs ein, so ist davon auszugehen, daß die Behältermündung, z. B. der Flaschenhals, abgebrochen ist. Ist jedoch die Rautenlichtschranke unterbrochen, wenn sich der Behälter in der Mitte der Rautenlichtschranke aufhält, so ist die Längsachse des Behälters schief, denn sonst wäre keine Unterbrechung möglich. Die Kontrolle der Deformation erfolgt, wie bereits dargelegt, durch einen Vergleich mit abgelegten Standardwerten von Referenzobjekten. Bei einer Abweichung vcn Soll-Signalverlauf wird der Behälter als de­ formiert klassifiziert.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Höhe der Laserlichtschranke 2 durch einen Verstellmechanismus 25 variierbar ist. Dabei werden die gegeneinander verschiebbaren Platten 8 und 9 mit Umlenkspiegeln 4, 5, 6 und 7 gemeinsam bewegt. Die Laser­ lichtschranke 2 erfaßt bei diesem Beispiel lediglich die Mündung der Flasche 22. Im Lichtkasten 12 wird unter dem Spalt 14 eine HF-Leuchtstoffröhre 26 angeordnet.

In Fig. 3 wird der die Lichtintensität in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Der Signalverlauf von Referenzflaschen zeigt die nicht unterbrochene Linie. Tritt zum Zeitpunkt t _o, wie mit gestrichelten Linien gezeichnet, ein Intensitätspegel auf, bedeutet dies eine Deformation des Meßobjektes.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur automatischen Überprüfung von transparen­ ten Objekten, wie Gegenstände aus Glas, auf Geometrie­ fehler und grobe Wandstärkendefekte, insbesondere auf Längsachsenschiefe und Objekthöhe, mit in einem Meßfeld angeordneten Beleuchtungseinrichtungen und einer För­ dereinrichtung zum im wesentlichen horizontalen Transport des Objektes durch das Meßfeld, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Laserlichtquelle (1) vorgesehen ist, deren Strahl (2) im Meßfeld eine Laserlichtschranke (3) in einer zur Fördereinrichtung (10) im wesentlichen pa­ rallelen Ebene erzeugt, deren Abstand zur Fördereinrich­ tung (10) geringer ist als die Höhe des Objektes (22) und daß die Unterbrechung der Laserlichtschranke (3) mittels mindestens eines Detektors (11) feststellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei rückseitig beleuchtete lineare Spalte (13, 14, 15) parallel zu der Längsachse des Objekts (22) angeordnet sind und daß die Signale von auf die Strahl­ ungseinrichtung der Spalte (13, 14, 15) ausgerichteten De­ tektoren (19, 20, 21) in einer Auswerteeinheit mit gespei­ cherten Standardwerten von Referenzobjekten vergleichbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Spalte, vorzugsweise stufenlos einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Laserlichtstrahl (2) derart umge­ lenkt ist, daß er eine Fläche umschließt, die geringfügig größer ist als die Querschnittsfläche des sie beim Trans­ port unterbrechenden Bereichs des Objektes (22).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (2) durch mindestens vier in einer Ebene angeordneten Umlenkspiegel (4, 5, 6, 7) umlenkbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net daß der Laserlichtstrahl (2) derart umgelenkt ist, daß er eine rautenförmige Fläche (3) umschließt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Größe der von dem Laserlichtstrahl (2) umschlossenen Fläche veränderbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Umlenkspiegel (4, 5, 6, 7) auf zwei gegeneinander vorzugsweise stufenlos verschiebbaren Platten (8, 9) befestigt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor (11) auf einer der Platten (8) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Laserlichtquelle (1) an einer der Platten (9) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (8, 9) zusammen in hori­ zontaler und/oder vertikaler Richtung verschiebbar (25) sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß drei lineare Spalte (13, 14, 15) vor­ gesehen sind, deren Strahlungsrichtungen zueinander einen Winkel von vorzugsweise 45° bilden, und daß der Strahl des mittleren Spaltes (14) das Objekt (22) direkt durchsetzt, wenn dieses sich innerhalb der von dem umge­ lenkten Laserstrahl umschlossenen Fläche (3) befindet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Umlenkspiegel (23, 24) vorgesehen sind, welche die Strahlen der übrigen Spalte (13, 14) auf die Detektoren (19, 21) richten.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (13, 14, 15) mit rücksei­ tigen Lichtquellen (26) in einem derart gewinkelten Lichtkasten (12) untergebracht sind, daß die Strahlungs­ richtungen einen vorbestimmten Winkel zueinander bilden.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß vor dem Meßfeld eine Einweglicht­ schranke angeordnet ist, durch die der Überprüfungsvor­ gang auslösbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Einweglichtschranke eine Ein­ richtung vorgesehen ist, die einen vorbestimmten Abstand zwischen den einzelnen auf der Fördereinrichtung befind­ lichen Objekten sicherstellt.