DE3623076A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen von behaeltermuendungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Überprüfen von Behältern und ist insbesondere auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Prüfen von Behältermündungen auf Defekte gerichtet.

Bei der Herstellung von Behältern weist der Ausdruck "Behälterfinish" auf denjenigen Abschnitt des Behälters hin, der die Behältermündung bestimmt. Bei einer Flasche besteht der Finish-Abschnitt beispielsweise aus dem Behälterhals, an dem ein Gewinde und/oder Schultern zum Aufsetzen eines Verschlusses vorhanden sind, sowie auch die obere Fläche des Flaschenhalses, der die Behältermündung umgibt, auf welcher der Ver­ schluß sitzt. Es ist wesentlich, den Behälterfinish sauber herzustellen, so daß der aufgesetzte Verschluß das Behälterinnere sicher gegen das Entweichen von Gas, insbesondere beim Transport und der Lagerung, abdichtet.

In bekannter Weise werden Glas- oder Kunststoffbehälter in vielerlei Arten von Blasformen in Massen hergestellt. Dabei können verschiedene Defekte auftreten. Es ist bekannt, zum Prüfen solcher Behälter optisch auf Fehler abzutasten, welche bei der optischen Durch­ strahlung der Behälterseitenwand erkennbar werden. US-PSen 43 78 493, 43 78 494 und 43 78 495 (Owens- Illinois) betreffen Verfahren und Vorrichtungen, wo­ nach Glasbehälter durch eine Anzahl von Stationen gefördert werden, in denen sie physikalisch und optisch geprüft werden. In einer optischen Prüfstation wird ein Glasbehälter senkrecht gehalten und um seine senk­ rechte Mittelachse gedreht. Eine Lichtquelle richtet diffuses Licht auf die Behälterseitenwand. Eine Kamera mit mehreren lichtempfindlichen Elementen, auch Pixels genannt, die in einer Zeile parallel zur senkrechten Achse der Behälterdrehung angeordnet sind, ist so positio­ niert, daß sie das durch einen senkrechten Streifen der Seitenwand hindurchtretende Licht empfängt. Der Ausgang jedes Pixels wird in kleinen Schritten der Behälterdrehung verwertet und Ereignissignale werden erzeugt, wenn die Größe benachbarter Pixelsignale um mehr als einen bestimmten Schwellenpegel differiert. Dann wird ein Auswerfsignal erzeugt und der defekte Behälter aussortiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Finish eines Behälters, also den Mündungsbereich eines Behäl­ ters abhängig von seinen optischen Eigenschaften zu prüfen und den Behälter auszusortieren, wenn seine optischen Eigenschaften einem bestimmten Standard nicht entsprechen. Dabei werden die optischen Trans­ missionseigenschaften eines Testbehälters ermittelt und mit den entsprechenden Eigenschaften eines fehler­ freien Standardbehälters verglichen, wobei ein Signal erzeugt wird, wenn sich durch den Vergleich ergibt, daß der Testbehälter auszuscheiden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung sollen sich auch in wirtschaftlicher Hinsicht für den Einsatz in der Massenproduktion von Behältern eignen und sollen in einfacher Weise mit der Prüfung von Behältern auf Seitenwandfehler usw. kombinierbar sein.

Erfindungsgemäß wird die Behältermündung eines Körpers aus Glas oder Kunststoff geprüft, indem eine Quelle diffusen Lichtes auf den Behälter aus einer seitlichen Richtung gerichtet wird, wobei der Behälter stationär angeordnet und um seine Mittelachse gedreht wird. Eine Kamera, die aus mehreren lichtempfindlichen Elementen besteht, die in einer mit der Drehachse des Behälters koplanaren Zeile angeordnet sind, ist bezüglich der Behälterachse schräg nach unten gerichtet und betrach­ tet diametral entgegengesetzte Abschnitte der inneren und äußeren Oberflächen der Behälterwandung, welche die Behältermündung umgibt. Die Kameraelemente werden in kleinen inkrementalen Schritten der Behälterdrehung getastet, wobei Informationen entsprechend der Licht­ intensität in jedem Kameraelement in einem ersten Speicher zeilenweise bestimmt durch die Elementen­ nummer und das Abtastinkrement gespeichert werden. Auf diese Weise tastet die Kamera sowohl die Innen- als auch die Außenfläche der Behälterwandung während der Drehung ab und die Information wird in dem Speicher abgespeichert.

Nach Beendigung der Abtastung wird die im Speicher enthaltene Information mit Standardwerten in einem zweiten Speicher verglichen, der also die Werte für einen akzeptablen Behälterfinish enthält. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird diese Standardinformation dadurch erhalten, daß ein bestimmter Standardcontainer mit akzeptablem Finish abgetastet wird und diese Information in einer durch das Kameraelement und das Abtastinkrement bestimmten Ordnung abgespeichert wird. Die Prüf- und Standard­ speicherwerte können dann miteinander verglichen werden, so daß ein Auswerfsignal erzeugt wird, wenn der Ver­ gleich einen Unterschied anzeigt, der größer als ein bestimmter einstellbarer Schwellwert ist.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die Kamera und die Lichtquelle an entgegengesetzten Seiten der Be­ hälterachse vorgesehen. Die von der Kamera empfangene Lichtenergie ist somit eine komplexe Funktion, welche von den Brechungseigenschaften des zu prüfenden Be­ hälters abhängt. Offenbar sind solche Eigenschaften bei einer gegebenen Behältergestalt im allgemeinen ähnlich, wobei sich gewisse Unterschiede entsprechend den Herstellungstoleranzen, unterschiedlichen Formen und Unterschieden im Glas einstellen können. Der Signalunterschied zwischen der Prüf- und Standard­ information, der zu einem Auswerfsignal führt, wird für gewöhnlich empirisch ermittelt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrich­ tung zum Überprüfen einer Behältermündung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Behälter­ mündung und des von der Kamera betrachteten Feldes und

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise der Vorrichtung erläutert.

In Fig. 1 werden von einer Fördereinrichtung 20 mit einem nicht dargestellten Stirnrad und einem Schlitten 21 nacheinander Behälter 22 in eine Prüfstation 24 gebracht. Fördereinrichtungen 20 der genannten Art sind beispielsweise in den US-PSen 42 30 219 und 43 78 493 beschrieben, wonach ein drehbares Stirnrad vorgesehen ist, das nacheinander Behälter in Position bringt und diese während des Abtastens in ihrer Lage festhält. Ein Drehantrieb 26, beispielsweise eine Antriebswalze, berührt den Behälter 22 in der Station 24 und dreht den Behälter um seine Mittelachse 23. Eine Kodierstufe 28 ist mit dem Antrieb gekuppelt und erzeugt den Inkrementen der Behälterdrehung entspre­ chende Signale. Ein Detektor 30, beispielsweise ein Grenzschalter, zeigt an, ob ein Behälter 22 in der Station 24 vorhanden ist.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Behälter 22 eine geformte Glasflasche mit einem Körper 32 und einem im wesentlichen zylindrischen Hals 34, der sich von der Schulter 37 nach oben erstreckt. Der zu prü­ fende Abschnitt umfaßt den oberen Teil des Halses 34, der in der Dichtfläche 36 für den Verschluß endet. Ein Schraubengewinde 38 ist auf der Außenseite des Mündungsbereiches angeformt. Auch eine Lippe oder Schulter 40 ist in diesem Bereich auf der Außenfläche angeformt, über die der Rand des Verschlusses in be­ kannter Weise übergezogen werden kann, um den Verschluß an der Flasche zu befestigen. Allgemein soll der Be­ hälterabschnitt geprüft werden, der zur Befestigung des Verschlusses dient.

Von einer Lichtquelle 42 wird diffuses Licht aus einer im wesentlichen zur Achse 23 seitlichen Richtung auf den Mündungsbereich gerichtet. Die Lichtquelle 42 be­ steht aus einer oder mehreren Lampen 44 und einer diffusen Scheibe 46. Gegenüber der Lichtquelle 42 auf der anderen Seite der Achse 23 ist eine Kamera 48 an­ geordnet, die mehrere lichtempfindliche Elemente oder Pixel 52 (Fig. 2) aufweist, die in einer linearen Reihe 50 koplanar mit der Achse 23 angeordnet sind und die unter einem Winkel 54 gegenüber der Behälter­ achse nach unten auf die Behältermündung gerichtet sind. Eine Linse 56 fokussiert das Betrachtungsfeld der Kamera­ reihe 50 in der in Fig. 2 dargestellten Weise, um diametral einander gegenüberliegende Abschnitte der Innen- und Außenflächen 58, 60 der zylindrischen Be­ hältermündung zu betrachten, wobei die Innenfläche 60 unter dem Winkel 54 durch die offene Behältermündung beobachtet wird. (Das effektive Bild 48′ der Kamera 48 ist in Fig. 2 dargestellt.) In einer bevorzugten Aus­ führungsform weist die Elementenreihe 50 265 Elemente 52 auf, die ein lineares Betrachtungsfeld liefern, das sich wenigstens von der gegenüberliegenden Kante der Dichtfläche 36 zur benachbarten unteren Kante der Schulter 40 erstreckt. (Offensichtlich ist der Gegen­ stand der Erfindung aber hierauf nicht beschränkt.)

Ein Rechner 62 erhält ein Signal vom Detektor 30, ob ein Behälter 22 in der Station 24 vorhanden ist, sowie Signale von der Kodierstufe 28 für die Inkremente der Behälterdrehung. Die lichtempfindlichen Elemente 52 der Kamerareihe 50 sind ebenfalls einzeln an den Rech­ ner 62 angeschlossen und liefern Signale entsprechend der an jedem Element vorhandenen Lichtintensität. An den Rechner 62 ist ein Objektspeicher 64 und ein Stan­ dardspeicher 66 angeschlossen sowie eine Ausgangslei­ tung, über die ein Auswerfsignal zu einem nicht darge­ stellten Aussortiergerät geliefert wird. Jeder Speicher 64, 66 ist ein N × M Reihenspeicher, wobei N gleich oder größer als die Anzahl der Elemente oder Pixel 52 in der Kamerareihe 50 ist und M gleich oder größer ist als die Anzahl der Inkremente für eine vollständige Umdrehung des Behälters 22. Besteht die Reihe 50 aus 256 Elementen 52 und sind 256 Inkremente/Umdrehung vorgesehen, so enthält jeder Speicher 63, 66 eine Reihe von mindestens 256 × 256 Speicherwortadressen.

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung der Vor­ gänge im Rechner 62 während des Prüfvorganges. Wird ein Behälter 22 in der Station 24 festgestellt, so tastet der Rechner 62 jedes Element 52 der Kamerareihe 50 in jedem Drehungsinkrement ab und speichert die Informa­ tion im Objektspeicher 66 als Funktion der an jedem Element auftretenden Lichtintensität. Während einer Anfangsphase wird ein Behälter 22 mit einer bekannten, annehmbaren Behältermündung ausgewählt und eine Durch­ schnittsinformation im Laufe mehrerer Abtastdurchgänge erhalten und im Standardspeicher 66 abgespeichert. Der Standardspeicher 66 enthält somit eine komplette Reihe von Durchschnittsintensitäten, je Kameraelement und Abtastinkrement, die für einen Behälter mit fehler­ freier Mündung gelten. Während des eigentlichen Prüf­ vorgangs wird dann die im Speicher 64 abgespeicherte Informationsreihe nach Ausführung der Behälterdrehung und der Abtastung mit der im Speicher 66 gespeicherten Standardinformation verglichen.

Obwohl die Speicher 64 und 66 zu den Vergleichszwecken einander entsprechende Signalreihen enthalten, müssen diese sich nicht notwendigerweise miteinander decken, weil die Abtastung der Behältermündung nicht in einer bestimmten festen Umfangsposition des Behälters beginnt und endet. Anders ausgedrückt, beginnt jede Behälter­ abtastung an einer beliebigen Winkellage am Umfang des Behälters. Für eine bestimmte Behältergestalt bleibt jedoch das Muster der Informationsreihe im wesentlichen gleich. Es ist deshalb nur nötig, die im Objektspeicher 64 enthaltenen Daten zu verschieben, bis das so ge­ speicherte Datenmuster sich etwa mit dem im Standard­ speicher 66 vorhandenen Muster deckt oder diesem ent­ spricht, so daß hierauf die Daten verglichen werden können, um zu bestimmen, ob individuelle Daten oder Gruppen von Daten im Objektspeicher 64 einen defekten Behälter anzeigen. Ein solcher Vergleich besteht vor­ zugsweise aus einem ersten Vergleich von Daten in einzelnen Positionen der Reihe, um zu bestimmen, ob die Test- und Standarddaten voneinander um einen will­ kürlich einstellbaren Schwellenwert voneinander diffe­ rieren. Ein zweiter Vergleich wird dann durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Durchschnitt oder die bewer­ tete Intensität des gesamten Datenmusters vom Standard­ muster um mehr als einen willkürlich einstellbaren Unterschied differiert. Wenn entweder einer oder beide dieser Vergleiche eine zu große Differenz aufweisen, so wird das Auswerfsignal erzeugt und der Prüfvorgang wieder aufgenommen, um den nächsten Behälter in der Prüfstation zu erwarten.

Die Kamera 48 und Linse 56 (Fig. 1) sind vorzugsweise für die Einstellung des Winkels 54 gegenüber der Be­ hälterachse 23 montiert. Der Winkel 54 wird anfänglich eingestellt, um die Geometrie des Behälters zu berück­ sichtigen, so daß die Kamera 48 die Innen- und Außen­ seite der Behältermündung betrachten kann. Insbesondere wird der Betrachtungswinkel von der Höhe der Gewinde­ gänge und der Größe der Behältermündung bestimmt, so daß der Gewindebereich auf der entfernten Seite des Behälters durch die Mündungswand hindurch sichtbar ist.

Wie bereits erwähnt, ist der Winkel 54 vorzugsweise zwischen mindestens 45 und 75° einstellbar.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Prüfen des Mündungsbereiches eines Behälters, der eine Mittelachse und eine offene Mündung mit einer inneren und äußeren Wandfläche auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (22) stationär gehalten und um seine Mittelachse (23) drehbar angetrieben ist, daß in einer zur Achse seitlichen Richtung eine Lichtquelle (42) angeordnet ist, die diffuses Licht auf den Mündungs­ bereich des Behälters strahlt,daß eine in einem Winkel zur Achse (23) angeordnete Kamera (48) in die Behälter­ mündung gerichtet ist, wobei die Kamera ein Betrachtungs­ feld aufweist, das Abschnitte der Innen- und Außen­ fläche beinhaltet und daß an die Kamera eine Vorrichtung angeschlossen ist, mit der Daten abhängig von den opti­ schen Eigenschaften der Behältermündung erzeugt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß von einer Einrichtung (28) Signale für Inkremente der Behälterdrehung erzeugt werden, wobei die datenerzeugende Einrichtung auf die Inkrementsignale anspricht, um die Daten in Abhängigkeit von der Behälterdrehung zu ermitteln.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere licht­ empfindliche Elemente (52) in einer linearen Reihe an­ geordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ gekennzeichnet, daß die Kamera (48) derart positioniert ist, daß die lineare Reihe koplanar mit der Behälterachse in der Prüfstation (24) ange­ ordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (48) auf der der Achse (23) gegenüberliegenden Seite der Licht­ quelle (42) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera unter einem Winkel von 45 bis 75° zur Mittel­ achse (23) des Behälters geneigt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die datenerzeugende Einrichtung aus Mitteln zum Abtasten der Kamerareihe in Inkrementen der Behälterdrehung aufweisen und daß die abgetastete Information als Funktion jedes Kameraelementes und Abtastinkrementes in einem ersten Speicher (64) abgespeichert wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die datenerzeugende Einrichtung einen zweiten Speicher (66) aufweist, in dem die einem akzeptablen Behälter ent­ sprechenden Daten gespeichert sind, daß nach Voll­ endung der Behälterabtastung die in dem ersten und zweiten Speicher (62, 66) gespeicherten Daten mit­ einander verglichen werden und daß ein Auswerfsignal abhängig von einem Unterschied zwischen den in den beiden Speichern gespeicherten Werten erzeugbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Auswerfsignal erzeugt wird, wenn der Unterschied eine bestimmte Schwelle überschreitet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schwellwert will­ kürlich veränderbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die datenerzeugende Einrichtung Mittel aufweist, die auf die Abtasteinrichtung und die Elementenreihe zum Speichern der Abtastdaten in dem zweiten Speicher als Funktion der Kameraelemente und der Abtastinkremente einstellbar sind.

12. Verfahren zum Prüfen des Mündungsbereiches eines Behälters mit einer offenen Mündung und einer Mittel­ achse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Standardbehälter mit einer fehlerfreien Mündung ausgewählt wird, daß auf den Mündungsbereich des Standardbehälters diffuses Licht gerichtet wird, wäh­ rend der Behälter gedreht wird, daß der Mündungsbe­ reich des Standardbehälters während der Drehung abge­ tastet und in einem Speicher gespeichert wird, um die optischen Eigenschaften des Standardbehälters in Funktion der Bewegungsinkremente zu speichern, daß ein Prüfbehälter mit unbekannten Eigenschaften der Behältermündung ausgewählt wird, daß diffuses Licht auf den Mündungsbereich des Prüfbehälters gerichtet und während der Drehung des Prüfbehälters abgetastet wird, um die optischen Eigenschaften abhängig von Inkrementen der Behälterdrehung zu ermitteln, daß die am Standardbehälter und am Prüfbehälter ermittelten Daten miteinander verglichen werden und ein Signal erzeugt wird, wenn eine vorbestimmte Schwelle des Unterschiedes überschritten wird.