DE3631973A1 - Vorrichtung zum pruefen von defekten am muendungsteil von flaschen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Prüfen von Defekten am Mündungsteil von Flaschen, und insbesondere eine solche Prüfvorrichtung, die einen Defekt eines aus Glas oder dergleichen hergestellten Flaschenmündungsteiles photoelektrisch prüft.

Die Defektprüfung an einem Flaschenmündungsteil von Glasflaschen oder dergleichen ist ein besonders wichtiger Punkt unter den Punkten zum Prüfen bei Glasflaschen und dergleichen. Der Grund liegt darin, daß es gefährlich wird, wenn eine menschliche Lippe den Flaschenmündungsteil berührt, und sehr wichtige Probleme werden durch eine Flüssigkeitsleckage bzw. Undichtigkeiten hervorgerufen, die nach dem Füllen der Flasche mit Trinkmaterial oder -flüssigkeit und dem anschließenden Verschliessen der Flaschenmündung auftreten können. Daher wird in solchen Einrichtungen und Anlagen selbst bei neuen Flaschen größte Sorgfalt auf eine Inspektion des Flaschenmündungsteiles gelegt, ganz zu schweigen von den eingesammelten und zurückgeführten Flaschen.

Beim Stand der Technik sind verschiedene Arten von automatischen Prüfvorrichtungen für Defekte von Flaschenmündungsteilen vorgeschlagen worden. Eine solcher Prüfvorrichtungen ist die, in der Licht auf den Flaschenmündungsteil gestrahlt wird. Wenn dort ein Defekt, wie z. B. ein Sprung oder ein (abgebrochener) Splitter, am Flaschenmündungsteil vorhanden ist, dann wird von einem solch defekten Teil irregulär reflektiertes Licht durch einen photoelektrischen Umwandlungssensor oder dergleichen aufgenommen und dadurch dieser Defekt erfaßt.

Ferner wird bei einer anderen zum Stand der Technik gehörenden Prüfvorrichtung eine im wesentlichen gleichförmige Lichtbestrahlung auf den oberen Flächenteil der Flaschenmündung angewendet, wobei reflektiertes Licht von dem Oberseitenabschnitt durch eine Fernsehkamera oder dergleichen als ringröhrenförmiges optisches Bild aufgenommen wird, das mit der ganzen Oberfläche am oberen Ende der Flaschenmündung übereinstimmt, und dann wird das ringröhrenförmige optische Bild mit einem optischen Standardbild verglichen, um dadurch Ausfälle oder Änderungen in der Fläche des ringröhrenförmigen optischen Bildes und somit Defekte an der Flaschenmündung festzustellen. Bei den oben erwähnten früheren, herkömmlichen Inspektionsverfahren trat häufig der Fall auf, daß es schwierig wird, den Defekt zu ermitteln und zwar aufgrund der Tatsache, daß in Abhängigkeit von den Zuständen der Sprünge und Splitter an der Flaschenmündung die daran erfolgten Lichtbestrahlungen schwierig als irregulär reflektierte festzustellen sind. Im Falle des letzteren Materialfehler- Feststellungsverfahrens, das das ringröhrenförmige optische Bild verwendet, besitzt es ferner die Tendenz, daß als Fehler die Feststellung kleiner Materialfehler unterbleibt, was auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die Flaschen selbst - genau genommen - keine industriellen Präzisionsteile sind und daher deren Flaschenmündungsformen sehr umfangreich variieren, so daß es schwierig wird, einen Standard für das ringröhrenförmige optische Bild konstant einzustellen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Prüfen von Defekten am Mündungsteil von Flaschen zu schaffen, die frei ist von den Fehlern der zuvor erwähnten herkömmlichen Prüfvorrichtungen.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Defektprüfvorrichtung für den Mündungsteil einer aus Glas hergestellten Flasche zu schaffen.

Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung soll eine Vorrichtung zum Prüfen von Defekten am Mündungsteil von Flaschen geschaffen werden, die an der Flaschenmündung bzw. am Flaschenmündungsteil photoelektrisch ermittelt, ob ein Fehler vorhanden ist oder nicht.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Vorrichtung zum Prüfen von Defekten am Mündungsteil von Flaschen durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung, in der durchgehend gleiche Elemente und Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schemadarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A bis 2F Schemadarstellungen zur Erläuterung des Betriebes der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform;

Fig. 3 ein Blockschema von einem Beispiel des in Fig. 1 angegebenen elektronischen datenverarbeitenden Gerätes.

In Fig. 1 ist mit der Bezugszahl 1 ein photoelektrischer Umwandlungssensor, z. B. eine Fernsehkamera, bezeichnet, die ein optisches Bild in ein elektrisches Signal umwandelt; 2 ist ein elektronisches datenverarbeitendes Gerät, das das elektrische Signal von dem photoelektrischen Umwandlungssensor 1 aufnimmt und eine vorbestimmte elektronische Verarbeitung ausführt. Wenn dabei ein Defekt festgestellt wird, liefert es beispielsweise ein Fehlerhaftprodukt-Zurückweisungssignal oder dergleichen. Mit 3 ist eine ringförmige oder Ringlichtquelle bezeichnet, die einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der äußere Durchmesser eines Flaschenmündungsteiles 6 von einer zu prüfenden Flasche 5, wobei diese Lichtquelle den Flaschenmündungsteil 6 gleichförmig von oben her bestrahlt; und 4 ist ein ringförmiger Lichtreflektor, der Lichtbestrahlungen bzw. Lichtstrahlen in nicht erforderliche Richtungen verhindert, während er wirkungsvoll das Licht ausnutzt, das von der ringförmigen Lichtquelle 3 ausgestrahlt wird. Ferner ist die Fernseh- bzw. Videokamera 1 so plaziert, daß ihre optische Achse mit der Mittelachse der Lichtquelle 3 zusammenfällt und daß die geprüfte Flasche 5 und die Videokamera 1 das reflektierte Licht von der Flaschenmündung bzw. dem Flaschenmündungsteil 6 gleichförmig aufnehmen können.

In diesem Fall ist die Lageanordnung zwischen der Videokamera 1, der ringförmigen Lichtquelle 3 und dem Flaschenmündungsteil 6 so gewählt, daß - wie in Fig. 1 gezeigt - ein ringförmiges oder kegelstumpfförmiges reflektiertes Licht (Reflexionslicht) a vom Bereich des Außenrandes des Flaschenmündungsteiles 6 und ein ringförmiges oder kegelstumpfförmiges Reflexionslicht b vom Bereich des Innenrandes des Flaschenmündungsteiles 6 beide an der Videokamera 1 ankommen, während Reflexionslicht vom Flaschenmündungsteil zwischen den Außen- und Innenrändern des Flaschenmündungsteiles 6 nicht die Videokamera 1 erreicht. Auf diese Weise tastet die Videokamera 1 nur die doppelkreisförmigen und ringförmigen Lichter a und b ab, die konzentrisch liegen.

Ein solches Phänomen wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2A bis 2F erläutert. In Fig. 2A gibt 6 a einen Flaschenmündungsteil ohne jeglichen Defekt an, während 6 b bis 6 f in den Fig. 2B bis 2F Flaschenmündungsteile zeigen, die in entsprechender Weise Defekte 7 b bis 7 f aufweisen. In anderen Worten bildet der fehlerfreie Flaschenmündungsteil, wie er durch 6 a in Fig. 2A gezeigt ist, eine vollkommene Doppelringform bei einer bestimmten Distanz zwischen den beiden Ringen im Ansprechen auf die Weite der oberen Endfläche des Flaschenmündungsteiles 6. Auf der anderen Seite zeigt 6 b in Fig. 2B einen Flaschenmündungsteil, der einen Sprung 7 b am Innenrand der Flaschenmündung besitzt; 6 c in Fig. 2C zeigt einen Flaschenmündungsteil mit einem Sprung 7 c am Außenrand der Flaschenmündung; 6 d in Fig. 2D zeigt einen Flaschenmündungsteil, der einen Sprung 7 d besitzt, der am Flaschenmündungsteil von seinem Außenrandbereich bis zu seinem Innenrandbereich verläuft; 6 e in Fig. 2E zeigt einen Flaschenmündungsteil, der einen Sprung 7 e besitzt, der glatt ist, aber breit ausfällt am Außenrandbereich des Flaschenmündungsteiles; und 6 f in Fig. 2F zeigt einen Flaschenmündungsteil, der keinen Ausfall besitzt, sondern eine feine abgeschürfte bzw. abgenutzte Stelle 7 f an der Oberseite des Flaschenmündungsteiles. Selbstverständlich gibt es viele andere Variationen in den Arten von Defekten am Flaschenmündungsteil 6; aber in Fig. 2 sind nur typische Beispiele angeführt, um die Fehlerermittlung bzw. Defektfeststellung zu erläutern.

In den Fig. 2A bis 2F zeigen in entsprechender Weise 6 A bis 6 F optische Bilder bzw. Abbildungen, die mit den linken Flaschenmündungsteilen 6 a bis 6 f korrespondieren und die an der Videokamera 1 ankommen. Diese optischen Bilder 6 A bis 6 F sind in entsprechender Weise doppelringförmige optische Bilder, wie sie an der Videokamera 1 durch die ringförmigen Reflektionslichter a und b gebildet sind, die von den Bereichen der Innen- und Außenränder der Flaschenmündungsteile 6 a bis 6 f (auf der linken Seite dargestellt) reflektiert werden.

Weiterhin zeigen 7 B bis 7 F die optischen Defekte, die in entsprechender Weise an den optischen Bildern 6 B bis 6 F erscheinen und die in entsprechender Weise mit den Defekten 7 b bis 7 f an den Flaschenmündungsteilen 6 b bis 6 f übereinstimmen. In diesem Falle wird eine Gerade cd , die durch die Mitte des doppelringförmigen Reflexionslichtes b und a der optischen Bilder 6 A bis 6 F hindurchgeht, betrachtet und die Schnittpunkte dieser geraden Linie cd mit dem Reflexionslicht b und a werden mit e bzw. f bezeichnet. Wenn der Flaschenmündungsteil 6 ohne Defekte ist, dann werden diese Punkte e und f leuchtende Punkte sein, da die Reflextionslichter b und a beide dort ankommen. Ferner erreicht das Reflextionslicht keinen anderen Punkt als die Punkte e und f auf der Geraden . In den Fig. 2A bis 2F zeigen die Wellenformdiagramme Aa bis Ff auf der rechten Seite der entsprechenden optischen Bilder 6 A bis 6 F die Lichtverteilungen entlang der obigen Geraden in Verbindung mit den obigen optischen Bildern 6 A bis 6 F. Da das optische Bild 6 A keinerlei Defekt besitzt, erscheinen - wie durch das Wellenformdiagramm Aa gezeigt - pulsförmige Lichter e 1 und f 1 lediglich an den Punkten E und F, die in entsprechender Weise mit den oben erwähnten Punkten e und f übereinstimmen. Jede Gerade , die mit jedem optischen Bild 6 B bis 6 F verbunden ist, geht durch jeden optischen Defekt 7 B bis 7 F der optischen Bilder 6 B bis 6 F hindurch (wie in der Zeichnung dargestellt), so daß die Lichtverteilungen entlang der Geraden der optischen Bilder 6 B bis 6 F - wie dargestellt - auf den entsprechenden Wellenformen Bb bis Ff auf deren rechter Seite erscheinen. In anderen Worten: Bezüglich des optischen Bildes 6 B ist an der Fehlerstelle des Punktes e auf der Geraden kein Licht vorhanden aufgrund der Existenz des optischen Fehlers 7 B, so daß - wie auf der Wellenform Bb gezeigt - nur an dem Punkt F Licht f 1 erscheint; das gleiche trifft auf das optische Bild 6 C zu, wo aufgrund des optischen Defektes 7 C - gezeigt in der Wellenform Cc - Licht e 1 nur am Punkt E erscheint; im Falle des optischen Bildes 6 D erscheint aufgrund des optischen Defektes 7 D - gezeigt in der Wellenform Dd - kein Licht an beiden Punkten E und F; im Falle des optischen Bildes 6 E erscheinen aufgrund des optischen Defektes 7 E - wie in der Wellenform Ee gezeigt - Lichter e 1 und f 1- an Ansprechpunkten E und F′, die mit dem Punkt e und dem in der Nähe liegenden Punkt f′ auf der Geraden übereinstimmen (an Punkt F erscheint natürlich kein Licht); und im Falle des optischen Bildes 6 F erscheinen aufgrund des optischen Defektes 7 F (der auf die abgenutzte Stelle 7 f anspricht) - wie in der Wellenform Ff gezeigt - andere Lichter als die Lichter e 1 und f 1 an den Punkten E und F, nämlich Lichter g 1 und h 1 an den Punkten G und H, die zwischen den Punkten E und F liegen, als Störungen bzw. Rauschen. In diesen Fällen kann die Intensität jedes Lichtes, das an den entsprechenden Punkten E, F, F′, G und H erscheint, als im wesentlichen gleich angenommen werden.

Da nun die Videokamera 1 Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, wenn optische Bilder, wie sie z. B. mit 6 A bis 6 F in den Fig. 2A bis 2F gezeigt sind, photo-abgetastet oder aufgenommen sind, in Relation zur Gerade , dann liefern sie pulsförmige elektrische Signale, die mit den pulsförmigen Lichtern korrespondieren, wie sie in den Wellenformen Aa bis Ff dargestellt sind. In diesem Falle sind die Erzeugungspositionen der elektrischen Signale sowie deren Pegel genau die gleichen wie jene der Lichter e 1, f 1, f 1′ g 1 und h 1, wie sie in den Wellenformen Aa bis Ff gezeigt sind, so daß weiter unten die korrespondierenden, elektrischen Signale von der Videokamera 1 durch diese Lichter repräsentiert werden.

Ferner zeigen die Wellenformen Aa bis Ff in den Fig. 2A bis 2F die ansprechenden elektrischen Signale der entsprechenden optischen Bilder (Abbildungen) 6 A bis 6 F entlang der Geraden ; aber wenn die Flasche 5 und dementsprechend der Flaschenmündungsteil 6 um eine Umdrehung für die Gerade gedreht wird, um den ganzen Umfang des Flaschenmündungsteiles 6 oder der Prüfpunkte hindurchgehen zu lassen, wobei nämlich die Gerade elektronisch bewegt wird, so daß sie den ganzen Umfang der optischen Bilder 6 A bis 6 F des Flaschenmündungsteiles 6 passiert, können die elektrischen Signale, die mit dem ganzen Umfang jeden optischen Bildes übereinstimmen, von der Videokamera 1 erreicht werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 sei als nächstes ein Beispiel des oben erwähnten elektronischen Datenverarbeitungsgerätes 2 erläutert. Dieses elektronische Datenverarbeitungsgerät 2 ist beispielsweise ein Computer, der das elektrische Signal vom photoelektrischen Umwandlungssensor 1, z. B. einer Videokamera, verarbeitet und dann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Defekten in dem von der Videokamera 1 aufgenommenen Gegenstand beurteilt. Es ist überflüssig zu sagen, daß ohne auf den Computer zu bauen, das elektronische Datenverarbeitungsgerät 2 frei dadurch zusammengesetzt werden kann, daß die richtigen Logikteile (logischen Steuerteile) nur durch physikalische Grundausrüstungen zusammengeordnet werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird in diesem Beispiel das elektrische Ausgangssignal von der Videokamera 1 durch einen A/D (Analog-zu-Digital-)-Konverter bzw. -Umsetzer 21 im elektronischen Datenverarbeitungsgerät 2 in ein digitales Signal umgewandelt. Dieses digitale Signal wird einem (Daten-)Speicher 22 zugeführt, in dem es vorübergehend gespeichert wird. Dieser Speicher 22 sammelt normalerweise die Daten für eine Teilbild- bzw. Rahmenmenge, so daß er als Rahmenspeicher oder ähnlich bezeichnet wird. Als nächstes werden die im Speicher 22 akkumulierten Daten durch eine Merkmal-Ausziehvorrichtung 23 in Reihe hindurchgeführt und dann gleichzeitig auf Logikschaltungen 24 a, 24 b und 24 c verteilt oder zugeführt. Hier ist die Merkmal-Ausziehvorrichtung 23 eine solche Schaltung, die so funktioniert, daß sie deutlich die Daten herausbringt, die auf die doppelringförmigen Lichter der optischen Bilder 6 A bis 6 F ansprechen, und als herkömmliches Beispiel ist dies ein Komparator oder dgl. . Falls die Daten vom Speicher 22 durch diesen Komparator 23 hindurchgeführt werden, wird nur ein Teil der Daten oder des elektrischen Signales, das mit dem doppelringförmigen Licht übereinstimmt und höher ist als ein vorbestimmter Pegel, vom Komparator 23 abgeleitet werden. Dann werden nur die Daten des optischen Bildes vom doppelringförmigen Licht vom Komparator 23 abgeliefert werden, aber nicht die unnötigen Daten.

Das durch die Merkmal-Ausziehvorrichtung oder den Komparator 23 hindurchgeführte Signal wird den Logikschaltungen 24 a, 24 b und 24 c zugeführt, in denen das gegenseitige Verhältnis der doppelringförmigen Lichter (wie anhand Fig. 2 erwähnt) geprüft wird. Beispielsweise wird die Logikschaltung 24 a benutzt, um zu prüfen, ob die beiden Signale e 1 und f 1, die mit den doppelringförmigen Lichtern die optischen Bilder 6 A bis 6 D korrespondieren, komplett vorhanden sind oder nicht; die Logikschaltung 24 b prüft, wie im Falle des optischen Bildes 6 E, ob der Abstand zwischen den Signalen e 1 und f 1′ derselbe wie ein vorbestimmter Abstand ist oder nicht; und ferner prüft die Logikschaltung 24 c, wie im Falle des optischen Bildes F, ob oder nicht Rauschsignale g 1 und h 1 zwischen den Signalen e 1 und f 1 erzeugt werden. Falls irgendeine Abnormalität durch eine der Logikschaltungen 24 a bis 24 c festgestellt wird, dann liefert eine solche Logikschaltung ein Ausgangssignal. Die Ausgangsklemmen aller Logikschaltungen 24 a, 24 b und 24 c werden gemeinsam verbunden mit der Eingangsklemme einer Rückweisungssignal- bzw. Ausschußsignal- Ausgangsschaltung 25. Diese Ausgangsschaltung 25 ist so aufgebaut, daß selbst wenn eine der Logikschaltungen 24 a bis 24 c ein Ausgangssignal liefert, die Ausschußsignal-Ausgangsschaltung 25 ein Steuersignal 26 liefert. Dieses Steuersignal 26 wird benutzt, um ein Fehlerprodukt-Anzeigealarmsystem oder einen Fehlerprodukt-Zurückweisungsmechanismus - obwohl in Fig. 3 nicht gezeigt - anzutreiben.

Der oben erwähnte Logikteil ist durch ein einfaches Programmieren der Computersofware erhältlich. Während es, wenn derselbe Logikteil durch eine Hardware geführt werden soll, einleuchtet, daß als Hardware leicht ein Hubzeitgebersignal und ein Zählwerk benutzt werden kann.

Wenn in Fortsetzung des Obigen der Defekt an dem Flaschenmündungsteil geprüft wird, dann können die Defekte über einen großen Bereich oder in der Nähe der Außen- und Innenränder der Flaschenmündung und an der oberen Oberfläche der Flaschenmündung zwischen ihren Außen- und Innenrändern tatsächlich ermittelt werden. Außerdem sind erfindungsgemäß komplizierte Logikteile, um beispielsweise die Fläche des Flaschenmündungsteiles usw. zu berechnen, nicht erforderlich, sondern diese Schaltungen können lediglich durch eine simple Logikschaltung ausgeführt sein, so daß die Prüfvorrichtung in ihrer Konstruktion einfach ist und daher mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann. Ferner wird bei dieser Erfindung eine herkömmliche Bestrahlungslampe verwendet, so daß diese Erfindung leicht ausgeführt werden kann.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Prüfen von Defekten am Mündungsteil von Flaschen,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) eine ringförmige Lichtquelleneinrichtung zum Bestrahlen eines zu prüfenden ringförmigen Flaschenmündungsteiles;
b) eine photoelektrische Umwandlungssensoreinrichtung zum Umwandeln eines reflektierten Lichtes von diesem Flaschenmündungsteil in ein elektrisches Signal; und
c) eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten dieses elektrischen Signales, um dadurch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Fehlern an dem Flaschenmündungsteil zu prüfen,
wobei der Durchmesser der genannten ringförmigen Lichtquelleneinrichtung größer gewählt wird als der Außendurchmesser des Flaschenmündungsteiles, wobei ferner die optische Achse der photoelektrischen Umwandlungssensoreinrichtung, die Mittelachse der ringförmigen Lichtquelleneinrichtung und die Mittelachse des Flaschenmündungsteiles miteinander übereinstimmen und wobei die Positionen der photoelektrischen Umwandlungssensoreinrichtung, der ringförmigen Lichtquelleneinrichtung und des Flaschenmündungsteiles entlang der genannten Achse derart gewählt werden, daß nur ringförmig reflektiertes Licht von einem Außenrandabschnitt sowie von einem Innenrandabschnitt des Flaschenmündungsteiles in die photoelektrische Umwandlungssensoreinrichtung als doppelringförmiges Licht eingeht und dann in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das durch die elektronische Datenverarbeitungseinrichtung verarbeitet wird, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Defekten zu prüfen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die ringförmige Lichtquelleneinrichtung eine kreisförmige Lampe ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Lichtreflektor vorhanden ist, so daß Licht von der kreisförmigen Lampe daran gehindert wird, in eine ungewünschte Richtung zu führen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Umwandlungssensoreinrichtung eine Videokamera ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung mit folgenden Merkmalen:
a) ein A/D-Konverter zum Umsetzen des elektrischen Signales von der photoelektrischen Umwandlungssensoreinrichtung in ein digitales Signal;
b) ein Speicher zum vorübergehenden Speichern des digitalen Signales vom A/D-Konverter;
c) eine Merkmal-Auszieheinrichtung zum Ausziehen eines vorbestimmten Teiles eines Ausganges vom genannten Speicher; und
d) eine Anzahl von Logikschaltungen, jeweils zur Aufnahme eines Ausgangssignales von der Merkmalauszieheinrichtung und zum Prüfen des Zustandes des Ausgangssignales von dieser Merkmal- Auszieheinrichtung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet durch eine Rückweisungssignal-Ausgangsschaltung, deren Eingangsklemme mit den Ausgangsklemmen der Anzahl der Logikschaltungen verbunden ist, wodurch, wenn irgendeine dieser Logikschaltungen ein Ausgangssignal erzeugt, die Rückweisungssignal-Ausgangsschaltung ein Signal erzeugt.