DE3741616C2 - Prüfeinrichtung zur Endkontrolle von Bürsten, insbesondere von Zahnbürsten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung zur Endkontrolle von Bürsten, insbesondere von Zahnbürsten, wobei die Ein­ richtung wenigstens eine Aufnahmekamera, zumindest zum Kon­ trollieren des Borstenfeldes bzw. einzelner Borsten und/oder eines Stempelaufdruckes od. dgl. Prüfstelle aufweist.

Bei solchen Prüfeinrichtungen besteht das Problem, daß die Prüflinge in den unterschiedlichsten Ausführungsformen, ins­ besondere hinsichtlich des verwendeten Materiales und der Farbe vorkommen können, so daß entsprechend unterschiedliche Voraussetzungen für ein sicheres Erkennen von Fehlern vor­ handen sind.

Bei der Kontrolle eines Borstenfeldes z. B. mit weißen Borsten hat es sich gezeigt, daß die Mantelfläche jeder Einzelborste eines Bündels so stark reflektieren kann, daß keine klaren Konturen, das heißt Umfangslinien der Borsten und somit kein genügender Kontrast zwischen Borstenende und Umgebung mehr vorhanden sind. Verstärkt wird dieser Effekt noch bei hellen Bürstenköpern.

Bei transparenten Borsten ist die Reflexion der Borstenenden gering und die Hintergrundhelligkeit bei hellen Körpern relativ hoch, so daß sich auch in diesem Fall kein genügender Kontrast ergibt.

Auch bei der Kontrolle eines Stempelaufdruckes auf dem Bürstenkörper ergeben sich Probleme durch Spiegelung der aufgedruckten Zeichen oder des Bürstenkörpers selbst. Da in der Praxis sehr häufig auf einer Maschine gleichzeitig in beliebiger Folge die unterschiedlichsten Bürstenkörper­ farben verarbeitet werden und oft auch unterschiedliche Farben des Prägestempels, ergeben sich immer wieder Farb­ konstellationen, welche für die Aufnahmekamera den annähernd gleichen Grauwert ergeben. Dies bedeutet, daß auch hierbei der Kontrast zu gering ist, um eine Auswertung bzw. eine Erkennung vorzunehmen.

Schließlich ergeben sich auch bei der Kontrolle der Abrundung der Borstenenden ähnliche Probleme wie vorerwähnt, wobei hier die Kontrolle noch durch die geringen Abmessungen der Prüfstelle erschwert ist.

Aus der DE 35 01 512 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Überprüfen von Bürsten bekannt. Die Vorrichtung weist eine Aufnahmekamera zum Kontrollieren des Borstenfeldes auf. Die Beleuchtungseinrichtung ist hierbei an der Kamera angebracht, woraus sich Probleme insbesondere beim Ausleuchten kontrastarmer Materialien ergeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Prüfein­ richtung der eingangs erwähnten Art für Bürsten zu schaffen, mit welcher die Verbindung mit unterschiedlichen Prüflingen auftretenden Probleme vermieden werden können, wobei insbe­ sondere auch unter diesen schwierigen Bedingungen ein sicheres Erkennen von Fehlern möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß für die jeweilige Prüfstelle an der Bürste wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung mit schräg zu der Kameralängsachse verlaufendem und an die Form der Prüf­ stelle angepaßtem Lichtaustritt vorgesehen ist.

Durch diese Anordnung der Beleuchtungseinrichtung erfolgt eine auf die Prüfstelle begrenzte und weitgehend gleich­ mäßige Ausleuchtung, bei der auch störende Reflexionen weitgehend vermieden werden.

Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, daß die Be­ leuchtungseinrichtung wenigstens einen von einer Lichtquelle bis nahe an die Prüfstelle geführten Faserlichtleiter auf­ weist, der an seinem Austrittsende Mittel zum Formen des Lichtaustrittes aufweist. Mit Hilfe von solchen Faserlicht­ leitern kann das Licht auch bei den vorhandenen, beengten Platzverhältnissen bis sehr nahe an die Prüfstelle herange­ führt werden. Die Mittel zum Formen des Lichtaustrittes er­ möglichen eine Anpassung an die Abmessungen und die Formge­ bung der Prüfstelle.

Dabei ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß zum Formen des Lichtaustrittes ein Faserbündel-Querschnittswandler vorge­ sehen ist, vorzugsweise mit etwa streifenförmigem Lichtaus­ tritt. Solche Querschnittswandler ermöglichen die Anpassung des Lichtaustrittes an die jeweiligen Verhältnisse, wobei eine praktisch beliebige Formgebung möglich ist.

Zweckmäßigerweise ist die Beleuchtungseinrichtung außerhalb, vorzugsweise oberhalb der Seitenprofilebene der zu über­ prüfenden Bürste angeordnet. Die Bürste kann dadurch seit­ lich ungehindert von einer Arbeitsposition zu einer nächsten weitertransportiert werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Faserlichtleiter mit seiner Lichtaus­ trittsachse zur Borstenfeldebene in einem Winkel von weniger als 45° vorzugsweise in einem Winkel von etwa 15° angeordnet ist, und bezüglich dieses Austrittswinkels insbesondere ein­ stellbar ist. In Versuchen hat sich gezeigt, daß bei dieser Anordnung die geringsten Reflexionen und ein guter Kontrast zum sicheren Erkennen der Prüfstelle erreicht werden können.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher erläutert.

Es zeigt stärker schematisiert:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Prüfeinrichtung mit einer Aufnahmekamera und zwei zu einer Beleuchtungsein­ richtung gehörenden Faserlichtleitern,

Fig. 2 und Fig. 3 Ansichten entsprechend Fig. 1, hier jedoch mit an­ ders angeordneten Faserlichtleitern,

Fig. 4 eine Prüfeinrichtung zum Kontrollieren eines Stempelaufdruckes,

Fig. 5 eine Prüfeinrichtung zur gleichzeitigen Kontrolle eines Stempelaufdruckes und des Borstenfeldes,

Fig. 6 eine Prüfeinrichtung zur indirekten Überprüfung des des Stempelaufdruckes und

Fig. 7 eine Prüfeinrichtung zur Kontrolle der Abrundung der Borstenenden.

Eine in den Fig. 1 bis 3 nur schematisch angedeutete Prüfeinrichtung 1 dient zur Kontrolle von Bürsten, hier Zahnbürsten 2 auf Vollständigkeit der Borstenbündel 3. Dazu weist die Prüfeinrichtung 1 die nur in Fig. 1 ange­ deutete und gleichermaßen auch in Fig. 2 und 3 vorgesehene Aufnahmekamera 4 sowie eine Beleuchtungseinrichtung 5 auf, von der die Enden von zwischen einer Lichtquelle (nicht dar­ gestellt) und dem Prüfling (Zahnbürste 2) angeordneten Faserlichtleitern 6 dargestellt sind.

Das zu überprüfende Borstenfeld weist mit seinen Borsten­ bündel-Enden zu der darüber befindlichen Aufnahmekamera 4. Die Lichtaustritte 7 der Faserlichtleiter 6 sind in Fig. 1 etwas oberhalb der Borstenbündel-Enden angeordnet und die Lichtaustrittsrichtung verläuft schräg zu der Kamera-Blick- Richtung. In Versuchen hat sich herausgestellt, daß eine be­ sonderes kontrastreiche Ausleuchtung dann erreicht wird, wenn die Lichtaustrittsachse(n) L zur Borstenfeldebene B in einem Winkel A von weniger als 45° angeordnet sind, wobei sich ein Lichtaustrittswinkel A von etwa 15° als besonders günstig gezeigt hat.

Gerade bei weißen Borsten oder transparenten Borsten er­ geben sich durch diese Beleuchtung noch klare Konturen, die von der Aufnahmekamera 4 sicher auswertbar sind.

Die Lichtaustrittsenden 7 sind bis nahe an die Prüfstelle 8 herangeführt, so daß eine auf die Prüfstelle beschränkte, weitgehend reflexfreie Beleuchtung vorhanden ist. Um über die Längserstreckung des Borstenfeldes eine weit­ gehend gleichmäßige Ausleuchtung zu erhalten, ist zum Formen des Lichtaustrittes ein sogenannter Querschnittswandler 9 vorgesehen, durch den die z. B. in einem runden Querschnitt geführten Einzelfasern in einen zeilenförmigen Querschnitt überführt werden, wobei die Form des Austrittsendes dieses Querschnittswandlers 9 an die Erstreckung des zu beleuchteten Objektes angepaßt ist. Im vorliegenden Falle ist ein streifen- oder zeilenförmiger Lichtaustritt in Anpassung an die Längserstreckung des Borstenfeldes vorgesehen. Zur Bündelung des Austritts-Lichtstrahles und somit auch zur gezielten Beleuchtung der Borstenschnittfläche unter einem flachen Winkel, sind vor den Querschnittswandlern 9 jeweils Zylinderlinsen 10, vorzugsweise im Abstand verstellbar, angeordnet.

Wie bereits vorerwähnt, befinden sich die Faserlichtleiter 6 oberhalb der Borstenfeldebene B, so daß die Zahnbürsten 2 ungehindert von einer vorgeschalteten Bearbeitungsstation zugeführt und zu einer nächsten Station auch abtransportiert werden können.

Unter Umständen kann es jedoch erforderlich sein, daß die Lichtzuführung so wie in Fig. 2 und 3 angedeutet erfolgen muß. Dies ist dann der Fall, wenn helle Bürstenkörper 11 verwendet werden, die durch entsprechende Hintergrundreflex­ ion klare Konturen der Borstenenden nicht erkennen lassen. In diesem Falle erfolgt die Beleuchtung der Borstenfeldenden schräg von unten unter einem Winkel A', so daß der Bürsten­ körper außerhalb des Beleuchtungsfeldes liegt und somit auch keine Reflexionen mehr hervorrufen kann. Der gleiche Effekt ist mit der Anordnung gemäß Fig. 3 erzielbar, wobei hier zwischen den Austrittsenden 7 der Faserlichtleiter 6 und der Prüfstelle 8 bei der Zahnbürste 2 Umlenkspiegel 12 ange­ ordnet sind.

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Prüfeinrichtung 1 zum Kontrollieren eines Stempelaufdruckes 13 auf dem Bürsten­ körper 11. Die hierzu vorgesehene Beleuchtungseinrichtung 5a ist in einem Beleuchtungstunnel 14 untergebracht, welcher den Prüfling (Zahnbürste 2) etwa halbkreisförmig umschließt. Als Lichtquellen können hierbei z. B. Leuchtstoffröhren vor­ gesehen sein, die innerhalb des Beleuchtungstunnels 14 in Längserstreckung der Zahnbürste 2 verlaufen.

Im oberen Bereich des Beleuchtungstunnels 14 ist ein Längs­ schlitz 15 als Blicköffnung für die Aufnahmekamera 4 vorge­ sehen.

Der Beleuchtungstunnel 14 kann, wie in Fig. 4 angedeutet, mit einer Schwenkvorrichtung 16 gekoppelt sein, mittels der für das Zuführen und den Weitertransport der Zahnbürste 2, der Beleuchtungstunnel 14 jeweils weggeschwenkt werden kann. In Fig. 5 ist noch angedeutet, daß der Kamera ein Filter­ system 17 mit vorzugsweise mehreren Farbfiltern 18 zugeordnet sein kann, welche dann vor die Kamera geschoben werden, wenn sich aufgrund verschiedener Farben der Bürstenkörper 11 bzw. des Stempelaufdruckes 13 ungünstige Kontrastverhältnisse er­ geben.

Es sei darauf hingewiesen, daß innerhalb des Beleuchtungs­ tunnels 14 auch Lampen mit unterschiedlicher Farbe angeordnet sein können, die dann einzeln oder in verschiedenen Kombi­ nationen je nach gerade durchlaufendem Prüfling einge­ schaltet werden können. Weiterhin besteht die Möglichkeit als Aufnahmekamera eine Farbkamera zu verwenden.

Erwähnt sei noch, daß insbesondere bei transparenten Bürsten­ körpern 11 die Beleuchtung auch unterhalb des Bürstenkörpers 11 und somit die Prüfung im Durchlicht-Verfahren erfolgen kann. Dazu ist dann mindestens eine Leuchtröhre od. dgl. unterhalb des Bürstenkörpers 11 angeordnet und zwischen Bürstenkörper und Lichtquelle befindet sich eine Mattscheibe, durch die sich ein weiches, homogenes Licht ergibt. Dadurch grenzt sich der Stempelaufdruck mit gutem Kontrast zu dem der Kamera wesentlich heller erscheinenden Bürstenkörper 11 ab.

Fig. 6 zeigt noch eine etwas abgewandelte Prüfeinrichtung 1 zum Kontrollieren des Stempelaufdruckes 13, wobei hier die Überprüfung "indirekt" erfolgt. Üblicherweise erfolgt das Aufbringen des Stempelaufdruckes 13 mittels eines Druck­ stempels 19, der unter Zwischenlage einer Prägefolie 20 auf die Aufdruckstelle des Bürstenkörpers 11 aufgedrückt wird. Entsprechend der Kontur des Druckstempels erfolgt dann eine Übertragung einer Farbbeschichtung von der Prägefolie auf den Bürstenkörper 11. Als Negativ ergibt sich dann an der Prägefolie 12 ein durchsichtiges Abbild des Stempelabdruckes 13. Die Prägefolie wird anschließend zwischen der Beleuchtungs­ einrichtung 5b und der Aufnahmekamera 4 hindurchgeführt und im Durchlichtverfahren läßt sich dann genau überprüfen, ob das durchsichtige Muster dem vorgesehenen Stempelaufdruck entspricht. Spiegelungen, unterschiedliche Farben bzw. Farb­ kombinationen, geringer Kontrast und dgl. werden somit system­ bedingt von dem Prüfbereich ferngehalten.

Die in Fig. 7 gezeigte Prüfeinrichtung 1 dient zur Kontrolle der Abrundung der Borstenenden. Diese Abrundung erfolgt nach dem Schneiden der Borsten durch einen Schleifvorgang, durch den die Borstenenden eine etwa halbkugelförmige Kontur er­ halten, um eine Verletzung des Zahnfleisches durch scharfe Schnittkanten zu verhindern.

Anstatt der bisher üblichen, stichprobenartigen Entnahme von Zahnbürsten kann durch Verwendung der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung 1 kontinuierlich ohne Entnahme von Zahn­ bürsten 2 aus dem Fertigungsprozeß gearbeitet werden. Die verwendete Aufnahmekamera 4 ist dabei für Nahaufnahmen mit entsprechend dem Borstenenden kleiner Prüffläche eingestellt. Die Aufnahmekamera 4 ist im vorliegenden Falle mit einer Positioniervorrichtung 21 verbunden, so daß sie genau auf die entsprechenden Prüfstellen einstellbar ist. Die Be­ leuchtungseinrichtung 5c ist hier mit der Kamera gekoppelt, so daß sie deren Bewegung beim Positionieren mitmacht. Die Kamera kann in Verbindung mit einer entsprechenden Auswerte­ elektronik in einem Soll-Ist-Vergleich-Verfahren arbeiten oder aber es besteht auch die Möglichkeit, daß eine Dar­ stellung der Prüfstelle 8 in starker Vergrößerung auf einem Monitor erfolgt und von einer Bedienperson kontrolliert wird. Zur genauen Kontrolle kann auch ein Bildspeicher vorgesehen sein.

Erwähnt sei, daß mit Hilfe der Prüfeinrichtung 1 gemäß Fig. 7 nicht jedes Borstenbündelende, kontrolliert wird, sondern nur stich­ probenartig zum Beispiel zwei Kontrollen pro Zahnbürste 2 erfolgen. Dabei kann eine Messung im Innenfeld und eine Messung in der Außenreihe vorgenommen werden. Um die ausgewählten Prüfstellen 8 variieren zu können, ist die Positioniervorrichtung 21 vorgesehen.

Mit 22 ist noch eine Hintergrundblende bezeichnet, die hinter dem zu prüfenden Borstenbündel 3 eingefahren werden kann, um einen noch stärkeren Kontrast zu erhalten. Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in be­ liebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (13)

1. Prüfeinrichtung zur Endkontrolle von Bürsten, insbesondere von Zahnbürsten, wobei die Einrichtung wenigstens eine Aufnahmekamera zum Kontrollieren des Borstenfeldes einzelner Borsten sowie eine Beleuchtungseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsein­ richtung (5, 5a, 5b, 5c) für die jeweilige Prüfstelle (8) an der Bürste (2) wenigstens einen von einer Lichtquelle bis nahe an die Prüfstelle (8) geführten Faserlichtleiter (6) aufweist, der an seinem Austrittsende einen an die Form der Prüfstelle (8) angepaßten Lichtaustritt (7) aufweist, und daß die Lichtaustrittsachse (L) schräg zu der Kameralängsachse (K) verläuft und zu der Borstenfeldebene (B) einen Winkel (A) von weniger als 45° einschließt.

2. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserlichtleiter (6) an seinem Austrittsende Mittel zum Formen des Lichtaustrittes aufweist.

3. Prüfeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Formen des Lichtaustrittes ein Faserbündel-Querschnitts­ wandler (9) vorgesehen ist.

4. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Faserlichtleiters (6) insbesondere vor dem Querschnittswandler (9) eine Zylinderlin­ se (10) angeordnet ist.

5. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (5) außerhalb, der Seitenprofilebene der zu über­ prüfenden Bürste (2) angeordnet ist.

6. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserlichtleiter (6) mit seiner Lichtaustrittsachse (L) zur Borstenfeldebene (B) in einem Winkel (A) von 15° angeordnet ist und bezüglich dieses Austrittswinkels insbesondere einstellbar ist.

7. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei auf gegen­ überliegenden Seiten der Bürste (2) angeordnete, zueinander weisende Faserlichtleiter (6) vorgesehen ist.

8. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lichtaustritt (7) bei dem Faserlichtleiter (6) und der Prüfstelle (8) an der Bürste (2) wenigstens ein Umlenkspiegel (12) angeordnet ist.

9. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Verlängerung des Lichtaustrittsbündels hinter der Prüfstelle (8) eine Hintergrundblende (22) angeordnet oder anordenbar ist.

10. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekamera (4) für unterschiedliche Prüfstellen (8) positionierbar ist und daß die Beleuchtungs­ einrichtung (5c) mit der Aufnahmekamera (4) bezüglich der Positionierbewegung gekoppelt ist.

11. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrfarbige Beleuchtung vorgesehen ist.

12. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Farbfiltersystem (17) mit mehreren, verschiedenfarbigen Filterscheiben (18) zwischen der Aufnahmekamera (4) und dem Prüfling vorgesehen ist.

13. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekamera (4) ein Farbkamera ist.