DE60224623T2 - Wanddickenmessung eines transparenten Behälters mit einem Lichtfächer - Google Patents

Wanddickenmessung eines transparenten Behälters mit einem Lichtfächer Download PDF

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James A. Maumee Ringlien
John W. Ottawa Lake Juvinall
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Owens Brockway Glass Container Inc
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Description

  • Die vorliegende Erfindung ist auf die Inspektion von transparenten Behältern auf kommerziell bedeutsame Abweichungen hin ausgerichtet, welche die optischen Eigenschaften der Behälter beeinträchtigen, und spezieller auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrooptischen Messen der Dicke von Behälterwänden (Seitenwände, Schulter, Hals und Bodenübergang und/oder Boden).
  • Hintergrund und Aufgaben der Erfindung
  • Bei der Herstellung transparenter Behälter aus beispielsweise einer Glaszusammensetzung wurde bereits vorgeschlagen, die Seitenwanddicke der Behälter zu messen, um dünne Bereiche zu erkennen, welche die Fähigkeit der Behälter, einer Unterdrucksetzung und Handhabung standzuhalten, beeinträchtigen könnten. Bei einer Messvorrichtung für die Seitenwanddicke von Behältern, die kommerziell von dem vorliegenden Anmelder zur Anwendung kommt, wird eine Hochfrequenzelektrode in der Nähe der äußeren Oberfläche der Behälterwand platziert, und die Amplitude des an einer koaxialen Aufnahmeelektrode empfangenen Signals wird mit der Behälterwanddicke in Beziehung gesetzt. Dieses Verfahren ist hoch empfindlich in. Bezug auf den Abstand zwischen der Aufnahmeelektrode und der Oberfläche der Behälterwand, und die Elektrode ist an einem Rad montiert, welches auf der Behälteroberfläche entlang läuft, um den Abstand Elektrode/Oberfläche zu kontrollieren. Der mechanische Kontakt zu dem Behälter und eine Schwingung an dem Fühler, wenn sich der Behälter an seine Position bewegt, bewirken eine hohe Fehlerrate an der Elektrodenanordnung.
  • Die US-A-5,291,271 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrooptischen Messen der Dicke einer Behälterwand. Eine Lichtquelle lenkt einen Lichtstrahl auf die äußere Oberfläche des Behälters, und zwar in einer radialen Ebene zu der Behälterachse in einem Winkel von 45°, sodass ein Teil des Lichtstrahls an der äußeren Oberfläche reflektiert wird und ein Teil in die Behälterwand hinein gebrochen wird, an der inneren Wandoberfläche reflektiert wird und dann wieder an der äußeren Wandoberfläche austritt. Ein Linsensystem ist zwischen einem Lichtsensor und der Behälterwand angeordnet, um das von der äußeren und der inneren Wandoberfläche auf den Sensor reflektierte Licht zu fokussieren. Das Linsensystem weist eine Bildebene auf, in welcher der Sensor angeordnet ist, sowie eine Objektebene kollinear zu dem Lichtstrahl. Der Behälter, der stationär an der Inspektionsstation angeordnet ist, wird um seine Mittelachse gedreht, und informationsverarbeitende Elektronik spricht auf das auf den Sensor einfallende Licht an, indem sie den Sensor in Schritten der Behälterdrehung abtastet und die Wanddicke des Behälters zwischen der inneren und der äußeren Wandoberfläche in Funktion des Abstands zwischen den Auftreffpunkten des reflektierten Lichts auf dem Sensor ermittelt.
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Wanddicke von transparenten Objekten ist aus der US-A-4,822,171 bekannt. Es ist keine Bewegung der transparenten Objekte während der Untersuchung offenbart. Ein Lichtstrahl in Form eines schmalen Bandes wird in einer axialen Ebene koplanar zu der Achse des Objekts auf das transparente Objekt gelenkt und überstreicht die Oberfläche des Objekts durch die Wirkung eines sich drehenden Spiegels. Sich verschiebende Bänder reflektierten Lichts erscheinen in der Ebene eines Empfängers, und das Zeitintervall zwischen den in solcher Weise erzeugten Signalen wird gemessen, um die Wanddichte des transparenten Objekts zu bestimmen. Dieses Verfahren ermöglicht es nicht, die Wanddicke von Behältern zu messen, die quer durch eine Inspektionsstation laufen.
  • In der EP 0 320 139 A2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Wanddicke von transparenten Behältern, die sich in der Inspektionsstation drehen, offenbart. Ein Strahl kollimierten Lichts wird entlang einer horizontalen Einfallslinie gelenkt, welche die Außenwand des Behälters an einem Messpunkt schneidet. Die Lichtquelle, die zugehörige Optik und der Sensor sind in einer radialen Ebene angeordnet. Der einfallende Strahl weist vorzugsweise eine schmale horizontale Ausdehnung und eine längliche vertikale Ausdehnung auf. Die Reflexionsstrahlen von der äußeren und der inneren Wandoberfläche erzeugen Lichtfleckenabstände, die von dem Sensor erfasst werden.
  • Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Wanddicke von transparenten Behältern zur Verfügung zu stellen, die weniger empfindlich bezüglich der Behälterposition sind. Eine speziellere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Wanddicke von Behältern zu messen, die quer durch eine Inspektionsstation laufen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 8 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Ein Verfahren zum Messen der Wanddicke eines transparenten Behälters entsprechend den derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Bewegen des Behälters quer zu dessen Mittelachse entlang eines definierten Weges, während der Behälter gleichzeitig um seine Mittelachse gedreht wird. Ein linienförmiger Lichtstrahl wird auf die Wand des Behälters gelenkt, wobei der linienförmige Lichtstrahl eine Längsausdehnung senkrecht zu der Mittelachse des Behälters und parallel zu der Translationsrichtung des Behälters aufweist. Licht in einer axialen Ebene koplanar zu der Behälterachse und in einem Winkel zu dieser wird auf einen Sensor gelenkt, so wie es von Abschnitten der äußeren und der inneren Wandoberfläche des Behälters, die dem Sensor am nächsten liegen, reflektiert wird, und die Dicke der Behälterwand wird in Funktion des Abstands zwischen dem von der äußeren und der inneren Wandoberfläche des Behälters reflektierten Licht an dem Sensor gemessen.
  • Der Sensor wird vorzugsweise in Schritten der geradlinigen Bewegung des Behälters entlang des Weges abgetastet, und die Wanddicke wird an winkelmäßig beabstandeten Positionen um den Behälter herum gemessen, die den Schritten der geradlinigen Bewegung des Behälters entlang des Weges entsprechen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Licht kontinuierlich auf jeden Behälter gelenkt, während sich der Behälter entlang des Weges bewegt. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden eine Anzahl von Behältern entlang des Wegs bewegt und gleichzeitig gedreht, und das Licht wird der Reihe nach auf jeden der Behälter gerichtet, während die Behälter entlang des Weges bewegt und gedreht werden.
  • Eine Vorrichtung zum Messen der Wanddicke eines Behälters entsprechend den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfasst eine Fördereinrichtung zum Bewegen des Behälters quer zu dessen Mittelachse durch eine Inspektionsstation hindurch und zum gleichzeitigen Drehen des Behälters um seine Mittelachse. Eine Lichtquelle sowie ein Beleuchtungslinsensystem lenken einen linienförmigen Lichtstrahl auf die Behälterwand, der eine Längsausdehnung senkrecht zu der Mittelachse des Behälters und parallel zu der Bewegungsrichtung des Behälters durch die Inspektionsstation aufweist. Ein Lichtsensor sowie ein Abbildungslinsensystem lenken Licht auf den Sensor, das von Abschnitten der äußeren und der inneren Wandoberfläche reflektiert werden, die dem Sensor am nächsten liegen. Ein Informationsprozessor spricht auf das durch das Abbildungslinsensystem auf den Lichtsensor gelenkte Licht an, indem er die Dicke des Behälters zwischen der äußeren und der inneren Wandoberfläche des Behälters bestimmt.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung lenkt das Beleuchtungslinsensystem das Licht kontinuierlich auf jeden Behälter, während dieser durch die Inspektionsstation läuft. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Fördereinrichtung derart aufgebaut, dass sie mehrere Behälter gleichzeitig und der Reihe nach durch die Inspektionsstation bewegt, und das Beleuchtungslinsensystem umfasst einen Spiegel sowie ein mit dem Spiegel gekoppeltes Stellglied, um den Beleuchtungsstrahl der Reihe nach auf jeden Behälter zu lenken, während sich die Behälter durch die Inspektionsstation bewegen. Der Informationsprozessor ist mit dem Stellglied gekoppelt, um das Lenken des Lichts auf die Behälter selektiv zu steuern. Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist ein Kodierer mit der Fördereinrichtung gekoppelt, und der Informationsprozessor ist mit dem Kodierer gekoppelt, um den Sensor in Schritten der Behälterbewegung durch die Inspektionsstation hindurch abzutasten. Die Fördereinrichtung umfasst bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eine Schiene sowie ein Band zum Rollen der Behälter entlang der Schiene. Die Lichtquelle ist derart angeordnet, dass sie das Licht auf eine äußere Oberfläche des Behälters angrenzend an die Schiene lenkt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird zusammen mit ihren weiteren Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen am besten anhand der folgenden Beschreibung, der anhängenden Ansprüche sowie der beigefügten Zeichnungen verständlich werden, wobei:
  • 1 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Messung der Seitenwanddicke von Behältern entsprechend einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 2 ein schematisches Diagramm eines Teils der in 1 dargestellten Vorrichtung ist, welches das Beleuchtungs- und das Abbildungslinsensystem detaillierter veranschaulicht;
  • 3 eine Draufsicht des Beleuchtungslinsensystems aus 2 ist, in der Richtung 3 aus 2 aufgenommen,
  • 4 eine Draufsicht des Abbildungslinsensystems der Ausführungsform aus 2 ist, in der Richtung 4 aus 2 aufgenommen;
  • 5 eine schematische Darstellung der Reflexion und der Brechung von Licht an der Behälterseitenwand ist;
  • 6 ein fragmentarisches, schematisches Diagramm des Abbildungssystems aus 4 ist, welches die Ausmusterung von reflektiertem Licht, das nicht koplanar zu dem Beleuchtungslicht ist, zeigt;
  • 7 ein schematisches Diagramm ähnlich einem Teil aus 2 ist, das aber ein modifiziertes Beleuchtungssystem entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 8 eine Draufsicht des Beleuchtungssystems aus 7 darstellt, und zwar in der Richtung 8 aus 7 aufgenommen;
  • 9 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Messung der Seitenwanddicke darstellt, welches der 2 ähnelt, aber eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 10 eine Draufsicht des Beleuchtungssystems der Ausführungsform aus 9 darstellt, und zwar in der Richtung 10 aus 9 aufgenommen;
  • 11 ein fragmentarisches, schematisches Diagramm darstellt, das eine Modifikation des Beleuchtungssystems aus 9 veranschaulicht;
  • 12 eine Draufsicht des Beleuchtungssystems aus 11 darstellt, und zwar aus der Richtung 12 in 11 aufgenommen; und
  • 13 eine Draufsicht einer Modifikation des Beleuchtungssystems aus 9 darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • 1 stellt ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung 30 zum Messen der Wanddicke eines Behälters 32 entsprechend einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar. Ein Laser 34 lenkt einen kollimierten Lichtstrahl 35 durch ein Beleuchtungslinsensystem 36 hindurch auf die Seitenwand 38 des Behälters 32. Wie in 5 dargestellt ist, wird ein Teil 40 des Beleuchtungsstrahls 35 an der äußeren Oberfläche der Behälterseitenwand 38 reflektiert, während ein Teil 42 in die Seitenwand des Behälters hinein gebrochen wird. Von diesem Teil 42 wird ein Teil 44 an der inneren Oberfläche der Seitenwand reflektiert und tritt an der äußeren Oberfläche an einer Stelle aus, die von dem reflektierten Teil 40 beabstandet ist. Diese Lichtstrahlen 40, 44 werden durch ein Abbildungslinsensystem 46 (1) auf einen Sensor 48 gelenkt, an welchem der Abstand zwischen den reflektierten Lichtstrahlen 40, 44 die Dicke der Behälterseitenwand 38 anzeigt. Ein Informationsprozessor 50 ist mit dem Sensor 48 verbunden, um den Sensor abzutasten. Ein Kodierer 52 spricht auf die geradlinige Bewegung des Behälters durch die Inspektionsstation hindurch an, indem er an den Informationsprozessor 50 Signale liefert, welche für die geradlinige Bewegung und die Drehung des Behälters kennzeichnend sind. Der Informationsprozessor 50 ermittelt die Dicke der Behälterseitenwand und ist dafür ausgelegt, diese Dicke an einem Display 54 anzuzeigen und/oder eine Zurückweisung des Behälters einzuleiten, wenn die Messung der Seitenwanddicke nicht zufriedenstellend ist, und/oder Dickeninformationen zu Regelungszwecken an die Behälterformungsanlagen zu liefern.
  • Der Behälter 32 wird von einer Fördereinrichtung 56 (4) geradlinig durch die Inspektionsstation bewegt und wird gedreht. Die Fördereinrichtung 56 umfasst eine oder mehrere geradlinige Schienen 58 zum In-Anlage-Kommen und Stützen der Behälterseitenwand sowie ein geradliniges angetriebenes Band 60 zum "Abwälzen" der Behälter entlang der gegenüberliegenden Schienen. Die Behälter werden vorzugsweise horizontal geradlinig bewegt und werden um ihre vertikalen (= Mittel-)Achsen gedreht. Fördereinrichtungen dieser Art zum gleichzeitigen geradlinigen Vorbewegen und Drehen der Behälter durch eine elektrooptische Inspektionsstation sind beispielsweise in den US-Patenten 4,874,940 und 6,172,355 dargestellt.
  • Die 2 und 3 stellen das Beleuchtungslinsensystem 36 detaillierter dar. Das Ausgangslicht des Lasers 34 wird durch eine Zylinderlinse 62 gelenkt, die beispielsweise eine Glasstange darstellen könnte, welche das Licht in der Ebene aus 3 aufspreizt oder auffächert. Eine zweite Zylinderlinse 64 weist ihren Brennpunkt an dem Divergenzpunkt der Linse 62 auf. Infolgedessen verlässt der Lichtstrahl die Linse 64 als ein breiter Streifen, dessen Strahlen parallel sind und der ungefähr die Dicke des Ausgangslichts des Lasers aufweist. Eine dritte Zylinderlinse 66 weist ihren Brennpunkt in der Ebene der Innenseiten der Schienen 58 und somit auf der äußeren Oberfläche des an den Schienen anliegenden Behälters 32 auf. Die Zylinderlinse 66 fokussiert also auf die äußere Oberfläche des Behälters einen dünnen, bandförmigen Lichtstrahl 35, der eine Längsausdehnung senkrecht zu der Mittelachse des Behälters und parallel zu der Translationsrichtung des Behälters durch die Inspektionsstation aufweist, wie am besten in 3 zu sehen ist. Nehmen wir nun auf die 2 und 4 Bezug, so umfasst das Abbildungslinsensystem 46 eine Zylinderlinse 68 und eine Fresnel-Linse 70. Die Kombination aus Zylinderlinse 68 und Fresnel-Linse 70 weist eine Bildebene auf, in welcher der Sensor 48 angeordnet ist, sowie eine Objektebene kollinear zu der Längsausdehnung des bandförmigen Beleuchtungslichtstrahls 35 auf der äußeren Seitenwandoberfläche des Behälters. Somit fokussiert das Abbildungslinsensystem 46 die reflektierten Lichtstrahlen 40, 44 (5) auf den Sensor 48, wobei der Abstand zwischen den Lichtstrahlen auf dem Sensor für die Dicke der Behälterseitenwand kennzeichnend ist. Für den Fall, dass die innenseitige Oberfläche der Behälterseitenwand 38 geneigt ist, nimmt der reflektierte Lichtstrahl 44 den bei 44a in 2 dargestellten Weg, führt aber zu der gleichen Wanddickenanzeige an dem Sensor 48. Wie in 6 dargestellt ist, stellt das Abbildungslinsensystems 46 sicher, dass nur die reflektierten Lichtstrahlen 44 und 40, die von Abschnitten der inneren und der äußeren Wandoberfläche, welche dem Lichtsensor (und der Lichtquelle) am nächsten liegen, auf den Sensor gelenkt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden diese Lichtstrahlen von Punkten senkrecht zu den Beleuchtungsstrahlen reflektiert, aus einer Richtung axial in Bezug auf den Behälter betrachtet (6). Das bedeutet, es werden nur Lichtstrahlen auf den Sensor gelenkt, die in einer Ebene auf die Oberflächen des Behälters auftreffen und von diesen reflektiert werden, welche die Mittelachse des Behälters einschließt. Die Lichtstrahlen 40a und 40b beispielsweise erfüllen diese Kriterien nicht, sie divergieren und werden durch das Linsensystem 46 von dem Lichtsensor 48 weg gelenkt. Die Ebene der Lichtquelle und des Sensors kann in Bezug auf die Winkelhalbierende zwischen der Lichtquelle und dem Sensor gedreht werden, welche senkrecht zu der Oberfläche des Glases bleiben muss. Der Lichtsensor 48 umfasst vorzugsweise eine lineare Matrix aus Lichtsensorelementen, wobei die Matrix in der Ebene aus 2 und senkrecht zu der Ebene aus 4 liegt. Alternativ kann der Sensor 48 einen Flächenmatrixsensor umfassen, von welchem nur ein Teil für die Wanddickenmessung entsprechend der vorliegenden Erfindung genutzt wird.
  • Die 7 und 8 stellen eine Modifikation 36a des Beleuchtungslinsensystems 36 aus den 23 dar. In dem Linsensystem 36a ist eine Fresnel- oder eine sphärische Linse 72 in einer ihrer Brennweite entsprechenden Entfernung von dem Divergenzpunkt der Zylinderlinse 62 angeordnet, und ist in einer ihrer Brennweite entsprechenden Entfernung von der Auftreffstelle an der Behälterseitenwand 38 angeordnet. Die Fresnel- oder die sphärische Linse 72 hat somit die beiden Funktionen, das Licht von der Zylinderlinse 62 zu kollimieren als auch zu konvergieren, so dass das Licht als ein bandförmiger Strahl auf die Oberfläche der Behälterseitenwand 38 gelenkt wird, wie zuvor beschrieben. Bei den Ausführungsformen der Erfindung, die bis hierher beschrieben wurden, kann nur jeweils ein einzelner Behälter 32 durch das Feld des Beleuchtungs- und Abbildungssystems bewegt werden. Die 910 stellen eine Vorrichtung 80 entsprechend einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung zum geradlinigen Bewegen mehrerer Behälter 32a, 32b, 32c zwischen dem Band 60 und den Schienen 58 durch die Sichtfelder des Beleuchtungs- und Abbildungssystems hindurch dar. Das Ausgangslicht des Lasers 34 wird in einem Beleuchtungslinsensystem 81 durch eine positive sphärische Linse 82 gelenkt, um das Licht auf einen Punkt an der Drehachse eines Spiegels 84 zu konvergieren, der mit einem Galvanometermotor 86 gekoppelt ist. Von dem Spiegel 84 aus wird das Licht durch eine Fresnel-Linse 88 und eine Zylinderlinse 90 gelenkt, so dass es auf der Ebene der Schienen 58 fokussiert, und somit auf der außenseitigen Oberfläche der Seitenwände 38 der an den Schienen anliegenden Behälter 32. Somit ist, anstatt dass ein breiter Beleuchtungsstrahl gleichzeitig auf die gesamte Inspektionsstation gelenkt wird, der Beleuchtungsstrahl 35a recht schmal und wird schrittweise auf die Inspektionsstation gelenkt, unter Steuerung des Galvanometers 86 und des Spiegels 84. Die Fresnel-Linse 88 ist in einer ihrer Brennweite entsprechenden Entfernung von der Achse des Spiegels 84 angeordnet. Der divergierende Strahl von dem Spiegel 84 tritt somit aus der Fresnel-Linse 88 als kollimiertes Bündel aus, wobei sämtliche Strahlen parallel zu der Achse des Beleuchtungssystems und senkrecht zu den Mittelachsen der Behälter verlaufen. Die Zylinderlinse 90 konvergiert den sich verschiebenden, kollimierten Strahl am Auftreffpunkt an der Behälterseitenwand zu einem bandförmigen Lichtstrahl, wie bereits diskutiert. Somit werden das Galvanometer 86 und der Spiegel 84 durch den Informationsprozessor 50 (1) derart gesteuert, dass das Beleuchtungslicht sequenziell auf die Behälter 32a, 32b, 32c in der Inspektionsstation gelenkt wird. Eine Lichtquelle 92 und ein Detektor 94 sind mit dem Informationsprozessor gekoppelt, um den Informationsprozessor mit dem Eintritt der Behälter in die Inspektionsstation zu synchronisieren. Der Kodierer 50 ist mit dem Antriebsband 60 gekoppelt, um die geradlinige Bewegung der Behälter durch die Inspektionsstation hindurch zu verfolgen. Somit werden das Galvanometer 86 und der Spiegel 84 durch den Informationsprozessor derart gesteuert, dass zunächst eine Wanddickenmessung an dem Behälter 32a, danach an dem Behälter 32b und danach an dem Behälter 32c erhalten wird. Der Messstrahl wird dann erneut auf den Behälter 32a gelenkt, welcher in der Inspektionsstation vorbewegt und gedreht worden sein wird und einen anderen Seitenwandbereich für die Dickeninspektion darbietet. Dieser Prozess wird kontinuierlich wiederholt, während die Behälter in die Inspektionsstation eintreten und diese verlassen, sodass der Informationsprozessor 50 (1) effektiv die Seitenwanddicke in Schritten um jeden Behälter herum abtastet.
  • Die 11 und 12 stellen ein Beleuchtungslinsensystem 95 als Modifikation zu dem Beleuchtungslinsensystem 81 aus den 9 und 10 dar. Hierbei wird eine Zylinderlinse 96 genutzt, um den Ausgangsstrahl des Lasers an der Schwenkachse des Spiegels 84 zu einer schmalen Linie zu konvergieren. Nach der Reflexion an dem Spiegel divergiert der Strahl und trifft auf die Fresnel-Linse 88 auf. Die Fresnel-Linse ist in einer ihrer Brennweite entsprechenden Entfernung von der Achse des Spiegels 84 und von der in entgegengesetzter Richtung befindlichen Oberfläche des Behälters 32 angeordnet. Das kollimierte Licht, das in die Fresnel-Linse eintritt, wird an dem Behälter zu einem schmalen, bandförmigen Lichtstrahl konvergiert. Der Spiegel bewirkt wiederum, dass das der divergente Strahl die Fresnel-Linse überstreicht, und das Licht tritt an der Fresnel-Linse parallel zu der Achse des Systems aus.
  • 13 stellt eine Modifikation zu der Ausführungsform aus den 910 dar, bei welcher das Abbildungslinsensystem 99 eine Fotozelle 100, 102 umfasst, die an jeder Seite des Sensors 48 angeordnet ist. Somit zeigt in dem Ausmaß, in dem gegebenenfalls Licht auf eine Fotozelle 100 oder 102 auftrifft, dieses Licht einen Mangel an Synchronisation des galvanometergesteuerten Spiegels mit den durch die Inspektionsstation laufenden Behältern an. Der Informationsprozessor 50 kann geeignete Korrekturen zur Steuerung des Spiegels vornehmen. Bei einer Modifikation zu der Ausführungsform aus 13 können die Fotozellen 100, 102 Zellen eines Flächenmatrixsensors umfassen, die an entgegengesetzten Seiten der zum Messen der Dicke des Behälters primär interessierenden Zellenmatrix angeordnet sind. Es wurden hiermit ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Wanddicke von transparenten, zylindrischen Behältern beschrieben, welche vollständig sämtlichen Aufgaben und Zielstellungen, die zuvor angegeben worden sind, gerecht werden. Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit einer Reihe von derzeit bevorzugten Ausführungsformen offenbart, und zusätzliche Modifikationen und Varianten wurden diskutiert. Weitere Modifikationen und Varianten werden für Fachleute auf dem Gebiet angesichts der vorstehenden detaillierten Beschreibung naheliegend sein.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Messen der Wanddicke eines transparenten Behälters (32), welches folgende Schritte umfasst: (a) Bewegen des Behälters (32) quer zu dessen Mittelachse entlang eines definierten Behälterweges und gleichzeitiges Drehen des Behälters um seine Mittelachse; (b) Lenken eines bandförmigen Lichtstrahlenbündels (35) auf die Wand (38) des Behälters, während sich dieser in Schritt (a) dreht und verschoben wird, wobei das Lichtstrahlenbündel eine Längsausdehnung senkrecht zu der Mittelachse des Behälters (32) und parallel zu der Translationsrichtung des Behälters (32) aufweist; (c) Lenken von Anteilen (40, 44) des Lichts, die von Abschnitten der äußeren und der inneren Wandoberfläche des Behälters (32) reflektiert werden, die einem Lichtsensor (48) am nächsten liegen, auf diesen Sensor (48); und (d) Messen der Dicke der Behälterwand in Funktion des Abstands zwischen den Anteilen (40, 44) des Lichts, die von der äußeren und der inneren Wandoberfläche des Behälters (32) reflektiert werden, an dem Sensor (48).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (a) durch Abwälzen des Behälters entlang einer Schiene (58) ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Schiene (58) eine geradlinige Schiene ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Behälter (32) in Schritt (a) horizontal bewegt wird, wobei dessen Mittelachse vertikal ausgerichtet ist und wobei die Schritte (b) und (c) in einer vertikalen Ebene erfolgen, die senkrecht zu der Translationsrichtung des Behälters in Schritt (a) liegt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in Schritt (c) der Sensor (48) in Schritten der Verschiebung des Behälters entlang des Behälterweges abgetastet wird und in Schritt (d) die Wanddicke an winkelmäßig beabstandeten Positionen um die Behälterwand (38) herum gemessen wird, die den Schritten der Verschiebung des Behälters entlang des Behälterweges entsprechen.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei Schritt (a) das Bewegen und gleichzeitige Drehen mehrerer Behälter (32) entlang des Behälterwegs umfasst, und wobei in Schritt (b) das Lichtstrahlenbündel (35) der Reihe nach auf jeden der Behälter (32) gerichtet wird, während die Behälter entlang des Behälterweges bewegt und gedreht werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei in Schritt (b) das Lichtstrahlenbündel (35) kontinuierlich in jeden Behälter (32) gelenkt wird, während sich der Behälter entlang des Behälterweges bewegt.
  8. Vorrichtung zum Messen der Wanddicke eines transparenten Behälters (32), der eine Behälterwand (38) umfasst, welche eine Mittelachse umgibt, und der eine äußere sowie eine innere Wandoberfläche aufweist, umfassend: (a) eine Fördereinrichtung (56) zum Bewegen des Behälters (32) quer zu dessen Mittelachse durch eine Inspektionsstation hindurch und zum gleichzeitigen Drehen des Behälters um dessen Mittelachse; (b) eine Lichtquelle (34) sowie ein Beleuchtungslinsensystem (36; 36a; 81; 95) zum Lenken eines bandförmigen Lichtstrahlenbündels (35) auf die Behälterwand (38), während der Behälter die Inspektionsstation durchläuft, wobei das Lichtstrahlenbündel eine Längsausdehnung senkrecht zu der Mittelachse des Behälters (32) und parallel zu der Translationsrichtung des Behälters durch die Inspektionsstation aufweist; (c) einen Lichtsensor (48) sowie ein Abbildungslinsensystem (46; 98) zum Lenken von Anteilen des Lichts, die von Abschnitten der äußeren und der inneren Wandoberfläche des Behälters reflektiert werden, die dem Sensor (48) am nächsten liegen, auf den Sensor (48); und (d) einen Informationsprozessor (50), welcher auf die durch das Abbildungslinsensystem (46; 98) auf den Lichtsensor (48) gelenkten Lichtanteile anspricht, um die Dicke des Behälters (32) zwischen der äußeren und der inneren Wandoberfläche des Behälters zu bestimmen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Beleuchtungslinsensystem (36) das Lichtstrahlenbündel (35) kontinuierlich in jeden Behälter (32) lenkt, während sich dieser durch die Inspektionsstation bewegt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Fördereinrichtung (56) derart konstruiert ist, dass sie mehrere Behälter (32) der Reihe nach durch die Inspektionsstation bewegt, und wobei das Beleuchtungslinsensystem (36) einen Spiegel (84) sowie ein mit dem Spiegel gekoppeltes Stellglied (86) umfasst, um das Lichtstrahlenbündel (35) der Reihe nach auf jeden Behälter (32) zu lenken, während sich der Behälter durch die Inspektionsstation bewegt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Informationsprozessor (50) mit dem Stellglied (86) gekoppelt ist, um das Lenken des Lichts auf die Behälter (32) selektiv zu steuern.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–11, welche ferner einen Kodierer (52) umfasst, der mit der Fördereinrichtung (56) gekoppelt ist, wobei der Informationsprozessor (50) mit dem Kodierer (52) gekoppelt ist, um den Sensor (48) in Schritten der Behälterbewegung durch die Inspektionsstation hindurch abzutasten.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–12, wobei die Fördereinrichtung (56) eine Schiene (58) sowie ein Band (60) zum Abwälzen der Behälter (32) entlang der Schiene (58) umfasst, wobei die Lichtquelle (34) derart angeordnet ist, dass sie das Lichtstrahlenbündel (35) auf eine äußere Oberfläche des Behälters (32) angrenzend an die Schiene (58) lenkt.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–13, wobei das Abbildungslinsensystem (46; 98) eine Fresnel-Linse (70; 90) umfasst, die einen Brennpunkt auf dem Sensor (48) aufweist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–14, wobei die Lichtquelle (34) einen Laser umfasst und wobei das Beleuchtungslinsensystem (36; 36a; 81; 95) eine Zylinderlinse (62) umfasst, um den Ausgang des Lasers zu einem ebenen Lichtband aufzufächern, das einen Divergenzpunkt auf der Zylinderlinse (62) aufweist, sowie eine sekundäre Beleuchtungslinse (64; 72), die einen ersten Brennpunkt an dem Divergenzpunkt und einen zweiten Brennpunkt auf der äußeren Oberfläche des Behälters (32) aufweist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die sekundäre Linse (64; 72) eine Fresnel-Linse (72), eine sphärische Linse oder ein Paar Zylinderlinsen (64, 66) umfasst.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–14, wobei die Lichtquelle (34) einen Laser umfasst und wobei das Beleuchtungslinsensystem (36; 36a; 81; 95) eine sphärische Linse (82) zum Fokussieren des Ausgangs des Lasers, eine Fresnel-Linse (88) mit einem Brennpunkt an dem Brennpunkt der sphärischen Linse (82) sowie eine Zylinderlinse (90) mit einem Brennpunkt auf der äußeren Oberfläche des Behälters (32) umfasst.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, welche ferner einen Spiegel (84) umfasst, der im Brennpunkt der sphärischen Linse (82) angeordnet ist, sowie einen Motor (86), der mit dem Spiegel (84) gekoppelt ist, um das Beleuchtungslicht durch die Fresnel- und die Zylinderlinsen (88, 90) hindurch gesteuert zu lenken.
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