DE69507362T2

DE69507362T2 - Optisches Kontrollverfahren für Gegenstände

Info

Publication number: DE69507362T2
Application number: DE69507362T
Authority: DE
Inventors: Gaetano I-40100 Bologna De Pietra; Giancarlo I-40100 Bologna Fusari; Armando I-40100 Bologna Neri
Original assignee: GD SpA
Current assignee: GD SpA
Priority date: 1994-04-12
Filing date: 1995-04-04
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2015-04-05
Also published as: DE69507362D1; US5664026A; EP0677444B1; EP0677444A1; ITBO940153A0; JPH0858745A; ITBO940153A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Kontrollverfahren für Gegenstände.
Hier und im weiteren soll der Begriff "Kontrolle" für eine Kontrolle zur Feststellung, ob Gegenstände - z. B. Zuschnitte aus Pappe - der richtige Typ sind, und/oder ordnungsgemäß ausgerichtet sind und/oder mit der Vorderseite in die richtige Richtung weisen und/oder ordnungsgemäß angeordnet sind, gebraucht werden.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere vorteilhaft zur Kontrolle von Zuschnitten, welche fortfolgend einer weiterverarbeitenden Maschine in der Tabakindustrie, z. B. einer Zigarettenverpackungsmaschine, zugeführt werden, worauf die folgende Beschreibung rein beispielhaft Bezug nimmt.
Es ist bekannt, die Zuschnitte, welche entlang des Förderers einer Zigarettenverpackungsmaschine zugeführt werden, nach einem von zwei verschiedenen Prinzipien, welche beide in der US-A-4 053 056 beschrieben werden, zu kontrollieren.
Entsprechend dem ersten Prinzip wird die Oberflächenkontrolle mittels einer Multibit-Fotodiodenanordnung oder, mit anderen Worten einer Videokamera durchgeführt. Die Oberfläche wird entweder durch einen Lichtstrahl, welcher sich entlang paralleler Linien bewegt, oder durch einen Lichtstrahl, welcher sich entlang einer einzigen Linie bewegt oder erstreckt, abgetastet.
Bei dem zweiten der genannten Prinzipien wird die Oberflächenkontrolle durch einen die Oberfläche integrierenden Sensor, welcher normalerweise durch eine einzige Fotodiode oder dergleichen gebildet wird, welche das Licht von einer Oberfläche oder einer Oberflächenlinie aufnimmt und ein Signal aussendet, dessen Wert eine Funktion des gesamten Lichtes darstellt, welches von der Oberfläche oder der Linie abgetastet wurde.
Beide der o. g. Prinzipien haben den Nachteil, daß sie normalerweise sehr teuer sind, weil sie zur Auswertung der ermittelten Ergebnisse sehr teure Auswertungsprogramme benötigen.
Um die teuren Auswertungsprogramme zu umgehen, ist es bekannt, Zuschnitte, welche entlang des Förderers einer Zigarettenverpackungsmaschine zugeführt werden, unter Verwendung eines fest angeordneten digitalen Sensors zur Ermittlung des Durchganges einer vorgegebenen graphischen Markierung auf der Oberfläche jedes Zuschnittes in einem vorgegebenen Moment zu kontrollieren.
Im Fall, daß der Zuschnitt nicht der richtige Typ ist, oder die Oberseite nach unten zeigt, nicht in der richtigen Weise nach vorn weist oder einfach falsch angeordnet ist, gibt der digitale Sensor, wenn er den Durchgang der graphischen Markierung im vorgegebenen Moment nicht erfassen kann, ein Fehlersignal aus, um die Verpackungsmaschine anzuhalten.
Das vorstehende Verfahren beinhaltet einen besonders langwierigen Prozeß zur exakten Anordnung des digitalen Sensors in bezug zu den Zuschnitten. Weil der digitale Sensor lediglich ein JA-NEIN-Signal in Reaktion auf die Erfassung oder Nichterfassung einer graphischen Markierung an einem bestimmten Ort in einem bestimmten Moment ausgibt, muß der Sensor in bezug zur Bahn der Zuschnitte extrem genau angeordnet werden, um zu verhindern, daß selbst geringe und im wesentlichen akzeptable Ungenauigkeiten bei der Anordnung der Zuschnitte zu einem Anhalten der Maschine führen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Kontrolle von Zuschnitten zu entwickeln, durch welches der erwähnte Nachteil überwunden wird.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur optischen Kontrolle von Gegenständen eines vorgegebenen Typs vorgesehen; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Zuführung der Gegenstände durch eine Fördereinrichtung in geordneter Folge entlang einer vorgegebenen Bahn in einer vorgegebenen Förderrichtung und durch eine Erfassungsstation; Abtastung der Oberfläche jedes Gegenstandes durch eine Erfassungseinrichtung entlang einer vorgegebenen Abtastungsstrecke zur Erfassung der graphischen Merkmale jedes Gegenstandes in der Erfassungsstation, um ein Erfassungssignal als Funktion der graphischen Merkmale zu er zeugen, welche entlang der Abtastungsstrecke erfaßt wurden; Vergleich des Erfassungssignales mit einem zuvor gespeicherten Referenzsignal, welches sich auf den Typ des zu kontrollierenden Gegenstandes bezieht, um ein Fehlersignal zu erzeugen; dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal zusammen mit einer Anzahl von zugehörigen Daten gespeichert wird, welche sich auf die Lage der Abtastungsstrecke zum relevanten Gegenstand beziehen; und dadurch, daß die Lage der analogen Erfassungseinrichtung in bezug zur Bahn auf der Basis der zugehörigen Daten, die sich auf das Referenzsignal beziehen, abgeglichen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des vorgenannten Verfahrens ist die Erfassungseinrichtung als analoge Erfassungseinrichtung ausgebildet und vorzugsweise entlang einer Linie angeordnet, die parallel zur Förderrichtung liegt.
Die Erfindung soll nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert werden, wobei:
Fig. 1 eine perspektivische schematische Ansicht einer Zuschnitt-Kontrolleinheit zeigt, welche das erfindungsgemäße Verfahren nutzt; und
Fig. 2 die Funktionskurven wiedergibt, die sich auf das erfindungsgemäße Verfahren beziehen.
Mit dem Bezugszeichen 1 in Fig. 1 ist eine optische Kontrolleinheit zur Kontrolle von Gegenständen, z. B. von Zuschnitten 2 bei der Zuführung zu einem Eingang (nicht dargestellt) einer Zigarettenverpackungsmaschine (nicht dargestellt) bezeichnet.
In der folgenden Beschreibung wird rein beispielhaft auf zu kontrollierende Gegenstände, die Zuschnitte des beschriebenen Typs sind, Bezug genommen. Die Einheit 1 umfaßt ein Förderband 3, z. B. des im britischen Patent 1 571 465 beschriebenen Typs, zur Zuführung einer ordnungsgemäßen Folge von Zuschnitten 2 entlang einer Bahn 4 in einer Richtung 5 und durch eine Erfassungsstation 6.
Der Förderer 3 umfaßt ein Paar von Antriebsrädern 7 (in Fig. 1 ist nur eines dargestellt), von denen eines durch eine Welle 8 mit einem Motor 9 verbunden ist, um die Welle 8 und das Antriebsrad 7, wie in Fig. 1 dargestellt, im Uhrzeigersinn zu drehen. Der Förderer 3 umfaßt auch mindestens zwei Endlosbänder 10, welche miteinander durch eine Anzahl von Querteilen 11, von denen je zwei ein Fach 12 zur Aufnahme eines Zuschnittes 2 bilden, verbunden sind. Die Querteile 11 sind so angeordnet, daß sie entlang einer festen Platte 13 gleiten, die eine Förderfläche 14 für die Zuschnitte 2 bildet.
In einem kartesischen Bezugssystem XYZ erstreckt sich die Fläche 14 parallel zur XY-Ebene, wobei die Richtung 5 parallel zur Y Achse verläuft und jeder Zuschnitt 2 innerhalb eines entsprechenden Faches 12 aufgenommen ist, sowie seine Längsachse 15 parallel zur X-Achse verläuft.
An der Station 6 besitzt die Platte 13 eine seitliche Erweiterung 16, die von der Platte 13 in einer Richtung parallel zur X-Achse vorsteht und eine Erfassungseinrichtung 17 abstützt, welche eine dreiachsige Maschine 18 umfaßt. Die Maschine 18 besitzt ihrerseits einen festen Ständer 19, welcher auf der Erweiterung 16 parallel zur Z-Achse befestigt ist und seinerseits ein Gleitteil 20 abstützt, welches durch einen Motor 21 entlang des Ständers 19 bewegbar ist. Das Gleitteil 20 besitzt einen Arm 22, welcher parallel zur X-Achse verläuft und durch einen Motor 23 relativ zum Gleitteil 20 axial verschieblich ist, und dessen Ende zum Förderer 3 hin weist, und welcher an einer Welle 24 befestigt ist, die koaxial zum Arm 22 verläuft und um ihre Achse relativ zum Arm 22 mittels eines Motors 25 gedreht werden kann. Die Welle 24 ist mit einem Erfassungskopf 26 verbunden, welcher über der Bahn 4 angeordnet ist und eine analoge Fotozelle 27 aufweist, die in der YZ-Ebene durch den Motor 25 ausrichtbar ist, und welche sich für jeden Zuschnitt 2 durch die Station 6 bewegt und ein Signal S1 aussendet, welches Bestandteil einer Erfassungskurve 28 ist.
Die Einheit 1 umfaßt auch einen Steuerschaltkreis 29, welcher seinerseits eine Sendeeinrichtung 30 zur Aussendung eines Referenzsignales S2 besitzt, welches Bestandteil einer Referenzkurve 31 ist, sowie eine Vergleichseinrichtung 32, die zwei Eingänge zum Empfang der Signale S1 und S2 besitzt. Die Vergleichseinrichtung 32 vergleicht die Signale S1 und S2 auf der Basis eines Synchronsignales S3, welches durch einen Codierer 33, welcher mit der Welle 8 verbunden ist, erzeugt wird, um ein Fehlersignal, welches durch die Differenz zwischen den Signalen S1 und S2 gebildet wird, an einen Schwellwertschaltkreis 34 zu senden und ein digitales JA-NEIN-Signal S5 zu bilden.
Der Schaltkreis 29 umfaßt auch einen Prozessor 35, welcher eine Tastatur 36 aufweist, und welcher erstens zur Steuerung der Motoren 21, 23, 25; zweitens zur Steuerung der Sendeeinrichtung 30 in Abhängigkeit des zu sendenden Signales S2; und drittens zum Empfang des Signales 51 von der Fotozelle 27 dient. Im einzelnen sorgt der Prozessor 35 für die Speicherung der Signale S2 in Abhängigkeit von der eingegebenen Anzahl unterschiedlicher Zuschnitte 2 zusammen mit den entsprechenden Daten (Position der Fotozelle 27 in der XZ- Ebene und um die X-Achse) relativ zu jedem Signal S2.
Die Funktion der Einheit 1 soll nunmehr anhand eines Falles beschrieben werden, in welchem Zuschnitte 2, die dem Prozessor 35 unbekannt sind, entlang des Förderers 3 zugeführt werden. In diesem Fall wird die aktuelle Kontrolle durch ein selbstlernendes Verfahren ausgeführt, bei welchem ein Zuschnitt 2 des zu verwendenden Typs ordnungsgemäß in ein entsprechendes Fach 12 eingelegt und der Station 6 zugeführt wird. Gleichzeitig wird eine besonders charakteristische Linie 37 auf dem Zuschnitt 2 ausgewählt, entlang welcher die Erfassungsfunktion mittels der Erfassungseinrichtung 27 auszuführen ist, und die Motoren 21, 23, 25 werden betrieben, um die analoge Fotozelle 27 direkt über der ausgewählten Linie 37 und mit der erforderlichen Ausrichtung um die Achse der Welle 24 anzuordnen. An diesem Punkt wird der Zuschnitt 2 durch die Station 6 geführt, um die ausgewählte Linie 37 abzutasten und eine Erfassungskurve 28 zu bilden, welche durch den Prozessor 35 zusammen mit den zugehörigen Daten, welche die Daten bezüglich der Position des Kopfes 26 während der Erfassung, und die Daten, die durch den Codierer 33 in Abhängigkeit von der vom Zuschnitt 2 während der Erfassung in jedem Augenblick angenommenen Position gebildet werden, umfaßt, gespeichert wird, und die Kurve 28 wird dann als Referenzsignal 52 während der aktuellen Kontrolle verwendet.
In dem Fall, daß der zu kontrollierende Zuschnitt 2 ein Typ ist, welcher dem Prozessor 35 schon bekannt ist, d. h. in dem Fall, wenn das dem Zuschnitt entsprechende Referenzsignal bereits durch den Prozessor zusammen mit den zugehörigen Daten gespeichert wurde, wird das vorerwähnte Selbstlernverfahren natürlich übersprungen, und der Zuschnittstyp wird einfach über die Tastatur 36 eingegeben, um die Sendeeinrichtung 30 und die Maschine 18 über den Typ des auszusendenden Referenzsignales und die Position des Kopfes 26 entsprechend exakt zu informieren.
Wie Fig. 2 zeigt, sendet die analoge Fotozelle 27 während der aktuellen Kontrolle ein Signal 51 aus, welches eine vorgegebene Erfassungskurve 28 beinhaltet, während die Sendeeinrichtung 30 im Takt mit der Fotozelle 27 ein Referenzsignal 52 bildet, welches eine vorgegebene Referenzkurve 31 beinhaltet. Wie das Beispiel der Fig. 2 zeigt, werden normalerweise nur besonders charakteristische Bereiche - in diesem Falle die Bereiche A und B - der Kurven 28 und 31 durch die Vorrichtung 32 verglichen; wobei die Bereiche A und B selbstverständlich jeden Bereich der Kurven (oder auch die gesamten) Kurven 28 und 31 umfassen können.
Ein Wechsel im Typ des verwendeten Zuschnittes bereitet keine Schwierigkeit, weil in den meisten Fällen der neue Zuschnittstyp einfach über die Tastatur 36 eingegeben wird, um automatisch sowohl die korrekte Position des Kopfes 26 als auch den Typ des zu verwendenden Referenzsignales zu erhalten.
Das vorgenannte Verfahren zur Bestimmung des Typs, der Ausrichtung sowie der Anordnung von Zuschnitten 2 kann auch verwendet werden, um in ähnlicher Weise jeden Typ eines Produktes, welches z. B. Schachteln oder Packungen umfassen kann, die Bereiche mit unterschiedlichen Farben aufweisen, zu kontrollieren.

Claims

1. Verfahren zur optischen Kontrolle von Gegenständen (2) eines vorgegebenen Typs; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Zuführung der Gegenstände (2) durch eine Fördereinrichtung (3) in geordneter Folge entlang einer vorgegebenen Bahn (4) in einer vorgegebenen Förderrichtung (5) und durch eine Erfassungsstation (6); Abtastung der Oberfläche jedes Gegenstandes (2) durch eine Erfassungseinrichtung (27) entlang einer vorgegebenen Abtastungsstrecke (37) zur Erfassung der graphischen Merkmale jedes Gegenstandes (2) in der Erfassungsstation (6), um ein Erfassungssignal (51) als Funktion der graphischen Merkmale zu erzeugen, welche entlang der Abtastungsstrecke (37) erfaßt wurden; Vergleich des Erfassungssignales (51) mit einem zuvor gespeicherten Referenzsignal (52), welches sich auf den Typ des zu kontrollierenden Gegenstandes (2) bezieht, um ein Fehlersignal (54) zu erzeugen; dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal (51) zusammen mit einer Anzahl von zugehörigen Daten gespeichert wird, welche sich auf die Lage der Abtastungsstrecke (37) zum relevanten Gegenstand beziehen; und dadurch, daß die Lage der analogen Erfassungseinrichtung (27) in bezug zur Bahn (4) auf der Basis der zugehörigen Daten, die sich auf das Referenzsignal (51) beziehen, abgeglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (27) eine analoge Erfassungseinrichtung (27) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastungsstrecke (37) parallel zur Förderrichtung (5) liegt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen vorausgehenden Schritt auf weist, welcher seinerseits folgende Unterschritte umfaßt: Speicherung einer Anzahl von Referenzsignalen (52), welche sich auf die entsprechende Anzahl von unterschiedlichen Gegenstandstypen (2) beziehen, wobei jedes Referenzsignal (52) zusammen mit einer Anzahl von zugehörigen Daten gespeichert wird, die sich auf die Lage der Abtastungsstrecke (37) auf dem relevanten Gegenstand (2) beziehen; Auswahl des Referenzsignales (52) aus den Signalen in der Anzahl von Referenzsignalen (52), welches sich auf den zu kontrollierenden Typ des Gegenstandes (2) bezieht; und Justierung der Lage der Erfassungseinrichtung (27) in bezug zur Bahn (4) auf der Basis der zugehörigen Daten, welche sich auf das ausgewählte Referenzsignal (52) beziehen.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen weiteren Schritt zur Erlangung eines Erfassungssignales (51) eines vorgegebenen Gegenstandstyps (2) zusammen mit einer Anzahl von zugehörigen Daten, welche sich auf die Lage der Abtastungsstrecke (37) beziehen, mittels eines Selbstlernprozesses; die Speicherung des Erfassungssignales (51) und der relevanten zugehörigen Daten; und die Verwendung des gespeicherten Erfassungssignales (51) als Referenzsignal (52) zur Kontrolle der Gegenstände (2) des vorgegebenen Typs umfaßt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (3) durch eine Codiereinrichtung (33) gesteuert wird, um ein Synchronisationssignal (53) zu erhalten, und das Erfassungssignal (51) mit dem Referenzsignal (52) unter Steuerung des Synchronisationssignales (53) verglichen wird, um das Fehlersignal (54) auszugeben.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal (54) einer Schwellwertschaltung (34) zwecks Ausgabe eines JA-NEIN-Signales (55) zugeleitet wird, um die Fördereinrichtung (3) wahlweise anzuhalten, wenn das Fehlersignal (54) den Schwellwert um einen bestimmten Wert überschreitet.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal (52) und das Erfassungssignal (51) in ihrer Reihenfolge eine Referenzkurve (31) und eine Erfassungskurve (28) bilden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände (2) Zuschnitte (2) zur Zuführung zum Eingang einer Verpackungsmaschine sind.