NL7902150A

NL7902150A - Optical fault detection in glass bottles - using scanning beam mirror rotation and integrating sphere and photodetector evaluation

Info

Publication number: NL7902150A
Application number: NL7902150A
Authority: NL
Original assignee: Kirin Brewery
Priority date: 1979-03-19
Filing date: 1979-03-19
Publication date: 1980-09-23
Also published as: NL181236B; NL181236C

Abstract

An arrangement detecting faults in glass bottles, eg. those for alcoholic drinks having been returned for re-use, has a light source and optical system and is capable of detecting all types of possible faults in bottles or similar objects. Conventional devices tend to miss faults in side walls and their sources are directed at the base of the object. Two oscillating mirrors (14, 15) in the path of the light (11) from a source (10) imparts a circular or spiral scanning motion to the light beam. The beam can thus scan the desired surfaces of the object (22) under test. The light from the object is evaluated for faults in an integrating sphere (24) with a photodetector (27) receiving light reflected from the sphere's inner surface.

Description

t ,y \ vo 7^18 __t, y \ vo 7 ^ 18 __

Kirin Beer Kabushiki Kaisha Tokio, Japan.Kirin Beer Kabushiki Kaisha Tokyo, Japan.

Optisch stelsel voor het detecteren van barsten in flessen of dergelijke.Optical system for detecting cracks in bottles or the like.

De uitvinding heeft betrekking op een stelsel voor het optisch detecteren van barsten in flessen, bekers, schalen, blikken en verschillende andere houders of soortgelijke voorwerpen. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een stelsel voor het auto-5 matisch detecteren van barsten in gebruikte en gereinigde flessen voor frisdranken of alcoholhoudende dranken, voorafgaande aan het opnieuw vullen van dergelijke flessen. Onder de uitdrukking "barsten” dienen verstaan te worden scheuren, breuken, kloofjes, krassen, aangehecht vreemd materiaal en iedere andere onvolmaaktheid, die met het stelsel 10 van de uitvinding kan worden gedetecteerd.The invention relates to a system for the optical detection of cracks in bottles, cups, trays, cans and various other containers or similar objects. More particularly, the invention relates to a system for automatically detecting cracks in used and cleaned bottles for soft drinks or alcoholic beverages prior to refilling such bottles. By the term "cracks" is to be understood cracks, fractures, cracks, scratches, foreign matter adhered to and any other imperfection detectable by the system 10 of the invention.

Flessen voor bepaalde frisdranken of alcoholhoudende dranken worden opnieuw gebruikt, d.w.z. zij worden teruggenomen van de consument, gereinigd en voor hernieuwd gebruik benut. Machines voor het reinigen van flessen, die op dit moment in gebruik zijn, zijn evenwel 15 zodanig, dat zij niet altijd noodzakelijkerwijs de flessen vrij kunnen maken van alle vreemde deeltjes, die daar stevig aan zouden kunnen kleven. Toorts kunnen flessen barsten hebben opgelopen of kunnen soortgelijke afwijkingen daarin zijn gevormd. Al dergelijke onvolmaakte - flessen dienen onderscheiden te kunnen worden van foutloze exemplaren, 20 voordat zij opnieuw worden gevuld en zij dienen niet opnieuw gebruikt te worden uit het oogpunt van hygiëne of het vóórkomen van werkelijk of mogelijk gevaar.Bottles for certain soft or alcoholic drinks are reused, i.e. they are taken back from the consumer, cleaned and used for reuse. However, bottle cleaning machines currently in use are such that they may not necessarily always clear the bottles of any foreign particles that could adhere firmly to them. Torch bottles may have burst or similar defects may have formed therein. All such imperfect bottles should be distinguishable from flawless ones before refilling and they should not be reused for hygiene or prevention of actual or potential hazards.

Bij een bekende gebruikelijke inrichting voor het detecteren van afwijkingen in flessen wordt een lichtbron onder de te onderzoeken 25 fles toegepast, die het gehele oppervlak van de bodem van de fles bestraalt. Ter plaatse van de mond van de fles is een fotodetector opgesteld, die de aanwezigheid van een barst of andere onvolmaaktheid, indien aanwezig, in de fles detecteert aan de hand van de intensiteit van het invallende licht dat door de bodem is gepasseerd.In a known conventional device for detecting deviations in bottles, a light source is used under the bottle to be examined, which irradiates the entire surface of the bottom of the bottle. A photodetector is located at the mouth of the bottle, which detects the presence of a crack or other imperfection, if any, in the bottle based on the intensity of the incident light that has passed through the bottom.

30 Een nadeel van deze bekende inrichting is het betrekkelijk 7902150 2 slechte vermogen tot het detecteren van gelocaliseerde onvolmaaktheden en onvolmaaktheden, die gelegen zijn aangrenzend aan de omtrek van. de af op de zijwand van de fles. Dit nadeel komt in hoofdzaak voort uit de toepassing van licht op alleen de "bodem van de fles en uit de onvol-5 doende intensiteit van het licht. Aangezien voorts het licht éénmalig op de bodem van de fles valt, moet de fotodetector een mogelijke onvolmaaktheid detecteren uit een zeer geringe wijziging in de invallende straling.A drawback of this known device is the relatively poor ability to detect localized imperfections and imperfections located adjacent to the perimeter of. the finish on the side wall of the bottle. This drawback mainly arises from the application of light to the bottom of the bottle only and from the insufficient intensity of the light. Furthermore, since the light falls once on the bottom of the bottle, the photo detector must have a possible imperfection detect from a very slight change in the incident radiation.

Een ander nadeel van de bekende inrichting is het onvermogen 10 of tenminste het zeer geringe vermogen om transparante vreemde deeltjes, zoals bijvoorbeeld cellofaan, te detecteren, die aan de fles hechten, vanwege de zeer geringe wijziging in de hoeveelheid (intensiteit) van het doorgaande licht tengevolge van de aanwezigheid van het vreemde materiaal. Dit is een onvermijdelijk resultaat van het werkingsbeginsel 15 van het detecteren van onvolmaaktheden in een fles uit de intensiteit van het licht, dat door de bodem is gedrongen.Another disadvantage of the known device is the inability to detect transparent foreign particles, such as, for example, cellophane, which adhere to the bottle due to the very small change in the amount (intensity) of the transmitted light due to the presence of the foreign material. This is an inevitable result of the operating principle of detecting imperfections in a bottle from the intensity of the light that has penetrated the bottom.

Doel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterd stelsel voor nauwkeurig detecteren van alle mogelijke onvolmaaktheden in flessen en andere voorwerpen.The object of the invention is to provide an improved system for accurately detecting all possible imperfections in bottles and other objects.

20 Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijk systeem, dat in staat is tot het detecteren van onvolmaaktheden, die zich niet slechts ter plaatse van de bodem bevinden, maar ook onvolmaaktheden op de zijwand van een fles of dergelijke. —Another object of the invention is to provide such a system, which is capable of detecting imperfections which are not only at the location of the bottom, but also imperfections on the side wall of a bottle or the like. -

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een____ 25 dergelijk stelsel, dat op de juiste wijze respondeert, zelfs, op transparante vreemde deeltjes,, die aan een fles of dergelijke op enige plaats daarop kleven.Another object of the invention is to provide such a system that responds appropriately even to transparent foreign particles adhering to a bottle or the like in some place thereon.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een detectiesysteem voor onvolmaaktheden, dat zelfs bij een helder 30 omgevingslicht werkt zonder verlies van of afname van de bovengenoemde voordelen.Yet another object of the invention is to provide a flaw detection system that operates even in bright ambient light without losing or diminishing the above advantages.

Kort gezegd verschaft de uitvinding een barstdetectie-stelsel omvattende middelen voor het vormen van een lichtbundel, middelen opgesteld in de baan van de lichtbundel voor het verschaffen van 35 een ringvormige of spiraalvormige aftastbeweging daaraan, zodanig dat 7902150 i -¾ 3 de lichtbundel alle oppervlakken kan aftasten van een voorwerp, dat in een vooraf aangegeven stand voor onderzoek met tietrekking tot aanwezigheid of afwezigheid van een onvolmaaktheid wordt gehouden, en middelen voor het ontvangen van de lichtbundel, die het voorwerp heeft af getast 5 en voor het detecteren van een harst of onvolmaaktheid,indien aanwezig in het voorwerp,uit de intensiteit van het invallende licht.Briefly, the invention provides a burst detection system comprising means for forming a light beam, means disposed in the path of the light beam to provide an annular or spiral scanning motion thereto such that the light beam can cover all surfaces. scanning an object held in a predetermined position for examination for the presence or absence of an imperfection, and means for receiving the beam of light which the object has been scanned and detecting a resin or imperfection , if present in the object, from the intensity of the incident light.

Het detectiestelsel voor onvolmaaktheden maakt gewoonlijk gebruik van een laserbron, bijvoorbeeld een gaslaser, als lichtbron.The imperfection detection system usually uses a laser source, for example a gas laser, as the light source.

Verschillende middelen kunnen worden toegepast voor het veroorzaken van 10 de ringvormige of spiraalvormige aftastbeweging van de laserbundel.Various means can be used to cause the annular or spiral scanning movement of the laser beam.

Volgens een voorbeeld van een van dergelijke mogelijke middelen, worden twee spiegels, die in staat zijn om de laserbundel opeenvolgend te weerkaatsen, opgesteld voor een gecorreleerde oscillatie rond respectieve assen onder rechte hoeken ten opzichte van elkaar.According to an example of one such possible means, two mirrors capable of reflecting the laser beam successively are arranged for a correlated oscillation about respective axes at right angles to each other.

15 Wanneer het te onderzoeken voorwerp bijvoorbeeld een bier fles is met een betrekkelijk nauw toelopende mond, kan een convergerende lens zijn opgesteld tussen het oscillerende spiegelstelsel en de fles, die in de vooraf vastgestelde stand ligt. Gefocusseerd op de mond van de fles dient de convergerende lens voor het richten van de laser-20 bundel in de fles, zodat de bundel de bodem zowel als de zijwand van de fles punt-voor-punt kan aftasten.For example, when the object to be examined is a beer bottle with a relatively narrow mouth, a converging lens may be arranged between the oscillating mirror system and the bottle, which is in the predetermined position. Focusing on the mouth of the bottle, the converging lens serves to direct the laser beam into the bottle so that the beam can scan the bottom as well as the side wall of the bottle point by point.

Een groot aantal middelen kan eveneens worden gebruikt voor het opvangen van de laserbundel, die de fles heeft af getast en voor het daaruit detecteren van een mogelijke barst of onvolmaaktheid in de fles.A wide variety of means can also be used to capture the laser beam that has scanned the bottle and to detect a possible crack or imperfection in the bottle therefrom.

25 Eén van dergelijke middelen omvat een integrerende bol, opgesteld voor het ontvangen van de laserbundel, die door de fles is gepasseerd en een fotodetector bevestigd in het venster van de integrerende bol, teneinde bestraald te worden door het licht, dat door het binnenoppervlak daarvan is weerkaatst. Iedere onvolmaaktheid in de fles laat zich zelf ken-30 nen als een wijziging in de elektrische uitgang van de fotodetector.One such means includes an integrating sphere arranged to receive the laser beam passed through the bottle and a photodetector mounted in the window of the integrating sphere to be irradiated by the light passing through its inner surface reflected. Any imperfection in the bottle can be identified as a change in the electrical output of the photodetector.

Derhalve maakt de uitvinding met zijn punt-voor-punt aftastbeginsel het mogelijk, dat een barst of onvolmaaktheid in een fles of dergelijke met grote nauwkeurigheid wordt gedetecteerd.Therefore, the invention with its point-by-point scanning principle allows a crack or imperfection to be detected in a bottle or the like with great accuracy.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening, 35 waarin: 7902150 * 7 fig. 1 een schematische weergave is van een voorkeursuitvoeringsvorm van het detectiestelsel volgens de uitvinding, fig. 2 een schematische weergave is ter toelichting van hoe de middelen voor het oscilleren van iedere spiegel van een trillend 5 spiegelstelsel, dat wordt toegepast in het detectiestelsel volgens fig.The invention is elucidated with reference to the drawing, in which: 7902150 * 7 Fig. 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of the detection system according to the invention, Fig. 2 is a schematic representation explaining how the means for oscillating of each mirror of a vibrating mirror system used in the detection system according to fig.

1, een ringvormige of spiraalvormige aftastheweging aan de laserbundel verschaffen, fig. 3 een dwarsdoorsnede weergeeft door een foto-elektrisch. detectie-orgaan in het stelsel volgens fig, 1, waarbij in het bijzonder 10 de integrerende bol van het foto-elektrische detectie-orgaan is weergegeven in het juiste plaatsverband ten opzichte van de te onderzoeken fles, fig. I* een gedeeltelijke, vergrote weergave in dwarsdoorsnede in verticale richting is door een te onderzoeken fles, welke 15 weergave dient ter toelichting van de breking van de aftastende, laserbundel, wanneer deze passeert door de omtrek van de bodem van de fles, fig. 5A een bovenaanzicht weergeeft van een vel geslepen glas, dat de inlaadopening van de integrerende bol in het stelsel volgens fig. 1 bedekt, waarbij voorts is aangegeven de baan, .die door 20 de, laserbundel op het geslepen glas wordt afgetekend tijdens een enkele aftastcyclus, terwijl de letter A de aanwezigheid van een onvolmaaktheid in de fles, die wordt onderzocht, aangeeft, fig. 5B een grafische weergave is van de intensiteit van het licht, dat tijdens de enkele aftasting door de laserbundel, zoals 25 weergegeven in fig. 5A, valt op de fotodetector, die deel uitmaakt van het foto-elektrische detectie-orgaan in het stelsel volgens fig. 1, waarbij de letter B in deze grafiek een afname in de intensiteit van het invallende licht aangeeft, die correspondeert met de onvolmaaktheid A in de fles, zoals weergegeven in fig. 5A, 30 fig. 6 een weergave in perspectief is ter toelichting hoe de ringvormige of spiraalvormige aftastbeweging wordt verschaft aan de laserbundel door het oscillerende spiegelstelsel, dat wordt toegepast in het detectiestelsel volgens fig. 1, fig. TA en 7B grafische weergaven zijn van het werkings-35 beginsel van het oscillerende spiegelstelsel volgens fig. 6, 7902150 V · 5 fig. 8 een schematische weergave is van een andere voorkeur suitvoeringsvorm van het detectiestelsel volgens de uitvinding, fig. 9 een schematische weergave is van nog een andere uitvoeringsvorm van een detectiestelsel volgens de uitvinding, 5 fig. .10 eveneens een schematische weergave is ter toelich ting van het werkingsbeginsel van het detectiestelsel volgens fig. 9j en fig. 11 een schematisch zij-aanzicht is van een gewijzigde uitvoeringsvorm van het oscillerende spiegelstelsel, dat wordt toege-10 past in de detectiestelsels volgens de fig. 1, 8 en 9j waarbij slechts êén van de vereiste twee spiegels is weergegeven samen met de direct daarmee verbonden middelen.1, provide an annular or helical scan weight to the laser beam, FIG. 3 is a cross section through a photoelectric. detecting member in the system according to fig. 1, in particular the integrating sphere of the photoelectric detecting member is shown in the correct position with respect to the bottle to be examined, fig. I * is a partial, enlarged view is a cross-sectional view in vertical direction through an examining bottle, illustrating the refraction of the scanning laser beam as it passes through the periphery of the bottom of the bottle, FIG. 5A shows a plan view of a sheet of ground glass covering the loading opening of the integrating sphere in the system of FIG. 1, further indicating the path drawn by the laser beam on the ground glass during a single scanning cycle, while the letter A indicates the presence of an imperfection in the bottle being examined indicates, Fig. 5B is a graphical representation of the intensity of the light, which during the single scan by the laser beam, such as s 25 shown in Fig. 5A falls on the photodetector, which is part of the photoelectric detector in the system of Fig. 1, the letter B in this graph indicating a decrease in the intensity of the incident light, corresponding to the imperfection A in the bottle, as shown in Fig. 5A, Fig. 6 is a perspective view for explaining how the annular or spiral scanning motion is imparted to the laser beam by the oscillating mirror system used in the detection system 1, FIG. TA and 7B are graphical representations of the principle of operation of the oscillating mirror system of FIG. 6, 7902150 V, FIG. 8 is a schematic representation of another preferred embodiment of the detection system of the invention Fig. 9 is a schematic representation of yet another embodiment of a detection system according to the invention, Fig. 10 is also a schematic representation of the Explanation of the principle of operation of the detection system of Fig. 9j and Fig. 11 is a schematic side view of a modified embodiment of the oscillating mirror system used in the detection systems of Figs. 1, 8 and 9j in which only one of the required two mirrors is shown together with the means directly associated therewith.

Een uitvoeringsvorm van het detectiestelsel voor het detecteren van onvolmaaktheden in flessen volgens de uitvinding is weergege-15 ven in fig. 1 en omvat een laser inrichting of laser 10, bijvoorbeeld een laser van het helium-neon of kooldioxyde type. Een convergerende lens 12 is opgesteld aangrenzend aan de laser 10 in de haan 1T van de laserbundel voor het convergeren daarvan. De geconvergeerde laserbundel treft een oscillerend spiegelstelsel 13, dat dient om een ringvormige 20 of spiraalvórmige aftastbeweging aan de bundel te verschaffen.An embodiment of the detection system for detecting imperfections in bottles according to the invention is shown in Fig. 1 and comprises a laser device or laser 10, for example a laser of the helium neon or carbon dioxide type. A converging lens 12 is arranged adjacent to the laser 10 in the cock 1T of the laser beam for converging it. The converged laser beam strikes an oscillating mirror array 13 which serves to provide an annular or spiral scanning motion to the beam.

Het oscillerende spiegelstelsel 13 omvat een eerste reflecterende spiegel 1¼ en een tweede reflecterende spiegel 15· De eerste spiegel 1U is opgesteld voor het direct ontvangen van de geconvergeerde laserbundel 11 en maakt een hoek ten opzichte van de hundelas. De tweede 25 spiegel 15 is opgesteld voor het reflecteren van de laserbundel 11, die is weerkaatst tegen de eerste spiegel 1^ en maakt eveneens een hoek met de as van de invallende bundel.The oscillating mirror array 13 includes a first reflecting mirror 1¼ and a second reflecting mirror 15. The first mirror 1U is arranged to receive the converged laser beam 11 directly and at an angle to the beam axis. The second mirror 15 is arranged to reflect the laser beam 11 reflected from the first mirror 11 and also angled with the incident beam axis.

Zoals beter blijkt uit fig. 2 is ieder van de spiegels 1^· en 15 van het oscillerende spiegelstelsel 13 draaibaar opgesteld door 30 toepassing van een paar taatsen 28, die co-lineair zijn bevestigd op de metalen basis voor oscillatie daarop. De taatsen 28 van iedere oscillerende spiegel 14 en 15 zijn elektrisch verbonden met een wisselspan-ningsbron 16 en vormen een gesloten elektrische keten 17 daarmee. Deze gesloten keten omvat een spoelwinding 18 die direct verbonden is met 35 één van de taatsen 28 en opgesteld in een magneetveld, dat wordt opgewekt door een permanente magneet 19· 790 2 1 50 »2 βAs better seen from Fig. 2, each of the mirrors 11 and 15 of the oscillating mirror system 13 is rotatably arranged using a pair of eyelets 28 mounted co-linearly on the metal base for oscillation thereon. The springs 28 of each oscillating mirror 14 and 15 are electrically connected to an AC voltage source 16 and form a closed electrical circuit 17 therewith. This closed circuit comprises a coil winding 18 which is directly connected to one of the springs 28 and arranged in a magnetic field, which is generated by a permanent magnet 19 · 790 2 1 50 »2 β

Door in de respectievelijke gesloten ketens 1J van de ' spiegels lU en 15 wisselstromen te laten lopen, die 90° uit fase zijn ten opzichte van elkaar, kunnen deze spiegels rond de taatsen 28 oscilleren door de spoelwinding 18, die in de vaste magneetvelden ligt, 5 zoals volgt uit de regel van Fleming. Het aangegeven faseverband van de wisselstromen correleert de oscillaties van de spiegels 1U en 15» zodat deze samenwerken om een ringvormige aftastbeweging aan de geconvergeerde laserbundel 11 te verschaffen, wanneer deze laatste wordt gereflecteerd door de opeenvolgende spiegels. Een continue wijziging in de hoek 10 of amplitude van de oscillatie van de spiegels ^k en 15 resulteert in een continue wijziging in de diameter van de aftastlus van de laserbundel, gemeten in een vast vlak. Over de functie van het oscillerende spiegelstelsel 13 kan nog het volgende worden opgemerkt.By passing alternating currents 90 ° out of phase with respect to each other in the respective closed circuits 1J of the mirrors 1U and 15, these mirrors can oscillate around the springs 28 by the coil winding 18, which lies in the fixed magnetic fields, 5 as follows from Fleming's rule. The indicated phase relationship of the alternating currents correlates the oscillations of the mirrors 1U and 15 so that they cooperate to provide an annular scanning motion to the converged laser beam 11 when the latter is reflected by the successive mirrors. A continuous change in the angle 10 or amplitude of the oscillation of the mirrors ^ k and 15 results in a continuous change in the diameter of the scanning loop of the laser beam, measured in a fixed plane. The following can be said about the function of the oscillating mirror system 13.

Zoals blijkt uit fig. 1 passeert de geconvergeerde laser-15 bundel 11, die de ringvormige aftastbeweging heeft verkregen, door een andere convergerende lens 20 in een fles 22, bijvoorbeeld een gebruikte en gereinigde bierfles, die^een vooraf bepaalde stand wordt gehouden en die onderzocht moet worden op de aanwezigheid van barsten of andere onvolmaaktheden. De kromming van het oppervlak van deze convergerende 20 lens 20, die is weergegeven als van het dubbele convexe type, en de afstand ten opzichte van de fles 22, zijn zodanig bepaald, dat het brandpunt kan liggen ter plaatse van de mond van de fles of daaromtrent.As can be seen from Fig. 1, the converged laser-15 beam 11, which has obtained the annular scanning movement, passes through another converging lens 20 in a bottle 22, for example a used and cleaned beer bottle, which is held in a predetermined position and which should be examined for the presence of cracks or other imperfections. The curvature of the surface of this converging lens 20, shown as of the double convex type, and the distance from the bottle 22, are determined such that the focal point can be at the mouth of the bottle or in that regard.

Derhalve dient de convergerende lens 20 voor het richten van -— de aftastende laserbundel 11 in de fles 22 door de mond daarvan. Door—--- 25 continu de diameter van de aftastlus van de bundel in een vast vlak te variëren, zoals eerder aangegeven, zal de bundel niet slechts het inwendige oppervlak van de bodem aftasten maar eveneens dat van de gehele zijwand van de fles 22.Therefore, the converging lens 20 serves to direct the scanning laser beam 11 into the bottle 22 through its mouth. By continuously varying the diameter of the scanning loop of the bundle in a fixed plane, as previously indicated, the bundle will scan not only the interior surface of the bottom but also that of the entire side wall of the bottle 22.

Een vel geslepen glas 2k wordt opgesteld in de baan 23 van 30 de aftastende laserbundel, die door de fles 22 is gepasseerd, teneinde daardoor te worden bestraald. Uadat op deze wijze de geslepen glasplaat 2b is bestraald wordt de laserbundel gericht op de foto-elektrische detectie-organen, die in liet algemeen met 25 zijn aangegeven. Bij deze bepaalde uitvoeringsvorm omvatten de foto—elektrische detectie-organen 35 25 een integrerende bol 26, bevestigd direct onder de geslepen glazen 7902150 τ plaat 2h met de inlaatopening 26a gehouden tegen het glas en een foto-elektrische detector 27 gemonteerd in het gebruikelijke venster van de integrerende hol.A sheet of ground glass 2k is arranged in the path 23 of the scanning laser beam that has passed through the bottle 22 to be irradiated therethrough. After the ground glass plate 2b has been irradiated in this manner, the laser beam is aimed at the photoelectric detectors, which are generally indicated at 25. In this particular embodiment, the photoelectric sensing members 35 comprise an integrating sphere 26 mounted directly under the ground glass 7902150 τ plate 2h with the inlet opening 26a held against the glass and a photoelectric detector 27 mounted in the conventional window of the integrating hollow.

Bijzonderheden van de foto-elektrische detector 25 zijn in 5 fig. 3 weergegeven. Het fotogevoelige oppervlak van de foto-elektrische detector 27 is vlak verlopend opgesteld met het binnenoppervlak van de integrerende hol 26 en hij voorkeur georiënteerd naar het centrum van de bodem van de hol. De integrerende hol 26, die de laserbundel ontvangt uit het geslepen glas 2k door de inlaatopening 26a, dient voor het 10 reflecteren van de inkomende bundel naar de foto-elektrische detector 27· De diameter D^ van de opening 26a van de integrerende hol is op geschikte wijze groter dan de diameter d van de fles 22 zodat de laserbundel, die ieder deel van de fles heeft af getast, de hol kan betreden.Details of the photoelectric detector 25 are shown in Figure 3. The photosensitive surface of the photoelectric detector 27 is disposed flush with the inner surface of the integrating hollow 26 and preferably oriented toward the center of the bottom of the hollow. The integrating hollow 26, which receives the laser beam from the ground glass 2k through the inlet opening 26a, serves to reflect the incoming beam to the photoelectric detector 27 · The diameter D ^ of the opening 26a of the integrating hollow is at suitably larger than the diameter d of the bottle 22 so that the laser beam which has scanned each part of the bottle can enter the hollow.

De technieken voor het vervaardigen van glazen flessen zijn 15 tegenwoordig zodanig, dat de bodems van flessen, in het bijzonder langs de omtrekdelen daarvan,een ongelijkmatige dikte hebben. Dit verschijnsel, mogelijkerwijze gecombineerd met het brekend vermogen van de bodem-wand, kan een onregelmatige diffusie of afbuiging van de aftastende laserbundel veroorzaken. In sommige gevallen, zoals weergegeven in fig. 20 kan de laserbundel, die de omtrek van de bodem van de fles aftast, naar buiten worden afgebogen over een hoek α van meer dan 50° ten opzichte van een rechtlijnige baan. De inlaatopening 26a van de integrerende bol 26 dient derhalve voldoende groot te zijn ten opzichte van de flesdiameter d en de afstand L tussen fles en bol, zodat alle naar 25 buiten gebroken licht_wordt ontvangen.The techniques of manufacturing glass bottles are currently such that the bottoms of bottles, especially along the peripheral parts thereof, have an uneven thickness. This phenomenon, possibly combined with the bottom-wall breaking ability, can cause irregular diffusion or deflection of the scanning laser beam. In some cases, as shown in Fig. 20, the laser beam scanning the periphery of the bottom of the bottle can be deflected outward by an angle α of more than 50 ° from a rectilinear path. The inlet opening 26a of the integrating sphere 26 should therefore be sufficiently large with respect to the bottle diameter d and the distance L between bottle and sphere, so that all outwardly broken light is received.

Bij voorkeur bedraagt de diamter D^ van de opening 26a van de integrerende bol ongeveer 80$ van de binnendiameter D^ van de bol. Deze diameter van de opening is groter dan die van gebruikelijke in de handel verkrijgbare integrerende bollen. De integrerende bol 26 met een 30 dergelijke opening 26a kan in totaalafmetingen worden verkleind zonder dat het vermogen om de laser'bundel op te vangen wordt opgeofferd. De toepassing van een dergelijke integrerende bol met kleine afmetingen draagt wezenlijk bij aan de verkleining van de installatieruimte voor het volledige detectiestelsel en voorts aan het gemak van installatie, 35 bewaking en onderhoud.Preferably, the diameter D ^ of the opening 26a of the integrating sphere is approximately 80% of the inner diameter D ^ of the sphere. This opening diameter is larger than that of conventional commercially available integrating spheres. The integrating sphere 26 with such an aperture 26a can be reduced in overall dimensions without sacrificing the ability to receive the laser beam. The use of such a small-sized integrating sphere substantially contributes to reducing the installation space for the entire detection system and further to ease of installation, monitoring and maintenance.

7902150 v 4 87902150 v 4 8

Wanneer aangenomen wordt, dat de te onderzoeken flessen diameters hebben van tot.ongeveer 75 mm kan de integrerende bol 26 een inwendige diameter van 150 mm en een openingsdiameter van 120 mm hebben. Zoals bekend reflecteert het sferische binnenoppervlak van de 5 integrerende bol 26 de invallende laserbundel naar de foto-elektrische detector 27·Assuming that the bottles to be examined have diameters of up to about 75 mm, the integrating sphere 26 may have an internal diameter of 150 mm and an opening diameter of 120 mm. As is known, the spherical inner surface of the integrating sphere 26 reflects the incident laser beam to the photoelectric detector 27

De foto-elektrische detector 27 vertoont een wijziging in de amplitude van de uitgangsstroom, wanneer de invallende straling is gemoduleerd door een onvolmaaktheid in de fles 22. Deze wijziging in de 10 uitgang van de foto-elektrische detector 27 dient als indicatie van de aanwezigheid van een onvolmaaktheid in de fles, die wordt beproefd.The photoelectric detector 27 shows a change in the amplitude of the output current when the incident radiation is modulated by an imperfection in the bottle 22. This change in the output of the photoelectric detector 27 serves as an indication of the presence of an imperfection in the bottle, which is being tested.

Een meer gedetailleerde uiteenzetting van dit procédé van detectie van onzuiverheden volgt hierna.A more detailed explanation of this impurity detection process follows.

Wanneer op de bodem van de fles 22 enig vreemd materiaal 15 kleeft, of wanneer in de bodem een kras, barst of ander defect aanwezig is, zal de ringvormige of spiraalvormige aftastende laserbundel diffuse reflectie en absorptie ondergaan bij het treffen van een dergelijk defect deel van de flesbodem. Dit resulteert uiteraard in een afname in de intensiteit van het licht, dat de integrerende bol 26 door het 20 geslepen glas 2b betreedt. Wanneer daarentegen één of andere onvolmaaktheid in de zijwand van de fles 22 is gelegen, zal de onvolmaaktheid de aftastende laserbundel onderscheppen of diffuus reflecteren. Het resultaat is opnieuw een afname in de intensiteit van het licht, dat in de integrerende bol 26 terechtkomt. Aangezien het totale invallende 25 licht van de integrerende bol 26 daardoor wordt gereflecteerd naar de foto-elektrische detector 27> detecteert de laatste de aanwezigheid van een onvolmaaktheid ergens in de fles 22 uit de afname van de invallende straling.If any foreign material 15 sticks to the bottom of the bottle 22, or if there is a scratch, crack or other defect in the bottom, the annular or spiral scanning laser beam will undergo diffuse reflection and absorption upon impacting such defective part of the bottle bottom. This naturally results in a decrease in the intensity of the light entering the integrating sphere 26 through the ground glass 2b. On the other hand, if some imperfection is located in the side wall of the bottle 22, the imperfection will intercept or reflect diffusely the scanning laser beam. The result is yet another decrease in the intensity of the light entering the integrating sphere 26. Since the total incident light from the integrating sphere 26 is thereby reflected to the photoelectric detector 27, the latter detects the presence of an imperfection somewhere in the bottle 22 from the decrease in incident radiation.

Beschouwing van de fig. 5A en 5B zal de werking van de 30 foto-elektrische detector 27 verder verduidelijken. Fig. 5A geeft de baan van de aftastende laserbundel weer, zoals het spoor daarvan wordt gevormd op het geslepen glas 2b tijdens een enkele ringvormige of cirkelvormige aftasting van de fles 22. De aftastende bundel heeft een onzuiverheid ontmoet bij A, welk punt zich in werkelijkheid overal in 35 de bodem of zijwand van de fles kan bevinden. Op deze defect-plaats AConsideration of FIGS. 5A and 5B will further illustrate the operation of the photoelectric detector 27. Fig. 5A shows the trajectory of the scanning laser beam, as its trace is formed on the ground glass 2b during a single annular or circular scanning of the bottle 22. The scanning beam has encountered an impurity at A, which is in reality everywhere in 35 may be the bottom or side wall of the bottle. At this defect point A

79021507902150

Jr " 9 is de aftastende bundel geblokkeerd of diffuus gereflecteerd, hetgeen resulteert in een overeenkomstige wijziging in de intensiteit van het licht, dat door de integrerende bol 26 en derhalve door de foto-elektri-sche detector 2T wordt ontvangen.Jr "9, the scanning beam is blocked or diffusely reflected, resulting in a corresponding change in the intensity of the light received by the integrating sphere 26 and therefore by the photoelectric detector 2T.

5 De grafiek van fig. 5B toont een kromme van de corresponde rende invallende straling op de foto-elektrische detector 27 en derhalve van de uitgangsstroom daarvan tegen de tijd. De onzuiverheid in de fles bij A, ontmoet door de aftastende laserbundel, zoals boven beschreven, heeft een plotselinge afname bij B veroorzaakt in de invallende straling 10 en dientengevolge in de uitgangsstroom van de foto-elektrische detector 27. Deze afname in de uitgangsstroom geeft de aanwezigheid van de onvolmaaktheid in de fles weer.The graph of Fig. 5B shows a curve of the corresponding incident radiation on the photoelectric detector 27 and, therefore, its output current against time. The impurity in the bottle at A, encountered by the scanning laser beam, as described above, has caused a sudden decrease at B in the incident radiation 10 and consequently in the output current of the photoelectric detector 27. This decrease in the output current gives the presence of the imperfection in the bottle again.

Hierna volgt een beschrijving hoe het oscillerende spiegel-stelsel 13 werkt om de gewenste ringvormige of spiraalvormige aftast-15 beweging aan de geconvergeerde laserbundel 11 te verschaffen. In het gesloten elektrische circuit van fig. 2, die de spoelwinding 18 opgesteld in het magneetveld van de permanente magneet 19 omvat, resulteert de stroom van een wisselstroom daardoor in het uitoefenen van krachten op de spoelwinding·-in- afwisselend omgekeerde richtingen onder rechte 20 hoeken ten opzichte van de nettorichting van de stroomloop door de spoelwinding en ten opzichte van de richting van de magnetische krachtlijnen, in overeenstemming met de linkerhandregel van Fleming. Dergelijke krachten veroorzaken oscillatie van iedere spiegel lU en 15 vond de taatsen 28.The following describes how the oscillating mirror system 13 operates to provide the desired annular or spiral scanning motion to the converged laser beam 11. In the closed electrical circuit of Fig. 2, which includes the coil winding 18 disposed in the magnetic field of the permanent magnet 19, the current of an alternating current thereby results in the application of forces to the coil winding in reverse directions under alternate directions. angles to the net direction of the current flow through the coil winding and to the direction of the magnetic lines of force, in accordance with Fleming's left-hand rule. Such forces cause oscillation of each mirror 1U and 15 found the planes 28.

25 Zoals duidelijk weergegeven in fig. 6 zijn de eerste en tweede spiegels 1¼ en 15 van het oscillerende spiegelstelsel 13 met hun oscillatie-assen onder een rechte hoek ten opzichte van elkaar opgesteld. Toorts hebben de wisselstromen, die de twee spiegels 1U en 15 aandrijven een faseverschil van 90°. Wanneer de eerste spiegel 1¼ 30 oscilleert op boven beschreven wijze teneinde een trillende beweging x van de laserbundel langs de X-as te veroorzaken, zoals weergegeven in fig. 7A, dan geldt: x = a sin ω (1) 5 waarin _a een konstante is evenredig met de grootte van de wisselstroom, 35 die iedere spiegel aandrijft, ω de hoeksnelheid is (= 2uf) en t_ de tijd voorstelt.As clearly shown in Fig. 6, the first and second mirrors 1¼ and 15 of the oscillating mirror system 13 with their oscillating axes are arranged at right angles to each other. The torch alternating currents driving the two mirrors 1U and 15 have a phase difference of 90 °. When the first mirror oscillates 1¼ 30 in the manner described above to cause a vibrating motion x of the laser beam along the X axis, as shown in Fig. 7A, then x = a sin ω (1) 5 where _a is a constant is proportional to the magnitude of the alternating current, which drives each mirror, ω is the angular velocity (= 2uf) and t_ represents time.

7902150 . ' 107902150. 10

De tweede spiegel oscilleert voor het veroorzaken van de trillende beweging £ van de laserbundel langs de Y-as, zoals weergegeven In fig. TB. Aangezien de wisselstroom,.'die de tweede spiegel 15 aandrijft 90° uit fase is ten opzichte van die., welke de. eerste spiegel 5 aandrijft, geldt: y = a sin (ωΐ - ir/2) = a cos cot (2).The second mirror oscillates to cause the vibrating movement of the laser beam along the Y axis, as shown in FIG. TB. Since the alternating current driving the second mirror 15 is 90 ° out of phase with respect to the one which. driving first mirror 5, holds: y = a sin (ωΐ - ir / 2) = a cos cot (2).

De laserbundel. 11 wordt opeenvolgend gereflecteerd door deze oscillerende spiegels 14 en 15· Dientengevolge volgt uit de vergelijkingen (1) en (2) : 10 x2 + y2 = a2 (3).The laser beam. 11 is reflected successively by these oscillating mirrors 14 and 15. As a result, it follows from equations (1) and (2): 10 x2 + y2 = a2 (3).

De twee oscillerende spiegels 1U en 15 werken op deze wijze samen om de gewenste ringvormige aftast beweging aan de laserbundel. .11 te verschaffen. Een continue wijziging in de grootte van de wisselstromen, die de spiegels 1U en 15 aandrijven maakt een spiraliserende 15 aftastbeweging mogelijk, waarbij de diameter van de aftastlus van de laserbundel in een vast vlak continu varieert. Desgewenst kunnen bovendien de spiegels 14 en 15 worden geoscilleerd terwijl de grootten van de aandrij fstromen op een vooraf vastgestelde verhouding kunnen worden gehouden, zodat de laserbundel een elliptische aftast baan volgt.The two oscillating mirrors 1U and 15 work together in this manner to provide the desired annular scanning motion to the laser beam. .11. A continuous change in the magnitude of the alternating currents driving the mirrors 1U and 15 allows for a spiraling scanning movement in which the diameter of the scanning loop of the laser beam varies continuously in a fixed plane. In addition, if desired, the mirrors 14 and 15 can be oscillated while the magnitudes of the drive currents can be kept at a predetermined ratio, so that the laser beam follows an elliptical scanning path.

20 Het oscillerende spiegelstelsel 13 maakt het aldus mogelijk, dat de laserbundel 11 punt-voor-punt de bodem en zijwand van een fles of dergelijke met vrijwel iedere vorm of afmeting aftast. Voorts veroorzaakt, aangezien de aftastende laserbundel door de convergerende _______ lens 12 is geconvergeerd, iedere onvolmaaktheid in de fles, die wordt- _ 25 onderzocht, een zeer beduidende wijziging in de intensiteit van het licht, dat de foto-elektrische detector 27 treft. De uitvinding slaagt er aldus in een uiterst betrouwbaar detectie-stelsel voor onzuiverheden té verschaffen.The oscillating mirror system 13 thus allows the laser beam 11 to scan the bottom and side wall of a bottle or the like point-by-point with almost any shape or size. Furthermore, since the scanning laser beam has converged through the converging lens 12, any imperfection in the bottle being examined causes a very significant change in the intensity of the light hitting the photoelectric detector 27. The invention thus succeeds in providing an extremely reliable impurity detection system.

In fig. 8 is een andere uitvoeringsvorm van de inrichting 30 volgens de uitvinding weergegeven, die van het stelsel volgens fig. 1 slechts verschilt in de foto-elektrische detectie-organen. De andere onderdelen of componenten van dit gewijzigde stelsel zijn in fig. 8 met dezelfde verwijzingsgetallen weergegeven als de getallen, die werden gebruikt om overeenkomstige onderdelen in het stelsel volgens fig.Fig. 8 shows another embodiment of the device 30 according to the invention, which differs from the system of Fig. 1 only in the photoelectric detectors. The other parts or components of this modified system are shown in FIG. 8 with the same reference numerals as the numbers used to identify corresponding parts in the system of FIG.

35 1 aan te geven en de beschrijving van deze onderdelen zal hier niet 79 0 2 1 5 0 A » 11 worden herhaald.35 1 and the description of these parts will not be repeated here 79 0 2 1 5 0 A »11.

Het gewijzigde foto-elektrische detectiegedeelte, dat in het algemeen aangeduid is met 25a- in fig. 8, omvat een convergerende lens 31, die is opgesteld naast het vel geslepen glas 2k en een foto-elektri-5 sche detector 32 opgesteld· in het brandpunt van de convergerende lens 31 op aan de van het geslepen glas afgewende zijde. De convergerende lens 31 dient voor het focusseren van de laserbundels die de fles 22 heeft afgetast en die voorts door het geslepen glas 2b is gepasseerd op de foto-elekfcrische detector 32. De foto-elektrische detector 32, die 10 continu de daarop gefocusseerde aftastende laserbundel ontvangt, detecteert iedere onzuiverheid in de fles 22 uit de intensiteit van de invallende bundel. De andere details van constructie en bedrijf zullen uit het voorgaande duidelijk zijn.The modified photoelectric detection section, generally designated 25a in Fig. 8, includes a converging lens 31 disposed adjacent to the ground glass sheet 2k and a photoelectric detector 32 disposed in the focus of the converging lens 31 on the side facing away from the ground glass. The converging lens 31 serves to focus the laser beams which have scanned the bottle 22 and which has also passed through the ground glass 2b on the photoelectric detector 32. The photoelectric detector 32, which continuously scans the laser beam focused thereon. detects any impurity in the bottle 22 from the intensity of the incident beam. The other details of construction and operation will be apparent from the foregoing.

Bij een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de 15 uitvinding, weergegeven in fig. 9, wordt iedere onvolmaaktheid in een fles of ander voorwerp gedetecteerd uit de diffuse stralen van de aftastende laserbundel, die door de onzuiverheid zijn gereflecteerd. In dit opzicht vormt het stelsel volgens fig. 9 een tegenstelling met de twee voorgaande uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvin-20 ding, die voor detectie van een onvolmaaktheid beide gebrui&maken van de intensiteit van de laserbundel die door het te beproeven artikel is gepasseerd. Enkele delen of componenten van het stelsel volgens fig. 9 hebben hun tegenhanger in het stelsel volgens fig. 1 of 8. Dergelijke overeenkomstige onderdelen zijn door dezelfde verwijzingsgetallen aan-25 geduid en zullen niet nader in bijzonderheden worden beschreven.In another embodiment of the device according to the invention, shown in Fig. 9, any imperfection in a bottle or other object is detected from the diffuse beams of the scanning laser beam which are reflected by the impurity. In this regard, the system of Figure 9 contrasts with the two previous embodiments of the device of the invention, which both use the intensity of the laser beam passed through the article under test to detect an imperfection. Some parts or components of the system of Fig. 9 have their counterpart in the system of Figs. 1 or 8. Such corresponding parts are indicated by the same reference numerals and will not be described in more detail.

Een helium-neon of kooldioxyde laser 10a,opgenomen in het stelsel, weergegeven in fig. 9, omvat Brewster vensters aan tegenovergestelde uiteinden van de ontladingsbuis (niet weergegeven), zodat de uitgangsbundel 11a lineair is gepolariseerd (of vlak gepolariseerd), 30 met het polarisatievlak constant gehouden. De opbouw van deze laser 10a is bekend en maakt op zichzelf geen deel uit van de uitvinding.A helium neon or carbon dioxide laser 10a included in the array shown in Fig. 9 includes Brewster windows on opposite ends of the discharge tube (not shown) so that the output beam 11a is linearly polarized (or plane polarized) with the polarization plane kept constant. The construction of this laser 10a is known and does not in itself form part of the invention.

De convergerende lens 12 van de eerder beschreven uitvoeringsvormen wordt hier niet toegepast, maar in plaats daarvan wordt een totaal reflecterende spiegel opgesteld bij 35 onder een hoek ten op-35 zichte van de as van de lineair gepolariseerde bundel 11a, die door de 7902150 12 laser 10a wordt opgewekt. De spiegel 35 reflecteert de laserbundel 11a en richt deze naar het oscillerende spiegelstelsel 13, dat de oscillerende spiegels 1U en 15 omvat.The converging lens 12 of the previously described embodiments is not used here, but instead a total reflecting mirror is arranged at 35 at an angle to the axis of the linearly polarized beam 11a, which is produced by the 7902150 12 laser 10a is generated. The mirror 35 reflects the laser beam 11a and directs it to the oscillating mirror system 13, which includes the oscillating mirrors 1U and 15.

Het oscillerende spiegelstelsel 13 werkt, zoals boven beschre-5 ven, voor het verschaffen van een ringvormige of spiraalvormige aftast-beweging aan de laserbundel 11a. De laserbundel bereikt vervolgens de convergerende lens 20, die de bundel focusseerd ter plaatse van of nabij de mond van de fles 22, die wordt beproefd. Hoe de laserbundel de fles 22 aftast zal duidelijk zijn uit de eerder gegeven beschrijving van 10 het stelsel, weergegeven in fig. 1.The oscillating mirror system 13 acts, as described above, to provide an annular or spiral scanning motion to the laser beam 11a. The laser beam then reaches the converging lens 20, which focuses the beam at or near the mouth of the bottle 22 being tested. How the laser beam scans the bottle 22 will be apparent from the previously described description of the system shown in Figure 1.

In de middelen voor het uit de gereflecteerde laserbundel afleiden van de diffuse stralen, die zijn verstrooid door een onzuiverheid in de fles 22, is een bundelsplitser (halfspiegel) 36 opgenomen, opgesteld tussen de convergerende lens 20 en de fles 22 en dienend voor 15 het scheiden van het gereflecteerde van het invallende licht. Uiteraard laat de bundelsplitser 36 de invallende aftastende laserbundel door en reflecteert hij het licht 38,dat door de binnenoppervlakken van de fles 22 is teruggekaatst. Het orgaan Ui omvat voorts een interferentiefilter 37 en een polariserend filter 39.Included in the means for deriving the diffuse rays scattered from the reflected laser beam by an impurity in the bottle 22 is a beam splitter (half-mirror) 36 arranged between the converging lens 20 and the bottle 22 and serving to separating the reflected from the incident light. Naturally, the beam splitter 36 transmits the incident scanning laser beam and reflects the light 38 reflected from the inner surfaces of the bottle 22. The member Ui further includes an interference filter 37 and a polarizing filter 39.

20 Het interferentiefilter 37 is opgesteld voor het rechtstreeks ontvangen van het gereflecteerde licht 38 van de bundelsplitser 36. De functie van het interferentiefilter is het daardoor laten passeren van slechts een uitgekozen golflengte (bijvoorbeeld 5328 £ in het geval van de helium-neon gaslaserbundel) van het inkomende licht en het uit-25 filteren van alle andere golflengten door een interferentieverschijnsel. De bepaalde golflengte van de gereflecteerde laserbundel,die door het interferentiefilter 37 is gepasseerd, valt vervolgens op het polariserende filter 39·The interference filter 37 is arranged to receive the reflected light 38 directly from the beam splitter 36. The function of the interference filter is to pass only a selected wavelength (for example, in the case of the helium-neon gas laser beam) of the incoming light and the filtering out of all other wavelengths by an interference phenomenon. The determined wavelength of the reflected laser beam, which has passed through the interference filter 37, then falls on the polarizing filter 39

Voor een beter begrip van de werking van het polariserende 30 filter 39 wordt verwezen naar de ter toelichting dienende weergave van het detectiestelsel volgens fig. 10. Wanneer de laserbundel 11a, gecreëerd door de laser 10a, bijvoorbeeld lineair is gepolariseerd in de y-richting, dan wordt het polariserende filter 39 vooraf afgeregeld op het doorlaten van alleen inkomend licht, dat gepolariseerd is in de x-35 richting en op het uitfilteren van dat licht, dat in de y-richting is 790 2 1 50 13 gepolariseerd. Vooropgesteld derhalve, dat de fles 22 geen onzuiverheid hevat, "blokkeert het polariserend filter 39 al het inkomende licht, dat is gereflecteerd door de "binnenoppervlakken van de fles zonder onvolmaaktheden.For a better understanding of the operation of the polarizing filter 39, reference is made to the illustrative representation of the detection system of Fig. 10. When the laser beam 11a created by the laser 10a is, for example, linearly polarized in the y direction, then the polarizing filter 39 is pre-adjusted to transmit only incoming light which is polarized in the x-35 direction and to filter out that light which is polarized in the y direction. Provided, therefore, that the bottle 22 does not have any impurity, the polarizing filter 39 blocks all the incoming light reflected from the inner surfaces of the bottle without imperfections.

5 In het geval,dat de fles 22 een onzuiverheid "bevat zal evenwel de laserbundel bij het aftasten van deze onvolmaaktheid een diffuse reflectie ondergaan, waardoor componenten worden gecreëerd, die in de x-richting zijn gepolariseerd. Het polariserend filter 39 laat dergelijke componenten van de diffuus gereflecteerde stralen door 10 naar een foto-elektrisch detectiestelsel ^0. Op deze wijze bestraald detecteert een (niet weergegeven) foto-elektrische detector, die in dit stelsel 40 is ingebouwd, de aanwezigheid van de onzuiverheid in de fles 22.However, in case the bottle 22 contains an impurity ", the laser beam will undergo diffuse reflection upon sensing this imperfection, creating components polarized in the x direction. The polarizing filter 39 allows such components of the diffusely reflected rays through 10 to a photoelectric detection system ^ 0. Irradiated in this manner, a photoelectric detector (not shown) incorporated in this system 40 detects the presence of the impurity in the bottle 22.

Een van de aspecten van het stelsel weergegeven in fig. 9 15 berust in het interferentiefilter 37· Aangezien dit filter alles, behalve de gereflecteerde laserbundel, blokkeert maakt het stelsel een nauwkeurige detectie van enige onzuiverheid in de fles mogelijk, zelfs in helder omgevingslicht. Dit stelsel is voorts in staat tot het detecteren- van transparante materialen zoals cellofaan, die aan de fles 20 kunnen zijn gehecht, 'omdat de laserbundel, zelfs door dergelijk transparant materiaal wordt gereflecteerd. Een extra, maar niet minder belangrijk voordeel van dit stelsel is, dat het niet alleen kan worden toegepast bij glazen flessen, maar ook bij blikken of andere houders met open uiteinden uit niet-transparant materiaal. Het zal uiteraard 25 duidelijk zijn, dat de bundelsplitser of halfspiegel 36 volgens fig. 9 kan worden vervangen door een reflecterende spiegel met een centraal daarin gevormde opening of door een optische glasvezel.One of the aspects of the system shown in Fig. 9 rests in the interference filter 37 · Since this filter blocks everything except the reflected laser beam, the system allows accurate detection of any impurity in the bottle, even in bright ambient light. This system is also capable of detecting transparent materials, such as cellophane, which may be attached to the bottle 20, because the laser beam is reflected even by such transparent material. An additional, but no less important advantage of this system is that it can be used not only with glass bottles, but also with cans or other open-ended containers of non-transparent material. It will be understood, of course, that the beam splitter or half mirror 36 of FIG. 9 can be replaced by a reflecting mirror having a center formed therein or by an optical glass fiber.

Een groot aantal modificaties zijn mogelijk voor het oscillerende spiegelstelsel 13, dat in het bijzonder werd beschreven onder 30 verwijzing naar de fig. 2, 6 en 7 en dat is opgenomen in alle uitvoe- __ ringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding, weergegeven in de fig. 1, 8 en 9· Fig. 11 geeft schematisch êên van dergelijke mogelijke modificaties weer. Het gewijzigde oscillerende spiegelstelsel 13a benut eveneens twee spiegels 1^a en 15a, die net zo zijn opgesteld als 35 de spiegels 14 en 15 van het oorspronkelijke stelsel 13· De wijziging 7902150 14 bestaat in de middelen voor bet verschaffen van oscillaties aan de twee spiegels. Aangezien de twee spiegels met behulp van identieke organen tot oscilleren worden gebracht zal slechts één van de spiegels worden weergegeven en zal een beschrijving worden gegeven van de oscil-5 latiemiddelen daarvan.Numerous modifications are possible for the oscillating mirror system 13, which has been described in particular with reference to Figures 2, 6 and 7 and which is included in all embodiments of the device according to the invention shown in the 1, 8 and 9. FIG. 11 schematically depicts one such possible modification. The modified oscillating mirror system 13a also utilizes two mirrors 1a and 15a, which are arranged just like the mirrors 14 and 15 of the original system 13. The change 7902150 14 consists in the means for providing oscillations to the two mirrors . Since the two mirrors are caused to oscillate using identical members, only one of the mirrors will be displayed and a description of their oscillation means will be given.

Fig. 1! geeft de representatieve spiegel 1^-a, 15a weer, die draaibaar is ondersteund langs een rand 50 op een steun 51· Ter plaatse van of aangrenzend aan de vrije rand rust de spiegel lij-a, 15a op een piëzo-elektrische kristaleenheid 52» die in een verdiept gedeelte van 10 de steun 51 is opgesteld en elektrisch is verbonden met een wissel-spanningsbron 53. Van de in de handel verkrijgbare soorten omvat de piëzo-elektrische kristaleenheid 52 een piëzo-elektrisch kristalelement, dat trilt bij een gewenste frequentie, wanneer opgenomen in een elektrische keten op de wijze zoals weergegeven.Fig. 1! represents the representative mirror 11 -a, 15a rotatably supported along an edge 50 on a support 51 · At or adjacent to the free edge, the mirror lij-a, 15a rests on a piezoelectric crystal unit 52 " which is disposed in a recessed portion of the bracket 51 and is electrically connected to an AC voltage source 53. Of the commercially available types, the piezoelectric crystal unit 52 includes a piezoelectric crystal element that vibrates at a desired frequency, when incorporated into an electrical circuit in the manner as shown.

15 Derhalve genereert bij het aanleggen van een wisselstroom aan de piëzo-elektrische kristaleenheid 52 uit de wisselspanningsbron 53 het kristalelement mechanische trillingen met de frequentie van de wisselstroom. De amplitude van de wisselstroom bepaalt de amplitude van de kristaltrillingen. De piëzo-elektrische kristaleenheid 52 oscil-20 leert op deze wijze de spiegel lUa,15a met een gewenste frequentie en met een gewenste amplitude.Therefore, when an alternating current is applied to the piezoelectric crystal unit 52 from the alternating voltage source 53, the crystal element generates mechanical vibrations with the frequency of the alternating current. The amplitude of the alternating current determines the amplitude of the crystal vibrations. In this way, the piezoelectric crystal unit 52 oscil-20 teaches the mirror IUa, 15a with a desired frequency and with a desired amplitude.

De andere, niet weergegeven spiegel van het gewijzigde °spiegelstelsel 13a wordt op soortgelijke wijze geoscilleerd met een ge-wenste frequentie en met een gewenste amplitude. Met hun oscillaties— ~~ 25 op juiste wijze in verband met elkaar gebracht, werken de twee spiegels lUa en 15a van het gewijzigde spiegelstelsel samen voor het verschaffen van een ringvormige of spiraliserende aftastbeweging aan de laserbundel door deze opvolgend te reflecteren. Voor een meer uitgebreide discussie van de werkwijze voor het aldus verschaffen van de ringvormige 30 of spiraliserende aftastbeweging aan de laserbundel wordt verwezen naar. de beschrijving van de fig. 6, 7A en 7B en ter vergelijking naar die van fig. 2.The other mirror, not shown, of the modified mirror system 13a is similarly oscillated at a desired frequency and at a desired amplitude. With their oscillations correctly related, the two mirrors 1Ua and 15a of the modified mirror system cooperate to provide an annular or spiraling scanning motion to the laser beam by reflecting it successively. For a more extensive discussion of the method of thus providing the annular or spiraling scanning motion to the laser beam, see. the description of FIGS. 6, 7A and 7B and for comparison to that of FIG. 2.

79021507902150

Claims

System for detecting Tan imperfections in bottles or other objects, characterized by means for generating a light beam, means arranged in the path of the light beam to provide an annular or spiraling scanning motion thereto, whereby the light beam reaches the desired surfaces of an object held in a predetermined position for examination can scan, and means for receiving the light beam that has scanned the object and detecting an imperfection therefrom, if any, in the object.

System according to claim 1, characterized in that the scanning motion providing means comprises two mirrors arranged to reflect the light beam one after the other and arranged to oscillate about respective axes at right angles to each other, and means for providing correlated oscillations of the two mirrors.

System according to claim 2, characterized in that the means for providing correlated oscillations to the two mirrors comprise a closed electrical circuit for each mirror with a part arranged in a pre-created magnetic field, and means for conducting alternating currents through the closed circuits, the alternating currents being 90 ° out of phase with respect to each other, whereby the components of the closed circuits make correlated oscillations in the magnetic fields, which are transmitted to the respective mirrors.

System according to claim 2, characterized in that the means for giving correlated oscillations to the two mirrors comprise a piezoelectric unit on which each mirror rests, in order to be caused to oscillate thereby, and means for conducting alternating currents by the piezoelectric units, which alternate. o 30 currents have a phase difference of 90 to each other.

System according to claim 1, characterized in that the receiving and detecting means comprise an integrating sphere for receiving the light beam that has scanned the object and a photoelectric detector mounted in a location on the integrating 7902150 sphere. that it is irradiated by the light reflected from the inner surface of the integrating sphere,

System according to claim 5, characterized in that the integrating sphere has an inlet opening, the diameter of which is greater than the diameter of the object to be tested and is approximately Q0% of the internal diameter of the integrating sphere.

System according to claim 1, characterized in that the receiving and detecting members receive a converging lens and a photoelectric detector, the converging lens being adapted to focus the light beam which is on the photoelectric detector. the object has scanned.

8. System for detecting impurities in bottles or the like characterized by a laser, optical means arranged in the path of the laser beam, which is generated by the laser and arranged for moving in an predetermined manner about an annular or spiral scanning movement to provide the laser beam, a converging lens arranged between the optical means and a bottle, which is in a predetermined position and which is to be examined for the presence of imperfections, which converging lens is arranged to direct the laser beam into the flask by focusing the laser beam at a point adjacent the mouth of the flask, whereby the laser beam is able to scan the bottom and side wall of the flask, and means for receiving the splicing bundle containing the flask and for detecting from there an imperfection, if any, in the bottle.

System according to claim 8, characterized in that another converging lens is arranged between the laser and the optical means for converging the laser beam.

10. System according to claim 8, characterized in that the collecting and detecting means are adapted to receive the laser beam which has penetrated the bottle and the system further comprises a sheet of ground glass arranged between the bottle and the receiving and detecting organs.

11. System for detecting imperfections in bottles, cans and other open-ended containers, characterized by a laser 7902150 unit adapted to generate a linearly polarized laser beam, optical means arranged in the cock of the polarized laser beam and arranged to move in a predetermined manner to provide an annular or spiral scanning motion thereto, thereby enabling the polarized laser beam to fully scan the inner surfaces of a container held in a predetermined position for examination, means for receiving the polarized laser beam which has scanned the container and for separating diffuse rays, if any, which are scattered from an imperfection in the container, as well as means for detecting the presence of the impurity in the container from the diffuse rays separated.

12. System according to claim 11, characterized in that the receiving and separating members comprise means arranged between the optical means and the holder for deflecting the polarized laser beam which is reflected by the holder, the deflecting members the polarized laser beam passing from the optical means to the holder, an interference filter for transmitting only the polarized laser beam diffracted by the deflection means and a polarizing filter for transmitting only the diffuse rays of the polarized laser beam, which the interference filter has passed.

System according to claim 11, characterized in that a converging lens is arranged between the optical means and the holder 25 for focusing the polarized laser beam at a point adjacent the open end of the holder. 790 2 1 50