WO2014075770A1 - Inspektionsanordnung für behältermündungen - Google Patents

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WO2014075770A1
WO2014075770A1 PCT/EP2013/003319 EP2013003319W WO2014075770A1 WO 2014075770 A1 WO2014075770 A1 WO 2014075770A1 EP 2013003319 W EP2013003319 W EP 2013003319W WO 2014075770 A1 WO2014075770 A1 WO 2014075770A1
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inspection
lens
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inspection arrangement
beam path
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Inventor
Frank Lewin
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Khs Corpoplast Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an inspection arrangement for container mouths of containers, in particular preforms and bottles produced from preforms.
  • the inspection assembly comprises a camera and an illumination device and is arranged on a transport path for containers to be inspected, wherein the camera has at least one image recorder and at least one objective, and wherein the illumination device has at least one light source.
  • the inspection assembly also has an image evaluation and control device to remove the recognized as defective container by the appropriate control of a discharge device from the flow of further transported containers.
  • Such inspection arrangements are known in the art and are e.g. in plastic bottle blowing machines is used to check the proper formation of the finished blown plastic bottles and / or preforms prior to the blow molding step.
  • preforms made of a thermoplastic material for example preforms made of PET (polyethylene terephthalate), are converted into containers by blowing pressure, and fed to different processing stations for this purpose.
  • PET polyethylene terephthalate
  • CONFIRMATION COPY Blowing a heating device and a blowing device, in the region of the previously tempered preform is expanded by biaxial orientation to a container.
  • the expansion takes place with the aid of compressed air, which is introduced into the preform to be expanded.
  • the procedural sequence in such an expansion of the preform is explained in DE-OS 43 40 291.
  • the introductory mentioned introduction of the pressurized gas also includes the introduction of compressed gas into the developing container bubble and the introduction of compressed gas into the preform at the beginning of Blas process.
  • the preforms as well as the blown containers can be transported by means of different handling devices. It is known to use transport spikes on which the preforms are plugged.
  • the preforms can also be handled with other support devices.
  • the use of grippers for handling preforms and the use of clamping mandrels which can be inserted for mounting in a mouth region of the preform are also among the available constructions.
  • a handling of containers and preforms using transfer wheels is described for example in DE-OS 199 06 438 in an arrangement of a transfer wheel between a blowing wheel and an output path and another transfer gear between the heating path and the blowing wheel.
  • blow molding stations different embodiments are known.
  • blow stations which are arranged on rotating transport wheels, a book-like unfoldability of the mold carrier is frequently encountered. But it is also possible to use relatively movable or differently guided mold carrier.
  • fixed blow stations which are particularly suitable for receiving a plurality of cavities for container molding, plates arranged parallel to one another are typically used as mold carriers.
  • the starting product in the production of blow-molded plastic bottles is the preform produced in an injection molding process, which is already completely formed in the mouth region, ie already corresponds to the mouth region of the finished blown bottle. Only then is the bottle body completed by blow molding.
  • a machine and a method for producing blow-molded plastic bottles is known, for example, from EP 1 858 689 A1 of the Applicant. The inspection of the correct formation of the mouth region can be done in such machines either before or after the actual blow molding.
  • the mouth region of conventional plastic bottles has a plurality of characteristic mold sections, which should be checked by the inspection arrangement. These are a so-called neck ring, which is mainly the machine nelle handling of the preforms and the finished blown bottles, a guarantee ring, which cooperates with the bottle cap as a seal, consisting of one or more threads screw threads, and a sealing surface, which cooperates with a seal in the bottle cap to seal the filled bottle.
  • neck ring which is mainly the machine nelle handling of the preforms and the finished blown bottles
  • a guarantee ring which cooperates with the bottle cap as a seal, consisting of one or more threads screw threads
  • a sealing surface which cooperates with a seal in the bottle cap to seal the filled bottle.
  • Typical defects of the sealing surface may be e.g. Be scratches and outbreaks. Taking pictures of a camera looking from the top of the sealing surface makes it difficult to distinguish whether the defects observed on the sealing surface are harmless scratches that do not affect the quality of the seal, or breakouts affecting the bottle or preform to make something useless. If the inspection arrangement is adjusted sensitively, even intact bottles or preforms are sorted out unjustly. If the inspection arrangement set insensitive, defective bottles or preforms are not recognized and not discarded.
  • the object of the invention is to provide an inspection arrangement for container mouths, which allows a more reliable inspection of the container mouths, and by means of which a lower false sorting is possible.
  • an inspection arrangement for container mouths with at least one camera and at least one illumination device, wherein the at least one camera has at least one image sensor and at least one objective, and wherein the at least a lighting device has at least one light source.
  • the inspection assembly observes containers carried past it on a transport path, and controls a diverting device when the evaluation and control device determines that an inspected container is defective.
  • two conventional cameras can be used, which in themselves take a two-dimensional image. The cameras view the sealing surface from different perspectives, so that a 3-dimensional overall image or a depth information for the error can be calculated from the two camera images with knowledge of the relative position of the cameras relative to one another in the evaluation and control device.
  • the lens is designed as a stereoscopic lens.
  • the camera is designed as a 3D camera.
  • a 3D model of the mouth region is preferably generated from the image information, and this 3D model is used as the basis for deciding whether a container is to be diverted or left in the container stream.
  • the generation of a model and the decision based on the model offers the advantage that a more exact classification of an error is possible than in the evaluation of a two-dimensional image. As a result, limits can be narrowed down for tolerable errors, thus further reducing the mis-rejection rate.
  • the lens has a common front lens and two mutually offset sensor-side lens assemblies on. This construction of stereo lenses is known as a downsight or a telescope type.
  • Stereoscopic objectives are distinguished by the fact that beam bundles emanating from an object point are imaged in two different beam paths in two pixels. In this way, two images are created from slightly different directions, between which is usually an angle of 11 ° to 16 °, when the individual images are to be shown as a 3D image to a viewer. This angle corresponds approximately to the conditions in the human eyes. For an automatic image processing, the angle can be chosen differently, since the image processing can computationally compensate for this.
  • two different types of stereoscopic objectives are known, namely the Abbe or telescope type and the Greenough type.
  • the Greenough type is characterized by completely separate lenses, which are arranged at the appropriate angle to each other. This requires a short distance between the two object-side front lenses, especially for short focal lengths, which are therefore made very small.
  • the lens is characterized rather faint, which is disadvantageous for the inspection arrangement.
  • the lens has a common front lens and two mutually offset sensor-side lens assemblies.
  • This construction of stereo lenses is known as Abbeoder telescope type and allows the use of a large front lens, whereby a fast lens can be built.
  • Another advantage of this lens construction is the parallel arrangement of the beam paths to each other, which simplifies the construction and the adjustment of such a lens.
  • the two sensor-side lens assemblies are symmetrical to the optical axis of the common front lens arranged. In this way, the automatic evaluation of the two partial images is simplified.
  • the optical axis of one of the two sensor-side lens assemblies coincides with the optical axis of the common front lens, while the optical axis of the other of the two sensor-side lens assemblies is offset from the optical axis of the common front lens.
  • the one sensor-side lens assembly mainly uses the central rays of the front lens and therefore generates a distortion-free partial image as far as possible. This is particularly advantageous if, in addition to the three-dimensional inspection of the sealing surface of the container, other criteria are to be tested on the basis of this partial image.
  • the diameter of the common front lens is substantially larger than the sum of the diameters of the two sensor-side lens assemblies. This leads to a further improvement of the light intensity of the lens.
  • the diameter is more than twice as large.
  • the objective is designed as a hypercentric lens.
  • a hypercentric objective is understood to mean a lens in which the object-side image of a system diaphragm delimiting the image beam path is behind the optimum object width as viewed from the objective. This has the consequence that a lateral object point is mainly imaged by rays which initially run away from the object point from the optical axis of the objective and are only refracted towards the optical axis when they pass through the front lens.
  • the inspection arrangement according to the invention can simultaneously carry out a three-dimensional inspection of the particularly critical sealing surface of a container mouth as well as a two-dimensional inspection of the less critical, but otherwise difficult to detect elements such as neck ring, guarantee ring and thread. This has not been possible so far. It is preferred to operate the evaluation with different resolution.
  • the sealing surface can be viewed, for example, with high resolution, the guarantee ring, however, in a poorer resolution. This saves computational effort where muzzle flaws are less critical.
  • the illumination device has an illumination beam path which coincides at least in sections with an observation beam path of the objective.
  • the illumination beam path is brought together by a semitransparent mirror with the observation beam path of the lens. In this way, a space-saving and uniform illumination of the field of view of the inspection arrangement is made possible.
  • the illumination device is arranged annularly or partially annularly around the observation beam path of the objective.
  • the lens can be placed particularly close to the object.
  • the at least one light source for generating monochromatic light is executed.
  • the at least one light source comprises at least one LED.
  • the illumination device is designed to project a pattern, in particular a dot or line pattern.
  • the lighting device comprises at least one laser diode.
  • the lines or points of the dot or line pattern are represented by the surface contour of the container mouth distorted in the sub-images of the inspection assembly. This distortion can also be used by image processing to determine the surface contour of the container mouth. Such a method is also known as 'light-slicing method'.
  • the inspection arrangement comprises a protective housing surrounding at least the optical components.
  • a protective housing prevents dust, dirt and condensation from densat enter the inspection assembly and affect their function.
  • the protective housing has an observation window. The optical axis of the observation beam path should pass through this window, as well as the optical axis of the illumination beam path when the illumination device is disposed within the protective housing. The protective housing can thus be made completely closed.
  • the lighting device emits light flashes, especially those with high light intensity, e.g. then triggered when a container mouth reaches an inspection position below the inspection assembly. This can avoid overheating problems.
  • the accuracy of the inspection can be further increased by the fact that the diversion decision is not formed by evaluating the images, but rather that the evaluation and control unit advantageously calculates a 3 D model of the mouth region from the pixels of the image recording of the mouth region. The triggering of the diversion then takes place after evaluation of the 3D model.
  • the inspection assembly may be advantageously located in front of the blowing station, e.g. already in front of the heating oven for conditioning the preform or on the transport route between the heating furnace and blowing station.
  • the inspection arrangement can alternatively or additionally also be arranged behind the blowing station.
  • Figure 1 is a perspective view of a blowing station for the production of containers from preforms.
  • Figure 2 is a longitudinal section through a blow mold, in which a preform is stretched and expanded.
  • Fig. 3 is a diagram illustrating a basic structure of a device for blow-molding of containers
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a section of a blow molding machine
  • FIG. 6 is a sectional view of an inspection assembly according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a schematic representation of an inspection arrangement according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 8 is a schematic diagram of an objective according to a further embodiment of the invention.
  • the basic structure of a device for forming preforms 1 in container 2 is shown in FIG. 1 and in FIG. 2.
  • the device for forming the container 2 consists essentially of a blowing station 3, which is provided with a blow mold 4, in which a preform 1 can be inserted.
  • the preform 1 may be an injection-molded part of polyethylene terephthalate (PET).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the blow mold 4 consists of mold halves 5, 6 and a bottom part 7 which can be positioned by a lifting device 8.
  • the preform 1 can be fixed in the region of the blowing station 3 by a holding element 9. It is for example possible to use the preform 1 via pliers or other handling means directly into the blow mold 4.
  • a connecting piston 10 is arranged below the blow mold 4, which supplies compressed air to the preform 1 and at the same time performs a seal.
  • a connecting piston 10 is arranged below the blow mold 4, which supplies compressed air to the preform 1 and at the same time performs a seal.
  • solid compressed air supply lines it is basically also conceivable to use solid compressed air supply lines.
  • a stretching of the preform 1 takes place in this embodiment by means of a stretch rod 11 which is positioned by a cylinder 12.
  • a mechanical positioning of the stretch rod 11 is carried out via curve segments, which are acted upon by Abgriffrollen.
  • the use of curve segments is particularly useful when a plurality of blowing stations 3 are arranged on a rotating blowing wheel 25
  • the stretching system is formed such that a tandem arrangement of two cylinders 12 is provided.
  • the stretch rod 11 is first moved into the region of a bottom 14 of the preform 1 before the beginning of the actual stretching process.
  • the primary cylinder 13 is positioned with extended stretch rod together with a carriage 15 carrying the primary cylinder 13 of a secondary cylinder 16 or via a cam control.
  • the secondary cylinder 16 such a cam-controlled that of a Guide roller 17, which slides during the execution of the stretching process along a curved path, a current stretching position is specified.
  • the guide roller 17 is pressed by the secondary cylinder 16 against the guideway.
  • the carriage 15 slides along two guide elements 18th
  • the carriers 19, 20 are locked relative to one another with the aid of a locking device 40.
  • Fig. 2 shows in addition to the blown container 2 also shown in dashed lines the preform 1 and schematically a developing container bladder 23rd
  • Fig. 3 shows the basic structure of a blow molding machine, which is provided with a heating section 24 and a rotating blowing wheel 25.
  • the preforms 1 are transported by transfer wheels 27, 28, 29 into the region of the heating section 24.
  • heating radiator 30 and fan 31 are arranged to temper the preforms 1.
  • the finished blown container 2 are supplied by further transfer wheels 37, 28, 38 of a delivery path 32.
  • the transfer wheel 37 is designed as a removal wheel, the transfer wheel 38 as an output wheel.
  • thermoplastic material different plastics can be used.
  • PET, PEN or PP can be used.
  • the expansion of the preform 1 during the orientation process is carried out by compressed air supply.
  • the compressed air supply is in a Vorblasphase in which gas, for example, compressed air, is supplied at a low pressure level and divided into a subsequent Hauptblasphase in which gas is supplied at a higher pressure level.
  • compressed air is typically used at a pressure in the interval of 10 bar to 25 bar and during the main blowing phase compressed air is supplied at a pressure in the interval of 25 bar to 40 bar.
  • the heating section 24 is formed of a plurality of rotating transport elements 33, which are strung together like a chain and guided by guide wheels 34, 36.
  • it is envisaged to open a substantially rectangular basic contour by the chain-like arrangement.
  • a single relatively large-sized deflection wheel 34 and in the region of the deflection wheel 27 facing extension of the heating section 24 and two comparatively smaller-sized deflection wheels 36 are used in the region of adjacent deflections.
  • any other guides are conceivable.
  • the arrangement shown to be particularly useful since in the region of the corresponding extent of the heating section 24 three guide wheels 34, 36 are positioned, in each case the smaller guide wheels 36 in the transition to the linear curves of the heating section 24 and the larger deflection wheel 34 in the immediate transfer area to the transfer wheel 27 and the blow wheel 25.
  • chain-like transport elements 33 it is also possible, for example, to use a rotating heating.
  • a transport of the preforms 1 and the container 2 by the blow molding machine can be done in different ways.
  • the preforms are carried by transport spikes at least along the essential part of their transport path.
  • different variants are conceivable with regard to the spatial orientation of the preforms.
  • the preform in the region of the preform input 26 is fed with its mouth oriented vertically upwards, then rotated, along the heating section 24 and the blowing wheel 25 with its mouth oriented in a vertical direction downwardly conveyed and before reaching the output path 32nd turned back.
  • the preform 2 is heated in the region of the heating section 24 with its mouth in the vertical direction oriented downwards, before Reaching the blower wheel 25 but again rotated by 180 °.
  • the preform passes through the entire area of the blow molding machine without performing turning operations with its mouth oriented in the vertical direction upwards.
  • FIG. 4 shows a typical preform 101, as it is used as a starting product in the production of blow-molded plastic bottles.
  • the preform consists of a hollow body 102 of sufficiently high wall thickness so as not to rupture during biaxial stretching during blow molding or to become so thin that the resulting bottle is no longer serviceable.
  • the closed end of the hollow body 102 is hemispherically rounded rounded.
  • This tapered portion 103 is blow molded to the likewise tapered upper portion of the finished plastic bottle, namely the bottle shoulder
  • the mouth portion 104 of the preform 101 is already fully formed and is not stretched during blow molding.
  • the sealing surface 105, the thread 106, the guarantee ring 107 and the neck ring 108 can be seen.
  • the sealing surface 105 is either flat or slightly convex and is pressed when closing the plastic bottle against an elastic seal in the bottle cap to ensure a gas and liquid-tight closure of the plastic bottle.
  • the thread 106 serves to screw the closure, not shown, over the guarantee ring 107.
  • the closure and the guarantee ring 107 form a seal, which is visibly destroyed when the closure is first opened.
  • the neck ring 108 is for handling the preform 101 and the finished plastic bottle in the blow molding machine. Of particular importance, however, is the neck ring 108 also during the actual blowing operation in which the preform 101 must be held firmly in the blow station 3 in order to absorb the forces that occur. This essentially takes place via the neck ring 108.
  • FIG. 5 shows a section 201 of a blow molding machine.
  • preforms 1 are transferred from a feed unit, not shown, in the blow molding machine.
  • the preforms 1 are fed upright to a transfer wheel designed as a transport star 203.
  • the star wheel 203 carries at its periphery separation pockets 204, which each engage a preform 1 from the feed and transport in the direction of a guide 205. Because of the described function of the transport star 203 is also referred to as a separation star.
  • the preforms 1 are conveyed to the region of a guide 206 where the preforms 1 are removed from the transport star 203 and delivered to a heating tunnel 207, e.g. by transporting mandrels, not shown, into the preforms 1 and grasp them.
  • an inspection arrangement 208 is arranged, which checks the mouths of the preforms for correct formation. Preforms 1 with defective mouths are discharged with a diversion device, not shown.
  • FIG. 6 shows the inspection arrangement 208 in a sectional representation.
  • the inspection assembly 208 Above the transport star 203, which carries a preform 101, the inspection assembly 208 can be seen schematically in section.
  • a camera 303 Within a housing 302 having a plurality of wall panels 301, a camera 303 is arranged, which is connected via a line 304 to an evaluation and control unit 305. that is.
  • the camera 303 includes an imager 306 and a stereoscopic objective 307, which images two sub-images, recorded at different angles, of the mouth region of the preform 101 on the imager 307. The partial images are then transmitted to the evaluation and control unit 305 for evaluation.
  • the evaluation and control unit 305 is connected by means of a further line 308 to an illumination device 309 which emits light perpendicular to an optical axis of the objective 307.
  • the beam paths of the illumination device 309 and the objective 307 are combined by a partially transparent mirror 310, so that the illumination direction and the observation direction of the inspection arrangement coincide on the object side of the mirror 310, without shadowing.
  • the housing 302 is closed in the observation direction of the camera 303 by a transparent window 311.
  • a cable nozzle 313 allows the connection of the evaluation and control unit 305 with a machine control of the blow molding machine.
  • the lighting device 309 In order to obtain a good inspection result, the lighting device 309 has to emit high-intensity light. In order nevertheless to avoid a strong heating of the lighting device 309 and its surroundings, this is therefore designed to emit short flashes of light. The synchronization of these light flashes with the conveying movement of the preforms 101 takes place, for example. via the evaluation and control unit 305.
  • the lighting device 309 has two monochromatic light-emitting light-emitting diodes 312.
  • the evaluation and control unit 305 calculates from the recorded sub-images of the mouth region of the preform 1, a 3 D model and determines therein faulty structures, which may be, for example, scratches or eruptions.
  • the in-depth data contained in the image data and in the 3 D model obtained therefrom formation allows the distinction of disturbing outbreaks of harmless scratches.
  • FIG. 7 schematically shows an alternative exemplary embodiment of an inspection arrangement 208 'according to the invention.
  • a preform 101 can be seen, which is held in a transport star 203.
  • the housing of the inspection assembly 208 ' is the sake of clarity, only a window 31 ⁇ shown, all other parts are omitted.
  • a lighting device 309 ' is arranged annularly around the longitudinal axis 404 of the preform 101 to be tested.
  • the illumination device 309 ' carries a large number of monochromatic light-emitting light-emitting diodes 312', which illuminate the mouth region of the preform 101 with flash light.
  • the illumination device 309' carries a plurality of laser diodes 401 which illuminate the mouth region of the preform 101 with a dot and / or line pattern.
  • a camera 303 'with a lens 307' is arranged, which has a large front lens 402, the optical axis 403 coincides with the longitudinal axis 404 of the preform 101.
  • two sensor-side objective parts 405 are arranged offset from each other. These lens parts 405 are each shown as a single lens, but can also consist of several lenses and other optical elements we screens, filters o.ä. include. Behind the sensor-side objective parts 405, two image sensors 306 'are arranged. The diameter of the front lens 402 is greater than the sum of the sensor-side objective parts 405.
  • the two image sensors 306 ' may, for example, also be formed as partial regions of a single large image sensor.
  • the function of the inspection arrangement 208 'shown in FIG. 7 hardly differs in principle from the inspection arrangement 208 shown in FIG. 6.
  • the dot and / or line pattern projected by the laser diodes 401 also permits a contour determination of those sections of the mouth region of the preform 101 which are due to their position are visible only on one of the recorded partial images. This contour determination works, for example, according to the so-called light-slit method in which a laser line is projected onto a surface and viewed at a different angle from the projection angle.
  • the line then appears distorted or shifted in the image depending on the surface contour, so that the form and position of the surface can be calculated from the shape and position of the line.
  • An even finer determination of the surface shape is possible by the projection of a round light spot and evaluation of the contour of the light spot in the recorded image. In this way, for example, the correct curvature of a convex-shaped sealing surface can be checked.
  • FIG. 8 schematically shows a lens according to a further embodiment of the invention, omitting all elements not necessary for understanding the embodiment.
  • a common front lens 402 ' is arranged, whose optical axis 403' coincides with the longitudinal axis 404 of the preform 101.
  • a first sensor-side objective part 501 is arranged behind the front lens 402 'so that its optical axis 502 coincides with the optical axis 403' of the front lens 402 '.
  • a second sensor-side objective part 503 is arranged behind the front lens 402 'such that its optical axis 504 is offset parallel to the side of the optical axis 403' of the front lens 402 '.
  • the diameter of the front lens 402 ' is again greater than the sum of the diameters of the sensor-side objective parts 501, 503.
  • both the sealing surface 105 of the preform 101 pointing in the direction of the objective and the complete outer circumferential surface of the mouth region 104 of the preform 101 are provided with this section of the objective on one of the image sensors 306 ", which is referred to as a hypercentric perspective and the corresponding lens as a hypercentric lens.
  • the entire sealing surface 105 but only a small part of the outer surface of the mouth region 104 of the preform 101 on the associated image sensor 306 ", is formed with this section of the objective.
  • this is completely sufficient in order to measure and test the particularly critical sealing surface 105 three-dimensionally, while the less critical sections of the mouth region 105 can be inspected with sufficient accuracy on the basis of a hypercentrically recorded image, especially as described here with reference to FIG special type of lighting a contour determination is possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Inspektionsanordnung (208) für die Inspektion von Behältermündungen von Behältern (101), insbesondere von Vorformlingen und daraus hergestellten Flaschen, mit einer Kamera (303) und einer Beleuchtungsvorrichtung (309), wobei die Kamera wenigstens einen Bildaufnehmer (306) und wenigstens ein Objektiv (307) aufweist, und wobei die Beleuchtungsvorrichtung wenigstens eine Lichtquelle (312) aufweist, wobei die Inspektionsanordnung an einer Transportstrecke (203) für zu inspizierende Behälter angeordnet ist und eine Bildauswerte- und Steuereinrichtung (305) aufweist, um die als fehlerhaft erkannten Behälter durch die entsprechende Ansteuerung einer Ausleiteinrichtung aus dem Strom der transportieren Behälter zu entfernen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv als stereoskopisches Objektiv ausgeführt ist.

Description

Inspektionsanordnung für Behältermündungen
Die Erfindung betrifft eine Inspektionsanordnung für Behältermündungen von Behältern, insbesondere von Vorformlingen und aus Vorformlingen hergestellten Flaschen. Die Inspektionsanordnung weist eine Kamera und eine Beleuchtungsvorrichtung auf und ist an einer Transportstrecke für zu inspizierende Behälter angeordnet, wobei die Kamera wenigstens einen Bildaufnehmer und wenigstens ein Objektiv aufweist, und wobei die Beleuchtungs Vorrichtung wenigstens eine Lichtquelle aufweist. Die Inspektionsanordnung weist zudem eine Bildauswerte- und Steuereinrichtung auf, um die als fehlerhaft erkannten Behälter durch die entsprechende Ansteuerung einer Ausschleuseinrichtung aus dem Strom der weitertransportieren Behälter zu entfernen.
Solche Inspektionsanordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden z.B. in Blasmaschinen für Kunststoffflaschen dazu eingesetzt, die ordnungsgemäße Ausformung der fertig geblasenen Kunststoffflaschen und/oder der Vorformlinge vor dem Blasformungsschritt zu prüfen.
In einer Blasmaschine werden Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise Vorformlinge aus PET (Polyethylenterephthalat), durch Blasdruckeinwirkung zu Behältern umgeformt, und dazu unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt. Typischerweise weist eine derartige
BESTÄTIGUNGSKOPIE Blasmaschine eine Heizeinrichtung sowie eine Blaseinrichtung auf, in deren Bereich der zuvor temperierte Vorformling durch biaxiale Orientierung zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe von Druckluft, die in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE-OS 43 40 291 erläutert. Die einleitend erwähnte Einleitung des unter Druck stehenden Gases umfasst auch die Druckgaseinleitung in die sich entwickelnde Behälterblase sowie die Druckgaseinleitung in den Vorformling zu Beginn des Blas Vorganges.
Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation zur Behälterformung wird in der DE-OS 42 12 583 beschrieben. Möglichkeiten zur Temperierung der Vorformlinge werden in der DE-OS 23 52 926 erläutert.
Innerhalb der Vorrichtung zur Blasformung können die Vorformlinge sowie die geblasenen Behälter mit Hilfe unterschiedlicher Handhabungseinrichtungen transportiert werden. Bekannt ist die Verwendung von Transportdornen, auf die die Vorformlinge aufgesteckt werden. Die Vorformlinge können aber auch mit anderen Trageinrichtungen gehandhabt werden. Die Verwendung von Greifzangen zur Handhabung von Vorformlingen und die Verwendung von Klemmdornen, die zur Halterung in einen Mündungsbereich des Vorformlings einführbar sind, gehören ebenfalls zu den verfügbaren Konstruktionen.
Eine Handhabung von Behältern und Vorformlingen unter Verwendung von Übergaberädern wird beispielsweise in der DE-OS 199 06 438 bei einer Anordnung eines Übergaberades zwischen einem Blasrad und einer Ausgabestrecke und eines weiteren Übergaberades zwischen der Heizstrecke und dem Blasrad beschrieben.
Die bereits erläuterte Handhabung der Vorformlinge erfolgt zum einen bei den sogenannten Zweistufenverfahren, bei denen die Vorformlinge zunächst in einem Spritzgussverfahren hergestellt, anschließend zwischengelagert und erst später hinsichtlich ihrer Temperatur konditioniert und zu einem Behälter aufgeblasen werden. Zum anderen erfolgt eine Anwendung bei den sogenannten Einstufenverfahren, bei denen die Vorformlinge unmittelbar nach ihrer spritzgusstechnischen Herstellung und einer ausreichenden Verfestigung geeignet temperiert und anschließend aufgeblasen werden.
Im Hinblick auf die verwendeten Blasstationen sind unterschiedliche Ausführungsformen bekannt. Bei Blasstationen, die auf rotierenden Transporträdern angeordnet sind, ist eine buchartige Aufklappbarkeit der Formträger häufig anzutreffen. Es ist aber auch möglich, relativ zueinander verschiebliche oder andersartig geführte Formträger einzusetzen. Bei ortsfesten Blas Stationen, die insbesondere dafür geeignet sind, mehrere Kavitäten zur Behälterformung aufzunehmen, werden typischerweise parallel zueinander angeordnete Platten als Formträger verwendet.
Ausgangsprodukt bei der Herstellung von blasgeformten Kunststoffflaschen ist der in einem Spritzgussverfahren hergestellte Vorformling, welcher im Mündungsbereich bereits vollständig ausgeformt ist, also bereits dem Mündungsbereich der fertig geblasenen Flasche entspricht. Erst anschließend wird der Flaschenkörper durch Blasformen fertiggestellt. Eine Maschine und ein Verfahren zur Herstellung blasgeformter Kunststoffflaschen ist beispielsweise aus der EP 1 858 689 AI der Anmelderin bekannt. Die Inspektion der korrekten Ausformung des Mündungsbereichs kann in solchen Maschinen entweder vor oder nach dem eigentlichen Blasformen erfolgen.
Der Mündungsbereich üblicher Kunststoffflaschen weist mehrere charakteristische Formabschnitte auf, die durch die Inspektionsanordnung geprüft werden sollten. Dies sind ein sogenannter Neck-Ring, welcher hauptsächlich der maschi- nellen Handhabung der Vorformlinge und der fertig geblasenen Flaschen dient, ein Garantiering, welcher mit dem Flaschenverschluss als Siegel zusammenwirkt, ein aus einem oder mehreren Gewindegängen bestehendes Verschlussgewinde, sowie eine Dichtfläche, welche mit einer Dichtung im Flaschendeckel zum Abdichten der gefüllten Flasche zusammenwirkt.
Bei der Inspektion der Behältermündung, also der Mündung des Vorformlings oder der Mündung der fertig geblasenen Flasche mittels einer eine Kamera aufweisenden Inspektionsanordnung tritt nun das Problem auf, dass gerade die für die Qualität der Abdichtung entscheidende Dichtfläche nicht immer zufriedenstellend überprüft werden kann. Typische Fehler der Dichtfläche können z.B. Kratzer und Ausbrüche sein. Aus Bildaufnahmen von einer von oben auf die Dichtfläche blickenden Kamera ist schwer zu unterscheiden, ob es sich bei auf der Dichtfläche zu beobachtenden Fehlern um unschädliche Kratzer handelt, welche die Qualität der Dichtung nicht beeinflussen, oder um Ausbrüche, welche die Flasche bzw. den Vorformling unbrauchbar machen. Wird die Inspektionsanordnung empfindlich eingestellt, werden auch intakte Flaschen bzw. Vorformlinge zu unrecht aussortiert. Wird die Inspektionsanordnung unempfindlich eingestellt, werden defekte Flaschen bzw. Vorformlinge nicht erkannt und nicht ausgesondert.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Inspektionsanordnung für Behältermündungen bereitzustellen, welche eine zuverlässigere Inspektion der Behältermündungen ermöglicht, und mittels der eine geringere Fehlsortierung möglich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Inspektionsanordnung für Behältermündungen mit mindestens einer Kamera und mindestens einer Beleuchtungsvorrichtung, wobei die mindestens eine Kamera wenigstens einen Bildaufnehmer und wenigstens ein Objektiv aufweist, und wobei die mindestens eine Beleuchtungsvorrichtung wenigstens eine Lichtquelle aufweist. Die Inspektionsanordnung beobachtet auf einem Transportweg an ihr vorbeigeführte Behälter, und steuert eine Ausleiteinrichtung an, wenn die Auswerte- und Steuereinrichtung feststellt, dass ein inspizierter Behälter schadhaft ist. Es können z.B. zwei herkömmliche Kameras verwendet werden, die für sich genommen ein zweidimensionales Bild aufnehmen. Die Kameras betrachten die Dichtfläche aus unterschiedlichen Perspektiven, sodass aus den beiden Kamerabildern in Kenntnis der relativen Position der Kameras zueinander in der Auswert- und Steuereinrichtung ein 3-dimensionales Gesamtbild bzw. eine Tiefeninformation für den Fehler errechnet werden kann.
Bevorzugt ist das Objektiv dabei als stereoskopisches Objektiv ausgeführt. Die Kamera ist als 3D-Kamera ausgeführt. Durch die Ausführung des Objektivs als stereoskopisches Objektiv ist es möglich, von der zu prüfenden Behältermündung ein dreidimensionales Bild aufzunehmen, und aus dem dreidimensionalen Bild eine bessere Unterscheidung zwischen unschädlichen Kratzern, die eine geringe Tiefe haben, und Ausbrüchen, die eine größere Tiefe aufweisen, vornehmen zu können. Die Fehlausleitrate kann dadurch verringert werden.
Bevorzugt wird dabei aus den Bildinformationen ein 3D-Modell des Mündungsbereiches generiert, und dieses 3D-Modell als Basis für die Entscheidung genommen, ob ein Behälter auszuleiten ist oder im Behälterstrom verbleiben kann. Die Generierung eines Modells und die Entscheidung anhand des Modells bietet den Vorteil, dass eine exaktere Klassifizierung eines Fehlers möglich ist als bei der Auswertung eines nur zweidimensionalen Bildes. Es lassen sich dadurch Grenzen für noch tolerierbare Fehler enger fassen, und somit die Fehlausleitrate weiter verringern.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Objektiv eine gemeinsame Frontlinse und zwei gegeneinander versetzte sensorseitige Objektivbaugruppen auf. Diese Konstruktion von Stereoobjektiven ist als Abbe- oder Fernrohr-Typ bekannt.
Stereoskopische Objektive zeichnen sich dadurch aus, dass von einem Objektpunkt ausgehende Strahlenbündel in zwei unterschiedlichen Strahlengängen in zwei Bildpunkte abgebildet werden. Auf diese Art entstehen zwei Bilder aus etwas unterschiedlichen Richtungen, zwischen denen für gewöhnlich ein Winkel von 11° bis 16° liegt, wenn die Einzelbilder als 3D-Bild einem Betrachter gezeigt werden sollen. Dieser Winkel entspricht ungefähr den Verhältnissen bei den menschlichen Augen. Für eine automatische Bildverarbeitung kann der Winkel abweichend gewählt werden, da die Bildverarbeitung dies rechnerisch kompensieren kann. Prinzipiell sind zwei unterschiedliche Typen von stereoskopischen Objektiven bekannt, nämlich der Abbe- oder Fernrohr-Typ und der Greenough- Typ. Der Greenough-Typ zeichnet sich durch komplett voneinander getrennte Objektive aus, die in dem entsprechenden Winkel zueinander angeordnet sind. Dies bedingt gerade bei kurzen Brennweiten eine kurze Distanz zwischen den beiden objektseitigen Frontlinsen, die daher sehr klein ausgeführt sind. Das Objektiv ist dadurch eher lichtschwach, was für die Inspektionsanordnung von Nachteil ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Objektiv dagegen eine gemeinsame Frontlinse und zwei gegeneinander versetzte sensorseitige Objektivbaugruppen auf. Diese Konstruktion von Stereoobjektiven ist als Abbeoder Fernrohr-Typ bekannt und ermöglicht die Verwendung einer großen Frontlinse, wodurch ein lichtstarkes Objektiv aufgebaut werden kann. Ein weiterer Vorteil dieses Objektivaufbaus ist die parallele Anordnung der Strahlengänge zueinander, was den Aufbau und die Justage eines solchen Objektivs vereinfacht.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung sind die beiden sensorseitigen Objektivbaugruppen symmetrisch zu der optischen Achse der gemeinsamen Frontlinse angeordnet. Auf diese Art wird die automatische Auswertung der beiden Teilbilder vereinfacht.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung fällt die optische Achse der einen der beiden sensorseitigen Objektivbaugruppen mit der optischen Achse der gemeinsamen Frontlinse zusammen, während die optische Achse der anderen der beiden sensorseitigen Objektivbaugruppen gegenüber der optischen Achse der gemeinsamen Frontlinse versetzt angeordnet ist. Durch diese Ausführung des Objektivs nutzt die eine sensorseitige Objektivbaugruppe hauptsächlich die zentralen Strahlen der Frontlinse und erzeugt daher ein möglichst verzeichnungsfreies Teilbild. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn neben der dreidimensionalen Inspektion der Dichtfläche des Behälters andere Kriterien anhand dieses Teilbildes geprüft werden sollen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Durchmesser der gemeinsamen Frontlinse wesentlich größer als die Summe der Durchmesser der beiden sensorseitigen Objektivbaugruppen. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung der Lichtstärke des Objektivs. Bevorzugt ist der Durchmesser mehr als doppelt so groß.
Gemäß einer besonders hervorzuhebenden Weiterbildung der Erfindung, der ein eigenständiger erfinderischer Rang zukommt, ist das Objektiv als hyperzentri- sches Objektiv ausgeführt. Unter einem hyperzentrischen Objektiv wird im Sinne der Erfindung ein Objektiv verstanden, bei dem das objektseitige Bild einer den Bildstrahlengang begrenzenden Systemblende vom Objektiv aus gesehen hinter der optimalen Objektweite liegt. Das hat zur Folge, dass ein lateraler Objektpunkt hauptsächlich durch Strahlen abgebildet wird, die vom Objektpunkt zunächst von der optischen Achse des Objektivs weg verlaufen und erst beim Durchtritt durch die Frontlinse wieder zur optischen Achse hin gebrochen werden. Es können somit auch Objektpunkte gut abgebildet werden, die auf parallel zur optischen Achse verlaufenden Oberflächen liegen, z.B. kann die Mantelfläche eines um die optische Achse verlaufenden Zylinders durch ein solches Objektiv komplett abgebildet werden. Durch diese Weiterbildung kann die erfindungsgemäße Inspektionsanordnung gleichzeitig eine dreidimensionale Inspektion der besonders kritischen Dichtfläche einer Behältermündung durchführen sowie eine zweidimensionale Inspektion der weniger kritischen, ansonsten aber schwer zu erfassenden Elemente wie Neck-Ring, Garantiering und Gewinde. Dies war bislang nicht möglich. Es ist dabei bevorzugt, die Auswertung mit unterschiedlicher Auflösung zu betreiben. Die Dichtfläche kann z.B. mit hoher Auflösung betrachtet werden, der Garantiering hingegen in einer schlechteren Auflösung. Dies spart Rechenaufwand dort, wo Mündungsfehler wenig kritisch sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Beleuchtungs Vorrichtung einen Beleuchtungsstrahlengang auf, der zumindest abschnittweise mit einem Beobachtungsstrahlengang des Objektivs zusammen fällt. Bevorzugt wird der Beleuchtungsstrahlengang durch einen halbdurchlässigen Spiegel mit dem Beobachtungsstrahlengang des Objektivs zusammengeführt. Auf diese Weise wird eine platzsparende und gleichmäßige Ausleuchtung des Blickfeldes der Inspektionsanordnung ermöglicht.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Beleuchtungsvorrichtung ring- oder teilringförmig um den Beobachtungsstrahlengang des Objektivs herum angeordnet. Durch eine solche Anordnung kann das Objektiv besonders dicht an dem Objekt platziert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Lichtquelle zur Erzeugung monochromatischen Lichts ausgeführt. Besonders bevorzugt umfasst die wenigstens eine Lichtquelle wenigstes eine LED. Dadurch kann bei der Entwicklung des Objektivs auf eine Korrektur der chromatischen Aberration verzichtet werden. Gerade bei stark brechenden Linsen bewirkt die Dispersi- on, dass Licht unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich gebrochen wird, es kommt so zu farbabhängigen Abbildungsfehlern. Bei Abbildung von mit weißem Licht beleuchteten Objekten bewirkt insbesondere der sog. Farbvergrößerungs- fehler einen Schärfe- und Kontrastverlust, welcher die automatische Bildverarbeitung erschwert. Um die Abbildungsqualität zu verbessern werden gewöhnlich Achromate eingesetzt. Dadurch werden Objektive jedoch teuer und groß. Durch die Verwendung von monochromatischem, also einfarbigem Licht, braucht das Objektiv nur für diese eine Farbe optimiert zu werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Beleuchtungsvorrichtung zur Projektion eines Musters, insbesondere eines Punkt- oder Linienmusters ausgeführt. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Beleuchtungsvorrichtung wenigstens eine Laserdiode. Durch die Projektion eines Punktoder Linienmusters (oder eines beliebigen anderen Musters) auf die zu inspizierende Behältermündung kann deren Kontur noch besser bestimmt werden. In dem Bereich der Behältermündung, welcher durch das stereoskopische Objektiv in zwei Teilbildern abgebildet wird, bieten die Strukturen des Punkt- oder Linienmusters Landmarken, welche z.B. die Korrelation der Teilbilder zueinander durch eine automatische Bildverarbeitung erleichtern. Somit wird die Berechnung der Oberflächenkontur des entsprechenden Abschnitts der Behältermündung vereinfacht. Zusätzlich werden die Linien bzw. Punkte des Punkt- oder Linienmusters durch die Oberflächenkontur der Behältermündung verzerrt in den Teilbildern der Inspektionsanordnung abgebildet. Diese Verzerrung kann ebenfalls durch eine Bildverarbeitung genutzt werden, um die Oberflächenkontur der Behältermündung zu ermitteln. Ein solches Verfahren ist auch als 'Lichtschnitt- verfahren' bekannt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Inspektionsanordnung ein wenigstens die optischen Komponenten umgebendes Schutzgehäuse. Durch ein solches Schutzgehäuse wird verhindert dass Staub, Schmutz und Kon- densat in die Inspektionsanordnung gelangen und deren Funktion beeinträchtigen. Vorzugsweise weist das Schutzgehäuse ein Beobachtungsfenster auf. Die optische Achse des Beobachtungsstrahlenganges sollte durch dieses Fenster verlaufen, ebenso die optische Achse des Beleuchtungsstrahlenganges, wenn die Beleuchtungsvorrichtung innerhalb des Schutzgehäuses angeordnet ist. Das Schutzgehäuse kann somit komplett geschlossen ausgeführt sein.
Mit Vorteil wird keine Dauerlichtquelle verwendet, sondern die Beleuchtungsvorrichtung sendet Lichtblitze aus, insbesondere solche mit hoher Lichtintensität, z.B. dann ausgelöst, wenn eine Behältermündung eine Inspektionsstellung unterhalb der Inspektionsanordnung erreicht. Es lassen sich dadurch Überhitzungs- probleme vermeiden.
Die Genauigkeit der Inspektion kann noch dadurch erhöht werden, dass die Ausleitentscheidung nicht durch Auswertung der Bilder gebildet wird, sondern dass die Auswerte- und Steuereinheit mit Vorteil aus den Bildpunkten der Bildaufnahme des Mündungsbereiches ein 3 D-Modell des Mündungsbereiches errechnet. Die Ansteuerung der Ausleiteinrichtung erfolgt dann nach Auswertung des 3D-Modells.
Die Inspektionsanordnung kann mit Vorteil vor der Blasstation angeordnet sein, z.B. bereits vor dem Heizofen zur Konditionierung des Vorformlings oder auf der Transportstrecke zwischen Heizofen und Blasstation. Die Inspektionsanordnung kann aber alternativ oder zusätzlich auch hinter der Blasstation angeordnet sein.
Es sind verschiedene Ausleiteinrichtungen im Stand der Technik bekannt, z.B. Transportdorne mit Abwurfmechanismen, Ausblasdüsen, mechanische Auswerfer etc.. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einiger sche- matischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Blasstation zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Blas form, in der ein Vorformling gereckt und expandiert wird;
Fig. 3 eine Skizze zur Veranschaulichung eines grundsätzlichen Aufbaus einer Vorrichtung zur Blasformung von Behältern;
Fig. 4: eine Schnittdarstellung eines Vorformlings;
Fig. 5: eine prinzipielle Darstellung eines Abschnitts einer Blasformmaschine;
Fig. 6: eine Schnittdarstellung einer Inspektionsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 eine prinzipielle Darstellung einer Inspektionsanordnung gemäß einer weiteren Aus führungs form der Erfindung; und
Fig. 8 eine prinzipielle Darstellung eines Objektivs gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung
Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung zur Umformung von Vorformlingen 1 in Behälter 2 ist in Fig. 1 und in Fig. 2 dargestellt. Die Vorrichtung zur Formung des Behälters 2 besteht im Wesentlichen aus einer Blasstation 3, die mit einer Blasform 4 versehen ist, in die ein Vorformling 1 einsetzbar ist. Der Vorformling 1 kann ein spritzgegossenes Teil aus Polyethylenterephthalat (PET) sein. Zur Ermöglichung eines Einsetzens des Vorformlings 1 in die Blasform 4 und zur Ermöglichung eines Herausnehmens des fertigen Behälters 2 besteht die Blasform 4 aus Formhälften 5, 6 und einem Bodenteil 7, das von einer Hubvorrichtung 8 positionierbar ist. Der Vorformling 1 kann im Bereich der Blasstation 3 von einem Halteelement 9 fixiert sein. Es ist beispielsweise möglich, den Vorformling 1 über Zangen oder andere Handhabungsmittel direkt in die Blasform 4 einzusetzen.
Zur Ermöglichung einer Druckluftzuleitung ist unterhalb der Blasform 4 ein Anschlußkolben 10 angeordnet, der dem Vorformling 1 Druckluft zuführt und gleichzeitig eine Abdichtung vornimmt. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist es grundsätzlich aber auch denkbar, feste Druckluftzuleitungen zu verwenden.
Eine Reckung des Vorformlings 1 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer Reckstange 11, die von einem Zylinder 12 positioniert wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine mechanische Positionierung der Reckstange 11 über Kurvensegmente durchgeführt, die von Abgriffrollen beaufschlagt sind. Die Verwendung von Kurvensegmenten ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl von Blasstationen 3 auf einem rotierenden Blasrad 25 angeordnet sind
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist das Recksystem derart ausgebildet, dass eine Tandem- Anordnung von zwei Zylindern 12 bereitgestellt ist. Von einem Primärzylinder 13 wird die Reckstange 11 zunächst vor Beginn des eigentlichen Reckvorganges bis in den Bereich eines Bodens 14 des Vorformlings 1 gefahren. Während des eigentlichen Reckvorganges wird der Primärzylinder 13 mit ausgefahrener Reckstange gemeinsam mit einem den Primärzylinder 13 tragenden Schlitten 15 von einem Sekundärzylinder 16 oder über eine Kurvensteuerung positioniert. Insbesondere ist daran gedacht, den Sekundärzylinder 16 derart kurvengesteuert einzusetzen, dass von einer Führungsrolle 17, die während der Durchführung des Reckvorganges an einer Kurvenbahn entlang gleitet, eine aktuelle Reckposition vorgegeben wird. Die Führungsrolle 17 wird vom Sekundärzylinder 16 gegen die Führungsbahn gedrückt. Der Schlitten 15 gleitet entlang von zwei Führungselementen 18.
Nach einem Schließen der im Bereich von Trägern 19, 20 angeordneten Formhälften 5, 6 erfolgt eine Verriegelung der Träger 19, 20 relativ zueinander mit Hilfe einer Verriegelungseinrichtung 40.
Zur Anpassung an unterschiedliche Formen eines Mündungsabschnittes 21 des Vorformlings 1 ist gemäß Fig. 2 die Verwendung separater Gewindeeinsätze 22 im Bereich der Blasform 4 vorgesehen.
Fig. 2 zeigt zusätzlich zum geblasenen Behälter 2 auch gestrichelt eingezeichnet den Vorformling 1 und schematisch eine sich entwickelnde Behälterblase 23.
Fig. 3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Blasmaschine, die mit einer Heizstrecke 24 sowie einem rotierenden Blasrad 25 versehen ist. Ausgehend von einer Vorformlingseingabe 26 werden die Vorformlinge 1 von Ubergaberädern 27, 28, 29 in den Bereich der Heizstrecke 24 transportiert. Entlang der Heizstrecke 24 sind Heizstrahler 30 sowie Gebläse 31 angeordnet, um die Vorformlinge 1 zu temperieren. Nach einer ausreichenden Temperierung der Vorformlinge 1 werden diese von einem Übergaberad 35 an das Blasrad 25 übergeben, in dessen Bereich die Blasstationen 3 angeordnet sind. Die fertig geblasenen Behälter 2 werden von weiteren Übergaberädern 37, 28, 38 einer Ausgabestrecke 32 zugeführt. Das Übergaberad 37 ist dabei als ein Entnahmerad, das Übergaberad 38 als ein Ausgaberad ausgebildet.
Um einen Vorformling 1 derart in einen Behälter 2 umformen zu können, dass der Behälter 2 Materialeigenschaften aufweist, die eine lange Verwendungsfähigkeit von innerhalb des Behälters 2 abgefüllten Lebensmitteln, insbesondere von Getränken, gewährleisten, müssen spezielle Verfahrensschritte bei der Beheizung und Orientierung der Vorformlinge 1 eingehalten werden. Darüber hinaus können vorteilhafte Wirkungen durch Einhaltung spezieller Dimensionierungsvorschriften erzielt werden.
Als thermoplastisches Material können unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden. Einsatzfähig sind beispielsweise PET, PEN oder PP.
Die Expansion des Vorformlings 1 während des Orientierungsvorganges erfolgt durch Druckluftzuführung. Die Druckluftzuführung ist in eine Vorblasphase, in der Gas, zum Beispiel Preßluft, mit einem niedrigen Druckniveau zugeführt wird und in eine sich anschließende Hauptblasphase unterteilt, in der Gas mit einem höheren Druckniveau zugeführt wird. Während der Vorblasphase wird typischerweise Druckluft mit einem Druck im Intervall von 10 bar bis 25 bar verwendet und während der Hauptblasphase wird Druckluft mit einem Druck im Intervall von 25 bar bis 40 bar zugeführt.
Aus Fig. 3 ist ebenfalls erkennbar, dass bei der dargestellten Ausführungsform die Heizstrecke 24 aus einer Vielzahl umlaufender Transportelemente 33 ausgebildet ist, die kettenartig aneinandergereiht und entlang von Umlenkrädern 34, 36 geführt sind. Insbesondere ist daran gedacht, durch die kettenartige Anordnung eine im wesentlichen rechteckförmige Grundkontur aufzuspannen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden im Bereich der dem Ubergaberad 27 zugewandten Ausdehnung der Heizstrecke 24 ein einzelnes relativ groß dimensioniertes Umlenkrad 34 und im Bereich von benachbarten Umlenkungen zwei vergleichsweise kleiner dimensionierte Umlenkräder 36 verwendet. Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere Führungen denkbar.
Zur Ermöglichung einer möglichst dichten Anordnung des Ubergaberades 27 und des Blasrades 25 relativ zueinander erweist sich die dargestellte Anordnung als besonders zweckmäßig, da im Bereich der entsprechenden Ausdehnung der Heizstrecke 24 drei Umlenkräder 34, 36 positioniert sind, und zwar jeweils die kleineren Umlenkräder 36 im Bereich der Uberleitung zu den linearen Verläufen der Heizstrecke 24 und das größere Umlenkrad 34 im unmittelbaren Übergabebereich zum Übergaberad 27 und zum Blasrad 25. Alternativ zur Verwendung von kettenartigen Transportelementen 33 ist es beispielsweise auch möglich, ein rotierendes Heizrad zu verwenden.
Nach einem fertigen Blasen der Behälter 2 werden diese vom Übergaberad 38 aus dem Bereich der Blasstationen 3 herausgeführt und zur Ausgabestrecke 32 transportiert.
Ein Transport der Vorformlinge 1 und der Behälter 2 durch die Blasmaschine kann in unterschiedlicher Art und Weise erfolgen. Gemäß einer Aus führungs Variante werden die Vorformlinge zumindest entlang des wesentlichen Teiles ihres Transportweges von Transportdornen getragen. Es ist aber auch möglich, einen Transport der Vorformlinge unter Verwendung von Zangen durchzuführen, die außenseitig am Vorformling angreifen, oder Innendorne zu verwenden, die in einen Mündungsbereich des Vorformlings eingeführt werden. Ebenfalls sind hinsichtlich der räumlichen Orientierung der Vorformlinge unterschiedliche Varianten denkbar.
Gemäß einer Variante wird der Vorformling im Bereich der Vorformlingseingabe 26 mit seiner Mündung in lotrechter Richtung nach oben orientiert zugeführt, anschließend gedreht, entlang der Heizstrecke 24 und des Blasrades 25 mit seiner Mündung in lotrechter Richtung nach unten orientiert gefördert und vor einem Erreichen der Ausgabestrecke 32 wieder gedreht. Gemäß einer anderen Variante wird der Vorformling 2 im Bereich der Heizstrecke 24 mit seiner Mündung in lotrechter Richtung nach unten orientiert beheizt, vor Erreichen des Blasrades 25 jedoch wieder um 180° gedreht.
Gemäß einer dritten Ausführungsvariante durchläuft der Vorformling den gesamten Bereich der Blasmaschine ohne Durchführung von Wendevorgängen mit seiner Mündung in lotrechter Richtung nach oben orientiert.
In Figur 4 ist ein typischer Vorformling 101 dargestellt, wie er als Ausgangsprodukt bei der Herstellung blasgeformter Kunststoffflaschen Verwendung findet. Der Vorformling besteht aus einem hohlen Körper 102 mit ausreichend hoher Wandstärke, um beim biaxialen Strecken während des Blasformens nicht zu reißen oder so dünn zu werden, dass die entstehende Flasche nicht mehr gebrauchstauglich ist. Das geschlossene Ende des hohlen Körpers 102 ist halbkugelförmig abgerundet verschlossen.
Im offenen Endabschnitt 103 des Vorformlings 101 verjüngt sich dieser in Richtung des Mündungsbereichs 104. Dieser verjüngte Bereich 103 wird beim Blasformen zu dem ebenfalls verjüngten oberen Abschnitt der fertigen Kunststofffla- sche umgeformt, nämlich zur Flaschenschulter Der Mündungsbereich 104 des Vorformlings 101 ist bereits fertig ausgeformt und wird während des Blasformens nicht gestreckt. In der Figur sind die Dichtfläche 105, das Gewinde 106, der Garantiering 107 und der Neck-Ring 108 zu erkennen. Die Dichtfläche 105 ist entweder plan oder leicht konvex geformt und wird beim Schließen der Kunststoffflasche gegen eine elastische Dichtung im Flaschenverschluss gedrückt, um einen gas- und flüssigkeitsdichten Abschluss der Kunststoffflasche zu gewährleisten. Das Gewinde 106 dient dem Aufschrauben des nicht dargestellten Verschlusses bis über den Garantiering 107. Dabei bilden der Verschluss und der Garantiering 107 ein Siegel, welches beim ersten Offnen des Verschlusses sichtbar zerstört wird. Der Neck-Ring 108 dient der Handhabung des Vorformlings 101 und der fertigen unststoffflasche in der Blasformmaschine. Von besonderer Wichtigkeit ist der Neck-Ring 108 jedoch auch während des eigentlichen Blasvorgangs, bei welchem der Vorformling 101 fest in der Blasstation 3 gehalten werden muss, um die auftretenden Kräfte aufzufangen. Dies erfolgt im Wesentlichen über den Neck-Ring 108.
In Figur 5 ist ein Abschnitt 201 einer Blasformmaschine dargestellt. In diesem Abschnitt 201 werden Vorformlinge 1 von einer nicht dargestellten Zuführeinheit in die Blasformmaschine übergeben. Dazu werden die Vorformlinge 1 aufrecht stehend einem als Transportstern 203 ausgeführten Übergaberad zugeführt. Der Transportstern 203 trägt an seinem Umfang Vereinzelungstaschen 204, welche jeweils einen Vorformling 1 aus dem Zuführstrom greifen und in Richtung einer Führung 205 transportieren. Wegen der beschriebenen Funktion wird der Transportstern 203 auch als Vereinzelungsstern bezeichnet. Durch weiteres Drehen des Transportsterns 203 werden die Vorformlinge 1 in den Bereich einer Führung 206 gefördert, wo die Vorformlinge 1 aus dem Transportstern 203 entnommen und an einen Heiztunnel 207 abgegeben werden, z.B. indem nicht dargestellte Transportdorne in die Vorformlinge 1 einfahren und diese ergreifen.
Im Bereich des Transportsterns 203 ist eine Inspektionsanordnung 208 gemäß der Erfindung angeordnet, welche die Mündungen der Vorformlinge auf korrekte Ausformung prüft. Vorformlinge 1 mit defekten Mündungen werden mit einer nicht dargestellten Ausleiteinrichtung ausgeschleust.
Figur 6 zeigt die Inspektionsanordnung 208 in einer Schnittdarstellung. Oberhalb des Transportsterns 203, welcher einen Vorformling 101 trägt, ist die Inspektionsanordnung 208 schematisch im Schnitt zu erkennen. Innerhalb eines mehrere Wandbleche 301 aufweisenden Gehäuses 302 ist eine Kamera 303 angeordnet, welche über eine Leitung 304 mit einer Auswerte- und Steuereinheit 305 verbun- den ist. Die Kamera 303 beinhaltet einen Bildaufnehmer 306 und ein stereoskopischen Objektiv 307, welches zwei unter unterschiedlichen Winkeln aufgenommene Teilbilder des Mündungsbereichs des Vorformlings 101 auf dem Bildaufnehmer 307 abbildet. Die Teilbilder werden dann zur Auswertung an die Auswerte und Steuereinheit 305 übertragen. Die Auswerte- und Steuereinheit 305 ist mittels einer weiteren Leitung 308 mit einer Beleuchtungs Vorrichtung 309 verbunden, welche Licht senkrecht zu einer optischen Achse des Objektivs 307 abstrahlt. Die Strahlengänge der Beleuchtungsvorrichtung 309 und des Objektivs 307 werden durch einen teildurchlässigen Spiegel 310 vereinigt, so dass die Beleuchtungsrichtung und die Beobachtungsrichtung der Inspektionsanordnung ob- jektseitig des Spiegels 310 zusammenfallen, ohne dass es Abschattungen gibt.
Das Gehäuse 302 ist in Beobachtungsrichtung der Kamera 303 durch ein transparentes Fenster 311 abgeschlossen. Ein Kabelstutzen 313 ermöglicht die Verbindung der Auswerte- und Steuereinheit 305 mit einer Maschinensteuerung der Blasformmaschine.
Um ein gutes Inspektionsergebnis zu erhalten muss die Beleuchtungseinrichtung 309 intensitätsstarkes Licht aussenden. Um dennoch eine starke Erwärmung der Beleuchtungsvorrichtung 309 und von dessen Umgebung zu vermeiden ist diese daher zur Abgabe kurzer Lichtblitze ausgeführt. Die Synchronisation dieser Lichtblitze mit der Förderbewegung der Vorformlinge 101 erfolgt z.B. über die Auswerte- und Steuereinheit 305. Die Beleuchtungsvorrichtung 309 weist zwei monochromatisches Licht emittierende Leuchtdioden 312 auf.
Die Auswerte- und Steuereinheit 305 errechnet aus den aufgenommenen Teilbildern des Mündungsbereichs des Vorformlings 1 ein 3 D-Modell und ermittelt darin fehlerhafte Strukturen, welche z.B. Kratzer oder Ausbrüche sein können. Die in den Bilddaten und in dem daraus gewonnene 3 D-Modell enthaltene Tiefenin- formation ermöglicht die Unterscheidung störender Ausbrüche von unschädlichen Kratzern.
In Figur 7 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Inspektionsanordnung 208' schematisch dargestellt. Wiederum ist ein Vorformling 101 erkennbar, welcher in einem Transportstern 203 gehalten wird. Von dem Gehäuse der Inspektionsanordnung 208' ist der besseren Übersichtlichkeit halber nur ein Fenster 31 Γ dargestellt, alle anderen Teile sind weggelassen.
Vorformlingsseitig des Fensters 31 Γ ist eine Beleuchtungs Vorrichtung 309' ringförmig um die Längsachse 404 des zu prüfenden Vorformlings 101 angeordnet. An ihrer Innenseite trägt die Beleuchtungs Vorrichtung 309' eine große Anzahl monochromatisches Licht emittierende Leuchtdioden 312', welche den Mündungsbereich des Vorformlings 101 mit Blitzlicht beleuchten. Zusätzlich zu den Leuchtdioden 312' trägt die Beleuchtungsvorrichtung 309' mehrere Laserdioden 401, welche den Mündungsbereich des Vorformlings 101 mit einem Punkt- und/oder Linienmuster beleuchten.
Auf der vorformlingsabgewandten Seite des Fensters 31 Γ und dicht am Fester 31 Γ ist eine Kamera 303' mit einem Objektiv 307' angeordnet, welches eine große Frontlinse 402 aufweist, deren optische Achse 403 mit der Längsachse 404 des Vorformlings 101 zusammen fällt. Kameraseitig der Frontlinse 402 sind zwei sensorseitige Objektivteile 405 gegeneinander versetzt angeordnet. Diese Objektivteile 405 sind als jeweils eine einzige Linse dargestellt, können aber auch aus mehreren Linsen bestehen und weitere optische Elemente wir Blenden, Filter o.ä. beinhalten. Hinter den sensorseitigen Objektivteilen 405 sind zwei Bildsensoren 306' angeordnet. Der Durchmesser der Frontlinse 402 ist größer als die Summe der sensorseitigen Objektivteile 405. Die zwei Bildsensoren 306' können z.B. auch als Teilbereiche eines einzigen großen Bildsensors ausgebildet sein. Die Funktion der in Figur 7 dargestellten Inspektionsanordnung 208' unterscheidet sich prinzipiell kaum von der in Figur 6 dargestellten Inspektionsanordnung 208. Allerdings ermöglicht das durch die Laserdioden 401 projizierte Punkt- und/oder Linienmuster eine Konturbestimmung auch solcher Abschnitte des Mündungsbereichs des Vorformlings 101, die wegen ihrer Position nur auf einem der aufgenommenen Teilbilder sichtbar sind. Diese Konturbestimmung funktioniert z.B. nach dem sogenannten Lichtschnittverfahren, bei welchem eine Laserlinie auf eine Oberfläche projiziert wird und unter einem vom Projektions winkel unterschiedlichen Winkel betrachtet wird. Die Linie erscheint in dem Bild dann abhängig von der Oberflächenkontur verzerrt oder verschoben, so dass aus der Form und Lage der Linie die Form und Lage der Oberfläche berechnet werden kann. Eine noch feinere Bestimmung der Oberflächenform ist durch die Projektion eines runden Lichtflecks und Auswertung der Kontur des Lichtflecks im aufgenommenen Bild möglich. Auf diese Art lässt sich z.B. die korrekte Wölbung einer konvex geformten Dichtfläche prüfen.
In Figur 8 ist ein Objektiv gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt, wobei alle zum Verständnis der Ausführungsform nicht erforderlichen Elemente weggelassen wurden. Dicht an dem Mündungsbereich 104 eines Vorformlings 101 ist eine gemeinsame Frontlinse 402' angeordnet, deren optische Achse 403' mit der Längsachse 404 des Vorformlings 101 zusammenfällt. Ein erstes sensorseitiges Objektivteil 501 ist so hinter der Frontlinse 402' angeordnet, dass ihre optische Achse 502 mit der optischen Achse 403' der Frontlinse 402' zusammenfallt. Ein zweites sensorseitiges Objektivteil 503 ist so hinter der Frontlinse 402' angeordnet, dass ihre optische Achse 504 seitlich zu der optischen Achse 403' der Frontlinse 402' parallelversetzt ist. Der Durchmesser der Frontlinse 402' ist wiederum größer als die Summe der Durchmesser der sensorseitigen Objektivteile 501, 503. Hinter den sensorseitigen Objektivteilen 501, 505 sind wiederum Bildsensoren 306" angeordnet. Die zwei Bildsensoren 306" können wiederum z.B. auch als Teilbereiche eines einzigen großen Bildsensors ausgebildet sein.
Anhand der beispielhaft dargestellten Strahlenverläufe 504, 505 durch die Frontlinse 402' und das Objektivteil 501 ist erkennbar, dass mit diesem Abschnitt des Objektivs sowohl die in Richtung des Objektivs weisende Dichtfläche 105 des Vorformlings 101 als auch die komplette äußere Mantelfläche des Mündungsbereichs 104 des Vorformlings 101 auf einem der Bildsensoren 306" abgebildet wird. Diese Art der Abbildung wird als hyperzentrische Perspektive und das entsprechende Objektiv als hyperzentrisches Objektiv bezeichnet.
Anhand des beispielhaft dargestellten Strahlenverlaufs 506 durch die Frontlinse 402' und das Objektivteil 503 ist erkennbar, dass mit diesem Abschnitt des Objektivs zwar die gesamte Dichtfläche 105, aber nur ein kleiner Teil der äußeren Mantelfläche des Mündungsbereichs 104 des Vorformlings 101 auf dem zugeordneten Bildsensor 306" abgebildet wird. Dies reicht aber völlig aus, um die besonders kritische Dichtfläche 105 dreidimensional zu vermessen und zu prüfen, während die weniger kritischen Abschnitte des Mündungsbereichs 105 anhand eines hyperzentrisch aufgenommenen Bildes ausreichend genau inspiziert werden können, zumal auch hier mittels der bezüglich Figur 7 beschriebenen besonderen Art der Beleuchtung eine Konturbestimmung möglich ist.

Claims

Patentansprüche:
1. Inspektionsanordnung (208, 208') für die Inspektion von Behältermündungen von Behältern, insbesondere von Vorformlingen (1, 101) und daraus hergestellten Flaschen (2), mit mindestens einer Kamera (303, ) und mindestens einer Beleuchtungsvorrichtung (309, 309'), wobei die mindestens eine Kamera (303) wenigstens einen Bildaufnehmer (306, 306', 306") und wenigstens ein Objektiv (307, 307') aufweist, und wobei die mindestens eine Beleuchtungsvorrichtung (309, 309') wenigstens eine Lichtquelle aufweist, wobei die Inspektionsanordnung (208, 208') an einer Transportstrecke für zu inspizierende Behälter angeordnet ist und eine Bildauswerte- und Steuereinrichtung (305) aufweist, um die als fehlerhaft erkannten Behälter durch die entsprechende Ansteuerung einer Ausleiteinrichtung aus dem Strom der transportieren Behälter zu entfernen, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kamera (303, 303') zur Aufnahme mehrerer zweidimensionaler Bilder von der Dichtfläche (105) des zu inspizierenden Behälters aus unterschiedlichen Perspektiven ausgebildet ist, wobei die Auswert- und Steuereinrichtung (305) ausgebildet ist, aus den zweidimensionalen Bildern ein 3-dimensionales Gesamtbild der Dichtfläche (105) bzw. eine Tiefeninformation für auf der Dichtfläche (105) auftretende Fehler zu errechnen.
2. Inspektionsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Objektiv als stereoskopisches Objektiv (307, 307') ausgeführt ist.
3. Inspektionsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Objektiv (307, 307') eine gemeinsame objektseitige Frontlinse (402, 402') und zwei gegeneinander versetzte sensorseitige Objektivbaugruppen (405, 501, 503) aufweist.
4. Inspektionsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden sensorseitigen Objektivbaugruppen (405) symmetrisch zur optischen Achse (403, 403') der gemeinsamen Frontlinse (402, 402') angeordnet sind.
5. Inspektionsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (502) der einen der beiden sensorseitigen Objektivbaugruppen (501) mit der optischen Achse (403') der gemeinsamen Frontlinse (402') zusammenfällt, während die optische Achse (504) der anderen der beiden sensorseitigen Objektivbaugruppen (503) gegenüber der optischen Achse (403') der gemeinsamen Frontlinse (402') versetzt angeordnet ist.
6. Inspektionsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der gemeinsamen Frontlinse (402, 402') wesentlich größer ist als die Summe der Durchmesser der beiden sensorseitigen Objektivbaugruppen (405, 501, 503).
7. Inspektionsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv als hyperzentrisches Objektiv (307') ausgeführt ist.
8. Inspektionsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (309) einen Beleuchtungsstrahlengang aufweist, der zumindest abschnittweise mit einem Beobachtungsstrahlengang des Objektivs (307, 307') zusammenfällt.
9. Inspektionsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im
Beleuchtungsstrahlengang und im Beobachtungsstrahlengang ein halbdurchlässiger Spiegel (310) angeordnet ist, und der Beobachtungsstrahlengang und der Beleuchtungsstrahlengang objektivseitig des Spiegels (310) zusammenfallen.
10. Inspektionsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (309') ring- oder teilringförmig um den Beobachtungsstrahlengang des Objektivs (307') herum angeordnet ist.
1 1. Inspektionsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lichtquelle (312, 312', 401) zur Erzeugung monochromatischen Lichts ausgeführt ist.
12. Inspektionsanordnung nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lichtquelle wenigstes eine LED (312, 312') oder eine Laserdiode (401) umfasst.
13. Inspektionsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (401) zur Projektion eines Musters ausgeführt ist, insbesondere eines Punkt- oder Linienmusters.
14. Inspektionsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionsanordnung ein wenigstens ihre optischen Komponenten umgebendes Schutzgehäuse (302) umfasst.
15. Inspektionsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das
Schutzgehäuse (302) ein Beobachtungsfenster (311, 31 ) aufweist, durch das die optische Achse (403, 403') des Beobachtungsstrahlenganges und/oder des Beleuchtungs strahlenganges verläuft.
16. Inspektionsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (309, 309') Lichtblitze abstrahlt.
17. Inspektionsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (305) aus den Bildpunkten der Bildaufnahme des Mündungsbereiches (104) ein 3D-Modell des Mündungsbereiches (104) errechnet, und die Ausschleuseinrichtung nach Auswertung des 3 D-Modells ansteuert.
18. Inspektionsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bild- und/oder Modellauswertung der Dichtflä- che (105) mit einer höheren Auflösung erfolgt als die Auswertung anderer Mündungsbereiche (104) wie Gewinde (106), Garantiering (107) oder Neck-Ring (108).
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