DE102017120376B3

DE102017120376B3 - Inspektionsvorrichtung sowie -verfahren zur optischen Untersuchung von Werkstücken

Info

Publication number: DE102017120376B3
Application number: DE102017120376.1A
Authority: DE
Inventors: Anton Schmidt; Christian Boos; Wolfgang Czizegg
Original assignee: Waldorf Technik GmbH
Current assignee: Waldorf Technik GmbH
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2037-09-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung (1) zum optischen Untersuchen von sich entlang einer jeweiligen, insbesondere als Längsmittelachse ausgebildeten, Werkstückachse (L, L, L) erstreckenden Werkstücken (33, 3), insbesondere von Kunststoffspritzgussteilen, besonders bevorzugt von Pipettenspitzen oder von medizinischen Reaktionsgefäßen oder von Funktionsteilen von Insulinpens, mit einer Fördereinrichtung zum Fördern der Werkstücke (33, 3) entlang einer, bevorzugt translatorischen, Bewegungsbahn (B), mit einer in einer winklig, bevorzugt rechtwinklig, zur Bewegungsbahn (B) orientierten Aufnahmeachse (A) gerichteten, bevorzugt axial entlang der Aufnahmeachse (A) von der Hohlspiegelanordnung (4) beabstandeten, Kamera (6) und mit einer Hohlspiegelanordnung (4), die derart relativ zu der Kamera (6) angeordnet ist, dass mit der Kamera (6) von der Hohlspiegelanordnung (4) ein Bild der sich in der Hohlspiegelanordnung (4) spiegelnden Werkstückaußenseite eines zu untersuchenden Werkstücks (3) der Werkstücke (33, 3) aufnehmbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Hohlspiegelanordnung (4) mindestens ein sich ausschließlich über einen Teilumfang um die Aufnahmeachse (A) erstreckendes Hohlspiegelumfangssegmentelement (7, 7) aufweist, welches zur Spiegelung eines Außenumfangssegmentes (8, 8) des zu untersuchenden Werkstücks (3) ausgebildet und derart relativ zu der Bewegungsbahn (B) angeordnet ist, dass das Außenumfangssegment (8, 8) von dem auf seiner Bewegungsbahn (B) befindlichen, zu untersuchenden Werkstücks (3) mittels des Hohlspiegelumfangssegmentelementes (7, 7) spiegelbar und mittels der Kamera (6) ein Bild des gespiegelten Außenumfangssegmentes (8, 8) von dem Hohlspiegelumfangssegmentelement (7, 7) aufnehmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung zum optischen Untersuchen von sich entlang einer jeweiligen, insbesondere als Längsmittelachse ausgebildeten, Werkstückachse erstreckenden Werkstücken, insbesondere von Kunststoffspritzgussteilen, besonders bevorzugt von Pipettenspitzen oder von medizinischen Reaktionsgefäßen oder Funktionsteilen von Insulinpens, mit einer Fördereinrichtung, beispielsweise einem Förderband, zum Fördern der Werkstücke entlang einer, bevorzugt zumindest abschnittsweise, bevorzugt im Bereich einer Hohlspiegelanordnung, translatorischen, Bewegungsbahn, mit einer in einer winklig, bevorzugt rechtwinklig (senkrecht), zur Bewegungsbahn orientieren Aufnahmeachse (Kameraachse, Blickrichtung, Blickachse) gerichteten, bevorzugt axial entlang der Aufnahmeachse von der Hohlspiegelanordnung beabstandeten, digitalen Kamera und mit einer Hohlspiegelanordnung, die derart relativ zu der Kamera angeordnet ist, dass mit der Kamera von der Hohlspiegelanordnung ein Bild der sich in der Hohlspiegelanordnung spiegelnden, winklig, bevorzugt im Wesentlichen radial zur Aufnahmeachse orientierten, Werkstückaußenseite eines zu untersuchenden und hierfür zu spiegelnden Werkstücks der Werkstücke, insbesondere sämtlicher Werkstücke, aufnehmbar ist. Bevorzugt ist die Fördereinrichtung derart ausgebildet, dass die Werkstücke vereinzelt in Reihe hintereinander entlang der Hohlspiegelanordnung gefördert werden bzw. förderbar sind.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 zum optischen Untersuchen von sich entlang einer jeweiligen, insbesondere als Längsmittelachse ausgebildeten, Werkstückachse erstreckenden, bevorzugt als Kunststoffspritzgussteile, noch weiter bevorzugt als Pipettenspitzen oder medizinische Reaktionsgefäße oder Funktionsteile von Insulinpens ausgebildeten, Werkstücken, bevorzugt unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung, wobei die Werkstücke, insbesondere vereinzelt hintereinander in Reihe, entlang einer, bevorzugt zumindest abschnittsweise, besonders bevorzugt in einem Bereich benachbart zur Hohlspiegelanordnung, translatorischen, Bewegungsbahn gefördert werden und wobei mit einer (der) Hohlspiegelanordnung eine Werkstückaußenseite (insbesondere eine bezogen auf die jeweilige Werkstückachse Mantelseite) eines zu untersuchenden Werkstücks, insbesondere jedes einzelnen Werkstücks nacheinander, gespiegelt und mit einer entlang einer winklig, bevorzugt rechtwinklig (senkrecht), zur Bewegungsbahn orientierten, bevorzugt mit der Werkstückachse des jeweils zu untersuchenden Werkstücks fluchtenden, d.h. zusammenfallenden Aufnahmeachse (Kameraachse, Blickrichtung, Blickachse) gerichteten Kamera ein Bild der gespiegelten Werkstückaußenseite aufgenommen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommen weiterhin elektronische Bildauswertemittel zum Einsatz, die, insbesondere anhand von an sich bekannten Algorithmen und Verfahren das mindestens eine aufgenommene Bild einer Spiegelung eines zu untersuchenden Werkstücks, insbesondere jedes Werkstücks untersuchen und insbesondere etwaige Fehler feststellen. Bevorzugt sind der Inspektionsvorrichtung Aussortiermittel, insbesondere Ausblas- und/oder Markiermittel nachgeordnet, um als fehlerhaft eingestufte Werkstücke, insbesondere Kunststoffspritzgussteile, bevorzugt Pipettenspitzen aussortieren und/oder zu markieren.
Die Hohlspiegelanordnung ist dabei derart ausgebildet, dass diese die sich um die Werkstückachse und die, sich bevorzugt um die Aufnahmeachse herum erstreckende, d.h. winklig, bevorzugt zumindest abschnittsweise rechtwinklig zur Aufnahmeachse gerichtete, Werkstückaußenseite, insbesondere eine Werkstückmantelseite, in Richtung Kamera, d.h. entlang der Aufnahmeachse spiegelt. Hierzu verringert sich der Radialabstand der Hohlspiegelanordnung zur Aufnahmeachse mit zunehmendem Axialabstand der Hohlspiegelanordnung bzw. eines jeweiligen Hohlspiegelanordnungsabschnitts entlang der Aufnahmeachse, wobei es möglich ist, eine lineare Verjüngung in der Art eines Konus bzw. Konusabschnitts zu realisieren oder auch eine gestufte bzw. in Axialabschnitten eine unterschiedliche Krümmung oder Steigung aufweisende Verjüngung, insbesondere derart, dass die Hohlspiegelanordnung von ihrer Formgebung her an das Werkstück angepasst ist, um somit Verzerrungserscheinungen des Spiegelbildes zu reduzieren.
Aus der WO 2012/019701 A1 ist eine Inspektionsvorrichtung für als Gefäße ausgebildete Werkstücke bekannt, die translatorisch entlang einer Bewegungsbahn gefördert werden. Die bekannte Inspektionsvorrichtung umfasst einen umfangsgeschlossenen Hohlspiegel, der zu Inspektionszwecken entlang der Aufnahmeachse relativ zu dem zu untersuchenden Werkstück verstellt werden muss. Während der Untersuchung wird die Bewegung der Werkstücke entlang der Bewegungsbahn gestoppt, sodass im Ergebnis eine getaktete Betriebsweise resultiert.
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Inspektionsvorrichtung sowie ein verbessertes Inspektionsverfahren zur Untersuchung von Werkstückaußenseiten, insbesondere Werkstückmantelseiten anzugeben, mit denen eine Relativbewegung zwischen Hohlspiegelanordnung und jeweils zu untersuchendem Werkstück entlang der Aufnahmeachse vermieden wird und/oder bei denen zur Bildaufnahme keine Unterbrechung und/oder Verlangsamung der Werkstückbewegung (Förderung) entlang der Bewegungsbahn notwendig ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Inspektionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, d.h. bei einer gattungsgemäßen Inspektionsvorrichtung dadurch, dass die, bevorzugt bezogen auf die Aufnahmeachse ortsfeste, Spiegelanordnung mindestens ein sich ausschließlich über einen Teilumfang um die Aufnahmeachse (Kameraachse, Blickrichtung, Blickachse) erstreckendes, bevorzugt in Umfangsrichtung gekrümmtes, Hohlspiegelumfangssegmentelement aufweist, welches zur Spiegelung eines Außenumfangsegmentes, d.h. ausschließlich eines Teilabschnitts des Außenumfangs bzw. der Außenumfangserstreckung, insbesondere der Mantelseite, des jeweils zu untersuchenden Werkstücks ausgebildet und derart relativ zu der Bewegungsbahn angeordnet ist, dass das Außenumfangssegment, d.h. der Teilabschnitt des Außenumfangs von dem auf seiner Bewegungsbahn befindlichen, zu untersuchenden Werkstücks mittels des Hohlspiegelumfangssegmentelementes (in Richtung Kamera) spiegelbar und mittels der mindestens einen, bevorzugt ausschließlich einen Kamera ein Bild des gespiegelten Außenumfangsegmentes von dem Hohlspiegelumfangssegmentelement aufnehmbar ist. Das Hohlspiegelumfangssegmentelement der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung weist dabei eine sich nicht über 360°, bevorzugt über kleiner oder gleich 180°, insbesondere über einen Umfangswinkelbereich zwischen 10° und 180°, noch weiter bevorzugt zwischen 10° und 170° erstreckende Spiegelfläche auf, deren Radialabstand mit zunehmendem Axialabstand entlang der Aufnahmeachse zur Kamera linear, gestuft oder in unterschiedlichen Steigungs- und/oder Krümmungsabschnitten, insbesondere an die Kontur des zu untersuchenden Werkstücks angepasst, abnimmt.
Hinsichtlich des Inspektionsverfahrens wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst, d.h. bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, dass mit mindestens einem, sich nur um einen Teilumfang, insbesondere von kleiner oder gleich 180°, des jeweils zu untersuchenden Werkstücks erstreckenden Hohlspiegelumfangssegmentelementes der Hohlspiegelanordnung ein Außenumfangssegment, d.h. ausschließlich ein Teilabschnitt (Teilumfangsabschnitt) des Werkstückaußenumfangs des zu untersuchenden Werkstücks (in Richtung Kamera) gespiegelt und mittels der Kamera ein Bild dieser Spiegelung von dem Hohlspiegelumfangssegmentelement aufgenommen wird.
Neben einer bevorzugten deckungsgleichen Anordnung von Werkstückeachse und Aufnahmeachse ist auch eine beabstandete, insbesondere parallele Anordnung dieser Achsen möglich, insbesondere dann (jedoch nicht beschränkt hierauf) wenn die Inspektionsvorrichtung mehr als eine Kamera aufweist bzw. das Verfahren mit mehr als einer Kamera ausgeführt wird.
Im Hinblick auf die Erzielung einer verbesserten Ausleuchtung des zu spiegelnden Außenumfangssegmentabschnittes des jeweils zu untersuchenden Werkstücks gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. So kann gemäß einer ersten Alternative Licht über einen Lichtwellenleiter oder eine im Bereich der Hohlspiegelanordnung angeordnete Lichtquelle eingekoppelt werden. Ganz besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement gleichzeitig zur Lichteinkopplung auf den zu spiegelnden Außenumfangsabschnitt des zu untersuchenden Werkstücks dient. Dies ermöglicht es, eine entsprechende Lichtquelle axial entlang der Aufnahmeachse beabstandet von dem Hohlspiegelumfangssegmentelement anzuordnen, beispielsweise benachbart zu einem Kameraobjektiv, insbesondere in Form eines Ringlichtes od.dgl. Beleuchtungselements.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.
Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale auch als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, anstelle eines umfangsgeschlossenen Hohlspiegels mindestens ein, ausschließlich ein oder bevorzugt gleichzeitig mehrere, bevorzugt in Umfangsrichtung gekrümmte, d. h. eine einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Radius aufweisende Spiegelfläche aufweisende(n) Hohlspiegelumfangssegmentelement(e) einzusetzen das bzw. die sich ausschließlich um einen Teilumfang um die Aufnahmeachse bzw. das Werkstück herum erstreckt/erstrecken und somit (jeweils) nur einen Ausschnitt des Umfangs der Werkstückaußenseite, d.h. lediglich ein Außenumfangssegment in Richtung Kamera spiegeln. Diese Grundkonfiguration ermöglicht eine Vielzahl von vorteilhaften Ausgestaltungsvarianten des Erfindungsgrundgedankens, die im Folgenden erläutert werden. Wesentlich ist, dass das erfindungsgemäße Inspektionsverfahren, und die erfindungsgemäße Inspektionsvorrichtung es nicht mehr notwendig machen, die Hohlspiegelanordnung, d.h. das mindestens eine, ggf. ausschließlich eine, Hohlspiegelumfangssegmentelement entlang der Kameraachse relativ zu dem jeweils zu untersuchenden Werkstück zu verstellen, um eine Aufnahme, d.h. ein Bild für die elektronische Auswertung bzw. Untersuchung eines Außenumfangssegmentes des Werkstücks machen zu können - vielmehr ermöglichen es die erfindungsgemäße Inspektionsvorrichtung sowie das erfindungsgemäße Inspektionsverfahren das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement dauerhaft radial benachbart zu den Werkstücken, insbesondere dem zu untersuchenden Werkstück zu belassen und die Werkstücke aufgrund der nicht umfangsgeschlossenen Ausbildung des mindestens einen Hohlspiegelumfangssegmentelementes an diesem vorbei oder durch die Hohlspiegelanordnung hindurch zu fördern, d.h. die Bewegungsbahn an dem Hohlspiegelumfangssegmentelement vorbeizuführen oder durch die Hohlspiegelanordnung hindurchzuführen. So ist es beispielsweise möglich zwei, insbesondere spiegelbildliche Hohlspiegelumfangssegmentelemente ortsfest anzuordnen und in Umfangsrichtung voneinander zu beabstanden, derart, dass die Bewegungsbahn durch jeweils einen Abstandsspalt hindurchgeführt ist, wobei in dem geschilderten Fall lediglich zwei kleinere Außenumfangssegmentabschnitte der Werkstücke nicht gespiegelt und damit nicht untersucht bzw. analysiert werden können. Es ist jedoch mit der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Inspektionsverfahren trotzdem möglich auch eine vollumfängliche Untersuchung der Werkstücke zu ermöglichen und/oder einer in der Bewegungsbahn liegenden Außenumfangsabschnitt beispielsweise indem zwei benachbart zur Bewegungsbahn einander gegenüberliegende Hohlspiegelumfangssegmentelemente, insbesondere senkrecht zur Bewegungsbahn zur Aufnahme eines Bildes aufeinander zu bewegt werden und dann also zeitweise eine umfangsgeschlossene Hohlspiegelanordnung bilden. Eine wiederum alternative Ausführungsform sieht vor, das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement, insbesondere zwei Hohlspiegelumfangssegmentelemente in die Bewegungsbahn hineinzuverstellen, insbesondere zu verschwenken, um nach einer ersten Aufnahme eines Außenumfangssegmentes des Werkstücks benachbart zur Bewegungsbahn ein weiteres Bild aufzunehmen von einem auf der Bewegungsbahn gelegenen Außenumfangssegment. Unabhängig von der Realisierung einer Relativbeweglichkeit von mindestens zwei, insbesondere ausschließlich zwei Hohlspiegelumfangssegmentelementen oder einer verstellbaren Anordnung mindestens eines, insbesondere von zwei Hohlspiegelumfangssegmentelementen in die Bewegungsbahn hinein ist es möglich, die Fördereinrichtung zur Aufnahme eines Bildes anzuhalten oder alternativ das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement (bevorzugt zusammen mit der mindestens einen Kamera), insbesondere während oder nach einer Relativbewegung von mehreren Hohlspiegelumfangssegmentelementen aufeinander zu und/oder einem Hineinbewegen eines Hohlspiegelumfangssegmentelementes in die Bewegungsbahn hinein, insbesondere zeitweise synchron, mit dem jeweils zu untersuchenden Werkstück entlang der Bewegungsbahn mitzubewegen, insbesondere derart, dass zum Zeitpunkt der Aufnahme, d.h. der Zeitpunkt der Aufnahme eines Bildes keine Relativbewegung zwischen dem mindestens einen Hohlspiegelumfangssegmentelement und dem Werkstück stattfindet.
Voraussetzung für alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungsvarianten ist das Vorsehen eines sich nur um einen Teilumfang des Werkstücks bzw. der Aufnahmeachse herum erstreckenden Hohlspiegelumfangssegmentelementes, welches lediglich die Spiegelung eines Teilabschnitts, d.h. eines Segmentes des Außenumfangs, insbesondere der Mantelfläche des Werkstücks ermöglicht.
Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn, wie erwähnt, das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement, insbesondere dauerhaft, radial benachbart zu dem jeweils zu untersuchenden Werkstück angeordnet ist, also sich mit diesem in mindestens einer (gemeinsamen) Radialebene bezogen auf die Aufnahmeachse und/oder die Werkstückachse befindet. Ganz besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement und das jeweils zu untersuchende Werkstück radial beabstandet in axialer Richtung zumindest abschnittsweise überlappen, bevorzugt über mindestens 50 %, weiter bevorzugt mindestens 70 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 90 %, noch weiter bevorzugt 100 % der Erstreckung des zu untersuchenden Werkstücks und/oder des Hohlspiegelumfangssegmentelementes entlang der Werkstück- und/oder Aufnahmeachse.
Wie bereits erläutert ist eine Ausführungsform besonders bevorzugt, bei der das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement ausgehend von einer Ausgangsposition, bevorzugt gemeinsam mit der (mindestens einen) Kamera, über einen Bewegungsbahnlängsabschnitt zusammen, bevorzugt zeitweise synchron, mit dem (jeweils) zu untersuchenden Werkstück verstellbar ist bzw. verstellt wird und nach, bevorzugt während einer Bewegung des jeweils zu untersuchenden Werkstücks entlang der Bewegungsbahn tätigbaren bzw. aufzunehmenden, Aufnahme eines Bildes des in dem Hohlspiegelumfangssegmentelement gespiegelten Außenumfangssegmentes des zu untersuchenden Werkstücks zurück zur Ausgangsposition verstellbar ist bzw. verstellt wird um dann mit einem anderen, insbesondere dem in der Reihe nächsten, Werkstück wieder zusammen mit diesem entlang der Bewegungsbahn verstellt zu werden. Bevorzugt wiederholt sich dieser Vorgang immer wieder, insbesondere derart, dass sämtliche entlang der Bewegungsbahn geförderte Werkstücke mit der Inspektionsvorrichtung untersuchbar bzw. aufnehmbar und das jeweilige Bild auswertbar ist. Alternativ ist das Hohlspiegelumfangssegmentelement bezogen auf die Bewegungsbahn ortsfest angeordnet. Bei schnell arbeitender Kamera ist es denkbar, auch bei einer derartigen Anordnung die Werkstücke während der Aufnahme eines Bildes entlang der Bewegungsbahn, bevorzugt mit unveränderbarer Geschwindigkeit, weiterzubewegen. Auch ist es im Hinblick auf die Erzielung einer verbesserten Bildqualität möglich die Bewegung zu takten, derart, dass die Werkstücke zur Aufnahme eines Bildes im Bereich des mindestens einen Hohlspiegelumfangssegmentelementes angehalten oder verlangsamt werden.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Inspektionsvorrichtung und des -verfahrens, bei denen das mindestens eine Hohlspiegelumfangsegmentelement, insbesondere bei auf der Bewegungsbahn stehenden und/oder bei entlang der Bewegungsbahn bewegten bzw. geförderten Werkstücken, in Umfangsrichtung um die Werkstückachse des jeweils zu untersuchenden Werkstücks und/oder die Aufnahmeachse zur Spiegelung und Aufnahme von mindestens zwei, bevorzugt sämtlichen, Außenumfangssegmenten desselben zu untersuchenden Werkstücks verstellbar, insbesondere rotierbar bzw. verschwenkbar ist. Eine derartige Ausführungsform ermöglicht es, das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement in die Bewegungsbahn der Werkstücke hineinzuverschwenken, um somit eine Aufnahme eines entlang der Bewegungsbahn orientierten Außenumfangssegmentes des jeweils zu untersuchenden Werkstücks mittels der mindestens einen Kamera zu tätigen.
Im Hinblick auf die Anzahl der Hohlspiegelumfangssegmentelemente der Spiegelanordnung gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Grundsätzlich ist der Kerngedanke der Erfindung mit einem einzigen Hohlspiegelumfangssegmentelement realisierbar, welches sich nur um einen Teilumfang um das jeweils zu untersuchende Werkstück herum erstreckt. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Hohlspiegelanordnung mehrere, zumindest zeitweise oder auch dauerhaft, voneinander beabstandete, bevorzugt in Umfangsrichtung um die Aufnahmeachse nebeneinander und/oder entlang der Bewegungsbahn der Werkstücke versetzt angeordnete Hohlspiegelumfangssegmentelemente, bevorzugt mit jeweils mindestens einer diesen zugeordneten Kameras zur jeweiligen Spiegelung und Aufnahme eines Außenumfangssegmentes und im Ergebnis also zur Spiegelung und Aufnahme unterschiedlicher Außenumfangssegmente des zu untersuchenden Werkstücks aufweist. Im Falle des Vorsehens mehrerer Hohlspiegelumfangssegmentelemente sind diese, insbesondere bei einer ortsfesten Anordnung, derart angeordnet und/oder bei einer relativ verstellbaren Anordnung durch Relativverstellen anordnenbar, dass die Hohlspiegelumfangssegmentelemente von den Werkstücken auf ihrer Bewegungsbahn ohne diese zu verlassen, passierbar sind bzw. passiert werden. Hierzu ist es möglich die Werkstücke unter Freihalten der Bewegungsbahn zu beabstanden.
Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Hohlspiegelumfangssegmentelemente relativ zueinander verstellbar angeordnet sind, insbesondere aufeinander zu und/oder voneinander weg, insbesondere winklig, ganz besonders bevorzugt senkrecht zur Bewegungsbahn. Bevorzugt erfolgt diese Relativverstellbewegung entlang einer translatorischen Verstellbahn, beispielsweise um die Hohlspiegelumfangssegmentelemente kurzfristig aneinander anzudocken, also derart anzuordnen, dass die Hohlspiegelumfangssegmentelemente aneinander angrenzen, um somit eine größere, beispielsweise auch umfangsgeschlossene Spiegelfläche zur Aufnahme eines großen Außenumfangssegmentes, insbesondere zur gleichzeitigen Aufnahme des gesamten Außenumfangs der jeweils zu untersuchenden Werkstücke zu ermöglichen.
Die Erfindung führt auch auf eine Anlage, insbesondere eine Kunststoffspritzgussanlage, umfassend eine Herstellvorrichtung, insbesondere eine Spritzgussanlage, zur Herstellung, insbesondere zum Kunststoffspritzgießen der Werkstücke, insbesondere der Pipettenspitzen Zusätzlich oder alternativ zu einer derartigen Herstellvorrichtung umfasst die Anlage eine Verpackungsvorrichtung zum Verpacken von optisch untersuchten Werkstücken, insbesondere in Endverpackungen, im Falle von Pipettenspitzen bevorzugt Racks. Darüber hinaus umfasst die Anlage eine erfindungsgemäße Inspektionsvorrichtung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
Diese zeigen in:

1a: ein erstes Ausführungsbeispiel einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Inspektionsvorrichtung,
1b: eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie a - a gemäß 1a,
2 bis 4: weitere alternative Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtungen in einer Draufsicht.

In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In den 1a und 1b ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Inspektionsvorrichtung 1 zur Durchführung eines nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Verfahrens gezeigt. Die Inspektionsvorrichtung 1 umfasst eine Fördereinrichtung 2, vorliegend lediglich beispielhaft in Form eines Förderbandes, mit welcher Werkstücke 3_a, 3_b , 3_c entlang einer von der Fördereinrichtung 2 definierten Bewegungsbahn B gefördert werden, insbesondere hin zu einer Verpackungsvorrichtung und/oder kommend von einer Herstellungsvorrichtung, insbesondere einer Kunststoffspritzgussmaschine. Die Bewegungsbahn B ist im Bereich einer Hohlspiegelanordnung 4 translatorisch ausgebildet, d.h. die Werkstücke 3_a, 3_b , 3_c werden translatorisch durch die Hohlspiegelanordnung 4 hindurch transportiert. Die Werkstücke 3_a, 3_b , 3_c sind vereinzelt und in einer Reihe hintereinander angeordnet bzw. werden in dieser Reihe transportiert.
Jedes Werkstück 3_a, 3_b , 3_c weist eine vorliegend als Längsmittelachse ausgebildete Werkstückachse L_a, L_b , L_c auf, die sich senkrecht zur Bewegungsbahn B erstrecken, wie sich aus 1b ergibt. Aus 1b ist zudem ersichtlich, dass die Werkstückachsen L_a, L_b , L_c in dieselbe Axialrichtung orientiert sind wie eine Aufnahmeachse A (Kameraachse), in der eine Kameraoptik 5 aufweisende Kamera 6 in Richtung zu untersuchendem Werkstück 3_b orientiert ist, d.h. blickt. Die Kamera 6 ist dabei axial entlang der Aufnahmeachse A beabstandet von der Hohlspiegelanordnung 4.
Die radial beabstandet zum zu untersuchenden Werkstück 3a sowie zur Aufnahmeachse A angeordnete Hohlspiegelanordnung 4 umfasst ein Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_a, welches sich axial entlang der Aufnahmeachse A mit zunehmendem Abstand von der Kamera 6 in radialer Richtung verjüngt, vorliegend beispielhaft konusabschnittsförmig. Anders ausgedrückt nimmt der Radialabstand des Hohlspiegelumfangssegmentelementes 7_a mit zunehmendem Abstand von der Kamera 6, hier beispielhaft linear ab, wobei auch insbesondere an die Außenumfangskontur des jeweils zu untersuchenden Werkstücks 3_b angepasste Formgebungen möglich sind - jedenfalls ist das Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_a so ausgebildet, dass mit diesem ein Außenumfangssegment 8_a des Außenumfangs 9 (Mantelfläche), der im Wesentlichen in radialer Richtung orientiert ist, spiegelbar ist entlang der Aufnahmeachse A in Richtung Kamera 6, um somit mit der Kamera 6 ein Bild der Spiegelung bzw. des Spiegelbildes des in dem Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_a aufgenommenen Außenumfangssegmentes 8_a aufnehmbar ist, um dieses über geeignete, an sich bekannte Bildauswertemittel, insbesondere umfassend eine Bildauswerte-Software im Hinblick auf die Einhaltung vorgegebener Qualitätsstandards zur Vermeidung von Oberflächenfehlern und dgl. Mängel zu untersuchen.
Zu erkennen ist, dass sich das Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_a und das sich entlang der Werkstückachse L_b erstreckende zu untersuchende Werkstück 3_b entlang der Aufnahmeachse A überlappen, vorliegend zu 100 % der entsprechenden Axialerstreckung des jeweils zu untersuchenden Werkstücks 3_b .
Aus der Ansicht gemäß 1a ergibt sich, dass die Bewegungsbahn B an dem Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_a vorbeiläuft, mit welchem in der in 1a gezeigten Position lediglich ein Außenumfangssegment 8_a, d.h. ein Teilumfangsabschnitt des jeweils zu untersuchenden Werkstücks 3_b spiegelbar und mit der Kamera 6 von dem Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_a aufnehmbar ist.
Eine Relativverstellbarkeit bzw. Verstellung zwischen dem Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_a und dem zu untersuchenden Werkstück 3_b entlang der Aufnahmeachse A ist nicht vorgesehen.
Vorliegend fluchten Aufnahmeachse A und Werkstückachse L_b des zu untersuchenden Werkstücks 3_b bzw. sind in Deckung - denkbar ist auch eine radial versetzte, bevorzugt parallele Anordnung - wesentlich ist, dass mit der Kamera 6 ein Bild des in dem Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_a gespiegelten Außenumfangssegmentes 8_a aufnehmbar ist.
Aus 1a ist zu erkennen, dass die Inspektionsvorrichtung 1 um mindestens ein weiteres, vorliegend gestrichelt dargestelltes Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_b erweiterbar ist. Beide Hohlspiegelumfangssegmentelemente 7_a, 7_b weisen dabei nur eine Teilumfangserstreckung um das Werkstück 3_b von vorliegend etwa 180° auf und lassen die Bewegungsbahn B frei, sodass auch bei einer derartigen Anordnung ohne eine axiale Relativverstellung von zu untersuchendem Werkstück 3_b und Hohlspiegelanordnung 4 entlang der Aufnahmeachse A ein Bild von in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dann zwei diametral gegenüberliegenden Außenumfangssegmenten 8_a, 8_b bzw. von deren Spiegelungen mittels der Kamera 6 aufnehmbar ist.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen gemäß den 2 bis 4 wird zur Vermeidung von Wiederholungen im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a und 1b eingegangen - im Hinblick auf die Gemeinsamkeiten wird auf die 1a und 1b mit zugehöriger Figurenbeschreibung verwiesen.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß 2 bis 4 wurde auf eine zusätzliche Darstellung der Schnittansicht verzichtet - der Aufbau ist hier analog. Wesentlich ist die beschriebene, sich radial verjüngende Ausbildung des mindestens einen Hohlspiegelumfangsegmentelementes 7_a, 7_b , insbesondere sämtlicher Hohlspiegelumfangssegmentelemente 7_a, 7_b , die eine jeweilige Aufnahme eines gespiegelten Außenumfangssegmentes 8_a, 8_b des Außenumfangs bzw. der Mantelfläche des jeweils zu untersuchenden Werkstücks 3_b ermöglicht. Die gezeigten Ausführungsbeispiele umfassen lediglich beispielhaft jeweils genau zwei Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_a, 7_b , wobei die Ausführungsformen auf jeweils mit nur einem einzigen Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_a, 7_b oder alternativ mit mehr als zwei Hohlspiegelumfangssegmentelementen 7_a, 7_b realisierbar ist. Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen, auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a und 1b ist vorgesehen, dass der Außenumfang 9 des Werkstücks 3_b über eine axial von dem zu untersuchenden Werkstück 3b beabstandete, vorzugsweise als Ringbeleuchtung ausgebildete Beleuchtung 10 beleuchtet wird, und zwar über das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_a, 7_b , über das das Licht auf den Außenumfang 9 geleitet wird.
2 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel, in dem wiederum mehrere gemeinsame oder alternativ realisierbare Ausführungsformen eingezeichnet sind. Zu erkennen sind zwei Hohlspiegelumfangssegmentelemente 7_a, 7_b auf zwei Seiten der Bewegungsbahn B. Wie durch den Pfeil 11 angedeutet ist eine Ausführungsform realisierbar, bei der die Hohlspiegelumfangssegmentelemente 7_a, 7_b , insbesondere synchron mit dem zu untersuchenden Werkstück 3_b entlang der Bewegungsbahn B bewegt werden, um ein Anhalten oder eine Verlangsamung der Bewegung der Werkstücke 3_a, 3_b , 3_c auf der Fördereinrichtung 2 zu vermeiden. Die Hohlspiegelumfangssegmentelemente 7_a, 7_b werden dabei zusammen mit der Kamera von einer Ausgangsposition in der Bewegungsrichtung bzw. entlang der Bewegungsbahn B bewegt und mit dem zu untersuchenden Werkstück 3_b aufsynchronisiert und dann zeitabschnittsweise gemeinsam mit diesem, insbesondere synchron mit diesem bewegt, während ein Bild mittels der Kamera 6 aufgenommen wird. Gegebenenfalls erfolgt vor und/oder nach der Aufnahme, insbesondere zur Aufnahme eines weiteren Bildes eine später noch zu erläuternde Relativbewegung der Hohlspiegelumfangssegmentelemente 7_a, 7_b oder eine Außenumfangsbewegung von diesen, wobei die Umfangsbewegung und/oder die Relativbewegung auch bei einer nicht entlang der Bewegungsbahn B verstellbaren Realisierungsvariante der Hohlspiegelanordnung 4 umsetzbar sind.
Der Doppelpfeil 12 deutet eine hier vorliegend translatorische Relativverstellbarkeit senkrecht zur Bewegungsbahn B an. Denkbar ist es die Hohlspiegelumfangssegmentelemente 7_a, 7_b zur Aufnahme eines Bildes aufeinander zu zu bewegen, insbesondere dass diese dann eine umfangsgeschlossene Ringkontur zur Aufnahme des gesamten Außenumfangs 9 bilden. Wie ausgeführt, kann dies bei stehendem oder verlangsamtem Werkstück 3_a, 3_b durchgeführt werden oder bei bewegtem Werkstück 3_b , dann jedoch bevorzugt, jedoch nicht zwingend, bei gleichzeitiger Mitbewegung der Hohlspiegelumfangssegmentelemente 7_a, 7_b entlang der Bewegungsbahn B.
Zusätzlich oder alternativ zu einer gezeigten translatorischen Relativverstellbarkeit entlang des Doppelpfeils 12 ist eine rotative Bewegung, beispielsweise in den Pfeilrichtungen 13 möglich, um die Hohlspiegelumfangssegmentelemente 7_a, 7_b in die Bewegungsbahn B hinein zu verschwenken, um dann dort ein, insbesondere weiteres Bild des jeweils dann gespiegelten Außenumfangssegmentes 8_a, 8_b des Außenumfangs 9 aufnehmen zu können.
3 zeigt eine Ausführungsform mit mindestens einem, vorliegend beispielhaft zwei Hohlspiegelumfangssegmentelementen 7_a, 7_b , die eine geringere Umfangserstreckung, vorliegend etwa eine Viertelkreisumfangserstreckung um das zu untersuchende Werkstück 3_b aufweisen. Das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement 7_a ist entlang der Pfeilrichtung 13 verschwenkbar, um in verschiedenen Umfangsrelativpositionen, d.h. nacheinander Bilder von unterschiedlichen Außenumfangssegmenten 8_a, 8_b des zu untersuchenden Werkstücks 3_b mittels der Kamera 6 aufnehmen zu können.
Kombiniert werden kann diese Ausführungsform mit der in 2 gezeigten translatorischen Verstellbarkeit und/oder der Verstellbewegung entlang der Bewegungsbahn 11.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung 1, wobei hier zwei Hohlspiegelumfangssegmentelemente 7_a, 7_b entlang der Bewegungsbahn B versetzt zueinander angeordnet sind.
Bezugszeichen

1: Inspektionsvorrichtung
2: Fördereinrichtung
3_a,3_b,3_c: Werkstücke
3_b: zu untersuchendes Werkstück
4: Hohlspiegelanordnung
5: Kameraoptik
6: Kamera
7_a, 7_b: Hohlspiegelumfangssegmentelemente
8_a, 8_b: Außenumfangssegmente
9: Außenumfang (Mantelfläche)
10: Beleuchtung
11: Pfeil
12: Doppelpfeil
13: Pfeilrichtung(en)
A: Aufnahmeachse (Kameraachse, Blickachse)
B: Bewegungsbahn
L_a, L_b, L_c: Werkstückachsen

Claims

Inspektionsvorrichtung (1) zum optischen Untersuchen von sich entlang einer jeweiligen Werkstückachse (L_a, L_b, L_c) erstreckenden Werkstücken (3_a, 3_b, 3_c) besonders bevorzugt von Pipettenspitzen oder von medizinischen Reaktionsgefäßen oder von Funktionsteilen von Insulinpens, mit einer Fördereinrichtung zum Fördern der Werkstücke (3_a, 3_b, 3_c) entlang einer Bewegungsbahn (B), mit einer in einer winklig zur Bewegungsbahn (B) orientierten Aufnahmeachse (A) gerichteten Kamera (6) und mit einer Hohlspiegelanordnung (4), die derart relativ zu der Kamera (6) angeordnet ist, dass mit der Kamera (6) von der Hohlspiegelanordnung (4) ein Bild der sich in der Hohlspiegelanordnung (4) spiegelnden Werkstückaußenseite eines zu untersuchenden Werkstücks (3_b) der Werkstücke (3_a, 3_b, 3_c) aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlspiegelanordnung (4) mindestens ein sich ausschließlich über einen Teilumfang um die Aufnahmeachse (A) erstreckendes Hohlspiegelumfangssegmentelement (7_a, 7_b) aufweist, welches zur Spiegelung eines Außenumfangssegmentes (8_a, 8_b) des zu untersuchenden Werkstücks (3_b) ausgebildet und derart relativ zu der Bewegungsbahn (B) angeordnet ist, dass das Außenumfangssegment (8_a, 8_b) von dem auf seiner Bewegungsbahn (B) befindlichen, zu untersu-chenden Werkstück (3b) mittels des Hohlspiegelumfangssegmentelementes (7_a, 7_b) spiegelbar und mittels der Kamera (6) ein Bild des gespiegelten Außenumfangssegmentes (8_a, 8_b) von dem Hohlspiegelumfangssegmentelement (7_a, 7_b) aufnehmbar ist.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement (7a, 7b) ausgehend von einer Ausgangsposition über einen Bewegungsbahnlängsabschnitt zusammen mit dem zu untersuchenden Werkstück (3_b) verstellbar und nach Aufnahme eines Bildes mindestens eines in dem Hohlspiegelumfangssegmentelement (7_a, 7_b) gespiegelten Außenumfangssegmentes (8_a, 8_b) des zu untersuchenden Werkstücks (3_b) zurück zur Ausgangsposition verstellbar ist.
Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement (7_a, 7_b) in Umfangsrichtung um die Werkstückachse (L_a, L_b, L_c) des zu untersuchenden Werkstücks (3_b) und/oder die Aufnahmeachse (A) zur Spiegelung und Aufnahme von mindestens zwei Außenumfangssegmenten (8_a, 8_b) desselben zu untersuchenden Werkstücks (3_b) verstellbar ist.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement (7_a, 7_b) in die Bewegungsbahn (B) der Werkstücke (3_a, 3_b, 3_c) hinein verstellbar ist.
Inspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlspiegelanordnung (4) mehrere, zumindest zeitweise oder dauerhaft, voneinander beabstandete Hohlspiegelumfangssegmentelemente (7_a, 7_b) zur Spiegelung unterschiedlicher Außenumfangssegmente (8a, 8b) des zu untersuchenden Werkstücks (3_b) aufweist.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Hohlspiegelumfangssegmentelemente (7_a, 7_b) derart angeordnet und/oder durch Relativverstellen anordnenbar sind, dass diese von den Werkstücken (3_a, 3_b, 3_c) auf ihrer Bewegungsbahn (B), ohne diese zu verlassen, passierbar sind.
Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlspielumfangssegmentelemente (7_a, 7_b) relativ zueinander verstellbar sind.
Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlspielumfangssegmentelemente (7_a, 7_b) derart relativ zueinander verstellbar sind, dass diese in einer Aufnahmeposition, in der mit der Kamera (6) ein Bild der Spiegelungen der Außenumfangssegmente (8_a, 8_b) des zu untersuchenden Werkstücks (3_b) aufnehmbar ist aneinander angrenzen.
Anlage, umfassend eine Herstellungsvorrichtung, insbesondere eine Spritzgussanlage, zur Herstellung von Werkstücken (3a, 3b, 3c) und/oder eine Verpackungsvorrichtung zum Verpacken von optisch untersuchten Werkstücken (3_b) sowie eine Inspektionsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum optischen Untersuchen von sich entlang einer jeweiligen Werkstückachse (L_a, L_b, L_c) erstreckenden Werkstücken (3_a, 3_b, 3_c), wobei die Werkstücke (3_a, 3_b, 3_c) entlang einer Bewegungsbahn (B) gefördert werden, und wobei mit einer Hohlspiegelanordnung (4) eine Werkstückaußenseite eines zu untersuchenden Werkstücks (3_b) gespiegelt und mit einer entlang einer winklig zur Bewegungsbahn (B) orientierten Aufnahmeachse (A) gerichteten Kamera (6) ein Bild der gespiegelten Werkstückaußenseite aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit mindestens einem sich nur um einen Teilumfang des zu untersuchenden Werkstücks (3_b) erstreckenden Hohlspiegelumfangssegmentelementes (7_a, 7_b) der Hohlspiegelanordnung (4) ein Außenumfangssegment (8_a, 8_b) des zu untersuchenden Werkstücks (3_b) gespiegelt und mittels der Kamera (6) ein Bild des gespiegelten Außenumfangssegment (8_a, 8_b) von dem Hohlspiegelumfangssegmentelement (7_a, 7_b) aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement (7_a, 7_b) in einer gemeinsamen Radialebene mit einem zu untersuchenden Werkstück (3_b) angeordnet ist und/oder dass sich das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement (7_a, 7_b) und das zu untersuchende Werkstück (3_b) radial beabstandet in axialer Richtung zumindest abschnittsweise überlappen entlang der Werkstückachse (L_a, L_b, L_c) und/oder der Aufnahmeachse (A).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement (7a, 7b) ausgehend von einer Ausgangsposition über einen Bewegungsbahnlängsabschnitt zusammen mit dem zu untersuchenden Werkstück (3_b) verstellt und mittels der Kamera (6) ein Bild von dem in dem mindestens einen Hohlspiegelumfangssegmentelement (7_a, 7_b) gespiegelten Außenumfangssegment (8_a, 8_b) des zu untersuchenden Werkstücks (3_b) aufgenommen und dann das Hohlspiegelumfangssegmentelement (7_a, 7_b) zurück zur Ausgangsposition verstellt wird.
Verfahren einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement (7_a, 7_b) in Umfangsrichtung um die Werkstückachse (L_a, L_b, L_c) des zu untersuchenden Werkstücks (3_b) und/oder die Aufnahmeachse (A) zur Spiegelung und Aufnahme von mindestens zwei Außenumfangssegmenten (8_a, 8_b) desselben zu untersuchenden Werkstücks (3_b) verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hohlspiegelumfangssegmentelement (7_a, 7_b), in die Bewegungsbahn (B) hinein verstellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlspiegelanordnung (4) mehrere, zumindest zeitweise oder dauerhaft, voneinander beabstandete Hohlspiegelumfangssegmentelemente (7_a, 7_b) zur Spiegelung unterschiedlicher Außenumfangssegmente (8_a, 8_b) des zu untersuchenden Werkstücks (3_b) aufweist, die von den Werkstücken (3_a, 3_b, 3_e), auf ihrer Bewegungsbahn (B), ohne diese zu verlassen, passiert werden auf ihrer Bewegungsbahn (B) zwischen mindestens zwei Hohlspiegelumfangsegmentelementen (7_a, 7_b) hindurch bewegt werden und/oder die relativ zueinander verstellt werden.