DE19534724C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Abrieb an transparenten Gefäßen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Abrieb an transparenten Gefäßen, insbesondere Glasflaschen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Mit einem derartigen Verfahren und einer derartigen Vorrichtung, wie sie durch die DE-OS 24 54 041 bekannt sind, können Abriebstellen, Scheuerränder oder dgl. z. B. an Mehrweg-Glasflaschen recht gut erkannt werden. Auch können Gefäße mit starkem Abrieb von Gefäßen mit keinem oder geringem Abrieb zu Sortierzwecken unterschieden werden. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß die zu untersuchenden Gefäße die gleiche Lichtdurchlässigkeit aufweisen, da die gemessene Streustrahlung nicht nur durch die Stärke des Abriebs, sondern auch durch die Lichtdurchlässigkeit der Gefäße beeinflußt wird. Nachdem in der Praxis selbst innerhalb einer bestimmten Flaschensorte, z. B. der 0,5 Liter Euro-Flasche, Schwankungen der Lichtdurchlässigkeit um den Faktor 10 und mehr keine Seltenheit sind, ist die Erkennungsgenauigkeit des bekannten Verfahrens für die Praxis nicht ausreichend; es lassen sich keine reproduzierbaren Werte für den Abrieb ermitteln.

Bei einem anderen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung, wie sie durch die US 3 456 788 bekannt sind, umfaßt die beleuchtete Prüfzone sowohl einen Bereich des Gefäßes, in dem Abrieb auftritt, als auch einen einwandfreien, klaren Bereich. In beiden Bereichen wird die Lichtdurchlässigkeit unter Zwischenschaltung eines mechanischen Scanners durch eine einzige Photozelle gemessen und aus den Schwankungen im Signalverlauf zwischen zulässigen und unzulässigen Gefäßen unterschieden. Bei diesem bekannten Verfahren ist die Beleuchtungseinrichtung ungesteuert, so daß nur bei Gefäßen mit einer mittleren Lichtdurchlässigkeit ein ausreichender Kontrast in den beiden Bereichen der Prüfzone auftritt. Bei relativ dunklen bzw. relativ hellen Gefäßen dagegen ist der Kontrast sehr schwach und eine Unterscheidung zwischen guten und schlechten Gefäßen sehr schwierig. Vollkommen unmöglich ist eine Unterscheidung, wenn in beiden Bereichen der Prüfzone Abrieb auftritt, wie dies bei vielen Gefäßformen nicht zu vermeiden ist. Dieses bekannte Verfahren bzw. die bekannte Vorrichtung ist somit nur für bestimmte Gefäßtypen mit eng begrenzten Abriebzonen einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Meßgenauigkeit wesentlich zu erhöhen, so daß auch bei unterschiedlichen optischen Eigenschaften der Gefäße aussagekräftige Werte gewonnen werden können.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 4 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Messung der Lichtdurchlässigkeit erfolgt erfindungsgemäß direkt durch den ohnehin vorhandenen Lichtstrahl, zusätzlicher Aufwand im Bereich der Beleuchtung ist nicht erforderlich. Es werden alle den Lichtdurchgang dämpfenden Faktoren, neben der Flaschenfarbe auch eventuelle Verschmutzungen, Ungleichmäßigkeiten der Wandstärke und in gewisser Weise auch der Abrieb an der zuerst durchdrungenen Gefäßwandung mit erfaßt, so daß ein Wert mit optimaler Aussagefähigkeit erhalten wird. Dieser ermöglicht ein gezieltes Erkennen und Aussortieren stark abgenutzter Flaschen o. dgl. mit entsprechend eingeschränkter Bruchfestigkeit, insbesondere in Abfüllanlagen der Getränkeindustrie.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Draufsicht und

Fig. 2 die schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Ermitteln von Abrieb.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 ist zum Überprüfen von Mehrwegflaschen aus Glas, im Nachstehenden kurz Flaschen 1 genannt, auf Abrieb eingerichtet. Sie weist ein als Aufnahme für die zu prüfenden Flaschen 1 dienendes Förderband 2 auf, das in Pfeilrichtung kontinuierlich angetrieben ist und die Flaschen 1 aufrechtstehend mit oder ohne Abstand beispielsweise von einer nicht gezeigten Reinigungsmaschine zu einer gleichfalls nicht gezeigten Füllmaschine transportiert.

Auf der in Transportrichtung gesehen linken Seite des Förderbandes 2 ist eine Beleuchtungseinrichtung 3 mit zwei senkrechten Reihen von in Vertiefungen 6 eines Gehäuses 15 sitzenden Infrarot-Leuchtdioden 7 angeordnet. Die Beleuchtungseinrichtung 3 überdeckt höhenmäßig den gesamten Rumpfbereich einer Flasche 1. Die Leuchtdioden 7 sind einzeln an eine Steuereinrichtung 14 angeschlossen, mit der sie einzeln oder gruppenweise aktiviert werden können. Im vorliegenden Falle sind die vier benachbarten Leuchtdioden 7 aktiviert, die im oberen Endbereich des zylindrischen Flaschenrumpfes liegen. Dort tritt, genauso wie im unteren Endbereich, verstärkt Abrieb A auf, wenn die Flaschen 1 eine Flaschenabfüllanlage mehrmals durchlaufen haben. Die Stärke bzw. Intensität des Abriebs ist ein Indiz für die Anzahl der Umläufe und die dabei erfolgte Beanspruchung der Flaschen 1, die zu einer entsprechenden Erhöhung der Bruchgefahr und zu einem unschönen Aussehen führt. Der von den vier Leuchtdioden 7 ausgehende begrenzte Lichtstrahl S verläuft im wesentlichen horizontal und damit senkrecht zur Mittelachse M einer mittig vor der Beleuchtungseinrichtung 3 befindlichen Flasche 1. Er durchdringt beide Flaschenwandungen und beleuchtet auf der von der Beleuchtungseinrichtung 3 abgewandten Seite der Flasche 1 von innen her eine durch den Umriß des Lichtstrahls S begrenzte Inspektionszone Z.

Auf der in Transportrichtung gesehen rechten Seite des Förderbandes 2 ist ein erster Lichtempfänger 4 mit einer senkrechten Reihe von in Vertiefungen 10 eines Gehäuses 16 sitzenden Fototransistoren angeordnet. Der Lichtempfänger 4 überdeckt höhenmäßig den gesamten Rumpfbereich einer Flasche 1, genauso wie die Beleuchtungseinrichtung 3. Die Fototransistoren 11 sind einzeln an eine Auswertungseinrichtung 13 angeschlossen, mit der sie einzeln oder gruppenweise aktiviert werden können. Im vorliegenden Falle sind die zwei Fototransistoren 11 aktiviert, die im oberen Endbereich des zylindrischen Flaschenrumpfes auf der gleichen Höhe wie die vier aktivierten Leuchtdioden 7 liegen.

Wie die Fig. 2 zeigt, liegt der durch die Vertiefungen 10 und die Fototransistoren 11 gebildete erste Lichtempfänger 4 außerhalb des Lichtstrahls S und ist schräg auf die Mitte der Inspektionszone Z ausgerichtet. Sein Blickfeld ist auf die Streustrahlung begrenzt, die innerhalb der Inspektionszone Z ggf. durch die kleinen Ausbrüche und Vertiefungen von Abriebstellen schräg zum Lichtstrahl S zum Lichtempfänger 4 hin gebrochen bzw. abgelenkt wird. Je stärker der Abrieb, desto intensiver ist die vom Lichtempfänger 4 aufgenommene Strahlung. Die an den Lichtempfänger 4 angeschlossene Auswertungseinrichtung 13 erzeugt ein von der Intensität der aufgenommenen Strahlung abhängiges Signal, das charakteristisch für die Stärke des Abriebs ist. Dieses Signal wird an eine Vergleichseinrichtung 17 weitergeleitet und mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Wird der Schwellwert überschritten, so wird ein Ausscheidungssignal für die betreffende Flasche 1 an eine schematisch dargestellte Sortiereinrichtung 18 weitergeleitet.

Im Gehäuse 16 mit dem ersten Lichtempfänger 4 ist zusätzlich ein zweiter Lichtempfänger 5, wiederum mit einer senkrechten Reihe von in Vertiefungen 8 sitzenden Fototransistoren 9 angeordnet. Der zweite Lichtempfänger 5 überdeckt höhenmäßig den gesamten Rumpfbereich einer Flasche 1, genauso wie der erste Lichtempfänger 4. Die Fototransistoren 9 sind einzeln an eine Auswertungseinrichtung 12 angeschlossen, mit der sie einzeln oder gruppenweise aktiviert werden können. Im vorliegenden Falle sind die zwei Fototransistoren 11 aktiviert, die im oberen Rumpfbereich der Flasche 1 auf der gleichen Höhe liegen wie die aktivierten Fototransistoren 11 des ersten Lichtempfängers 4.

Wie die Fig. 2 zeigt, liegt der durch die Vertiefungen 8 und Fototransistoren 9 gebildete zweite Lichtempfänger 4 innerhalb des Lichtstrahls S und ist parallel zu diesem auf die Mitte der Inspektionszone Z gerichtet. Sein Blickfeld ist auf die Direktstrahlung begrenzt, die innerhalb der Inspektionszone Z ohne nennenswerte Ablenkung oder Brechung die Flaschenwandung durchdringt. Je größer die Lichtdurchlässigkeit der Flasche 1 im Bereich des Lichtstrahls S, desto intensiver ist die vom zweiten Lichtempfänger 5 aufgenommene Strahlung. Durch die an den Lichtempfänger 5 angeschlossene Auswertungseinrichtung 12 wird ein von der Intensität der empfangenen Strahlung abhängiges Signal erzeugt. Die Vertiefungen 8 und 10 im Gehäuse 16 sind durch einen Infrarotfilter 19 abgedeckt, so daß nur das von den Infrarot-Leuchtdioden 7 abgegebene Licht im Infrarotbereich gemessen wird und sich das Umgebungslicht nicht störend auswirkt.

Auf Höhe des Flaschenhalses ist eine Reflexlichtschranke 20 herkömmlicher Bauart in einfacher oder doppelter Ausführung angeordnet. Diese erzeugt ein Signal, wenn eine mit dem Förderband 2 passierende Flasche 1 die in Fig. 1 gezeigte Inspektionsposition einnimmt, in welcher die optische Achse des Lichtstrahls S die Mittelachse M der Flasche 1 in etwa schneidet. Dieses Signal wird zum einen der Steuereinrichtung 14 zugeleitet, welche ein kurzes Aufblitzen der vier aktivierten Fotodioden 7 auslöst. Zum anderen wird das Signal den Steuereinrichtungen 12 und 13 zugeleitet, wodurch die aktivierten Fototransistoren 9 und 11 für eine vorbestimmte Zeitspanne auf Empfang geschaltet werden.

Die Auswertungseinrichtung 12 des zweiten Lichtempfängers 5 ist im Ausführungsbeispiel mit der Steuereinrichtung 14 verbunden und bestimmt die Dauer der Energiezufuhr zu den Leuchtdioden 7. Bei sehr dunklen Flaschen 1 beträgt die Impulslänge eine Millisekunde, bei hellen Flaschen 1 entsprechend weniger. Die Beziehung ist derart, daß bei gleich starkem Abrieb das von der Auswertungseinrichtung 13 des ersten Lichtempfängers 4 erzeugte Signal im wesentlichen gleich groß ist, unabhängig davon, ob die Flasche 1 eine hohe oder eine geringe Lichtdurchlässigkeit aufweist. Dies kann durch Versuche in einfacher Weise bestimmt werden. Mit Hilfe der Vergleichseinrichtung 17 und der Sortiereinrichtung 18 können somit aus der durch das Förderband 2 von der Waschmaschine zur Füllmaschine transportierten Flaschenpartie alle Flaschen 1 entfernt werden, deren Abrieb eine vorgegebene Größe überschreitet.

Anstelle der einzelnen Fototransistoren können auch Zeilen- oder Flächenkameras eingesetzt werden, welche durch Setzen von Fenstern eine entsprechend komplexe Abrieberkennung ermöglichen. Aufgrund der hohen Reproduzierbarkeit der gemessenen Werte ist die Vorrichtung auch als Laborgerät zur Bewertung des Abriebs einsetzbar, wobei dann die Flaschenaufnahme beispielsweise durch einen Drehteller gebildet wird. Auch kann die Vorrichtung in eine Flascheninspektionsmaschine integriert werden, in welcher die Flaschen beispielsweise durch einen Transportstern oder Drehtisch bewegt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Ermitteln von Abrieb an transparenten Gefäßen, wobei die Gefäßwandung innerhalb einer auf einen Höhenbereich des Gefäßes, in dem Abrieb bzw. Scheuerstellen bevorzugt auftreten, beschränkten Prüfzone durch einen begrenzten Lichtstrahl von innen her beleuchtet wird und die an der Außenseite der Gefäßwandung innerhalb der Prüfzone schräg zum Lichtstrahl abgelenkte Streustrahlung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Lichtdurchlässigkeit des Gefäßes im Bereich der Prüfzone gemessen und der gemessene Wert für die Steuerung des Lichtstrahls hinsichtlich Stärke und/oder Dauer herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die von der Außenseite der Gefäßwandung innerhalb der Prüfzone im wesentlichen parallel zum Lichtstrahl ausgehende Direktstrahlung gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl im wesentlichen rechtwinklig zur Mittelachse des Gefäßes verläuft.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Aufnahme für ein zu prüfendes Gefäß, einer Beleuchtungseinrichtung, die einen auf einen Höhenbereich des Gefäßes, in dem Abrieb bzw. Scheuerstellen bevorzugt auftreten, begrenzten Lichtstrahl quer durch das Gefäß sendet und mindestens einem ersten Lichtempfänger, der außerhalb des Lichtstrahls angeordnet und auf die Austrittsstelle des Lichtstrahls aus der Gefäßwandung gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zusätzlicher, zweiter Lichtempfänger (5) innerhalb des Lichtstrahls angeordnet und auf die Austrittsstelle des Lichtstrahls aus der Gefäßwandung gerichtet ist, daß jeder Lichtempfänger (4, 5) mit einer Auswertungseinrichtung (12, 13) verbunden ist, die in Abhängigkeit von der gemessenen Strahlung ein Signal erzeugt, und daß die Auswertungseinrichtung (12) für den zweiten Lichtempfänger (5) mit einer Steuereinrichtung (14) für die Beleuchtungseinrichtung (3) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Blickfeld des ersten Lichtempfängers (4) auf die von der Austrittsstelle schräg zum Lichtstrahl ausgehende Streustrahlung und das Blickfeld des zweiten Lichtempfängers (5) auf die von der Austrittsstelle im wesentlichen parallel zum Lichtstrahl ausgehende Direktstrahlung begrenzt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (3) mindestens eine in einer Vertiefung (6) sitzende Leuchtdiode (7) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Lichtempfänger (4) und/oder der zweite Lichtempfänger (5) mindestens einen in einer Vertiefung (8, 10) sitzenden Fototransistor (9, 11) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (3) eine Vielzahl von parallel zur Gefäßmittelachse angeordneten Beleuchtungselementen (7) aufweist, die einzeln oder in Gruppen aktivierbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Lichtempfänger (4) und/oder der zweite Lichtempfänger (5) eine Vielzahl von parallel zur Gefäßmittelachse angeordneten lichtempfindlichen Elementen (9, 11) aufweist, die einzeln oder in Gruppen aktivierbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (14) für die Beleuchtungseinrichtung (3) in Abhängigkeit von der gemessenen Strahlung die Beleuchtungszeit steuert.