DE2617457C3

DE2617457C3 - Vorrichtung zum Prüfen von durchsichtigen, axial symmetrischen Gegenständen auf Fehler

Info

Publication number: DE2617457C3
Application number: DE2617457A
Authority: DE
Inventors: David W. Muncie Ind. Deane (V.St.A.)
Original assignee: Ball Brothers Service Corp Muncie Ind (vsta)
Current assignee: Ball Brothers Service Corp Muncie Ind (vsta)
Priority date: 1975-04-21
Filing date: 1976-04-21
Publication date: 1980-01-03
Also published as: IT1073633B; FR2308929B1; BE840975A; US4025201A; FR2308929A1; JPS51149085A; JPS57104348U; DE2617457A1; GB1540429A; CA1065436A; ES447225A1; CH610109A5; DE2617457B2; AU1318976A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Eine solche Vorrichtung ist z. B. aus der US-PS 27 98 605 sowie der US-PS 49 890 bekannt.

Es ist häufig erforderlich, gefertigte Gegenstände zu prüfen_t um sicherzustellen, daß die gewünschte Produktil qüalität erreicht wird, So ist es zum Beispiel dem

Fachmann in der Glasherstellung geläufig, daß fertiggestellte Glasgegenstände nicht immer perfekt und in manchen Fällen für den gewünschten Zweck überhaupt unbrauchbar sein können. Durch Vorsehen von Überwachungs- oder Prüfvöfrichtungen können derar* tige Gegenstände aussortiert werden, die nicht völlig einwandfrei und deshalb für einen speziellen Zweck ungeeignet sind, wodurch die Qualität verbessert wird. Bei Glasgegenständen sind sogenannte »Spikes«, welche scharfe Glasvorsprünge sind, und »Vogelschwingen«, welche im allgemeinen bei Flaschen festgestellt werden, und dünne, sich über gegenüberliegende Innenwände erstreckende Glasstücke darstellen, Beispiele für Fehler, auf welche hin Glasgegenstände oft untersucht und bei Vorhandensein solcher Fehler ausgeschieden werden. Offensichtlich sind Oberwachungs- oder Prüfvorrichtungen und ein gewisses Maß an Verläßlichkeit auf solche Vorrichtungen, mit denen unerwünschte Merkmale fertiggestellter Glasgegenstände oder anderer ähnlicher Produkte festgestellt we rden können, wichtig zum Erreichen eines gewünschten Qualitätsstandards des betreffenden Produktes.

Bekannte Prüfvorrichtungen für die Fehlerermittlung von Glasgegenständen weisen unterschiedliche Formen auf, die von der zum Beispiel rein visuellen Prüfung, wie sie bei langsamer Produktion von Glasgegenständen vorgenommen wird, bis zu komplexen elektronischen Prüfvorrichtungen reichen, welche bei schnellerer Produktion der Glasgegenstände eingesetzt werden. Eine derartige Vorrichtung ist in dem US-Patent 40 02 823 vom 1. November 1974 mit dem Titel »Verfahren und Vorrichtung für die Fernsehprüfung von herzustellenden C egenständen« beschrieben. In dieser Anmeldung ist eine Lichtquelle auf einer Seite und mit optischem Abstand von einem zu prüfenden Gegenstand angeordnet. Eine Fernsehkamera ist auf der entgegengesetzten Seite des Gegenstandes entfernt von der Streulichtquelle angeordnet und tastet den erleuchteten Gegenstand ab, um ein Fernsehsignal zu erzeugen, das die Differenz in den Brechungseigenschäften des Gegenstandes und hierdurch das Vorhandensein oder das NichtVorhandensein von Fehlern in dem Glas-Probestück an/eigt. Es ist eine Schaltung beschrieben, die zwischen wirklichen Fehlern und normalerweise an einem Gegenstan¹ vorgesehenen Beschriftungen, Formmarkierungen und Färbung unterscheidet. Wenn ein Fehler vorliegt, wird eine elektrische, mit der Fernsehkamera verbundene Verarbeitungsschaltung betätigt, um eine Auswerf- oder Abweisvorrichtung für den fehlerhaften Glasgegenstand zu betätigen. I s ist ferner eine Schaltung zum Prüfen runder Gegenstände, wie der Böden von runden Gefäßen oder Gläsern, beschrieben worden.

Als Beispiel für eine elektronische Prüfvorrichtung sei eine Glasprüfvorrichtung genannt (US-PS 26 49 500), bei der ultraviolettes Licht auf das Innere einer Flasche gerichtet wird.

Das ultraviolette Licht wird von der Flasche auf ein Mosaik bzw. einen Raster einer Kathodenstrahlröhre gerichtet, der seinerseits von dem Kathodenstrahl abgetastet wird. Die Kathodenstrahlröhre tastet das Raster spiralförmig ab und zeigt dadurch an, wenn eine Unregelmäßigkeit, wie ein scharfer Vorsprung an der Flasche vorliegt. Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß eine Lampe so angeordnet werden muß, daß das Licht in das Flascheninnere gerichtet werden kann, so daß das Licht davon reflektiert wird. Dies schließt eine schnelle Prüfung bei Fließbandproduktion aus. Ferner sind keine Vorkehrungen zum Unterscheiden von reflektiertem ultraviolettem Licht getroffen, welches aufgrund von Ecken oder Kanten des Glasgefäßes und aufgrund anderer normaler Änderung gen in der Kontur der Flasche erzeugt wird, zum Beispiel durch Säume oder Beschriftung.

Es ist weiterhin eine Fehler-Detektorvorrichtung bekannt (US-PS 33 79 829), bei der normale Störungen im Glasgegenstand nicht festgestellt werden, weil eine der Gestalt des geprüften Gegenstandes entsprechende Maske Leersignale abgibt, wenn normal auf der Oberfläche vorkommende Störungen durch einen Elektronenstrahl abgetastet werden. Eine derartige Anordnung erfordert jedoch, daß die Maske auf den zu prüfenden Gegenstand geeignet ausgerichtet wird, und schließt die Möglichkeit aus. Unregelmäßigkeiten festzustellen, die sich in dem durch die Maske abgedeckten Bereich des Gegenstandes befinden.

Bei der elektronischen Prüfvorrichtung nach der US-PS 27 98 605, mit der sich Fremdkörper in Flaschen feststellen lassen, werden die Flaschen längs einet Förderbahn an der Optik einer Fernsehkamera vorbeibewegt Beim Vorbeibewegen jedes Gegenstandes an der Kamera wird ein Lichtblitz kurzer Dauer abgegeben, der den Gegenstand erleuchtet und ein Bild auf das Raster der Fernsehkameraröhre überträgt Das Raster wird von dem Kathodenstrahlerzeuger der Kameraröhre abgetastet, wodurch im Falle einer merklichen Abweichung des Fernsehsignals von seinem Durchschnittsniveau ein Ausgangssignal abgegeben wird. Bei dieser bekannten Abtastung ist jedoch eine ziemlich komplexe »grätenartige« Streif- oder Schwingaktion erforderlich, damit die Vorrichtung zwischen den Seiten der Flasche und wirklichen Fehlern unterscheiden kann. Ferner sind zwei Queransichten jeder Flasche erforderlich, um Unregelmäßigkeiten längs der vertikalen Flaschenlänge festzustellen, was zwei getrennte Kamerasysteme erfordert. Somit ist die Vorrichtung dieser bekannten Art recht komplex. Während die oben angegebenen Vorrichtungen Techniken zum Feststellen von Unregelmäßigkeiten in Glasgegenständen beschreiben, bei denen der Fehler nahe dem Rand oder der Außenseite des von der Fernsehkamera erfaßten Gefäßes liegt, werden Fehler im übrigen nicht erfaßt. Wenngleich einige Systeme verfügbar sind, bei denen die Flasche wfirend des Prüfvorganges gedreht wird. ist der Anmelderin keine Vorrichtung bekannt, bei der ein Glasgegenstand derart geprüft wird, daß jeder im Bereich der Prüfung oder Beobachtung befindliche Fehler sicher erfaßt wird.

Mit der Erfindung soll eine verbesserte Vorrichtung zum elektronischen Nachweis von Fehlern in Glasgegenständen geschaffen werden, bei der sich ein Anhalten und ein Drehen der Glasgegenstände während der Prüfung erübrigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die eingangs genannte Vorrichtung die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 auf.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird ein Glasgegenstand in mindestens zwei verschiedenen Ebenen geprüft. Zwei Lichtbündel werden durch den Gegenstand hindurchgeschickt und die dabei erzeugten beiden Bilder von einer einzigen Kamera aufgenommen. Auf diese Weise werden Fehler in Bereichen, die mittels einer einzigen Lichtquelle nicht prüfbar wären, erfaßbar. Für die Erfindung wesentlich ist die besondere Konfiguration und Anordnung der Lampen, des zu inspizierenden Gegenstandes, der Reflektoren oder Spiegel und der Fernsehkamera, derart, daß sich kreuzende Lichtstrahlengänge auf den zu prüfenden Gegenstand auftreffen und der Kamera ein zweifaches Bild übermitteln. Wenn die Lichtstrahlengänge auf die Kamera auftreffen, sind sir so nebeneinander angeordnet, daß die sich ergebenden Bilder von der Kamera erfaßt werden und daß die Prüfvorrichtung Fehler während eines Prüfzyklus der Prüfvorrichtung abtastet Weiterbildungen aer Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen und Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische schematische Ansicht einer elektronischen Fernseh-Prüfvorrichtung zum

ίο Feststellen von Fehlern in einer Reihe von Glasflaschen, die längs einer Fördervorrichtung bewegt werden;

F i g. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Prüfvorrichtung ähnlich F i g. 1 und

F i g. 3 eine schematische Draufsicht auf eine abgewandelte Prüfvorrichtung.

In den Zeichnungen sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. F i g. 1 zeigt eine Fördervorrichtung 10 zwischen verschiedenen Komponenten einer elektronischen Fernseh-Prüfvorrichtung zum Transport einer Reihe von Glasgef^nständen wie Flaschen 12 in Richtung des Pfeiles 14. > >ie Glasgegenstände können die Gestalt von runden Flaschen oder Kolben haben, die jede gewünschte Schattierung oder Färbung aufweisen können. Beim Vorbeibewegen jtJer Flasche an der Prüfvorrichtung wird sie auf Fehler oder Unregelmäßigkeiten wie »Spikes« oder »Vogelschwingen« inspiziert. Wenn eine fehlerhafte Flasche festgestellt wird, betätigt die Prüfvorrichtung ein stromabwärts jngeordnetes Gatter 16 zum Wegschieben der Flasche von der Fördervorrichtung auf eine Abweisplattforrr. oder einen Abweisbehälter 18. Auf diese Weise werden nur akzeptable Flasche- zugelassen, die ihren endgültigen Bestimmungsort ai der Fordervorrichtung für eine Weiterverarbeitung erreichen Wenngleich ein Abweisgatter und eine Plattform oder ein Behälter gezeigt sind, können jegliche geeignete Abweismittel zum Wegschieben einer fehlerhaften Flasche von der Fordervorrichtung vorgesphen sein. Zum Beispiel kann ein Schiebearm (nicht gezeigt) zum Wegschieben einer fehlerhaften Flasche von der ^pördcvorrichtung verwendet werden.

Wie in der Zeichnung dargestellt, umfaßt die elektronische Prüfvorrichtung eine Lichtquelle 20 sowie eine Lichtquelle 22, die eng benachbart auf einer Seite der Fördervorrichtung 10 angeordnet sind, um jede der passierenden Glasflaschen 12 zu beleuchten. Die Lichtquellen 20 und 22 sind Halb-Streulichtquellen. die so gestaltet sind, daß sie den zu prüfenden Gegenstand mit einem begrenzten Lichtstrahlbündel erleuchten. Mit anderen Worten wirken die Lichtstrahlen weder so. als ob sie wie bei einem Schattenbild von einer Punktquelle erzeugt wurden, noch so. als ob sie von einer echten Streulichtauelle erzeugt wurden. Die Winkelgröße des Liclitstrahienbündels an jedem Punkt der Gegenstands-

v, ebene bestimmt die Empfindlichkeit des optischen Bildes gegenüber Brechungsänderungen des zu inspizierenden Gegenstandes. Je schmaler das Strahlenbündel ist, um so kleiner ist die Brechungsänderung des zu inspizierenden Gegenstandes, die erforderlich ist, um

bn die Mehrheit der Strahlen des Strahlenbündels aus der Aufnahmeöffnung der Kamerabildlinse 24 herauszubewegen. Das Umgekehrte gilt, wenn das Strahlenbündel einen größeren Winkel umfaßt. Je größer der Teil des Strahlenbündels an jedem Punkt ist, der nicht in die Aufnahmeöffnung de.· Kameralinse einfällt, desto dunkler erscheint der betreffende Punkt im Bild. Bei einer bevorzugten Ausführung ist die Erstreckung des Strahlenbündels durch jeden Punkt so gestaltet, daß es

mehr als die Aufnahmeöffnung der Kamerabildlinse ausfüllt.

Das begrenzte, jeden Punkt passierende Strahlenbündel kann von einer in beträchtlichem Abstand vom Gegenstand befindlichen Streuquelle oder einem optischen System, welches eine ausgedehnte Quelle auf der Kameralinse abbildet, erhalten werden. Eine gleichförmigere Verteilung der Lichtquellen kann erhalten werden, wenn die Halb-Stfeuquelleri weiter vom zu prüfenden Gegenstand entfernt sind. Dies ist jedoch nicht praktisch, wenn die elektronische Fernseh-Prüfvorrichtung in einer typischen Glasherstellanlage verwendet wird, wo Raumknappheit herrscht. Um hier eine Verbesserung zu schaffen, wird eine einen optischen Abstand erzeugende Linse an den Lichtquellen oder an einer Stelle zwischen der Lichtquelle und der Fördervorrichtung 10 angeordnet. Diese Linse, die vuii üblicher Bauart sein kann, richtet die von den Lichtquellen 20 und 22 ausgehenden Lichtstrahlen auf und durch die vorbeibewegten Flaschen 12 hindurch, derart, als ob die Lichtquellen wesentlich weiter von der Vorrichtung entfernt wären, wodurch eine gleichmäßigere Lichtverteilung an den Flaschen 12 errreicht wird.

Auf der zu den Lichtquellen 20,22 entgegengesetzten Seite der Fördervorrichtung 10 ist eine Fernsehkamera 26 in Ausrichtung auf Reflektoren 28 und 30 angeordnet, um jede der vorbeibewegten, erleuchteten Flaschen abzutasten und somit ein repräsentatives Standard-Fernsehsignal zu erzeugen, das, wenn erwünscht, einem üblichen Fernsehschirm 32 zugeführt werden kann. An dieser Stelle sei erwähnt, daß plötzliche Änderungen der Brechungseigenschaften der geprüften Glasflasche das durch die Prüfbereiche hindurchgehende Licht dazu veranlassen, in verglichen mit der Brechungsrichtung des Lichtes durch das umgebende Material der Glasflasche völlig unterschiedliche Richtungen abgelenkt zu werden. Im Ergebnis erscheinen solche Bereiche, wo das Glas Störungen wie Blasen, Dickenänderungen. Beschriftungen oder dergleichen aufweist, dunkler als solche Bereiche, die gleichförmige Dicke aufweisen. In gleicher Weise wirken dunkler gefärbte Fehler und Einschlüsse.

Demgemäß zeigt ein Bild der geprüften Flasche auf einem Fernsehschirm einer Fernsehröhre 32 dunkle Bereiche, die Fehler in der Flasche anzeigen.

Der Fernsehschirm ist für den Betrieb der elektronischen Flaschenprüfvorrichtung nicht erforderlich. Er kann jedoch eine besondere Hilfe beim anfänglichen Eichen der Vorrichtung darstellen und ferner eine Hilfe beim Versteher der Arbeitsweise der Vorrichtung so geben.

Die von der Kamera 26 erzeugten Video-Signale werden ferner einer elektronischen Schaltung 34 zum Weiterverarbeiten der Video-Signale zugeführt Die Schaltung 34 verarbeitet die Video-Signale dergestalt, daß sie für Fehlstellen in dem geprüften Glasgegenstand

35 repräsentative Signale isoliert. Da die Kamerabildlinse 24 einen Lichtstrahlengang von jeder Lichtquelle erhält, erzeugt die Fernsehröhre zwei Bilder jedes Prüflings. Wenn ein Fehlersignal in einem dieser beiden Bilder des Prüflinges festgestellt wird, erzeugt die Schaltung 34 ein Abweissignali welches dem Gatter 16 zum Abweisen der fehlerhaften Flasche auf die Abweisplatte™ 18 zugeführt wird.

Eine Schaltung zum Auswerten der Video-Signale und zum Erzeugen von Fehlersignalen ist in der US-PS 37 46 784 und dem US-Patent 40 02 823 beschrieben.

In Fig. 2 sind die verschiedenen Komponenten der Vorrichtung von oben gesehen dargestellt. Die Ausführung nach Fig. I verwendet nur einen ersten Reflektor 28 und einen zweiten Reflektor 30. Fig.2 zeigt einen zusätzlichen Reflektor 36. Die verschiedenen Lichtpfade- bzw. Lichtstrahlengänge sind in einer Einlinien-Dar-MCiiuüg gcicigi. Seide LiCntäir&nicrigitngc 38 lind 40 werden gleichzeitig von der Kamera 26 aufgenommen. Die Reflektoren 28, 30 und 36 sind so angeordnet, daß sie diese Lichtstrahlengänge an der Kamerabildlinse der Fernsehkamera 26 nebeneinander anordnen. Dementsprechend nimmt die Kamera 26 ein durch den Lichtstrahlengang 38 erzeugtes Bild und ein durch den Lichtstrahlengang 40 erzeugtes Bild gleichzeitig auf. Beide Bilder werden auf Fehler hin abgetastet mit dem Ergebi.fi, daß alle Bereiche des in der Prüfung befindlichen Glasgegenstandes oder -gefäßes während einer einzigen integralen Zeitdauer oder Prüfdauer der Prüfvorrichtung inspiziert werden. Die Lichtstrahlengänge 38und40 sind in Einlinien-Darstellunggestrichelt gezeigt, wobei auch die Mittelstrahlen dargestellt sind. Wenngleich die Lichtstrahlengänge 38 und 40 als vollständig von den Reflektoren 30 umgelenkt gezeigt sind, ist dies keine absolute Notwendigkeit. Durch genaues Plazieren der Reflektoren 28, 30 und 36 kann jedoch alles Licht reflektiert und von der Kamera 26 aufgenommen werden. Dadurch, daß die von den Reflektoren 30 umgelenkten Lichtstrahlengänge nebeneinander angeordnet sind, werden die von jedem Strahlengang transportierten Bilder des Gegenstandes 12 eng benachbart auf dem Fernsehschirm 32 angeordnet und können im wesentlichen gleichzeitig auf Fehler hin abgetastet werden.

In F i g. 3 ist eine weitere Ausführung dargestellt. Eine einzige Lichtquelle 42 ist in Verbindung mit einer Spaltoder Aufteilvorrichtung 44 vorgesehen, um die sich kreuzenden Lichtstrahlengänge zu erzeugen. Bei dieser Ausführung sind die Reflektoren 28 und 30 so angeordnet, daß die von den Reflektoren 30 umlenkten Strahlengänge parallel verlaufen. Die Kamera 26 empfängt beide Lichtstrahlengänge und veranlaßt die von ihnen beförderten Bilder zu einer Abbildung und Weiterverarbeitung in gleicher Weise wie oben beschrieben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Prüfung von durchsichtigen, axial symmetrischen Gegenständen auf Fehler mit einer Lichtquellenanordnung zur Erzeugung zweier sich in dem Gegenstand schneidender Strahlenbündel von jeweils mindestens der Breite des Gegenstands entsprechender Bündelweite, mit einer optoelektronischen Empfängeranordnung zur Erzeugung zweier Bilder des Gegenstandes mittels der beiden Strahlenbündel und zur elektronischen Abtastung der beiden Bilaer, und mit einer Schaltung zur Auslösung einer Anzeige bei Vorliegen eines Fehlers in einem der beiden Bilder, dadurch gekennzeichnet, daß die optoelektronische Empfängeranordnung eine einzige Fernsehkamera (26) sowie optische Elemente (24, 28, 30) zur Erzeugung der beiden Bilder des Gegenstandes nebeneinander auf der lichtempfindlichen Schient der Fernsehkamera aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente eine erste Reflektoreinrichtung (28) aus zwei getrennten, jeweils eines der durch den Gegenstand (12) getretenen Strahlenbündel umlenkenden Reflektoren sowie eine zweite Reflektoreinrichtung (30) umfassen, die ebenfalls zwei jeweils eines der von der ersten Reflektoreinrichtung (28) kommenden Strahlenbündel auf die lichtempfindliche Schicht lenkende Reflektoren aufweist.

3. Vorrichtur." nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Reflektoren der zweiten Reflektoreinriuhtung (30) aneinander angrenzen und einen solchen Winkel miteinander einschließen, daß die an ihnen reflektierten Strahl, nbündel parallel verlaufen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Kollimation der beiden Strahlenbündel vorgesehen sind und daß durch die Strahlenbündel jeweils nur ein wählbarer Teil des Gegenstandes (12) erleuchtet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellenanordnung (20, 22) als Impulslichtquelle ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (10) zur kontinuierlichen Bewegung des Gegenstands (12) durch den Schnittpunkt der Strahlenbündel vorgesehen ist.

26 M 457