DE2637246A1

DE2637246A1 - Detektor fuer feststoffeinschluesse in glaswaenden

Info

Publication number: DE2637246A1
Application number: DE19762637246
Authority: DE
Inventors: Maximillian Kusz; Sam Lovalenti
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1975-09-02
Filing date: 1976-08-19
Publication date: 1977-03-10
Also published as: US4026656A; FR2323143A1; DE2637246C3; IT1066234B; DE2637246B2; ES456150A1; FR2323143B1; GB1503451A; ZA764012B; ES450493A1; CA1064136A; JPS5640785B2; JPS5229788A; AU1647476A; MX143071A; BR7605780A

Description

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ing. H. NEGENDANK c-iO73) · dipl-ing. H. HAITCK · dipl^phys. W. SCHMITZ . E. GRAAIiFS · dipping. W. WEHNERT · dipl.-phys. W. CARSTENS

HAMBURG-MÜNCHEN 2637246

ZTJSTELITINGSANSCHHIFI; 2000 HAMBURG 3β · NETTER WALI 41 tbibi?ON <O4O) 36 74 28 TTND 36 4115

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Owens-Illinois Inc. , ^ .

TELEFON (089) S 38 OS 86 P.O. BOX 1035 TBiEGH. NBGBDAPATENT MÜNCHEN

Toledo, Ohio 43 666/USA _{7 Alimi}__{t 197}β

—————— HAMBURG, ' * AUgUSt I V ID

Detektor für Feststoffeinschlüsse in Glaswänden

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Inspektion von Glasbehältern. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Inspektion von Glasbehältern auf Fehler in der^Seitenwand unter der Verwendung einer Fernsehkamera als Aufnahmeelement. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Inspektion von Glasbehältern unter der Verwendung polarisierter infraroter Strahlung auf Seitenwandeinschlüsse, die Spannungen erzeugen.

Es ist seit langem bekannt, daß Spannungen in Glasbehältern erkannt·werden können, indem die Glasbehälter durch gekreuzte Polarisationsfilter betrachtet werden. Fest— Stoffeinschlüsse in den Seitenwänden von Glasbehältern

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werden allgemein als "Steinchen" bezeichnet. Dieser allgemeine Ausdruck wird ohne Berücksichtigung der Ursache der Einschlüsse verwendet. Steinchen in den Seitenwänden von Glasbehältern erzeugen Spannungsmuster, die bei Verwendung von polarisierten Filtern gesehen werden können. Die folgende Veröffentlichung schlägt die Verwendung einer TV-Kamera und einer polarisierten Beleuchtung zur Entdekkung von Steinchen in Glasbehältern vor: "Automatic Stone Detector With Closed Circuit TV" von M. Watonabe, Y. Ito, S. Nakatani, IFAC Symposium on Automatic Control in Glass, Lafayette, Indiana, 25-28, September 1973, (Pittsburgh, Pa.: ISA 1973), Seiten 194- 201. Jedoch erwies sich dieses System als nicht vollständig zufriedenstellend wegen der Interferenzprobleme mit dem umgebenden Licht, Problemen im Zusammenhang mit der Glasfarbe und wegen Interferenzen

festgestellt der Glasoberflächenstruktur.Erfindungsgemäß wurde /.-, daß die Verwendung von polarisierter Infrarotstrahlung die bei der Verwendung von sichtbarem Licht auftretenden Probleme eliminiert, jedoch noch die Sichtbarmachung von Seitenwandspannungen, die durch Steinchen verursacht werden, erlaubt. Andere Beispiele des Standes der Technik können den folgenden US-Patentschriften entnommen werden: 2 649 500, 2 798 605, 3 378 829, 3 565 536, 3 576 442, 3 746 und 3 894 806.

Die Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung

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zur Inspektion von Glasbehältern auf das Vorhandensein von Einschlüssen in der Seitenwand, die Spannungen verur-

zur Verfügung.
Sachen/In der Grundausführung wird der Glasbehälter durch linear polarisierte Infrarotstrahlung beleuchtet. Der beleuchtete Glasbehälter wird mit einer TV-Kamera durch eine Polarisiervorrichtung betrachtet, deren Achse um 90° bezüglich der Polarisationsebene der Beleuchtung gedreht ist. Eine elektronische Vorrichtung ist dazu ausgelegt, das Ausgangssignal der TV-Kamera zu analysieren, um zu bestimmen, ob ein Einschluß in der Seitenwand des Glasbehälters vorhanden ist oder nicht. Die Vorrichtung besitzt weiterhin eine Einrichtung zur Bewegung der Glasbehälter einreihig in Abstand zueinander zu einer Inspektionszone hin und durch sie hindurch. Schließlich ist eine Einrichtung zum Filtern einer Strahlung, die auf die TV-Kamera fällt, vorgesehen, um alle Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als 9500 8 zu entfernen.-Dadurch wird erreicht, daß die TV-Kamera lediglich Strahlung in dem Bereich von 7000 A bis 9500 A erfaßt.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Aufsicht auf die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2 ist eine Darstellung der Durchlässigkeit gegen die

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Strahlungswellenlänge für drei Filter nach der vorliegenden Erfindung.

Glasbehälter 10, die geprüft werden sollen, werden in einer kontinuierlichen Einzelreihe in im wesentlichen gleichen Abständen durch ein sich gleichmäßig bewegendes endloses Zuführband 12 bewegt. An der gewünschten Stelle, an der die Glasbehälter 10 geprüft werden sollen, sind zwei TV-Kameras 14 und 15 in im wesentlichen rechten Winkel zueinander zur Betrachtung eines Glasbehälters gelagert. Die TV-Kameras 14 und 15 können die GBC-CTC 6000 Modelle sein. Diese Kamera wird von der GBC Closed circuit TV Corporation, 74 5th. Avenue, New York, N.Y. 10011 hergestellt. Diese Kameras sprechen auf Infrarotstrahlung an. Es finden zwei Kameras Verwendung, um im wesentlichen die gesamte Oberfläche der Glasbehälter zu erfassen. Es kann jedoch bei einer gewissen Preisgabe der Genauigkeit auch eine einzige Kamera Verwendung finden. Eine einzige Kamera mit einem geeigneten optischen System, das Spiegel und Prismen verwendet, könnte auch zur Erfassung der Gesamtfläche verwendet werden. Der Glasbehälter 10, der an dieser Stelle geprüft werden soll, wird durch die Lichtquellen 18 und 19 beleuchtet, die ebenfalls im rechten Winkel zueinander angeordnet sind und zu den TV-Kameras 14 und 15 hinweisen. Eine wichtige Eigenschaft der Lichtquellen 18 und 19 besteht darin, daß

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sie einen hohen Anteil an Infrarotstrahlung in ihrem Spektrum besitzen. Vorzugsweise sollte dieser Infrarotanteil in einem Bereich von etwa 7000 bis 9500 S liegen. Die Lichtquellen 18 und 19 können ständig betriebene Lichtquellen sein, doch vorzugsweise sind es Xenon Blitzlichtröhren EG & G, Modell FX5C-9. Diese Röhren werden von EG & G Incorporated, 35 Congress Street, Salem, Mass. 01970 hergestellt. Es kann nützlich sein, einen Teil der Vorderseite der Lichtquellen 18 und 19 abzudecken, um den Glasbehälter 10, der geprüft werden soll, genauer zu beleuchten. Zusätzlich kann ein Diffusionsschirm vor jeder der Lichtquellen 18 und 19 angebracht werden. Jeder der Lichtquellen 18 und 19 besitzt an' ihrem Austritt ein Polarisationsfilter 21 bzw. 22. Die Polarisationsfilter 21 und 22 sind vorzugsweise der Typ HN 1/2, hergestellt von der Polaroid Corporation. Diese Materialart ist insbesondere dazu ausgelegt, Infrarotstrahlung zu polarisieren und läßt keine Strahlung in dem Bereich des sichtbaren Lichtes durch. Jede, der TV-Kameras 14 und 15 besitzt vor ihren Linsen ein zweites Polarisationsfilter 24 bzw. 25, die mit den Polarisationsfiltern 21 und 22 identisch sind, lediglich sind sie bezüglich der Achse der Filter 21 und 22 um 90° gedreht. Das Ergebnis dieser Stellung der Polarisationsfilter ist, daß Licht, das durch einen einwandfreien Glasbehälter 10 hindurchgeht, vollständig ausgefiltert wird und nicht in

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die TV-Kameras 14 und 15 einfällt. Zusätzlich besitzen die TV-Kameras 14 und 15 Ab schneide filter 27 und 28 vor ihren Linsen.'Diese Abschneidefilter sind so ausgelegt, daß die Infrarotstrahlung von ungefähr 9500 8 nicht mehr in die TV-Kameras 14 und 15 eintreten lassen. Da die Lichtquellen 18 und 19 dazu ausgelegt sind, in erster Linie infrarote Strahlung als Meßlicht zu liefern, verbessert das Ausblenden eines sichtbaren Lichtes das Signalrauschverhältnis und verhindert auch die Erzeugung von falschen Signalen. Im allgemeinen bezeichnet man die Grenze des sichtbaren Spektrums mit 7000 A. Die speziellen Blitzlichtquellen, die verwendet werden, besitzen Lichtmaxima bei 8000 8 und bei 9000 8. Die Filter 27 und 28 können dielektrische Filter sein, die bei 8700 8 abschneiden. Somit wird der größere Teil der Strahlung über 8700 8 an dem Eintritt in die TV-Kameras 14 und 15 gehindert. Da jedoch ein Maximum bei 9000 8 existiert, könnten andere' Filter verwendet werden, die in dem Bereich von ungefähr 9200 8 abschneiden, da eine bedeutende Infrarotstrahlung in diesem Wellenbereich vorhanden ist. Gleichermaßen wäre es möglich, die Abschneidefrequenz der Filter zurückzunehmen, um die Vorteile des 8000 8 Maximums der Blitzlichtröhren auszunutzen. Ein Synchronisationsgenerator 30 wird verwendet, um die beiden TV-Kameras 14 und 15 synchron zu halten, so daß beide zum gleichen Zeitpunkt dasselbe Bild betrachten. Das Ausgangs signal der Kameras 14 und 15 wird über die

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Leiter 32 bzw. 33 auf eine elektronische Einheit 36 übertragen. Die elektronische Einheit kann im wesentlichen identisch mit der in dem US-Patent 3 746 784 gezeigten sein. Falls die Entscheidung gefällt wurde, daß ein defekter Glasbehälter 10 erfaßt wurde, wird ein Signal über einen Ausgangsleiter 38 erzeugt und zu einem Zurückweisemechanismus 40 gebracht, um.die Entfernung des Glasbehälters 10 aus der Reihe der Glasbehälter, die sich entlang des Bandes 12 bewegen·, zu ermöglichen. Falls die Lichtquellen 18 und 19 Blitzlampen wie in der bevorzugten Ausführung sind, ist es nützlich, den Arbeitszyklus dieser Lampen zu überprüfen, so daß sie zu dem Zeitpunkt aufleuchten, in dem der Glasbehälter 10 in der richtigen Stellung zur Sichterfassung durch die TV-Kameras 14 und ist. Dazu kann ein rückreflektierender Photosensor 42 zur Erfassung verwendet werden. Der Sensor 42 sendet einen Lichtstrahl über das Band 12 zu einem,Reflektor 44. Wenn ein Glasbehälter 10 diesen Lichtweg blockiert, wird ein Signal erzeugt, das "über einen Leiter 46 und dann über die Leiterzweige 46a und 46b geschickt wird, um die Lichtquellen 18 und 19 zu triggern, um zu diesen speziellen Zeitpunkt zu blitzen. Dies ermöglicht eine Einzelbilderfassung des zu inspizierenden Glasbehälters. Wenn der Reflektor 44 blockiert ist, ist der Glasbehälter 10 in der Stellung, daß die TV-Kameras 14 und 15 im wesentlichen seinen gesamten Umfang erfassen können. Die Lichtquellen 18 und 19,

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die TV-Kameras 14 und 15 land der Sensor 42 bilden so im wesentlichen eine Inspektionszone. Es ist für infrarote Umgebungsstrahlung möglich, mit dem geeigneten Betrieb diese Vorrichtung zu interferieren. Dies hängt von der Umgebung ab und tritt nicht in allen Fällen auf. Wenn jedoch diese Interferenz eintritt, kann die gesamte Inspektionszone mit einer Haube 48 abgedeckt werden. Die Haube 48 besitzt Eingangs^· und Ausgangsöffnungen 50 und 51, um den Durchgang des Glasbehälters 10 zu ermöglichen.

Die Betriebsgrundlagen der Erfindung können besser bei Bezug auf Fig. 2 verstanden werden. Die Verwendung von infraroter Strahlung macht das gesamte System unempfindlich gegenüber der Glasfarbe, Rillen in dem Glas, Pünktchen auf der Oberfläche oder anderen Flächenstrukturen oder Merkmalen. Die Auftragung der Durchlässigkeit gegen die Wellenlänge des Abschneidefilters ist in Fig. 2 mit 8700 S bezeichnet. Dieses Filter läßt sichtbares Licht durch, jedoch bei 9750 A läßt es im wesentlichen keine Strahlung mehr passieren. Die Polarisatoren alleine, in Fig. 2 mit "Polarisatoren parallel" bezeichnet, lassen kein sichtbares Licht, jedoch infrarote Strahlung hindurch. Dies erklärt die mögliche Notwendigkeit für die Abdeckung 48. Das sichtbare Licht wird von den Kameras durch die Polarisatoren 24 und 25 alleine blockiert, je-

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doch das Infrarot der Umgebung kann noch hindurchgelassen werden. Schließlich wird bei um 90 zueinander verdrehten Polarisatoren, dargestellt als "Polarisatoren gekreu-zt" in Fig. 2, was den tatsächlichen Betriebszustand darstellt, eine Wellenlängenbandpaßzone geschaffen. Es ist festzuhalten, daß nur unter der Fläche, die durch die Kreuzung zwischen der "8700 8" und der "Polarisatoren gekreu-zt" Kurve gebildet wird, irgendwelche Infrarotstrahlung die Kameras 14 und 15 erreichen kann. Es sollte sorgfältig beachtet werden, daß die Kurven in Fig. 2 lediglich Lichtdurchlässigkeitskurven sind und keine Aussage über die Polarisationseffekte machen. Das ist ein vollständig anderes Problem. Im wesentlichen wurde ein Sichtfenster im nahen Infrarot geschaffen, um die Vorzüge dieser Inspektionsart unter Verwendung von infraroter Strahlung auszunutzen. Somit wird nur Infrarotstrahlung von den Lichtquellen polarisiert und zur Messung verwendet, wobei die Abschneidefilter dazu dienen, die Interferenz der fernen Infrarotstrahlung zu verhindern. Um die Angelegenheit etwas anders auszudrücken, zeigt Fig. 2, daß über 8500 8 die Polarisationsfilter ihren Polarisationseffekt verlieren und anfangen, Strahlung hindurchzulassen. Das Abschneidefilter liefert somit einen Wellenlängenbereich zur Messung, in dem die verwendete infrarote Strahlung noch im wesentlichen durch die Polarisationsfilter polarisiert ist.

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Claims

Ansprüche :

/1. )Verfahren zur Inspektion von Glasbehältern auf das Vorhandensein von spannungerzeugenden Einschlüssen in den Seitenwänden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Bewegen der Glasbehälter einreihig in gleichförmigem Abstand durch eine Inspektionszone,

Beleuchten der Glasbehälter in der Inspektionszone mit linearpolarisierter Infrarotstrahlung von einer Wellenlänge mit mehr als 7000 8,

Betrachten der beleuchteten Glasbehälter mit einer TV-Kamera in der Inspektionszone durch ein polarisierendes Medium, das um 90° bezüglich der Polarisationsebene der Beleuchtung gedreht ist,

Filtern der Strahlung, die zu der TV-Kamera gelangt, um alle Strahlungsanteile mit einer Wellenlänge von mehr als 9500 S zu entfernen, und

• elektronisches Messen des Ausgangssignals der TV-Kamera, um das Vorhandensein von Einschlüssen in den Glasbehältern zu bestimmen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung der Glasbehälter weiterhin die Anbringung von zwei Blitzlichtröhren auf derselben Seite der

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Glasbehälter und die Aktivierung der Blitzlichtröhren in Ansprache auf das Vorhandensein eines Glasbehälters vor den Blitzlichtröhren beinhaltet. _v
3. Vorrichtung zur Inspektion von Glasbehältern auf das Vorhandensein von spannungerzeügenden Einschlüssen in der Seitenwand, gekennzeichnet durch '

Mittel zur Bewegung der Glasbehälter einreihig in Abstand zueinander zu einer Inspektionszone hin und durch sie hindurch,■; .""'■.· ■ ^λ ;

Mittel zur Beleuchtung der -.Glasbehälter inder Inspektionszone mit linearpolarisierter Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von über 7000 S, eine'TV-Kamera, die auf Infrarotstrahlung anspricht und in der Inspektionszone angeordnet ist, um die beleuchteten Glasbehälter zu erfassen,

ein Polarisator/ der vor der TV-Kamera angeordnet ist und dessen Polarisierebene um 90° bezüglich der Polarisationsebene der Beleuchtungsvorrichtung gedreht ist,

Mittel zur Filterung der auf die TV-Kamera auftreffenden Strahlung, um alle Strahlungsanteile mit einer Wellenlänge von über 9500 S auszusondern, und

eine elektronische Vorrichtung zur Analyse des Ausgangs der TV-Kamera, um zu entscheiden, ob ein Einschluß in der Seitenwand des Glasbehälters vorhanden ist oder nicht.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasbehälter durch wenigstens zwei Blitzlichtröhren beleuchtet werden,- die auf einer Seite der Vorrichtung zur Bewegung des Glasbehälters gelagert sind, wobei die Blitzlichtröhren ein Ausgangsstrahlungsmaximum bei einer Wellenlänge zwischen 7000 S und

9500 S besitzen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Erfassung des Vorhandenseins eines Glasbehälters vor den Blitzlichtröhren und Mittel zum Zünden der Blitzlichtröhren in Ansprache auf das Vorhandensein des Glasbehälters besitzt.'

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