DE2637246C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Inspektion von Glasbehältern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft cm Verfahren zur Inspektion von Glasbehältern auf das Vorhandensein von spannungserzeugenden Einschlüssen in den Scitenwänden, bei dem die Glasbehälter einreihig mit gleichern Abstand durch eine Inspektiofiszone bewegt weiden, in der Inspekiiohszohe iliit linear polarisierter Strahlung beleuchtet werden, die beleticlilcteti Glasbehälter mit einer TV-Kainera in der ihsnektionszone durch ein polarisierendes Medium, dessen Polarisaiionsrichtiing um 90" bezüglich der Polarisationsebene der Beleuchtung gedreht ist, betrachtet werden und das Ausgangssignal der TV-Kamera elektronisch gemessen wird, um das Vorhandensein von Einschlüssen in dem Glasbehälter zu bestimmen.

Es ist seit langem bekannt, daß Spannungen in Glasbehältern festgestellt werden können, indem die Glasbehälter mit linear polarisiertem Licht b 'strahlt werden. Dieses Verfahren macht man sich zunutze, um die Glasbehälter auf das Vorhandensein von spannungserzeugenden Einschlüssen in den Behälterseilenwänden zu überprüfen. So ist beispielsweise ein eingangs beschriebenes Verfahren aus der Veröffentlichung IFAC Symposium on Automatic Control in Glass, Lafayette. Indiana, 25—28, Sept. 1973 (Pittsburgh, Pa.: ISA 1973), S. 194—201 bekanntgeworden. Bei diesem bekannten Verfahren wird mit linear polarisiertem sichtbaren Licht gearbeitet. Es ergeben sich jedoch dadurch Schwierigkeiten bezüglich der exakten Feststellung von spannungserzeugenden Einschlüssen in Glasbehältern, die auf Interferenzprobleme mit dem Licht der Umgebung, Probleme im Zusammenhang mit der Glasfarbe und auf Interferenzen aufgrund der Glasoberflächenstruktur zurückzuführen sind.

Ausgehend von dem bekannten Verfahren liegt der Erfindung die Aufgab? zugrunde, dieses hinsichtlich der Genauigkeit der Feststellung von spannungserzeugenden Einschlüssen zu verbessern.

ίο Diese Aufgabe wird bei einem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch gelöst, daß die Glasbehäller in der Inspektionszone mit linear polarisierter Infrarotstrahlung einer Wellenlänge von mehr als 7O0OÄ beleuchtet werden und daß die zur TV-Kamera

J5 gelangende Strahlung gefiltert wird, um alle Slrahlungsanteile mit einer Wellenlänge von mehr als 9500 A zu entfernen.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich gegenüber dem bekannten Verfahren im wesentlichen dadurch, daß die Glasbehälter mit hnjar polarisierter Infrarotstrahlung einer Wellenlänge von tnehr als 7000 A beleuchtet werden und daß des weiteren die zur TV-Kamera gelangenden Strahlungsanteile mit einer Wellenlänge von mehr als 9500 A ausgefiltert werden.

Damit werden einerseits die bei der Verwendung von sichtbarem Licht auftretenden Probleme, wie sie bei dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren vorhanden sind, eliminiert und andererseits Interferenz-Probleme der Infrarotstrahlung einer Wellenlänge

größer als 9500 A vermieden. Dieser letztgenannte Effekt ist insofern von großer Bedeutung, als daß in entsprechenden Fabrikhallen, in denen derartige Glasbenälter inspiziert werden, beispielsweise durch die dort vorhandene Beleuchtung ein hoher Anteil an Infrarot strahlung existiert. So liegt /um Beispiel etwa die Hälfte der Strahlung von Instrumentenbeleuchtungen im Infrarotbereich, so daß durch das erfindungsgemäß durchgeführte Ausfiltern dieser unerwünschten Infrarotstrahlung die Genauigkeit des Verfahrens beträchtlieh erhöht werden kann.

Es ist des weiteren ein polarisationsoptisches Verfahren zum Nachweis von Versetzungen ah Siliziunvfiinknstalicn bekanntgeworden (Z. angew. Physik, Bd.32, Heft4 (I97ij, S,287-291), Hierbei

werden die Einkristalle mit lineal" polarisierter Infrarot· strahlung einer Wellenlänge von mehr als 10 000 A beleuchtet. Die Registrierung wird über ein Mikroskop iitif einem ififnirolcmnfindlichch Film vorgenommen.

Piese UntersuchungsmethorJe unterscheidet sich im wesentlichen durch folgende Punkte von dem erfindungsgemäßen Verfahren: Es handelt sich hierbei um Untersuchungen von Einkristallen auf Gitterbaufehler, d. h. nicht um die Untersuchung von kristallinen bzw. glasigen Gefügen auf durch Einschlüsse hervorgerufene Gefügefehler.

Des weiteren wird bei der bekannten Untersuchungsmethode ausschließlich in einem Wellenlängenbereich gearbeitet, in dem erfindungsgemäß gerade nicht gearbeitet werden soll, um Fehlmessungen auszuschließen. Rei der bekannten Unterbrechungsmethode handelt es sich daher um ein reines »Laborverfahren«, das sich nicht ohne weiteres auf großtechnische Gegebenheiten übertragen läßt Während schließlich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die von einer TV-Kamera abgegebenen Signale gemessen werden, um die Fehlerstellen ausfindig zu machen, wird bei der bekannten Untersuchungsmethode mit einem Mikroskop und einem infrarotempfindlichen Film, gegebenenfalls einem Bildwandler, gearbeitet. Es ist klar, daß sich diese bekannte Registrationsanordnung nicht ohne weiteres für Untersuchungen in großtechnischem Maßstab eignet

Wie vorstehend bereits angedeutet, führt ein Arbeilen im IR-Bereich allein aufgrund der angedeuteten Interferenzprobleme nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen. Überraschenderweise wurde jedoch gefunden, daß sich in einem Wdlenlängenbereich von 7000 Ä —9500 Ä so gute Ergebnisse bezüglich der Genauigkeit erzielen lassen, daß das Verfahren großtechnisch eingesetzt werden kann, ohne daß hierzu aufwendige Nebenmaßnahmen getroffen werden müßten.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Inspektion von Glasbehältern auf das Vorhandensein von Spannungserzeugenden Einschlüssen in den Seitenwänden mit einer Transporteinrichtung zur Bewegung der Glasbehälter einreihig mit Abstand zueinander durch eine Inspektionszone hindurch, einer mindestens einen Polarisator umfassenden Einrichtung zur Beleuchtung der Glasbehälter in der Inspektionszone mit linear polarisierter Strahlung, mindestens einer in der Inspeklionszone angeordneten TV-Kamera zur Erfassung der von den beleuchteten Glasbehältern ausgehenden Strahlung, einerr Analysator, der 'or der TV-Kamera angeordnet ist und dessen Polarisationsebene um 90" bezüglich der Polarisationsebene der Strahlung gedreht ist. und einer elektronischen Vorrichtung zur Analyse der Ausgangssignaleder TV-Kamera.

Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beleuchtung der Glasbehälter wenigstens zwei Blitzlichtröhren umfaßt, die ein Strahlungsmaximum bei einer Wellen länge /wischen 7000 Ä und 950O A aufweisen und an einer Seite der Transporteinrichtung angeordnet sind, daß ferner eine Einrichtung zur Feststellung der Anwesenheit eines Glasbehälters in der Inspektionszone und zum Zünden der Blitzlichtröhren in Ansprache auf die Anwesenheit eines Glasbehälters vorgesehen ist. daß vur der auf IR-Sirahlung ansprechenden TV-Kamera ein Filter zur Aussonderung aller Strahlungsanteile friit einer Wellenlänge über 9500 A angeordnet ist Und daß Polarisator und Analysator erst im Bereich über 7000 A durchlässig sind.

Aus der US-PS 27 98 605 ist zwar die Verwendung einer Blitzlichtröhre zur Beleuchtung die Aktivierung der Blitzlichtröhre in Ansprache auf das Vorhandensein eines Glasbehälters vor der Blitzlichtröhre bereits bekannt; in dieser Druckschrift ist jedoch nicht erwähnt, daß die Clitzlichtröhre ein Strahlungsmaximum bei einer Wellenlänge zwischen 7000 A und 9500 A aufweist und daß, wie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine ganz spezielle Anordnung mit zwei Blitzlichtröhren Verwendung findet. Die übrigen Bestandteile der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung können dieser Druckschrift nicht entnommen werden.

ίο Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung, und

is F i g. 2 ein Diagramm, in dem die Durchlässigkeitskurven für den Filter vor der TV-Kamera und für die Fälle Polarisator-Analysator parallel und Polarisator-Analysator gekreuzt dargestellt sind.

Glasbehälter 10. die geprüft werden sollen, werden in einer kontinuierlichen Einzelreihe in etwa gleichen Abständen auf einem sich gleichmäßig bewegenden endlosen Band 12 in die Inspektionszonc geführt. Dort sind zwei TV-Kameras 14 und 15 in etwa rechtem Winkel zueinander zur Betrachtung eines Glasbehälters 10 angeordnet. Diese Kameras sprechen auf Infrarotstrahlung an. Es finden zwei Kameras Verwendung, um im wesentlichen die gesamte Oberfläche der Glasbehälter 10 zu erfassen. Es kann jedoch bei einer gewissen Preisgabe der Genauigkeit auch eins einzige Kamera mit einem geeigneten optischen System, das Spiegel und Prismen enthält, 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 sie einen hohen Anteil an Infrarotstrahlung in ihrem Spektrum besitzen. Dieser Infrarotanteil sollte in einem Bereich von 7000 bis 9500 A liegen. Die Lichtquellen 18 und 19 sind vorzugsweise Xenon-Blitzlichtröhren. Es kann nützlich sein, einen Teil der Vorderseite der Lichtquellen 18 und 19 abzudecken, um den Glasbehälter 110. der geprüft werden soll, genauer zu beleuchten. Zusätzlich kann ein Diffusionsschirm vor jeder der I ichtque'len 18 und 19 angebracht werden. ]ede der Lichtquellen 18 und

19 ist mit einem Polarisator 21 bzw. 22 versehen. Diese Polarisatoren sind insbesondere dazu ausgelegt. Infrarotstrahlung zu polarisieren und lassen keine Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichtes durch. Jede der TV-Kameras 14 unc¹ 15 besitzt vor ihrer Linse einen Analysator 24 bzw. 25. der mit dem Polarisator 21, 22 ideniisch ist. dessen Pclai isationsebene lediglich um 90' gfdrclit ist. Daraus folgt, daß Licht, das durch einen einwandfreien Glasbehälter 10 hindurchgeht, volls'andig ausgefiltert wird und nicht in die TV-Kameras 14 und 15 einfällt. Zusätzlich besitzen die TV-Kameras 14 und 15 Filter 27 und 28 vor ihren Linsen. Diese Filter sind so ausgelegt, daß sie Infrarotstrahlung über 9500 A mehl mehr in die TV-Kameras 14 und 15 eintreten lassen. Die speziellen Blitzliehtquellen, die verwendet werden, besitzen ein Strahlungsmaximum büi ÖÖÖÖ A und bei 9000 A. Die Filter 27 Und 28 können dielektrische Filter sein mit einer Durchlässigkeitsgren-

ze von etwa 8700 A. Somit wird der größere Teil der Strahlung über 8700 A an dem Eintritt in die TV-Kameras 14 und 15 gehindert. Da jedoch ein Maximum bei 9000 A existiert, können niirh ü

Filter verwendet werden, die eine Durchlässigkeilsgrenze etwa in dem Bereich von 9200 A aufweisen, da eine bedeutende Infrarotstrahlung in diesem Wellenbereich vorhanden ist. Gleichermaßen wäre es möglich, clic Durchlässigkeitsgrenze des Filters zurückzunehmen, um die Vorteile des 8000 A Maximums der Blitzlichtröhre" h auszunutzen. Ein Synchronisationsgenerator 30 wird verwendet, Um die beiden TV-Kämefas 14 und 15 synchron zu halten, so daß beide zum gleichen Zeitpunkt dasselbe Bild betrachten. Das Ausgangssignal der Kameras 14 und 15 wird über die Leiter 32 bzw. 33 auf eine elektronische Vorrichtung 36 übertragen. Die elektronische Vorrichtung kann im wesentlichen identisch mit der in dem US-Patent 37 46 784 gezeigten sein. Nach Erfassen eines defekten Gasbehälters 10 wird ein Signal über einen Ausgangsleiter 38 erzeugt und zu einem Ausstoßmechanismus 40 geführt, um die Entfernung des Glasbehälters 10 aus der Reihe der Glasbehälter, die sich entlang des Bandes 12 bewegen, zu ermöglichen. Der Arbeitszyklus der Blitzlichtröhren 18, 19 wird so gesteuert, daß sie zu dem Zeitpunkt aufleuchten, an dem der Glasbehälter 10 in der richtigen Stellung zur Sichterfassung durch die TV-Kameras 14 Und 15 ist. Dazu kann ein rückreflektierender Photosensor 42 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 zünden. Dies ermöglicht eine Einzelbilderfassung des zu inspizierenden Glasbehälters. Wenn der Reflektor 44 blockiert ist. befindet sich der Glasbehälter 10 in einer Stellung, in der die TV-Kameras 14 und 15 nahezu seinen gesamten Umfang erfassen können. Die Lichtquellen 18 und 19. die TV-Kameras 14 und 15 und der Sensor 42 bilden somit die Inspektionszone. Es ist unter Umständen möglich, daß durch Interferenzen mit der IR-Strahlung der Umgebung der Betrieb der Vorrichtung gestört wird. Dies hängt vom jeweiligen Einzelfall ab. Wenn jedoch derartige Interferenzen auftreten, kann die gesamte Inspektionszone mit einer Haube 48 abgedeckt werden. Die Haube 48 besitzt Eingangs- und Ausgangsöffnungen 50 und 51, um den Durchgang der Glasbehälter 10 zu ermöglichen.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichhing wird besser aus Fig.2 verständlich. Die Verwendung von IR-Strahlung macht das gesamte System unempfindlich gegenüber der Glasfarbc, Rillen in dem Glas, Pünktchen auf der Oberfläche oder anderen Flächenstruktüren und Merkmalen. Die sich für die

ίο Filter 27, 28 ergebende Durchlässigkeitskurve ist in F i g. 2 mit 8700 A bezeichnet, da diese Filter eine Durchlässigkeitsgrenze bei 8700 A aufweisen. Die Filter lassen sichtbares Licht durch, jedoch bei 9750 A nahezu keine Strahlung mehr passieren. Polarisator und Analysator allein und mit parallelen Polarisationscbcnen lassen kein sichtbares Licht, jedoch IR-Strahlung hindurch. Dies erklärt die mögliche Notwendigkeit für die Abdeckung 48. Das sichtbare Licht wird durch die Analysatoren 24 und 25 alleine blockiert, jedoch das Infrarot der Umgebung kann noch hindurchgelassen werden. Schließlich wird bei um 90° zueinander gedrehten Polarisationsebenen, in Fig.2 als »Polarisator-Analysatof gekreuzt« bezeichnet, was den tatsächlichen Betriebszustand darstellt, ein Wellenlängendurchgangsbercich geschaffen. Es ist festzuhalten, daß nur in dem Bereich unterhalb der Durchlässigkeitskurven »8700 Α« und »Polarisator-Analysator gekreuzt« IR-Strahlupg die Kameras 14 und 15 erreichen kann. Die Kurven in F i g. 2 stellen lediglich Lichtdurchlässigkeitsso kurven dar und machen keine Aussagen über Polarisationseffekte. Somit ist ein Sichtfenster im nahen Infrarot geschaffen, dessen Strahlung filr die Inspektion von Glasbehältern nutzbar gemacht wird. Es wird daher nur IR-Strahlung von den Lichtquellen polarisiert und zur Messung verwendet, wobei die Filter 27₍ 28 dazu dienen, die Interferenz der fernen IR-Strahlung zu verhindern. Fig.2 zeigt, daß über 8500A die Polarisaloren und Analysatoren ihren Polarisationseffekt verlieren und Strahlung hindurchlassen. Die Filter 27,28 liefern somit einen Wellenlängenbereich zur Messung, in dem die verwendete IR-Strahlung noch durch die Polarisatoren und Analysatoren polarisiert ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Inspektion von Glasbehältern auf das Vorhandensein von spannnngserzeugenden Einschlüssen in den Seitenwänden, bei dem die Glasbehälter einreihig mit gleichem Abstand durch eine Inspektionszone bewegt werden, in der [nspektionszone mit linear polarisierter Strahlung beleuchtet werden, die beleuchteten Glasbehälter mit einer TV-Kamera in der Inspektionszone durch ein polarisierendes Medium, dessen Polarisationsrichtung um 90° bezüglich der Polarisationsebene der Beleuchtung gedreht ist, betrachtet werden und das Ausgangssignal der TV-Kamera elektronisch gemessen wird,, um das Vorhandensein von Einschlüssen in den Glasbehältern zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasbehälter (10) in der Inspektionszone mit linear polarisierter Infrarotstrahlung einer Wellenlänge von mehr als 7000 Ä beleuchtet werden und daß die zur TV-Kamera gelangende Strahlung gefiltert wird, um alle Strahlungsanteile mit einer Wellenlänge von mehr als 9500 Ä zu entfernen.

2. Vorrichtung zur Inspektion von Glasbehältern auf das Vorhandensein von spannungserzeugenden Einschlüssen in den Seiten.vänden mit einer Transporteinrichtung zur Bewegung der Glasbehälter einreihig mit Abstand zueinander durch eine Inspektionszone hindurch, einer mindestens einen Polarisator umfassenden Einrichtung zur Beleuchtung der Glasbehälter in der Inspektionszone mit linear polarisierter Strahlung, nindestens einer in der Inspektionszone angeordneten TV-Kamera zur Erfassung der von den belcucht ten Glasbehältern ausgehenden Strahlung, einem Analysator, der vor der TV-Kamera angeordnet ist und dessen Polarisationsebene um 90" bezüglich der Polarisationsebene der Strahlung gedreht ist, und einer elektronischen Vorrichtung zur Analyse der Ausgangssignale der TV-Kamera, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beleuchtung der Glasbehälter (10) wenigstens zwei Blitzlichtröhren (18, 19) umfaßt, die ein Strahlungsmaximum bei einer Wellenlänge zwischen 7000 A und 9500 Ä aufweisen und an einer Seite der Transporteinrichtung (12) angeordnet sind, daß ferner eine Einrichtung (42, 44) zur Feststellung der Anwesenheit eines Glasbehälters (10) in der Inspektionszone und zum Zünden der Blitzlichtröhren in Ansprache auf die Anwesenheit eine Glasbehälters vorgesehen ist, daß vor der au. IR-Strahlung ansprechenden TV-Kamera (14, 15) ein Filter (27,28) zur Aussonderung aller Strahlungsanteile mit einer Wellenlänge über 9500 Ä angeordnet ist und daß Polarisator (21, 22) und Analysator (24,25) erst im Bereich über 7000 Ä durchlässig sind.