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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahrennund eine Vorrichtung
zur Detektion von Fehlern hei der Inspektion von Behältern.
Derartige Defekte oder Materialfehler umfassen Risse, Sprünge, Splitter und Randfehler, die oft bei Behältern,
z.B. Glasflaschen angetroffen werden. Ein Riß ist ein Spalt in der Glasflasche, der von ungleichmäßiger Abkühlung
herrührt. Ein Sprung ist ein Spalt aufgrund mechanischer Kräfte . Ein Splitter ist ein fehlendes
oder abgeplatztes Glasstück. Ein Randfehler ist eine Rinne oder eine Nut in der oberen Fläche oder dem oberen
Rand der Flasche.
üblicherweise erfolgt die Fehlerdetektion bei rotierendem
Behälter. Ein optisches System mit einer Lichtquelle und einem Fotosensor tastet einen Teil der Behälteroberfläche
ab. Der Wert des Fotosensorausgangssignals ist proportional zu der Änderung des Lichtes, das durch die Oberfläche hindurchgeht
oder von dieser reflektiert wird. Ein Defekt wie ein Riß oder ein Sprung lenkt das Licht verstärkt
und klar auf den Fotosensor. Das verstärkte Licht wird als ein sogenannten "heller Lichtfleck oder Spot" wahrgenommen.
Ein Defekt wie ein Splitter oder ein Randfehler schwächt das auf den Fotosensor einfallende Licht. Das
geschwächte Licht wird als sogenannter "dunkler Lichtfleck bzw. Spot" wahrgenommen, üblicherweise wird eine
Signalverarbeitungsschaltung verwendet, um das Ausgangssignal des Fotosensors zu verstärken und zu formen^ bevor
es mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird; diese Technik wird als "Amplituden-Vergleichstechnik"
bezeichnet. Wenn die Amplitude des bearbeiteten Signals (oder eine mittlere Amplitude) die Amplitude des Schwellenwertes
übersteigt, so wird der Behälter als Ausschuß betrachtet. Ein Ausschußbehälter wird aus der Reihe herausgenommen
.
Die Anwendung einer solchen Amplituden-Vergleichstechnik
-ιοί zur Detektion von Materialfehlern bringt schwierige Probleme
mit sich. Änderungen im auf den Fotosensor auffallenden Licht aufgrund von normalen Oberflächeneigenschaften des
Behälters, wie Schraubgewinden, Graten oder Nähten, Blasen, Halsringen und Oberflächen- bzw. Gußblasen, überlagern
sich mit Änderungen und gleichen gar diesen Änderungen, die von Defekten, wir Rissen oder Sprüngen stammen.
Die Unterscheidung zwischen derartigen normalen Oberflächeneigenschaften
und tatsächlichen Defekten ist mühsam. 10
Eine Lösung besteht darin, das Sehfeld des Fotosensors zu maskieren. Durch diese Technik wird das Sehfeld auf
einen relativ kleinen Bereich der Behälteroberfläche begrenzt, der frei ist von Schraubengewinden, Graten oder
IS Nähten oder anderen derartigen Problembereichen. Die
Maskierung des Fotosensors kompliziert jedoch den Aufbau und ist oft unverhältnismäßig zeitaufwendig. Da zudem die
Maskierung des Fotosensors drastisch das Sehfeld des Fotosensors reduziert, ist es notwendig, zusätzliche Sensoren
vorzusehen, um den Behälter vollständig zu überprüfen.
Die Detektion von Fehlern, wie Rissen an der Innenseite einer Glasflasche und Randfehler , die durch den oberen
Rand hindurchschneiden, ist besonders schwierig. Wie weiter oben erwähnt, werden diese Defekte als "dunkle Lichtflecken"
in dem Flaschenrand wahrgenommen und können unter Umständen nicht von dem umgebenden Licht unterschieden werden.
übliche optische Inspektionssysteme sind in den US-Patentschritten
4 002 823 (Van Oosterhout, veröffentlicht am
11. Januar 1977) und 4 136 930 (Gomm et al, veröffentlicht
am 30. Januar 1979) beschrieben. Das Patent 4 002 823 offenbart ein System zur Detektion von Defekten in Artikeln,
z.B. Glasware. Eine Videokamera empfängt semidiffuses Licht, das durch die Glasware hindurchtritt. Das Videosignal
ist repräsentativ für die räumliche Änderungsrate der Brechungseigenschaften der Glasware. Das Signal wird
gefiltert und nach Spitzenwerten detektiert, um so zwi-
sehen normalen Marken und Defekten zu unterscheiden.
Ein momentaner Amplitudenwert wird hergenommen und mit einem laufend entwickelten Durchschnittswert verglichen
("Mittelwertamplituden-Vergleichstechnik"). Ein Fehlerimpuls wird erzeugt, wenn die momentane Amplitude die
laufende Mittelwertamplitude überschreitet.
In der US-Patentschrift 4 136 930 ist ein System offenbart,
um Fremdpartikel in dem flüssigen Inhalt einer Flasche zu detektieren. Die Flasche wird zunächst von
einer Videokamera beobachtet, die ihre optischen Eigenschaften "speichert". Der Flascheninhalt wird dann durchschüttelt,
damit etwaige Fremdpartikel veranlaßt werden, ihre Lage zu verändern. Die Flabjhe wird dann mit einer
zweiten Kamera beobachtet. Die Bewegung des Fremdmaterials ändert auch die optischen Eigenschaften, die von der
Kamera beobachtet werden. Differenzen in der Amplitude zwischen benachbarten Videoimpulsen zeigen die Gegenwart
von Fremdmaterial an.
Andere optische Inspektionsverfahren sind in den US-Patentschriften
3 886 356, 3 900 265 und 3 997 780 offenbart.
Die US-PS 3 886 356 offenbart einen optischen Abtaster bzw. Scanner zur Identifizierung von Fehlern in einer
transparenten Probe, indem die Transmissionseigenschaften für Licht der Probe gemessen werden. Eine Schaltung,
die auf die Änderung der Signalamplitude anspricht, wird verwendet, um die Gegenwart von Defekten zu detektieren.
30
Die US-PS 3 900 265 offenbart einen Laser-Scanner zur MateriaIfehlerdetektion. Der Scanner spricht auf Änderungen
in der Amplitude des Lichtes an, das von der inspizierten Oberfläche reflektiert wird.
35
Die US-PS 3 997 780 offenbart ein Inspektionssystem für eine Etikettenausrichtung. Eine Vidicon-Kamera beobachtet
ein Muster, das von einer Matrix von Faseroptikkabeln
erzeugt wird, die auf eine Flasche fokussiert sind. Das
Muster wird mit einem Referenzmuster verglichen, um eine exakte Ausrichtung des Etiketts zu bestimmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben,
mit der zuverlässig Materialfehler und dergleichen detektiert
werden können.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die in den
kennzeichnenden Teilen der unabhängigen Ansprüche angebenen Merkmale gelöst.
Demgemäß wird eine Behälteroberfläche optisch nach Defekten
abgetastet, die "helle Spots" oder "dunkle Spots" erzeugen, ohne daß der Fotosensor maskiert werden muß, wobei gleichzeitig ein schneller Aufbau gewährleistet ist. Fehler
werden akkuratmit einer gleitenden Flanken- bzw. Steigungsberechnung
detektiert. Die gleitende Flankenberechnung basiert auf dem wiederholten Abtasten des Ausgangssignals
des Fotosensors, das die optischen Eigenschaften der Behälteroberfläche anzeigt. Eine vorbestimmte
Anzahl von Abtastwerten des Signals wird •sukzessive in einem Speicher gespeichert und fortgeschrieben,
indem jeweils ein Wert eingespeichert und ein anderer Wert aus dem Speicher genommen wird. Die Berechnung
der Steigung bzw. der Flanke wird zwischen auf-: einanderfolgenden fortgeschriebenen Werten der gespeicherten
Abtastwerte vorgenommen. Die Differenz zwischen zwei der gespeicherten Abtastwerte, vorzugsweise zwischen dem
ältesten und dem jüirpten Abtastwert wird berechnet. Diese
berechnete Differenz wird dann mit einer vorgewählten Zahl verglichen. Auf der. Basis dieses Vergleichs wird
ein Signal erzeugt, um anzuzeigen, ob der Behälter ausgeschieden werden sollte. Die insgesamt inspizierten
Behälter und die insgesamt ausgeschiedenen Behälter werden laufend gezählt.
' t fl COPY
Ein Materialfehler, wie z.B. ein Riß, erzeugt in der Regel eine wesentlich schnellere Fluktuation in dem
auf dem Fotosensor auffallenden Licht als dies von normalen Oberflächenanomalien, wie Schraubgewinden, Graten
oder Nähten, Blasen, Halsringen und Oberflächenblasen erzeugt würde. Indem die Steigung des Fotosensorsignals
überprüft wird, und nicht dessen absoluter Amplitudenwert, können Materialfehler genau und zuverlässig detektiert
werden, während andere, für den Endgebrauch des Containers nicht schädliche Anomalien akzeptiert werden. Eine akkurate
und zuverlässige Detektion von Materialfehlern wird durch die gleitende Flankentechnik selbst dann sichergestellt,
wenn die Amplitude der Schwankungen in dem auf den Fotosensor aufgrund des MaterialfeMers einfallenden Licht
gleich oder sogar geringer ist als die Amplitude bei einer Schwankung des einfallenden Lichtes aufgrund einer harmlosen
Anomalie. Als Ergebnis kann eine größere Oberfläche des Behälters optisch abgetastet werden, ohne den Fotosensor
zu maskieren.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die gezeigten Anordnungen und
Instrumentalisierungen beschränkt. In der Zeichnung stellen dar:
Figur 1: Ein Blockdiagramm eines Materialfehlerdetektors
gemäß der Erfindung, bei dem ein nichtinvertierender Verstärker
für die Detektion von Materialfehlern verwendet wird, die "helle Spots" erzeugen;
Figur 2: Eine schematische Darstellung der Abtast- und Halteschaltung;
Figuren 3A und 3B sind Diagramme von entsprechenden Signalen, die an dem Eingang bzw. Ausgang der Abtast-
und Halteschaltung erscheinen;
COPY
Figur 4: Ein Impulsdiagranun eines Daten-Zyklusses zur
Darstellung der synchronen Arbeitsweise der Abtast- und Halteschaltung und eines Analog/Digital-Wandlers;
Figur 5: Ein Impulsdiagranun zur Darstellung der aufeinanderfolgenden
Arbeitsweise einer Vorrichtung gemäß der Erfindung für verschiedene Inspektionsintervalle und
Bedingungen;
Figur 6: Eine schematische Darstellung eines invertierenden Verstärkers mit hoher Verstärkung (offener Verstärker)
als Ersatz für den nichtinvertierenden Verstärker in Figur 1, um Materialfehler detektieren zu können, die
"dunkle Spots" erzeugen;
Figur 7: Eine schematische Darstellung einer Anordnung einer Lichtquelle und eines Fotosensors/ um Risse in der
Innenfläche eines Behälters zu detektieren;
Figur 8: Eine schematische Darstellung einer Anordnung einer Lichtquelle und eines Fotosensors, um Randfehler
am oberen Rand eines Behälters zu detektieren;
Figur 9: Ein Funktionsblockdiagramm zur Darstellung der Arbeitsweise von identisch programmierten Mikrocomputern
für jeden von mehreren Materialfehlerdetektoren, die im Tandembetrieb betrieben werden, mit einem Hauptcomputer
und einer Anzeige.
in den Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Elemente
mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Figur 1 ist ein Blockschaltbild eines Materialfehlerdetektors gemäß der Erfindung dargestellt und mit 10 bezeichnet.
Eine oder mehrere Lichtquellen 12 und Fotosensoren 14 (lediglich ein derartiges Paar ist aus Gründen
der Einfachheit gezeigt) werden auf ausgewählte Orte auf der Behälteroberfläche fokussiert. Eine unterschied-
■ *
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liehe Anzahl und Anordnungen von Lichtquellen und Fotosensoren
können verwendet werden, wie dieses aus dem Stand der Technik wohl bekannt ist. Vorzugsweise werden mehrere
Materialfehlerdetektoren verwendet, wobei jeweils ein derartiger Detektor für jeden Fotosensor verwendet wird.
Die Lichtquelle 12 ist vorzugsweise eine Gleichspannungslichtquelle. Das Licht wird von der Lichtquelle auf den
Behälter C gerichtet. Einfallendes Licht wird von einem Materialfehler, so z.B. einem Sprung oder einem Riß in
der Oberfläche des Behälters C durch Reflexion oder Transmission auf den Fotosensor 14 gerichtet.
Der Ausgang des Fotosensors 14 iit über eine RC-Schaltung
16 mit einem Verstärker 18 kapazitiv gekoppelt. Wie in Figur 1 dargestellt, weist der Verstärker 18 einen
nichtinvertierenden Operationsverstärker auf, so z.B. einen TLO82 mit einem Verstärkungsgrad von etwa 60:1.
Der Verstärker 18 wird zur Detektion von "hellen Spots" verwendet, d.h. einen Impuls von verstärktem oder sehr
hellem Licht, der von einem Materialfehler in dem Behälter C auf den Fotosensor 14 gelenkt wird. Für die
Detektion von "dunklen Spots" , d.h. einem relativen scharfen Abfall der Intensität des auf den Fotosensor 14
aufgrund eines Materialfehlers in dem Behälter C einfallenden Lichtes, wird ein Verstärker 18' entsprechend
Figur 6 anstatt des Verstärkers 18 verwendet. Beide Verstärker können auf einer einzigen gedruckten Schaltungsplatine vorgesehen werden; sie können abwechselnd mit
Hilfe von Kabel- oder Schaltverbindungen verwendet werden. Die Detektion von "dunklen Spots" und weitere Details
bezüglich des Verstärkers 18' werden in einem späteren Abschnitt der Beschreibung behandelt.
Der Ausgang (SHein) des Verstärkers 18 ist mit einer Abtast- und Halte- bzw. Speicherschaltung 20 verbunden,
die von einem programmierten Mikrocomputer 22 überwacht wird. Ein repräsentativer Zug eines Ausgangssignals des
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Verstärkers 18 ist in Figur 3A für den Fall eines scharfen Anstiegs der auf den Fotosensor 14 einfallenden Lichtintensität
gezeigt ("heller Spot").
Vorzugsweise ist die Abtast- und Speicherschaltung 20 eine gepufferte Abtast- und Speicherschaltung mit Spitzen*-
wertdetektion, wie dieses im Detail in Figur 2 dargestellt ist. Die Abtast- und Halteschaltung 20 enthält einen
Spitzenwertdetektor 24 , um die ansteigenden und abfallenden Flanken des SHein-Impulssignales zu detektieren. Der
Spitzenwertdetektor 24 ist eine wohl bekannte Schaltungskonfiguration, die einen nichtinvertierenden Operationsverstärker
vom TLO82-Typ aufweist, der mit einer Diode D1
verbunden ist.
Der Ausgang des Spitzenwertdetektors ist rait einem Analogschal
ter 26 vom AH0142-Typ verbunden. Der Analogschalter
26 ist in der Figur 2 in der Rücksetzstellung dargestellt,
wobei der Schalter S1 von dem Anschluß A entfernt und der
Schalter S2 mit dem Anschluß B verbunden ist. Bei dieser Stellung entlädt sich der Abtast-und Speicherkondensator
SHC nach Masse.
Das spitzendetektierte Signal am Anschluß A wird abgetastet und gespeichert, wenn der Analogschalter 26 in der
Freigabestellung ist. In dieser Freigabestellung ist der Schalter S1 mit dem Anschluß A verbunden und der Schalter
S2 wird vom Anschluß B getrennt.
Der Analogschalter 26 wird zwischen der Rücksetzstellung und der Freigabestellung durch ein Rücksetz/Freigabe (RE) Signal
gesteuert, das von dem Mikrocomputer 22 erzeugt wird. Das RE-Signal überführt den Analogschalter 26 in
stetig wiederholender Folge zwischen den Rücksetz- und Freigabestellungen, um so sukzessive Abtastwerte des
spitzendetektierten Signals am Anschluß A an einen Analog/ Digital-Wandler 30 zu liefern.
Der Abtast- und Speicherkondensator SHC wird von einem
1-zu-1-Verstärker 28 gepuffert, der einen TLO82-Operationsverstärker
aufweist, der in nichtinvertierender Art geschaltet ist. Ein repräsentatives Ausgangssignal
des Verstärkers 28, bezeichnet mit Vein, ist in Figur 3B dargestellt. Dieses Ausgangssignal umfaßt aufeinanderfolgende
Abtastwerte des verstärkten Fotosensorsignals.
Die Abtast- und Speicherschaltung 20 ist mit dem Analog/ Digital-Wandler 30 verbunden. Der Analog/Digital-Wandler
30 ist ein ADC0804-Analog/Digital-Wandler. Das Eingangssignal
für den Analog/Digital-Wandler ist das in Figur 3B gezeigte Ausgangssignal Vein des 1-zu-1-Verstärkers. Aufeinanderfolgende
Abtastwerte des Vein-Ausgangssignals des Verstärkers 28 werden in 8-Bit-Digitalworte von dem Analog/
Digital-Wandler umgewandelt.
Der Datenausgang des Analog/Digital-Wandlers ist über eine 8-Bit-Dreifachdatenleitung mit dem Mikrocomputer 22 verbunden.
Die Umwandlung der Abtastwerte des Fotosensorsignals durch den Analog/Digital-Konverter 30 wird durch
eineChip-Freigabe-(CE)- und ein Start-(SC)-Signal für
die Umwandlung gesteuert, die von dem Mikrocomputer erzeugt werden. Das Ende einer Umwandlung der Abtastwerte
wird durch ein Endsignal für die Umwandlung (EC-Signal) angezeigt, das von dem Analog/Digital-Wandler erzeugt
wird. Die Arbeitsweise der Analog/Digital-Wandlung in Abhängigkeit dieser Signale wird im folgenden in Verbindung
mit den Wellenzügen in Figur 3 näher erläutert.
Geschwindigkeitskompensation.
Vorzugsweise werden die Abtast- und Speicherschaltung und der Analog/Digital-Wandler 30 mit einer von dem Mikrocomputer
22 bestimmten Geschwindigkeit betrieben, die auf die Geschwindigkeit abgestellt ist, mit der der Behälter
durch die Inspektions- bzw. Prüfstation bewegt wird. Die Geschwindigkeit, mit der der Behälter durch die
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Inspektionsstation bewegt wird, bestimmt die Dauer des Inspektionsintervalls, d.h. die Zeit, die für die Inspektion
bzw. Überprüfung des Behälters nach Materialfehlern zur Verfügung steht. Wenn die Maschinengeschwindigkeit
ansteigt, ist entsprechend weniger Zeit für die Inspektion der Behälter verfügbar. Wenn nicht die Abtastgeschwindigkeit
erhöht wird, werden dementsprechend zu wenig Abtastungen des Fotosensorsignals vorgenommen
und die Systemauflösung wird schlechter. Trotz einer Verringerung der Dauer des Inspektionsintervalls ist es
wünschenswert, zumindest eine gewisse minimale Anzahl von Abtastwerten zu erhalten,um eine ausreichende Systemauflösung
bzw. Genauigkeit zu erhalten. Die effektive Abtastrate bzw. die Rate, mit der Abtastwerte dem Mikrocomputer
zugeliefert werden, wird daher automatisch variiert, um sicherzustellen, daß eine geeignete Anzahl
von Abtastwerten erhalten wird, wenn die Maschinengeschwindigkeit variiert.
Beispiel;
üblicherweise wird eine Folge von Behältern durch die
Inspektionsstation in Reihe auf einem angetriebenen Förderband transportiert. Ein in der Geschwindigkeit einstellbarer
, nicht dargestellter Rotationsförderer in der Inspektionsstation faßt jeden Behälter und dreht ihn um
seine Längsachse. Wenn der Container gedreht wird, kann er zeitweilig angehalten bzw. von dem Förderband abgezogen
werden oder er kann weiterhin auf dem Förderband durch die Station kontinuierlich transportiert werden.
Wenn der Behälter während der Drehung angehalten wird, dann können die Lichtquelle 12 und der Fotosensor 14
stationär in der Inspektionsstation montiert sein. Vorzugsweise setzt jedoch der Behälter seine Bewegung auf
dem Förderband, während er gedreht wird, durch die Inspektionsstation
fort ; in diesem Falle sind die Lichtquelle 12 und der Fotosensor 14 auf einem Wagen montiert,
der sich synchron mit dem Förderband bewegt, wie dieses
BAD ORIGINAL
- '"" "··'-" '■*"··■ 33 1 67
-19-wohl bekannt ist.
In beiden Fällen ist es wünschenswert, den Behälter etwas mehr als 36 0° während eines Inspektionsintervalles zu
drehen, um sicherzustellen, daß die gesamte Oberfläche des Behälters überprüft wird. Vorzugsweise wird hierzu
der Behälter 1 1/8-Umdrehungen bzw. 405° gedreht. Wenn die Maschinengeschwindigkeit ansteigt, wird der Behälter
schneller durch die 405°-Drehung in der Inspektionsstation gedreht. Der Mikrocomputer 22 variiert automatisch
die Arbeitsgeschwindigkeit der Abtast- und Speicherschaltung 20 und des Analog/Digital-Konverters 30, um sicherzustellen,
daß die gewünschte Anzahl von Abtastwerten bei jedem Inspektionsintervall und bei jeder Maschinengeschwindigkeit
erhalten wird.
Es soll als Beispiel eine maximale Maschinengeschwindigkeit von 240 Behältern pro Minute, die die Inspektionsstation passieren, angenommen werden. Ein Inspekticns-
intervall ist typisch beschränkt auf ein Drittel der Zeit, die der Behälter braucht, um durch die Inspektionsstation
zu laufen. In diesem Falle ist die Durchlaufzeit für einen
Behälter durch die Inspektionsstation 0,250 Sekunden. Das kürzeste zu erwartende Inspektionsintervall ist daher
0,0833 Sekunden.
Es gibt eine maximale Rate, mit der Abtastwerte von der
Abtast- und Speicherschaltung 20 und dem Analog/Digital-Wandler 30 dem Mikrocomputer zugeführt werden können.
Diese Rate ist wesentlich festgelegt durch die Zeit, die für den Analog/Digital-Wandler zur Ausführung einer
Wandlung notwendig ist. Der Mikrocomputer ist so programmiert, daß er die Abtast- und Halteschaltung 20 und
den Analog/Digital-Wandler 30 im Tandembetrieb steuert, so daß Abtastwerte dem Mikrocomputer mit maximaler Rate
bzw. Geschwindigkeit zugeführt werden, wenn die Maschine mit maximaler Geschwindigkeit arbeitet. Für den beschriebenen
Analog/Digital-Wandler ist die maximale Rate,
ORIGINAL INSPECTED
-20-mit der Abtastwerte dem Mikrocomputer zugeführt werden werden können, ungefähr 200 Mikrosekunden pro Abtastwert.
Dementsprechend werden etwa 416 Abtastwerte während 0,0833 Sekunden, d.h. ist die kürzeste zu erwartende
Inspektionszeit, erhalten und in digitaler Form dem Mikrocomputer übergeben.
Wenn die Maschinengeschwindigkeit abnimmt, steuert der Mikrocomputer 22 die Abtast- und Halteschaltung 20 und
den Analog/Digital-Wandler 30 mit geringeren Geschwindigkeiten
um sicherzustellen, daß etwa 416 Abtastwerte dem Mikrocomputer 22 bei einer 405°-Drehung des Behälters
während eines beliebiqen Inspektionsintervalls übergeben werden.
Wenn - unter den vorhergehenden Annahmen - die Maschinengeschwindigkeit
herabgesetzt wird, um lediglich 150 Behälter pro Minute durch die Inspektionsstation zu führen,
dann ist das Inspektionsintervall etwa 0,1333 Sekunden
lang. Um sicherzustellen, daß 416 Abtastwerte während des Inspektionsintervalls erhalten werden, müssen die Abtast-
und Speicherschaltung 20 und der Analog/Digital-Wandler 30 von dem Mikrocomputer so gesteuert werden, daß alle
320 Mikrosekunden ein Abtastwert an den Datenausgängen des Analog/Digital-Wandlers anliegt.
Wenn die Maschinengeschwindigkeit weiter verringert wird, um lediglich 60 Behälter pro Minute durch die Inspektionsstation zu führen, d.h. mit der langsamsten Maschinen-
geschwindigkeit, dann steigt das Inspektionsintervall auf etwa 0,333 Sekunden an. Um dementsprechend während des
Inspektionsintervalls 416 Abtastwerte an den Mikrocomputer zu liefern, steuert der Mikrocomputer die Abtast-
und Speicherschaltung 20 und den Analog/Digital-Wandler 30 mit einer reduzierten Geschwindigkeit von
801 Mikrosekunden pro Abtastung.
Bei allen oben gelieferten Beispielen werden 416 Abtast-
"······■ 331671^
werte an den Mikrocomputer pro einer 405°-Drehung des
Behälters geliefert- In anderen Worten ausgedrückt, liegt am Ausgang des Anaiog/Digital-Wandlers zumindest alle
ein Grad der Umdrehung des Behälters ein Abtastwert an.
Dies gewährleistet, daß der Computer mit einer gleichmäßigen Information bei allen Maschinengeschwindigkeiten
bedient wird.
Änderung der Abtastrate:
Die Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit des Analog/Digital-Wandlers
30 unter Steuerung des programmierten Mikrocomputers 22 wird deutlich anhand der Impulsdiagramme in
Figur 4 dargestellt.
In Bezugnahme auf Figur 4 wird die Zeit, die der Mikrocomputer benötigt, um eine Steigungsberechnung, die
weiter unten näher beschrieben ist, auszuführen, und einen neuen Abtastwert zu erhalten und zur Vorbereitung der
nächsten Steigungsberechnung an den Mikrocomputer zu übermitteln, als "Datenzyklus" bezeichnet. Es gibt etwa
416 solcher Datenzyklen für die oben angegebenen Beispiele, und zwar jeweils einen für jeden Abtastwert.
Während jedes Datenzyklusses wandelt der Analog/Digital-Wandler den analogen, von der Abtast- und Speicherschaltung
20 gelieferten Abtastwert in digitale Form um. Die Zeit, die der Analog/Digital-Wandler benötigt, um einen
Äbtastwert in digitale Form innerhalb des Datenzyklusses umzuwandeln, ist festgelegt und in Figur 4 als "Wandlerzeit"
bezeichnet. Die Abtast- und Speicherschaltung 20 wird zwj.sch.cn aufeinanderfolgenden Datenzyklen durch das
Rücksatz; ■ b;v·« ME-Signal zurückgesetzt.
Das Chip-Freigabe- oder CE-Signal schaltet den Analog/
Digital-Wandler während einer Steigungsberechnung durch den Mikrocomputer ab. Wenn die Steigungs- bzw. Flankenberechnunii
ausgeführt ist, dann gibt die Vorwärtsflanke LCE c3ss CF-Ixnpulses (negative Flanke) den Analog/Digital-
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Wandler frei, und der Startimpuls (SC) für die Umwandlung (negative Flanke) leitet eine festgelegte Zeit
danach eine neue Umwandlung des jüngsten Abtastwertes in digitale Form ein.
5
Die Umwandlung des Abtastwertes in digitale Form erfolgt während des Endsignales (EC-Signal) für die Wandlung
mit positiver Flanke. Die Vorwärtsflanke TEC des EC-Impulses
zeigt an, daß die Umwandlung abgeschlossen ist. Der Mikrocomputer erfaßt die Vorwärtsflanke des EC-Impulses und
erzeugt ein Ausgang-Freigabe-(OE)-Signal mit negativer Flanke eine bestimmte Zeit danach. Das OE-Signal setzt
die Ausgänge des Konverters in die Lage, den neuesten digitalen Abtastwert dem Mikrocomputer über die Drei-
IB fachdatenleitung zu übermitteln. Der Mikrocomputer verwendet
den jüngsten digitalen Abtastwert, um eine Steigungsberechnung in dem unmittelbar folgenden Datenzyklus auszuführen.
Indem der Mikrocomputer den Zeitpunkt ändert, zu dem die
Vorwärtskante des CE-Signals bei Variation der Maschinengeschwindigkeit
erscheint, ändert der Mikrocomputer auch die effektive Abtastrate und stellt so sicher, daß die
gewünschte Anzahl von Abtastwerten für jede beliebige Länge eines Inspektionssignals erhalten wird.
Detektion von Änderungen in der Maschinengeschwindigkeit:
Der Mikrocomputer erhält eine Zählung von Zeitsteuerimpulsen
während jedes Inspektionsintervalls. Beginn und Ende eines Inspektionsintervalls wird von einem nockengesteuerten
Schalter 46 (Figur 9) signalisiert. Die Arbeitsweise dieses Schalters 46 ist bekannt. Der Schalter 46 wird synchron
mit dem Fördererantrieb (nicht dargestellt) betrieben und erzeugt während eines Maschinenzyklusses einen Maschinenbetriebsimpuls
(MA-Irnpuls mit negativer Flanke), wie
dieses in Figur 5 dargestellt ist. Die Dauer des MA-Impulses
entspricht der Dauer des Inspektionsintervalls. Dement-
sprechend wird jeder Anstieg in der Maschinengeschwindigkeit, d.h. der Geschwindigkeit, mit der Behälter durch
die Inspektionsstation transportiert werden, in einer schnelleren Betätigung des Schalters 46 und einem kürzeren
MA-Impuls resultieren. Für eine Maschinengeschwindigkeit
von 240 Behältern pro Minute ist der MA-Impuls ungefähr 0,833 Sekunden lang, wie oben bereits erläutert.
Wie weiter unten in Verbindung mit der Figur 5 näher erklärt,
wird der MA-Impuls von einem Zentralrechner bzw. Hauptcomputer 4 4 aufgenommen. Wenn der MA-Impuls detektiert
wird, erzeugt der Hauptcomputer einen Kanal-Abfrageimpuls (Cl-Impuls mit positiver Flanke). Der Cl-Impuls
leitet einen Datenzyklus ein. Der Cl-Impuls wird eine kurze, jedoch festgelegte Zeit nach der Vorwärtskante
des MA-Impulses erzeugt, dies aus Gründen einer Diagnoseroutine. Die Rückflanken der MA- und Cl-Impulse fallen
zusammen. Während des Cl-Impulses zählt der Mikrocomputer
hochfrequente Impulse, die z.B. alle 70 Mikro-Sekunden von einem hier nicht gezeigten internen Mikrocomputer-Oszillator
erzeugt werden. Die Anzahl der internen Oszillatorimpulse ist daher kennzeichnend für die
Maschinengeschwindigkeit. Am Ende des Cl-Impulses wird diese Anzahl zur Verwendung in dem nächsten Inspektionsintervall
gespeichert.
Jeder Wechsel in der Maschinengeschwindigkeit spiegelt sich wieder als ein Wechsel der internen Oszillatorzählung am Ende des Cl-Impulses. Auf der Basis dieser
Änderung verändert der Mikrocomputer automatisch den Zeitpunkt, an dem die Vorderflanke LCE des CE-Impulses
erscheint. Wenn die Maschinengeschwindigkeit ansteigt, erscheint die Vorderflanke des CE-Signals früher, so
daß dadurch die Datenzyklusfrequenz angehoben wird. Wenn die Maschinengeschwindigkeit abfällt, erscheint die
Vorderflanke des CE-Signales später, wodurch die Datenzyklusf requenz entsprechend reduziert wird. Bis die
Vorderflanke des CE-Impulses erscheint, bleibt der Analog/
Digital-Konverter außer Funktion , der Start- bzw. SC-Impuls für die Umwandlung kann nicht erzeugt werden
und außerdem kann kein weiterer Abtastwert umgewandelt und dem Mikrocomputer übergeben werden. Auf diese Weise
wird die effektive Abtastrate, d.h. die Folgerate, mit der Abtastwerte der Fotosensorsignale dem Mikrocomputer
zugeführt werden können, variiert als Funktion der Maschinengeschwindigkeit.
Steigungsberechnung:
In Figur 9 ist ein Funktionsblockdiagramm für die Betriebsweise des' Mikrocomputers 22 dargestellt. Während
aufeinanderfolgender Datenzyklen werden digitale Abtast-IB
werte von dem Analog/Digital-Wandler 30 zu dem Mikrocomputer geleitet, indem diese Abtastwerte zeitweilig
in einem Speicher 32 gespeichert werden. Vorzugsweise werden in dem Speicher 32 vier aufeinanderfolgende Abtastwerte
gespeichert, die von dem Analog/Digital-Wandler übermittelt werden. Die Abtastwerte sind in Figur 9 mit
S1 bis SA bezeichnet. Jeder Abtastwert ist ein 8-Bit-Wort, das über die Datenleitung übermittelt worden ist,
die den Analog/Digital-Wandler mit dem Mikrocomputer verbindet. Sobald ein neuer Abtastwert in dem Speicher
32 abgespeichert wird, wird der älteste gespeicherte Abtastwert S1 aus.dem Speicher in eine logische Differenzbzw.
Subtrahierschaltung 34 geschoben. Jeder Abtastwert wird demnach in dem Speicher für vier Datenzyklen gespeichert,
außerdem für dLe Steigungsberechnung über zwei Datenzyklen verwendet und anschließend weitergegeben.
Das Schema der Abspeicherung und ■Informationsrückgewinnung, das im Konzept in Figur 9 dargestellt ist, ist
das bekannte Schema (FIFO-Schema: First-in, First-out)
entsprechend eines Schieberegisters. Vorzugsweise ist der Mikrocomputer 22 programmiert, um die analog/digitalgewandelten
Abtastwerte auf FIFO-Grundlage zu speichern und wiederzufinden, wobei ein Speichertaster (Memory
Pointer) verwendet wird. Auf diese Weise werden Abtast-
BAD ORIGINAL COPY
' '"*"··· 33 Ί 67 1
werte nicht durch tatsächliche Schaltungen geschoben, um die gewünschten Speicher- und Wiedergewinnungsmuster
zu erhalten.
Die logische Differenzschaltung 34 benutzt bekannte .
arithmetische logische Operationen, um die Differenz zwischen dem ältesten Abtastwert S1 und dem jüngsten Abtastwert
S4 abzuleiten, die beide während jedes Datenzyklusses in dem Speicher 32 gespeichert sind. Die berechnete
Differenz ist ein Maß für die Steigunq des Fotosensor-Ausgangssiqnals und wird in einer Vergleichslogik 36 mit einem Steigungsschwellenwert in Form einer
vorgewählten und in einer Speichertabelle 38 gespeicherten Zahl verglichen. Die Speie1, ertabelle 38 kann z.B.
15 derartiger Zahlen entsprechend 15 SfceigungsSchwellenwerten
enthalten.
Der Mikrocomputer 22 ist dazu programmiert, um eine einzelne Zahl aus der Speichertabelle 38 für den Vergleich
der berechneten Steigung auszuwählen, basierend auf der Einstellung eines digitalen Vorwähl-Bereichsschalters 40.
Die Einstellung des Vorwählschalters 40 dient als Adresse für die Speichertabelle 38. Alle in der Speichertabelle
gespeicherten Zahlen sind empirisch anhand einer Zufallsverteilung
von Behältern mit sortierten Materialfehlerarten abgeleitet. Diese Zahlen können von Anwendungsfall
zu Anwendungsfall abhängig von der Art des zu inspizierenden Behälters und der Art der erwarteten Materialfehler variieren,
Die vorgenannten Berechnungen werden im Laufe aufeinanderfolgender
Datenzyklen wiederholt, um eine "laufende" Steigungsberechnung , d.h. aufeinanderfolgende Steigungsbzw. Flankenberechnungen über das Inspektionsintervall zu
erhalten. Bei dem vorliegenden Beispiel haben Inspektions-Intervalle
unterschiedlicher Länge jeweils etwa 416 Datenzyklon. Wenn während eines beliebigen Datenzyklusses die
Differenz, die von der logischen Differenzschaltung 34
berechnet ist, die vorgewählte , aus der Speicher-
BAD ORIGINAL C0PY
"■-* 3316713
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tabelle 38 gewonnene Zahl übersteigt, erzeugt die Vergleichslogik 36 ein Ausschuß-(RO)-Signal, das anzeigt,
daß der Behälter ausgeschieden werden sollte (Figuren 5 und 9) .
Ausschuß- (RO) -Signal*.
Das RO-Signal kann zur Aktivierung eines Ausscheideinechanismus
42, z.B. eines Auswurf armes , verwendet werden, um den Ausschußbehälter von dem Förderband herunterzuschieben.
Hierzu wird das RO-Signal dem Hauptcomputer 44 übermittelt. Dieser Hauptcomputer t.riggert den Ausscheidemechanismus
42 , sobald das RO-Signal empfangen wird. Das RO-Signal wird ebenfalls verwendet, um einen
Ig internen Zähler in dem Hauptcomputer 44 hochzuschalten,
um so eine Zählung der Anzahl der Behälter zu erhalteil /
die bereits ausgeschieden worden sind.
Der Hauptcomputer 44 erhält ferner eine Zählung der gesamten Anzahl der bereits in der Inspektionsstation inspizierten
Behälter. Hierzu ist ein Kontaktschalter 47 an der Inspektionsstation vorgesehen, um die Präsenz
eines Behälters während eines Inspektionsintervalls , d.h. während eines MA-Impulses zu detektieren. Der Hauptcomputer
44 tastet die Stellung der Schalter 46 und 47 ab und bestimmt dann, ob ein Data-Zyklus iniitiert werden
soll, wie dies detailliert weiter unten beschrieben wird. Wenn der Schalter 4 7 die Anwesenheit eines Behälters
anzeigt, übermittelt der Hauptcomputer einen Kanalabfrageimpuls (CI) an den Mikrocomputer und stellt einen internen
Zähler um eine Stelle höher, der die Anzahl der Behälter angibt, die in die Inspektionsstation bereits eingetreten
sind.
Der Hauptcomputer 44 ist mit einer konventionellen numerischen Anzeige 48 verbunden. Die Anzahl der insgesamt
inspizierten Behälter und die Anzahl der ingesamt durch den Materialfehlerdetektor 22 ausgeschiedenen Be-
hälter wird auf der Anzeige 48 vom Hauptcornputer gesteuert
angezeigt.
Die Erfindung wurde bisher zur Vereinfachung anhand eines einzigen Materialfehlerdetektors 22 beschrieben. Der
Hauptcomputer 44 hat jedoch die Fähigkeit, Daten von mehreren, z.B. 12 Materialfehlerdetektoren zu verarbeiten,
wobei jeder Materialfehlerdetektor einem Fotosensor 12 zugeordnet ist, der auf einen speziellen Oberflächenbereich
des Behälters fokussiert ist. Die Information eines jeden Fehlerdetektors, so z.B. die gesamte
Anzahl der inspizierten bzw. der ausgeschiedenen Behälter , wird von dem Hauptcomputer 4 4 zur Ansteuerung
der Anzeige 48 verwendet. Der Hauptcomputer 44 summiert z.B. die Anzahl der von jedem Materialfehlerdetektor inspizierten
Behälter, um so die Gesamtzahl aller inspizierten und geprüften Behälter abzuleiten. Der Computer
44 summiert weiterhin die Anzahl der von jedem Fehlerdetektor ausgeschiedenen Behälter, um so die Gesamtzahl
aller ausgeschiedener Behälter abzuleiten. Die Gesamczahl aller inspizierten Behälter wird ebenso wie die
Anzahl der von jedem Materialfehlerdetektor ausgeschiedenen Behälter über die Anzeige 48 angezeigt.
Anzeige des Ausschusses:
Für jeden Materialfehlerdetektor (Figur 1) ist eine Ausschußlampe
54 und eine Signallampe 56 vorgesehen; beide Lampen sind LED, d.h. lichtemittierende Dioden. Die
Ausschußlampe 54 liefert eine ununterbrochenes Signal während eines gesamten Inspektionsintervalls, wodurch
angezeigt wird, daß der Behälter Ausschuß ist. Die Signallampe 56 gibt ein impulsartiges Signal mit einer
Dauer ab, die durch die Dauer der Schwankung des durch einen Materialdefekt verursachten Signals an den Fotosensorausgang
bestimmt ist.
Die Betriebsweise der LED-Lampen 54 und 56 für einen
BAD ORIGINAL
Materialfehlerdefcektor während aufeinanderfolgender
Inspektionsintervalle und Bedingungen ist in Figur 5 dargestellt. In dem ersten Inspektionsintervall zeigt
der Behälter zwei Materialfehler. Während eines Maschinenzyklusses werden der nockengesteuerte Schalter 46 und
der Kontaktschalter 47 durch den Hauptcomputer 44 abgetastet. Der Schalter 46 erzeugt einen negativen MA-Impuls,
der das Inspektionsintervall angibt.. Der Schalter 47 erzeugt einen mit NB bezeichneten Negativ-Impuls , und
zwar lediglich dann, wenn kein Behälter in der Inspektionsstation anwesend ist. Das CI-Signal wird von dem Hauptcomputer
eine kurze, jedoch festgelegte Zeit nach dem Beginn des MA-Signales erzeugt, um dem Hauptcomputer die
Gelegenheit zu geben, die RO-Signalleitung während einer
Diagnostikroutine zu überwachen, wie im folgenden beschrieben. Der Cl-Impuls wird simultan von allen Materialfehlerdetektoren
empfangen. Wenn das NB-Signal die Anwesenheit eines Behälters anzeigt, sendet der Hauptcomputer
44 den Cl-Impuls zu dem Mikrocomputer 22. Hierdurch werden die oben in Verbindung mit Figur 4 beschriebenen
Datenzyklen eingeleitet.
In dem in Figur 5 gezeigten Beispiel fluktuiert das SHein-Eingangssignal für die Abtast- und Speicherschaltung
20 eines Materialfehlerdetektors entsprechend den Behälterdefekten , wobei zwei impulsartige Signale während
des ersten Cl-Impulses erzeugt werden. Es wird angenommen/
daß die Anstiegs- und Abstiegsflanken jedes SHein-lmpulssignals
aufeinanderfolgende Steigungswerte erzeugen, die den vorgewählten Schwellenwert übersteigen. Als Ergebnis
wird der Mikrocomputer 22 die Signallampe LED 56 über einen Transistor Q.1 anschalten, wobei dann-idiese
Lampe so lange eingeschaltet bleibt, wie die berechnete Steigung den vorgewählten Schwellenwert überschreitet.
Wenn die berechnete Steigung unter den Schwellenwert fällt, dann schaltet der Mikrocomputer den Transistor
Q1 aus, wodurch die Signallampe 56 erlischt.
Wenn zunächst ein Ausschuß detektiert wird, was durch Einschalten der Signallampe 56 angezeigt wird, dann
wird auch die Ausschußlampe LED 54 von dem Mikrocomputer über einen Transistor Q2 angeschaltet. Die Ausschußlampe
LED 54 wird eingeschaltet gehalten, auch wenn die lichtemittierende Signaldiode 56 gegebenenfalls abgeschaltet
wird, und zwar so lange, bis der nächste CI-Impuls von dem Hauptcomputer empfangen wird. Auf diese
Weise muß das Ausschuß- bzw. RO-Signal zum Ausscheiden
eines Behälters erzeugt sein, bevor die Ausschußlampe 54 abgeschaltet wird.
Am Ende eines CI-Impulses sendet der Mikrocomputer das RO-Signal zu dem Hauptcomputer 14. Wie in Figur 5 gezeigt,
wird der CI-Impuls durch den Hauptcomputeram Ende des MA-Signales
beendet. Die Dauer des CI-Impulses variiert daher direkt mit der Dauer der MA-Impulse und der Maschinengeschwindigkeit
.
Kein Behälter in der Inspektionsstation·.
Wenn der Schalter 47 anzeigt, daß kein Behälter in der Inspektionsstation während des nächsten Inspektionsintervalles
gegenwärtig ist, und zwar durch einen negativen NB-Impuls, wie in Figur 5 gezeigt, dann erzeugt
der Hauptcomputer 44 keinen CI-Impuls. Der Hauptcomputer tastet die MA- und NB-Signalverläufe im einzelnen ab.
Wenn die Vorwärtsflanke LNB des NB-Impulses vor die Vorwärtskante LMA des MA-Impulses gelangt, dann erzeugt
der Hauptcomputer keinen CI-Impuls; vgl. Figur 5. Entsprechend führt auch kein Mikrocomputer 22 einen Data-Zyklus
aus, ebenso wird kein Abtastwert von irgendeinem Digital/Analog-Wandler übernommen, und keine Steigungsberechnung wird von einem Materialfehlerdetektor ausge-
führt.
Diagnostik-Test und Diagnostikroutine:
Wie aus den Figuren 5 und 9 hervorgeht, erzeugt der
Hauptcomputer 44 für alle Mikrocomputer der einzelnen Fehlerdetektoren einen Cl-Impuls kurze Zeit nach Auftreten
der Vorwärtskante LMA des MA-Impulses. Während dieses kurzen Intervalles, welches im folgenden als
"Diagnoseintervall" bezeichnet wird, tastet der Hauptcomputer den Signalzug aller RO-Ausgangssignale aller
Mikrocomputer ab. Normalerweise ist eine RO-Leitung im niedrigen Zustand, bzw. "tief" während eines MA-Impulses.
Wenn eine beliebige ROrLeitung während eines Diagnoseintervalles nicht tief ist, so zeigt dieses eine Fehlfunktion
an oder daß ein Fehlerdetektor defekt ist. Der Computer 44 zeichnet diese Bedingung für jeden beliebigen
Fehlerdetektor auf, indem er das Abtastergebnis im Speicher abspeichert.
Der Hauptcomputer erzeugt dann den Cl-Impuls, um für jeden Fehlerdetektor einen Datenzyklus einzuleiten. Der Mikrocomputer
eines jeden Fehlerdetektors ist programmiert, um einen kurzen Diagnoseimpuls (DlAG) bei der Detektierung
der Vorwärtsflanke LCI des Cl-Impulses zu erzeugen. Der
Hauptcomputer tastet wiederum die Zuge der RO-Ausgangssignale der einzelnen Mikrocomputer ab. Wenn ein DIAG-Impuls
nicht an einer beliebigen RO-Ausgangsleitung erscheint, so zeigt dieses eine Fehlfunktion eines Mikrocomputers
an. Der Hauptcomputer nimmt diese Bedingung für jeden Mikrocomputer wahr, indem das Abtastergebnis in den
Speicher eingeschrieben wird.
Im Laufe des DIAG-Impulses ist jeder Mikrocomputer frei,
einen oben beschriebenen Datenzyklus auszuführen. Der Hauptcomputer ignoriert jedoch jedes Signal auf der RO-Leitung
eines Materialfehlerdetektors, welches ein "hoch"-Niveau während des Diagnoseintervalls vor der
Vorwärtskante Lei des Cl-Impulses erzeugt oder welches kein DIAG-Impuls erzeugte. Zusätzlich steuert der Hauptcomputer
die Anzeige 48 an, um eine Warnung, z.B. HELP, gemeinsam mit der Nummer oder einem anderen Kennzeichen
für den fehlerhaften Materialfehlerdetektor anzuzeigen.
Der Hauptcomputer 44 steuert ebenfalls die Anzeige 48,
um so eine Zahl zur Kennzeichnung der Maschinengeschwindigkeit anzuzeigen, d.h. die Anzahl der pro Minute
inspizierten Behälter. Hierzu ist ein externer Zeitgeber 58 (Figur 9) mit dem Hauptcomputer 44 verbunden. Wenn der
Zeitgeber abläuft, berechnet der Hauptcomputer die Maschinengeschwindigkeit, indem er die Gesamtzahl der
inspizierten Behälter durch die Dauer des Zeitgeberintervalls teilt, anschließend das Ergebnis durch einen geeigneten
Maßstabsfaktor dividiert und schließlich das Produkt in digitaler Form der Anzeige 48 übermittelt.
Wenn z.B. ein 30 Sekunden-Zeitgeber verwendet wird, dividiert der Hauptcomputer die Gesamtanzahl der inspizierten
Behälter durch 30 (das Zeitgeberintervall) und verdoppelt das Ergebnis, um so eine Zahl zu erhalten, die die
Maschinengeschwindigkeit in Behältern pro Minute angibt. Selbstverständlich können auch andere Zeitgeberintervalle
als 30 Sekunden mit anderen Maßstabsfaktoren verwendet werden, um die Maschinengeschwindigkeit in Behälter pro
Minute zu berechnen.
Detektierung von dunklen Spotsi
Gewisse Materialfehler in der Behälteroberfläche, so wie
Splitter längs der inneren Fläche des Behälters oder Randfehler quer zu dem oberen Rand des Behälters , erscheinen
für den Fotosensor als "dunkle Spots". Diese Materialfehler stellen erhebliche Probleme für die
Detektierung dar, da die durch diese Materialfehler reduzierte
auf den Fotosensor einfallende Lichtmenge relativ klein ist verglichen zu dem Umgebungslicht. Die Detektierung
von Materialfehlern, die "helle Spots" erzeugen, d.h. von Materialfehlern, welche einen Anstieg der auf den
Fotosensor einfallenden Lichtmenge erzeugen, stellt keine solchen Probleme dar, da ein Anstieg in der auf den Fotosensor
einfallenden Lichtmenge üblicherweise relativ groß ist verglichen zu dem Umgebungslicht.
Um auch "dunkle Spots" zu detektieren, wird der nichtinvertierende
Verstärker 18 (Figur 1) ersetzt durch einen invertierenden Verstärker 18' mit relativ hohem Verstärkungsfaktor
(Figur 6). Der Verstärker 18' kann z.B. eine um den Faktor 2,5 oder mehr größere Verstärkung
als der Verstärker 18 aufweisen. Wie in Figur 1 dargestellt, hat der nichtinvertierende Verstärker 18 für
die Detektion von "hellen Spots" einen Verstärkungsfaktor von 60 R/R = 60/ Der Verstärkungsfaktor des invertierenden
Verstärkers 18' in Figur 6 ist 150 R1/R1 = 150 bzw.
2,5mal so groß wie die Verstärkung des Verstärkers
Ein "dunkler Spot" resultiert in einem relativ kleinen
negativ abfallenden impulsförmigen Signal am Ausgang der RC-Schaltung 16. Der invertierende Verstärker 18'
invertiert undverstärkt dieses Signal. Das Ausgangssignal des Verstärkers 18' wird dann der Abtast- und
Speicherschaltung 20 zugeleitet und wie oben beschrieben weiter bearbeitet.
Eine bevorzugte Anordnung der Lichtquelle 12 und des Fotosensors 14 zur Detektierung eines Splitters in
der inneren Fläche eines Behälters ist in Figur 7 gezeigt. Der Splitter 50 ist so ausgerichtet, daß er Licht zurück
in Richtung auf die Lichtquelle wirft, wodurch die Lichtmenge, die auf den Fotosensor 14 einfällt, reduziert
wird. Dieses resultiert in der Detektion eines "dunklen Spots" , wie oben beschrieben. Vorzugsweise werden
Lichtquelle 12 und Fotosensor "in einer Linie" ausgerichtet, d.h., daß die Lichtwege Pi.und P2 von der Lichtquelle
12 zu dem Behälter und von dem Behälter zu dem Fotosensor 14 in einer vertikalen Ebene liegen,die den
Behälter 10 schneidet.
Eine bevorzugte Anordnung zur Detektion von Randfehlern ist in Figur 8 dargestellt. Der Randfehler 52 erzeugt
eine Reduzierung in der auf dem Fotosensor 14 einfallenden Lichtmenge und wird als "dunkler Spot" wie oben
BAD ORIGINAL
beschrieben detektiert. Die Lichtquelle 12 und der Fotosensor 14 sind jeweils auf den oberen Rand des Containers
C ausgerichtet, so daß die Lichtwege P1 und P2 relativ spitze Viinkel Z1 und Z2 im Hinblick auf die Ebene des
oberen Randes (dargestellt durch gestrichelte Linien) einnehmen.