DE3316718A1

DE3316718A1 - Verfahren und vorrichtung zur detektion von materialfehlern

Info

Publication number: DE3316718A1
Application number: DE3316718A
Authority: DE
Inventors: Mark Horseheads N.Y. Claypool
Original assignee: Powers Manufacturing Inc
Current assignee: Emhart Glass SA
Priority date: 1982-05-06
Filing date: 1983-05-06
Publication date: 1983-11-10
Also published as: US4488648A; GB8312124D0; JPS5937406A; GB2119928B; CA1195407A; GB2119928A; DE3316718C2

Description

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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.

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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;

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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

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-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,

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-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-

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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.
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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-

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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-

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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

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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

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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.

Claims

Powers Manufacturing Inc., 1140 Sullivan Street, Elmira, New York 14902, USA

Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Materialfehlern

Patentansprüche

1.^Verfahren zur Detektion von Materialfehlern bei der Inspektion von einem oder mehreren Behältern, wobei zumindest ein Teil der Oberfläche eines Behälters innerhalb eines Inspektionsintervalles abgetastet und ein Signal mit einem Wert erzeugt wird, der auf den optischen Eigenschaften des abgetasteten Oberflächenbereiches des Behälters basiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsrate des Signalwertes berechnet wird, daß die berechnete Änderungsrate mit einer vorgewählten Zahl verglichen wird, und daß aufgrund dieses Vergleichs zwischen der berechneten Änderungsrate und der vorbestimmten Zahl ein Ausschußsignal erzeugt wird, das anzeigt, ob der Behälter ausgeschieden werden soll.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Berechnung der Änderungsrate des Signals dieses Signal innerhalb des Inspektionsintervalles wiederholt abgetastet wird, eine vorbestimmte Anzahl von Abtast-

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werten des Signales innerhalb des Inspektionsintervalls gespeichert und fortgeschrieben wird, und die Differenz zwischen den Werten eines ersten gespeicherten und eines zweiten gespeicherten Abtastwertes berechnet wird/ und daß zum Vergleich der berechneten Änderungsrate die Differenz zu einer vorgewählten Zahl gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurcfTgekermzeichnet, daß für die Berechnung der Äriderungsrate des Signals dieses Signal innerhalb des Inspektionsintervalles wiederholt mit einer Folgerate abgetastet wird, die von der Dauer des Inspektionsintervalles so abhängig ist, daß die Anzahl der innerhalb jedes beliebigen Inspektionsintervalles erhaltenen Abtastwerte etwa gleich ist, daß weiterhin eine vorbestimmte -Anzahl von Abtastwerten gespeichert und stetig in Folge fortgeschrieben wird, indem der älteste Abtastwert entfernt und der jüngste gespeichert wird, daß die Differenz zwischen dem ältesten und dem jüngsten gespeicherten Wert berechnet wird, und daß zum Vergleich der berechneten Änderungsrate und einer vorgewählten Zahl die berechnete Differenz mit einer vorgewählten Zahl verglichen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stetig wiederholend die Änderungsrate berechnet und die berechnete Änderungsrate mit einer vorgewählten Zahl mit einer Folgerate verglichen wird, die auf der Dauer des Inspektionsintervalls basiert.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter aufgrund dieses Vergleichs ausgeschieden wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal (Präsenzsignal) erzeuqt wird, das die Anwesenheit eines Behälters während eines Inspektionsintervalles anzeigt, und daß eine Zählung ; der insgesamt inspizierten Behälter aufgrund des

— Präsenzsignals erhalten wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch qe- \ kennzeichnet, daß eine Zählung der Anzahl von Ausschußbehältern aufgrund des Ausschußsignals erfolgt. j

8. Verfahren nach einem der Ansprüche -1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Licht von einer Lichtquelle, die an einem ersten Ort in bezug zu dem Behälter angeordnet ist auf die innere Fläche des Behälters gerichtet wird, daß Licht, das durch den Behälter hindurchgesandt wird, an einem zweiten Ort in bezug zu dem Empfänger detektiert wird, und daß der Weg des von dem Behälter hindurchgelassenen Lichtes von dem ersten Ort zu dem zweiten Ort in einer etwa vertikalen Ebene liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Licht von einer Lichtquelle, die an einem ersten Ort in bezug zu dem Behälter angeordnet ist, auf den oberen Rand des Behälters gerichtet wird, daß Licht, welches vom oberen Rand des Behälters reflektiert wird, an einem zweiten Ort in bezug zu dem Behälter detektiert wird, und daß der Weg des von dem Behälter reflektierten Lichtes von dem ersten zu dem zweiten Ort in einer etwa vertikalen Ebene liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtweg zwischen dem ersten Ort und dem oberen Rand des Behälters und der Lichtweg zwischen dem oberen Rand des Behälters und dem zweiten Ort die Ebene des

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oberen Randes des Behälters in einem relativ spitzen Winkel schneiden.

11. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer eines vorhergehenden Inspektionsintervalles bestimmt wird, und daß automatisch die Folgerate der wiederholten Abtastungen des Signales auf der Dauer des vorhergehenden Inspektionsintervalles basiert.

12. Vorrichtung zum Detektieren von Materialfehlern bei der Inspektion von einem oder mehreren Behältern mit einer Lichtquellenanordnung, mit der Licht auf zumindest einen Teil der Oberfläche des Behälters innerhalb eines Inspektionsintervalles gerichtet wird, mit einer Licht¹" detektiereinrichtung, um Licht, das von dem Behälter reflektiert oder durch den Behälter hindurchgelassen wurde, zu detektieren und um ein Signal zu erzeugen, das einen auf dem detektierten Licht basierenden Wert aufweist, gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung zum Berechnen der Änderungsrate des Signalwertes;

eine Einrichtung zum Vergleich der berechneten Änderungsrate mit einer vorgewählten Zahl;

eine Einrichtung zum Erzeugen eines Ausschußsignals, das aufgrund des Vergleiches zwischen der berechneten Änderungsrate und der vorgewählten Zahl anzeigt, ob ein Behälter als Ausschuß ausgeschieden werden soll.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Berechnung der Änderungsrate des Signalwertes eine Einrichtung zur stetigen wiederholten Abtastung des Signals innerhalb des Inspektionsintervalls, ferner eine Einrichtung zum Speichern und Fortschreiben

einer vorbestimmten Anzahl von Abtastwerten des Signals innerhalb des Inspektionsintervalls , und schließlich eine Einrichtung zum Berechnen der Differenz zwischen den Werten eines ersten gespeicherten Abtastwertes und eines zweiten gespeicherten Abtastwertes aufweist, und daß die Einrichtung zum Vergleich der berechneten Änderungsrate mit einer vorgewählten Zahl eine Einrichtung zum Vergleichen der berechneten Differenz mit einer vorgewählten Zahl aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Berechnung der Änderungsrate des Signalwertes eine Einrichtung zum stetigen wiederholten Abtasten des Signals innerhalb eines Inspektionsintervalls mit einer Abtastrate, die abhängig von der Dauer eines Inspektionsintervalls ist, so daß die Anzahl der während eines jeden Inspektionsintervalls erhaltenen Abtastwerte etwa konstant ist, ferner eine Einrichtung zum Speichern einer vorbestimmten Anzahl von Abtastwerten und zum Fortschreiben der gespeicherten Abtastwerte durch .-.Herausschieben des ältesten gespeicherten Abtastwertes und durch Einspeichern des jüngsten Abtastwertes, und schließlich eine Einrichtung zum Berechnen der Differenz zwischen dem ältesten gespeicherten Abtastwert und dem jüngsten gespeicherten Abtastwert aufweist, und daß die Einrichtung zum Vergleich der berechneten Änderungsrate mit einer vorgewählten Zahl eine Einrichtung zum Vergleich der berechneten Differenz mit einer vorgewählten Zahl aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Ausscheiden eines Behälters vorgesehen ist, die in Abhängigkeit der Einrichtung zum Erzeugen des Ausschußsiqnals auf-

grund des Vergleichs der berechneten Änderungsrate mit der vorgewählten Zahl arbeitet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur automatischen Bestimmung der Dauer eines vorhergehenden Inspektionsintervalls vorgesehen ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist/ um die Abtastrate der stetigen wiederholten Abtastung des Signals aufgrund der Dauer des vorhergehenden Inspektionsintervalles zu variieren.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Detektierung der Gegenwart (Präsenz) eines Behälters innerhalb eines Inspektionsintervalls und eine Einrichtung zum Zählen der Anzahl der detektierten Container vorgesehen sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Zählen der Anzahl der Behälter vorgesehen ist, die aufgrund des Ausschußsignals ausgeschieden werden sollten.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellenanordnung eine Einrichtung aufweist, um Licht von einem ersten Ort in bezug zu dem Behälter auf die Innenfläche des Behälters zu richten, und daß die Lichtdetektiereinrichtung eine Einrichtung umfaßt, um das durch den Behälter hindurchgelassene Licht an einem zweiten Ort in bezug zu dem Container zu detektieren, wobei der Weg des hindurchgelassenen Lichtes von dem ersten Ort durch den Behälter zu dom zweiten Ort in einer etwa vertikalen Ebene liegt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellenanordnung eine Einrichtung aufweist, um Licht von einem ersten Ort in bezug zu einem Behälter auf den oberen Rand des Behälters zu richten, und daß die Lichtdetektiereinrichtung eine Einrichtung umfaßt, um von dem oberen Rand des Behälters reflektiertes Licht an einem zweiten Ort in bezug zu dem Behälter zu detektieren, wobei der Weg des von dem Behälter reflektierten Lichts von dem ersten Ort zu dem zweiten Ort in einer etwa vertikalen Ebene liegt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtweg zwischen dem ersten Ort und dem oberen Rand des Behälters und der Lichtweg zwischen dem oberen Rand des Behälters und dem zweiten Ort die Ebene des oberen Randes des Behälters in relativ spitzen Winkeln schneiden.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur stetigen wiederholten Abtastung des Signals eine Abtast- und Speicherschaltung, ferner einen mit der Abtast- und Speicherschaltung verbundenen Analog/Digital-Wandler und eine Einrichtung aufweist, um automatisch die Betriebsgeschwindigkeit der Abtast- und Speicherschaltung und des Analog/Digital-Wandlers basierend auf der Dauer des Inspektionsintervalles zu variieren.

23. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Diagnosesignal erzeugt wird, daß das Vorhandensein oder das NichtVorhandensein dieses Diagnosesignals detektiert wird und daß das Ausscheiden eines Behälters verhindert wird, wenn das Nichtvorhandensein dieses Diagnosesignals detektiert wird.

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24. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Erzeugen eines Diagnosesignals, ferner eine Einrichtung zur Detektion des Vorhandenseins oder NichtVorhandenseins dieses Diagnosesignals und schließlich eine Einrichtung vorgesehen sind, um das Ausscheiden eines Behälters zu verhindern, wenn Nichtvorhandensein des Diagnosesignals detektiert wird.