DE3428364A1

DE3428364A1 - Farberkennungsanordnung

Info

Publication number: DE3428364A1
Application number: DE19843428364
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 6109 Mühltal Ackermann; Rudolf 6100 Darmstadt Weber
Original assignee: INGENIEURBUERO RUDOLF WEBER KG; Ingenieurbuero Rudolf Weber Kg 6100 Darmstadt; WEBER RUDOLF INGBUERO KG
Current assignee: Laetus Am Sandberg Geraetebau 6146 Alsbach-H GmbH
Priority date: 1984-08-01
Filing date: 1984-08-01
Publication date: 1986-02-06
Also published as: DE3428364C2

Description

Farberkennungsanordnung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Anordnung zur Erkennung der Farbe von nicht selbstleuchtenden Körper, insbesondere solchen mit spiegelnder Oberfläche, mit drei auf verschiedene Grundfarben ansprechenden Lichtempfangselementen, die vom von den Körpern reflektierten Lichtstrom beaufschlagt werden.
Solche Anordnungen finden z. B. bei der Verpackung von Tabletten oder Dragees in der pharmazeutischen Industrie Anwendung zur Erkennung der Farbe der Tabletten. In manchen Packungen, insbesondere bei Kontrazeptiva, sind verschiedene Dragees unterzubringen, die sich durch ihre Farbe unterscheiden. Mittels einer optischen Anordnung soll dann vor dem Verschließen der Packung kontrolliert werden, ob die Anzahl und Verteilung der Dragees der einzelnen Sorten in der Packung richtig ist.
Diese Farberkennung ist besonders dann problematisch, wenn es sich um Dragees mit glänzender Oberfläche handelt, die in einer noch unverschlossenen Blisterpackung unter dem optischen Abtastgerät hindurchbewegt werden.
Während ruhende oder gleichförmig bewegte Körper mit matter, d. h. diffus reflektierender Oberfläche einer solchen Farberkennung leicht zugänglich sind, fuhren im betrachteten Anwendungsfall die Dragees unvermeidbare Zitterbewegungen in ihren Näpfen der Blisterpackung aus, was in Verbindung mit der glänzenden Oberfläche zu intensiven, konzentrierten und dabei erratischen Reflexionen führt, die bisher die Farberkennung unmöglich oder zumindest sehr unzuverlässig gemacht haben. Der Grund hierfür diir9te darin liegen, daß während der Abtastperiode die drei Lichtempfangselemente von Lichtströmen ganz unterschiedlicher Intensität beaufschlagt sein können, so daß es zu Fehlern in der Weise kommen muß, daß die Barbkomponente des vom stärksten Lichtstrom getroffenen Lichtempfangselements unrichtig hoch in die Auswertung der Messung eingeht, während umgekehrt ein nur schwach getroffenes Lichtempfangselement seine Farbkomponente mit entsprechend niedrigem Pegel meldet. Das Ergebnis der spektralen Analyse kann dann nicht dem tatsächlichen Anteil der Farbkomponenten am reflektierten Lichtstrom entsprechen.
An sich ist es bei optischen Abtastgeräten bekannt, den von den Körpern reflektierten Lichtstrom übPr Lichtleitelemente in Gestalt einer Vielzahl von Lichtleitfasern den Lichtemfangselementen zuzufahren, die dabei gruppen- weise gebündelt sein können. Hier geht es jedoch nicht um eine Farberkennung, sondern um Strichcodelesegeräte, und die einzelnen Lichtleitfasergruppen gehören gehören zu bestimmten in der Lichtempfangsfläche ausgebildeten, den Strichmarken entsprechenden Fenstern, um das jeweilige Vorhandensein oder Fehlen einer Strichmarke zu registrieren. Im Zusammenhang mit der beschriebenen Problematik der Farberkennung von sich rasch bewegenden Körpern mit spiegelnder Oberfläche können diese bekannten optischen Anordnungen nichts beitragen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer optischen Anordnung zur Erkennung der Farbe von nicht selbstleuchtenden Eorpern, die eine zuverlässige und schnelle Farberkennung auch unter erschwerten Bedingungen ermöglicht, insbesondere bei glänzenden und schnelle, erratische Bewegungen ausführenden Körpern.
Ausgehend von der Kombination des vorstehend beschriebenen Standes der Technik gelingt die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Gesamtheit der im Patentanspruch 1 genannten Merkmale. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung kommt es durch die Vielzahl der gleichmäßig verteilten Empfangsstellen für jedes der Lichtempfangselemente zu einer Mittelung der einzelnen Meßwerte über die gesamte Lichtempfangsfläche, so daß die auf den Besonder- heiten der Reflexionsbedingungen der Körper beruhenden Zufälligkeiten und Schwankungen ausgeglichen werden.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Anordnung gemäß Anspruch 5 erwiesen; gegenüber einer Anordnung mit zentraler Lichtaustrittsfläche und diese konzentrisch umgebender ringförmiger Lichtempfangsfläche ist diese Ausbildung von nochmals gesteigerter Zuverlässigkeit.
Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von zwei Ausführungsbdspielen erläutert. Es zeigt: Fig. 1 schematisch einen Abtastkopf einer optischen Anordnung zur Erkennung der Farbe von Körpern in einer Seitenansicht; Fig. 2 den Axialschnitt durch das Ende des Abtastrohres in einer ersten AusfEhrungsform; Fig. 3 die Ansicht des Stirnendes des Abtastrohres; Fig. 4 den Axialschnitt durch das Ende des Abtastrohres ein einer zweiten AusfWhrungsform.
Der in Fig. 1 ersichtliche Abtastkopf besteht aus einem schmalen (d. h. rechtwinklig zur Zeichenebene gemäß Fig. 1 eine geringe Erstreckung aufweisenden) Gehäuse 1, an dessen Umfangsfläche drei Lichtempfangselemente 2 r, 2 g, 2 b angeordnet oder angeschlossen sind. Das Lichtempfangselement 2 r ist empfindlich für rotes Licht, das Lichtempfangselement 2 g ist empfindlich für grünes Licht, und das Lichtempfangselement 2 b ist empfindlich für blauss Licht.
An einer anderen Umfangsstelle ist ein Abtastrohr 3 befestigt, unter welchem die Körper hinwegbewegt werden, deren Farbe zu erkennen ist.
An einer weiteren Umfangsstelle des Gehäuses ist eine Blitzlichtquelle 4 angeordnet oder angeschlossen, die zur Beleuchtung der Körper dient.
In einem z. B. durch Ausfräsen hergestellten Hohlraum 5 des Gehäuses 1 ist ein Lichtleitelement 6 in Gestalt einer Vielzahl von Lichtleitfasern verlegt, welches aus dem Abtastrohr 9 zu den Lichtempfangselementen 2 führt, wobei auf diesem Wege das Lichtleitelement 6 sich aufteilt in drei Lichtleitfasergruppen 7 r, 7 g, 7 b, von denen die Gruppe 7 r zum Lichtempfangselement 2 r, die Gruppe 7 g zum Lichtempfangselement 2 g und die Gruppe 7 b zum Lichtempfangselement 2 b führt.
Zwischen dem Abtastrohr 3 und der Lichtquelle 4 verläuft ein Beleuchtungs-Lichtleitelement 10, das ebenfalls aus einer Vielzahl von Beleuchtungs-Lichtleitfasern besteht.
Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, besteht das Abtastrohr 3 aus einem Innenrohr 12 und einem dieses konzentrisch umgebenden Mantelrohr 13. Die Lichtleitfasern 8 des Lichtleitelemente 6 sind vom Innenrohr 12 umschlossen,und ihre mit den Enden der Rohre fluchtenden Stirnflächen bilden in ihrer Gesamtheit die Lichtempfangsfläche 14.
Die Beleuchtungslichtleitfasern 11 verlaufen zwischen dem Innenrohr 12 und dem Mantelrohr 13,und und ihre Stirnflächen bilden eine Lichtaustrittsfläche 15, die die Lichtempfangsfläche 14 konzentrisch umgibt.
Die Stirnenden der Empfangslichtleitfasern 8 der einzelnen Gruppen 7 sind auf der Lichtempfangsfläche 14 gleichmäßig verteilt. In Fig. 3 sind die zum Lichtempfangselement 2 r führenden Lichtleitfasern 8 der Gruppe 7 r mit einem r bezeichnet, und in gleicher Weise sind die Lichtleitfasern der beiden anderen Gruppen bezeichnet. Es ist zu sehen, daß bei dicht gepackter schachbrettartiger Verteilung jede Faser 8 von Fasern der beiden anderen Gruppen umgeben ist.
Eine vollständige optische Anordnung zur Farberkennung z. B. von Dragees, die in einer noch unverschlossenen Blisterpackung in Reihen von z. B. zehn Dragees nebeneinanderliegen, würde aus zehn nebeneinander angeordneten Abtastköpfen bestehen, deren Abstände den Abständen der Dragees in einer Reihe entsprechen. Wenn sich dann im Betrieb Reihe um Reihe unter den Abtastrohren 3 hinwegbewegt, können sämtliche Dragees der jeweils im Abtastbereich befindlichen Reihe gleichzeitig durch Anblitzen mittels der Lichtquellen 4 oder einer für alle Beleuchtungs-Lichtleitelemente 10 gemeinsamen Blitzlichtquelle beleuchtet und das von ihnen reflektierte Licht analysiert werden.
Bei Betrachtung der Farberkennung eines einzelnen Körpers tritt dabei der Lichtstrom der Lichtquelle 4 aus den Stirnenden der Beleuchtungs-Lichtleitfasern 11 aus und beleuchtet den unter dem Abtastrohr 3 befindlichen Körper. Das von diesem reflektierte Licht fällt auf die Lichtempfangsfläche, wobei der reflektierte Lichtstrom, wie eingangs geschildert, stark inhomogen sein kann.
Auch wenn sich das reflektierte Licht jedoch auf einem nur einen Bruchteil der Lichtempfangsfläche 14 einnehmenden Fleck konsentricrt, ist durch die gleichmäßige Verteilung der Empfangs-Lichtleitfasern 8 sichergestellt, daß die Lichtempfangselemente 2 von jeweils etwa einem Drittel des gesamten empfangenen Lichtstroms beaufschlagt werden, so daß eine zuverlässige Analyse der Spektralkomponenten gewährleistet ist.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausbildung des Abtastrohres 3 ist den Stirnenden der Empfangs-Lichtleitfasern 8 ein Lichtmischer 20 in Form eines massiven Lichtleitelements vorgelagert. Seine Länge 1 beträgt wenigstens das Doppelte seines Durchmessers D. Dieser Lichtmischer hat die Wirkung , örtlich konzentrierte Reflex-Lichtströme bereits in gewisser, wenn auch nicht vollkommener Weise zu homogenisieren und stark konzentrierte Lichtströme auf etwas größere Querschnitte auszuweiten. Bei Verwendung eines solchen Lichtmischers wird es möglich, mit einer weniger feinen Rasterung der Lichtempfangsfläche auszukommen, d. h. eine geringere Anza'nl von dickeren Empfangs-Lichtleitfasern 8 zu verwenden.

Claims

PBTENTBNSPRuCHE 1. Optische Anordnung zur Erkennung der Farbe von nicht selbetleuchtenden Körpern, insbesondere solchen mit spiegelnder gewölbter Oberfläche, mit drei auf verschiedene Grundfarben ansprechenden Lichtempfangselementen (2), denen ein von den Körpern reflektierter Lichtstrom über ein Lichtleitelement (6) in Form einer Vielzahl von Lichtleitfasern (8) zugeleitet wird, deren eine Stirnenden in ihrer Gesamtheit die Empfangsfläche (14) fwn den reflektierten Lichtstrom bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem der Lichtempfangselemente (2) zumindest ungefähr jeweils ein Drittel der Gesamtanzahl der Lichtleitfasern fahrt und daß die Stirnenden der Lichtleitfasern jeder der drei Lichtleiterfasergruppen (7) zumindest annähernd gleichmäßig auf der Empfangsfläche (14) verteilt sind.
2. Optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfasem (8) in Höhe ihrer Stirnenden im Querschnitt schachbrettartig dicht gepackt sind und jede Faser einer Farbe (z. B. 8 r) nur von Fasern der anderen Farben (z. B. 8 g, 8 b) umgeben ist.
3. Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (4) sur Beleuchtung der Körper, deren Lichtstrom ihrer ein Beleuchtungs-Lichtleitelement (10) auf diese gerichtet ist.
4. Optische Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsstirnfläche (15) des Beleuchtungs-Tichtleitelements (10) der Lichtquelle (4) konzentrisch zur Lichtempfangsfläche (14) liegt.
5. Optische Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine ringförmige Lichtaustrittsfläche (15), die die Lichtempfangsfläche (14) konzentrisch umgibt.
6. Optische Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungs-Lichtleitelement (10) aus einer Mehrzahl von Lichtleitfasern (11) besteht und diese gleichmäßig auf der Lichtaustrittsfläche (15) verteilt sind.
7. Optische Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (4) eine Blitzlampe ist.
8. Optische Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen den Stirnflächen der Lichtempfangsfasern vorgeschalteten Lichtmischer (20).
9. Optische Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmischer (20) ein massives Lichtleitelement ist.
10. Optische Anordnung nach Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lange (l) des Lichtmischers mindestens gleich dem Doppelten seines Durchmessers (D) ist.