DE3611535A1 - Vorrichtung zur automatischen ueberpruefung von transparenten objekten - Google Patents
Vorrichtung zur automatischen ueberpruefung von transparenten objektenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen
Überprüfung von transparenten Objekten, wie Gegenstände aus
Glas, auf Geometriefehler und grobe Wandstärkendefekte, ins
besondere auf Längsachsenschiefe und Objekthöhe, mit in
einem Meßfeld angeordneten Beleuchtungseinrichtungen und
einer Fördereinrichtung zum im wesentlichen horizontalen
Transport des Objektes durch das Meßfeld.
Für Behälterinspektion in der Glasindustrie werden verschie
dene Prüfsysteme herangezogen, die unter anderem auch inner
halb bestimmter Toleranzgrenzen eine Kontrolle der Höhe und
der Längsachsenlage ermöglichen. Insbesondere bei Flaschen
müssen auch Fehler im Halsbereich erkannt werden. Die zu
prüfenden Behältergrößen umspannen im allgemeinen einen wei
ten Bereich, so daß die eingesetzten Systeme nicht an jeden
vorliegenden Fall anpassbar sind. Des öfteren wird auch nur
eine ungefähre Kontrolle benötigt, um eine grobe Vorsor
tierung zu ermöglichen. Die bekannten Vorrichtungen eignen
sich hierfür insbesondere wegen des unnötigen gerätetech
nischen Aufwands nicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
mit einfachen Mitteln zu realisierende Vorrichtung zu schaf
fen, mit der eine Überprüfung der Objekte auf Geometrie
fehler, insbesondere im Öffnungsbereich des Behälters und
somit eine grobe Vorsortierung möglich ist. Ferner sollte
eine solche Vorrichtung mit einfachen Maßnahmen derart
justierbar sein, daß sie für jede Form und Größe der zu kon
trollierenden Gegenstände verwendet werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß min
destens eine Laserlichtquelle vorgesehen ist, deren Strahl
im Meßfeld eine Laserlichtschranke in einer zur Förderein
richtung im wesentlichen parallelen Ebene erzeugt, deren Ab
stand zur Fördereinrichtung geringer ist als die Höhe des
Objektes, und daß die Unterbrechung der Laserlichtschranke
mittels mindestens eines Detektors feststellbar ist. Vor
zugsweise werden zusätzlich mindestens zwei rückseitig be
leuchtete lineare Spalte parallel zu der Längsachse des Ob
jektes angeordnet. Die Signale von auf die Strahlungsrich
tung der Spalte ausgerichteten Detektoren werden in einer
Auswerteeinheit mit gespeicherten Standardwerten von Refe
renzobjekten verglichen. Weitere besondere Ausgestaltungen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprü
chen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere
zur Flascheninspektion bezüglich der Feststellung der Geome
triefehler und der Erkennung der Längsachsenlage, d. h. ob
die Flasche z.B. schief ist oder nicht. Insofern ist die
vorliegende Erfindung besonders im Rahmen einer Vorkon
trolle einsetzbar. Nach Feststellung der Geometriefehler
und Aussortierung defekter Objekte kann im Anschluß daran
eine Detailkontrolle erfolgen, mit der insbesondere Materi
alfehler feststellbar sind sowie eine Wandstärken- und
Bodenbeschaffenheitskontrolle durchgeführt werden kann.
Ein besonderer Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
die Führung des Laserlichtstrahls derart, daß im Meßfeld
eine bestimmte und der jeweils vorliegenden Form der Fla
schenmündung angepaßte Schranke entsteht. Im einfachsten
Fall läßt sich dies mit vier in einer Ebene oberhalb des
Transportbandes angeordneten Umlenkspiegeln realisieren. Ge
mäß einer besonderen Ausführungsform werden die Umlenkspie
gel auf zwei gegeneinander verschiebbaren Platten ange
bracht. Dadurch entsteht im Meßfeld etwa auf der Höhe des zu
untersuchenden Objekts z. B. eine rautenförmige Lichtschran
ke. Die Größe der von dem umgelenkten Laserlicht definierten
Fläche läßt sich durch Verschieben der Platten variieren.
Es ist aber auch vorgesehen, daß die Platten gemeinsam in
vertikaler und horizontaler Richtung beweglich sind, so daß
sowohl eine geeignete Zentrierung der Laserlichtschranke im
Meßfeld erfolgen kann, als auch bei unterschiedlicher Ob
jekthöhe der geeignete Abstand der Laserlichtschranke von
dem Transportband einstellbar ist. Durch einen Detektor, z.
B. eine Diode, kann somit in einfacher Weise festgestellt
werden, ob z. B. der Flaschenhals fehlt.
Eine weitere Aussage über grobe Fehler an der Behälterwand
läßt sich durch lineare Spalte erreichen, die parallel zu
der Längsachse verlaufen und rückseitig mittels weißer Licht
quellen, wie Hochfrequenzleuchtstoffröhren, Halogenlampen
oder dergleichen beleuchtet sind. Vorzugsweise werden drei
Spalte vorgesehen und für jeden Spalte ein separates Abbil
dungsobjektiv mit Detektor. Die Kontrolle erfolgt durch Ver
gleich eines gespeicherten Gut-Signalverlaufs mit Toleranz
bereich mit dem Ist-Verlauf. Über- oder unterschreitet das
Ist-Signal diesen Bereich, so kann der Behälter als defor
miert klassifiziert werden. Vorzugsweise wird der gesamte
Signalverlauf mit Hilfe eines Mikrorechners überwacht.
Um eine genaue Aussage zu erhalten, müssen die Blenden einen
möglichst großen Winkel umfassen. Vorzugsweise bilden die
Strahlungsrichtungen einen Winkel von 45° zueinander.
Die auf einem Förderband transportierten Behälter müssen
vorher, z. B. mittels eines Zuteilersterns auf einen Sollab
stand zueinander gebracht werden. Vor dem Eintritt in das
Meßfeld durchquert jeder Behälter eine Einweglichtschranke,
die die Prüfung startet.
Die Auswertung der erhaltenen Signale und der Mechanismus
zum Aussortieren defekter Objekte kann in an sich bekannter
Weise durchgeführt werden.
Die Erfindung wird anhand beiliegender schematischer Zeich
nung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung
in Draufsicht;
Fig. 2 das Meßfeld der in Fig. 1 dargestellten Anordnung im
Schnitt senkrecht zur Fördereinrichtung und
Fig. 3 einen typischen Signalverlauf des Deformationskanals
bei einem Behälterdurchlauf.
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird der aus dem Laser 1 entkop
pelte Strahl 2 so geführt, daß er im Meßfeld eine rautenför
mige Fläche 3 definiert. Hierfür sind Umlenkspiegel 4, 5, 6
und 7 vorgesehen. Die Umlenkspiegel 4, 5, 6 und 7 werden auf
zwei gegeneinander verschiebbaren Platten 8 und 9 angeord
net. Die Höhe der auf dieser Weise gebildeten Laserlicht
schranke in bezug auf das Förderband 10 sollte vorzugsweise
geringfügig kleiner sein als die Höhe des zu untersuchenden
Objektes. Der Laserstrahl 2 wird schließlich mittels einer
Diode 11 empfangen. Die Laserlichtquelle 1 ist bei diesen
Ausführungsbeispiel an einer der Platten 9 befestigt. Durch
einen, hier nicht gezeigten, geeigneten Mechanismus können
beide Platten 8 und 9 und damit die Laserlichtquelle 1, Um
lenkspiegel 4, 5, 6 und 7 und der Detektor 11 in der Ebene
horizontal verschoben werden um eine andere Zentrierung der
rautenförmigen Fläche zu erreichen oder auch in der Höhe
verstellt werden, um bei variablen Behälterhöhen eine An
passung an die Höhe des Mündungsbereichs zu ermöglichen.
Zur genauen Überprüfung der Längsachsenlage wird ein Licht
kasten 12 vorgesehen, in dem drei lineare Spalte 13, 14 und
15 vorhanden sind. Bei dieser Ausführungsform wird der
Lichtkasten 12 derart geformt, daß zwischen den Strahlungs
richtungen ein Winkel von ca. 45° entsteht. Die Strahlen der
Spalte 13, 14 und 15 werden über Abbildungsobjektive 16, 17 und 18
auf undurchsichtige, opake Masken abgebildet, wenn sich im
Strahlengang kein Objekt befindet. Direkt hinter den Masken
sind jeweils eine Diode 19, 20 und 21 angeordnet. Der Strahl
des mittleren Spalts 14 geht direkt durch das Meßfeld und
somit den zu prüfenden Behälter 22 durch. Die übrigen müssen
über Umlenkspiegel 23 und 24 entsprechend umgelenkt werden.
Der Prüfvorgang wird durch die Einweglichtschranke 25 ge
startet. Von einem hier nicht gezeigten Antriebsmotor werden
Taktimpulse abgeleitet, z. B. ca. 1/10 mm/Takt, und der
Auswerteeinheit zugeführt. Zur Kontrolle der Achsschiefe und
Höhe wird die Signalfolge der Rautenlichtschranke ausgewer
tet. Tritt keine Unterbrechung der Rautenlichtschranke
während des Einlaufs ein, so ist davon auszugehen, daß die
Behältermündung, z. B. der Flaschenhals, abgebrochen ist.
Ist jedoch die Rautenlichtschranke unterbrochen, wenn sich
der Behälter in der Mitte der Rautenlichtschranke aufhält,
so ist die Längsachse des Behälters schief, denn sonst wäre
keine Unterbrechung möglich. Die Kontrolle der Deformation
erfolgt, wie bereits dargelegt, durch einen Vergleich mit
abgelegten Standardwerten von Referenzobjekten. Bei einer
Abweichung vcn Soll-Signalverlauf wird der Behälter als de
formiert klassifiziert.
Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Höhe der Laserlichtschranke
2 durch einen Verstellmechanismus 25 variierbar ist. Dabei
werden die gegeneinander verschiebbaren Platten 8 und 9 mit
Umlenkspiegeln 4, 5, 6 und 7 gemeinsam bewegt. Die Laser
lichtschranke 2 erfaßt bei diesem Beispiel lediglich die
Mündung der Flasche 22. Im Lichtkasten 12 wird unter dem
Spalt 14 eine HF-Leuchtstoffröhre 26 angeordnet.
In Fig. 3 wird der die Lichtintensität in Abhängigkeit von
der Zeit dargestellt. Der Signalverlauf von Referenzflaschen
zeigt die nicht unterbrochene Linie. Tritt zum Zeitpunkt t o,
wie mit gestrichelten Linien gezeichnet, ein Intensitätspegel
auf, bedeutet dies eine Deformation des Meßobjektes.
Claims (16)
1. Vorrichtung zur automatischen Überprüfung von transparen
ten Objekten, wie Gegenstände aus Glas, auf Geometrie
fehler und grobe Wandstärkendefekte, insbesondere auf
Längsachsenschiefe und Objekthöhe, mit in einem Meßfeld
angeordneten Beleuchtungseinrichtungen und einer För
dereinrichtung zum im wesentlichen horizontalen Transport
des Objektes durch das Meßfeld, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine Laserlichtquelle (1) vorgesehen ist,
deren Strahl (2) im Meßfeld eine Laserlichtschranke (3)
in einer zur Fördereinrichtung (10) im wesentlichen pa
rallelen Ebene erzeugt, deren Abstand zur Fördereinrich
tung (10) geringer ist als die Höhe des Objektes (22)
und daß die Unterbrechung der Laserlichtschranke (3)
mittels mindestens eines Detektors (11) feststellbar
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens zwei rückseitig beleuchtete lineare Spalte
(13, 14, 15) parallel zu der Längsachse des Objekts (22)
angeordnet sind und daß die Signale von auf die Strahl
ungseinrichtung der Spalte (13, 14, 15) ausgerichteten De
tektoren (19, 20, 21) in einer Auswerteeinheit mit gespei
cherten Standardwerten von Referenzobjekten vergleichbar
sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Länge der Spalte, vorzugsweise stufenlos einstellbar
ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Laserlichtstrahl (2) derart umge
lenkt ist, daß er eine Fläche umschließt, die geringfügig
größer ist als die Querschnittsfläche des sie beim Trans
port unterbrechenden Bereichs des Objektes (22).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Laserstrahl (2) durch mindestens vier in einer Ebene
angeordneten Umlenkspiegel (4, 5, 6, 7) umlenkbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich
net daß der Laserlichtstrahl (2) derart umgelenkt ist,
daß er eine rautenförmige Fläche (3) umschließt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Größe der von dem Laserlichtstrahl
(2) umschlossenen Fläche veränderbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Umlenkspiegel (4, 5, 6, 7) auf zwei
gegeneinander vorzugsweise stufenlos verschiebbaren
Platten (8, 9) befestigt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Detektor (11) auf einer der Platten (8) vorgesehen
ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich
net, daß die Laserlichtquelle (1) an einer der Platten
(9) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Platten (8, 9) zusammen in hori
zontaler und/oder vertikaler Richtung verschiebbar (25)
sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß drei lineare Spalte (13, 14, 15) vor
gesehen sind, deren Strahlungsrichtungen zueinander einen
Winkel von vorzugsweise 45° bilden, und daß der
Strahl des mittleren Spaltes (14) das Objekt (22) direkt
durchsetzt, wenn dieses sich innerhalb der von dem umge
lenkten Laserstrahl umschlossenen Fläche (3) befindet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
Umlenkspiegel (23, 24) vorgesehen sind, welche die
Strahlen der übrigen Spalte (13, 14) auf die Detektoren
(19, 21) richten.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spalte (13, 14, 15) mit rücksei
tigen Lichtquellen (26) in einem derart gewinkelten
Lichtkasten (12) untergebracht sind, daß die Strahlungs
richtungen einen vorbestimmten Winkel zueinander bilden.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet daß vor dem Meßfeld eine Einweglicht
schranke angeordnet ist, durch die der Überprüfungsvor
gang auslösbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß vor der Einweglichtschranke eine Ein
richtung vorgesehen ist, die einen vorbestimmten Abstand
zwischen den einzelnen auf der Fördereinrichtung befind
lichen Objekten sicherstellt.
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