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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Detektieren von Fehlern an einem mit einem Schraubgewinde
ausgestatteten Flaschenhals, mit einer ringförmigen
Beleuchtungseinrichtung, die oberhalb einer zu
untersuchenden Flasche, konzentrisch zu der Flaschenachse,
angeordnet ist und den gesamten Umfang des
Flaschenhalses beleuchtet.
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Einige Glasflaschen für alkoholische Getränke oder
Softdrinks, die neu hergestellt oder von dem Markt für
Wiederaufbereitung zurückgewonnen wurden, weisen Sprünge,
Katzer und Risse auf ihren Flaschenöffnungen bzw.
Flaschenhälsen auf. Diese Fehler bewirken ein
unvollständiges luftdichtes Verschließen einer Flaschenöffnung
und bringen Sanitärprobleme in bezug auf die
alkoholischen Getränke oder Softdrinks mit sich, die in diesen
Flaschen abgefüllt werden. Dementsprechend ist es
notwendig, die Flaschenöffnungen dieser Flaschen zu
detektieren, um mit Fehler behaftete Flaschen auszuschließen.
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Verschiedene Verfahren zum Feststellen von Fehlern
auf einem Flaschenhals bzw. auf einer Flaschenöffnung
sind schon bekannt geworden. Bei jedem Verfahren wird
die zu untersuchende Flasche um einen Winkel von 360º
gedreht, um den gesamten Teil eines Schraubgewindes,
das an der Umfangsfläche des Flaschenhalses bzw. der
Flaschenöffnung ausgebildet ist, zu detektieren und eine
Abbildung des gesamten Schraubgewindes wird mit Hilfe
eines Linearsensors oder einer Fernsehkamera
dargestellt. Die Abbildung des Schraubgewindes wird in zu
verarbeitende elektrische Signale umgeformt.
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Bei diesen konventionellen Verfahren ist ein
Mechanismus zum Drehen jeder zu detektierenden Flasche
unabdingbar, wodurch eine komplexe Struktur erhalten
wird, die die Anzahl der Strukturelemente erhöht und
die Herstellungskosten anhebt. Da des weiteren der
gesamte Teil eines Schraubgewindes während einer Drehung
jeder Flasche detektiert werden muß, kann der gesamte
Teil nicht gleichzeitig untersucht werden. Daher kann
während einer kurzen Zeitspanne nicht eine große Anzahl
von Flaschen untersucht werden.
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In dem Dokument EP-A-0 047 936 ist eine
Vorrichtung zum Detektieren von Fehlern auf einer Flasche
beschrieben, die einen Konkavspiegel mit einer
reflektierenden Oberfläche und eine Videokamera aufweist, die
konzentrisch zu der Achse des Spiegels angeordnet ist.
Ein konischer Spiegel besitzt eine reflektierende
Oberfläche und ist im Zentrum des Konkavspiegels angebracht.
Als Folge des konischen Spiegels können die
Gesamtöffnung des Flaschenhalses bzw. der Flaschenöffnung und
die Innenfläche des Flaschenhalses nicht inspiziert
werden, da der konische Spiegel nicht umgekehrt ist und
die Grundfläche des konischen Spiegels die
reflektierten Lichtstrahlen, die von den Oberflächen ausgehen,
stört.
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Das US-Patent US-A 4 454 542 betrifft eine
Fehlerdetektiervorrichtung, bei der die Abbildung eines zu
inspizierenden Objektes geformt wird und die
Bildelementsignale gespeichert werden. Die Bildsignalelemente werden
für jeden der Bereiche, die Teile der Abbildung formen,
gespeichert. Die Ergebnisse der Speicherungen für einander
benachbarte Bereiche werden miteinander verglichen und
ein Fehler aus dem Ergebnis des Vergleichs bestimmt.
Eine zu inspizierende Flasche wird durch eine Ringlampe
und eine Streuscheibe beleuchtet. Die
Beleuchtungseinrichtung hat eine Durchgangsöffnung im Zentrum der
Streuscheibe, so daß Licht, das von dem Flaschenhals
teilreflektiert wird, durch die Öffnung hindurch auf
eine Kamera nach oben gerichtet ist, die oberhalb der
Beleuchtungseinrichtung angebracht ist. Reflektoren zum
Reflektieren von Lichtstrahlen in einer Weise, daß
Planarabbildungen des Flaschenhalses geschaffen werden,
sind nicht vorgesehen.
Darlegung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum
Detektieren von Fehlern auf einem Flaschenhals mit
einem Schraubgewinde zu schaffen, mit der gleichzeitig
selbst ein kleiner Fehler auf der gesamten Umfangsfläche
des Flaschenhalses ohne Rotation jeder Flasche
festgestellt werden kann und die darüber hinaus einen
einfachen Aufbau besitzt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung zum Detektieren von Fehlern auf einem
Flaschenhals in der Weise gelöst, daß
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(a) ein Reflektor mit einer reflektierenden inneren
Umfangsfläche in Gestalt eines Kegels, dessen Grundfläche
nach oben weist und der parallel zu der Grundfläche
gegekürzt ist, oberhalb der ringförmigen
Beleuchtungseinrichtung angebracht ist, um die Lichtstrahlen des
Flaschenhalses auf eine CCD-Kamera in einer Weise zu reflektieren,
daß die unterschiedliche Richtungen aufweisenden und von
verschiedenen Stellen in unterschiedlichen Ebenen der
äußeren und inneren Oberfläche des Flaschenhalses
ausgesandten Lichtstrahlen auf die CCD-Kamera von der
reflektierenden inneren Umfangsfläche so reflektiert werden, daß
zueinander konzentrische Planarabbildungen entstehen, daß
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(b) die als ein fotoelektrischer Planarwandler
wirkende CCD-Kamera oberhalb des Reflektors und konzentrisch
zu dessen Achse angeordnet ist, wobei diese CCD-Kamera die
Planarabbildungen in elektrische Signale korrespondierend
zu den entsprechenden Planarabbildungen umwandelt, und daß
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(c) eine Operationseinheit die elektrischen Signale
verarbeitet, um das Vorhandensein von Fehlern auf dem
Flaschenhals festzustellen.
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In Ausbildung der Erfindung weist die
ringförmige Beleuchtungseinrichtung eine Vielzahl von
Lichtquellen in Schlitzen eines ringförmigen Körpers zum
Aussenden von Lichtstrahlen auf und sind die Schlitze
schräg nach unten innerhalb des ringförmigen Körpers
gerichtet. Dadurch sind die Lichtquellen in
Tangentialrichtung eines Flaschenhalses ausgerichtet.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
weist die ringförmige Beleuchtungseinrichtung eine
Ringlichtquelle auf, die gleichförmig diffuses Licht auf die
gesamte Umfangsfläche eines Flaschenhalses abstrahlt.
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Die voranstehenden sowie weitere Aufgaben ebenso
wie die charakteristischen Merkmale der Erfindung werden
an Hand der detaillierten Beschreibung und der
anhängigen Ansprüche, in Verbindung mit den Zeichnungen, im
folgenden näher erläutert.
Kurzbeschreibung der Figuren
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Es zeigen:
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F I G . 1 eine perspektivische Ansicht eines
schematischen Aufbaus der Erfindung,
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F I G . 2 eine Ansicht eines Zustands, in welchem
eine Planarabbildung eines Flaschenhalses geformt wird,
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F I G . 3 eine Draufsicht auf eine ringförmige
Beleuchtungseinrichtung, die Bestandteil der Erfindung ist,
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F I G . 4 eine vertikale Schnittansicht entlang der
Linie IV-IV in Fig. 5,
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F I G . 5 eine Ansicht eines Zustands, in welchem
eine andere Planarabbildung eines Flaschenhalses entsteht,
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F I G . 6 ein Blockschaltbild einer
Operationseinheit, die mit einer CCD-Kamera verbunden ist,
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F I G . 7 eine Ansicht eines Diagramms für ein Verfahren
zum Auslesen von in einem Datenspeicher gespeicherten Daten,
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F I G . 8(a) und 8(b) Diagramme zum Erläutern eines
Verfahrens zum Verarbeiten von Bildelementsignalen,
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F I G . 9 eine Ansicht eines Zustands, in welchem
die Abbildung eines Schraubgewindes auf dem Flaschenhals
geformt wird,
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F I G . 10 bis 12 Ansichten eines Zustandes, in dem
die Abbildung des Schraubgewindes in rechtwinkligen
Koordinaten ausgebreitet ist,
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F I G . 13 ein Blockdiagramm einer weiteren
Ausführungsform einer Prüfschaltung einer Prüfeinheit, und
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F I G . 14 und 15 schematische Ansichten weiterer
Ausführungsformen von optischen Elementen zum Abbilden
eines Planarbildes eines Flaschenhalses.
Erläuterung der Erfindung
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Fig. 1 zeigt einen Grundaufbau einer Vorrichtung
zum Detektieren von Fehlern auf einem Flaschenhals mit
einem Schraubgewinde. Mit der Bezugszahl 1 ist eine
ringförmige Belichtungseinrichtung bezeichnet, die
oberhalb einer Flasche 2 so angeordnet ist, daß die Achse
des Flaschenhalses in Koinzidenz mit der Achse der
ringförmigen Beleuchtungseinrichtung 1 ist. Die ringförmige
Beleuchtungseinrichtung 1 kann in einer Weise ausgebildet
sein, daß eine Vielzahl von Lichtquellen, von denen jede
einen Lichtstrahl aussendet, ringförmig angeordnet sind
oder sie kann eine Ringlichtquelle sein, die gleichförmig
diffuses Licht aussendet. Die relative Lage zwischen der
ringförmigen Beleuchtungseinrichtung 1 und der zu
untersuchenden Flasche 2 und die Richtungen, in die
Lichtstrahlen auf die Oberfläche der Flasche 2 gerichtet
werden, sind in geeigneter Weise ausgebildet und hängen davon
ab, welches Verfahren für das Detektieren von Fehlern auf
dem Flaschenhals 3 der Flasche 2 gewählt wird. Oberhalb
der ringförmigen Beleuchtungseinrichtung 1 ist ein
reflektierender Spiegel 5 angeordnet, der eine innere
reflektierende Fläche 5a in Gestalt eines umgekehrten
abgeschnittenen Kegels in der Art besitzt, daß die Achse
des Spiegels 5 mit der Achse der ringförmigen
Beleuchtungseinrichtung
1 zusammenfällt. Die Abbildungen bzw.
Bilder von entsprechenden Teilen des Flaschenhalses 3
werden konzentrisch auf dem Spiegel 5 geformt.
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Oberhalb des reflektierenden Spiegels 5 ist eine
CCD-Kamera 6 als ein zweidimensionaler fotoelektrischer
Wandler angeordnet, in der beispielsweise eine
Vielzahl von fotoelektrischen Wandlerelementen in einer
Matrix von z. B. 100 Reihen·100 Spalten angeordnet sind.
Die fotoelektrischen Wandlerelemente erzeugen
Bildelementsignale entsprechend dem Helligkeitspegel jeden Teils eines
auf dem Spiegel 5 geformten Bildes.
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Die CCD-Kamera 6 ist mit einer Operationseinheit 7
verbunden, welche die von der CCD-Kamera 6 erzeugten
Bildelementsignale verarbeitet, um so das Auftreten von
Fehlern auf dem Flaschenhals 3 festzustellen.
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Ein Prinzip zum Abbilden von zwei konzentrischen
kreisförmigen Bildern des Flaschenhalses 3 wird
nachstehend erläutert.
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Fig. 2 zeigt eine Abbildung bzw. ein Bild des
Flaschenhalses, das auf dem reflektierenden Spiegel 5,
der oberhalb der Flasche 2 angeordnet ist, abgebildet wird
und der eine innere reflektierende Oberfläche in Gestalt
eines umgekehrten Kegelstumpfes besitzt. In Fig. 2 läuft
ein Lichtbündel l&sub1;, das von der äußeren Oberfläche des
Flaschenhalses 3 ausgesandt wird, in einer bestimmten
Vertikalebene schräg nach oben und wird an der
reflektierenden Oberfläche 5a des Spiegels 5 reflektiert,
wodurch das Lichtbündel seinen Weg in Vertikalrichtung
ändert. Da zwei Achsen des Flaschenhalses 3 und
des Spiegels 5 miteinander koinzidieren, verlaufen alle
Lichtbündel, die von der gesamten äußeren Umfangsfläche
des Flaschenhalses 3 auf den Spiegel 5 reflektiert werden,
vertikal nach oben in der gleichen Weise wie das
Lichtbündel l&sub1;. Dementsprechend wird eine kreisförmige
Abbildung S&sub1; der äußeren Oberfläche des Flaschenhalses
ausgebildet, wie dies in der unteren Richtung in Fig. 2
zu sehen ist. Die Abbildung S&sub1; ist im inneren Bereich in
Fig.
2 angeordnet. Im Gegensatz dazu verläuft ein
Lichtbündel l&sub2;, das von der inneren Oberfläche des
Flaschenhalses 3 abgestrahlt wird, gleichfalls schräg nach oben
und wird an dem Spiegel 5 reflektiert, wodurch eine
Änderung seines Weges in die obere Richtung stattfindet.
Somit wird eine kreisförmige Abbildung S&sub2; der inneren
Oberfläche des Flaschenhalses 3 ausgebildet, wie dies
in der unteren Richtung ersichtlich ist. Die Abbildung S&sub2;
ist im äußeren Bereich nahe dem inneren Bereich, in
welchem die Abbildung S&sub1; ausgebildet ist, in Fig. 2
angeordnet und die beiden Abbildungen S&sub1;, S&sub2; sind zueinander
konzentrisch. Auf diese Weise besitzt die Abbildung des
Flaschenhalses 3 eine Gestalt, in der die innere und
die äußere Oberfläche des Flaschenhalses 3 konzentrisch
ausgebreitet sind. Wenn beispielsweise ein Fehler d auf
der äußeren Oberfläche des Flaschenhalses 3 auftritt, wird
dieser als eine Abbildung f&sub1; im inneren Bereich S&sub1;
ersichtlich und eine Abbildung f&sub2; ist in dem äußeren
Bereich S&sub2; zu ersehen. Auf diese Weise ergibt ein Fehler
zwei Abbildungen f&sub1;, f&sub2; in ihren entsprechenden
Bereichen S&sub1;, S&sub2; und die beiden Abbildungen f&sub1;, f&sub2; sind auf
der gleichen Durchmesserlinie angeordnet (Linie, die das
Zentrum O der Abbildung I durchläuft). Dies bedeutet,
daß in Fig. 2 die Fehlerabbildung f&sub1; durch Licht
gebildet wird, das von der äußeren Oberfläche des
Flaschenhalses 3 emittiert wird, während die Fehlerabbildung f&sub1;
durch Licht gebildet wird, das durch die Wand des
Flaschenhalses 3 hindurchgeht.
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Die Fig. 3 bis 8 zeigen Ansichten einer
Ausführungsform, in der die Bilder von zu detektierenden Fehlern
in einer dunklen Abbildung I&sub1; (Fig. 5) der inneren und
äußeren Oberflächen des Flaschenhalses 3 erhellt sind,
wenn eine Vielzahl von Lichtstrahlen von einer
ringförmigen Beleuchtungseinrichtung 30 emittiert werden
und auf den Flaschenhals 3 in Tangentialrichtung
gerichtet sind.
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Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine ringförmige
Beleuchtungseinrichtung 30, die eine Vielzahl von
Schlitzen 31b, 31b, . . . 31b aufweist, die in einem
gewissen räumlichen Abstand voneinander in einem
ringförmigen Körper 31a angeordnet sind. Die Schlitze 31b
sind schräg nach unten in Tangentialrichtung des
Flaschenhalses 3 gerichtet, und das äußere Ende jeden
Schlitzes 31b nimmt eine lichtemittierende Diode (LED),
auf.
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Die Beleuchtungseinrichtung 30 zum Erzeugen einer
Vielzahl von Lichtstrahlen ist nicht auf den in den
Fig. 3 und 4 gezeigten Aufbau begrenzt. Dies bedeutet,
daß jede Art von Beleuchtungseinrichtung verwendet
werden kann, bei der diffuses, von einer Lichtquelle
emittiertes Licht mit Hilfe von einigen Linsen
fokussiert wird. Licht, das eine bevorzugte Richtung hat,
wie beispielsweise Laserlicht, kann die Vielzahl von
Lichtstrahlen ersetzen. Zusätzlich kann von einer
Lichtquelle emittiertes Licht durch einen
reflektierenden Spiegel fokussiert werden, um Lichtstrahlen zu
bilden.
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In diesem Fall, falls die Oberfläche des
Flaschenhalses 3 glatt ist, d. h. die Oberfläche keine Defekte
aufweist, werden die Lichtstrahlen an der Oberfläche
in Übereinstimmung mit ihren Einfallswinkeln reflektiert,
und entsprechend erreicht jeder reflektierte Lichtstrahl
nicht den reflektierenden Spiegel 5. Andernfalls, falls
ein Fehler 50 auf dem Flaschenhals 3 vorhanden ist,
werden die Lichtstrahlen auf einer irregulären
Oberfläche des Fehlers 50 irregulär reflektiert und ein
Teil der diffusen Lichtstrahlen erreicht die
reflektierende Oberfläche 5a, um zwei helle
Fehlerabbildungen 50a, 50b in den Oberflächenabbildungen 11 zu
formen. Im allgemeinen besitzt der Flaschenhals 3 nicht
notwendigerweise eine vollständig gleichförmige
Oberfläche, und dementsprechend werden auch die
Lichtstrahlen leicht irregulär von dem Flaschenhals 3
reflektiert.
Die reflektierten Lichtstrahlen erreichen
ohne Schwierigkeit die Spiegeloberfläche 5a, um zwei
dunkle Bilder S1a S1b abzubilden, wie dies in
Fig. 5 gezeigt ist. Dementsprechend wird das äußere
kreisförmige Bild S1b, korrespondierend zu der
Innenfläche des Flaschenhalses 3 konzentrisch außerhalb des
inneren kreisförmigen Bildes S1a gebildet, das mit
der Außenfläche des Flaschenhalses 3 korrespondiert.
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Dementsprechend erscheinen die zwei Abbildungen
50a, 50b des Fehlers 50 auf dem Flaschenhals 3 hell
gegenüber dem Hintergrund der weniger hellen (dunklen)
kreisförmigen Bilder S1a, S1b. Die CCD-Kamera 6
detektiert die Fehlerabbildungen 50a, 50b und die zwei
konzentrischen Bilder S1a, S1b, um ein Maß für die
Bildelementsignale zu erzeugen, korrespondierend zu den
Helligkeitspegeln dieser Abbildungen, durch eine Anzahl
von fotoelektrischen Wandlerelementen, die in
einem Matrixmuster angeordnet sind.
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Die Bildelementsignale werden durch die
Operationseinheit 7 verarbeitet, um zu beurteilen bzw. zu
prüfen, ob der Flaschenhals 3 Fehler hat oder nicht.
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Die Operationseinheit 7 wird als nächstes unter
Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben.
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Die von der CCD-Kamera 6 erhaltenen Bilder werden
kontinuierlich abgetastet, um Bildelementsignale (das
sind elektrische Signale, die der Helligkeit der
Bildelemente entsprechen) zu erhalten, die dann durch
einen Verstärker 15 verstärkt werden. Die verstärkten
Signale werden von Analogsignalen in Digitalsignale
durch einen A/D-Wandler 16 umgewandelt und in
entsprechenden Adressen eines Datenspeichers 17
gespeichert. Adreßsignale werden in den Datenspeicher 17
durch eine Adreßschaltung 18 eingespeist, um die
darin enthaltenen Daten auszulesen und die aus dem
Speicher 17 ausgelesenen Daten werden an eine
Beurteilungs- bzw. Prüfschaltung 20 ausgegeben.
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Die Bildelemente des fotoelektrischen Wandlers
werden in einer Matrix aus beispielsweise 100 Reihen·
100 Spalten abgelegt. Signale zum Anzeigen des
Helligkeitspegels jeden Bildelements werden in 64 Werten
quantifiziert, um Digitalsignale mit 6 Bits zu erzeugen.
Ist der Wert gleich Null, ist das Bild am dunkelsten,
während bei einem Wert von 64 das Bild am hellsten ist.
Ein Wert für jedes Bildelement wird in einer Adresse
eines Speichers 17 gespeichert, korrespondierend zu
einer Stelle des Bildelements.
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Im folgenden wird die Beurteilung des Vorhandenseins
von Fehlern näher erläutert.
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Fig. 7 zeigt ein Teilbild eines Viertels eines
Gesamtbildes, das durch die CCD-Kamera 6 geformt ist.
Vier Bildelemente e&sub1; bis e&sub4; (punktierter Bereich),
korrespondierend zu einem Fehler sind hell, während eine
Gruppe (schraffierter Bereich) die den Großteil der
Bildelemente umfaßt, ausgenommen die vier Elemente e&sub1;
bis e&sub4; nur geringe Helligkeit aufweist bzw. dunkel ist.
Die Gruppe korrespondiert zu einem Teil der Abbildung
des Flaschenhalses 3. Diese Bildelementsignale werden
in Form von Digitalsignalen in entsprechenden Adressen
des Speichers 17 durch den Verstärker 15 und den A/D-
Wandler 16 gespeichert.
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Falls das Zentrum der gespeicherten Daten von einer
vorgegebenen Stelle O abweicht, wird das Zentrum der
gespeicherten Daten durch eine bekannte
Zentrumeinstellschaltung 19 eingestellt. Die Bildelementsignale werden,
ansprechend auf den Adreßsignalausgang der
Adreßschaltung 18 ausgelesen. Dies bedeutet, daß eine große Anzahl
der Adreß(Abtast)linien (OA, OB, . . . OX), von denen sich
jede von dem Zentrum O in Radialrichtung erstreckt,
durch ein Winkelintervall von 0,5º festgelegt sind. Der
Auslesevorgang wird entlang jeder Adreßlinie in
Radialrichtung innerhalb eines Bereichs zwischen inneren und
äußeren gekrümmten Linien R&sub1;, R&sub2; ausgetragen. Die
horizontale Adreßlinie A wird festgelegt als eine
Bezugslinie, und es werden 720 Adreßlinien mit einem
Winkelintervall von 0,5º festgelegt. Als Ergebnis werden 720
Gruppen von Bildelementsignalen, korrespondierend zu
der gleichen Anzahl von Adreßlinien, erzeugt. Danach
wird in der Beurteilungs- bzw. Prüfschaltung 20 ein
Signal eines Bildelements, das in einem bestimmten
Abstand von dem Zentrum O auf einer Adreßlinie angeordnet
ist, mit einem Signal von einem der anderen
Bildelemente verglichen, das im gleichen Abstand wie das
voranstehend erwähnte Bildelement von dem Zentrum O
auf einer der anderen Adreßlinien liegt. Eine
Subtraktionsschaltung 34 führt eine Subtraktion zwischen einem
Signal eines n-ten Bildelements, gezählt von der
Innenseite einer Adreßlinie und einem Signal eines n-ten
Bildelements, gezählt von der Innenseite einer anderen
der Adreßlinien aus. Eine derartige Subtraktion wird in
bezug auf alle Gruppen von Bildelementsignalen
ausgeführt. Jede Differenz zwischen zwei Signalen wird
durch Binärziffern durch eine Vergleichsschaltung 31
ausgedrückt. Dies bedeutet, falls die Differenz größer
als ein Referenzwert ist, der von einem
Referenzwertspeicher 32 eingespeist wird, die binäre Digitalzahl
gleich "1" ist, während bei einer Differenz kleiner als
der Differenzwert, die binäre Digitalzahl gleich "0"
ist.
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Beispielsweise sind die Differenzen zwischen den
Bildelementsignalen auf der Adreßlinie OA und den
Bildelementsignalen auf der benachbarten Adreßlinie OB in
Fig. 8(a) gezeigt, während die Differenzen zwischen den
Bildelementsignalen auf der Adreßlinie OC und den
Bildelementsignalen auf der Adreßlinie OD in Fig. 8(b)
dargestellt sind.
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Ein Zähler 33 zählt die Anzahl von "1", die durch
den Vergleichsvorgang erhalten werden, und die eine große
Differenz zwischen zwei Bildelementsignalen auf zwei
verschiedenen Adreßlinien anzeigen. Dieser Zählvorgang
wird in bezug auf alle Paare von zwei benachbarten
Adreßlinien wie beispielsweise den Adreßlinien OA, OB;
OB, OC; OC, OD; . . . ausgeführt. Wenn die Anzahl der "11"
größer ist als eine Bezugszahl, gibt die
Beurteilungsschaltung 20 eine Zahl "1" aus, was bedeutet, daß auf
dem Flaschenhals 3 Fehler vorhanden sind.
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Da die Helligkeiten von Bildelementsignalen im
gleich Abstand von dem Zentrum O auf verschiedenen
Adreßlinien im allgemeinen die gleichen sind, können
sorgfältig ausgewählte Bildelemente auf zwei Adreßlinien
miteinander verglichen werden.
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Die voranstehend erläuterte Detektiermethode ist für
die Anwendung von Lichtstrahlen, wie in den Fig. 3 und 4
gezeigt, geeignet. Im Fall der Verwendung von
Lichtstrahlen, die in Tangentialrichtung auf den Flaschenhals 3
auffallen, werden die Lichtstrahlen irregulär von einem
Fehler reflektiert, selbst wenn ein Fehler wie ein
Sprung oder ein Kratzer sehr klein oder fein ist, und
erreichen teilweise die Spiegelfläche 5a, um eine
Fehlerabbildung zu formen. Dementsprechend kann jeder
derartiger kleiner Fehler detektiert werden.
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Eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung
wird anschließend unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 13
beschrieben. Es wird davon ausgegangen, daß ein Fehler
auf einem Schraubgewinde des Flaschenhalses 3 vorhanden
ist, so daß das Feststellen eines Fehlers auf dem
Schraubgewinde im wesentlichen dargestellt wird. Bei
dieser abgewandelten Ausführungsform findet die
ringförmige Beleuchtungseinrichtung 1, die diffuses Licht
emittiert, als Lichtquelle Anwendung, um den
Flaschenhals 3 im wesentlichen zu beleuchten und die Abbildung
eines Fehlers auf dem Schraubgewinde 4 des
Flaschenhalses 3 wird dunkel in einem hellen Abbild des
Schraubgewindes 4 dargestellt.
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In Fig. 9 wird das von der ringförmigen
Beleuchtungseinrichtung 1 diffus emittierte Licht auf dem
Schraubgewinde 4 reflektiert, um ein Abbild auf dem
Spiegel 5 zu formen. Wird die Spiegelfläche 5a in
der unteren Richtung von oben her betrachtet, so kann
das Abbild des Schraubgewindes 4 hell in Form einer
Spirale gesehen werden. Falls ein Fehler auf dem
Schraubgewinde 4 vorhanden ist, wird das diffuse Licht
irregulär von der Fehlerstelle reflektiert, um gerade
noch die Spiegelfläche 5a zu erreichen.
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Dementsprechend weist das Abbild 4a des
Schraubgewindes 4 einen Ausschnitteil 4b auf. Das Abbild 4a
mit dem Ausschnitteil 4b wird durch die CCD-Kamera 6
detektiert, um jedes Bildelementsignal zu erzeugen,
korrespondierend zu der Helligkeit jeden Teils des
Schraubgewindes 4 mit Hilfe von fotoelektrischen
Wandlerelementen, die innerhalb der Kamera in einer
Matrix angeordnet sind. Die Bildelementsignale werden
durch die Operationseinheit 7 verarbeitet, um die
Existenz von Fehlern festzustellen.
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Dies bedeutet, daß Analogsignale der Bildelemente
durch den A/D-Wandler 16 in Digitalsignale umgewandelt
werden und in ihren entsprechenden Adressen des
Datenspeichers 17 gespeichert werden. Die Adreßschaltung 18
gibt jedes Adreßsignal an den Datenspeicher 17 aus und
die Beurteilungs- bzw. Prüfschaltung 40 liest digitale
Daten im Datenspeicher 17 im Zentrum ihres vorhandenen
Musters in Radialrichtung aus, wie in Fig. 7 gezeigt.
Jede der ausgelesenen Digitaldaten wird mit einem
Referenzwert verglichen, der von einem
Referenzwertspeicher 41 (Fig. 13) eingespeist wird, mit Hilfe
einer Vergleichsschaltung 42, um binäre
Digitalsignale zu erzeugen. Diese binären Digitalsignale
werden durch eine Koordinatentransformierschaltung 43
in digitale Binärsignale in einem rechtwinkligen
Koordinatensystem, wie in den Fig. 10 bis 12 gezeigt,
umgeformt, wobei in jedem dieser Systeme die
Ordinatenachse die Winkelposition und die Abszissenachse den
den Abstand von einer Bezugsebene anzeigt. Dies
bedeutet, daß das Abbild des Schraubgewindes 4a in
einem Zustand gezeigt ist, in dem zwei geteilte,
geneigte Schraublinien 4C&sub1;, 4C&sub2; in ihren
entsprechenden Winkelpositionen angeordnet sind, die sich
leicht voneinander unterscheiden. Die durch die
Koordinatentransformierschaltung 43 umgewandelten
digitalen Binärsignale werden mit Hilfe eines D/A-
Wandlers 45 in Analogabbildungen, wie in den Fig. 10
bis 12 gezeigt, umgewandelt.
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Eine Schraubliniendetektierschaltung 46
detektiert die beiden Abbildungslinien 4C&sub1;, 4C&sub2; in
Horizontalrichtung bei einem vorgegebenen Winkelintervall,
ansprechend auf die Adreß(Abtast)signale von einer
Adreßschaltung 44.
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Fig. 10 zeigt die Abbildung eines normalen
Schraubgewindes 4a. In diesem Fall detektiert eine
Detektiereinrichtung der Beurteilungsschaltung 40 eine
Schraubabbildungslinie 4C&sub1;entlang einer Detektierlinie a
und eine Schraubabbildlinie 4C&sub2; entlang einer
Detektierlinie c, während zwei Schraubabbildlinien 4C&sub1;, 4C&sub2;
entlang dreier Detektierlinien b, D, b' detektiert
werden. Im Fall einer fehlerfreien Flasche hat das
Ausgabemuster der Anzahl von zu detektierenden
Schraubabbildlinien die Form "1,2,2,2,1". Falls ein Fehler auf dem
Flaschenhals 3 vorhanden ist, wird das Abbild des
Fehlers in der Form eines Ausschnitteils d&sub1; oder d&sub2;,
wie in Fig. 11 oder 12 gezeigt, ausgedrückt. Im
Fall der Fig. 11 besitzt das Ausgabemuster die Form
"1,1,2,2,1". Im Falle der Fig. 12 hat das Muster die
Form "1,2,2,1,1". Es wird jedes Ausgabemuster mit dem
normalen Ausgabemuster verglichen, das von einer
Referenzmusterschaltung 48 eingespeist wird, um das
Vorhandensein von Fehlern auf dem Schraubgewinde 4
durch eine Vergleichsschaltung 47 festzustellen.
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Bei den voranstehend beschriebenen
Ausführungsformen wird ein reflektierender Spiegel mit einer
Spiegeloberfläche in Gestalt eines umgekehrten
Kegelstumpfes als optische Einrichtung zum Formen eines
planaren optischen Abbildes eines Flaschenhalses
verwendet. Jedoch ist die optische Einrichtung nicht
auf diejenigen der beschriebenen Ausführungsformen
begrenzt. Beispielsweise kann ein Prisma 25 mit einem
gleichschenkligen Dreiecksquerschnitt verwendet werden.
Das Prisma 25 beugt Licht von dem Flaschenhals 3 derart,
daß die Lichtstrahlen parallel zueinander nach oben
gerichtet sind. Als Ergebnis hiervon werden
konzentrische Abbildungen des Flaschenhalses 3 gebildet.
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Des weiteren kann ein Prisma 26 mit einem
umgekehrten trapezförmigen Querschnitt verwendet werden. In
diesem Prisma 26 wird Licht von dem Flaschenhals 3 an
den geneigten Seitenflächen 26a, 26a totalreflektiert,
so daß die Lichtstrahlen parallel zueinander nach oben
gerichtet sind. Auch in diesem Fall werden konzentrische
Abbilder des Flaschenhalses 3 gebildet. Ebenso kann
anstelle der voranstehend erwähnten Operationseinheit 7
eine andere Operationseinrichtung verwendet werden.
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Auf die beschriebene Art und Weise kann bei dieser
Erfindung, da die Abbildungen der inneren und äußeren
Oberflächen eines Flaschenhalses konzentrisch durch
einen reflektierenden Spiegel oder ein Prisma geformt
werden, der gesamte Teil des Flaschenhalses
gleichzeitig ohne Drehung jeder Flasche detektiert werden.
Dementsprechend ist ein Mechanismus zum Drehen jeder
Flasche nicht notwendig, wodurch eine einfache
Konstruktion der Vorrichtung zum Detektieren von Fehlern
erhalten wird. Da die konzentrischen Abbildungen des
Flaschenhalses durch einen Wandler in elektrische Signale
umgewandelt werden, kann eine große Anzahl von Flaschen
in einem kurzen Zeitintervall detektiert werden.