DE19514271C2

DE19514271C2 - Vorrichtung zum Überprüfen von Flaschen auf Beschädigung

Info

Publication number: DE19514271C2
Application number: DE1995114271
Authority: DE
Inventors: Georg Dittie; Dietmar Ley; Jens-Michael Dekarz
Original assignee: Kettner GmbH
Current assignee: Kettner GmbH
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 1999-08-26
Anticipated expiration: 2015-04-22
Also published as: DE19514271A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überprüfen von Flaschen auf Beschädigungen mit einer Beleuchtungseinheit, welche den zu untersuchenden Teil einer Flasche beleuchtet, und einem photosensitiven Bildaufnehmer, auf dem der zu untersuchende Teil der Flasche abgebildet wird.

Eine Inspektionsmaschine mit einer entsprechenden Vorrichtung ist beispielsweise aus dem DE 93 10 623 U1 bekannt.

Aus der DE 31 14 285 C2 ist eine Vorrichtung zur Mündungsflächeninspektion von Flaschen bekannt, die allerdings nicht zur Abbildung der Mündungsseitenwand geeignet ist. Aufgrund dessen ist keine gleichzeitige Kontrolle der Mündungsfläche und beispielsweise eines Schraubgewindes im Bereich der Mündungsseitenwand möglich.

Eine weitere Inspektionsvorrichtung zur Flaschenmündungskontrolle ist in der DE 31 11 194 C2 offenbart, die über ein Linsensystem zur Abbildung einer Flaschenmündung auf photosensitiven Sensoren verfügt. Zur Beleuchtung der Flaschenmündung sind eine Vielzahl von Leuchtkörpern unterhalb des Linsensystems am Transportweg der, Flaschen entlang verteilt angeordnet. Ungünstigerweise ist das Linsensystem sehr aufwendig und es besteht für die ungeschützten Leuchtkörper die Gefahr, durch Verschmutzung oder Beschädigung beeinträchtigt zu werden.

Eine andere Inspektionsvorrichtung (DE 41 32 425 A1) besitzt eine Beleuchtungseinrichtung, mit der nur die Mündungsfläche einer Flasche über Lichtwellenleiter beaufschlagbar ist. Zur Erkennung von Rissen sind zahlreiche Lichtempfänger mit zugeordneten Sammellinsen vorgesehen. Diese Vorrichtung ist aufwendig ausgeführt und aufgrund der beschränkten Beleuchtungsmöglichkeiten nicht zur Schraubgewindeinspektion geeignet.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine betriebssichere Vorrichtung zu schaffen, bei welcher in einem Schritt unter Verwendung von nur einem einzelnen Kamerasystem sowohl der Mündungsbereich als auch die Außenseite der Mündungsseitenwand überprüfbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein photosensitiver Bildaufnehmer und eine Beleuchtungseinheit gemeinsam auf der gleichen Seite einer Kondensor-Linse angeordnet sind, deren Durchmesser größer als der der zu untersuchenden Bereiche einer Flasche ist, wobei die Strahlen von der Beleuchtungseinheit zur Flasche und die Strahlen von der Flasche zum Bildaufnehmer durch die Kondensor-Linse verlaufen, derart, dass die Strahlen beim Eintritt in die Kondensor-Linse und beim Austritt aus dieser zur optischen Achse hin so gebrochen werden, dass der Brechungsgrad mit zunehmendem Abstand des Eintrittspunktes der Strahlen ansteigt.

Weiterbildungen und/oder besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung macht sich hierbei die Erkenntnis zu eigen, daß von einer sogenannten Kondensor-Linse die Lichtstrahlen mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse der Kondensor-Linse stärker abgelenkt werden und so durch geeignete Dimensionierung der Kondensorlinse sowohl der Mündungsbereich als auch das Gewinde am Flaschenhals mit einem Kamerasystem gleichzeitig erfaßbar ist. Der Mündungsbereich der Flasche wird durch die achsnahen Strahlen, das Gewinde durch die stark gebrochenen und schräg in Richtung der optischen Achse verlaufenden achsfernen Strahlen in der Kamera abgebildet.

Eine weitere Überlegung die zur Entstehung der Erfindung führte betraf die Tatsache, daß der Strahlengang der Kondensor-Linse auch sehr gut geeignet ist, das zu untersuchende Objekt gleichmäßig zu beleuchten. Durch eine Anordnung der Beleuchtung auf der gleichen Seite der Kondensor-Linse auf der auch die Kamera angordnet ist, wird sowohl der Mündungsbereich als auch der Gewindebereich der zu untersuchenden Flasche beleuchtet. Durch geeignete Anordnung von Beleuchtung, Kondensor-Linse und Kamera erhält man auch eine optimale Ausleuchtung der zu untersuchenden Flaschenbereiche. Hierbei ist es sogar möglich auf den zu untersuchenden Flaschenbereichen unterschiedliche Beleuchtungsarten in Form von Hellfeldern und Dunkelfeldern zu realisieren.

Nachfolgend wird ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Figur und der Bezugszeichenliste näher erläutert.

Die Figur zeigt in geschnittener Darstellung eine Inspektionseinheit 1 für eine Flasche 2 durch eine Kondensor-Linse 3 wird eine Abbildung sowohl vom Mündungsbereich 4 als auch der Gewindebereich 5 auf die Kamera 6 projeziert. Die optische Achse der Kondensor- Linse 3 fluchtet mit der optischen Achse der Kamera und der Rotationsachse der rotationssymetrischen Flasche 2 und wird im Folgenden generell als Achse 8 bezeichnet. Der prinzipiell eingezeichnete Strahlengang 7 verdeutlicht die Funktionsweise der Kondensor-Linse: Es findet zweimal ein Übergang von einem Medium in ein anderes statt, bei jedem Übergang erfährt der Lichtstrahl eine Brechung. Die Brechung ist hierbei umso stärker, je größer der Abstand von der Achse 8 ist. Die Teilstrahlen 7a, welche in geringem Abstand zur Achse 8 verlaufen werden nur wenig gebrochen und projezieren den Mündungsbereich 4 in die Kamera 6. Die weiter von der Achse 8 entfernten Teilstrahlen 7b und 7c projezieren den Gewindebereich 5 in die Kamera 6.

Vorraussetzung für ein Funktionieren der der Anordnung ist die Verwendung einer Kondensor-Linse 3 mit einem Durchmesser, der wesentlich größer ist als der Durchmesser der untersuchten Bereiche der Flasche 2. Nur dann treuen die weiter von der Achse 8 entfernten Teilstrahlen 7b und 7c von der Seite auf den senkrecht zum Mündungsbereich 4 stehenden Gewindebereich 5.

Durch die etwa in Höhe der Kamera 6 angeordnete Beleuchtungseinheit 9 wird die zu untersuchende Flasche 2 aus der Inspektionseinheit 1 heraus beleuchtet. Die Beleuchtungseinheit 9 besteht aus einer Vielzahl von Lichtquellen, welche auf mehreren konzentrischen Kreisbahnen 10a, 10b, 10c und 10d um die Achse 8 herum angeordnet sind. In der gewählten Darstellungsform sind von den Lichtquellen jeweils nur zwei pro Kreisbahn sichtbar. Die in der Inspektionseinheit 1 angeordnete Beleuchtungseinheit 9 bietet neben dem kompakten Aufbau noch den Vorteil, daß die Kondensor-Linse 3 auch zur Beleuchtung der Flasche 2 aus verschiedenen Richtungen verwendet wird. Die auf den gleichen Kreisbahnen angeordneten Lichtquellen beleuchten hauptsächlich den selben Bereich der Flasche 2.

Von den einzelnen Lichtquellen wird das Licht jeweils mit einer keulenförmigen Intensitätsverteilung abgestrahlt und wird in der Kondensor-Linse 3 ebenfalls in Abhängigkeit vom Achsabstand des Auftreffens unterschiedlich stark abgelenkt.

Mit 11a bis 11d sind die Intensitätsmaxima der einzelnen Strahlenkeulen bezeichnet.

Die ganz am Rand der Kondensor-Linse 3 einfallenden Strahlen 11a werden dabei am stärksten zur Achse 8 hin abgelenkt und fallen unter einem flachen Winkel schräg auf die Dichtfläche 4a des Mündungsbereiches 4. Durch das schräge Auftreffen der Lichtstrahlen 11a wird die Dichtfläche 4a von der Kamera 6 im Dunkelfeld betrachtet. Bei dieser Dunkelfeldbetrachtung sind geringste Unebenheiten durch das an diesen Unebenheiten entstehende Reflexionslicht erkennbar.

Durch die Strahlen 11b bis 11d wird der Gewindebereich 5 beleuchtet.

Die Lichtquellen auf den jeweiligen Kreisbahnen 10a bis 10d sind in der Helligkeit regulierbar. So kann eine gleichmäßige Beleuchtung der untersuchten Flaschenbereiche erzielt werden.

Ein bei der Erfindung ebenfalls gelöstes Problem betrifft das Eliminieren von störendem Reflexionslicht welches von der Lichtquelle 9 ausgehend an der Kondensor-Linse 3 reflektiert wird und von dort in die Kamera 6 gelangt. Um diese Reflexion zu verhindern wird ein Teilbereich 3a der Kondensor-Linse 3 nahe der optischen Achse 8 so behandelt, daß von dort aus keine Lichtstrahlung in die Kamera 6 gelangen kann.

Für das Untersuchungsergebnis der Flaschenmündung und des Gewindes ist das vom Teilbereich 3a gelieferte Teilbild ohne Bedeutung, denn es zeigt lediglich den Blick durch die Flaschenöffnung auf den Flaschenboden.

Um Reflexionen zu verhindern kann man entweder den Teilbereich 3a der Kondensor-Linse 3 abdecken oder in der Kondensor-Linse 3 eine Bohrung anbringen. An der Bohrung in der Kondensor-Linse 3 kann keine Reflektion in Richtung der Kamera 6 auftreten und zudem findet an der Wandung der Bohrung eine Totalreflektion statt, die verhindert, daß über die Bohrung in der Kondensorlinse 3 vagabundierendes Streulicht aus der Kondensor-Linse 3 in Richtung der Kamera 6 austritt. In der Fachwelt hat sich für diese Bohrung der Neologismus "optischer Sumpf" entwickelt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich nicht nur zur Überprüfung von Flaschen sondern ist generell zur gleichzeitigen Untersuchung von Gegenständen an deren Oberseite und äusserer Seitenwand geeignet.

Bezugszeichenliste

1

Inspektionseinheit

2

Flasche

3

Kondensor-Linse

4

Mündungsbereich

5

Gewindebereich

6

Kamera

7

Strahlengang

8

Achse

9

Beleuchtungseinheit

10

Kreisbahn

11

Intensitätsmaxima

Claims

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen Prüfen unterschiedlicher Bereiche von Flaschen auf Beschädigungen

1. mit einer Beleuchtungseinheit (9), die die zu untersuchenden Bereiche der Flasche (2) beleuchtet,
2. mit einem photosensitiven Bildaufnehmer (6), der gemeinsam mit der Beleuchtungseinheit (9) auf der gleichen Seite einer Kondensor-Linse (3) angeordnet ist, deren Durchmesser größer als der der zu untersuchenden Bereiche ist, wobei
3. die Strahlen (11) von der Beleuchtungseinheit (9) zur Flasche (2) und die Strahlen (7) von der Flasche (2) zum Bildaufnehmer (6) durch die Kondensor-Linse verlaufen, derart, dass
4. die Strahlen (7, 11) beim Eintritt in die Kondensor- Linse (3) und beim Austritt aus dieser zur optischen Achse (8) hin so gebrochen werden, dass der Brechungs grad mit zunehmendem Abstand des Eintrittspunktes der Strahlen (7, 11) ansteigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (9) eine Vielzahl von einzelnen Lichtquellen aufweist und die Leuchtintensität dieser Lichtquellen regulierbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lichtquellen der Beleuchtungseinheit (9) auf konzentrisch um die Achse (8) verlaufenden Kreisbahnen (10a, 10b, 10c, 10d) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensor-Linse (3) einen um die Achse (8) und in Nähe der Achse (8) angeordneten reflexionsfreien Bereich (3a) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensor-Linse (3) im Bereich (3a) eine Abdeckung oder eine Bohrung aufweist.