DE69002013T2 - Kontrolle von Gegenständen mit erhöhter Aufnahmegeschwindigkeit. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf die automatische Kontrolle von ausreichend transparenten Körpern, insbesondere von Gegenständen wie Flaschen oder Fläschchen aus Glas oder Kunststoff, bei hohen Taktgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 15 000 Artikeln pro Stunde oder mehr.
• Diese Kontrolle erfolgt im wesentlichen auf optischem Wege.
• Bestimmte, sehr genaue Kontrollen können nur bei verhältnismäßig geringen Taktgeschwindigkeiten durchgeführt werden, weil auf Lichtquellen mit engem Strahlbundel zurückgegriffen werden muß und die Gegenstände einzeln ergriffen werden müssen, um sie vor dem Gerät zu drehen.
• Zahlreiche andere Kontrollen erfordern nicht eine derart sorgfältige Prüfung, aber aus Sicherheitsgrunden ist es notwendig, alle Gegenstände zu kontrollieren und daher bei extrem hohen Taktgeschwindigkeiten zu arbeiten. Es wird dann zumindest in einem ersten Stadium vorgezogen, sie "im Flug" beruhrungslos zu beobachten, wobei die Kontrollen auf die der störendsten Fehlerstellen beschränkt werden müssen, die sich als die am leichtesten erkennbaren erweisen, nämlich Verformungen, größere Fehlerstellen,wie Brüche oder starke Oberflächenrisse, die von thermischen Schocks oder Handhabungen herrühren und in der Verarbeitungskette Brüche hervorrufen können, Opazitäten, die der Anwesenheit von Steinen oder verhältnismäßig großen Blasen zuzuschreiben sind, "Trapeze", die für den Benützer gefährlich sind, usw.
• Somit erfolgen diese Kontrollen häufig wie visuelle Kontrollen mittels direkter Durchlichtbetrachtung gegenüber einem klaren Hintergrund, wobei die Fehlerstellen mehr oder weniger starke Lichtflecken erzeugen, die im Inneren eines gleichmäßigeren Abbildes auftreten, dessen dunkle Kontur das Profil des Objektes angibt, oder die sogar dieses Profil verändern, wenn es sich um einen zerbrochenen oder verformten Gegenstand handelt.
• Die Gegenstände, die durch eine geeignete Beabstandungseinrichtung in dem kleinsten akzeptierbaren Abstand verteilt werden, werden vcn einem horizontalen Plattenförderband in einer Reine ausgerichtet vor dem Gerat vorbeibewegt, von dem jeder Lichtsender als einfacher Schirm ausgebildet sein kann, welcher einen beleuchteten Hintergrund liefert. Gegenüber diesem befinden sich feststehende, optische Sensorsysteme, welche eine elektronische Kamera mit geringer Ansprechzeit umfassen; ihr Objektiv erzeugt ein reelles Momentanabbild des Objektes auf einer photosensiblen Oberfläche, deren elektronische Abtastung, die zeilenweise erfolgt, dieses Abbild in eine Folge von quantisierten elektrischen Signalen umwandelt. Die Analyse der letzteren gemäß einer geeigneten Vorgangsweise ermöglicht es, gleichzeitig isolierte Anomalien zu erkennen und ausgehend von der Kontur des Objektes Dimensionsangaben zu erhalten. Man kann dadurch die Natur und Ausprägung der Fehlerstellen bestimmen und gegebenenfalls den Gegenstand entfernen.
• Wenn die Ränder des Abbildes dunkler und gestört erscheinen, können die lokalen Fehlerstellen nur in der hellen Mittelzone erkannt werden, die umso enger ist, je breiter die Wand im Verhältnis zum Durchmesser ist, d.h. lediglich über 40º bis 50º zur einen und zur anderen Seite der Achse, und nicht in den Randzonen; dies bedeutet, daß man im allgemeinen auf zwei um 90º gekreuzte Detektionen oder sogar auf drei in einem Winkel von 60º versetzte Detektionen zurückgreifen muß: Wenn drei Vorrichtungen vorhanden sind, ist zumindest eine Drehung des Gegenstandes zwischen zwei Kontrollen erforderlich, weil man sich nicht zu schräg zur Achse des Förderbandes stellen kann.
• Eine derartige Vorrichtung, welche das Abbild zeilenweise ausliest, ist insbesondere in der Veröffentlichung FR-A-2 405 760 beschrieben.
• Angesichts der variablen Form der zu kontrollierenden Gegenstände würde die Erzielung eines Gesamtabbildes mit wirklich ausreichender Genauigkeit erfordern, daß jede Kamera ein Minimum von in der Größenordnung von 40.000 Pixeln mit gleicher oder zumindest sehr ähnlicher Empfindlichkeit besitzt.
• Diese Lösung ist daher kostspielig, und zwar gleichzeitig in den Anfangsinvestitionskosten und wegen der Vervielfachung der Betriebsausfälle, welche zu einer verhältnismäßig hohen Austauschhäufigkeit der photoempfindlichen Matrizen führt.
• Es ist vorzuziehen, eine Kamera mit linearem Raster zu verwenden, d.h. die empfindliche Fläche auf eine einfache Reihe oder Kette von Dioden zu verringern, die in Form einer einzigen vertikalen Kolonne angeordnet sind und beispielsweise 2&sup8; = 256 Dioden oder 2&sup9; = 512 Dioden umfassen kann, wobei die vollständige Überprüfung des Objektes durch sein Vorbeibewegen auf der Fördereinrichtung vor dem Gerät bewirkt wird, wodurch die aufeinanderfolgenden Vertikalabschnitte dieses Objektes nacheinander ihr Abbild auf der Diodenreihe erzeugen. Eine sehr schnelle vertikale elektronische Abtastung verknüpft sich dann automatisch mit der langsameren horizontalen Ablenkung; die Auflösung an Vertikalabschnitten, d.h. der Abstand der Analysekolonnen, die durch die aufeinanderfolgenden Auslesungen erzeugt werden, ist eine Funktion der Geschwindigkeit der Vorbeibewegung, die ihrerseits direkt mit der Taktgeschwindigkeit verknüpft ist. Die einfachste Lösung besteht darin, das Objekt mit einer Fördereinrichtung zu bewegen, die sich in gleichmäßiger, geradliniger Translation befindet, und es senkrecht dazu in einer feststehenden Ebene zu betrachten.
• Ein spürbarer Nachteil ist, däß das Ergebnis der Dimensionsmessungen erst am Ende eines vollständigen Überstreichens des Abbildes ausgelesen werden kann, dessen Dauer, obwohl sie sehr kurz ist, weil sie ja kleiner als die Periode der Vorbeibewegung ist, dennoch einer Bewegung entspricht, die ausreicht, daß ihre Genauigkeit unter Störungen mechanischen Ursprungs (Vibrationen, Geschwindigkeitsänderungen der Fördereinrichtung, Gleiteffekte), optischen oder sogar elektrischen Ursprunges (Schatten, Lichtintensitätsänderungen usw.) leidet.
• Auf Grund der Erkenntnis, daß diese Messungen, insbesondere die Durchmessermessungen, welche höchste Genauigkeit erfordern, nicht unter ausgezeichneten Bedingungen erfolgen, setzt sich die Erfindung vielmehr zum Ziel, die schnelle elektronische Abtastung auf dem Abbild in der Bewegungsrichtung durchzuführen, was auf dem Erfassungs- und Lesesensor unter Hinzufügung einer komplementären Querablenkung letztlich bewirkt, daß die Ablenkung von der durch die Transporteinrichtung erzeugten Bewegung unabhängig wird.
• Sie schlägt daher in erster Linie vor, eine Vorrichtung zu verwenden, deren mit einer Linearkamera ausgestatteter Sensor zusammen mit dem Objektiv der Kamera eine Matrix von photoelektrischen Zellen ergibt, die horizontal angeordnet ist, d.h. so angeordnet ist, daß das Objekt in Abtastabschhitten betrachtet wird, die praktisch parallel zu der von der Förder- bzw. Transporteinrichtung erzeugten Bewegungsrichtung liegen, zusammen mit einem optischen System, welches die Überprüfung durch eine "vertikale" Querablenkbewegung vervollständigt, die einen signifikanten und normalerweise den größten Teil der Vorbeibewegungsperiode abdeckt.
• In dem Maße, wie sich der Gegenstand translatorisch weiterbewegt, insbesondere mit gleichförmiger Geschwindigkeit auf einer geradlinigen Fördereinrichtung, was bei hohen Taktgeschwindigkeiten den Vorteil der Vermeidung von Ruckbewegungen hat, ist anzumerken, däß die Horizontalbewegung des Objektes im Verlauf der Messung eine progressive Verschiebung des Abbildes erzeugt, welche es notwendig macht, dem Gerät ein horizontales Gesichtsfeld zu geben, das größer als die Breite dieses Objektes ist, wobei die Anzahl der Zellen, die diesem gegenüber in einem gegebenen Moment zur Erzeugung der Kolonnen, d.h. der vertikalen Kette, verfügbar sind, in Bezug zur Gesamtanzahl der Zellen verringert wird. In der Praxis und auf Grund der hohen Funktionsgeschwindigkeit der Schaltkreise, die seit neuestem im Handel erhältlich sind, stellt dies aber sogar bei sehr hohen Taktgeschwindigkeiten keinen Nachteil dar. Zum Ausgleich, sicherlich um den Preis einer erhöhten Komplexität, erhält man vielmehr eine Aufeinanderfolge von quasi-momentanen Horizontalabtastungen, was die Nachteile der oben angeführten Störungen beinahe völlig eliminiert.
• Bevorzugt wird gemäß einem zweiten wichtigen Merkmal die Vertikalabtastung nach einem Programm gesteuert, das von der Bedienungsperson im vorhinein festgelegt wird oder auch korrigierbar ist und durch die eigentliche Vorbeibewegung der Gegenstände ausgelöst wird. Eine derartige Lösung besitzt den Vorteil einer größeren Anpassungsfähigkeit: Es wird möglich, den Betriebszyklus an den Gegenstand anzupassen und verschiedene Zonen des Gegenstandes mit verschiedenen Geschwindigkeiten, d.h. entsprechend den verschiedenen Abschnitten je nach den Anforderungen zu untersuchen.
• Es ist anzumerken, daß das angeführte Überprüfungsverfahren ein Großteil seiner Vorteile beibehält, abgesehen vom Kostenvorteil, wenn es auf elektronischem Wege bei einer Kamera mit rechteckiger Matrix angewandt wird. Eine derartige Vorrichtung fällt daher ebenfalls in den Rahmen der Erfindung.
• Weitere Eigenschaften und verschiedene Vorteile der Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung einer vorteilhaften Ausführungsform hervorgehen, die nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben wird, welche zeigen:
• - Fig. 1: eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Kontrollmaschine für Flaschen,
• - Fig. 2: eine Station in schematischem Querschnitt,
• - Fig. 3: diese Station in schematischer Draufsicht,
• - Fig. 4: das Schema der Vorbeibewegung aufeinanderfolgender Flaschen im Blickfeld des Sensors,
• - Fig. 5: das Schema des Kontrollzyklus in Synchronisation mit dem Vorschub einer Flasche,
• - Fig. 6: das erhaltene elektronische Abbild,
• - Fig. 7: das elektronische Blockschaltbild der Maschine.
• Jede Kontrollstation, die diesem Beispiel entspricht, ist mit einer Fördereinrichtung, einer Lichtquelle, die einen beleuchteten Hintergrund bildet, und einem Linearmatrixsensor mit mecnanischer Vertikalablenkung verknüpft, welche auf der einen und der anderen Seite der Förderbann dieser Transporteinrichtung liegen, um die Gegenstände mit Durchlicht zu überprüfen, die einen gegenseitigen Abstand aufweisen, ohne daß es notwendig wäre, sie während ihrer Überprüfung in Drehung zu versetzen.
• Die erzeugten Signale werden von jedem Sensor in Daten umgewandelt, die dazu verwendbar sind, in der Folge Informationen und Statistiken aufzustellen, welche zu den Fertigungsstationen übertragen werden. In erster Linie und auf herkömmliche Weise steuert die Vorrichtung stromaufwärts einen Verteiler für die Gegenstände und stromabwärts einen Sortierer; letzterer kann bei Bedarf einen Markierer aufweisen, der die als schadhaft erkannten Gegenstände angibt, allgemeiner einen Auswerfer, welcher diese aus der Fertigungslinie entfernt.
• Um mehrere sich ergänzende Prüfungen durchzuführen, wird eine Maschine im allgemeinen mehrere Stationen umfassen. Vorteilhafterweise wird die gesamte Maschine von einem Mikrocomputer gesteuert.
• Die Maschine von Fig. 1 ist dreifach: Sie weist nebeneinander drei Kontrollstationen 1, 2, 3 mit gleichem Aufbau auf, die entlang einer geradlinigen Fördereinrichtung 4, einem Gleitplattenförderband mit ausreichender Genauigkeit, angeordnet sind, auf welchem die zu kontrollierenden Gegenstände, Flaschen B, aufrechtstehend angeordnet sind; die Fördereinrichtung ist in der Lage, diese in gleichmäßiger Bewegung in konstantem Abstand zu bewegen, um zu ermöglichen, daß sie jeweils einzeln im Augenblick der Kontrolle berücksichtigt werden können, wobei ihr Förderband ihnen eine horizontale Bezugs-Auflagefläche bietet, die so exakt wie möglich ist. Es können komplexere Lösungen in Betracht gezogen werden, aber einer der Vorteile der erfindungsgemäßen Maschine liegt genau in der Einfachheit und Anwendungsvielfalt einer derartigen Fördereinrichtung.
• Der Motor 5 gestattet es, die Fördereinrichtung mit gleichförmiger, aber regelbarer Geschwindigkeit anzutrei-Den. Stromaufwärts entnimmt eine Weiche 6 die zu kontrollierenden Gegenstände vom Hauptförderer 7, und ein Blockierglied 8 gibt ihren Eintritt in die Maschine frei oder nicht; eine Beabstandungseinrichtung 9 verteilt sie regelmäßig ausgerichtet auf der Fördereinrichtung zwischen einer Schraube 9a und einer Gegenführung 9b. Stromabwärts entfernt ein Auswerfer 10, der in Form eines Satzes von zwei Blaseinrichtungen 10a gezeigt ist, die zwei Rutschen 10b zugeordnet sind, durch Aussortieren die schadhaften Gegenstände.
• Die Stationen 1, 2 und 3 sind alle drei senkrecht zur Bewegungsrichtung der Fördereinrichtung orientiert und durch zwei Treibriemenrotiereinrichtungen 11 und 12 herkömmlicher Art getrennt, die, ohne die Ausrichtung der Gegenstände zu verändern, ihnen jeweils eine Drittelumdrehung erteilen; der Grund dafür wird später erläutert. Die gegenwirkenden Treibriemenzüge 11a und 12a einerseits und 11b und 12b anderseits sind jeweils an dem einen bzw. anderen von zwei Schlitten 13 über Tragarme 13a, 13b aufgehängt und mit jeweils einem von zwei Motoren 14 über Zahnriemen 14a, 14b gekuppelt. Die Schlitten 13 gleiten auf einer Gleitschienenkonsole 15, welche ihrerseits an einem Ständer 16 in der Höhe einstellbar befestigt ist. Der Schrank 17 speist die Anlage; er erhält den Mikrocomputer, welcher die Steuerbefehle für alle diese Organe lenkt, und trägt dessen Bildschirm 18 und Tastatur 19.
• Die Fig. 2 und 3 lassen den Aufbau einer Kontrollstation genauer erkennen, beispielsweise der Station 1. Im Hintergrund befindet sich eine Lichtquelle 21, die im wesentlichen durch einen flachen rechteckigen Schirm 21a gebildet wird, welcher vertikal entlang einer Kante der Fördereinrichtung angeordnet ist; die Verwendung einer gebauchten Form ist nicht ausgeschlossen, aber die obenstehende Ausführungsform besitzt größere Anwendungsvielfalt und entspricht gleichsam allen Bedürfnissen. Dieser Schirm wird ausreichend groß dimensioniert, um das gesamte Nutzblickfeld des Sensors abzudecken: In der Praxis, und wie später noch ersehen werden kann, besitzt er eine Höhe, die größer ist als jene des größten er zu kontrollierenden Gegenstände, und eine Breite in der Größenordnung des Dreifachen der scheinbaren Breite des breitesten Gegenstandes.
• Der gewählte Schirm ist durchscheinend und wird von seiner Rückseite durch einen Leuchtkasten üblicher Art erhellt, der in Form einer Reihe von vertikalen Röhren 21b angedeutet ist, welche mit einer Optik 21c verknüpft sind; diese Lösung ist am besten dafür geeignet, eine gleichförmige Helligkeit in räumlicher und zeitlicher Verteilung abzugeben.
• Im Vordergrund befindet sich auf der anderen Seite der Fördereinrichtung 4 gegenüber dem vom Schirm 21a erzeugten beleuchteten Hintergrund der Sensor 22, welcher durch eine Kamera 23 mit linearer Matrix gebildet wird, der ein Umlenk-Kippspiegel 24 zugeordnet ist; die Kamera, welche aus Bequemlichkeitsgründen oberhalb des Spiegels montiert ist, ist so eingestellt, daß sie mit Hilfe des Spiegels ein Abbild der Flaschen in der Ebene der Zeile von photoempfindlichen Dioden 23a erzeugt, welche die Linearmatrix von Sensorzellen bildet.
• Das gesamte optische System der Station 2 besitzt eine Symmetrieebene [V], die senkrecht zur Bewegungsrichtung x der Fördereinrichtung liegt: Weil ja die optische Achse z des Objektivs 23b der Kamera in dieser Ebene liegt, liegen die Welle 24a des Spiegels und die Diodenzeile 23a horizontal und, wie der Lichtquellenschirm 21, parallel zu dieser Richtung x. In einer Position M und bei einem gegebenen Zielhöhenwinkel definiert daher der Spiegel mit der Zeile über das Objektiv eine Beobachtungsebene [U] parallel zur Bewegungsrichtung der Fördereinrichtung und auf jedem Objekt einen Schnitt T, der unabhängig von der Position dieses Objektes auf der allgemeinen Bahn ist und den jede Auslesung der Diodenzelle abzutasten erlaubt.
• Eine Drehung des Spiegels 24 wird das Abbild vor der Diodenzeile vertikal verschieben bzw., wenn man so will, es ermöglichen, mit Hilfe der Diodenzeile auf dem von der Lichtquelle 21 dargebotenen hellen Hintergrund ein insgeamt rechteckiges Feld zu überstreichen, welches die zu überprüfenden Zonen mit aufeinanderfolgenden Abtaststreifen bedeckt. Die Überprüfung ergibt sich nicht mehr aus der Verschiebung des Objektes in Richtung x, sondern aus dieser optischen Querablenkung in der komplementären Koordinatenachse v.
• Obwohl andere Arten von Umlenkorganen für das Lichtstrahlbündel in Betracht gezogen werden könnten, stellt die mechanische Ablenkung mit einem ebenen Spiegel den einfachsten und bequemsten Weg für die Einstellung dar.
• Dieser Spiegel ist starr, aber so leicht wie möglich konstruiert, damit er nur geringe Trägheit hat. Sein Ausschlag kann etwa 20º, insbesondere 30º betragen, seine Welle 24a wird von einem programmierbaren Mechanismus angetrieben: Es handelt sich vorteilhafterweise um einen Motor 25, dem Positionssteuerbefehle zugeführt werden, insbesondere um ein Galvanometer mit beweglichem Rahmen, das mit einer regelbaren Spannung stromversorgt wird, welche eine Skala mit Winkelschritten p festlegt, und zwar ausgehend von einem numerisch gesteuerten Spannungsteiler, der auf dieser Skala bis zur gewünschten Vertikalschwenkhöhe einen Fächer von Ordinaten vj der Zeilen j liefert; eine Rückkopplungsschleife gestattet es, eine kritische Dämpfung zu erzielen und auf diese Weise Ansprechzeiten in der Größenordnung von 2 bis 3 Millisekunden zu erreichen.
• Es wird damit möglich, verschiedene mechanische Ablenkverläufe zu erzeugen, ausgedrückt durch Zielhöhenkurven v als Funktion der Zeit, somit durch die winkelmäßige Höhe y bezüglich einer mit dem Gegenstand verbundenen Referenzhöhe, welche verschiedene Formen haben können: Man kann insbesondere auf bestimmten Höhen Warteoder Meßstufen erzeugen, in verschiedenen Sektoren die Bewegungen in verschiedenen Vertikalschritten steuern, um den horizontalen Überprüfungsabschnitt mehr oder weniger zu komprimieren, und insbesondere uninteressante Zonen praktisch augenblicklich überspringen, beispielsweise jene, die systematische Störungen aufweisen, welche mit dem Vorhandensein eines nicht erfaßbaren natürlichen Musters verknüpft sind, oder jene, weiche Keine storenaen Fehlerstellen zeigen können. Die Gegenstände können daher in aufeinanderfolgenden Abschnitten auch gemäß einem von der Bedienungsperson vorgegebenen, sich wiederholenden Programm überprüft werden, ja es ist sogar möglich, sofern Zeit vorhanden ist, das Überprüfungsprogramm beim Auftreten einer Fehlerstelle abzuändern, um diese mit größerer Genauigkeit zu studieren, wie es ein menschlicher Beobachter machen würde.
• Der Sensor ist auf einem Schlitten an sich kreuzenden Gleitschienen 27a und 27b entlang der Symmetrieebene [V] senkrecht zur Fördereinrichtung beweglich montiert; gegebenenfalls verbunden mit einem Wechsel des Objektivs und äußerstenfalls einer Drehung des Spiegelträgers gestattet diese Montage, das Blickfeld des Gerätes entsprechend den Anforderungen und insbesondere entsprechend den Abmessungen der Gegenstände einzustellen, beispielsweise von M für Flaschen B bis zu M' für Flaschen B'.
• Weil die durch die Drehung des Spiegels 24 erzeugte Stigmatismuszone [Z] zylindrisch ist, liegt die Blickfeldblende des Sensors, die im vorliegenden Fall durch den Spiegel selbst gebildet wird, im häufigsten Fall etwa auf halber Höhe des zu kontrollierenden Gegenstandes, welche Stellung für die Schärfe des Abbildes am günstigsten ist, angesichts des begrenzten Schärfenbereiches, den eine Untersuchung großer Genauigkeit erfordern kann; wenn es sich insbesondere um eine Flasche handelt, kann allerdings in bestimmten Fällen eine unterschiedliche Einstellung die geringfügig schräge Betrachtung des Flaschenringes oder Flaschenabsatzes ermöglichen.
• Weil die beiden Wände mit diffusem Durchlicht gleichzeitig gesehen werden, erfolgt die Scharfstellung vorteilhafterweise etwa vor der Rückseite, um die Bildschärfe ins Gleichgewicht zu bringen.
• Fig. 2 zeigt auch, daß in Querrichtung gesehen jede Flasche B oder B' in eine festgelegte Position nahe der hinteren Kante 4b der Fördereinrichtung kommen muß, damit sie in vorbestimmter Weise und so weit wie möglich nach unten in den vertikalen Blickfeldfächer V gelangt: Die erforderliche Führung wird von der Beabstandungseinrichtung geboten. Jedoch verbieten die am äußeren Umfang des Flaschenabsatzes liegende Beschriftungszone und der mögliche Fall eines durchstochenen Bodens eine Betrachtung unterhalb einer Höhe a, welche die untere Überprüfungsgrenze bildet. Die Bedienungsperson wird den Vertikalfächer mit der gewünschten Sicherheitsgrenze durch Wahl der äußersten Adressen des Schwenkbefehles einstellen.
• Wenn die Föderdereinrichtung angehalten wird, kann das Gerät insbesondere bei Eichungen ein Testbild oder einen unbeweglichen Gegenstand der scheinbaren Breite d mit ganzen Zeilen überprüfen und messen. Das Gerät ist jedoch dazu bestimmt, die Kontrolle "im Flug" auf der sich bewegenden Fördereinrichtung zu gestatten, während die Gegenstände mit konstanter Geschwindigkeit quer zwischen dem Lichtquellenhintergrund 21 und dem Sensor 22 durchtreten, wie dies die Fig. 1 bis 3 zeigen, und dies mit hoher Taktgeschwindigkeit.
• Bei jedem Sensor kann die Zellenreihe etwa alle 150 bis 250 µs gelesen und analysiert werden, um eine Zeile des Bildes zu erzeugen, welche dem betrachteten Abtaststreifen entspricht, und zwar nach einer Expositionszeit, die sehr nahe dieser Ausleseperiode genommen wird, um ein maximales Signal zu erzeugen. Diese Zeit wird ausreichend kurz sein, damit jede Abtastung in erster Näherung als Momentanabtastung angesehen werden kann, d.h. damit das Bild scharf bleibt. Eine Überprüfungsphase mit 400 bis 1000 (diskreten oder ineinanderfließenden) Zeilenabtastungen kann so in etwa 0,1 bis 0,2 s durchgeführt werden, was, soferne die Informationsverarbeitung in Echtzeit möglich ist, es gestattet, praktische Kontrolltaktgeschwindigkeiten von 20.000 bis 30.000 Gegenständen pro Stunde zu erzielen.
• Ein sich bewegender Gegenstand bietet sich mit seiner Vorderkante auf einer Seite des Blickfeldes des Sensors dar und verschwindet anschließend am gegenüberliegenden Ende. Während der Überprüfung gleitet daher das Abbild des entlang des Schrittes T betrachteten Abschnittes unabhängig davon, ob der Spiegel stillsteht oder nicht, horizontal vor den Zellen vorbei; seine Gleitstrecke g ist proportional der Dauer der Überprüfungsphase und der Geschwindigkeit w der Fördereinrichtung. Dies ist noch ein Grund dafür, ausschließlich in ganzen Zeilen zu arbeiten, um eine übermäßige Verkomplizierung der Signalverarbeitung zu vermeiden und um vor allem die Vorteile der Erfindung voll auszunützen: Wie Fig. 4 zeigt, erfordert dies, das horizontale Nutz-Blickfeld U von d auf d + g zwischen einer Anfangsposition b&sub1; und einer Endposition b&sub2; zu verbreitern und, wenn nicht die Diodenzahl der Zeile entsprechend erhöht wird, proportional die Auflösung des Abbildes und damit die Genauigkeit der Analyse zu verringern.
• Es ist daher wünschenswert, daß die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung so gering wie möglich bleibt, nicht nur um die Auswirkungen von mechanischen Unzulänglichkeiten zu minimieren und die Eigenschärfe des Bildes zu erhöhen, sondern auch um eine ausreichende Analysengenauigkeit zu erhalten. Folglich gleiten die Gegenstände, wenn die Kontrolle in einem vorgegebenen regelmäßigen Takt erfolgt, mit einem im wesentlichen konstanten Abstand vorbei, getrennt durch ein scheinbares Intervall e: Je höher diese Taktgeschwindigkeit ist, desto weniger kann man das Intervall e erhöhen.
• Anderseits ist es, um die maximal mögliche Taktgeschwindigkeit für die Kontrolle zu erzielen, notwendig, die Periode der Vorbeibewegung der Gegenstände auf der Fördereinrichtung an die Eigendauer des Kontrollzyklus anzunähern; unter diesen Bedingungen kann man praktisch nicht vermeiden, daß das Blickfeld zumindest periodisch auf zwei Gegenstände gleichzeitig trifft, wobei dieses Phänomen auftritt, sobald die Gleitstrecke g das Intervall e übersteigt anders arbeiten zu wollen würde die Taktgeschwindigkeit zu stark beeinträchtigen.
• Diese gleichzeitige Anwesenheit mehrerer Gegenstände im horizontalen Blickfeld, wo es doch Grund dafür gibt, diese einzeln zu untersuchen, erzeugt eine Schwierigkeit, die durch die Erzeugung eines Überprüfungsfensters gelöst wird, welches jeden Gegenstand begleitet.
• Die Gleitstrecke dann sich dann an die Schrittweite d + e der Vorbeibewegung der Gegenstände annähern, und das notwendige Blickfeld an U = d + g = 2d + e. Jedoch ist es zweckmäßig, obwohl Exposition, Auslesung und anschließende Informationsverarbeitung parallel erfolgen, um den Übertragungszeiten, vor allem aber Abstandsungenauigkeiten, Rechnung zu tragen, der Überprüfungsphase, welche zumindest eine Hin- und Herbewegung des Spiegels ausgehend von seiner Referenzposition erfordert, eine geringfügig gegenüber jener minimalen Zeit verkürzte Dauer zu geben, welche normalerweise zwischen zwei Vorbeibewegungen beobachtet werden kann.
• Somit kann man sich am Eingang der Fördereinrichtung kaum damit zufrieden geben, eine einfache Warteschlange anzuordnen, die durch einen Riegel gesteuert wird: Es ist notwendig, eine Beabstandungsvorrichtung wie ein Rad oder besser die in den Figuren dargestellte Verteilschraube zu verwenden.
• Sogar dann darf, um jegliche Gefahr einer Störung zwischen aufeinanderfolgenden Überprüfungen zu vermeiden, das theoretische Intervall e nicht sehr weit unter die Hälfte der scheinbaren Breite d der Gegenstände gehen, d.h. im allgemeinen auf einen halben Durchmesser, und dies in dem Maße, wie die Blickrichtung des Sensors senkrecht ist.
• Zusammengefaßt wird das horizontale Blickfeld U des Sensors, das gleichzeitig zwei Gegenstände ganz erfassen kann, eine Breite von annähernd 2,5 d überdecken. Ein Gegenstand der Ordnung n wird bis zu dem Moment ganz sichtbar bleiben, wo er im wesentlichen die Stelle eingenommen haben wird, welche bei seinem Eintritt in das Blickfenster der Gegenstand der Ordnung n - 1 besetzt hatte, welcher seinerseits vom Gegenstand der Ordnung n + 1 ersetzt worden ist; er wird daher über beinahe eine Periode, d.h. die gesamte verfügbare Zeit, mit ganzen Zeilen untersucht werden können.
• Jedoch wird dort, wo beispielsweise eine Reihe aus 250 vertikal angeordneten Nutzzellen eine Flasche über 100 Spalten analysieren würde, die gleiche Reihe horizontal angeordnet diese Flasche über 250 Zeilen zu analysieren haben, wogegen nur 100 Zellen zu jedem Zeitpunkt ihre größte Breite erfassen können; somit ist die erhöhte Komplexität der Vorrichtung mit der Notwendigkeit gepaart, ihre Auslesegeschwindigkeit zu erhöhen. Die weiter oben genannten Daten gestatten es, sich darüber klar zu werden, däß die Eigenschaften heutiger Materialien es erlauben, diesen Nachteil als zweitrangig zu betrachten, angesichts der Tatsache, daß die Gesamtmenge an zu verarbeitender Information unverändert bleibt.
• Aber die gewählte Art der Bewegungssteuerung des Spiegels ermöglicht es, jedweden Ablenkungsverlauf und somit jedweden Kontrollzyklus auszulösen, ausgehend von einer Anfangsposition dieses Spiegels, welche frei und während der Vorbeibewegung eines Gegenstandes bei einer vorgegebenen Position angenommen wird, im vorliegenden Fall ganz im Inneren des Blickfeldes: Eine derartige Lösung ist gleichzeitig anpassungsfähiger, bequemer und genauer als jene, die im Gegensatz dazu darin bestehen würde, einen Spiegel mit einer völlig periodischen Betriebsweise verwenden zu wollen und zu versuchen, seine Bewegung mit der Vorbeibewegung der Gegenstände zu synchronisieren.
• Der einfachste und bei weitem vorteilhafteste Weg, den Kontrollzyklus auszulösen, besteht darin, das Überschreiten eines auf eine gegebene Höhe zielenden Detektors durch die Vorderkante aufeinanderfolgender Gegenstände zu überwachen; diese Höhe wird bevorzugt nahe der Auflagefläche der Fördereinrichtung angenommen, damit das Gerät die Vorbeibewegung von Gegenständen, auch wenn sie zerbrochen oder umgekehrt sind, mit Sicherheit erfaßt, wodurch jedwede Betriebsstörung vermieden wird. Wenn als Ausgangs- und Bezugsposition der Spiegelbewegung eine derartige tiefe Position genommen wird, kann für die Überwachung eine aus der Diodenreihe ausgewählte Zelle verwendet werden.
• Fig. 5 veranschaulicht den Ablauf eines derartigen Verfahrens. Der Spiegel befindet sich am Anfang des Zyklus in Wartestellung in der unteren Position, die ihm abhängig von den optischen Einstellungen zugewiesen wurde, wobei die von der Einrichtung gesehene Zone anfänglich einen schmalen horizontalen Streifen bildet.
• Auf herkömmliche Weise bewirken die von einem Synchronisationstaktgeber ausgesandten Impulse in vorgegebenen Zeitintervallen die zellenweise Auslesung der Spannungen, welche auf den 250 Photodioden verzeichnet werden, deren Abmessungen sowohl die Dicke des beobachteten Abschnittes als auch die horizontale Schrittweite der Analysekette jeder Zeile j definieren. Nach einem Vergleich mit Eich-Schwellenwerten wird das durch jede Auslesung der Diodenreihe erzeugte Videosignal anschließend zeilenweise in ein Digitalsignal umgewandelt, welches zu der Position eines Pufferspeichers mit der Adresse der betrachteten Zeile gesandt wird, um anschließend ausgewertet zu werden, d.h. in verwendbare Daten umgewandelt zu werden. Diese erste Datenerfassung erfolgt ständig.
• In Abwesenheit jeglicher Maske vor dem Schirm ist das Signal flach und liegt oberhalb der Schwellenwerte und wird daher als Null angesehen. Ein Objekt aber, das sich auf der Fördereinrichtung vorbeibewegt und in das Blickfenster der Kamera eintritt, erzeugt auf den Photodioden Lichtintensitätsänderungen, welche eine Reihe von detektierbaren Signalen erzeugen. Im Verlaufe der aufeinanderfolgenden Schritte der Überprüfung läßt der Vorschub dieses Objektes, der das Abbild vor den Zeilen verschiebt, die aufeinanderfolgenden Signale im Inneren des Speichers fortschreiten. Es ist dieselbe Richtung, die in den Figuren herkömmlicherweise von links nach rechts dargestellt ist, in der die Ordnung i jeder der Dioden gezählt ist und in der die Abtastung nacheinander erfolgt.
• Eine Diode b der Diodenreihe wird ausgewählt, um als Schwelle im Hinblick auf die Erfassung der vollständigen Ankunft eines Gegenstandes mit einem geringen Sicherheitsbereich im gesamten Blickfeld zu dienen: Sobald sie von der Vorderkante des Abbildes erreicht wird, löst das ausgesandte Signal das Abtastprogramm aus.
• Zu diesem Anfangszeitpunkt (Zeitpunkt t&sub1;) wird zwischen der Zelle 1 und er Zelle 2c ein Überprüfungsfenster [C] der breite 2c erzeugt, welches mit ebendiesem Sicherheitsabstand ein Segment überspannt, das der maximalen Breite d der Flasche entspricht und alle äußeren Zellen ausblendet. Sogleich werden der Motorsteuerzyklus, der die Vertikalablenkung des Blickfeldes mit Hilfe des Spiegels bewirkt, und - vorausgesetzt, die Geschwindigkeit w der Fördereinrichtung ist konstant und bekannt - das Vorbeigleiten des impulses [C] vor den Dioden zellenweise mit der gleichen mittleren Geschwindigkeit ausgelöst, so daß ausgeschlossen ist, däß jeglicher anderer Gegenstand die laufende Prüfung stören könnte.
• Fig. 5 zeigt daher das Schema der gewählten Ablenkart. Die Zeit bzw. auch der Vorschub der Fördereinrichtung und die synchrone Verschiebung c + wt der Mitte C des Impulses [C] sind hier als Abszissen bezüglich der Diodenkette aufgetragen und die Zielhöhe v der Beobachtungsebene [U] als Ordinate bezüglich der Ablenkskala. Die Kurve C zeigt somit im Inneren des Gesamtblickfeldes des Sensors die Verschiebung des beobachteten Feldes und seines Zielortes auf der Flasche; sie veranschaulicht somit auch die Änderung des horizontalen Überprüfungsstreifens.
• Zur Vereinfachung der Darstellung ist die hier dargestellte Kurve schematisch; in der Praxis wird es notwendig sein, um das Ablenkprogramm aufzustellen, die Versetzung zu berücksichtigen, welche durch die Trägheit des Spiegels zwischen der tatsächlichen Kurve und der Linie hervorgerufen wird, welche durch die Abfolge der Ordinaten vj definiert wird, die bezüglich der Adressen j aufeinanderfolgender Zeilen aufgezeichnet sind.
• Die Kamera wird, indem sie die Bilder zeilenweise wie soeben beschrieben überstreicht (außerdem mit einem gewissen Parallaxeneffekt) ein Bild nach dem anderen untersuchen, das von den Schatten umschlossen ist und von den Flaschen erzeugt wird, in dem Mäße, wie sich diese im Blickfeld der Vorrichtung vorwärtsbewegen: Die Figur zeigt ferner eine schematische Darstellung [J] eines der Abbilder zum Zeitpunkt tj.
• Nun aber erreicnt während der Dauer einer Zeilenabtastung und somit auch von einer Zeile des Ablenkstreifens zur nächsten die Horizontalverschiebung des Abbildes nicht 1/4 der Schrittweite der Kette; ausgehend von den digitalisierten Werten der Abschwächung der Lichtintensität, die im Pufferspeicher aufeinanderfolgend gespeichert werden, ist es daher möglich, im Rahmen des Auswertungsprogrammes im Inneren des Fensters [Cj] nicht nur für Anomalien signifikante Abweichungen q, welche Fehlerstellen Q hervorrufen können, sowie deren Abszissen uij festzustellen, sondern auch jene rj, sj der Randübergänge R, S, indem diese Daten so angesehen werden, als würden sie zum gleichen Zeitpunkt tj erhalten. Dies gestattet es, ausgehend von den Auslesedaten des Pufferspeichers den Durchmesser: dj = sj - rj und die Achsenposition: 2 aj = sj + rj zu berechnen.
• Im Verlauf der verschiedenen Stufen des Betriebes wird es dennoch zweckmäßig sein, daß man auch die Vertikalverschiebung und Schrägstellung vernachlässigen kann, die jeder beobachtete Streifen auf Grund der Drehung des Spiegels erfährt: In der Praxis wird in den Phasen der Fehlerstellensuche die Schrittweite des Streifens in derselben Größenordnung bleiben müssen wie jene der genannten Kette oder wie die Dicke des beobachteten Streifens, und bevorzugt darunter.
• Die Kurve C besitzt einen stark ansteigenden Abschnitt und anschließend mehrere weniger stark abfallende Abschnitte, die eine bestimmte Anzahl von Stufen verbinden. Der ansteigende Abschnitt ist zu vertikal, um für eine Überprüfung dienen zu können; der Grund dafür wird später verständlich werden. Das eigentliche Überstreichen erfolgt nur auf dem Rückweg; die abfallenden Abschnitte sind im wesentlichen der Suche nacn Fehlerstellen gewidmet, und die Stufen den Vermessungen der Dimensionen: Tatsächlich ermöglichen sie es, die Momentanablesungen mit exakten Zielhöhenwinkeln v = vj zu verknüpfen, wobei sie die Schrägstellung und vor allem die Versetzung der Abtastung unterdrücken oder zumindest sie vernachlässigbar machen; ferner kann man hier auch den Durchschnitt mehrerer solcher Messungen bilden, um die Genauigkeit zu erhöhen wobei ausgenützt wird daß von einer Messung zur nachsten die Verschiebung des Abbildes nur einem Bruchteil der durch die Aufteilung der Zellen definierten Schrittweite entspricht, oder man kann sogar den Effekt eines Nonius erzielen, wenn man die Gesamtverschiebung während eines Satzes solcher Messungen mit einer vorgegebenen Zahl von Schritten der Kette übereinstimmen läßt. In der Praxis kann man sich ferner häufig mit einer "Quasi"-Stufe begnügen.
• Schließlich kann man im Speicher ein gerades, wenn nicht momentanes Abbild B jeder Flasche rekonstruieren, indem die charakteristischen Anomalien bezüglich der korrigierten Koordinaten aufgetragen werden:
• - von Zeilen y, wobei die effektive Höhe über den Gegenstand von v oder vj abgezogen ist, abgesehen von der Versetzung,
• - und von Spalten x = uij - wtj, insbesondere Aj = aj - wtj, verknüpft mit einem Referenzzeitpunkt 0, so daß beispielsweise Aa = A ist, ein Wert, der frei gewählt ist, d.h. indem die den Zellen zugeordneten Adressen verschoben werden,
• um das vom beweglichen Fenster [C] definierte Blickfeld und ein rechteckiges Analysengitter [F] auszurichten, das mit der Bewegung des Gegenstandes verbunden ist.
• Die Kurve C besitzt somit an der Adresse a der ersten Zeilen eine ausreichend kurze Stufe c&sub1;, die von den Kopfzellen gelesen wird, wie dies aus der Figur ersehen werden kann; sie dient dazu, am Anfang des Vorganges die effektive Anwesenheit eines Objektes mit der gewünschten Äbmessung zu bestätigen, um die Lage aa der Achse auf der Höhe des Absatzes zu bestimmen und den Programmablauf zu starten.
• Auch wenn die Schnelligkeit des Anstieges c&sub2; diesen "blind" macht, gestattet sie aber, unmittelbar zur Betrachtung des oberen Teiles des Blickfeldes zu gelangen: Das Programm verifiziert dort zunächst an Hand des Verschwindens des Signales, daß die Zielrichtung sich oberhalb der Flasche befindet. Um deren Scheitel mit minimaler Geschwindigkeit zu erreichen, löst es daraufhin einen flachen Abfall c&sub3; aus, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schritte zwischen aufeinanderfolgenden Adressenzeilen gleich der Schrittweite p des Galvanometers sind, was dem Streifen eine kleinere Schrittweite als die Horizontalverschiebung jeder Zeile gibt. Die Berechnung der aufeinanderfolgenden Durchmesser gestattet es dann, den Scheitel zu lokalisieren und dadurch die Höhe h zu bestimmen: Man kann beispielsweise auf den ersten Durchmesser Bezug nehmen, der größer als ein gegebener Schwellenwert ist, beispielsweise eher 3/4 des Nennwertes als der erste von Null verschiedene Wert, oder auf die erste Durchmesserabweichung, die als ausreichend gering beurteilt wird, beispielsweise ein einziger Schritt der Kette auf mehrere aufeinanderfolgende Zeilen.
• Man kann schließlich dk messen, den Durchmesser des Flaschenringes, ja sogar sein Profil aufzeichnen, und ak, die entsprechende Achsenposition, berechnen. Der Abstand Ak - A
• kennzeichnet dann einen allgemeinen Fehler in der Vertikalität, wobei die Kürze der Zeit, welche die beiden Messungen aa und ak trennt, Fehler mechanischen Ursprungs minimiert.
• Die weitere Folge der Abwärtsbewegung des Spiegels ist durch zwei Stufen c&sub5; und c&sub7; in drei Abschnitte c&sub4;, c&sub6; und c&sub8; unterteilt. Die erste Stufe entspricht einer neuerlichen Messung A&sub1; der Achsenposition, wobei der Abstand A&sub1; - Ak einen geneigten Hals kennzeichnet; die zweite liefert die Messung dm des Maximaldurchmessers und damit seinen Vergleich mit dem Nenndurchmesser d. Schließlich entspricht eine in der unteren Stellung beobachtete letzte Stufe c&sub9; der Rückkehr des Spiegels in seine Bezugsposition. Diese ermöglicht mit Hilfe der Zellen der Reihe, und zwar jenen, die vorne in der Reihe angeordnet sind, eine letzte Messung Az der Achsenposition: Die periodische Kumulierung der Abstände Az - Aa ergibt die Abweichung zwischen der tatsächlichen Geschwindigkeit der Fördereinrichtung und ihrer Nenngeschwindigkeit w; sie kann daher dazu verwendet werden, diesen Bezugswert zu korrigieren.
• Entlang der drei Abschnitte c&sub4;, c&sub6; und c&sub8; liefert das Programm für die Abwärtsbewegung des Spiegels eine konstante Ablenkschrittweite gleich 4 p, die noch geringfügig kleiner ist als jene der Kette, welche ihrerseits in der Größenordnung von Millimetern liegt.
• Wenn der Spiegel in seine untere Ausgangsposition gegenüber der Zeile a zurückgekehrt ist, kehrt der Sensor in seinen Ausgangszustand zurück, wobei er aber gleichzeitig das Fenster [C] an seinen Ausgangsort bringt. Er befindet sich damit in Bereitschaft für die Ausführung eines neuerlichen Kontrollzyklus, ungeachtet der Anwesenheit der ersten Flasche im rechten Teil des Blickfeldes; der Zyklus beginnt, sobald ihn die Schwelle b freigibt, d.h. sich die folgende Flasche in der gewünschten Stellung darbietet; dies erfolgt nach einer Verschiebung, die einer variablen Totzeit entspricht, welche für den Rechner verwendbar ist, um die Verarbeitung des gesamten, von der ersten Flasche gelieferten Abbildes abzuschließen.
• Es ist klar, daß die erhaltenen Meßwerte nur Relativwerte liefern, die durch Vergleich mit Bezugsstücken und Vergleichsmaßstäben wie Flaschen umgewandelt werden müssen, welche als gut oder, im Gegensatz dazu, als Träger einer bestimmten Fehlerstelle qualifiziert worden sind. Die Anzeige der Grenzen und tatsächlichen Werte ist daher die Folge eines Lernvorganges, der manuell oder automatisch sein kann; es handelt sich dabei um herkömmliche Verfahren, die hier nicht beschrieben werden brauchen.
• Es ist auch klar, däß jeder Teil der Wand der Gegenstände, z.B. Flaschen, nicht unter den gleichen Bedingungen gesehen wird: Der Schatten, welcher ihr Abbild umrandet und von Reflexionen durchsetzt sein kann, nimmt mit einem Anwachsen der Schrägheit und der durchlaufenen Glasdicke progressiv zu. Er ist umso breiter und dunkler, je dicker die Wand und dunkler das Glas für das verwendete Licht ist: In der Praxis gestattet er die Erkennung von Fehlerstellen nur über 60 % bis höchstens 80 % der Breite des Abbildes.
• Die Erfassung berührt nur etwa 1/3 oder 1/4 des Umfanges auf der Vorderseite und der Hinterseite der Flasche, weswegen eine vollständige Kontrolle grundsätzlich zwei oder häufiger drei Durchläufe unter komplementären Darbietungswinkeln erfordert. Dies führt dazu, drei aufeinanderfolgende, ähnliche, wenn nicht sogar notwendigerweise gleiche Stationen vorzusehen: Wohlgemerkt arbeiten diese drei Stationen unabhängig oder zumindest parallel, nötigenfalls auf unterschiedlichen Zielhöhen oder nach verschiedenen Zyklen; einzig die Verteilung der Anweisungen, die Berechnung der Fehlerstellen und der allfällige Auswurfbefehl sind gemeinsam.
• Es ist anzumerken, daß, auch wenn es vorstellbar ist, die vertikalen Symmetrieebenen zweier Sensoren bezüglich der Fördereinrichtung schräg anzuordnen, diese Lösung eine Drehung des Gegenstandes nicht völlig erübrigt und eine Reihe von schweren Nachteilen besitzt, vor allem für die Bildverarbeitung; aus diesem Grund wurde sie hier nicht beibehalten.
• Ebenso könnte eine Unterbrechung der Symmetrie, hervorgerufen durch eine intern schräge Anordnung bestimmter Organe eines Sensors, theoretisch die Verschiebung des Abbildes im Verlauf einer Überprüfung kompensieren, aber die Nachteile dieser Art von Lösungen, insbesondere ihre Kompliziertheit und ihr Mangel an Anpassungsfähigkeit, übersteigen faktisch ihre Vorteile.
• Im Gegensatz dazu kann der Einbau von Hilfsoptiken im Sensor die Unterteilung seines Blickfeldes gestatten, um die verschiedenen Zonen jedes Artikels unter unabhängigen Winkeln zu betrachten, insbesondere abhängig von ihrer Höhe. Insbesondere können Sätze von Verteilerspiegeln verwendet werden, die parallel zur Richtung der Fördereinrichtung liegen, ähnlich jenen, die bei einer anderen Art von Vorrichtung gemäß der Patentveröffentlichung FR-A-2 558 259 auf der Lichtquelle angeordnet werden.
• Äußerstenfalls könnte man auch einen Folgespiegel mit vertikaler Achse verwenden, den diese Veröffentlichung beschreibt, oder auch die Gegenstände ununterbrochen vor den Sensoren drehen: Ohne eine dreifacne Überprüfung zu erübrigen, wurde dies die Maschine Kompakter machen, indem ihre Stationen kleiner gemacht werden könnten, was aber auf Kosten ihrer Genauigkeit ginge.
• Schließlich ist anzumerken, daß es in jeder Station nicht unmöglich ist, kleinere Objekte in Chargen zu verarbeiten oder umgekehrt bei dicken oder farbigen Gegenständen zwei Hin- und Herbewegungen des Spiegels auszuführen, um in jeder Beobachtungsebene zwei komplmenräre Zielhöhenwinkel zu erhalten, die von der Hälfte des Blickfeldes versetzt sind, um den Nutzbereich der Fehlerstellensuche zu verbreitern.
• Die Form des durch die Lichtintensität erzeugten Signales J, das auf einer Zeile j empfangen wird, ist in Fig. 6 dargestellt.
• Bei der Suche nach Fehlerstellen und im Inneren des Abbildes und somit im Inneren des Segmentes rs führt das Kontrollprogramm eine Reihe von unterschiedlichen Verarbeitungen aus:
• - bei den "stillen" bzw. den Dimensionsmessungen entsprechenden Stufen unterdrückt es im Prinzip einfach diese Fehlerstellensuche;
• - bei jeder anderen Zeile löscht es systematisch die von der gewählten Anzahl von Radzellen gelieferten Daten, das sind jene Zellen, welche den gestörten Randzonen entsprechen.
• Die Abfolge der beibehaltenen Segments r's' bildet eine Reihe von Bereichen O&sub1;, O&sub2;, O&sub3;, O&sub4; ..., von denen üblicherweise jeweils einer ohne Unterteilung die gesamte Nutzbreite der Detektion bedeckt. Im Inneren jedes Bereiches führt das Programm die Suche nach Anomalien des Signales J durch eine geeignete Abfolge von Verarbeitungen direkter Art, anschließend differenzieller Art, integraler Art usw. der digitalisierten Werte J dieses Signales durch. Die verwendbaren Verfahren sind herkömmlicher Art und überschreiten den Rahmen der Erfindung: Es wird ihr genügen, das allgemeine Organisationsschema der Maschine anzugeben, in Form der Fig. 7, wobei angeführt wird, daß zunächst zeilenweise gearbeitet wird, anschließend von einer Zeile zur anderen in aufeinanderfolgenden Elementarflächen, und zwar ausgehend von Schwellenwerten, die ihrerseits durch Lernvorgänge festgelegt werden, aber im allgemeinen einer ganzen Reihe von aufeinanderfolgenden Zeilen gemeinsam sind; man bestimmt auf diese Weise durch Rekursion die Anwesenheit von Fehlerstellen und ihre Intensität, anschließend durch Verarbeiten dieser Elementardaten ihre Form, ihre Fläche und ihre Natur. Die Empfindlichkeit der Messung sowie der Berechnungsalgorithmus, welcher die Erkennung der Anwesenheit einer Anomalie q und anschließend der Existenz und Natur einer Fehlerstelle Q ermöglicht, können selbstverständlich von einem Gegenstand zum anderen und sogar von einem Bereich zum anderen abhängig von den Anforderungen variieren.
• Der Mikrocomputer umfaßt eine Zentraleinheit 30, die mit entsprechenden Peripheriegeräten versehen ist (Tastatur 18, Bildschirmkonsole 19, Plattenspeicher, Drucker). Er ermöglicht es, sowohl Daten des Programmes, Ergebnisse der Überprüfung als auch Abbilder der Gegenstände ein- und auszugeben und auf die verschiedenen Stellglieder einzuwirken: Blockierglied und Beabstandungseinrichtung, Auswerfer, Alarmeinrichtung usw., aber auch Beleuchtung des Schirmes, Geschwindigkeiten der Fördereinrichtung und der Dreheinrichtungen und selbstverständlich auch Arbeitszyklus der Sensoren.
• Gebildet aus einer Steuerungskarte (mit der Referenznummer MTR 186A, die einen Mikroprozessor vom Typ Intel 80186 einsetzt), steuert diese Zentraleinheit 30 die drei Kontrollstationen parallel, deren elektronische Schaltkreise identisch sind: Es ist daher nur ein einziger in der Figur schematisch dargestellt.
• Jeder Schaltkreis ist um eine Synthese-Berechnungskarte 31 (mit der Bezugsnummer MTR 186B) aufgebaut. Er besitzt eine Überprüfungskarte 32 in Verknüpfung mit der Steuerkarte 33 der Kamera und der Steuerkarte 34 des Spiegels, zu denen diese Gegenstand für Gegenstand das Überprüfungsprogramm sendet. Zeile für Zeile und gemäß den Anweisungen des Programmes erzeugt die Karte 31 das Fenster [C} und ordnet dieses an, genauer gesagt stellt sie die Adressen i der Zellen bezüglich dieses mit dem Gegenstand sich mitbewegenden Fensters dar. Die Karte 32 empfängt die von der Karte 33 digitalisierten Lichtdaten J, entfernt die Randübergänge und überträgt die entsprechenden Dimensionsdaten; sie erzeugt auf diese Weise, eingebettet in das Gitter [F], das das Abbild jedes Objektes bildende Signal.
• Die Verarbeitung dieses Abbildes kann dann in normaler Weise im restlichen Schaltkreis erfolgen: Die Karte 32 überträgt die Daten zu den parallelen Verarbeitungskarten 35a (Amplituden und die Differentiationen), 35b (Hüllkurven und Mittelwerte) ... 35m (Referenzdatenverwaltung), um die Abweichungen qa, qb ... im Inneren jeder Zeile und, anschließend, dieser Zeile gegenüber den benachbarten Zeilen zu berechnen. Eine Analysekarte 36 verarbeitet diese Abweichungen nach abnehmenden Prioritäten a, b ..., was schrittweise, abhängig vom gewählten Analyseprogramm, die Ausarbeitung der Dimensionsinformationen und Anomalieinformationen q ermöglicht, die letztlich für die punktuellen Eigenschaften im Inneren eines homologen Gitters [G] zurückbehalten werden, welches das dem Gegenstand konforme Abbild B liefert.
• Die Dimensionsdaten und gegebenenfalls die Art, Amplitude und das Vorzeichen der charakteristischen Größen q bezüglich ihrer Koordinaten x, y werden dann von der Synthesekarte 31 aufgenommen, welche der betrachteten Station zugeordnet ist. Diese Karte erzeugt daraus eine Umgruppierung auf nebeneinanderliegenden Elementarflächenelementen zu 4 x 4 Schritten, um die erforderlichen Störstelleninformationen Q zu erzeugen: Intensität, Fläche, Richtung im Inneren des Gitters der Überprüfungsstation, somit Art und Bedeutung.
• Der Mikroprozessor 30 ist dann in der Lage, die empfangenen homologen Daten umzugruppieren und zu interpretieren und über eine Steuerkarte 37 die erforderlichen Handlungen auszulösen.

Claims (21)

1. Verfahren zur optischen Kontrolle von ausreichend transparenten Objekten, insbesondere von Gegenständen wie Flaschen oder Fläschchen aus Glas oder Kunststoff, durch Bewegen vor einer festen Lichtquelle, welche einen hellen Hintergrund bildet, demgegenüber sich ein Sensor befindet, welcher von den Objekten ein Abbild erzeugt, das durch Kombination einer schnellen "horizontalen" elektronischen Abtastung, die in Zeilen erfolgt, welche in der Bewegungsrichtung des Gegenstandes liegen, und quer dazu einer langsameren "vertikalen" Ablenkung ausgelesen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Exposition ebenfalls sequentiell erfolgt, und zwar Zeile für Zeile (u), und daß die gesamte Ablenkung (v) einen Großteil der Vorbeibewegungsperiode abdeckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die "Vertikal"-Ablenkung optisch ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände, die in einer Reihe angetrieben werden, "im Flug" untersucht werden, und zwar in gegenseitigem Abstand liegend, aber ohne Drehung während ihrer Untersuchung.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, däß der Rand der Gegenstände, welcher der Lichtquelle am nächsten liegt, mit der entsprechenden Kante ihrer Transporteinrichtung ausgerichtet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, däß die "Vertikal"-Ablenkung gemäß einem Programm gesteuert wird, das von den Bedienungspersonen vorgegeben wird, und däß dieses Programm durch die Vorbeibewegung der Gegenstände selbst ausgelöst wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände einzeln in ganzen Zeilen untersucht werden, wobei ein elektronisches Untersuchungsfenster ([C]) erzeugt wird, welches jeden Gegenstand abwechselnd umgibt und begleitet und dessen Auslesedaten als Funktion der Verschiebung auf einem rechteckigen Analysegitter ([F]) dargestellt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Analyse von Anomalien, die durch die Anwesenheit von punktuellen Fehlerstellen hervorgerufen werden, die von einer gewählten Anzahl von Randpixeln gelieferten Daten systematisch gelöscht werden, welche den Randzonen der Gegenstände entsprechen.

8. Vorrichtung zur optischen Kontrolle bei einer Transporteinrichtung, mit einer verteilten Lichtquelle (21) auf der einen Seite der Förderbahn der Transporteinrichtung und einem Sensor (22) auf der anderen Seite der Förderbahn, der mit einer elektronischen Matrixkamera ausgestattet ist, deren photoelektrische Zellen durch die Kombination einer schnellen "horizontalen"-Abtastung, die in Zeilen (u) erfolgt, welche in der von der Transporteinrichtung erzeugten Bewegungsrichtung (x) angeordnet sind, und quer dazu einer langsameren "Vertikal"-Abtastung (v) ausgelesen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Exposition ebenfalls sequentiell erfolgt, und zwar Zeile für Zeile, und daß die Vertikal-Ablenkanordnung einen Großteil der Vorbeibewegungsperiode abdeckt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor Hilfsoptiken enthält, welche sein Blickfeld ([UV]) unterteilen, um verschiedene Zonen jedes Gegenstandes unter unabhängigen Winkeln zu beobachten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, deren Kamera eine Linearmatrixkamera ist, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Zellenreihe (23a) in der "horizontalen" Richtung liegt, wobei der Sensor, der in der "vertikalen" Richtung liegt, die Kamera mit einem optischen System zur Querablenkung kombiniert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, däß das optische System ein Schwenkorgan (24) aufweist, dessen Achse (24a) durch einen programmierbaren Mechanismus angetrieben ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Mechanismus ein Galvanometer (25) mit beweglichem Rahmen ist, das mit einer Spannung angesteuert ist, welche ausgehend von einem numerisch gesteuerten Spannungsteiler regelbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkorgan ein ebener Spiegel ist, welcher das einzige bewegliche Organ des Sensors bildet.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung eine Fördereinrichtung mit einer horizontalen Auflagefläche (4) ist, auf welcher das horizontale Blickfeld des Sensors eine Breite (U) von annähernd dem 2,5-fachen der scheinbaren Breite (d) der Gegenstände bedeckt, wobei der Kontrollzyklus jeweils beim Übertritt eines Gegenstandes in eine vorgegebene Position von einem Bezugsdetektor (b) ausgelöst wird, welcher auf eine gegebene Höhe (a) nahe der Auflagefläche der Fördereinrichtung zielt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14 mit einer Linearkamera, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsdetektor zur Zellenreihe der Kamera gehört und däß der Zyklus ausgehend von einer Bezugsposition des Ablenkorganes des optischen Systemes ausgelöst wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Echtzeit von einem Mikrocomputer (30) gesteuert ist und daß ein Synchronisationstaktgeber die Abtastung und Ablenkung sowie die Erzeugung und das Verschieben eines Untersuchungsfensters ([C]) vor den Zellen mit der mittleren Geschwindigkeit (w) der Fördereinrichtung bewirkt, um von jedem Gegenstand ein endgültiges Abbild B zu bilden, das von diesem Computer ausgewertet wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve (C), welche den Ablenkzyklus darstellt, einen "blinden" ansteigenden Abschnitt (c&sub2;) und anschließend mehrere schwächer abfallende Abschnitte (c4 ...) für die Untersuchung lokaler Fehlerstellen aufweist, die eine bestimmte Ahzahl von Stufen für Dimensionsmessungen (c&sub1; ... ) verbinden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf einer Stufe die Dimensionsmessung aus dem Mittelwert einer bestimmten Anzahl von Ablesungen ergibt, während deren Gesamtzeit die Gesamtverschlebung einer Ganzzahl von Schritten der von den Zellen (i) gebildeten Kette entspricht.

19. Maschine mit mehreren Vorrichtungen (1, 2, 3) nach einem der Ansprüche 8 bis 18 in aufeinanderfolgenden Stationen, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte optische System jeder Station eine Symmetrieebene ([V]) besitzt, die senkrecht zur Richtung (x) der Förderbahn der Transporteinrichtung liegt.

20. Maschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Stationen entlang einer Transporteinrichtung mit geradliniger Fördereinrichtung angeordnet und durch Verdreheinrichtungen (11, 12) getrennt sind.

21. Maschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielorgane der Sensoren verschiedener Stationen auf verschiedenen Höhen angeordnet sind.