DE19920007C1 - Vorrichtung zur Inspektion von Dichtflächen an Flaschen - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung (V) zur Flaschendichtflächeninspektion sind eine auf eine Inspektionszone (A) ausgerichtete Kamera (K) und eine Hauptbeleuchtungsquelle (H) für die Inspektionszone (A) vorgesehen. Zur wahlweisen oder zusätzlichen Inspektion von PET- und/oder Weithalsflaschen (WH) sind eine Zusatzbeleuchtungsquelle (Z) und eine die optische Achse (X) schräg durchsetzende Umlenkspiegel (S) vorgesehen, wobei die Umlenkspiegelfläche zur Kamera lichtdurchlässig ist und eine Reflexionsfläche (9) aufweist, deren Projektion in Richtung der optischen Achse (X) größer ist als der Inspektionsbereich (a) der Hauptbeleuchtungsquelle (H) in der Inspektionszone (A).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Eine bekannte Vorrichtung (EP 0 426 968 A1) dieser Art dient zur Inspektion von Flaschen mit standardisiertem Mün­ dungsdurchmesser. Die ringförmige Beleuchtungsquelle mit zugeordneter Optik weist eine kegelige Lichtaustrittsfläche auf und richtet in der Inspektionszone der Vorrichtung Licht kegelringartig auf die obere Dichtfläche und auf die Außenseite der Flaschenmündung. Reflexionslicht trifft durch die Innenöffnung der Beleuchtungsquelle auf das Ob­ jektiv der Kamera, so daß in einer Auswerteeinrichtung an­ hand gespeicherter Vergleichsabbildungen Schäden in der Dichtfläche oder der Außenseite der Flaschenmündung fest­ stellbar sind. Mit dem Beleuchtungskörper lassen sich je­ doch Schäden an dem Haltekragen einer PET-Mehrwegflasche nicht zuverlässig feststellen und lassen, sich auch Dicht­ flächen von Weithalsflaschen, z. B. Milchflaschen, nicht mit ausreichender Zuverlässigkeit inspizieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der Flaschen zuverlässig inspizierbar sind, die sich in den Durchmessern ihrer Mündungsbereiche deutlich voneinander unterscheiden.

Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Zusatzbeleuchtungsquelle und die Umlenkspiegel­ fläche bietet die Vorrichtung die Möglichkeit, mit der Ka­ mera Dichtflächen auch größerer Durchmesser, z. B. an Weit­ halsflaschen, zuverlässig zu inspizieren, oder bei PET- Flaschen nicht nur die Dichtflächen, sondern auch den bei diesen Flaschen für die verbesserte Handhabung vorgesehenen Haltekragen. In der Vorrichtung lassen sich entweder die kleindurchmeßrigen Dichtflächen oder die großdurchmeßrigen Haltekragen oder Dichtflächen von Weithalsflaschen separat oder nacheinander oder sogar gleichzeitig inspizieren. Je nach zu inspizierendem Flaschentyp wird eine Beleuchtungs­ quelle oder werden beide Beleuchtungsquellen, gegebenen­ falls abwechselnd oder gemeinsam aktiviert. Die Umlenkspie­ gelfläche koppelt das Licht der Zusatzbeleuchtungsquelle ein. Der Vorteil der Inspektion kleindurchmeßriger Dicht­ flächen von oben und auch an der Seite mittels der Hauptbe­ leuchtungsquelle bleibt, falls erforderlich, unbeschränkt erhalten. Die Kamera bzw. der Erwartungsbereich auf dem CCD der Kamera kann gegebenenfalls ohne zusätzlichen Mehrauf­ wand ausreichen, um auch die Weithalsflaschen zu inspizie­ ren bzw. den Haltekragen bzw. die Trageringkante von PET- Flaschen. Allenfalls werden bei dem größeren Abbild von Weithalsflaschen bzw. dem Haltekragen der PET-Flaschen die Rechenzeiten zur Auswertung länger. Günstig ist, daß das bewährte Konzept der Vorrichtung weitgehend unverändert bleibt, d. h., daß auch bereits existierende Vorrichtungen dieser Art einfach nachrüstbar sind und dennoch die Verwen­ dung der weiteren Vorrichtungs-Komponenten möglich ist.

Zweckmäßig entspricht die Größe der Projektion der Refle­ xionsfläche mindestens den quer zur optischen Achse zu er­ wartenden Dimensionen der Haltekragen von PET- Mehrwegflaschen und/oder der Mündungsdichtflächen von Weit­ halsflaschen, damit deren zuverlässige, scharfe und kon­ traststarke Abbildung gewährleistet ist.

Zweckmäßig wird die Zusatzbeleuchtungsquelle mit ihrer Um­ lenkspiegelfläche zwischen der Hauptbeleuchtungsquelle und der Kamera angeordnet, um den Strahlengang von der Hauptbe­ leuchtungsquelle in die Inspektionszone und von dieser zur Kamera nicht zu beeinträchtigen.

Zweckmäßig verläuft die Lichtaustrittsrichtung der Zusatz­ beleuchtungsquelle senkrecht zur optischen Achse und ist die Umlenkkegelfläche unter 45° gegenüber der optischen Achse schräggestellt. Dadurch wird Streulicht weitgehend vermieden und wird eine optimale Lichtausbeute aus der Zu­ satzlichtquelle in der Inspektionszone sichergestellt.

Die Umlenkspiegelfläche kann entweder an einem ebenen Spie­ gel angeordnet sein, oder an oder in einem Prisma. In jedem Fall muß sichergestellt sein, daß das Reflexionslicht zur Kamera im wesentlichen parallel zur optischen Achse mit ge­ ringsten Verlusten durch die Umlenkspiegelfläche durch­ dringt.

Die Innenöffnung der Hauptbeleuchtungsquelle muß ausrei­ chend groß dimensioniert sein, um eine Beeinträchtigung des Strahlengangs von der Zusatzbeleuchtungsquelle in die In­ spektionszone und von dieser zur Kamera zu vermeiden.

Zweckmäßig hat die Zusatzbeleuchtungsquelle eine in etwa parallel zur optischen Achse angeordnete, ebene Licht­ austrittsfläche. Günstig ist als Zusatzbeleuchtungsquelle ein sogenanntes LED-Board in Scheibenform.

Die Zusatzbeleuchtungsquelle enthält eine Vielzahl, vor­ zugsweise eine Kreisfläche definierender LEDs. Damit läßt sich eine hohe Beleuchtungsdichte mit guter Lichtausbeute (bei Rotlicht) erzeugen.

Besonders zweckmäßig ist es, die LEDs der Zusatzbeleuch­ tungsquelle schaltungstechnisch in mehrere Serien zu unter­ teilen, die einzeln, gruppenweise oder gemeinsam aktivier­ bar sind. Dabei werden bevorzugt Serien in Form konzentri­ scher Kreise oder Kreisringe und/oder Sektoren eingesetzt.

Zur baulichen Vereinfachung sind die Hauptbeleuchtungsquel­ le, die Zusatzbeleuchtungsquelle und die Umlenkspiegelflä­ che an einem gemeinsamen Träger der Vorrichtung angeordnet.

Feineinstellungen lassen sich problemlos bewerkstelligen, wenn dieser Träger an einer im wesentlichen parallel zur optischen Achse verlaufenden Führung verstellbar ist, an der auch die Stellfläche für die zu inspizierenden Flaschen angeordnet ist.

Um auch die Kamera an die jeweiligen optischen Verhältnisse anpassen zu können, sollte sie entlang der Führung ver­ stellbar sein und/oder ein Motorzoom bzw. ein verstellbares Objektiv aufweisen. Dadurch läßt sich für jeden Inspekti­ onsfall eine gut auswertbare Scharfabbildung herstellen.

Speziell bei der Flascheninspektion in Inspektionsmaschinen mit rotierendem oder linearem Flaschentransport ist es zweckmäßig, wenigstens eine Streulicht-Ausblendfläche anzu­ bringen.

Bei solchen Vorrichtungen ist ein Schutzglas üblich. Durch den im wesentlichen parallel zur optischen Achse ausgerich­ teten Strahlengang der Zusatzbeleuchtungsquelle ist es je­ doch zweckmäßig, dieses Schutzglas mit einem 90° abweichen­ den Winkel gegenüber der optischen Achse anzustellen, z. B. mit bis zu ±10°.

Anhand der Zeichnung (Fig. 1) wird eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes erläutert.

Eine Vorrichtung V zum Inspizieren zumindest der Dichtflä­ chen D von unterschiedlichen Arten von Flaschen F, nämlich Kronenkorken-, Schraubverschluß-, PET-Mehrwegflaschen mit oder ohne Haltekragen bzw. Trageringen, Weithalsflaschen wie Milchflaschen, Gläser und dgl. (KK, SV, PET, WH) weist eine im Betrieb beispielsweise vertikale optische Achse X auf, zu der im wesentlichen parallel wenigstens eine Füh­ rung 1 verläuft, die die einzelnen Komponenten der Vorrich­ tung trägt.

Die Führung 1 kann an einer Abstellfläche 2 (Förderband, Drehtisch) für die jeweils zu inspizierende Flasche F ange­ bracht bzw. angeordnet sein. Entlang der Führung 1 ist ein allgemein ringförmiger Träger 3 verstellbar und in ver­ schiedenen Positionen festlegbar. Ferner ist an der Führung 1 ein weiterer Träger 4 verstellbar und in verschiedenen Positionen festlegbar, der eine Kamera K (CCD-Kamera) mit einem Objektiv 5 oder einem Motorzoom 14 in der optischen Achse X positioniert. Im Träger 3 ist eine ringförmige Hauptbeleuchtungsquelle H angebracht, bestehend aus einer Vielzahl in einem Kegelstumpfring positionierter LEDs an der Unterseite des Trägers 3 um eine zur optischen Achse X konzentrische Innenöffnung 15 des Trägers 3. Das von den LEDs 6 abgestrahlte Licht 7 ist auf die Dichtflächen D und auf die daran angrenzende Außenseite der Mündung der Fla­ sche F, hier einer PET-Mehrwegflasche PET mit einem Halte­ kragen R, einem Schraubverschluß-Gewinde G und der Dich­ tungsfläche D, gerichtet, wobei die Flasche F so positio­ niert ist, daß sich ihre Dichtflächen D relativ genau in einer Inspektionszone A der Vorrichtung befinden. Die Trä­ ger 3 und 4 sind entlang der Führung 1 auf diese Position der Inspektionszone A einjustiert.

An der Oberseite des Trägers 3 ist eine Zusatzbeleuchtungs­ quelle Z angeordnet, beispielsweise ein sogenanntes LED- Board in Scheibenform mit eine Kreisringfläche definieren­ den LEDs 10, deren Licht 8 senkrecht zur optischen Achse X austritt. Auf die Zusatzbeleuchtungsquelle Z ausgerichtet ist am Träger 3 eine die optische Achse X unter einem Win­ kel α von 45° schräg durchsetzende, halbdurchlässige Um­ lenkspiegelfläche S angeordnet, die an ihrer Unterseite ei­ ne Reflexionsfläche 9 aufweist, deren in Richtung der opti­ schen Achse X gesehene Projektion b allseits weiter ist als die Größe a der Inspektionszone A, in der die Hauptbeleuch­ tungsquelle H die Dichtflächen D beleuchtet. Der Innen­ durchmesser der Innenöffnung 15 des Trägers 3 ist größer als die Projektion b. Die Lichtaustrittsfläche der Zusatz­ beleuchtungsquelle Z hat eine maximale Größe c, die annä­ hernd b entspricht. Das aus dem Licht 7 der Hauptbeleuch­ tungsquelle H in der Inspektionszone A zur Kamera K reflek­ tierte Licht ist mit 11 angedeutet. Die Umlenkspiegelfläche S ist so ausgebildet, daß sie das Licht 8 der Zusatzbe­ leuchtungsquelle Z um 90° nach unten reflektiert, jedoch für das Reflexionslicht 11 und auch das Reflexionslicht aus dem Licht 8 der Zusatzbeleuchtungsquelle durchlässig ist. (Teiltransparenter Spiegel mit einer Transmission von 50 %).

Am Träger 3 kann wenigstens eine Streulichtausblendfläche 12 angebracht sein. Ferner ist es möglich, beispielsweise in der Innenöffnung 15 ein Schutzglas 13 anzubringen, das jedoch unter einem geringfügig von 90° abweichenden Winkel β gegenüber der optischen Achse X schräggestellt sein soll­ te (um bis zu ±10°).

Sind nur Kronenkorken- oder Schraubverschlußflaschen KK, SV, beispielsweise aus Glas, mit kleindurchmeßrigen Dicht­ flächen D zu inspizieren, wird nur die Hauptbeleuchtungs­ quelle H eingeschaltet. Es werden die obenliegenden Dicht­ flächen D und die angrenzenden Außenbereiche inspiziert.

Ist, wie gezeigt, eine PET-Mehrwegflasche PET mit einem Haltekragen R zu inspizieren, wobei der Zustand des Halte­ kragens R ignoriert wird, wird ebenfalls nur die Hauptbe­ leuchtungsquelle H benutzt. Ist hingegen auch der Haltekra­ gen R zu inspizieren, kann gleichzeitig oder abwechselnd die Zusatzbeleuchtungsquelle Z eingeschaltet werden. Ist schließlich eine Weithalsflasche WH (gestrichelt angedeu­ tet) zu inspizieren, dann können gleichzeitig oder abwech­ selnd die Hauptbeleuchtungsquelle H und die Zusatzbeleuch­ tungsquelle Z eingeschaltet werden, um die dann größere obere Dichtfläche D' zu inspizieren, und gegebenenfalls auch die daran angrenzenden Außenseitenbereiche. Ist nur der Haltekragen R einer PET-Mehrwegflasche PET oder die Dichtfläche D' einer Weithalsflasche WH zu inspizieren, kann auch nur mit der Zusatzbeleuchtungsquelle Z gearbeitet werden. Dann wird zweckmäßigerweise die Kamera in Höhen­ richtung auf die größere Abbildung einjustiert oder das Mo­ torzoom 14 bzw. das Objektiv 5 verstellt.

Besonders zweckmäßig lassen sich bereits in Gebrauch be­ findliche Vorrichtungen V durch Anbringen der Zusatzbe­ leuchtungsquelle Z und der Umlenkspiegelfläche S unter Wei­ terverwendung der anderen Komponenten der Vorrichtung nach­ rüsten, um auch andere Flaschentypen wie vorher inspizieren zu können.

Die Inspektion erfolgt unter Nutzung eines sogenannten Mün­ dungs- oder Dichtflächenprogramms, das in einer Auswerte­ einrichtung (nicht gezeigt) der Vorrichtung V für den je­ weiligen Flaschentyp abgelegt ist und mit dem Abbild der Dichtfläche bzw. der Mündung der jeweiligen Flasche vergli­ chen wird, um Beschädigungen wie Ausbrüche, Verschleißstel­ len, oder auch Ablagerungen, festzustellen, die als Abwei­ chungen vom Soll-Abbild registriert werden und zum Aussor­ tieren der inspizierten Flasche führen.

Es ist denkbar, die Umlenkspiegelfläche S und die Zusatzbe­ leuchtungsquelle Z auf einem eigenen Träger an der Führung 1 anzubringen, um gegebenenfalls bei Nichtbenutzung aus dem Strahlengang herauszuschwenken. Ferner ist es zweckmäßig, in der Zusatzbeleuchtungsquelle Z eine Vielzahl von Serien von LEDs 10 vorzusehen, um die Serien einzeln, gruppenweise oder gemeinsam zu aktivieren und sozusagen die Beleuchtung auf den jeweiligen Inspektionsfall (Größe und/oder Beleuch­ tungsdichte) abzustimmen, z. B. analog zum Durchmesser der zu prüfenden Flaschendichtfläche nur in einer entsprechen­ den Ringzone liegende LEDs z aktivieren, um durch den Fla­ schenboden verursachte Reflexionen zu vermeiden.

Claims (18)

1. Vorrichtung (V) zur optischen Inspektion zumindest von Dichtflächen (D) an Flaschen (F), mit einer ent­ lang einer optischen Achse (X) der Vorrichtung auf eine Inspektionszone (A) ausgerichteten Kamera (K), und einer ringförmigen Hauptbeleuchtungsquelle (H) zwischen der Kamera (K) und der Inspektionszone (A), dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der optischen Achse (X) eine Zusatzbeleuchtungsquelle (Z) mit Lichtaustrittsrichtung quer zur optischen Achse posi­ tioniert ist, und daß der Zusatzbeleuchtungsquelle eine die optische Achse schräg durchsetzende Umlenk­ spiegelfläche (S) zugeordnet ist, die in Reflexions­ richtung der optischen Achse zur Kamera lichtdurch­ lässig ist und eine Reflexionsfläche (9) aufweist, deren Projektion (b) in Richtung der optischen Achse allseits größer ist als der Inspektionsbereich (a) der Hauptbeleuchtungsquelle (H) in der Inspektionszo­ ne (A).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Projektion (b) der Reflexionsfläche (9) mindestens der quer zur optischen Achse (X) gese­ henen Dimension eines Haltekragens (R) einer PET- Flasche und/oder der Mündungsdichtfläche einer Weit­ halsflasche (WH) entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbeleuchtungsquelle (Z) und die Umlenk­ spiegelfläche (S) zwischen der Hauptbeleuchtungsquel­ le (H) und der Kamera (K) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsrichtung der Zusatzbeleuch­ tungsquelle (Z) senkrecht zur optischen Achse (X) ist und daß die Umlenkspiegelfläche (S) die optische Ach­ se (X) mit einem Winkel (α) von 45° schneidet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkspiegelfläche (S) an einem Spiegel oder einem Prisma angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenöffnung (15) der Hauptbeleuchtungsquelle (H) einen größeren Durchmesser aufweist als die Pro­ jektion (b) der Reflexionsfläche (9) in Richtung der optischen Achse (X) der Vorrichtung (V).

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbeleuchtungsquelle (Z) eine annähernd parallel zur optischen Achse (X) angeordnete, ebene Lichtaustrittsfläche aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbeleuchtungsquelle (Z) aus einer Viel­ zahl LEDs (10) besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (10) eine Kreisfläche definieren.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die LEDs (10) mehrere, einzeln, grup­ penweise oder gemeinsam aktivierbare Serien umfassen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs (10) in den Serien mehrere, einzeln, gruppenweise oder gemeinsam aktivierbare Kreise oder Kreisringe und/oder Sektoren bilden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbeleuchtungsquelle (H) an einem Träger (3) angebracht ist, an dem auch die Umlenkspiegelflä­ che (S) und die Zusatzbeleuchtungsquelle (Z) angeord­ net sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3) mit der Hauptbeleuchtungsquelle (H), der Zusatzbeleuchtungsquelle (Z) und der Umlenk­ spiegelfläche (S) entlang einer annähernd parallel zur optischen Achse (X) verlaufenden Führung (1) ver­ stellbar angeordnet sind, an der eine Stellfläche (2) für Flaschen (F) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (K) in Richtung der optischen Achse (X) verstellbar an der Führung (1) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (K) ein Motorzoom (14) und/oder ein verstellbares Objektiv (5) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Träger (3) wenigstens eine Streulicht- Ausblendfläche (12) angebracht ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Innenöffnung (15) der Hauptbeleuchtungs­ quelle (H) ein Schutzglas (13) unter einem von 90° abweichenden Winkel (β) gegenüber der optischen Achse (X) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (β) um ±10° von 90° abweichen kann.