DE29502708U1

DE29502708U1 - Inspection device

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Publication number: DE29502708U1
Application number: DE29502708U
Authority: DE
Original assignee: Krones AG; Krones AG Hermann Kronseder Maschinenfabrik
Current assignee: Krones AG
Priority date: 1995-02-18
Filing date: 1995-02-18
Publication date: 1996-04-11
Anticipated expiration: 2005-02-19

Description

KRONES AG pat-wm-jo/652-DEKRONES AG pat-wm-jo/652-EN

Hermann Kronseder 17. Februar 1995Hermann Kronseder 17 February 1995

Maschinenfabrik
9 3068 NeutraublingMachine factory
9 3068 Neutraubling

InspektionsvorrichtungInspection device

Description

Die Neuerung betrifft eine Inspektionsvorrichtung gemäß dem Anspruch 1.The innovation relates to an inspection device according to claim 1.

Inspektionsvorrichtungen dieser Art zur Kontrolle des Kopfbereiches von durchleuchtbaren Flaschen oder dgl. sind aus den europäischen Patentschriften EP-Bl 0 229 773 und EP-Bl 0 264 087 bekannt. Bei diesen Inspektionsvorrichtungen müssen die Flaschen während der Aufnahme des durchleuchteten Kopfbereiches mit hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit um ihre Längs- bzw. Hochachse gedreht werden, da der Kopfbereich nur von einer Seite her beleuchtet und von der gegenüberliegenden Seite von einer Bildaufnahmeeinrichtung betrachtet wird. Die notwendige, exakt zur Vorwärtsbewegung synchronisierte Flaschendrehung ist in der Praxis nachteiligerweise nur mit verhältnismäßig hohem Aufwand realisierbar.Inspection devices of this type for checking the head area of transilluminable bottles or similar are known from European patents EP-Bl 0 229 773 and EP-Bl 0 264 087. With these inspection devices, the bottles must be rotated around their longitudinal or vertical axis at high speed and with high precision while the transilluminated head area is being recorded, since the head area is only illuminated from one side and viewed from the opposite side by an image recording device. The necessary bottle rotation, which is precisely synchronized with the forward movement, can, in practice, only be realized with relatively high expenditure.

Demzufolge liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde eine Vereinfachung zu schaffen.The innovation is therefore based on the task of creating a simplification.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß dem Anspruch 1 durch eine gleichzeitige Durchleuchtung des Kopfbereiches einer Flasche mittels mehrerer bezüglich der Umfangsflache aus verschiedenen Richtungen kommender Strahlengänge, die mit Hilfe von optischen Übertragungsmitteln, wie z.B. Reflexionsmitteln oder Bildleitern (Glasfasern), nur einer Bildaufnahmeeinrichtung zugeführt werden. Auf diese Weise kann mit geringem Aufwand die Umfangsflache des Kopfbereiches im Durchlichtverfahren vorteilhafterweise ohne eine Drehung während der Bildaufnahme abgebildet und nachfolgend zur Erkennung von Verschmutzungen oder sonstigen Fehlern im Kopfbereich von Leerflaschen ausgewertet werden. Bei einer derartigen Inspektionsvorrichtung wird die Leistungsfähigkeit einer Inspektionsstation nicht durch Handhabungsprobleme beim Flaschentransport beschränkt, die speziell bei wenig standfesten Flaschen, vor allem wenn diese eine nicht kreiszylindrische Grundform besitzen, entstehen können. Dieses häufig bei den sehr leichten PET-Kunststofflaschen auftretende Problem kann bei Anwendung der Neuerung gerade bei sogenannten Geradläufer-Inspektionsmaschinen mit Erfolg vermieden werden. Bei den angesprochenen Geradläufer-Inspektionsmaschinen werden die Flaschen ohne eine Fixierung oder Einspannung frei auf einem Förderband stehend an den stationären Inspektionsstationen einspurig vorbeigeführt.This task is solved according to claim 1 by simultaneously illuminating the head area of a bottle using several beam paths coming from different directions with respect to the peripheral surface, which are fed to only one image recording device with the help of optical transmission means, such as reflection means or image guides (glass fibers). In this way, the peripheral surface of the head area can be imaged with little effort using the transmitted light method, advantageously without rotation during image recording, and can then be evaluated to detect contamination or other defects in the head area of empty bottles. With such an inspection device, the performance of an inspection station is not limited by handling problems during bottle transport, which can arise especially with bottles that are not very stable, especially if they do not have a circular cylindrical basic shape. This problem, which often occurs with very light PET plastic bottles, can be successfully avoided by using the innovation, especially with so-called straight-running inspection machines. In the straight-line inspection machines mentioned, the bottles are transported past the stationary inspection stations in a single lane, standing freely on a conveyor belt without being fixed or clamped.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the innovation are specified in the subclaims.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Neuerung anhand der Fig. erläutert. Bs zeigt:An example of the innovation is explained below using the figure. Bs shows:

Fig. 1 eine Ansicht der Inspektionsvorrichtung in Förderrichtung der Flaschen betrachtet,Fig. 1 is a view of the inspection device in the conveying direction of the bottles,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Spiegelsystem der in Fig. darstellten Inspektionsvorrichtung undFig. 2 is a plan view of the mirror system of the inspection device shown in Fig. and

Fig. 3 eine Ansicht der zu einem einzelnen Strahlengang gehörenden Spiegelanordnung aus der Blickrichtung X in Fig. 1.Fig. 3 is a view of the mirror arrangement belonging to a single beam path from the viewing direction X in Fig. 1.

Die Inspektionsvorrichtung 1 ist stationär über einem die Flaschen 2 einspurig transportierenden Förderband 3 mit seitlichen, auf die Flaschenbreite eingestellten Leitgeländern 4 angeordnet (Fig. 1). Sie besteht aus einer Bildaufnahmeeinrichtung 5 (CCD-Kamera), die mit einer Bildauswerteinrichtung 6 in Verbindung steht. Zur Beleuchtung des Kopfbereiches 7 der Flaschen 2 sind seitlich neben der geradlinigen Förderbahn der Flaschen einander gegenüberliegend zwei Leuchtschirme 8a, 8b mit ebener Strahlfläche parallel zum Förderband 3 angeordnet. Die Leuchtschirme strahlen diffuses Licht ab, das die Flaschenwandung im Kopfbereich von außen nach innen durchdringt. Der schräg von unten kommende und nach oben durch die offene Mündung der Flaschen austretende Lichtanteil wird durch ein Spiegelsystem zu der senkrecht über der Flaschenmündung stehenden CCD-Kamera 5 umgelenkt, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt vier Strahlengänge I, II, III, IV entstehen, die vierThe inspection device 1 is arranged stationary above a conveyor belt 3 that transports the bottles 2 in a single lane and has lateral guide rails 4 that are adjusted to the width of the bottle (Fig. 1). It consists of an image recording device 5 (CCD camera) that is connected to an image evaluation device 6. To illuminate the head area 7 of the bottles 2, two fluorescent screens 8a, 8b with a flat beam surface are arranged opposite one another on the sides next to the straight conveyor track of the bottles, parallel to the conveyor belt 3. The fluorescent screens emit diffuse light that penetrates the bottle wall in the head area from the outside to the inside. The light component that comes diagonally from below and emerges upwards through the open mouth of the bottles is deflected by a mirror system to the CCD camera 5 that is positioned vertically above the bottle mouth, whereby in the embodiment shown, a total of four beam paths I, II, III, IV are created, the four

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Abbildungen des Kopfbereiches 7 aus verschiedenen Blickrichtungen liefern (Fig. 2). Die Spiegelanordnung ist so getroffen, daß die einzelnen Abbildungen in gleicher Größe und Ausrichtung auf der Flächenmatrix der CCD-Kamera erscheinen, wobei die Abbildungen paarweise nebeneinander und übereinander plaziert sind und zusammen ein Quadrat bilden. Jede der vier Abbildungen beinhaltet eine elliptische Wiedergabe der Flaschenmündung, wie in Fig. 4 der eingangs genannten EP-Bl 0 264 087 dargestellt. Der mittlere Bereich innerhalb dieser insgesamt jeweils vier Ellipsen pro aufgenommener Flasche wird zur Erkennung von Verschmutzungen oder Beschädigungen in an sich bekannter Weise ausgewertet.Provide images of the head area 7 from different viewing directions (Fig. 2). The mirror arrangement is such that the individual images appear in the same size and orientation on the surface matrix of the CCD camera, with the images being placed in pairs next to each other and one above the other and together forming a square. Each of the four images contains an elliptical reproduction of the bottle mouth, as shown in Fig. 4 of the aforementioned EP-Bl 0 264 087. The middle area within these four ellipses per bottle recorded is evaluated in a known manner to detect dirt or damage.

Wie am besten aus der in Kamerablickrichtung dargestellten Fig. 2 erkennbar ist, besitzt eine Inspektionsstation 1 zur Erzeugung der vier Strahlengänge I, II, III, IV insgesamt zwölf Spiegelflächen, wobei zwei davon (12) für jeweils zwei Strahlengänge gemeinsam genutzt werden. Es ist erkennbar, daß die Anordnung der ebenen Spiegel und damit auch der Verlauf der Strahlengänge symmetrisch ist. Die in Fig. 2 eingezeichneten -in Förderrichtung F gesehen- beiden vorderen Spiegel 10 sind zwecks der besseren Übersicht in Fig. 1 nicht enthalten. In Fig. 2 sind die vier Strahlengänge I bis IV nur durch ihre strichpunktiert angedeuteten Mittellinien markiert.As can best be seen from Fig. 2, shown in the direction of the camera, an inspection station 1 for generating the four beam paths I, II, III, IV has a total of twelve mirror surfaces, two of which (12) are used jointly for two beam paths each. It can be seen that the arrangement of the flat mirrors and thus also the course of the beam paths is symmetrical. The two front mirrors 10 shown in Fig. 2 - viewed in the conveying direction F - are not included in Fig. 1 for the sake of a better overview. In Fig. 2, the four beam paths I to IV are only marked by their center lines indicated by dash-dot lines.

Die Fig. 3 zeigt einen Teilabschnitt des Strahlenganges I aus Fig. 2. In Verbindung mit Fig. 1 ist nachvollziehbar, daß vom Leuchtschirm 8a ausgehendes, schräg von unten durch den Kopfbereich 7 strahlendes und durch die Mündung derFig. 3 shows a section of the beam path I from Fig. 2. In conjunction with Fig. 1, it is clear that light emanating from the fluorescent screen 8a, radiating obliquely from below through the head area 7 and through the mouth of the

Flasche 2 zum ersten Spiegel 10 austretendes Licht zum zweiten Spiegel 11 umgelenkt wird. Dieser reflektiert den Strahlengang I zum Spiegel 12. Vom Spiegel 12 wird der Strahlengang I zum Spiegel 13 und von diesem wiederum senkrecht nach oben aus der Darstellungsebene der Fig. 2 austretend zur Kamera 5 (Fig. 1) umgelenkt und auf deren Flächenmatrix abgebildet. In gleicher Weise erfolgt die Umlenkung der übrigen drei Strahlengänge II, III und IV, wobei das Licht der Strahlengänge III und IV vom gegenüberliegenden Leuchtschirm 8b geliefert wird. Die Fig. 2 zeigt ferner (siehe auch Fig. 1) daß sich die Mittellinien der vier Strahlengänge mittig über dem Förderband 3 in Höhe des Kopfbereiches 7 einer sich unter der Kamera 5 in Verlängerung deren optischen Achse 20 befindenden Flasche 2 schneiden bzw. kreuzen. Mittels einer nicht dargestellten Triggerlichtschranke wird die Bildaufnahme in der Kamera 5 in dem Moment ausgelöst, wenn eine Flasche den Kreuzungsbereich passiert, d.h. wenn sich die Flaschenlängs- bzw. -Hochachse 21 annähernd in Flucht mit der optischen Achse 20 der Kamera 5 befindet, wodurch gleichzeitig vier Abbildungen aus verschiedenen Blickrichtungen vom Umfang des Kopfbereiches 7 entstehen.Light emerging from bottle 2 to the first mirror 10 is deflected to the second mirror 11. This reflects the ray path I to mirror 12. From mirror 12, the ray path I is deflected to mirror 13 and from this in turn exits vertically upwards from the display plane of Fig. 2 to camera 5 (Fig. 1) and is imaged on its surface matrix. The other three rays II, III and IV are deflected in the same way, with the light from rays III and IV being supplied by the opposite fluorescent screen 8b. Fig. 2 also shows (see also Fig. 1) that the center lines of the four rays intersect or cross in the middle above the conveyor belt 3 at the level of the head area 7 of a bottle 2 located under the camera 5 in the extension of its optical axis 20. By means of a trigger light barrier (not shown), the image recording in the camera 5 is triggered at the moment when a bottle passes the crossing area, i.e. when the bottle's longitudinal or vertical axis 21 is approximately in line with the optical axis 20 of the camera 5, whereby four images from different viewing directions of the circumference of the head area 7 are created simultaneously.

Die Spiegel, die Kamera und die Leuchtschirme können in nicht näher dargestellter Weise an einem gemeinsamen Träger befestigt sein, der zur Anpassung an verschiedene Flaschensorten bzw. -höhen relativ zum Förderband 3 höhenverstellbar ausgebildet ist. Damit kann der Kreuzungsbereich der vier Strahlengänge problemlos dem Kopfbereich 7 der Flaschen 2 zugeordnet werden,The mirrors, the camera and the fluorescent screens can be attached in a manner not shown in detail to a common carrier, which is designed to be height-adjustable relative to the conveyor belt 3 in order to adapt to different types of bottles or heights. This means that the intersection area of the four beam paths can easily be assigned to the head area 7 of the bottles 2.

vorzugsweise derart, daß sich der Schnittpunkt der Strahlenmittellinien in etwa in Hohe der Mündungsebene der Flaschen befindet.preferably such that the intersection point of the beam centre lines is approximately at the level of the mouth plane of the bottles.

Besonders vorteilhaft ist eine Kombination von zwei Inspektionsstationen 1 der zuvor beschriebenen Art, die in Förderrichtung F der Flaschen mit Abstand hintereinander angeordnet sind, wobei die Drehstellung der Flaschen während der Überführung von der ersten zur zweiten Inspektionsstation verändert wird, z.B. um ca. 90 Grad. Zur Bewerkstelligung dieser Drehung um die Hochachse können die Flaschen in an sich bekannter Weise von zwei mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetriebenen Klemmriemen am Rumpfbereich erfaßt und während der Vorwärtsbewegung verdreht werden. Bei diesem Vorgang ist keine exakte Synchronisierung zwischen der Dreh- und der Vorwärtsbewegung der Flaschen notwendig. Das Durchfahren von zwei Inspektionsstationen erhöht die ErkennungsSicherheit bzw. hat eine gewisse Redundanz zur Folge, da doppelt so viele Aufnahmen von der Umfangsfläche des Kopfbereiches aus verschiedenen Blickrichtungen erzeugt werden, wodurch eine größere Überlappung der einzelnen Abbildungen erzielt wird. Die Auswertung der Einzelabbildungen kann so verstärkt auf die jeweiligen, besonders brauchbaren Mittelabschnitte mit guter optischer Abbildungsqualität beschränkt werden, ohne Lücken in der Gesamtfläche des Kopfbereiches in Kauf nehmen zu müssen.A combination of two inspection stations 1 of the type described above, which are arranged one behind the other in the conveying direction F of the bottles at a distance, is particularly advantageous, whereby the rotational position of the bottles is changed during the transfer from the first to the second inspection station, e.g. by approx. 90 degrees. To achieve this rotation around the vertical axis, the bottles can be gripped in a conventional manner by two clamping belts on the body area driven at different speeds and rotated during the forward movement. In this process, no exact synchronization between the rotation and forward movement of the bottles is necessary. Passing through two inspection stations increases the detection reliability and results in a certain redundancy, since twice as many images of the peripheral surface of the head area are generated from different viewing directions, which results in a greater overlap of the individual images. The evaluation of the individual images can thus be restricted to the respective, particularly useful central sections with good optical image quality, without having to accept gaps in the total area of the head area.

Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel können anstelle der voreingestellten stationären Spiegel auchDeviating from the described embodiment, instead of the preset stationary mirrors,

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geeignete Bildleiter (Glasfasern etc.) um den Umfang des Kopfbereiches einer Flasche versetzt oberhalb der Mündung angeordnet werden, die zur Kamera führen. Auf diese Art sind ebenfalls mehrere Strahlengänge aus unterschiedlichen Blickrichtungen gleichzeitig ohne eine Flaschendrehung erzeugbar.Suitable image guides (glass fibers, etc.) can be arranged around the circumference of the head area of a bottle, offset above the mouth, leading to the camera. In this way, several beam paths from different viewing directions can be generated simultaneously without turning the bottle.

Claims

Protection claims

Inspection device for checking the head area of transilluminable bottles, in particular with a screw thread on the head area, consisting of an image recording device with associated image evaluation device, lighting devices and optical transmission means arranged between the image recording device and the lighting devices, wherein the lighting devices are arranged and designed in such a way that the emitted light penetrates the head area in a circumferentially offset manner from different directions from the outside to the inside, exits through the open mouth at an angle upwards and is fed to the image recording device by means of the optical transmission means in the form of several beam paths.

2. Device according to claim 1, characterized in that the individual beam paths, each of which reproduces the head region from a different viewing direction, are simultaneously imaged on the image recording device, offset next to one another.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the individual beam paths are formed by a system of flat mirrors predominantly mounted above the bottle mouth, the arrangement of the mirrors preferably being such that each beam path produces images of substantially the same size on the image recording device.

4. Device according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the light sources of the lighting devices are arranged below the head region of the bottles to be examined and the lighting devices emit diffuse light.

5. Device according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the lighting devices are preferably placed diametrically opposite on both sides of a conveyor.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the plane mirrors used as reflection means are arranged so that the

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The individual beam paths pass through a common intersection area at the level of the head area of the bottles and the image is recorded when the head area of a bottle is in the intersection area.

7. Device according to claim 6, characterized in that the optical axis of the image recording device is aligned parallel to the bottle's longitudinal axis and its imaginary extension runs through the intersection area of the beam paths, such that at the moment of image recording the bottle's longitudinal axis is essentially aligned with the optical axis of the image recording device.

8. Device according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the reflection means are arranged such that the beam paths run symmetrically at least in pairs with respect to a plane that is normal to the transport direction and/or a plane spanned by the bottle's longitudinal axis and the transport direction.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the lighting devices are designed as flat luminescent screens.

10. Device according to claim 9, characterized in that the light-emitting surface of the luminescent screens is aligned parallel to the transport direction.

11. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that each beam path emanates from its own illumination device, preferably a flat fluorescent screen, and the illumination devices are aligned obliquely with respect to the transport direction, so that sections of the head region pointing in the transport direction and opposite to the transport direction are also illuminated.

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the image recording device and the reflection means, optionally also the

Lighting devices are held together by a support, while maintaining their relative position, the height of which is adjustable from the conveyor.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the bottles are continuously guided past the inspection device by the conveyor, the conveyor preferably being a conveyor belt supporting the bottles on the ground.

14. Device according to claim 13, characterized in that the bottles are guided under the inspection device by guide rails running longitudinally in the transport direction and adjusted to the width of the bottle.

15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the arrangement of the reflection means is designed such that the images provided by the individual beam paths are imaged on the image recording device in the same orientation, in particular the axes of symmetry of the elliptically imaged bottle mouth are aligned parallel.

16. Device according to one of the preceding claims 1 to 15, characterized in that each beam path on the way between a head region of a bottle to be tested and the image recording device is deflected by four flat, offset mirrors, whereby the beam paths passing obliquely through the head region after passing the mirror arrangement preferably strike the image recording device aligned normal to the conveying plane or parallel to the bottle's longitudinal axis.

17. Device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the optical axis of the section of the beam paths passing through the head region has an inclination in the range between 45 and 60 degrees, preferably 55 degrees, to the longitudinal axis of the bottle.

18. Device according to one of claims 1 to 17, characterized in that the vertical projection of the section of the

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Beam paths form an angle with the conveying direction in
Range from 50 to 65 degrees, preferably 60 degrees,
includes.

19. Device according to one of claims 1 to 18, characterized in that two similar

Inspection devices are arranged at a distance from one another on the conveyor in the conveying direction and the rotational position of the bottles during
Transfer from the first to the second
inspection device is changed, in particular by approximately 90 degrees.