DE9013892U1 - Vorrichtung zur Prüfung auf Licht reflektierende Fehler - Google Patents
Vorrichtung zur Prüfung auf Licht reflektierende FehlerInfo
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Description
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ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
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Odastrasse 4a
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Telefax (05382)4030 Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim
IhrZeicherVYourref. Unser Zeichen/Ourref. Datum/Date
954/195 15. August 1991
G 90 13 892.9
Firma HERMANN HEYE
BESCHREIBUNG
Firma HERMANN HEYE
BESCHREIBUNG
Vorrichtung zur Prüfung auf Licht reflektierende Fehler
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (DE 31 11 194 C2)
weist oberhalb des Prüflings 3 und schräg unterhalb des Gehäuses 33 eine kreisringformige Gruppe 18 von Blitzlam·
pen 13 als Lichtsender auf. Die Gruppe 18 kann die Mündung 9 des Prüflings 3 bei flachem Winkel nur aus
ungünstig großer Entfernung beleuchten. Als Kompromiß ist das Gehäuse 33 unten eingezogen, wodurch seine
untere öffnung verhältnismäßig klein wird. Entsprechend
wenige Fehlerreflexe 37 kann das als konkavkonvexe Linse ausgebildete untere Optikelemente aufnehmen. Die Abbildungsoptik
34 ist verhältnismäßig aufwendig und weist zwei weitere plankonvexe Linsen auf, um bei notwendigerweise
relativ großer Öffnung extrem kurzbrennweitig zu werden.
-2-PK/B
Bankkonto: NORD/LB, NL Bad Gandersheim (BLZ 250 500 00), Kto.-Nr. 22 118 970 ■ Postgirokonto: Postgiroamt Hannover (BLZ 250 100 30), Kto.-Nr. 667 15-307
Ol Aus der US 4 491 728 A ist es an sich bekannt, eine
Lampe 16 als Lichtsender oben innerhalb des Gehäuses 15 anzubringen. Ihr Licht wird durch drei plankonvexe
Linsen 17 bis 19 auf die Dichtflache 7 der Mündung 2 des Prüflings 3 fokussiert. Die unterste Linse 19 nimmt in
einer zentralen Bohrung 28 einen Bildtubus 29 auf, der unten ein Objektiv 31 und oben einen Umlenkspiegel 36
aufnimmt. Der Spiegel 36 reflektiert das von dem Objektiv 31 entworfene Bild der Dichtfläche 7 durch eine seitliche
öffnung 34 im Bildtubus 29 auf die Lichtempfänger 40,
die in einer zu der Längsachse 12 des Gehäuses 15 parallelen Ebene angeordnet sind. Dieser Prüfkopf ist insbesondere
zur Feststellung von Achsversatz (Taumelfehler) und fehlerhafter Dichtfläche 7 (Abweichung von der
Waagerechten) der Mündung 2 geeignet. Für die Erkennung von Licht reflektierenden Fehlern, wie Rissen, im Prüfling
wäre dieser Prüfkopf aufgrund seines spezifischen Strahlenganges nicht geeignet, weil zu wenig empfindlich.
Aus der DE 27 18 802 Al ist es an sich bekannt, eine
Mündung 3 des Prüflings 1 durch eine oberhalb und koaxial angeordnete, kreisringförmige Lichtquelle 2 von verhältnismäßig
großem Durchmesser und daher nurmRungünstig großem Abstand zu beleuchten. Oberhalb der Mündung 3
befindet sich koaxial ein Objektiv 5, dessen Durchmesser etwa dem der Mündung 3 entspricht, und das ein Bild der
Mündung 3 auf Lichtempfänger 6 auf einem koaxialen Kreis
projiziert. Hier sollen nur die Unversehrtheit und/oder der Reinigungszustand der Mündung 3 überwacht werden.
Für den Nachweis feiner Risse wird die Beleuchtungsintensität handelsüblicher Ringlampen kaum ausreichen.
Eine an sich bekannte Vorrichtung (DE-Auslegeschrift 1
960 326) weist einen um seine Längsachse drehbaren und
90 13 B92.
Ol in Richtung der Längsachse heb- und senkbaren Prüfkopf
auf. Es besteht ein nur verhältnismäßig geringer Spalt zwischen den distalen Enden 75,76 der Lichtsender 73,74
und den Lichtempfängern 57,58 einerseits und der Mündung
78 des Prüflings 20 andererseits. Dadurch ist ausreichende
Sicherheit bei der Fehlererkennung zu erzielen und sind Streulichteinflüsse und eine gegenseitige Beeinträchtigung
benachbarter Prüfstrecken möglichst gering zu halten. Diese Bauweise ist aber insgesamt nach heutiger
Auffassung mit recht aufwendiger Mechanik verbunden und führt wegen unerwünschter Berührung durch die Mündung
zu Verschleiß und heute nicht mehr akzeptabler Verkürzung der Standzeit des Prüfkopfs. Da die Lichtsender und die
Lichtempfänger offen liegen, können sie verschmutzen und
verursachen dadurch Servicekosten.
Aus der DE 39 40 693 Cl ist es an sich bekannt, eine
Mündungslippe 43 des Prüflings durch eine oberhalb und koaxial angeordnete, kreisringförmige Stroboskoplampe 28
von verhältnismäßig großem Durchmesser über einen innerhalb der Lampe 28 angeordneten, ringförmigen ersten
Lichtleitkörper 30 zu beleuchten. Dieses Beleuchtungssystem 20 hängt unten an einem unten offenen Gehäuse 14,
in dem eine CCD-Videokamera 18 untergebracht ist, mit der durch eine mittige Sichtöffnung 40 des ersten Lichtleitkörpers
30 hindurch Bilder der Lippe 43 aufgenommen werden. So sollen Fehler in der oberen Stirnfläche der
Lippe 43 festgestellt werden. Hier ist mit Servicekosten durch Staub und Schmutz zu rechnen, die das Beleuchtungssystem
20 und die Videokamera 18 erreichen können. Für den Nachweis feiner Risse ist diese Vorrichtung nicht
geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verschmutzung
der Lichtsender und Lichtempfänger weitestgehend zu
1 f"i O
Ol unterdrücken und die Fehlererkennung bei gleichzeitig
gesenktem baulichen Aufwand und Servicebedarf zu verbessern und langfristig konstant zu halten.
gesenktem baulichen Aufwand und Servicebedarf zu verbessern und langfristig konstant zu halten.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1
gelöst. Die Prüflinge können z.B. auf einem Förderband
in einer Reihe angeliefert werden und sich kontinuierlich durch eine den Prüfkopf enthaltende Prüfstation bewegen. Die Prüflinge brauchen also zur Prüfung selbst nicht
angehalten zu werden. Durch an sich bekannte Lichtschranken wird der Prüfzyklus eingeschaltet, sobald sich der
Prüfling in der gewünschten Prüfposition unter dem
Prüfkopf befindet. Zu erkennende Fehlertypen sind insbesondere Risse, und zwar vor allem waagerechte und schräge, vergleichsweise feine Risse in und unterhalb der
in einer Reihe angeliefert werden und sich kontinuierlich durch eine den Prüfkopf enthaltende Prüfstation bewegen. Die Prüflinge brauchen also zur Prüfung selbst nicht
angehalten zu werden. Durch an sich bekannte Lichtschranken wird der Prüfzyklus eingeschaltet, sobald sich der
Prüfling in der gewünschten Prüfposition unter dem
Prüfkopf befindet. Zu erkennende Fehlertypen sind insbesondere Risse, und zwar vor allem waagerechte und schräge, vergleichsweise feine Risse in und unterhalb der
Mündung von Hohlglasgegenständen. Der Prüfling braucht
während des Prüfzyklus auch nicht um seine Längsachse zu rotieren. Wegen seiner stationären Anordnung kann der
mechanische Teil des Prüfkopfs verhältnismäßig einfach
gebaut sein. Ein nunmehr völlig abdichtbares Gehäuse des Prüfkopfes kann durch das Optikelement unten hermetisch
dicht abgeschlossen werden, so daß eine Verschmutzung
der ebenfalls in dem Gehäuse untergebrachten Lichtsender und Lichtempfänger weitestgehend ausgeschaltet ist. Die
verbleibende glatte Fläche an der Unterseite des Optik-
während des Prüfzyklus auch nicht um seine Längsachse zu rotieren. Wegen seiner stationären Anordnung kann der
mechanische Teil des Prüfkopfs verhältnismäßig einfach
gebaut sein. Ein nunmehr völlig abdichtbares Gehäuse des Prüfkopfes kann durch das Optikelement unten hermetisch
dicht abgeschlossen werden, so daß eine Verschmutzung
der ebenfalls in dem Gehäuse untergebrachten Lichtsender und Lichtempfänger weitestgehend ausgeschaltet ist. Die
verbleibende glatte Fläche an der Unterseite des Optik-
elements ist leicht sauberzuhalten. Durch die Umkehrung
des Strahlenganges im Vergleich zum Stand der Technik
können Lichtsender und Lichtempfanger in optimaler
Position relativ zu dem Prüfling in dem Prüfkopf angeordnet sein. Die Lichtwellenleiter können z.B. als Glasstab oder als Lichtleitfaserbündel ausgebildet sein. Gespeist werden die Lichtwellenleiter durch wenigstens eine
vorzugsweise ebenfalls im Prüfkopf untergebrachte Lampe, z.B. LED. Besonders zweckmäßig bei der Prüfung von
Mündungen von Hohlglaskörpern ist die Anordnung der
des Strahlenganges im Vergleich zum Stand der Technik
können Lichtsender und Lichtempfanger in optimaler
Position relativ zu dem Prüfling in dem Prüfkopf angeordnet sein. Die Lichtwellenleiter können z.B. als Glasstab oder als Lichtleitfaserbündel ausgebildet sein. Gespeist werden die Lichtwellenleiter durch wenigstens eine
vorzugsweise ebenfalls im Prüfkopf untergebrachte Lampe, z.B. LED. Besonders zweckmäßig bei der Prüfung von
Mündungen von Hohlglaskörpern ist die Anordnung der
?■ % Jj
Ol Lichtempfänger auf einem oder mehreren zur Längsachse
des Optikelements konzentrischen Kreisen. Die Hindurchführung der Lichtwellenleiter durch das Optikelement
bringt den Vorteil, daß keine inneren Reflexe aufgrund von Beleuchtungslicht auf die Lichtempfänger gelangen.
So wird ein besonders gutes Signal/Rauschverhältnis erzielt.
Die Ausbildung des Optikelements gemäß Anspruch 2 ist besonders kostengünstig und führt zu einer Verkürzung
der radialen Baumaße. Es ist außerdem servicefreundlich, weil es sich an seiner Unterseite leicht sauberhalten
läßt. Der Empfangswinkel des Optikelements kann für
jeden Einsatzfall ausreichend groß gestaltet werden.
Ein zusätzlicher Vorteil des Optikelements gemäß Anspruch 3 ist seine geringe axiale Erstreckung, die das Einbringen
von Elementen des Lichtsenders und der Empfänger erleichtert.
Die Ausbildung des Lichtsenders gemäß Anspruch 4 ist besonders einfach und erzeugt eine besonders hohe Beleuchtungsstärke
am Prüfling. Durch die zentrale Anordnung des Lichtsenders wird eine gut symmetrische Beleuchtung
des Prüflings und entsprechend gut symmetrische Fehlerauswertung erzielt.
Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ist besonders kostengünstig.
Die Gestaltung des Lichtsenders gemäß Anspruch 6 ist besonders gut für die Prüfung der Mündung von Hohlglasgegenständen,
wie Flaschen, geeignet. Es können auch die neuerdings aufkommenden unrunden Mündungen geprüft
werden. Unrunde Mündungen können z.B. oval oder quadra
2.
-4b-
Ol tisch bzw. rechteckig mit gerundeten Ecken ausgebildet sein. Man erhält eine besonders gute Lichtausnutzung
dann, wenn der Lichtleitfaserkranz zumindest annähernd
mit dem Mündungsrand fluchtet.
Auch die Ausbildung gemäß Anspruch 7 führt zu einer guten Lichtausnutzung bei günstigen Herstellungskosten.
Die Lichtwellenleiter können z.B. bei einer runden Mündung auf einem zur Längsachse des Optikelements
konzentrischen Kreis angeordnet sein. Sie können aber auch in einer dem Prüfling angepaßten, nicht kreisförmigen
Konfiguration angeordnet sein.
Die Merkmale des Anspruchs 8 steigern die Erkennungssicherheit von kleinen Fehlern: Es stehen zahlreiche
diskrete "optische Achsen" zur Verfügung, die durch Aufteilung der Mündung in viele kleine Teilabschnitte
eine Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses bewirken .
Die Merkmale des Anspruchs 9 gestatten eine beliebige geeignete Bewertung der Fehlersignale.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Prüfvorrichtung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Teils der Prüfvorrichtung,
Fig. 3 die Schnittansicht nach Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Teil einer wiederum
-5-
Ol anderen Ausführungsfarm der Prüfvorrichtung und
Fig. 5 die Ansicht gemäß Linie V-V in Fig. 4.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Prüfung von Prüflingen
2, in diesem Fall der Mündung einer Glasflasche. In dem Prüfling 2 befinden sich Fehler 3 und 4 in Gestalt
annährend waagerechter Risse. Diese Fehler sollen durch die Vorrichtung 1 detektiert werden.
Dazu werden die Prüflinge 2 vorzugsweise nacheinander in einer Reihe durch ein Förderband unter der stationären
Vorrichtung 1 entlangbewegt, bis durch eine nicht gezeichnete Lichtschranke festgestellt wird, daß sich der
Prüfling 2 koaxial mit der Vorrichtung 1 in seiner Prüfposition befindet. In diesem Augenblick wird ein
Prüfkopf 5 der Vorrichtung 1 aktiviert.
Der Prüfkopf 5 ist stationär angeordnet und weist in einem Gehäuse 6 ein Optikelement 7 in Gestalt einer
plan-konvexen Linse auf, die mit ihrer planen Fläche nach unten weist. Das Optikelement 7 ist mit einer
mittigen, durchgehenden Bohrung 8 versehen, durch die hindurch sich ein als massiver Glasstab ausgebildeter
Lichtwellenleiter 9 erstreckt. Das untere Ende des Lichtwellenleiters 9 fluchtet mit der planen Fläche des
Optikelements 7. Das obere Ende des Lichtwellenleiters wird durch eine Lampe 10 mit Licht gespeist, das aus dem
unteren Ende des Lichtwellenleiters 9 in Richtung der Pfeile 11 austritt und die Mündung des Prüflings 2
beleuchtet. Trifft ein solcher Lichtstrahl einen der Fehler 3,4, entsteht ein Fehlerreflex 12 und/oder 13,
der durch das Optikelement 7 eingefangen und zu Sammellinsen 14 hin gebrochen wird. Jede Sammellinse 14 bündelt
die von ihr aufgefangenen Fehlerreflexe und leitet sie
§0 13 892.
-6-
-6-
Ol einem Lichtempfänger 15 zu, deren Ausgänge, vorzugsweise
außerhalb des Gehäuses 6, in eine ODER-Schaltung 16 eingegeben werden. Die ODER-Schaltung 16 ist mit einer
Auswerteschaltung 17 und diese wiederum mit einem Auswerfer 18 für fehlerhafte Prüflinge 2 verbunden.
Die Sammellinsen 14 und die zugehörigen Lichtempfänger
15 sind jeweils auf einem Kreis um die Längsachse 19 des
Optikelements 7 herum angeordnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das Optikelement
wiederum als plan-konvexe Linse ausgebildet, die eine verhältnismäßig große mittige Bohrung 8 aufweist.
Wie auch Fig. 3 zeigt, sind am Umfang der Bohrung 8 zahlreiche, als Glasstäbe ausgebildete Lichtwellenleiter
20 im Abstand voneinander angeordnet und in ihrer Position durch eine Vergußmasse 21 aus Kunststoff fixiert.
Die Lichtwellenleiter 20 sind auf einem Kreis angeordnet, der in der Prüfposition des Prüflings 2 dem Rand
der Mündung gegenüberliegt und daher eine besonders gute und effektive Einspeisung des Lichtes in den Prüfling
zur Folge hat.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 ist das
Optikelement 7 als Fresnellinse ausgebildet, die verhältnismäßig flach baut und eine relativ große mittige
Bohrung 8 aufweist. In der Bohrung 8 ist als Lichtwellenleiter in diesem Fall ein zur Längsachse 19 koaxialer,
kreisringförmiger Lichtleitfaserkranz 22 angeordnet, der
durch einen zentralen Stopfen 23 aus Kunststoffvergußmasse
fixiert ist.
Wie Fig. 4 zeigt, ist der Lichtleitfaserkranz 22 nach
oben hin zu einem Lichtleitfaserbündel 24 zusammengefaßt,
in das das von der Lampe 10 ausgehende Licht eingespeist wird .
Q?
Claims (8)
1. Vorrichtung (1) zur Prüfung von Prüflingen (2) aus
Glas, glasähnlichen Stoffen oder Kunststoff auf Licht reflektierende Fehler (3;4),
mit wenigstens einem den Prüfling (2) beleuchtenden
Lichtsender (9;20;22),
und mit einem oberhalb des Prüflings (2) stationär angeordneten, durch ein Gehäuse (8) umschlossenen
Prüfkopf (5) ,
wobei in dem Gehäuse (6) mehrere Lichtempfänger (15)
vorgesehen sind, deren Ausgänge mit einer Auswerteschaltung (17) verbunden sind,
15
und wobei eine untere Öffnung des Gehäuses (6) durch ein Fehlerreflexe (12,13) sammelndes und zu den
Lichtempfängern (15) hin durchlassendes Optikelement
(7) verschlossen ist,
-2-
PK/B
0 Q
3 Ü
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-2-
Ol dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine
Lichtsender (9;20;22) innerhalb des Gehäuses (6) angeordnet ist,
und daß jeder Lichtsender einen sich durch das Optikelement (7) hindurch erstreckenden Lichtwellenleiter
(9;20;22) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Optikelement (7) als unten plane, plankonvexe
Linse ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Optikelement (7) als unten plane Fresnellinse
ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Lichtwellenleiter (9;20;22) sich durch einen mittleren Bereich (s.8) des Optikelements
(7) hindurch erstreckt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Lichtwellenleiter (S) vorgesehen
ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtwellenleiter ein zur Längsachse (19) des
Optikelements (7) koaxialer Lichtleitfaserkranz (22) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß um die Längsachse (19) des Optikclernents (7)
herum mehrere Lichtwellenlaitar (20) im Abstand voneinander angeordnet sind.
-3-
Ol
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen jedem Lichtempfänger (15) und dem Optikelement (7) eine Sammellinse (14)
angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgänge der Lichtempfänger
(15) und die Auswerteschaltung (17) eine ODER-Schaltung (16) eingeschaltet ist.
90 1
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| DE4132425A DE4132425C2 (de) | 1990-10-05 | 1991-09-28 | Vorrichtung zur Prüfung eines Prüflings, insbesondere eines Behälters aus Glas, glasähnlichen Stoffen oder Kunststoff auf Licht reflektierende Fehler, insbesondere Mündungs- oder Halsfehler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9013892U DE9013892U1 (de) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | Vorrichtung zur Prüfung auf Licht reflektierende Fehler |
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| DE9013892U1 true DE9013892U1 (de) | 1991-09-26 |
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| DE4132425A Expired - Fee Related DE4132425C2 (de) | 1990-10-05 | 1991-09-28 | Vorrichtung zur Prüfung eines Prüflings, insbesondere eines Behälters aus Glas, glasähnlichen Stoffen oder Kunststoff auf Licht reflektierende Fehler, insbesondere Mündungs- oder Halsfehler |
Family Applications After (1)
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| DE4132425A Expired - Fee Related DE4132425C2 (de) | 1990-10-05 | 1991-09-28 | Vorrichtung zur Prüfung eines Prüflings, insbesondere eines Behälters aus Glas, glasähnlichen Stoffen oder Kunststoff auf Licht reflektierende Fehler, insbesondere Mündungs- oder Halsfehler |
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