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Dokumentenidentifikation DE10065290C2 15.05.2003
Titel Verfahren und Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen
Anmelder KRONES AG, 93073 Neutraubling, DE
Erfinder Lindner, Peter, 93104 Sünching, DE
DE-Anmeldedatum 29.12.2000
DE-Aktenzeichen 10065290
Offenlegungstag 11.07.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.05.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.2003
IPC-Hauptklasse G01N 21/90
IPC-Nebenklasse G01N 21/896   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen in einer Inspektionsstation, welche mindestens eine Kamera zum Aufnehmen von Bildern einer Flasche oder eines Flaschenteils und zumindest eine Beleuchtungseinheit, die mindestens eine Flasche oder einen Flaschenteil beleuchtet, umfasst.

Bei der Herstellung von Flaschen oder bei der Wiederverwendung von Flaschen werden diese mittels optischer Inspektionseinheiten überprüft. Unter dem Begriff Inspektionsstation ist hierbei eine räumlich abgegrenzte Einheit zu verstehen, in der auf möglichst engem Raum Inspektionsschritte an einer Flasche durchgeführt werden. Eine Maschine zur Flaschenkontrolle kann mehrere solcher Inspektionsstationen räumlich getrennt voneinander enthalten. Hierbei geht es darum, Risse, Sprünge, Absplitterungen, Scuffing oder Verschmutzungen an Flaschen zu erkennen, um diese von der weiteren Verwendung auszuschließen. Scuffing bedeutet hierbei eine Abnutzung oder Abwetzung des Flaschenkörpers oder der Mündungsdichtfläche, die durch Reibung einer Flasche mit anderen Flaschen, mit einem Flaschenbehälter, wie Getränkekästen oder sonstigen Gegenständen entstehen können.

Von besonderem Interesse ist hierbei eine Inspektion des Flaschenbodens in Bezug auf Verschmutzungen sowie der Mündungsdichtfläche in Bezug auf Absplitterungen. Solche Verletzungen der Mündungsdichtfläche führen dazu, dass ein gasdichtes Verschließen einer Flasche mit beispielsweise einem Kronkorken oder einem Schraubverschluss nicht sicher gewährleistet ist, weil die Absplitterung ein abdichtendes Aufdrücken eines Verschlusses auf die Mündungsdichtfläche verhindern.

Eine Kontrolle von Absplitterungen im Bereich der Mündungsdichtfläche ist auch im Hinblick auf mögliche Verletzungsgefahren ausgehend von scharfen Kanten im Bereich der Absplitterung ein wichtiger Verfahrensschritt.

Im allgemeinen werden die verschiedenen Inspektionsschritte, z. B. zur Inspektion des Flaschenbodens und/oder der Mündungsdichtfläche, nacheinander in verschiedenen, jeweils dafür ausgerüsteten und räumlich beabstandeten Inspektionseinheiten durchgeführt. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass sich insgesamt eine aufwändige Konstruktion mit entsprechendem Raumbedarf für die vollständige Inspektion der Flaschen ergibt. Hierbei ist zu beachten, dass eine komplett bestückte Flascheninspektionsmaschine eine Vielzahl weiterer Inspektionsstationen für Gewindekontrolle, Restflüssigkeitserkennung, Seitenwandkontrolle etc. aufweisen kann, wodurch sich eine beträchtliche Baulänge ergeben kann.

Eine entsprechende Inspektionsmaschine ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 296 00 902 U1 bekannt.

Um diese Nachteile zu umgehen, sind gattungsgemäße Verfahren bekannt, bei denen zwei Inspektionsschritte gleichzeitig durchgeführt werden. Dabei wird beispielsweise mit einer Lampe der Flaschenboden einer Flasche beleuchtet. Durch Zwischenschaltung einer Blende und einer dahinter angeordneten Kamera wird ein Bild des Flaschenbodens aufgenommen. Mit Hilfe eines Strahlteilers und weiteren Blenden wird eine zweite Kamera eingesetzt, die gleichzeitig ein Bild der Mündungsdichtfläche aufnimmt.

Insbesondere eine Kontrolle der Außenseite der Mündungsdichtfläche gleichzeitig mit einer Kontrolle der Innenseite der Mündungsdichtfläche gestaltet sich problematisch. Zur Kontrolle der Außenseite der Mündungsdichtfläche wird eine ringförmige Beleuchtungseinheit verwendet, die die Außenseite der Mündungsdichtfläche beleuchtet. Zur Inspektion der Innenseite der Mündungsdichtfläche wird die Flasche von oben auf die Mündungsdichtfläche hin beleuchtet. Etwaige Absplitterungen im Bereich der Mündungsdichtfläche können nur unzureichend erkannt werden, da sich bei gleichzeitiger Beleuchtung der Mündungsdichtfläche aus verschiedenen Richtungen nur ein unzureichender Kontrast ergibt.

EP 0 222 959 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Erkennung von Fehlern, wie Risse oder dgl. in transparenten Körpern. Derartige Vorrichtungen kommen üblicherweise in der Neuglasbehälter-Herstellung zum Einsatz, z. B. in Glashütten. Mit der Vorrichtung werden neu erzeugte Flaschen oder dgl. unmittelbar nach ihrer Herstellung auf durch Wärmespannungen oder dgl. entstandene Fehler untersucht, um nicht nur defekte Flaschen auszusortieren, sondern auch Rückschlüsse auf fehlerhaft arbeitende Fertigungseinheiten der vorgeordneten Herstellmaschinen, insbesondere Blasformen, ziehen zu können. Im Gegensatz zu den in Abfülllinien verwendeten schnelllaufenden Leerflascheninspektionsmaschinen arbeitet dieser Typ von Neuglasinspektionsmaschinen mit intermittierendem Behältervorschub bei erheblich geringerer Durchsatzleistung. Die zu überprüfenden Flaschen werden nacheinander schrittweise der Inspektionsstation zentriert zugeführt, im Stillstand bei gleichzeitiger Drehung um ihre Hochachse verschiedenen Prüfvorgängen unterzogen und nachfolgend abgefördert. Eine kontinuierliche Arbeitsweise ist bei der getroffenen, räumlich exakt auf die Gefäßgeometrie abgestimmten Positionierung der zahlreichen Beleuchtungs- und zugeordneten Sensoreinrichtungen nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen zu schaffen, welche eine umfassende Inspektion einer Flasche sicher gewährleistet ohne dabei räumlich ausladende Konstruktionen zu verwenden.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mit mindestens einer Beleuchtungseinheit eine Flasche oder ein Teil einer Flasche beleuchtet sowie mit mindestens einer Kamera mindestens ein Bild einer Flasche oder ein Teil einer Flasche aufgenommen. Dabei sind die Einrichtungen zur Inspektion der Flasche so gestaltet, dass einige Inspektionsschritte, insbesondere solche die sich gegenseitig stören können, insbesondere durch die dafür erforderliche Beleuchtung zu verschiedenen Zeitpunkten erfolgen, jedoch derart, dass diese Zeitpunkte möglichst dicht hintereinander liegen. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, mehrere Inspektionen unmittelbar aufeinanderfolgend auszuführen, die sich nicht gegenseitig beeinflussen, diese verschiedenen Inspektionsschritte jedoch in einer einzigen, sehr kompakten Inspektionsstation vornehmen zu können.

Vorteilhafterweise wird die Inspektion einer Flasche, bestehend aus mehreren Inspektionsschritten abgeschlossen, bevor mit der Inspektion einer weiteren Flasche begonnen wird. Dadurch wird eine einfache Steuerung des Mechanismus erreicht, der eine defekte Flasche aussortieren soll, da zu einem Zeitpunkt immer nur eine einzelne Flasche begutachtet wird und eine eindeutige Ergebniszuordnung gewährleistbar ist.

Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen derart ausgebildet, dass mindestens eine Kamera Bilder von der Mündungsdichtfläche einer Flasche macht. Bilder von der Mündungsdichtfläche sind insbesondere für die Begutachtung der Güte der Mündungsdichtfläche erforderlich.

Eine Weiterführung der Erfindung umfasst mindestens eine Kamera zur Aufnahme von Bildern des Bodens der selben Flasche. Gerade bei der Wiederverwendung von Flaschen befinden sich nach dem Reinigen und Spülen von Flaschen am Flaschenboden evtl. Schmutzrückstände oder Beschädigungen. Diese können mit einer Kamera, welche Bilder von dem Boden einer Flasche aufnimmt, sicher erkannt werden.

Eine vorteilhafte Weiterführung der Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungseinheit vorzusehen, die den Flaschenboden ganz oder teilweise beleuchtet. Eine Beleuchtung des Flaschenbodens, insbesondere im Durchlichtverfahren, gestattet die sichere Detektion von Schmutzrückständen am Flaschenboden. Weiterhin erlaubt jedoch eine Beleuchtung des Flaschenbodens ggf. eine Inspektion von anderen oder weiteren Flaschenteilen als den Flaschenboden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Flaschenwand bei entsprechender Lichteinstrahlung als ein Lichtleiter funktioniert und das Licht vom Flaschenboden bis zur Mündungsdichtfläche leitet. So können auch bei Beleuchtung des Flaschenbodens auch bestimmte Defekte in der Mündungsdichtfläche der Flasche festgestellt werden.

Vorteilhafterweise wird die Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen mit einer ringförmigen Beleuchtungseinheit versehen, die die Mündungsdichtfläche, insbesondere den äußeren Bereich der Mündungsdichtfläche, beleuchtet. Die Ausbildung einer ringförmigen Beleuchtungseinheit hat den Vorteil, dass durch die mittenfreie Öffnung der Beleuchtungseinheit hindurch Bilder von der Mündungsdichtfläche mit einer Kamera aufgenommen werden können, insbesondere von oben. Eine solche ringförmige Beleuchtungseinheit gewährleistet eine homogene gleichförmige Ausleuchtung der Mündungsdichtflächenaußenseite.

Eine vorteilhafte Weiterführung der Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungseinheit vorzusehen, welche die Mündungsdichtfläche im Wesentlichen senkrecht von oben beleuchtet. Das Licht einer solchen Beleuchtungseinheit kann beispielsweise über einen halbdurchlässigen Spiegel in Richtung senkrecht auf die Mündungsdichtfläche hin gelenkt werden. Eine Beleuchtung der Mündungsdichtfläche aus einer Richtung senkrecht zur Mündungsdichtfläche erlaubt insbesondere die Inspektion der Innenseite der Mündungsdichtfläche. Absplitterungen oder sonstige Defekte, gerade im Bereich der Innenseite der Mündungsdichtfläche, sind mit anderen Verfahren nur schwer darstellbar.

Eine wesentliche Weiterführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, eine Einrichtung vorzusehen, die die Flaschen relativ zu den optischen Inspektionseinheiten bewegt. Ein Vorteil einer solchen Einrichtung ist, dass die Flaschen der optischen Inspektionseinheit zugeführt, innerhalb der optischen Inspektionseinheit zu den verschiedenen Positionen, an den verschiedene Inspektionsschritte durchgeführt werden, hingeführt und abschließend von der Inspektionseinheit weggeführt werden können.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Einrichtung, die die Flaschen relativ zu der Vorrichtung zur optischen Inspektion bewegt, um eine so ausgestattete Einrichtung, dass die Flaschen kontinuierlich durch die Vorrichtung zur optischen Inspektion bewegt werden. Dies erlaubt eine relativ einfache Konstruktion der Einrichtung, welche die Flaschen bewegt. Die konstruktive Ausführung hängt davon ab, ob neben einer reinen Mündungsinspektion auch eine Bodeninspektion erfolgen soll. Zur Mündungsinspektion kann ein einfaches, die Flaschen am Boden unterstützendes Förderband genügen, während für eine Bodenkontrolle an der Flaschenseitenwand angreifende Klemmriemen oder Greifklammern vorteilhaft sind.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, die Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen so auszuführen, dass auf eine einzelne Kamera das Licht von zwei verschiedenen Belichtungspositionen innerhalb der Inspektionseinheit geführt wird. Dadurch ist es möglich, mit einer einzelnen Kamera Bilder verschiedener Inspektionsvorgänge bzw. -perspektiven zu gewinnen. Der Einsatz einer einzelnen Kamera hierfür stellt eine bauliche Erleichterung der Erfindung dar, welche sich vor allem auch kostenreduzierend auswirkt.

Vorteilhafterweise ist hierfür ein Strahlteiler vorgesehen, welcher das Licht von einer dieser räumlich verschiedenen Positionen der Kamera zuführt ohne dabei den Strahlengang einer anderen Inspektionsposition zu der Kamera hin völlig abzuschatten.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit, verschiedene Inspektionsvorgänge kostengünstig durchzuführen besteht darin, eine Kamera so vorzusehen, dass im Bildbereich der Kamera mindestens zwei verschiedene Positionen für zwei verschiedene Inspektionsvorgänge angeordnet sind. Bei Bewegung der Flasche innerhalb der optischen Inspektionseinheit müssen dazu die zwei Bilder, die für solche Inspektionsvorgänge aufgenommen werden, in einem zeitlich möglichst dichten Abstand aufgenommen werden, so dass die Flasche durch ihre Bewegung den Bildbereich einer Kamera nicht vorzeitig verlässt. Dadurch können vorteilhafterweise mit einer einzelnen Kamera ohne weitere optische Elemente verschiedene Inspektionen durchgeführt werden.

Eine weitergehende vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, in der Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen eine ringförmige Beleuchtungseinheit so vorzusehen, dass durch die ringförmige Öffnung der Beleuchtungseinheit hindurch mehrere Inspektionsschritte hintereinander durchgeführt werden können. Dies ist sowohl möglich bei Verwendung einer einzelnen Kamera, welche beispielsweise mehrere Bilder durch die ringförmige Öffnung hindurch aufnimmt, als auch unter Verwendung von mehreren Kameras, welche durch die ringförmige Öffnung hindurch Bilder von der Flasche aufnehmen. Die Ausbildung der ringförmigen Beleuchtungseinheit ist derart, dass durch ihre Öffnung hindurch mehrere Inspektionsschritte (z. B. Mündungs- und Bodenkontrolle) durchgeführt werden können. Dies erlaubt eine besonders kompakte Bauweise der Inspektionsstation, welche aus o. g. Gründen einen besonderen Vorteil darstellt. Werden die Flaschen durch die optische Inspektionseinheit hindurch bewegt, ist das insbesondere bei einer solchen Ausführungsform von Vorteil, die unterschiedliche Inspektionsschritte zu verschiedenen, jedoch möglichst dicht hintereinander liegenden Zeiten erfolgen zu lassen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur optischen Inspektion von Flaschen werden nacheinander folgende Schritte durchgeführt. Zunächst wird eine Flasche einer optischen Inspektionseinheit zugeführt, anschließend werden zu mindestens zwei verschiedenen, jedoch möglichst dicht hintereinander liegenden Zeitpunkten verschiedene Inspektionsvorgänge von mindestens einer Flasche oder einem Flaschenteil in besagter Inspektionseinheit durchgeführt. Abschließend wird die Flasche von der optischen Inspektionseinheit weggeführt, um so Platz für eine nachfolgende Flasche zu schaffen. Die Durchführung der verschiedenen Inspektionsschritte zu verschiedenen Zeitpunkten hat den Vorteil, dass sich die verschiedenen Inspektionsschritte nicht gegenseitig beeinflussen können. Jeder Inspektionsschritt für sich kann in Bezug auf Kontrast, Lichtausbeute etc. einzeln optimiert werden. Die Durchführung der Inspektionsschritte zeitlich möglichst dicht hintereinanderliegend ermöglicht eine schnelle, umfassende und sichere Begutachtung einer einzelnen Flasche.

Bei dem Verfahren zur optischen Inspektion von Flaschen ist es von Vorteil, die Begutachtung einer Flasche bezüglich ihrer Tauglichkeit zur weiteren Verwendung mit den optischen Inspektionsmethoden vollständig abzuschließen bevor mit der Begutachtung einer weiteren Flasche begonnen wird. Der Vorteil ergibt sich daraus, dass so nur eine einzelne Einrichtung vorgesehen sein muss, welche eine defekte oder verschmutzte Flasche aussortiert. Ein Mitverfolgen einer Flasche beim Durchlaufen verschiedener Inspektionsstationen kann entfallen.

Insbesondere von Vorteil ist hierbei ein Verfahren, bei dem die Mündungsdichtfläche bzw. die Innen- und/oder Außenseite der Mündungsdichtfläche untersucht werden.

Weiterhin von Vorteil sind Verfahren, bei denen der Boden der Flasche ganz oder teilweise, die Mündungsdichtfläche mit einer ringförmigen Beleuchtungseinheit sowie die Mündungsdichtfläche aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu ihrer Oberfläche beleuchtet wird.

Eine ganz besonders vorteilhafte Form des Verfahrens zur optischen Inspektion von Flaschen besteht darin, eine Flasche oder ein Flaschenteil jeweils von zwei verschiedenen Beleuchtungseinheiten zeitlich nacheinander zu beleuchten. Die Beleuchtung zu verschiedenen Zeitpunkten hat den Vorteil, dass jede Beleuchtung für sich bei Defekten an der Flasche im Kamerabild maximalen Kontrast erzeugt. Weiterhin ist es möglich, die Beleuchtungseinheiten derart zu gestalten, und räumlich in Flaschenförderrichtung überlappend versetzt anzuordnen, dass sehr kurze Lichtpulse, wie z. B. Lichtblitze verwendet werden und so die verschiedenen Inspektionsschritte in zeitlich extrem dichter Reihenfolge durchgeführt werden können.

Dadurch ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass mit einer einzelnen Kamera zwei Bilder von ein und derselben Flasche oder ein und demselben Flaschenteil mit mindestens zwei verschiedenen Beleuchtungen aufgenommen werden können. Gerade durch die Verwendung nur einer einzelnen Kamera ist eine sehr kompakte Bauweise der optischen Inspektionsstation durchführbar. Eine weitere erfindungsgemäße Fortführung des Verfahrens besteht darin, mit zwei Kameras Bilder von ein und derselben Flasche aufzunehmen, wobei die Flasche jeweils verschieden beleuchtet wird. Dabei kann jede Kamera auf einen anderen oder auch auf ein und denselben Flaschenteil gerichtet sein und durch die zu verschiedenen Zeiten stattfindenden Beleuchtungen Bilder mit maximalem Kontrast aufnehmen.

Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn zwei verschiedene Inspektionsschritte innerhalb von einem Zeitintervall von nicht mehr als 50 Millisekunden durchgeführt werden. Dadurch ist es möglich, die Inspektion einer einzelnen Flasche möglichst zügig abzuschließen bevor mit der Inspektion einer weiteren Flasche begonnen wird.

Insbesondere von Vorteil ist es hierbei, wenn die Flaschen relativ zu der optischen Inspektionseinheit bewegt werden. Bei Durchführen von verschiedenen Inspektionsschritten innerhalb von 50 Millisekunden können die Flaschen mit einer Geschwindigkeit von mehreren Metern pro Sekunde durch die optische Inspektionseinheit hindurch bewegt werden.

Von Vorteil ist hierbei, wenn die Flaschen kontinuierlich durch die optische Inspektionseinheit hindurch bewegt werden, weil dadurch ein Abbremsen und Beschleunigen der Flaschen nicht erforderlich ist und hohe Durchsatzleistungen erreichbar sind.

Von Vorteil ist hierbei ein Verfahren, bei dem eine einzelne Kamera Bilder von ein und derselben Flasche an räumlich möglichst dicht beieinanderliegenden Positionen aufnimmt. Dadurch, dass sich die beiden Positionen, an denen die verschiedenen Inspektionsschritte durchgeführt werden, relativ nahe beieinander befinden, ist es möglich, die Kamera so einzurichten, dass in beiden Positionen möglichst scharfe Bilder aufgenommen werden können. Dies erlaubt eine einfache Konstruktion der optischen Detektion. Ein Nachführen der Kamera oder ein Nachjustieren der Kamera auf die verschiedenen Positionen hin kann so entfallen.

Im Folgenden wird eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens an zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Hilfe der anliegenden Figuren erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Zeichnung einer Flasche,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Mundstücks einer Flasche,

Fig. 3 eine Darstellung einer optischen Inspektionseinheit zusammen mit einer Transporteinrichtung für Flaschen in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 4 eine Darstellung der Einrichtungen einer optischen Inspektionseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform in einer schematischen Seitenansicht und

Fig. 5 eine Darstellung der Einrichtungen einer optischen Inspektionseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer schematischen Seitenansicht.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Flasche 1 mit einer Mündungsdichtfläche 2 sowie einer Außenseite der Mündungsdichtfläche 3 und der Innenseite der Mündungsdichtfläche 4. Eine Verschmutzung 6 ist auf dem Flaschenboden 5 eingezeichnet. In Fig. 2 ist eine Absplitterung 7 im Außenbereich der Mündungsdichtfläche sowie eine Absplitterung 8 im Innenbereich der Mündungsdichtfläche zu sehen.

Fig. 3 zeigt grob vereinfacht eine optische Inspektionseinheit 18, durch die Flaschen 1 auf einer Transporteinrichtung 19 in Richtung 20 hindurch bewegt werden. Die Transporteinrichtung 19 kann als durchleuchtbares Förderband oder elastisches, seitlich an den Flaschen reibschlüssig angreifendes Riemenpaar (siehe DE 298 21 826.7) ausgebildet sein. In der Inspektionseinheit 18 werden Bilder der Flasche 1 mit der Kamera 9 aufgenommen. Die Signale der Kamera 9 werden einer Auswerte- und Steuereinheit 21 über die Signalleitung 22 zugeführt. Die Auswerte- und Steuereinheit 21 wertet die Signale aus und steuert über eine Steuerleitung 23 eine Ausstoßstation 17, welche defekte und verschmutzte Flaschen aussortiert. Die Inspektionseinheit 18 besitzt eine CCD-Kamera 9, eine ringförmige, mittenfreie Beleuchtungseinheit 11 zur Flaschenmündungsbeleuchtung und eine unter dem Flaschenboden angeordnete Beleuchtungseinheit 13, wobei diese Elemente in der Ausführung nach Fig. 1 im Wesentlichen konzentrisch zu einer gedachten Vertikalachse angeordnet sind. Die Beleuchtungseinheiten 11 und 13 können beispielsweise aus einer Vielzahl von LED's bestehen.

In Fig. 4 ist eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Eine Flasche 1 wird hierbei von einer ringförmigen Beleuchtungseinheit 11 insbesondere im Außenbereich der Mündungsdichtfläche schräg von oben beleuchtet. Eine Mündungskamera 9 nimmt ein Bild von der Mündungsdichtfläche 2 auf. Hierbei wird das Bild in etwa zentrisch durch die ringförmige Beleuchtungseinheit 11 hindurch von der Kamera 9 aufgenommen. Das Licht einer weiteren Beleuchtungseinheit 12 wird mittels eines Strahlteilers 14 senkrecht von oben in Richtung der Mündungsdichtfläche 2 gelenkt. Mittels der Kamera 9 kann auf diese Art und Weise eine Kontrolle der Innenseite der Mündungsdichtfläche stattfinden. Seitlich in Förderrichtung 20 um den Abstand V versetzt ist dieselbe Flasche 1' jedoch an einer anderen Position eingezeichnet. In dieser Position wird der transparente Flaschenboden von einer ebenfalls um den Abstand V versetzt angeordneten Beleuchtungseinheit 13 beleuchtet und mit einer Bodenkamera 10 (CCD-Kamera) ein Bild des Bodens der Flasche aufgenommen. In der dargestellten Ausführungsform geschieht auch dies durch die Öffnung der ringförmigen Beleuchtungseinheit 11 hindurch. Der Abstand V kann wenige Zentimeter bzw. Millimeter (Fig. 4) oder nur Bruchteile eines Millimeters (Fig. 3) betragen. In beiden Positionen befindet sich die zu prüfende Flasche 1 bzw. 1' noch annähernd vollständig innerhalb der senkrechten Projektion der Beleuchtungseinheit 11.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Hierbei ist eine Beleuchtungseinheit 12 gezeigt, die die Flasche 1' im Wesentlichen aus einer Richtung senkrecht zu der Mündungsdichtfläche unmittelbar von oben beleuchtet. Das von der Mündungsdichtfläche ausgehende Licht wird mittels eines Strahlteilers 16 und eines weiteren Strahlteilers 15 zu der Mündungskamera 9 hingeführt. Weiterhin kann die Mündungskamera 9 durch den Strahlteiler 15 hindurch ein Bild der Flasche 1 aufnehmen, wobei hier die ringförmige Beleuchtungseinheit 11 den Außenteil der Mündungsdichtfläche beleuchtet. Bei den eingezeichneten Flaschen 1 und 1' soll es sich um ein und dieselbe Flasche handeln, die jedoch an um den Abstand V versetzten Positionen inspiziert wird. Auch in dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden zwei verschiedene Bilder durch die Öffnung der ringförmigen Beleuchtungseinheit 11 hindurch aufgenommen, wobei sich die Flasche, insbesondere deren Mündungsdichtfläche, in beiden Positionen annähernd vollständig innerhalb der senkrechten Projektion von 11 befindet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Ausführungsformen in Fig. 3 und Fig. 5 wie folgt durchgeführt:

Die Flaschen 1 werden durch eine Transporteinrichtung 19 zu der optischen Inspektionseinheit 18 hingeführt. Sobald sich eine Flasche in der optischen Inspektionseinheit 18 befindet, werden verschiedene Inspektionsvorgänge durchgeführt. Die Reihenfolge der Inspektionsschritte ist hierbei beliebig. In einem ersten Schritt wird beispielsweise die Beleuchtungseinheit 11 eingeschaltet, sobald sich die Mündungsdichtfläche 2 der Flasche 1 von der Beleuchtungseinheit 11 sinnvoll beleuchten lässt, d. h. zentrisch positioniert ist. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Mündungskamera 9 ein Bild der Mündungsdichtfläche 2 auf. Bei diesem Inspektionsschritt wird somit insbesondere der Außenbereich der Mündungsdichtfläche untersucht. Anschließend wird die ringförmige Beleuchtungseinheit 11 ausgeschaltet und beispielsweise die Beleuchtungseinheit 12 eingeschaltet. Die Beleuchtungseinheit 12 richtet ihr Licht aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Mündungsdichtfläche auf diese hin. Nun kann mit der Kamera 9 ein weiteres Bild von der Mündungsdichtfläche 2 aufgenommen werden. Da die Beleuchtungseinheit 11 zu diesem Zeitpunkt bereits wieder ausgeschaltet ist, ergibt sich bei dem Bild, welches von der Kamera 9 angefertigt wird, ein hoher Kontrast. Zwischen diesen beiden ersten Inspektionsschritten kann sich die Flasche 1 durchaus leicht weiterbewegt haben. Dies ist in Abb. 3 oder 4 nicht explizit dargestellt, jedoch insbesondere deutlich aus der Fig. 5 ersichtlich (Abstand V).

Bei einer Flaschengeschwindigkeit von etwa 2 m pro Sekunde bewegt sich eine Flasche in der Zeit von 200 Mikrosekunden (Zeitintervall zwischen zwei Aufnahmen) etwa 0,4 mm weit. Dadurch ist gewährleistet, dass die Flasche 1 den Bildbereich der Kamera 9 nicht verlässt. Durch die nur geringfügige Weiterbewegung der Flasche kann weiterhin erwartet werden, ein stets scharfes Bild der Mündungsdichtfläche zu erhalten.

Bei einem Teilungsabstand der Flaschen von etwa 10 cm entspricht diese Geschwindigkeit einem Durchsatz von 72000 Flaschen pro Stunden, was allen gängigen Anforderungen genügt.

Nach einer gewissen Zeit wird sich die Flasche 1 bis in die Position, wie dargestellt, als Flasche 1' weiterbewegt haben. In dieser Position kann nun eine Bodenbeleuchtungslampe 13 eingeschaltet werden und mit der Kamera 9(Fig. 3) oder 10 (Fig. 4), welche auf den Boden der Flasche fokussiert ist, ein Bild des Bodens der Flasche aufgenommen werden. In der dargestellten Ausführungsform wird auch dieses Bild durch die ringförmige Beleuchtungseinheit 11 hindurch aufgenommen. Abschließend kann die Beleuchtungseinheit 13 nach Aufnahme des Bildes durch die Kamera 10 wieder ausgeschaltet werden.

In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist es also beispielsweise möglich, die Mündungsdichtfläche sowohl innen als auch außen sowie weiterhin den Boden der Flasche in einer einzigen Inspektionseinheit 18 zu überprüfen. Bei einer angenommenen Geschwindigkeit von 2 m pro Sekunde erreicht eine weitere Flasche das Zentrum der ringförmigen Beleuchtungseinheit 11 50 Mikrosekunden nachdem die vorauslaufende Flasche das Zentrum der ringförmigen Beleuchtungseinheit 11 verlassen hat. Innerhalb von diesen 50 Mikrosekunden können somit sämtliche, für die Beurteilung der Flaschen mittels optischer Methoden möglichen Inspektionsschritte durchgeführt worden sein.

Die Beleuchtungseinheiten 11, 12 und 13 können realisiert werden durch Blitzlichtlampen, LED-Arrays, Halogenlampen, gewöhnliche Glühbirnen, Stroboskoplampen, Leuchtstoffröhren, beispielsweise auch Laserdioden, oder jede andere Art von Lichtquelle. Die Strahlteiler 14, 15 oder 16 können aus teildurchlässigen Glasplatten gefertigt sein, jedoch beispielsweise auch aus prismatischen Glaskörpern. Die Kameras 9 und 10 können beispielsweise CCD-Kameras sein, welche in sehr kurzer Zeit digitalisierbare Bilder aufnehmen und weiterleiten können.

Die mittels den Kameras 9 und 10 gewonnenen Bilder können anschließend mit einer elektronischen Auswertevorrichtung 21 in Bezug auf defekte oder verschmutzte Flaschen ausgewertet werden.

Nach Abschluss des letzten Inspektionsschrittes bezüglich einer Flasche wird diese von der optischen Inspektionseinheit 18 weggeführt und direkt anschließend mittels einer Ausstoßstation 17 im Falle einer defekten oder verschmutzten Flasche aussortiert.

Die hier vorgestellten Verfahren eigenen sich für die optische Inspektion von Flaschen mit einer Mündung für einen Kronkorkenverschluss, einen Schraubverschluss, Weithalsflaschen sowie auch PET-Flaschen mit einem Tragring.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen ist es möglich, eine kurze und kompakte Inspektionseinheit zu konstruieren, welche die gesamte Maschinenlänge verkürzen kann. Die Verwendung von einer einzelnen Kamera zur Aufnahme mehrerer Bilder ist unter Berücksichtigung von Kostenfaktoren sehr vorteilhaft.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen in einer Inspektionsstation (18) mit

    Beleuchtungseinheiten (11, 12, 13), die in der Nähe der Mündungsdichtfläche (2) und/oder des Flaschenbodens (5) angeordnet sind und die unterschiedliche Teile der Flasche zu unmittelbar hintereinander liegenden Zeiten beleuchten,

    einer Transportvorrichtung (19), die die Flasche kontinuierlich entlang der Beleuchtungseinrichtungen (11, 12, 13) durch die Inspektionsstation (18) bewegt, wobei der Abstand (V) zwischen den Positionen zur Beleuchtung der Flaschenteile derart bemessen ist, dass sich die Flasche immer annähernd vollständig innerhalb der senkrechten Projektion der Beleuchtungseinheit (11) befindet,

    mindestens einer Kamera (9, 10), die nacheinander Bilder der unterschiedlichen Flaschenteile (2, 5) aufnimmt,

    einer Auswertevorrichtung (21) zur Bewertung der aufgenommenen Bilder,

    einer Ausstoßstation (17) zum Aussortieren verschmutzter oder defekter Flaschen.
  2. 2. Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen (1) nach Anspruch 1, wobei die Einrichtungen für mehrere Inspektionsschritte so beschaffen sind, dass an einer Flasche (1) der zeitlich letzte Inspektionsschritt abgeschlossen ist, bevor der erste Inspektionsschritt einer weiteren Flasche begonnen wird.
  3. 3. Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine Kamera (9) zur Aufnahme von Bildern der Mündungsdichtfläche (2) einer Flasche (1) vorgesehen ist.
  4. 4. Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eine Kamera (10) zur Aufnahme von Bildern des Bodens (5) der Flasche vorgesehen ist.
  5. 5. Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Beleuchtungseinheit (13) vorgesehen ist, die teilweise oder ganz den Flaschenboden (5) von unten beleuchtet.
  6. 6. Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine ringförmige Beleuchtungseinheit (11) vorgesehen ist, die die Mündungsdichtfläche (2) einer Flasche beleuchtet.
  7. 7. Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen (1) nach Anspruch 6, wobei die ringförmige Beleuchtungseinheit (11) die Mündungsdichtfläche (2) radial schräg von oben beleuchtet.
  8. 8. Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Beleuchtungseinheit (12) vorgesehen ist, die annähernd senkrecht den Bereich der Mündungsdichtfläche (2) beleuchtet.
  9. 9. Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Einrichtung (15, 16) so vorgesehen ist, dass Licht von mindestens zwei verschiedenen Positionen auf eine Kamera (9) geführt wird, so dass die Kamera (9) Bilder von Flaschen (1, 1') oder Flaschenteilen (2) in verschiedenen Positionen der Vorrichtung zur optischen Inspektion (18) aufnimmt.
  10. 10. Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen (1) nach Anspruch 9, wobei die Einrichtung zum Führen von Licht mindestens einen Strahlteiler (15, 16) umfasst.
  11. 11. Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mindestens zwei verschiedene Positionen für Inspektionsvorgänge so angeordnet sind, dass die zu inspizierenden Flaschen (1) oder Flaschenteile (2, 5) den Bildbereich einer Kamera (9) und/oder die senkrechte Projektion der ringförmigen Beleuchtungseinrichtung (11) nicht verlassen.
  12. 12. Vorrichtung zur optischen Inspektion von Flaschen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine oder zwei Kameras (9, 10) so vorgesehen sind, dass mindestens zwei Bilder von einer Flasche (1) und/oder einem Flaschenteil (2, 5) aufgenommen werden und dabei der Strahlengang von der Flasche (1) und/oder dem Flaschenteil (2, 5) zu der Kamera (9, 10) oder den Kameras (9, 10) hin durch die ringförmige Beleuchtungseinheit (11) führt, welche die Mündungsdichtfläche (2) beleuchtet.
  13. 13. Verfahren zur optischen Inspektion von Flaschen in einer optischen Inspektionseinheit (18) mit folgenden Schritten:
    1. - Zuführen der jeweiligen Flasche zur Inspektionseinheit (18)
    2. - Beleuchten unterschiedlicher Teile der Flasche, die im Bereich der Mündungsdichtfläche und/oder des Flaschenbodens liegen, zu unmittelbar hintereinander liegenden Zeiten,
    3. - kontinuierliches Transportieren der Flaschen entlang der Beleuchtungsstationen (11, 12, 13), wobei der Abstand zwischen den Positionen zur Beleuchtung derart bemessen ist, dass sich die zu prüfende Flasche immer annähernd vollständig innerhalb der senkrechten Projektion der Beleuchtungseinheit (11) befindet,
    4. - Aufnehmen von Bildern der nacheinander beleuchteten Flaschenteile,
    5. - Auswerten der aufgenommenen Bilder,
    6. - Aussortieren defekter oder verschmutzter Flaschen.
  14. 14. Verfahren zur optischen Inspektion von Flaschen nach Anspruch 13, wobei die Begutachtung einer Flasche (1) bezüglich ihrer Tauglichkeit zur weiteren Verwendung mittels optischer Methoden vollständig abgeschlossen ist bevor die Begutachtung einer anderen Flasche (1) beginnt.
  15. 15. Verfahren zur optischen Inspektion von Flaschen nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Innen- und/oder Außenseite der Mündungsdichtfläche (2) untersucht werden.
  16. 16. Verfahren zur optischen Inspektion von Flaschen nach Anspruch 13 bis 15, wobei der Boden (5) der Flasche ganz oder teilweise von unten beleuchtet wird.
  17. 17. Verfahren zur optisch Inspektion von Flaschen nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Mündungsdichtfläche (2) mit einer ringförmigen Beleuchtung (11) beleuchtet wird.
  18. 18. Verfahren zur optischen Inspektion von Flaschen nach Anspruch 17, wobei die Mündungsdichtfläche (2) aus einer Richtung annähernd senkrecht zu der Mündungsdichtfläche (2) beleuchtet wird.
  19. 19. Verfahren zur optischen Inspektion von Flaschen nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei eine Flasche (1) oder ein Flaschenteil (2) von zwei verschiedenen Beleuchtungseinheiten (11, 12) zeitlich nacheinander beleuchtet wird.
  20. 20. Verfahren zur optischen Inspektion von Flaschen nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei eine Kamera (9) mindestens zwei Bilder von ein und derselben Flasche (1) oder ein und demselben Flaschenteil (2) mit mindestens zwei verschiedenen Beleuchtungen aufnimmt.
  21. 21. Verfahren zur optisch Inspektion von Flaschen nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei mindestens zwei Kameras (9, 10) mindestens zwei Bilder von ein und derselben Flasche (1) oder ein und demselben Flaschenteil (2) mit verschiedenen Beleuchtungen aufnehmen.
  22. 22. Verfahren zur optischen Inspektion von Flaschen nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei zwei verschiedene Inspektionsschritte innerhalb von einem Zeitintervall von nicht mehr als 50 Millisekunden durchgeführt werden.
  23. 23. Verfahren zur optischen Inspektion von Flaschen nach einem der Ansprüche 13 bis 22, wobei eine Kamera (9) mindestens zwei Bilder von ein und derselben Flasche (1) oder ein und demselben Flaschenteil (2) an verschiedenen, räumlich möglichst dicht aneinanderliegenden Positionen der Flasche innerhalb der optischen Inspektionseinheit (18) aufnimmt.






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