DE69021753T2

DE69021753T2 - Doppel- und Simultanprüfung.

Info

Publication number: DE69021753T2
Application number: DE69021753T
Authority: DE
Inventors: Lucien Johannes Nelen
Original assignee: Heuft Systemtechnik GmbH
Current assignee: Heuft Systemtechnik GmbH
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1990-02-02
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2010-02-03
Also published as: NL8901380A; DE69021753D1; US5134278A; EP0387930B1; AU4973590A; ATE126886T1; ES2080102T3; EP0387930A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Inspizieren eines Gegenstandes oder einer Reihe aufeinanderfolgend zugeführter Gegenstände auf Abweichungen wie Formfehlern, Schmutz, Sprünge und dergleichen, wobei der Gegenstand mit elektromagnetischer Strahlung von wenigstens zwei Arten beleuchtet wird und das Abbild des Gegenstandes in den wenigstens zwei Arten der Elektromagnetenstrahlung abgetastet wird.
Ein solches Verfahren ist bekannt. Bei einem bekannten Verfahren wird ein zu inspizierender Gegenstand, z.B. ein Glasgefäß, mittels einer Transporteinrichtung zu einer Beleuchtungsstation und einer dazugehörenden Abtaststation transportiert. Die Beleuchtungsstation kann z.B. dafür eingerichtet sein, in dem Augenblick einen Lichtblitz zu erzeugen, in dem das Eintreffen des zu inspizierenden Gegenstandes festgestellt wird. Die Abtaststation, insbesondere eine Videokamera, tastet das Abbild des zu inspizierenden Gegenstandes ab und gibt die Daten z.B. an eine zentrale Verarbeitungseinheit weiter, die mit einer Ausstoßeinrichtung zum Ausstoßen eines Ausschuß-Gegenstandes verbunden sein kann. Der Gegenstand, der in dieser Weise einer ersten Inspektion unterworfen worden ist, wird anschließend zu einer zweiten Inspektionsstation verbracht, die eine zweite Beleuchtungsstation und eine zweite Abtaststation aufweist und von der ersten Inspektionsstation abweicht, damit sie zur Feststellung einer zweiten Art von Abweichung in der Lage ist.
Fig. 1 zeigt eine solche Transportvorrichtung 1 nach dem Stand der Technik zum Transportieren von Glasgefaßen 2. Eine Lampe 3 erzeugt einen Lichtblitz in dem Moment, in dem das Gefäß 2 die Inspektionsstelle erreicht hat. Eine Videokamera 4 tastet das Abbild des Gefäßes 2 ab und sendet, falls notwendig, an eine zentrale Steuereinheit (nicht dargestellt) ein Ausschuß-Signal das zur Steuerung von Ausstoßeinrichtungen verwendet werden kann, die bewegungsabwärts von der Transporteinrichtung angeordnet sind. Licht durchdringt das Gefäß 2 in dieser Weise. Dieses Verfahren der Beleuchtung ist als Hellfeldbeleuchtung bekannt und ist sehr geeignet zum Erkennen z.B. von Schmutz.
Das Gefäß 2 wird anschließend in der Richtung des Pfeiles 5 zu der mit 2' angegebenen Position weitertransportiert. Dort ist eine zweite Inspektionsstation ängeordnet, die aus einer zweiten Lampe 6 besteht, die einen Lichtblitz in dem Moment erzeugt, in dem das Gefäß 2' angekommen ist. Da eine runde, opake Scheibe 7 mittig über der Lampe 6 angeordnet ist, geht Licht nicht unmittelbar durch das Gefäß-2', wie oben beschrieben, sondern findet eine Beleuchtung nach dem Dunkelfeld-Prinzip statt. Unter normalen Umständen nimmt eine Videokamera 8 daher kein Licht wahr, sondern kann nur das Vorhandensein bestimmter Formfehler oder von Sprüngen feststellen, nämlich Abweichungen, die zur Aussendung von Licht durch das Gefäß 2' in der Richtung der Videokamera 8 führen.
Nach dieser bekannten Technik müssen daher zur Feststellung von zwei unterschiedlichen Arten von Abweichungen zwei getrennte Inspektionsstationen verwendet werden, von denen jede aus einer Beleuchtungsstation und einer Abtaststation besteht.
Der Nachteil des oben beschriebenen, bekannten Inspektionsverfahrens besteht darin, daß diese zwei getrennten Inspektionen einen großen Platzbedarf haben und zusätzliche Steuereinrichtungen benötigen.
DE-A-3 413 027 beschreibt ein Verfahren zum Inspizieren eines Gegenstandes, bei dem nur eine Beleuchtungsstation und nur eine Abtaststation vorhanden sind. Die Beleuchtungsstation weist eine oder zwei Lichtquellen auf und die Abtaststation enthält zwei Kameras. Die Beleuchtungsstation sendet elektromagnetische Strahlungen von zwei Arten aus, so daß zwei Arten von Fehlern gleichzeitig erkannt werden können.
Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 1 und 6 beansprucht wird, löst das Problem, unterschiedliche Arten von Fehlern in einem Gegenstand auf eine Weise, die möglichst wenig Raum beansprucht, festzustellen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zum Inspizieren von Glasbehältern kann z.B. das Dunkelfeldbeleuchtungsverfahren dadurch deutlich verbessert werden, daß der Boden des Behälters nicht nur von der Außenseite beleuchtet wird, wie es nachfolgend mit Bezug auf Fig. 2 erläutert wird, sondern auch durch die "schwarze" Scheibe hindurch. Die Vorrichtung weist dafür dann das Merkmal auf, daß die Beleuchtungsstation zur Emission von hindurchgehender, indirekter elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist und zu diesem Zweck aufweist:
eine Quelle für elektromagnetische Strahlung, die für Durchlicht-Beleuchtung eines zu inspizierenden Gegenstandes angeordnet ist, und
eine Dunkelfeld-Einrichtung, die ausgehend von der Quelle elektromagnetischer Strahlung einen Diffusor, ein erstes Muster von für die elektromagnetische Strahlung undurchlässigen Streifen, z.B. konzentrische Ringe, und ein zweites Muster von für die elektromagnetische Strahlung undurchlässigen Streifen,
welche beiden Muster in einem Abstand übereinander angeordnet sind, so daß die Linien des ersten Musters die freien Räume zwischen den Linien des anderen Musters abdecken.
Als Ergebnis dieser Ausbildung, werden z.B. Glassplitter und dergleichen nicht nur von der Außenseite, d.h. von der ringförmigen diffusen Lichtquelle um die schwarze Scheibe herum beleuchtet, sondern gleichsam auch durch die Scheibe hindurch, obwohl nicht direkt sondern ausschließlich indirekt, so daß bei einem fehlerfreien Gegenstand keine elektromagnetische Strahlung die Abtaststation erreicht. Vielmehr tritt dies nur im Fall einer Abweichung auf.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung bieten die Möglichkeit wenigstens zwei Inspektionen an einer Inspektionsstelle durchzuführen.
Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht die Inspektionsvorrichtung nach dem oben diskutierten Stand der Technik;
Fig. 2 in einer schematischen Seitenansicht eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung;
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung;
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung;
Fig. 5 die Transmissionseigenschaften spektral-selektiver Filter zur Verwendung bei der Erfindung;
Fig. 6 ein äußerst schematisches Detail einer vierten Ausführungsform und
Fig. 7 im Querschnitt eine alternative Beleuchtungsstation. Zur Beschreibung der Fig. 1 wird auf das Obige Bezug genommen.
Fig. 2 zeigt das Gefäß 2, das durch die Transporteinrichtung 1 zu einer Position oberhalb einer Lampe 9 getragen wird, die in der Mitte durch ein Filter 10 abgedeckt ist, das die gesamte Strahlung einer Wellenlänge oberhalb 600 nm durchläßt und die gesamte Strahlung mit kürzerer Wellenlänge abschneidet.
Das von dem Filter 10 durchgelassene rote Licht geht durch das Gefäß 2 hindurch. Die durchgelassene Strahlung geht durch einen halbdurchlässigen Spiegel 10 und tritt über ein Filter 12 in die Videokamera 4 ein. Das Filter 12 ist von der gleichen Art wie das Filter 10 und läßt folglich rotes Licht durch. Die Kamera 4 erhält daher eine Abbildung ähnlich wie die Kamera 4 von Fig. 1.
Der halbdurchlässige Spiegel 11 leitet über einen Spiegel 13 einen anderen Teil des Lichts über ein Filter 14 zu der Videokamera 8 weiter. Das Filter 14 ist von der Bauart, die nur Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 600 nm durchläßt. Dadurch wird keine Abbildung des Gefäßes 2, das von Durchlicht gebildet wird, von der Kamera 8 wahrgenommen. Für diese Kamera 8 wirkt das Filter 10 daher wie die schwarze Scheibe 7 von Fig. 1.
Die lichtabstrahlende Oberseite 15 der Lampe 9 ist jedoch durch das Filter 10 nur in ihrem Mittelbereich abgedeckt. Die Randzone 16 kann Licht in der gleichen Weise wie die Lampe 6 mit der schwarzen Scheibe 7 in Fig. 1 abstrahlen. Dieser lichtaussendende Rand 16 bewirkt daher eine Dunkelfeldbeleuchtung des Gefäßes 2. Da die über den Rand 16 abgegebene Strahlung auch Wellenlängen enthält, die von dem Filter 14 durchgelassen werden können, fällt auf die Kamera 8 dadurch ein Dunkelfeld-Abbild des Gefäßes 2.
Aus dem vorausgehenden ist ersichtlich, daß nunmehr zwei Inspektionen auf unterschiedliche Abweichungen gleichzeitig an einer Inspektionsstelle ausgeführt werden können.
Fig. 3 zeigt ein Transportband 17, das einen offenen Aluminiumhalter 18 für die Inspektion zuführt. Eine erste Lampe 19 emittiert Licht über das Filter 10 zu einem Linsensystem 20, 21. Das abgestrahlte Bündel ist parallel. Auf der Austrittsseite des Systems 20, 21 ist in der Mitte eine schwarze Scheibe 7 angeordnet, wodurch ein zylindrisches, paralleles Bündel 22 über den halbdurchlässigen Spiegel 11 in den Halter 18 gerichtet wird. Dieses Bündel wird durch den nach oben konvexen Boden des Halters 18 reflektiert und unter einem sehr kleinen Winkel auf die zylindrische Wand des Halters 18 gerichtet, wo es wiederum reflektiert wird. Ein perfekt zylindrischer Halter ohne Formfehler emittiert das durch die zylindrische Wand reflektierte Licht derart, daß es außerhalb des Bereichs einer Abbildungslinse 23 verläuft. Nur im Fall z.B. einer Delle kann rotes Licht durch die Linse 23 zu dem halbdurchlässigen Spiegel 11 gelangen, wo das der Delle entsprechende rote Licht über einen halbdurchlässigen Spiegel 24 und das Rotfilter 12 die Videokamera 4 erreicht.
Um die Abbildungslinse 23 erstreckt sich eine ringförmige Lichtquelle 25. Diese enthält ein ringförmiges Blitzlicht 26 und eine blauen Diffusor 27. Dieser Milchglas-Diffusor gibt mehr oder weniger diffuses Licht in das Innere der Dose 18 ab, wie es symbolisch durch die Pfeile 28 angedeutet ist. Die Dose 18 wird innen in diffusem Blau beleuchtet. Die blaue Abbildung der Dose kann das rote Filter 12 nicht passieren, und nur die blaue Strahlung, die von dem Spiegel 24 reflektiert wird, kann über den Spiegel 13 und das Blaufilter 14 die Kamera 8 erreichen.
Fig. 4 zeigt eine Variante, bei der die Lichtquelle der von Fig. 3 entspricht, wobei jedoch nur eine Videokamera 29 verwendet wird. Bei Bedarf kann die Farbinformation in dem Videosignal zur Unterscheidung zwischen den verschiedenen Abweichungen dienen.
Fig. 5 zeigt in einer durchgezogenen Linie die Durchlaßcharakteristik 30 der Rotfilter 10, 12, während die Durchlaßcharakteristik 31 des Diffusors 27 und des Blaufilters 14 mit einer unterbrochenen Linie eingezeichnet ist. Man erkennt, daß insbesondere die Durchlaßcharakteristik 30 besonders scharf ist, so daß nicht die Gefahr der Kreuzkopplung zwischen den beiden Inspektionssystemen besteht. Bei Bedarf können wahlweise auch Beleuchtungseinrichtungen eingesetzt werden, die elektromagnetische Strahlung mit einer sehr begrenzten Bandbreite emittieren, z.B. Quellen mit einem Linienspektrum, wobei nur eine Linie oder ein begrenztes Wellenlängenfeld durchgelassen wird. In diesem Zusammenhang kann eine Kombination z.b. einer Quecksilberdampflampe und einer Natriumdampflampe in Betracht gezogen werden. Im übrigen ist es offensichtlich, daß alle Arten anderer Lichtquellen ebenfalls in Betracht kommen.
Fig. 6 zeigt ein Detail einer Variante, bei der drei Videokameras 4, 33, 8 eingesetzt werden.
Das eintreffende Licht oder die eintreffende andere elektromagnetische Strahlung, die mit 35 bezeichnet ist und von dem zu inspizierenden Gegenstand kommt, wird auf einen sogenannte dichroitischen Spiegel 36 gerichtet. Dieser läßt Strahlung des einen Wellenlängenfeldes zu der Kamera 32 durch und reflektiert einen anderen Bereich in der Richtung des halbdurchlässigen Spiegels 24. Für den weiteren optischen Weg wird auf die Fig. 3 Bezug genommen.
Fig. 7 zeigt schließlich eine Anordnung für eine Dunkelfeldbeleuchtung. Diese Anordnung enthält eine Glasplatte 57, die an ihrer Oberseite ein erstes Muster 58 von Streifen, z.B. konzentrische Ringe, aufweist, die für die elektromagnetische Strahlung undurchlässig sind, und hat an ihrer Unterseite ein zweites Muster 60 von Streifen 61, die für die elektromagnetische Strahlung undurchlässig sind. Die Muster sind so übereinander in einem der Dicke der Glasplatte entsprechenden Abstand angeordnet, daß die Streifen des einen Musters 58, 60 die freien Räume zwischen den Streifen des anderen Musters 60, 58 abdecken. Unter der Platte 57 befindet sich ein Diffusor 62, unter dem sich die Strahlungsquelle (nicht dargestellt) befindet. Diese sendet elektromagnetische Strahlung aus, wie es durch die Pfeile 63 angedeutet ist. Diese elektromagnetische Strahlung wird in der Richtung der Abtaststationen 4, 8 (s. Fig. 2) vollständig durch die undurchlässigen Muster 58, 60 abgeschirmt. Abweichungen und Fehler können nur durch schräg hindurchfallende Strahlung beleuchtet werden und zu einer Abbildung in den Abtaststationen 4, 8 führen. Es ist offensichtlich, daß für z.B. Glasflaschen Muster von konzentrischen Ringen besonders geeignet sind. Muster gerader Streifen können jedoch auch benutzt werden.

Claims

1. Verfahren zum Inspizieren eines Gegenstandes oder einer Reihe aufeinanderfolgend zugeführter Gegenstände auf Abweichungen wie Formfehler, Schmutz, Sprünge, usw., mit den folgenden Schritten:

1) Beleuchten des Gegenstandes (2) mit elektromagnetischer Strahlung von wenigstens zwei Arten,

2) Abtasten der emittierten elektromagnetischen Strahlung der wenigstens zwei Arten, wobei die Abbildung, die von der Strahlung der einen Art gebildet wird, Information über Abweichungen der ersten Art und die Abbildung, die von der Strahlung der zweiten Art gebildet wird, Information über Abweichungen der zweiten Art geben kann, usw., so daß zwei oder mehr Arten von Abweichungen gleichzeitig festgestellt werden können,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Inspektion auf der Basis von Mellfeldbeleuchtung unter Verwendung der ersten Art der elektromagnetischen Strahlung durchgeführt wird und daß eine Inspektion auf der Basis von Dunkelfeldbeleuchtung unter Verwendung der zweiten Art der elektromagnetischen Strahlung durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitungsrichtungen der elektromagnetischen Strahlung der wenigstens zwei Arten unterschiedlich sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Art der Strahlung im wesentlichen ein gerichtetes Bündel ist und die andere Art der Strahlung im wesentlichen diffus ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsrichtungen der elektromagnetischen Strahlung der wenigstens zwei Arten voneinander unterschiedlich sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spektralen Zusammensetzungen der wenigstens zwei Arten von elektromagnetischer Strahlung unterschiedlich sind.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorausgehenden Ansprüche, mit 1) einer Beleuchtungsstation (9) und einer Abtaststation (4, 8), wobei die Beleuchtungsstation elektromagnetische Strahlung von wenigstens zwei Arten aussendet und die Abtaststation elektromagnetische Strahlung dieser beiden Arten erkennen kann und wobei die Abbildung, die von der Strahlung der einen Art gebildet wird, Information über Abweichungen einer ersten Art gibt und die Abbildung, die von Strahlung der zweiten Art gebildet wird, Information über Abweichungen einer zweiten Art geben kann, usw., so daß zwei oder mehr Arten von Abweichungen gleichzeitig bestimmt werden können,

2) Halteeinrichtungen (1) zum Tragen eines Gegenstandes für die Inspektion,

wobei die Beleuchtungsstation (9), die Abtaststation (4,8) und die Halteeinrichtungen (1) so ausgerichtet sind, daß die Abtaststation eine Abbildung des durch die Beleuchtungsstation beleuchteten Gegenstandes bilden kann,

gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Durchführung einer Inspektion auf der Basis von Hellfeldbeleuchtung unter Verwendung der ersten Art der elektromagnetischen Strahlung und durch Einrichtungen (10) zur Durchführung einer Inspektion auf der Basis von Dunkelfeldbeleuchtung unter Verwendung der zweiten Art der elektromagnetischen Strahlung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichung (29) zum gleichzeitigen, separaten Erkennen aller Arten elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsstation zur Emission von hindurchtretender, indirekter elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist und zu diesem Zweck aufweist:

eine Quelle elektromagnetischer Strahlung, die für hindurchtretende Beleuchtung eines zu inspizierenden Gegenstandes angeordnet ist, und

Dunkelfeld-Einrichtungen, die ausgehend von der Quelle elektromagnetischer Strahlung einen Diffusor (65), ein erstes Muster (58) von Streifen, z.B. konzentrische Ringe, die undurchlässig für die elektromagnetische Strahlung sind, und ein zweites Muster (60) von Streifen, die undurchlässig für die elektromagnetische Strahlung sind, aufweisen,

wobei die beiden Muster so übereinander in einem Abstand angeordnet sind, daß die Linien des einen Musters die freien Räume zwischen den Linien des anderen Musters abdecken.