Elektrooptische Flascheninhaltskontrolleinrichtung.Electro-optical bottle content control device.
Die Erfindung betrifft eine elektrooptische Einrichtung zum Feststellen von bewegten schattenwerfenden Verunreinigungen in flüssigen Flascheninhalten, mit einer Lichtquelle, min¬ destens einem optischen Element und wenigstens einer dich¬ ten Reihe lichtelektrischer Bauelemente, die in dem vom op¬ tischen Element beeinflußten Licht der Lichtquelle angeord¬ net sind.The invention relates to an electro-optical device for detecting moving shadow-casting impurities in liquid bottle contents, with a light source, at least one optical element and at least one tight row of photoelectric components which are arranged in the light of the light source influenced by the optical element are not.
Mit einer bekannten Einrichtung (Eiεai) dieser Art kann festgestellt werden, ob Ampullen kleine Fremdkörper enthal¬ ten, die bei einer kurzzeitigen, schnellen Rotation der Am¬ pullen aufgewirbelt werden. Dazu weist die bekannte Einrich¬ tung zwischen der Lichtquelle und zwei gegeneinander ver¬ setzten parallelen Reihen von Fototransistoren an weiteren optischen Elementen einen Kondensor und eine Projektions- linse, zwischen denen die zu prüfende Ampulle im Strahlengang angeordnet wird, sowie eine Reihe von gebogenen Lichtleitern auf, von denen jeder an einem anderen Fototransistor endet und mit den übrigen Fototransistoren eine im wesentlichen ununterbrochene, längliche Stirnfläche darstellt, auf welche irgendwo das vorübergehende Abbild des von einer bewegten
Verunreinigung im flüssigen Flascheninhalt geworfenen Schat¬ tens fällt. Fremdkörperchen in der Ampulle werden so von mindestens einem Fototransistor festgestellt, der mit den übrigen Fototransistoren an eine AuswertungsSchaltung ange- schlössen ist, die Verunreinigungen meldet und veranlaßt, daß die betroffene Ampulle ausgeschieden wird. An der bekannten Einrichtung ist nachteilig, daß mit ihr praktisch nur Flaschen bis zu einem Inhalt von größenord¬ nungsmäßig 10 ml geprüft werden können, weil Flaschen mit einem Inhalt von größenordnungsmäßig 100 ml eine so große Verstärkung der Lichtquelle erfordern würden, daß das Problem der Wärmeabfuhr unlösbar wird. Es könnte zwar als Lichtquelle eine Halogenlampe benutzt werden; diese hat jedoch eine so geringe Lebensdauer, daß häufig periodische Unterbrechungen des Betriebs der Einrichtung zum Zwecke des Lampenwechsels notwendig wären.A known device (egg) of this type can be used to determine whether ampoules contain small foreign bodies which are whirled up when the ampoules are rotated briefly and quickly. For this purpose, the known device between the light source and two mutually offset parallel rows of phototransistors on further optical elements has a condenser and a projection lens, between which the ampoule to be tested is arranged in the beam path, and a row of curved light guides , each of which ends at a different phototransistor and, together with the other phototransistors, constitutes an essentially uninterrupted, elongated end face on which the temporary image of the one moved is somewhere Contamination falls in the shadow thrown in the liquid bottle contents. Foreign bodies in the ampoule are thus detected by at least one phototransistor, which is connected to an evaluation circuit with the other phototransistors, reports the impurities and causes the affected ampoule to be excreted. A disadvantage of the known device is that practically only bottles with a content of the order of 10 ml can be tested with it, because bottles with a content of the order of 100 ml would require such a large amplification of the light source that the problem of heat dissipation becomes unsolvable. A halogen lamp could be used as the light source; however, this has such a short lifespan that periodic interruptions in the operation of the device would often be necessary for the purpose of changing the lamp.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ein- richtung der eingangs genannten Art ohne diesen Nachteil zu schaffen, welche es gestattet, prinzipiell beliebig große, d.h." insbesondere hohe, Flaschen auf Verunreinigungen ihres flüssigen Inhaltes zu prüfen.The invention is therefore based on the object of creating a device of the type mentioned at the outset without this disadvantage, which makes it possible, in principle, to check bottles of any size, ie " in particular high", for contamination of their liquid contents.
Diese Aufgabe ist bei einer Einrichtung der eingangs genann¬ ten Art er indungsgemäß dadurch gelöst, daß als Lichtquelle ein Laser vorgesehen ist und daß an optischen Elementen ein im Strahlengang hinter dem Laser angeordnetes dispansives Element mit einer konvexen. Zylinderfläche, die vom Laser¬ strahl senkrecht zu ihrer Erzeugenden und rückstrahlungs- frei getroffen wird, und ein im Strahlengang vor der. Bau¬ elementenreihe angeordnetes streuendes Element vorhanden sind, welches das vom dispansiven Element durch Auffächern des Laserstrahls erzeugte,.den Flascheninhalt durchleuch¬ tende Flachstrahlenbündel diffus auf die Bauelementen¬ reihe abbildet. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, daß je nach Höhe des Flachstrahlenbündels am Prüfort, welche von der Krümmung der Zylinderfläche und von deren Abstand zum Prüfort sowie vom Durchmesser des Laserstrahls abhängt,
entsprechend hohe Flaschen geprüft werden können, was nur voraussetzt, daß sich die Bauelementenreihe über eine etwa gleich große Höhe erstreckt. Im Falle einer idealen Reflexio des Laserstrahls an der Zylinderfläche stimmt die Breite des Flachstrahlenbündels genau mit dem Durchmesser des Laser¬ strahls überein, der beispielsweise 0,8 mm betragen kann.This object is achieved in a device of the type mentioned at the outset in that a laser is provided as the light source and in that a dispansive element with a convex element arranged in the beam path behind the laser is provided on optical elements. Cylinder surface that is hit by the laser beam perpendicular to its generator and free of retroreflection, and one in the beam path in front of the. There are scattering elements arranged in the row of components, which diffusely images the flat ray bundle generated by the dispensing element by fanning out the laser beam and illuminating the bottle contents onto the row of components. This advantageously means that, depending on the height of the flat beam at the test site, which depends on the curvature of the cylinder surface and its distance from the test site and on the diameter of the laser beam, accordingly high bottles can be checked, which only presupposes that the row of components extends over an approximately equal height. In the case of an ideal reflection of the laser beam on the cylinder surface, the width of the flat beam bundle corresponds exactly to the diameter of the laser beam, which can be, for example, 0.8 mm.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist als dispansives Element ein spiegelnder kreiszylindrischer Sektor vorgesehen, der sich verhältnis- mäßig einfach herstellen und justieren läßt. Vorzugsweise ist der Sektor durch einen auf Hochglanz polierten Stahlzy¬ linder gebildet, der als Fertigteil bezogen werden kann.In a preferred embodiment of the device according to the invention, a reflective circular-cylindrical sector is provided as the dispansive element, which can be produced and adjusted relatively easily. The sector is preferably formed by a high-gloss polished steel cylinder which can be obtained as a finished part.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist als streuendes Element eine Matt- oder vorzugsweise Trübglas= Scheibe vorgesehen, für die das zum Stahlzylinder Gesagte gilt. Die Matt- oder Trübglasscheibe ersetzt vorteilhafter- weise das Lichtleiterbündel der bekannten Einrichtung und vereinfacht diese dadurch erheblich. Ein weiterer Vorteil der Matt- oder Trübglasscheibe besteht darin, daß sie als Filter ausgebildet werden kann, das Fremdlichteinflüsse auf die Fototransistoren dämpft.In the preferred embodiment, a frosted or preferably opaque glass = pane is provided as the scattering element, for which what has been said about the steel cylinder applies. The matt or cloudy glass pane advantageously replaces the light guide bundle of the known device and thereby considerably simplifies it. Another advantage of the frosted or cloudy glass pane is that it can be designed as a filter that dampens the effects of extraneous light on the phototransistors.
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OM I
Im folgenden ist die Erfindung anhand der durch die Zeich¬ nung beispielhaft dargestellten, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung im einzelnen erläutert. Es zeigt in vereinfachter Darstellung: Fig. 1 eine waagrechte Seitenansicht der Ausführungs¬ form; und Fig. 2 eine Draufsicht der Ausführungsform. Ein Laser 10 ist so angeordnet, daß er einen Laserstrahl 12 vertikal nach unten aussenden kann, welcher auf einen als dispansives Element vorgesehenen, spiegelnden kreiszylin- drischen Sektor trifft, der durch einen auf Hochglanz po¬ lierten Stahlzylinder 14 gebildet ist, dessen waagrechte Längsachse die Achse des Laserstrahls 12 senkrecht kreuzt. Infolgedessen fächert der Stahlzylinder 14 den Laserstrahl 12 in ein gleich breites Flachstrahlenbündel 16 auf, das in einer vertikalen Ebene liegt und dessen Höhe mit zuneh¬ mender Entfernung vom Stahlzylinder 14 linear zunimmt. In einiger Entfernung von der Lagerstelle des Stahlzylinders 14 befindet sich ein leistenförmiger vertikaler Träger 18 einer dichten Reihe 20 von stiftförmigen Fototransistoren 22 als lichtelektrischen Bauelementen, die mittels eines Sammelsteckers 24 und eines vieladrigen Kabels 26 mit einer nicht dargestellten AuswertungsSchaltung verbunden sind. Die Reihe 20 der Fototransistoren 22 erstreckt sich über die ganze Höhe des Flachstrahlenbündels 16 am Ort des Trägers 18 und wird von diesem Flachstrahlenbündel 16 beaufschlagt. Dicht vor den Fototransistoren 22 steht eine am Träger 18 befestigte Trübglasscheibe 28 in Form einer planparallelen Platte als streuendes Element. Die zu prüfende Flasche wird, wie aus der Zeichnung ersicht¬ lich, in den Raum zwischen dem Laser 10 und dem Stahlzylin¬ der 14 einerseits sowie den Fototransistoren 22 und der Trübglasscheibe 28 andererseits dicht vor diese Scheibe ge¬ stellt,und zwar auf einen Drehteller, der in schnelle Rota- tion versetzt und plötzlich angehalten werden kann, so daß der Flascheninhalt sich weiterdreht und Verunreinigungen mitbewegt, die in dem Flachstrahlenbündel 16 Schatten hervor
rufen, welche von den Fototransistoren 22 als vorübergehend Abweichung von der Normalbeleuchtung festgestellt werden. Die Auswerteschaltung kann sich auf eine Anzeige beschränke oder in die Behandlung der Flaschen eingreifen.
OM I The invention is explained in detail below with reference to the preferred embodiment of the device according to the invention, which is shown by way of example in the drawing. It shows in a simplified representation: FIG. 1 a horizontal side view of the embodiment; and Fig. 2 is a top view of the embodiment. A laser 10 is arranged in such a way that it can emit a laser beam 12 vertically downwards, which strikes a reflecting circular-cylindrical sector provided as a dispensing element, which is formed by a steel cylinder 14 polished to a high gloss, the horizontal longitudinal axis of which Axis of the laser beam 12 crosses perpendicularly. As a result, the steel cylinder 14 fans out the laser beam 12 into a flat beam 16 of the same width, which lies in a vertical plane and whose height increases linearly with increasing distance from the steel cylinder 14. At a distance from the bearing point of the steel cylinder 14 is a strip-shaped vertical support 18 of a dense row 20 of pin-shaped phototransistors 22 as photoelectric components, which are connected to an evaluation circuit, not shown, by means of a common plug 24 and a multi-core cable 26. The row 20 of phototransistors 22 extends over the entire height of the flat beam 16 at the location of the carrier 18 and is acted upon by this flat beam 16. Closely in front of the phototransistors 22 is a cloudy glass pane 28 attached to the carrier 18 in the form of a plane-parallel plate as a scattering element. As can be seen from the drawing, the bottle to be tested is placed in the space between the laser 10 and the steel cylinder 14, on the one hand, and the phototransistors 22 and the cloudy glass pane 28, on the other hand, closely in front of this pane, namely on a turntable , which can be put into rapid rotation and suddenly stopped, so that the bottle contents continue to rotate and move impurities, which produce 16 shadows in the flat beam call, which are determined by the photo transistors 22 as a temporary deviation from normal lighting. The evaluation circuit can be limited to a display or can intervene in the treatment of the bottles.