CH654110A5 - Vorrichtung zum optischen abtasten eines objektes. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Abtasten eines Objektes, wobei das Licht einer oder mehrerer Lichtquellen auf ein oder mehrere lichtempfindliche Sensoren fällt und zwischen den Lichtquellen und den Sensoren das abzutastende Objekt angeordnet ist.
Es ist bekannt, während der Produktions- und Verpak-kungsphase der verschiedensten Erzeugnisse Abweichungen von der gewünschten Struktur optisch zu erkennen. Dabei werden Lichtstrahlen, die von einer Lichtquelle stammen, beispielsweise von dem abzutastenden Objekt reflektiert und gelangen auf Fotozellen, Sekundärelektronenvervielfacher oder andere Registriereinrichtungen; nachfolgende Einrichtungen haben die Aufgabe, die erkannten Abweichungen anzuzeigen und gegebenfalls Vorrichtungen zu steuern, die das als fehlerhaft erkannte Objekt aus dem Produktions- bzw. Verpackungsgang aussondern. Den bisher bekannten Vorrichtungen haftet der Mangel an, dass sie verhältnismässig kompliziert und teuer im Aufbau sind und eine grosse Zahl von Einzelkomponenten als Sensoren verwendet werden, so dass bei abzutastenden kleinen Objekten, beispielsweise bei der Kontrolle von Tabletten, beim Auftreten von Störungen der einzelnen Sensorelemente ein komplizierte und zeitraubende Reparatur notwendig war.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte, gleichzeitig aber zuverlässiger arbeitende optische Abtastvorrichtung zu schaffen, die eine geringe Bauhöhe ermöglicht, keinerlei komplizierte Elektronik und/oder Optik benötigt und Fehler der Objekte genauer und zuverlässiger anzeigt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der obengenannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass als lichtempfindlicher Sensor bzw. Sensoren eine oder mehrere Solarzellen verwendet werden und zwischen der Oberfläche der Solarzellen und dem abzutastenden Objekt eine Kontur des abzutastenden Objektes angepasste Lochmaske angeordnet ist, wobei die Solarzellen mindestens die durch die Öffnung in der Lochmaske (5) vorgegebenen Flächen abdecken.
Vorteilhaft handelt es sich bei der Lichtquelle um z.B.
einen diffusen Strahler, wobei z.B. zwischen dem abzutastenden Objekt und dem Strahler eine dem Objekt angepasste Strahlungsblende angeordnet ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Strahlungsquelle z.B. eine lichtemittierende Diode (LED) und/oder eine Infrarotlichtquelle.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung erzeugt z.B. eine Lichtquelle ein oder mehrere gerichtete Strahlungsbündel, die der Zahl der Objekte und der Kontur der Objekte angepasst werden können. Bei dieser Ausführungsform können auch eine oder mehrere Lichtleitfaserbündel als Lichtquelle verwendet werden.
Zur Erzielung einer höheren Sektorenauflösung ist es vorteilhaft, die Zahl der Solarzellen in dem Bereich, in welchem man eine erhöhte Auflösung erzielen will, zu erhöhen und jeder Solarzelle einen separaten Verstärker zuzuordnen.
Vorzugsweise sind die Solarzellen auf einer Trägerplatte angeordnet, die mittels Federn, die sich gegen das Vorrichtungsunterteil abstützen, in eine feste Position gegen eine sich an einer Führung abstützende Glasplatte gedrückt wird.
Vorteilhaft sind eine oder mehrere Solarzellen mit der den abzutastenden Objekten angepassten Lochmaske und den dazugehörigen Träger- und Befestigungselementen in einem Block zusammengefasst.
Die Solarzelle bzw. Solarzellen liefern z. B. ein Spannungssignal auf einen Verstärker, der einerseits eine Fehleranzeigeeinrichtung steuert und andererseits eine Maschinensteuerung ansteuert.
Die erfindungsgernässe Vorrichtung eignet sich z. B. zur Abtastkontrolle von Tabletten, Kapseln und Dragees, die sich in der Regel in tiefgezogenen Folien befinden. Sie kann ebenso gut zur Abtastkontrolle von vielen anderen Objekten wie beispielsweise Süsswaren, Metallwaren, Textilwaren und anderen Waren verwendet werden, die so beschaffen sind, dass Fehler in ihrer Morphologie mit Strahlungsarten, auf welche Solarzellen ansprechen, erfasst werden können.
Mit den hier erwähnten grossflächigen Solarzellen sind Solarzellen gemeint, die im Gegensatz zu den bisher für Abtastzwecke verwendeten punktförmigen Strahlungssensoren mindestens die durch die Öffnungen in der Lochmaske vorgegebenen Flächen abdecken. Dies bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, dass Fehler in oder an diesen relativ grossflächigen Objekten durch einen einzigen Messwert,
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nämlich eine Spannungsänderung, erfasst werden können, während bei den bekannen Abtastvorrichtungen grössere Flächen in eine Vielzahl von Abtastpunkten aufgelöst und elektronisch verarbeitet werden mussten.
Die erfindungsgemässe Abtastvorrichtung hat ausserdem s im Vergleich zu den bisher bekannten Vorrichtungen den wesentlichen Vorteil, dass Objekte unterschiedlicher Kontur durch Auswechseln der entsprechenden Lochmaske und gegebenenfalls der Lichtblende auf der gleichen Vorrichtung auf Fehlerhaftigkeit geprüft werden können. io
Fehler, die auf diese Weise in der Morphologie eines Körpers erfasst werden können sind z. B. Konturfehler, Fehler in der Schichtdicke, wenn die Restschicht noch strahlungsdurchlässig ist, und Fehler, die durch Einschluss von die Strahlungsdurchlässigkeit vermindernden Fremdkörpern is verursacht sind.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird in ihrer Wirkung auch nicht beeinträchtigt, wenn z. B. die zu kontrollierenden Tabletten, Kapseln, Dragees etc. sich in einer Opakfolie befinden. 20
Wenn die zu kontrollierenden Objekte z. B. in einer Ebene angeordnet sind, was in der Regel bei der Produktkontrolle von z.B. Tabletten, Kapseln, Dragees etc. der Fall ist, sind auch die grossflächigen Solarzellen der erfindungsgemässen Kontrollvorrichtung vorzugsweise in einer Ebene 2s angeordnet.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung können Solarzellenblöcke auch so miteinander kombiniert werden, dass sie die Kontur der zu kontrollierenden Objekte räumlich erfassen, d. h. ein Solarzellenblock kann beispielsweise unter 3» dem Objekt, ein weiterer neben dem Objekt und gegebenenfalls ein dritter hinter dem Objekt angeordnet sein, so dass die Ebenen der seitlich zu und hinter dem Objekt angeordneten Solarzellenblöcke einen Winkel von etwa 90° zur Ebene des unter dem Objekt angeordneten Solarzellen- 35 blockes und einen Winkel von etwa 90° zueinander bilden.
Die Erfindung sei anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen:
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Figur 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung, die in diesem Falle aus einem Solarzellenblock besteht,
Figur 2 ein Blockschaltbild, mit dem das aus der Vorrichtung ermittelte Signal verarbeitet bzw. angezeigt wird. 45
In Figur 1 sind mehrere Solarzellen 4 in einer Ebene auf einer Trägerplatte 3 angeordnet. Eine einzelne Solarzelle nimmt mindestens die Fläche ein, die die Öffnung in der Lochmaske 5 einnimmt. Die Öffnung in der Lochmaske 5 hat so einen Durchmesser, der in der Regel etwas kleiner ist als der Durchmesser des zu kontrollierenden Objektes 12. Im vorliegenden Falle handelt es sich bei dem Objekt 12 um eine übliche Tablette, die in einer tiefgezogenen Folie 13 liegt. Die Solarzellen 4 werden gewöhnlich durch eine dünne Glas- ss platte geschützt. Daraufliegt die Lochmaske 5, die vorzugsweise auswechselbar ist. Darüber liegt vorzugsweise eine Glasplatte 6. Durch Federn 2, die sich gegen das Vorrichtungsunterteil 1 abstützen, wird der ganze vorbezeichnete Aufbau in eine feste Position gegen eine Führung bzw. Halte- «o rung 7 gedrückt. Im hier abgebildeten Beispiel befindet sich über jedem Objekt eine Lichtquelle 11. Die Lichtquellen 11 werden von einem Träger 10 gehalten, der sich über ein Distanzstück 9 auf der Strahlungsblende 8 abstützt. Die Strahlungsblende 8 lässt das von der Lichtquelle 11 emittierte 65 Licht nur im Bereich des zu kontrollierenden Objektes 12 zum Objekt gelangen. Die Strahlungsblende 8 schirmt somit Streulicht bzw. Streustrahlung seitlich vom Kontrollobjekt ab.
Verwendet man anstelle einer diffusen Lichtquelle gerichtete Strahlenbündel, die der Zahl und der Kontur der zu kontrollierenden Objekte 12 angepasst sind, so benötigt man keine Strahlungsblende 8. Dies lässt sich einfach dadurch erreichen, dass man anstelle einer diffusen Lichtquelle 11 z. B. Lichtleitfaserbündel über den zu kontrollierenden Objekten 12 anbringt.
Anstelle einer Licht- oder Kaltlichtquelle kann man auch Infrarotstrahlungsquellen verwenden, da die Solarzellen auf diese Strahlung noch ansprechen.
Fällt Licht bzw. Strahlung von der Strahlungsquelle auf das Objekt 12, das durch eine nicht dargestellte Zuführungseinrichtung auf den Kontrollplatz gebracht worden ist, und ist das Objekt in seiner Kontur und Morphologie so beschaffen, dass es einerseits die zugeordnete Öffnung in der Lochmaske 5 vollständig bedeckt und keine Strahlung durch-lässt, so gelangt praktisch kein Licht bzw. keine Strahlung auf die unter der Lochmaske 5 angeordnete Solarzelle 4 und die in Figur 2 mit 14 bezeichnete Verstärkerstufe empfängt von der Solarzelle kein Spannungssignal. Dies bedeutet, dass das kontrollierte Objekt fehlerfrei ist und nicht ausgesondert wird.
Besitzt das Objekt Konturfehler, so gelangt Licht an der Störungsstelle des Objekts 12 vorbei auf die grossflächige Solarzelle 4 und der Verstärker 14 in Figur 2 empfängt in diesem Falle ein Spannungssignal von der Solarzelle. Die Solarzelle spricht auch dann an, wenn die Kontur des Objektes nicht gestört ist, aber die Morphologie des Objektes so stark gestört ist, dass noch ein gewisser Anteil der eingestrahlten Strahlung durch das Objekt auf die Solarzelle gelangt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Tablette in der Projektion auf die Lochmaske 5 zwar ihre vorgeschriebene Kontur, nicht jedoch ihre vorgeschriebene Schichtdicke besitzt.
Erhält der in Figur 2 gezeigte Verstärker 14 ein Spannungssignal von einer der Solarzellen 4, so gibt er ein Steuersignal an eine Fehleranzeige 15, worauf das Objekt als fehlerhaft gemeldet wird. Gleichzeitig liefert der Verstärker auf eine weitere Steuerschaltung 16 ein Signal, das nachfolgend die Produktions- bzw. Verpackungsmaschine so steuert, dass das fehlerhafte Objekt ausgesondert wird. Sowohl Verstärker 14, die Maschinensteuereinrichtung 16 als auch die Strahlungsquelle 11 werden über stabilisierte Netzgeräte 17 mit Spannung versorgt.
Der Verstärker 14, der das Signal der Solarzelle verarbeitet, kann als Differenzverstärker und Schmitt-Trigger arbeiten. Als Lichtquelle 11 kann wahlweise eine Glühlampe oder eine infrarotlicht-emittierende Diode (LED) oder eine andere geeignete Lichtquelle verwendet werden. Glühlampen oder lichtemittierende Dioden sind sogenannte diffuse Strahler. Bei Verwendung derartiger diffuser Strahler als Strahlungsquelle empfiehlt es sich, eine Strahlungsblende 8 über den zu kontrollierenden Objekten anzubringen. Arbeitet man mit gerichtetem Licht oder Lichtleitfasern, so kann auf diese Blende verzichtet werden. Lichtleitfasern als Strahlungsquellen haben den Vorteil, dass sie der Kontur und Anzahl der in einem Solarzellenblock zu kontrollierenden Objekte mühelos angepasst werden können.
Durch Austausch der Lochmaske 5 und gegebenenfalls der Strahlungsblende 8 kann die erfindungsgemässe Kontrollvorrichtung auf einfachste Weise auf die Kontrolle anders geformter Objekte umgestellt werden.
Wird die erfindungsgemässe Vorrichtung z. B. zur Kontrolle von in tiefgezogene Folien gelegte Tabletten verwendet, so entsprechen die Aussparungen in der Lochmaske 5 über den Solarzellen genau der Gestalt der zu kontrollierenden Tabletten und unter jeder Aussparung der Lochmaske, d. h.
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unter jeder Tablette, ist vorzugsweise eine die ganze Aussparung vollständig erfassende Solarzelle angeordnet. Werden z. B. 12er-Packungen, d. h. Folien mit 12 Tabletten, bei denen drei Reihen von jeweils vier hintereinander angeordneten Tabletten in einer Verpackungseinheit zusammengefasst sind, so entspricht die Lochmaske 5 ebenfalls dieser 12er-Pak-kung, d.h. jeweils vier Aussparungen in Grösse einer Tablette sind hintereinander in drei Reihen angeordnet. Vorzugsweise sind dann unter den Aussparungen der Lochmaske auch 12 Solarzellen angeordnet. Sollen anschliessend Kapseln mit dieser Vorrichtung kontrolliert werden, so wird die Tabletten-Lochmaske gegen eine Kapsel-Lochmaske ausgetauscht und schon kann die Maschine weiterarbeiten. Ebenso einfach ist die Umstellung auf die Kontrolle von Zäpfchen, Dragees usw. Wenn nur fehlende Objekte erfasst werden sollen, so ist die Abtastung mittels Solarzellen und einfachen Glühlampen äusserst kostengünstig. Wenn jedoch eine hohe Auflösung notwendig ist, so werden nur wenige Objekte auf eine Solarzelle gruppiert und jede Solarzelle erhält einen separaten Verstärker. Somit ist es möglich, z. B. bei Tabletten, die gering lichtdurchlässig sind, solche auszusondern, die in der Horizontalebene abgeplatzt sind (gedecktelte). Es ist somit auch eine begrenzte Dickenmessung möglich. Vorzugs-s weise werden dann Infrarot-Sendedioden als Lichtquelle verwendet.
Da der Bereich unter dem zu kontrollierenden Objekt ganzflächig erfasst wird, wird nur ein Signal (ein Spannungs-lo signal) pro Objekt für eine vollständige Kontrolle benötigt. Im Gegensatz dazu müssen bei den bekannten optisch-elek-trischen Kontrollgeräten, die mit punktförmiger Abtastung des Objektes arbeiten, schon bei einem kleinen Objekt Hunderte bis Tausende von Signalen verarbeitet werden, was eine is entsprechend umfangreiche und teure Elektronik erfordert. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist somit wesentlich einfacher, billiger und zuverlässiger als die bekannten Kontrollvorrichtungen. Sie benötigt ausserdem keinerlei Optik und kann in sehr geringer Bauhöhe gefertigt werden.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Vorrichtung zum optischen Abtasten eines Objektes, wobei das Licht einer oder mehrerer Lichtquellen auf ein oder mehrere lichtempfindliche Sensoren fällt und zwischen den Lichtquellen und den Sensoren das abzutastende Objekt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als lichtempfindlicher Sensor bzw. Sensoren (4) eine oder mehrere Solarzellen verwendet werden und zwischen der Oberfläche der Solarzellen und dem abzutastenden Objekt eine der Kontur des abzutastenden Objektes angepasste Lochmaske (5) angeordnet ist, wobei die Solarzellen mindestens die durch die Öffnungen in der Lochmaske (5) vorgegebenen Flächen abdecken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle ( 11 ) ein diffuser Strahler ist und zwischen dem abzutastenden Objekt und dem Strahler eine dem Objekt angepasste Strahlungsblende (8) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (11) eine lichtemittierende Diode (LED) und/oder eine Infrarotlichtquelle ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle (11) ein oder mehrere gerichtete Strahlenbündel erzeugt, die der Zahl der Objekte und der Kontur der Objekte angepasst werden können.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (11) aus einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer höheren Sektorenauflösung die Zahl der Solarzellen in dem Bereich, in welchem man die erhöhte Auflösung erzielen will, erhöht wird und jeder Solarzelle ein separater Verstärker zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle bzw. Solarzellen auf einer Trägerplatte (3) angeordnet ist bzw. sind, die mittels Federn (2), die sich gegen das Vorrichtungsunterteil (1) abstützen, in eine feste Position gegen eine sich an einer Führung (7) abstützende Glasplatte (6) gedrückt wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Solarzellen (4) mit der den abzutastenden Objekten angepassten Lochmaske (5) und den dazugehörigen Träger- und Befestigungselementen in einem Block zusammengefasst sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle bzw. Solarzellen ein Spannungssignal auf einen Verstärker (14) zuliefert bzw. zuliefern, der einerseits eine Fehleranzeigeeinrichtung ( 15) steuert und andererseits eine Maschinensteuerung (16) ansteuert.
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