WO2012010206A1 - Verfahren zur untersuchung der beschaffenheit von übereinstimmenden produkten - Google Patents

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    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for investigating the nature of matching
  • each product having at least one clearly identifiable feature, which is a determination of the orientation of the product in
  • matching products in particular of molded parts, represents the plastic injection molding.
  • Injection molding can be economically produced in large quantities. In order to detect errors in the production of these mass produced moldings, it is necessary to the nature of the products, such as
  • the products do not have the same quality in all areas.
  • the color or wall thickness of the product can vary in different areas.
  • the surface of the product may be formed by mold parting seams of the injection mold, sink marks or otherwise present in the surface of the product
  • blow-molded bottle and its neck area in relation to various defects can be inspected while the
  • Bottles are made by having a predetermined
  • Blasformvortechnisch is maintained to the bottle to the inspection or control system
  • Control device for controlling the rotational movement of
  • Vessels of a vessel treatment machine wherein the treatment is in particular that labels are applied with a labeling device on the vessels. To align the vessel, this is rotated in consideration of an attached to the vessel coding before the label is glued.
  • Injection molded parts at least one clearly, in particular automatically with the help of a digital camera,
  • This cavity detection represents a unique
  • this feature allows a determination of the orientation of the product in relation to its environment.
  • the uniquely identifiable feature is detected before the examination of each product and from one to another
  • Data processing unit determines the orientation of the product in relation to the environment. c) With the aid of a handling unit, each product is always aligned in accordance with the environment prior to its examination. d) With the help of a measuring device, namely a
  • the examination of the condition is carried out in at least one specified area, which is for the
  • Feature such as the cavity detection, set for all products areas that are suitable for the investigation and / or inappropriate.
  • Unsuitable areas are in particular areas in which mold parting seams, sink marks are present or areas which have strongly structured surfaces.
  • the areas defined with regard to the uniquely identifiable feature, in particular a surface detection, are stored in a memory of a data processing unit.
  • suitable areas for the examination are filed. However, the procedure can be done then
  • the examination of the condition is performed in always matching areas or excluding the prohibited areas, causing the
  • the measuring device can be arranged downstream of the handling unit either directly in the area of the handling unit or also in the delivery flow of the products. If between the handling unit and the measuring device another
  • the sensor of the measuring device should preferably be aligned to the center of the appropriate area. Alternatively exists the ability to align the sensor so that it
  • the transmission and / or remission of the wall of a product designed as a hollow body is examined with the aid of the measuring device in order to improve the uniformity of the coloring of the
  • the examination of the condition in the specified appropriate areas may in particular also with a
  • Texture must be brought to the product, for example, because it has tactile sensors is provided in an embodiment of the invention that the
  • Measuring device is arranged on a positioning unit.
  • FIG. 1 shows a device for carrying out the
  • matching products (1) in particular hollow bodies, for example, in the plastic injection molding process
  • the products (1) are in a direction indicated by the arrows flow (2) of a
  • Production machine in particular an injection molding machine fed to the apparatus for performing the method, which has a handling unit (3), in particular in the form of a turntable.
  • the data processing unit (8) has a
  • Measuring device (10) comprises a sensor (11) which is connected to a processing unit (12).
  • the sensor (11) is for example for spectral analysis of a
  • the processing unit (12) may also be referred to as
  • Each product (1) has a unique identifier
  • letters A, B, C are always attached to the same place of the product.
  • All designed as a hollow body products (1) are conveyed in a vertical orientation, that is, with downwardly facing bottom surface in the flow (2) to the device and away from the device.
  • Cavity identifications A, B, C may have a different orientation in relation to the environment, as illustrated in FIG.
  • Data processing unit (8) determines the random orientation in relation to the environment.
  • the cavity identification, regions (14) which coincide with the product (1) and which are suitable or definitely unsuitable for the examination of the condition are determined once before the start of production. Both the location of the uniquely identifiable feature (13) and those of the areas (14) are stored in a memory of the data processing unit (8).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung der Beschaffenheit von übereinstimmenden Produkten (1) aus einem Herstellungsprozess, wobei jedes Produkt (1) mindestens ein eindeutig identifizierbares Merkmal (13) aufweist, das eine Feststellung der Orientierung des Produktes (1) im Verhältnis zur Umgebung des Produktes erlaubt, wobei die Untersuchung der Beschaffenheit automatisiert in zuvor festgelegten Bereichen (14) durchgeführt oder unterbunden wird, die für die Untersuchung geeignet bzw. ungeeignet sind wobei, die im Vorfeld der Untersuchung erforderliche Ausrichtung des Produktes im Verhältnis zur Umgebung in einem Förderstrom erfolgt mit Hilfe des eindeutig identifizierbaren Merkmals (13).

Description

Verfahren zur Untersuchung der Beschaffenheit von übereinstimmenden Produkten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung der Beschaffenheit von übereinstimmenden
Produkten aus einem Herstellungsprozess , wobei jedes Produkt mindestens ein eindeutig identifizierbares Merkmal aufweist, das eine Feststellung der Orientierung des Produktes im
Verhältnis zur Umgebung des Produktes erlaubt. Derartige Verfahren kommen in der Qualitätssicherung von massenhaft hergestellten, übereinstimmenden Produkten zum Einsatz. Ein typischer Herstellungsprozess von
übereinstimmenden Produkten, insbesondere von Formteilen, stellt das Kunststoff-Spritzgießen dar. Im Wege des
Spritzgießens lassen sich wirtschaftlich Formteile in großer Stückzahl herstellen. Um Fehler in der Herstellung dieser massenhaft hergestellten Formteile feststellen zu können, ist es erforderlich, die Beschaffenheit der Produkte, wie
beispielsweise die Farbe des Spritzgießteils, Flecken auf der Oberfläche, die Einhaltung der erforderlichen Wandstärke, das Vorliegen von Einschlüssen in dem KunstStoffmaterial zu untersuchen .
Ein Problem bei der Untersuchung der Beschaffenheit besteht darin, dass die Produkte nicht in allen Bereichen eine gleiche Beschaffenheit aufweisen. So kann etwa die Farbe oder Wandstärke des Produktes in unterschiedlichen Bereichen variieren. Ferner kann die Oberfläche des Produktes durch Formtrennnähte des Spritzgießwerkzeuges, Einfallstellen oder sonstige, in der Oberfläche des Produktes vorhandene
Strukturen variieren.
Werden die Untersuchungen der Beschaffenheit des Produktes i: Rahmen der Qualitätssicherung in unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche des Produktes durchgeführt, können die Untersuchungsergebnisse unterschiedlich ausfallen, obwohl zwischen den Produkten tatsächlich keine Unterschiede
vorliegen. Hierdurch wird die Trennschärfe der
Qualitätskontrolle erheblich beeinträchtigt. Insbesondere kann ein vermeintlich außerhalb der Toleranzbereiche für das Untersuchungsergebnis liegendes Produkt ausgesondert werden, obwohl dessen Qualität hinreichend ist.
Die DE 695 26 864 T2 offenbart, dass die Basis einer
blasgeformten Flasche und deren Halsbereich in Bezug auf verschiedene Defekte inspiziert werden kann, während die
Ausrichtung der Flaschen bekannt ist. Die Ausrichtung der
Flaschen erfolgt dadurch, dass eine vorbestimmte
Rotationsposition jeder Flasche, die von der
Blasformvorrichtung aufgenommen wird, beibehalten wird, um die Flasche dem Inspektions- bzw. Kontrollsystem zu
präsentieren .
Ferner offenbart die DE 10 2006 043 106 AI eine
Steuerungsvorrichtung zur Steuerung der Drehbewegung von
Gefäßen einer Gefäßbehandlungsmaschine, wobei die Behandlung insbesondere darin besteht, dass auf den Gefäßen Etiketten mit einer Etikettierungseinrichtung aufgebracht werden. Zur Ausrichtung des Gefäßes wird dieses unter Berücksichtigung einer an dem Gefäß angebrachten Codierung gedreht, bevor das Etikett aufgeklebt wird.
Ausgehend von diesem Problem bei der Untersuchung der
Beschaffenheit von übereinstimmenden Produkten, die
insbesondere im Wege des Spritzgießens hergestellt werden, soll ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen werden, die die Trennschärfe der Qualitätskontrolle und damit die Gefahr einer Aussonderung von unzutreffend als fehlerhaft erkannten Produkten vermindert . Die Lösung der Aufgabe macht sich die Tatsache zu Nutze, dass nahezu sämtliche Produkte, insbesondere jedoch
Spritzgießteile, mindestens ein eindeutig, insbesondere automatisch mit Hilfe einer digitalen Kamera,
identifizierbares Merkmal aufweisen. Bei Spritzgießteilen in der KunstStoffVerarbeitung befinden sich in dem Werkzeug üblicherweise mehrere Kavitäten, denen jeweils eine
individuelle Kavitätenkennung zugeordnet ist, die beim Gießen jedes Spritzgussproduktes auf dessen Oberfläche übertragen wird. Diese Kavitätenkennung stellt ein eindeutig
identifizierbares Merkmal jedes Produktes dar, dass auch stets an gleicher Stelle angeordnet ist. In Folge dessen erlaubt dieses Merkmal eine Feststellung der Orientierung des Produktes im Verhältnis zu seiner Umgebung.
Ausgehend hiervon wird die Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass im Verhältnis zu dem eindeutig identifizierbaren Merkmal für sämtliche Produkte mindestens ein
übereinstimmender Bereich auf der Oberfläche jedes
Produktes festgelegt wird, der für die Untersuchung der Beschaffenheit geeignet sind und/oder die für die
Untersuchung der äußeren Beschaffenheit ungeeignet ist. Ungeeignet sind beispielsweise Bereiche, in denen
Formtrennnähte, Vertiefungen oder stark strukturierte Oberflächen liegen.
Mit Hilfe einer auf das Produkt gerichteten Kamera wird vor der Untersuchung jedes Produktes das eindeutig identifizierbare Merkmal erfasst und von einer
Datenverarbeitungseinheit die Orientierung des Produktes im Verhältnis zur Umgebung ermittelt. c) Mit Hilfe einer Handhabungseinheit wird jedes Produkt vor seiner Untersuchung stets übereinstimmend im Verhältnis zur Umgebung ausgerichtet. d) Mit Hilfe einer Messvorrichtung, nämlich einem
Spektrometer oder auch einer digitalen Kamera, wird die Untersuchung der Beschaffenheit in mindestens einem festgelegten Bereich durchgeführt, der für die
Untersuchung geeignet ist und/oder e) die Untersuchung der Beschaffenheit wird in mindestens einem festgelegten Bereich, der für die Untersuchung ungeeignet sind, unterbunden.
Einmalig für eine Produktionsserie übereinstimmender Produkte werden im Verhältnis zu dem eindeutig identifizierbaren
Merkmal, beispielsweise der Kavitätenkennung, für sämtliche Produkte Bereiche festgelegt, die für die Untersuchung geeignet und/oder ungeeignet sind. Ungeeignete Bereiche sind insbesondere Bereiche, in denen Formtrennnähte verlaufen, Einfallstellen vorhanden sind oder solche Bereiche, die stark strukturierte Oberflächen aufweisen.
Insbesondere werden abhängig von der durchzuführenden
Untersuchung besonders geeignete Bereiche im Verhältnis zu dem eindeutig identifizierbaren Merkmal festgelegt.
Die in Bezug auf das eindeutig identifizierbare Merkmal, insbesondere eine Öberflächenkennung, festgelegten Bereiche werden in einem Speicher einer Datenverarbeitungseinheit abgelegt .
Vorzugsweise werden geeignete Bereiche für die Untersuchung abgelegt. Das Verfahren lässt sich jedoch auch dann
durchführen, wenn lediglich ungeeignete Bereiche festgelegt werden . Aufgrund des eindeutig identifizierbaren Merkmals können sämtliche Produkte, die üblicherweise in einem
kontinuierlichen Förderstrom von der Produktionsmaschine kommen, erfasst und deren Orientierung im Verhältnis zur Umgebung ermittelt werden. Die Ermittlung der Orientierung erlaubt es, mit Hilfe einer Handhabungseinheit,
beispielsweise einen Drehteller, die Produkte stets
übereinstimmend im Verhältnis zur Umgebung auszurichten.
Handelt es sich bei dem Produkt beispielsweise um eine
Getränkeflasche, wird der Drehteller, auf dem die Flasche steht, mit Hilfe eines Antriebs solange gedreht, bis die Kavitätenkennung in Bezug auf die üblicherweise ortsfest angeordnete Kamera eine für sämtliche Produkte
übereinstimmende Position einnimmt.
Die für die nachfolgende Untersuchung geeigneten bzw.
ungeeigneten Bereiche befinden sich nach der Ausrichtung stets an exakt gleicher Stelle, so dass mit Hilfe der
Messvorrichtung die Untersuchung der Beschaffenheit in stets übereinstimmenden Bereichen durchgeführt wird bzw. unter Ausschluss der unterbundenen Bereiche, wodurch die
Trennschärfe der Qualitätskontrolle deutlich verbessert wird. Die Messvorrichtung kann entweder unmittelbar im Bereich der Handhabungseinheit oder auch im Förderstrom der Produkte der Handhabungseinheit nachgeordnet sein. Sofern zwischen der Handhabungseinheit und der Messvorrichtung ein weiterer
Transport der Produkte stattfindet, besteht ein gewisses Restrisiko, dass die mit der Handhabungseinheit hergestellte Ausrichtung sich während des Weitertransports geringfügig ändert. Um zu verhindern, dass hierdurch der Sensoren der Messvorrichtung aus einem für die Untersuchung geeigneten Bereich in einen ungeeigneten Bereich gelangt, sollte der Sensor der Messvorrichtung vorzugsweise auf das Zentrum des geeigneten Bereichs ausgerichtet werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, den Sensor so auszurichten, dass er
möglichst weit von den Grenzen der ungeeigneten Bereiche entfernt ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mit Hilfe der Messvorrichtung die Transmission und/oder Remission der Wandung eines als Hohlkörper ausgestalteten Produkts untersucht, um die Gleichmäßigkeit der Einfärbung des
Produktes zu prüfen.
Die Untersuchung der Beschaffenheit in den festgelegten geeigneten Bereichen kann insbesondere auch mit einer
weiteren Kamera durchgeführt werden, die die Oberfläche des Produktes aufnimmt. Die aufgenommenen Bilder werden sodann mit Referenzbildern verglichen.
Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 3. Sofern die Messvorrichtung zur Untersuchung der
Beschaffenheit an das Produkt herangeführt werden muss, beispielsweise weil sie taktile Sensoren aufweist, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen dass die
Messvorrichtung an einer Positioniereinheit angeordnet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figur 1 näher erläutert :
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens zur Untersuchung der Beschaffenheit von
übereinstimmenden Produkten (1), insbesondere Hohlkörpern, die beispielsweise im Kunststoff-Spritzgießverfahren
hergestellt werden. Die Produkte (1) werden in einem durch die Pfeile angedeuteten Förderstrom (2) von einer
Produktionsmaschine, insbesondere einer Spritzgießmaschine der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zugeführt, die eine Handhabungseinheit (3), insbesondere in Form eines Drehtellers aufweist.
Oberhalb des horizontal ausgerichteten Drehtellers ist eine Lichtquelle (5) angeordnet, die die Handhabungseinheit (3) einschließlich des darauf befindlichen Produktes (1)
beleuchtet. Des Weiteren ist auf die Handhabungseinheit (3) eine digitale Kamera (6) mit ihrem Objektiv (7) ausgerichtet. Zur Verarbeitung der elektronischen Bildsignale ist die digitale Kamera (6) mit einer Datenverarbeitungseinheit (8) verbunden. Die Datenverarbeitungseinheit (8) weist eine
Schnittstelle auf, über die sie mit der Schnittstelle einer Steuerung (9) verbunden ist, wobei die Steuerung (9)
zumindest den Antrieb (4) der Handhabungseinheit (3) und die Auslösung der digitalen Kamera (6) steuert.
Im Förderstrom (2) ist der Handhabungseinheit (3) eine
Messvorrichtung (10) zur Durchführung der Untersuchung der Beschaffenheit des Produktes (1) nachgeordnet. Die
Messvorrichtung (10) umfasst einen Sensor (11), der mit einer Verarbeitungseinheit (12) verbunden ist. Der Sensor (11) ist beispielsweise zur Spektralanalyse einer
wellenlängenabhängigen Transmission und/oder Remission geeignet. Die Verarbeitungseinheit (12) kann auch als
integraler Bestandteil der Datenverarbeitungseinheit (8) ausgeführt sein.
Jedes Produkt (1) weist ein eindeutig identifizierbares
Merkmal (13), insbesondere eine Kavitätenkennung auf,
beispielsweise Buchstaben A,B,C die stets an gleicher Stelle des Produktes angebracht sind. Sämtliche als Hohlkörper ausgestaltete Produkte (1) werden in senkrechter Ausrichtung, das heißt mit nach unten weisender Bodenfläche im Förderstrom (2) zu der Vorrichtung und von der Vorrichtung weg gefördert. Bei der Förderung, beispielsweise auf einem Förderband oder in einem Taschenförderer, ist eine Verdrehung der Hohlkörper um ihre Längsachse nicht ausgeschlossen, so dass die
Kavitätenkennungen A,B,C eine unterschiedliche Orientierung im Verhältnis zur Umgebung aufweisen können, wie dies in der Figur 1 veranschaulicht ist.
Mit Hilfe der auf das Produkt (1) gerichteten Kamera (6) wird das eindeutig identifizierbare Merkmal (13) in Form der
Kavitätenkennung erfasst und von der
Datenverarbeitungseinheit (8) die zufällige Orientierung im Verhältnis zur Umgebung ermittelt. Mit Hilfe der als
Drehteller ausgestalteten Handhabungseinheit (3) wird jedes Produkt (1) soweit gedreht, dass die Kavitätenkennung
sämtlicher Produkte im Verhältnis zur Umgebung gleich
ausgerichtet ist. In Folge dessen sind auch sämtliche
Produkte (1) übereinstimmend im Verhältnis zur Umgebung ausgerichtet .
Im Bezug auf das eindeutig identifizierbare Merkmal (13), die Kavitätenkennung, werden einmalig vor Produktionsanlauf für das Produkt (1) übereinstimmende Bereiche (14) festgelegt, die für die Untersuchung der Beschaffenheit geeignet oder definitiv ungeeignet sind. Sowohl die Lage des eindeutig identifizierbaren Merkmals (13) als auch die der Bereiche (14) werden in einem Speicher der Datenverarbeitungseinheit (8) abgelegt.
Die Festlegung der geeigneten Bereiche (14) im Verhältnis zu dem eindeutig identifizierbaren Merkmal (13) gewährleistet, dass die Beschaffenheit nach der zuvor erfolgten Ausrichtung stets in dem festgelegten Bereich durchgeführt wird. Bezugszeichenliste
Nr. Bezeichnung
1 Produkte
2 Förderstrom
3 Handhabungseinheit
4 Antrieb
5 Lichtquelle
6 Kamera
7 Ob ektiv
8 Datenverarbeitungseinheit
9 Steuerung
10 Messvorrichtung
11 Sensor
12 Verarbeitungseinheit
13 identifizierbares Merkmal geeignete /ungeeignete
14
Bereiche

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Untersuchung der Beschaffenheit von
übereinstimmenden Produkten aus einem
Herstellungsprozess , wobei jedes Produkt mindestens ein eindeutig identifizierbares Merkmal aufweist, das eine Feststellung der Orientierung des Produktes im Verhältnis zur Umgebung des Produktes erlaubt, dadurch
gekennzeichnet, dass a) im Verhältnis zu dem eindeutig identifizierbaren
Merkmal (13) für sämtliche Produkte (1) mindestens ein übereinstimmender Bereich (14) auf der Oberfläche jedes Produktes (1) festgelegt wird, der für die Untersuchung der Beschaffenheit geeignet ist und/oder die für die Untersuchung der äußeren Beschaffenheit ungeeignet ist, b) mit Hilfe einer auf das Produkt gerichteten Kamera (6) vor der Untersuchung jedes Produktes (1) das eindeutig identifizierbare Merkmal (13) erfasst und von einer Datenverarbeitungseinheit (8) die
Orientierung des Produktes (1) im Verhältnis zur Umgebung ermittelt wird, c) mit Hilfe einer Handhabungseinheit (3,4) jedes
Produkt (1) vor seiner Untersuchung stets
übereinstimmend im Verhältnis zur Umgebung
ausgerichtet wird, d) mit Hilfe einer Messvorrichtung (11,12), nämlich
einem Spektrometer oder einer digitalen Kamera, die Untersuchung der Beschaffenheit in mindestens einem festgelegten Bereich (14) durchgeführt wird, der für die Untersuchung geeignet ist und/oder e) die Untersuchung der Beschaffenheit in mindestens einem festgelegten Bereich (14), der für die
Untersuchung ungeeignet ist, unterbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Messvorrichtung (11,12) die Transmission und/oder Remission der Wandung eines als Hohlkörper ausgestalteten Produktes (1) untersucht wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Vorrichtung eine Handhabungseinheit (3,4) zum
Ausrichten jedes Produktes (1) in einem Förderstrom (2) aufweist b) mindestens eine Lichtquelle (5) die
Handhabungseinheit (3,4) für das Produkt (1)
beleuchtet c) eine digitale Kamera (6) mit ihrem Objektiv (7) auf das Produkt (1) in der Handhabungseinheit (3,4) ausgerichtet ist, d) die digitale Kamera (6) zur Verarbeitung der
elektronischen Bildsignale mit einer
Datenverarbeitungseinheit (8) verbunden ist, e) die Datenverarbeitungseinheit (8) mit einer Steuerung (9) verbunden ist, die den Bewegungsablauf der
Handhabungseinheit (3,4) und die digitale Kamera (6) steuert und f) die Vorrichtung eine Messvorrichtung (11,12), nämlich ein Spektrometer oder eine digitale Kamera, zur Durchführung der Untersuchung der Beschaffenheit des ausgerichteten Produktes (1) aufweist
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung an einer Positioniereinheit
angeordnet ist.
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