BR0208853B1

BR0208853B1 - Dispositivo e processo para o controle do nível de enchimento de recipientes transparentes em movimento

Info

Publication number: BR0208853B1
Application number: BRPI0208853-3A
Authority: BR
Inventors: Bernd Franz Seethaler
Original assignee: Khs Ag
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2002-01-12
Publication date: 2014-03-25
Also published as: EP1377802B1; US7271893B2; ATE331207T1; DE10118323A1; EP1377802A1; WO2002084229A1; BR0208853A; US20040149896A1; DE50207298D1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO

E PROCESSO PARA O CONTROLE DO NÍVEL DE ENCHIMENTO DE RECIPIENTES TRANSPARENTES EM MOVIMENTO". A presente invenção refere-se a um dispositivo e um processo para controlar o nível de enchimento de recipientes transparentes em movi- mento.

Da patente DE 31 28 094 C2 é conhecido um processo para medir o nível de enchimento de recipientes transparentes ou translúcidos que estão passando com uma correia transportadora ao longo de uma esta- ção de medição. Os recipientes são respectivamente solicitados com um número predeterminado de flashes sucedendo um ao outro a intervalos de tempo vindos de um laser infravermelho, sendo que em uma área de super- fície predeterminada os flashes saindo do recipiente incidem em um fotoca- todo de um fotomultiplicador, sendo integrados em um sinal de saída. Do valor de integração obtido pode ser verificado se a solicitação por flashes ocorreu em uma área preenchida ou não preenchida do recipiente. A des- vantagem deste processo é que a velocidade da correia precisa ser averi- guada e o número dos pulsos medidos depende da geometria e do material do recipiente. A presente invenção tem a tarefa de fornecer um dispositivo e um processo para controlar o nível de enchimento de recipientes transpa- rente em movimento que controlam de maneira simples e confiável o nível de enchimento de um recipiente em movimento.

De acordo com a presente invenção, a tarefa é solucionada com a ajuda de um dispositivo com as características da reivindicação 1. O dispositivo de acordo com a presente invenção possui pelo menos uma unidade de sensor sensível à luz, uma fonte de luz dirigida para a unidade de sensor e uma unidade de avaliação para os sinais de sensor da unidade de sensor. A unidade de sensor gera sinais de sensor que de- pendem da posição do raio de luz percebido. Os sinais de sensor podem ser gerados, por exemplo, pelo sensor de posição (PSD) sensível à luz. Em uma execução especialmente simples a ser fabricada, a unidade de sensor pos- sui pelo menos dois sensores ou áreas de sensor, que independentemente um do outro geram sinais de sensor. Em um primeiro sensor ou área de sensor, o raio de luz é direcionado diretamente. O raio de luz incide, portan- to, sobre o primeiro sensor, quando não há nenhum recipiente entre a fonte de luz e o sensor. O raio de luz também incide no primeiro sensor quando o raio de luz não é desviado ou é somente desviado levemente devido a um recipiente não preenchido que se encontra na área do raio de luz. Sobre um segundo sensor ou área de sensor incide um raio de luz que é desviado por um recipiente preenchido com material de enchimento. A unidade de avalia- ção determina a partir da seqüência dos sinais de sensor se o nível de en- chimento existe no recipiente ou não. Em virtude do índice de retração do material de enchimento, o raio de luz é desviado em direção de movimento do recipiente quando o recipiente está passando entre a fonte de luz e a uni- dade de sensor. No caso do dispositivo de acordo com a presente invenção, o raio de luz que atravessa o recipiente é desviado caso o recipiente esteja cheio e incide na unidade de sensor em uma outra posição. Em virtude disto, a unidade de avaliação registra sucessivamente primeiro um sinal de sensor para a primeira, e em seguida, para a segunda posição. Com a unidade de avaliação avaliando a seqüência dos sinais, o dispositivo de acordo com a presente invenção independe da posição absoluta do recipiente e de outras influências externas. Irradiação de luz significa, no caso, irradiação eletro- magnética tanto na faixa de comprimento de ondas visível como também nas faixas seguintes da irradiação ultravioleta, infravermelha e de raios X.

Em um aperfeiçoamento preferido do dispositivo de acordo com a presente invenção são previstos três ou mais sensores ou áreas de senso- res que estão dispostos em sentido da movimentação do recipiente antes de depois do primeiro sensor e sobre os quais incidem raios de luz desviados por um recipiente cheio de material de enchimento. De preferência são pre- vistos três sensores dos quais o segundo é disposto, em sentido de movi- mentação, antes do primeiro sensor, e o terceiro, em sentido de movimenta- ção, atrás do primeiro sensor. Os sensores ou áreas de sensores, no caso, são respectivamente dispostos de tal modo que há posições do recipiente em movimento relativamente à fonte de luz, onde em caso de um recipiente cheio o raio de luz é desviado de tal modo que incide sobre este sensor ou esta área de sensor.

Na execução com três sensores, a unidade de avaliação reage à seguinte seqüência de sinais de sensores: segundo, primeiro e terceiro sen- sor. Em reação à seqüência dos sinais de sensor, a unidade de avaliação gera um sinal que indica o nível de enchimento suficiente no recipiente. Es- pecialmente vantajoso é, no caso, que a seqüência dos sinais de sensor e, portanto, o reconhecimento do nível de enchimento ocorre independente- mente da geometria do recipiente e da velocidade de movimentação da cor- reia transportadora. Preferencialmente pode ser previsto adicionalmente que a unidade de avaliação reage a uma ausência do primeiro sinal de sensor, verificando a presença da seqüência de sinais de sensor.

Como fonte de luz é previsto, de preferência, um módulo de la- ser de diodo. Recomendável mente o comprimento de ondas da luz laser é selecionado de tal maneira que o material do recipiente e o material de en- chimento são transparentes para a luz laser, por exemplo, luz laser na faixa infravermelha.

Em uma realização preferida do dispositivo de acordo com a presente invenção, a unidade de sensor sensível à luz possui fototransisto- res e/ou fotodiodos.

Como alternativa para isto, a unidade de sensor sensível à luz também pode possuir um chip CCD ou um campo CCD de fotoelementos sensíveis à luz, sendo que as áreas de sensor são constituídas por áreas nos fotoelementos sensíveis à luz.

Em uma realização preferida do dispositivo, a fonte de luz pode ser ajustada em sua altura relativamente ao recipiente em movimento. Deste modo a altura do nível a ser controlada pode ser ajustada respectivamente para um outro nível. A tarefa da presente invenção também é solucionada por meio de um processo com as características da reivindicação 15.

No processo de acordo com a presente invenção, o recipiente em movimento é solicitado com um raio de luz na faixa de uma altura de ní- vel predeterminada. Um dispositivo de sensor explora a posição do raio de luz que atravessou o recipiente. Uma unidade de avaliação determina a alte- ração de posição temporal do raio de luz explorado pela unidade de sensor. O raio de luz explorado pela unidade de sensor se move em virtude do mo- vimento do recipiente quando este estiver cheio de um material de enchi- mento. A unidade de sensor pode possuir um sensor de posição sensível à luz e/ou dois ou três sensores. A unidade de avaliação determina, se o raio de luz foi desviado em uma área cheio de material de enchimento, e gera o respectivo sinal.

Uma forma de execução preferida do dispositivo de acordo com a presente invenção é explicada detalhadamente com a ajuda dos desenhos seguintes. Eles mostram: Figura 1 - uma primeira forma de execução do dispositivo de acordo com a presente invenção com um recipiente vazio.

Figura 2 - o dispositivo da figura 1 com um recipiente cheio.

Figura 3 - uma forma de execução do dispositivo de acordo com a presente invenção com três sensores e um recipiente cheio.

Figura 4 - o dispositivo da figura 3 com um recipiente vazio.

Figura 5 - o dispositivo de acordo com a presente invenção, in- tegrado em uma instalação de controle de nível de enchimento. A figura 1 mostra uma fonte de luz 10, opostamente à qual estão dispostos dois sensores 12 e 14. O raio laser 16 da fonte de luz 10 incide no recipiente 18 no ponto 20, atravessa este e sai dele no ponto 22. A passa- gem pelo material do recipiente 18 faz com que o raio laser 16 dentro do re- cipiente fica deslocado paralelamente ao raio laser 16 fora do recipiente.

Como um tudo, o raio laser 16, em um recipiente 18 cheio de ar, incide sobre um primeiro sensor 12. Durante o movimento do recipiente 18 atravessando o raio laser, o raio laser não sofre nenhuma deflexão essencial para fora da sua posição. A figura 2 mostra o caso onde o recipiente 18 está cheio de lí- quido 24. O raio laser 16 entra no recipiente 18, e na passagem do limite de material de recipiente e líquido 24 é desviado pelo ângulo α. O raio laser desviado 26 incide então sobre o segundo sensor 14. Em um movimento do recipiente 18 em sentido da seta A existe então primeiro o sinal de sensor do primeiro sensor. Se o recipiente 18 alcançar a posição mostrada na figura 2, então existe o sinal de sensor do segundo sensor 14. Se o recipiente 18 ficar exatamente centralizado entre o laser 10 e o sensor 12, então não ocorre nenhuma deflexão importante do raio laser, e novamente há o sinal do pri- meiro sensor. Com uma outra movimentação do recipiente o raio laser sofre deflexão em sentido do movimento, de modo que em seguida não existe ne- nhum sinal de sensor. A partir da seqüência dos sinais de sensor ou da au- sência do sinal de sensor, a unidade de avaliação determina, se o recipiente 18 está cheio de líquido. A figura 3 mostra uma execução preferida do dispositivo de acordo com a presente invenção, onde, opostamente à fonte de luz 10, es- tão dispostos três sensores 30, 32 e 34 sensíveis à luz. Ao passo que um recipiente cheio 18 passa entre a fonte de luz 10 e os sensores sensíveis à luz, são gerados sucessivamente sinais de sensor dos sensores 30, 32 e 34.

Em outras palavras, a direção dos raios vai alterando-se em virtude do ân- gulo de incidência alterado do raio laser nos recipientes, dependendo da po- sição do recipiente em uma correia transportadora. Resulta nos sensores uma ponta de raio em movimentação. Uma eletrônica de avaliação determi- na o sentido da movimentação do raio nos sensores e gera um sinal indi- cando que o recipiente está suficientemente cheio, quando o ponto de luz incidente se move em direção de movimentação A. Como alternativa a estes três sensores mostrados também pode ser previsto um sensor de posição sensível à luz que explora continuamente a posição do raio de luz. Quando forem usados campos sensíveis à luz, campos individuais ou vários campos podem ser reunidos para formarem uma área. A figura 4 mostra o dispositivo da figura 3 durante a passagem de um recipiente vazio. Neste caso, o sensor 32 é ativado durante todo o tempo, de modo que nenhum sinal indicando um enchimento suficiente do recipiente 18 é gerado. A figura 5 mostra o dispositivo de acordo com a presente inven- ção, integrado em uma instalação de controle de enchimento. A fonte de luz 10 pode ter sua altura regulada por meio de uma regulação de altura não mostrada. O ajuste da altura pode ser feito, por exemplo, por meio de um botão giratório disposto no lado superior da instalação. Para controlar o nível de enchimento e da altura de enchimento atualmente regulada, é prevista uma escala 36 visível do lado de fora. Os sensores sensíveis à luz podem se estender em sentido do ajuste de altura, ou, como alternativa, sua altura pode ser regulada junto com a fonte de luz. Também pode ser prevista uma ótica de imagem para os sensores sensíveis à luz, que cria a imagem dos raios de luz incidentes em uma pequena superfície de sensor. Os recipientes 18 a serem controlados atravessam a instalação em uma correia transporta- dora 38. Uma unidade de separação é conectada à unidade de avaliação que separa as garrafas não suficientemente cheias quando não houver para estas garrafas nenhum sinal da unidade de avaliação indicando um enchi- mento suficiente. Em uma correia transportadora 38 as garrafas passam pela fonte de luz 10. Para controlar tanto um enchimento máximo como tam- bém um enchimento mínimo, duas fontes de luz podem ser dispostas uma sobre a outra. Para poder avaliar seus sinais de luz separadamente com uma unidade de sensor comum, as fontes de luz são ligadas alternadamen- te.

Claims

1. Dispositivo para o controle do nível de enchimento de recipi- entes transparentes em movimento com - pelo menos uma unidade de sensor sensível à luz (12, 14; 30, 32, 34), - uma fonte de luz (10) que dirige um raio de luz para a unidade de sensor, e - uma unidade de avaliação para sinais de sensor da unidade de sensor, caracterizado pelo fato de que, - a unidade de sensor gera sinais de sensor que correspondem à posição de um raio de luz na unidade de sensor, e - a unidade de avaliação determina a partir dos sinais de sensor a posição do raio de luz na unidade de sensor, e determina a partir da sequência tem- poral das posições do raio de luz, se o raio de luz foi desviado por um recipi- ente cheio de material de enchimento.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de sensor sensível à luz possui um sensor de posição (PSD) sensível à luz que explora a posição do raio de luz incidente.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de sensor possui pelo menos dois sensores ou duas áreas de sensor que podem gerar sinais de sensor independentemente um do outro, sendo que um raio de luz é direcionado diretamente sobre um primeiro sensor ou área de sensor, e onde um raio de luz incide sobre um segundo sensor ou área de sensor quando ele for desviado por meio de um recipiente cheio de material de enchimento.

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que são previstos três ou mais sensores ou áreas de sensores que em sentido de movimentação estão dispostos antes e depois do primei- ro sensor e sobre os quais incidem raios de luz que através de um recipiente cheio de material de enchimento são desviados sucessivamente em três po- sições diferentes.

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que são previstos três sensores ou áreas de sensores, dos quais o segundo é disposto, em sentido de movimentação antes do primeiro sensor, e o terceiro, em sentido de movimentação, atrás do primeiro sensor.

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a unidade de avaliação gera um sinal indicando o nível de enchimento suficiente reagindo à seguinte sequência de sinais de sensor: segundo, primeiro e terceiro sensores ou área de sensor.

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a unidade de avaliação, em reação a uma ausência do pri- meiro sinal de sensor na ocorrência da sequência de sinais gera o sinal indi- cando o nível de enchimento suficiente.

8. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 3 a 7, ca- racterizado pelo fato de que a unidade de sensor sensível à luz possui foto- transistores e/ou fotodiodos.

9. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 3 a 7, ca- racterizado pelo fato de que a unidade de sensor sensível à luz possui um chip CCD ou um arranjo de CCD de fotoelementos sensíveis à luz, sendo que as áreas de sensores são formadas por áreas nos fotoelementos sensí- veis à luz.

10. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, ca- racterizado pelo fato de que um módulo de laser de diodo é previsto como fonte de luz.

11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o módulo de laser de diodo possui um comprimento de on- das de tal tipo que o material do recipiente e o material de enchimento são transparentes.

12. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a fonte de luz pode ter sua altura regulada relativamente aos recipientes em movimento.

13. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que são previstas duas fontes de luz em diferen- tes alturas relativamente aos recipientes em movimento.

14. Dispositivo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as fontes de luz são direcionadas para uma unidade de sensor comum, dirigindo alternadamente um raio de luz sobre esta.

15. Processo para o controle do nível de enchimento de recipien- tes transparentes em movimento com os seguintes passos de processo: - o recipiente em movimento é solicitado com um raio de luz na área de uma altura de nível predeterminada, - uma unidade de sensor explora a posição do raio de luz que atravessou o recipiente, caracterizado pelo fato de que, - uma unidade de avaliação determina a partir dos sinais de sensor a altera- ção do raio de luz na unidade de sensor, e a partir da seqüência das posi- ções do raio de luz, se o raio de luz foi desviado por um recipiente cheio de material de enchimento.

16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a unidade de avaliação reage a alterações de posição tem- porais do raio de luz explorado em direção de movimento do recipiente, ge- rando um sinal indicando o nível suficiente.