BR9809751B1 - dispositivo para identificação de impurezas dispersas de modo difuso em recipientes transparentes. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSI-TIVO PARA IDENTIFICAÇÃO DE IMPUREZAS DISPERSAS DE MODODIFUSO EM RECIPIENTES TRANSPARENTES".

A invenção refere-se a um dispositivo para identificação de im-purezas dispersas de modo difuso em recipientes que apresentam uma pa-rede transparente. Os recipientes são iluminados segundo o método decampo escuro e examinados quanto a impurezas por meio de um dispositivode identificação óptico.

Impurezas homogêneas, isentas de estrutura, em recipientestransparentes, por exemplo, garrafas de vidro, só são muito difíceis de iden-tificar com procedimentos de exame convencionais. Quanto às impurezas,pode tratar-se, nesse caso, particularmente de restos de tintas de disper-são, ferrugem, minerais e outros materiais semitranslúcidos. Se os reci-pientes forem iluminados segundo o método de campo claro, então as impu-rezas isentas de estrutura praticamente não são identificáveis, uma vez queelas causam apenas uma oscilação no comportamento de transmissão. Nãose apresentam nem alterações dos contrastes, nem uma diminuição sufici-entemente forte da claridade da imagem, uma vez que o ângulo de disper-são médio às vezes só é muito pequeno. Por meio de um dispositivo deidentificação, tal como uma câmera de CCD, essas impurezas, portanto, nãopodem ser identificadas com segurança, mesmo se forem usados métodosadicionais do processamento de imagens, por exemplo, intensificação docontraste.

O método de campo escuro, conhecido do documento EP-A-O429 086, é usado particularmente para poder identificar filmes de matériasintética, por exemplo, embalagens de cigarros, em garrafas de vidro. Osfragmentos de filmes de matéria sintética são identificados pelo dispositivode identificação óptico (câmera de CCD com filtro de polarização) comoelementos de imagem, com contraste forte, pelo menos em pontos. Impure-zas homogêneas, isentas de estrutura, tal como restos de tintas de disper-são, produzem, no entanto, também em iluminação de campo escuro, ape-nas elementos de imagem, que, por sua vez, são isentos de estrutura eisentos de contraste. A intensidade da luz absorvida pelo dispositivo deidentificação óptico aumenta, na verdade, com a capacidade de dispersãodas impurezas, isto é, com a espessura da camada, enquanto não predomi-narem efeitos de absorção. O aumento da intensidade da quantidade de luzdispersa aumenta, portanto, a partir de recipientes livres de impurezas, deacordo com a espessura da camada da impureza. A comprovação de impu-rezas homogêneas, isentas de estrutura requer, portanto, uma medição daintensidade absoluta. Essas medições, porém, de acordo com a experiência,estão sujeitas a uma grande insegurança em dispositivos de identificação.

A invenção tem por base a tarefa de possibilitar a identificaçãosegura de impurezas homogêneas, isentas de estrutura, dispersas de mododifuso, em recipientes com uma parede transparente.

De acordo com a invenção, essa tarefa é solucionada pelo fatode que o ou os raio(s) de luz da fonte de luz apresenta(m) uma distribuiçãode intensidade espacial, com um contraste de intensidade em pelo menosum ponto dentro de sua secção transversal.

O pelo menos um ponto no qual se apresenta o contraste deintensidade, é, em geral, a limitação lateral da secção transversal de umraio de luz. Isto pressupõe que o diâmetro do raio de luz seja nitidamentemenor do que a parede do recipiente a ser examinada. Nesse caso, é sufi-ciente se o contraste de intensidade ao longo do raio de luz estiver presenteno ponto no qual se encontra a parede a ser examinada. Preferivelmente,portanto, o raio de luz é focalizado sobre a parede transparente do recipi-ente.

Também existe a possibilidade de usar um feixe de raios de luzparalelos, convergentes ou divergentes, ou um outro tipo de iluminação queproduza uma distribuição de claro/escuro, rica em contraste, da intensidadena parede na qual impurezas eventualmente existentes devem ser identifi-cadas. Raios de luz nitidamente concentrados em feixes e colimados, talcomo raios laser, são particularmente apropriados para a iluminação. Prefe-rivelmente, é usada uma disposição à semelhança de tabuleiro de xadrez ouem forma de matriz de fontes de luz em forma de pontos ou um padrão deluz em forma de tira. Também é possível reproduzir nitidamente sobre a pa-rede de recipiente um anteparo de furos ou tiras, que se encontra na fontede luz. Também é possível explorar a parede do recipiente com um scanner.Como ocorrem impurezas homogêneas, dispersas de modo difuso, porexemplo, por evaporação de grande superfície de um solvente - na indústriade bebidas trata-se, em geral, de água - o padrão de contraste pode ser ex-plorado em vários pontos distanciados um do outro. A segurança da identifi-cação de impurezas na forma de depósitos de grande superfície é, dessemodo, substancialmente aperfeiçoada. A distância entre os pontos de con-traste ou pontos de luz individuais, nesse caso, é, preferivelmente, nitida-mente menor do que a superfície de extensão do depósito.

Quando não existem impurezas na parede transparente, entãoos raios de luz passam substancialmente de modo retilíneo através da pa-rede e, devido à disposição oblíqua, também passam pelo dispositivo deidentificação óptico. Se, por outro lado, houver uma impureza dispersa demodo difuso na parede transparente, por exemplo, uma camada fina de umatinta de dispersão, então o feixe de luz é disperso pela impureza, de modoque uma parte da luz é absorvida pelo dispositivo de identificação óptico.Em conseqüência do contraste de intensidade do feixe de luz existentedentro da parede transparente, também a imagem absorvida pelo dispositivode identificação óptico obtém pelo menos um ponto com um alto contrastede intensidade. Esse ponto com alto contraste de intensidade pode seridentificado de modo muito confiável, substancialmente independentementeda altura do valor de intensidade absoluto.

O dispositivo de identificação de acordo com a invenção tam-bém pode estar equipado com uma única fonte de luz e dois ou mais dispo-sitivos de identificação ópticos. A fonte de luz pode emitir, por exemplo, vá-rios raios de luz e estar disposta de tal modo que uma parte dos raios de luzincide sobre a superfície de fundo da garrafa, enquanto uma outra parte in-cide sobre a parede lateral. Podem ser usadas, então, duas câmeras deCCD, sendo que uma inspeciona o fundo pela abertura da boca da garrafa,enquanto uma outra câmera de CCD inspeciona a parede lateral da garrafade vidro. Em princípio, é possível trabalhar tantc ccm uma ou mais fóiites deluz como também com um ou mais dispositivos de identificação ópticos.

As estruturas de contraste fotografadas pelo dispositivo deidentificação óptico podem ser nitidamente ressaltadas com métodos padro-nizados de processamento de imagens, para intensificação dos contornosou contrastes, de modo que é possível uma separação segura entre recipi-ente com impurezas e aqueles sem impureza. Devido à sensibilidade doprocesso, já podem ser constatados depósitos muito ligeiros. Para a com-provação de depósitos homogêneos, de grande superfície, em princípio, ésuficiente, por esse motivo, já um único raio de luz e, desse modo, um únicoponto de luz na parede transparente, com o que é preciso examinar, a títulode exemplo, apenas o local de incidência do ponto de luz.

Na inspeção de um grande número de garrafas de vidro iguais,que forçosamente têm uma forma igual do fundo da garrafa, o ou os pon-to(s) de luz claro(s) ocorrem sempre no mesmo ponto, de modo que essespontos devem ser examinados de modo dirigido para identificação de impu-rezas homogêneas, isentas de estrutura.

O dispositivo de acordo com a invenção pode ser instalado semgrande dispêndio em instalações que trabalham com iluminação de campoescuro para identificação de defeitos estruturados (fendas, rachaduras novidro, defeitos que alteram a polarização, por exemplo, filmes de matériasintética), usando-se uma fonte de iluminação, que na parede transparentetem um padrão rico em contraste da distribuição de intensidade. Com omesmo dispositivo de identificação óptico (câmera de CCD), que é usadopara identificação dos defeitos estruturados, os sinais de imagem produzi-dos também podem ser examinados quanto à existência de defeitos ou im-purezas dispersas de modo difuso. O mesmo princípio de medição tambémpode ser aplicado ao exame de superfícies dispersas de modo difuso(superfícies tratadas com mordente ou com jato de areia) de paredes geral-mente transparentes e para diferenciação entre superfícies dispersas demodo difuso e superfícies claras.

O dispositivo de acordo com a invenção também pode ser com-binado em associação com um dispositivo que trabalha sendo o princípio decampo claro. Particularmente na inspeção da parede lateral de garrafas devidro, trabalha-se, em geral, segundo o princípio do campo claro, isto é, asgarrafas de vidro são conduzidas à frente de uma fonte de luz de grandesuperfície e, nesse caso, examinadas quanto à existência de corpos estra-nhos por meio de uma câmera de CCD. As impurezas dispersas de mododifuso não podem ser identificadas por meio de um tal dispositivo de inspe-ção, que trabalha exclusivamente segundo o princípio do campo claro. Masse, adicionalmente, for instalada uma fonte de luz segundo o método decampo escuro, isto é, colocada lateralmente à frente ou atrás das garrafasde vidro ou outros recipientes transparentes a serem examinados, e alinha-da de tal modo que em recipientes sem impurezas dispersas de modo difu-so, seus raios não incidem sobre a câmera de CCD, e em recipientes comimpurezas dispersas de modo difuso, no entanto, são, em parte, dispersostambém na câmera de CCD, então também impurezas dispersas de mododifuso podem ser identificadas simultaneamente. No entanto, nesse caso, éconveniente ajustar a intensidade de iluminação da fonte de luz de campoclaro de grande superfície para um valor médio, no qual a câmera de CCDtrabalha na faixa dinâmica, de modo que ela possa identificar o aumento deintensidade adicional que se apresenta no lado interno de uma garrafa devidro, quando da existência de, por exemplo, um depósito disperso de mododifuso. Se a fonte de luz do dispositivo de acordo com a invenção for, porexemplo, um campo de alguns raios laser alinhados paralelamente, entãona imagem produzida pela câmera de CCD podem ser identificados dentrode uma vizinhança de intensidade de luz média pontos de intensidade deluz mais alta, limitados de modo relativamente nítido.

A invenção é explicada mais detalhadamente a seguir, por meiodo desenho, sendo que

Fig. 1 mostra um dispositivo para identificação de impurezasdispersas de modo difuso em garrafas de vidro;

Fig. 2 uma outra disposição da fonte de luz em relação à garrafaa ser inspecionada; eFig. 3 um dispositivo para identificação de impurezas dispersasde modo difuso em garrafas de vidro, que apresenta uma fonte de luz e doisdispositivos de identificação ópticos.

Nas Figs. 1 e 2 é transportada, respectivamente, uma garrafa devidro 10 com uma abertura de gargalo 11, por meio de um transportador nãorepresentado. Quanto a esse transportador, pode tratar-se de um do modeloconhecido do documento EP-A-O 124 164, no qual dedos elásticos se pren-dem abaixo da glande de bocal de garrafas de vidro, de modo que as gar-rafas de vidro são transportadas suspensas e sem apoio do fundo da gar-rafa. Se apenas o fundo da garrafa deve ser examinado quanto a impure-zas, então também é possível um transportador, do modelo conhecido dodocumento EP-A-O 163 330, no qual as garrafas de vidro são sustentadaspor correias transportadoras, que se prendem lateralmente, e igualmente ofundo de garrafa não é apoiado. Nessas espécies de transportadores nãose apresentam reflexos perturbadores, tal como podem ocorrer em umtransportador de corrente de elos, sobre o qual as garrafas de vidro sãonormalmente transportadas de pé.

Uma fonte de luz 12 dirige vários raios de luz 14, nitidamenteconcentrados em feixes, com um diâmetro de alguns milímetros, obliqua-mente de cima na Fig. 1 e obliquamente de baixo, na Fig. 2, sobre o fundo16 da garrafa de vidro 10, sendo que os pontos de incidência dos raios deluz 14 estão respectivamente distribuídos sobre todo o fundo 16. Quanto àfonte de luz, trata-se de um laser, cujo raio é dividido por divisores de raiosem vários raios 14, alinhados paralelamente um ao outro.

Na região de fundo da garrafa de vidro 10 encontra-se uma ca-mada 18 de uma impureza homogênea, isenta de estrutura. Nos pontos nosquais os raios 14 traspassam a camada 18 da impureza, uma parte dosraios 14 é dispersa de modo difuso, de modo que no fundo das garrafas devidro 10 aparecem pontos 20 claros. Por outro lado, sem a camada de impu-reza 18, os raios 14 atravessariam sem empecilhos o fundo das garrafas devidro 10, exceto pelos reflexos na superfície de vidro.

Por meio de uma câmera de CCD 22, é feita uma imagem dofundo da garrafa através da abertura 11 das gárrafas de vrdro 10. Na exis-tência de uma camada de impureza 18, que dispersa de modo difuso osraios, são identificáveis os pontos 20 na imagem produzida pela câmera deCCD. Pela nítida concentração dos raios 14, os pontos 20 representam umcontraste de intensidade nítido na reprodução, em relação à sua vizinhançaimediata, que pode ser avaliado com processos padronizados de processa-mento de imagens. Quando, por outro lado, o fundo de garrafa 16 está livrede impurezas, então ele não dispersa de modo difuso nenhuma irradiação,de modo que na imagem produzida pela câmera de CCD 22 ele se apre-senta escuro. A luz refletida na superfície de vidro do fundo 16 passa late-ralmente pela câmera de CCD 22.

No exemplo de realização da Fig. 2, o fundo é iluminado pelafonte de luz 12 por baixo. Caso exista uma camada de impureza 18, for-mam-se pela dispersão difusa dos raios 14 igualmente pontos claros na ca-mada 18, que podem ser fotografados por uma câmera de CCD 22, nova-mente pela abertura 11 da garrafa de vidro 10, e processados adicional-mente. Em uma iluminação por baixo, é conveniente um ângulo de incidên-cia o mais plano possível dos raios 14, para evitar que reflexos na paredeinterna da garrafa de vidro 10 possam entrar na câmera de CCD 22.

Em instalações para inspeção de garrafas vazias de bebida, acâmera de CCD 22 está presente de qualquer modo, uma vez que ela éparte integrante do dispositivo, por exemplo, para inspeção do fundo ou ins-peção de paredes laterais, com a qual são identificados, por exemplo, cor-pos estranhos na região de fundo ou defeitos na região de parede lateral dagarrafa de vidro 10. Basta, portanto, a adição da fonte de luz 12, para ree-quipar instalações existentes, de tal modo que com as mesmas tambémpossam ser identificadas camadas secas de restos de tintas de dispersão,ferrugem, minerais e outros materiais semitransparentes, dispersos de mododifuso.

A Fig. 3 mostra ainda um exemplo de realização, semelhante aoda Fig. 1, sendo que a fonte de luz 12 emite um número maior de raios deluz 14 e esses raios de luz 14 estão distribuídos sobre uma região maior, demodo que não só todo o fundo 16, mas também as paredes laterais 24 sãoatingidas pelos raios de luz 14. Uma segunda câmera de CCD 26 está dis-posta lateralmente ao lado da garrafa de vidro 10 e serve para identificarimpurezas dispersas de modo difuso nas paredes laterais 24 da garrafa devidro 10. Os raios de luz 14, nesse caso, estão fortemente colimados, demodo que eles produzem nas duas paredes laterais 24 da garrafa de vidroum contraste de intensidade nítido em impurezas dispersas de modo di-fuso, eventualmente existentes.

Claims (5)

1.Dispositivo para identificação de impurezas (18) dispersas demodo difuso em recipientes (10), que apresentam uma parede (16) transpa-rente, o dispositivo compreendendo:uma fone de luz (12) para emissão de pelo menos um raiode luz (14) para iluminação da dita parede (16) transparente, dito pelomenos um raio de luz (14) tendo uma seção transversal e uma distribu-ição de intensidade sobre a dita seção transversal com um contraste deintensidade em pelo menos um ponto dentro da dita seção transversal;eum dispositivo de identificação (22) ótico, para produção de umaimagem da dita parede (16) transparente e para examinar o contraste deintensidade, da dita área na dita parede (16) transparente onde incide o ditoponto de contraste de intensidade do raio de luz (14);dita fonte de luz (12) e dito dispositivo de identificação (22) óticoestão dispostos de acordo com uma identificação de campo escuro;em que a fonte de luz (12) está configurada de tal modo que odito pelo menos um ponto do contraste de intensidade do raio de luz (14)incide em uma área da dita parede (16) transparente;caracterizado pelo fato de que a dita fonte de luz (12) está adap-tada para produzir uma distribuição de intensidade claro/escuro, rica em con-traste, na dita parede transparente;os ditos raios de luz (12) estão focalizados sobre a dita parede(16);por meio do qual o raio de luz é disperso por uma impureza dis-persa de modo difuso na parede (16) transparente de modo que parte da luzé recebida por um dispositivo de identificação (22) ótico e em função do con-traste de intensidade dentro do raio de luz, a imagem recebida pelo disposi-tivo de identificação (22) ótico, também contém um contraste de intensidade,possibilitando a identificação da impureza dispersa de modo difuso, de formaconfiável e amplamente independente do nível do valor de intensidade abso-luta do raio de luz.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a fonte de luz (12) emite vários raios (14).

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a fonte de luz (12) é um LASER.

4. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, ca-racterizado pelo fato de que está disposta uma outra fonte de luz de acordocom uma identificação de campo claro ou campo escuro, que produz umraio de luz com diâmetro maior e intensidade uniforme.

5. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, ca-racterizado pelo fato de que estão previstas uma ou mais fontes de luz (12),que dirigem raios de luz (14) sobre paredes (16, 24) dispostas em um ângu-lo uma à outra, e que estão previstos vários dispositivos de identificação (22,26) óticos, que estão respectivamente dirigidos para uma dessas paredes(16, 24).