BR9902690B1 - aparelho e método para inspeção de recipientes. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHOE MÉTODO PARA INSPEÇÃO DE RECIPIENTES".

A presente invenção refere-se à inspeção de recipientes paravariações comerciais que afetam as propriedades óticas dos recipientes e,mais particularmente, a um método e a um aparelho para inspecionar reci-pientes com base na comparação de duas imagens bidimensionais das por-ções inspecionadas do recipiente.

ANTECEDENTES E OBJETIVOS DA INVENÇÃO

Na fabricação de recipientes, tais como garrafas e moringas,vários tipos de anomalias podem ocorrer nas paredes laterais, pés, fundos,ressaltos, gargalos e/ou acabamentos dos recipientes. Essas anomalias,denominadas, "variações comerciais", na técnica, podem afetar a aceitabili-dade comercial dos recipientes. Tem sido proposto empregar técnicas deinspeção eletroóticas para detectar variações comerciais que afetam aspropriedades óticas dos recipientes. O princípio básico é que uma fonte deluz é posicionada para dirigir energia luminosa sobre o recipiente e umacâmera é posicionada para receber uma imagem da(s) porção(ões) do reci-piente iluminada(s) pela fonte de luz. A fonte de luz pode ser de intensidadeuniforme ou pode ser configurada para ter uma intensidade que varia atra-vés de uma dimensão da fonte de luz. Variações comerciais na porção dorecipiente iluminada pela fonte de luz são detectadas como uma função deintensidade de luz na imagem do recipiente iluminado recebido e armaze-nado na câmera.

A Patente norte-americana N- 4.945.228, cedida ao presentecessionário, divulga um aparelho para inspecionar a superfície de vedaçãode um acabamento de recipiente, que inclui uma fonte de luz posicionadapara dirigir energia luminosa sobre a superfície de vedação, enquanto o re-cipiente é mantido na posição estacionária e girado em torno de seu eixocentral. Uma câmera, que inclui uma ordem linear ou ordem matricial (área)de elementos sensíveis à luz, é posicionada e orientada com relação aoeixo de rotação do recipiente para receber energia luminosa refletida dasuperfície de vedação, com a câmera tendo um campo de visão efetivo li-mitado a uma porção angular menor do que toda a circunferência da super-fície de vedação do recipiente. A matriz de câmera é varrida em incrementosde rotação do recipientes para desenvolver informação indicativa de luz emcada elemento de matriz como uma função desses incrementos e variaçõescomerciais na superfície de vedação do recipiente são detectadas comouma função dessa informação. O aparelho assim divulgado está bem adap-tado para detectar variações comerciais que afetam a reflexividade da su-perfície de vedação do recipiente, como variações de acabamento de linha,bolhas, pedras e um acabamento sujo do recipiente.

A Patente norte-americana No. 5.489.987, também cedida aopresente cessionário, divulga um aparelho para inspeção da área de super-fície de vedação de um recipiente, que inclui uma fonte de luz posicionadapara dirigir um feixe estreito de energia luminosa em um ângulo agudo naárea da superfície de vedação de um recipiente à medida que o recipiente égirado em torno de seu eixo central. Um sensor de luz é disposto para rece-ber o feixe estreito de energia luminosa refletido da área de superfície devedação e proporciona um sinal de saída que varia como uma função deposição de incidência do feixe de luz refletido no sensor. Isto é, o feixe deluz refletido é incidente no sensor em uma posição que varia com a alturaou o nível da superfície de vedação com relação à fonte de luz e ao sensore o sensor é caracterizado pelo fornecimento de um sinal elétrico de saída,que varia como uma função de posição de incidência do feixe de luz refleti-do no sensor. Variações na altura na área de superfície de vedação sãodetectadas como uma função do sinal de saída do sensor. Em uma modali-dade, pares de fonte de luz/sensor são dispostos em lados diametralmenteopostos do eixo do recipiente e deformações, depressões e/ou elevações nasuperfície de vedação do recipiente são detectados como uma função com-binada de variações na posição de incidência dos feixes de luz refletidosnos sensores à medida que o recipiente gira.

O pedido co-pendente U.S. No. de Série 08/856.829, tambémcedido ao cessionário deste, divulga um método e aparelho para inspeçãoda superfície de vedação de um recipiente. Em uma modalidade, primeira esegunda fontes de luz dirigem energia luminosa direta sobre a superfície devedação de um recipiente de ângulos diferentes com relação ao eixo do re-cipiente e ao plano nominal da superfície de vedação. A energia luminosarefletida pela área da superfície de vedação do recipiente das primeira esegunda fontes de luz é dirigida sobre um sensor de matriz de área de talmaneira que o sensor, efetivamente, vê a área da superfície de vedação dorecipiente de dois ângulos diferentes, correspondentes aos ângulos de ilu-minação das fontes de luz. As fontes de luz diferentes são de estrutura ounatureza diferentes para iluminar a superfície de vedação com luz tendopropriedades diferentes, bem como ângulos de iluminação diferentes paradetectar características físicas e/ou dimensionais diferentes da superfície devedação do recipiente. As fontes de luz são energizadas alternativamente eo sensor de matriz de área é varrido para desenvolver imagens bidimensio-nais seqüenciais indicativas de características de superfície de vedaçãodiferentes. Imprecisões podem se originar associadas com o movimento dorecipiente entre varreduras de quadros seqüenciais e luz ambiente incidentesobre o sensor de matriz de área, durante cada quadro de imagem. Quandoa matéria objeto do presente pedido co-pendente é implementada na cha-mada extremidade fria do processo de fabricação, em que o recipiente émantido na posição estacionária e girado em torno de seu eixo central, orecipiente não só passa por rotação finita entre varreduras seqüenciais dequadros, mas também pode bambolear lateralmente entre varreduras se-qüenciais de quadros. Igualmente, quando implementada na chamada ex-tremidade quente do processo de fabricação, em que um recipiente é movi-do em uma direção transversal o seu eixo abaixo do aparelho de inspeção,a superfície de vedação do recipiente (ou outra área que está sendo inspe-cionada) se moverá por uma distância finita entre varreduras seqüenciais dequadros. É importante na obtenção de informação segura sobre inspeçãominimizar os efeitos do movimento do recipiente e da luz ambiente, durantea operação de inspeção. É um objetivo geral da presente invenção propor-cionar um método e um aparelho para inspeção de recipiente em que um ouambos os objetivos são realizados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O aparelho para inspeção de um recipiente de acordo com umamodalidade da invenção presentemente preferida inclui uma primeira fontede luz para gerar energia luminosa de um primeiro caráter e dirigir a energialuminosa sobre uma porção predeterminada de um recipiente sob inspeçãoe uma segunda fonte de luz para gerar energia luminosa de um segundocaráter, diferente do primeiro caráter, e dirigindo essa energia luminosa so-bre a mesma porção predeterminada do recipiente sob inspeção. Um sensorde luz de matriz de área é disposto para receber uma imagem bidimensionalda porção do recipiente iluminado pelas primeira e segunda fontes de luz.As primeira e segunda fontes de luz são energizadas seqüencial e alterna-damente e as primeira e segunda imagens bidimensionais da porção do re-cipiente sob inspeção são baixadas do sensor. Variações comerciais queafetam as propriedades óticas dos recipientes são identificadas através dacomparação das primeira e segunda imagens bidimensionais das respecti-vas fontes de luz varridas do sensor. O sensor, de preferência, inclui insta-lações para varrer imagens bidimensionais em quadros seqüenciais e asprimeira e segunda imagens são obtidas através de varredura de quadrosseqüenciais do sensor durante a qual as primeira e segunda fontes de luzsão alternativamente energizadas.

As primeira e segunda fontes de luz se tornam estroboscópicadurante os quadros de varredura associados no sensor de matriz de área.Em algumas modalidades da invenção, a primeira fonte de luz se torna es-troboscópica no final de um primeiro quadro de varredura e a segunda fontede luz se torna estroboscópica no começo de um segundo quadro de varre-dura, o que minimiza os efeitos do movimento do recipiente entre quadros.Em outras modalidades da invenção, a integração da energia luminosa noselementos de pixel individuais do sensor é controlada durante os quadrosde varredura, para minimizar os efeitos da luz ambiente. A primeira fonte deluz se torna estroboscópica no final do primeiro quadro e a segunda fontede luz pode se tornar estroboscópica no final do segundo quadro, para mi-nimizar os efeitos da luz ambiente. Alternativamente, a segunda fonte de luzpode se tornar estroboscópica no começo do segundo quadro, a fim de mi-nimizar os efeitos do movimento do recipiente e os dados de pixel podemser sincronizados para fora do sensor, durante o segundo quadro, de modoque os efeitos da luz ambiente fiquem "manchados" por toda a segundaimagem de quadro. O efeito dessa luz ambiente manchada pode ser minimi-zado através do emprego das chamadas técnicas de detecção de magnitudede borda, para se obter a imagem bidimensional do segundo quadro de var-redura como uma função de uma comparação entre os mesmos sinais deelementos de pixel em linhas varridas adjacentes.

Método de inspeção de um recipiente para variações que afe-tam a aceitabilidade comercial do recipiente de acordo com outro aspectoda invenção inclui as etapas de direção, alternadamente, das primeira e se-gunda energias luminosas de caráter diferente sobre uma por exemplo dorecipiente, obtenção das primeira e segunda imagens bidimensionais daporção do recipiente durante a iluminação pelas primeira e segunda energi-as luminosas, respectivamente, e detecção de variações comerciais no reci-piente, que afetam as propriedades óticas do recipiente através da compa-ração das primeira e segunda imagens. As primeira e segunda energias Iu-minosas, de preferência, são dirigida, alternadamente, sobre um único sen-sor de matriz de área, para desenvolver as imagens bidirecionais da porçãoiluminada do recipiente e varrendo as imagens bidimensionais do sensor.As imagens bidirecionais são comparadas, a fim de detectar variações co-merciais no recipiente, através da sobreposição das imagens, de preferên-cia, empregando uma das imagens, para predizer as áreas de possível ocor-rência de variações na outra das imagens.

Nas modalidades preferidas desse aspecto da invenção, as pri-meira e segunda imagens bidirecionais da porção iluminada do recipientesão obtidas através do controle do sensor em quadros seqüenciais de var-redura de igual duração de tempo, dirigindo as primeira e segunda energiasluminosas sobre o recipiente durante primeiro e segundo quadros seqüenci-ais de varredura associados, de modo a se obter as imagens bidirecionaisdesejadas da porção iluminada do recipiente. Mais preferivelmente, a pri-meira fonte de luz é tornada estroboscópica para dirigir energia luminosasobre o recipiente e o sensor, durante uma pequena porção do primeiroquadro de varredura e a segunda fonte de luz é tornada estroboscópicapara dirigir energia luminosa sobre o recipiente e o sensor, durante umapequena porção do segundo quadro de varredura. A primeira fonte de luz,de preferência, é tornada estroboscópica no final de cada primeiro quadrode varredura e a segunda fonte de luz pode se tornar estroboscópica nocomeço ou no final de cada segundo quadro de varredura, dependendo docontrole do quadro e da técnica de varredura empregada. O tempo de inte-gração do primeiro quadro pode estar limitado ao curto tempo de estrobo daprimeira fonte de luz, assim, limitando a integração da luz ambiente no pri-meiro quadro. Mais preferivelmente, a segunda fonte de luz é tornada estro-boscópica no começo de cada segundo quadro de varredura e o sensor écontrolado para integrar energia luminosa da segunda fonte de luz, durantea totalidade do segundo quadro de varredura. O sensor é varrido durante osegundo quadro de varredura pela linha de pixel no sensor, de modo que osefeitos da luz ambiente fiquem manchados por todas as linhas seqüenciaisde pixel varridas do sensor. Através do emprego de técnicas de detecção demagnitude de borda, em que cada sinal de pixel em cada linha varrida dosensor é comparada com o mesmo sinal de pixel da linha seguinte varridado sensor, os efeitos de mancha da luz ambiente são minimizados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A invenção, junto com seus objetos, características e vantagens,será melhor compreendida a partir da descrição a seguir, das reivindicaçõesanexas e dos desenhos anexos, em que:

A Figura 1 é um diagrama esquemático de aparelho para inspe-ção da superfície de vedação de recipientes de acordo com uma modalida-de presentemente preferida da invenção.

A Figura 2 é um diagrama esquemático fragmentário que ilustrauma modificação na modalidade da Figura 1.

A Figura 3 é um diagrama em blocos funcional de um sensor detransferência de quadro de CCD1 que pode ser empregado na câmera daFigura 1.

As Figuras 4A, 4B e 4C ilustram respectivas imagens bidimensi-onais do recipiente sob inspeção e são úteis na descrição da operação dainvenção.

As Figuras 5A, 5B, 5C e 5D ilustram as respectivas imagensbidimensionais da porção inspecionada do recipiente na Figura 1 e sãoúteis na descrição da operação da invenção; e

As Figuras 6, 7 e 8 são diagramas de tempo que ilustram a var-redura da câmera na Figura 1, de acordo com três modalidades respectivasda invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

A descrição do Pedido co-pendente U.S. No. de Série08/856.829 é aqui incorporada através de referência. A descrição citadaacima da Patente U.S. No. 4.958.223 é aqui incorporada através de referência.

A Figura 1 ilustra um aparelho 10 para inspeção de um recipi-ente 12 de acordo com uma modalidade presentemente preferida da inven-ção. Uma primeira fonte de luz 14, tal como um transmissor de LED 16, édisposta acima do recipiente 12 e orientada para dirigir energia luminosaatravés de um difusor 17 e um conjunto de lentes fresnel 18 para baixo, nasuperfície de vedação 20 do recipientes 12. Uma segunda fonte de luz 22,tal como um laser, também é disposta acima do recipiente 12 e orientadapara dirigir um feixe de luz estreito, em forma de linha, para baixo da super-fície de vedação 20, em uma posição coincidente com o feixe de luz do LED16. A luz difusa da fonte de luz de LED 14 ilumina toda a radial e uma por-ção da dimensão circunferencial da superfície de vedação, enquanto o feixede luz em forma de linha da fonte de luz de laser 22 é orientado lateral-mente ou radialmente da superfície de vedação. Uma câmera 24 tem umsensor de matriz de área 26 em que a energia luminosa refletida da superfí-cie de vedação 20 é focalizada pelas lentes 27, 28. A câmera 24 é posicio-nada acima da superfície de vedação 20 e orientada para receber energialuminosa refletida pela superfície de vedação da fonte de luz de LED 14.Isto é, uma câmera 24 e o sensor 26 são orientados com relação à fonte deluz de LED 14, de modo que a energia luminosa do LED 16 é, normalmente,refletida pela superfície de vedação 20 na posição plana nominal da super-fície de vedação através das lentes 27, 28 no sensor 26. Por outro lado, afonte de luz de laser 22 é orientada em um ângulo mais agudo à superfíciede vedação 20, de modo que a energia luminosa incidente da mesma sobrea superfície de vedação 20 é refletida sobre o sensor 26 através das lentes28, 29, de um espelho 31 e de um separador de feixe 33 disposto entre aslentes 27, 28.

Um transportador, tipicamente, incluindo uma roda estrelada euma placa deslizante, é disposto e conectado a uma fonte de recipientes 12,de modo a mover os recipientes sucessivos através de um curso arqueado ecolocando os recipientes sucessivos em posição no aparelho 10 entre asfontes de luz 14, 22 e da câmera 24. O aparelho 10, de preferência, é dis-posto em uma estação de um sistema de inspeção de recipientes de rodaestrelada - transportador do tipo na Patente norte-americana Nos. 4.230.319e 4.378.493, cujas descrições são aqui incorporadas através de referênciapara fins de fundamentos. Os recipientes sucessivos 12 são, desse modo,mantidos estacionários abaixo das fontes de luz 14, 22 e da câmera 24 esão girados por um rolo de acionamento 30 ou semelhantes em torno doeixo central de cada recipiente. Um codificador 32 é acoplado ao mecanis-mo de rotação de recipiente, a fim de proporcionar sinais indicativos de in-crementos de rotação de recipiente. Esses incrementos podem compreen-der incrementos angulares fixos de rotação ou incrementos de tempo fixo derotação em velocidade constante. Um processador de informação 34 é aco-plado ao codificador 32, â câmera 24 e às fontes de luz 14, 22, para con-trolar a operação das fontes de luz 14, 22 e varrer a câmera 24, como serádescrito. O processador de informação 34 também é acoplado a uma visor36 para fornecimento de visualização alfanumérica e/ou gráfica de informa-ção de inspeção do recipiente a um operador e a um mecanismo de rejeição38, para remover do sistema transportador recipientes que não passem pelainspeção.A modalidade da invenção ilustrada na Figura 1 é particular-mente bem adequada para implementação na chamada extremidade fria deum sistema de fabricação de vidro, após os recipientes terem passado atra-vés de um forno de recozimento e em que os recipientes estão suficiente-mente frios para serem manipulados por um transportador de roda estreladae um rolo de acionamento. Os princípios da invenção também podem serimplementados na chamada extremidade quente do sistema de fabricação,entre a máquina de fabricação de vidro e o forno de recozimento. Os reci-pientes de vidro, fabricados em uma máquina de seção individual, porexemplo, são transferidos para um transportador linear 40 (Figura 2), emque os recipientes são transportados em linha da máquina de fabricaçãopara o forno de recozimento. 0 transportador 40 é acoplado a um mecanis-mo de acionamento de transportador 42, que pode proporcionar ao proces-sador de informação 34 (Figura 1) sinais indicativos de incrementos de mo-vimento de recipientes no transportador. O aparelho 10 na Figura 1 podeser disposto acima do transportador 40, de modo que um recipiente 12 notransportador 40 passa abaixo das fontes de luz e da câmera para inspeçãoda superfície de vedação do recipiente, como será descrito. Nessa imple-mentação, a câmera pode ser varrida em incrementos de movimento lineardo transportador transversal ao eixo do recipiente. Há um número de op-ções câmera/varredura, que podem ser empregadas em aplicações em queo recipiente translaciona em lugar de girar abaixo das fontes de luz. Porexemplo, uma câmera de alta resolução pode ser empregada para se obterum par de imagens do acabamento completo. Um sensor de matriz de árearetangular pode ser empregado para se obter múltiplas "partes" do acaba-mento, visto que ele translaciona abaixo da cabeça de inspeção. Uma câ-mera de baixa resolução pode ser empregada em combinação com espe-lhos servo-acionados, para ver a circunferência de acabamento completa, àmedida que o recipiente translaciona abaixo da cabeça de inspeção. Osrecipientes são colocados no transportador 40 por meio da máquina de fa-bricação em uma seqüência predeterminada e contínua, de acordo com omolde e a seção da máquina. O processador de informação 34 pode pro-porcionar informação indicativa de variações comerciais na superfície devedação de recipiente e/ou, automaticamente, implementar ajustes ou cor-reções na máquina de fabricação, para corrigir quaisquer variações comer-ciais observadas.

O sensor de matriz de área 26 da câmera 24 compreende umapluralidade de elementos de imagem de CCD ou pixels dispostos em umamatriz retangular de fileira e coluna. Os elementos de pixel são caracteriza-dos pelo fato de que eles são sensíveis à energia luminosa incidente, a fimde proporcionar um sinal elétrico, indicativo do quantum total de energialuminosa incidente sobre o elemento de pixel. Em outras palavras, quandoativado para operar, cada elemento de pixel, efetivamente, integra a quanti-dade de energia luminosa incidente sobre ele. O sensor de acordo com apresente invenção, de preferência, compreende um sensor de CCD detransferência de quadro. Em geral, esse tipo de sensor de matriz de área deCCD compreende uma seção de imagem contendo a multiplicidade de ele-mentos de pixel, uma seção de memória, em que os sinais de elementos depixel podem ser transferidos e um registrador de leitura, através do qual ossinais dos elementos de pixel, na seção de memória, são transportados paratransferência para fora do sensor. A Figura 3 ilustra um sensor de transfe-rência de quadro 26, que inclui uma seção de imagem 44, contendo a matrizdos elementos de pixel. A seção de imagem 44 é conectada a uma seção dememória de quadro 46, que, por sua vez, é conectada a um registrador deleitura 48 para transportar os dados de imagem para o processador de in-formação 34 (Figura 1). Os sinais de controle do processador de informação34 para controlar a operação do sensor 26 incluem uma entrada de ativaçãode integração para a seção de imagem 44 e transferir entradas de controlepara a seção de imagem 44, a seção de memória de quadro 46 e o registra-dor de leitura 48. Em geral, o sensor de transferência de quadro 26 transfe-re um quadro uma linha de uma vez. Desse modo, uma linha ou fileira desinais de pixel é transferida da seção de imagem 44 para a seção de memó-ria de quadro 46, enquanto uma linha ou fileira de sinais na seção de me-mória de quadro 46 é transferida para o registrador de leitura. Esse proces-so continua até que todo o quadro seja transferido. O sensor de transferên-cia de quadro 26 é por si bem conhecido na técnica.

Em geral, o processador de informação 32 (Figura 1), alterna-damente, energiza a fonte de luz de LED 14 e a fonte de luz de laser 20 evarre imagens bidimensionais associadas da superfície de vedação do reci-piente do sensor de matriz de área 26 da câmera 24. Por meio de compara-ção da imagem na câmera da fonte de luz de LED 14 com a imagem na câ-mera da fonte de luz de laser 22, informação útil pode ser obtida. Por exem-plo, fazendo referência às Figuras 4A - 4C, o processador de informação 34pode obter da câmera 24 uma imagem bidimensional 52 do segmento dasuperfície de vedação 20, iluminada pela fonte de luz de LED 14. Empre-gando essa imagem 52, o processador de informação 34 determina a posi-ção da superfície de vedação 20 e prevê uma posição 54 para qualquerdada beira de fio ou sobrepressão que possa ser disposta na área de redu-ção no interior da superfície de vedação. O processador de informação 34,então, analisa a imagem 56 varrida do sensor 26 durante a iluminação pelafonte de luz de laser 22, da qual duas áreas de reflexão 58, 60 são notadas.A reflexão 58 é a partir do topo da superfície de vedação 20, enquanto areflexão 60 é da área de redução radial e imediatamente no interior da su-perfície de vedação. Fazendo-se, analiticamente, a sobreposição das ima-gens 52, 56 e, desse modo, desenvolvendo uma imagem composta 62, oprocessador de informação 34 pode determinar que a reflexão 58 está as-sociada com a superfície de vedação 20, enquanto a reflexão 60 está naárea de redução 54, dentro da qual uma beira de fio ou sobrepressão podeser esperada. Desse modo, a reflexão 60, estando dentro da beira de fio ouárea de sobrepressão 54, pode ser comparada através da posição com re-lação à reflexão 58, para determinar se a beira de fio é de altura suficientepara constituir uma condição de sobrepressão, necessitando rejeição dorecipiente e possível ação corretiva no molde de origem da máquina de fa-bricação. Essa comparação pode ser realizada, automaticamente, dentro doprocessador de informação 34 por meio de uma comparação de pixel porpixel de imagens 52, 56 ou pode ser realizada manualmente por um opera-dor no visor 36 em que a imagem composta 62 é visualizada.

As Figuras 5A - 5D ilustram imagens compostas seqüenciais62a, 62b, 62c, com relação a um superfície de vedação de recipiente 20.Isto é, o processador de informação 34 (Figura 1) energiza cada fonte de luz14, 22 e varre o sensor 26, enquanto cada fonte de luz é energizada, a fimde se obter uma imagem composta 62 em cada incremento de rotação dorecipiente. As Figuras 5A - 5D ilustram três dessas imagens compostas 62a,62b, 62c em três incrementos de rotação. Em cada imagem, a superfície devedação 20 é claramente ilustrada como iluminada pela fonte de luz de LED14. Dentro da imagem 62a, uma variação de sobreacabamento de linha éindicada em 64 e uma segunda variação de sobreacabamento de linha éindicada em 66a. Contudo, como a imagem 62a só capturou uma porção davariação de sobreacabamento de linha 66a, essa variação pode faltar ou serignorada no processador de imagens. A variação de sobreacabamento delinha completa é mostrada em 66b na imagem 62b. Desse modo, através daoperação de controle de fontes de luz 14, 22 e varredura de câmera 24, demaneira a se obter imagens de sobreposição 62a, 62b, 62c, uma variaçãode sobreacabamento de linha 66b é detectada, a qual poderia, de outromodo, não existir, porque ela fica adjacente ao limite entre quadros seqüen-ciais. Outras fontes de luz, como um LED "crizzle", podem ser empregadasem combinação com as fontes de luz 14, 22, conforme divulgado no pedidoco-pendente referenciado acima.

Dessa maneira, a fim de se obter duas imagens diferentes dasduas fontes de luz, uma fonte de luz ilumina o recipiente, durante um quadrode câmera e a outra fonte de luz ilumina o recipiente, durante o quadro decâmera seguinte. Os quadros de imagens de câmera são de igual duraçãode tempo. Essa seqüência é repetida à medida que o recipiente é girado(Figura 1) ou translacionado (Figura 2). Os dados de pixel acumulados nosensor de câmera podem ser baixados da matriz de pixels, em conseqüên-cia do que os pixels individuais podem integrar novos dados de imagem. Ométodo normal de tomar duas imagem consecutivas com uma única câmeraé tornar estroboscópica as duas fontes de luz em dois quadros de câmeraadjacentes e, portanto, a aquisição das duas imagens será separada por umtempo de quadro. Em um sensor de matriz de área de 128 χ 128 de alta ve-locidade, a câmera pode ser regulada em 16 MHz1 de modo que o tempoalocado para cada quadro será 1 ms. Para uma máquina de inspeção queprocessa 360 garrafas por minuto (com 50% do tempo sendo usado parainspeção e cada garrafa girando 1,5 vezes por período de inspeção) e comas garrafas tendo um acabamento de uma polegada de diâmetro, o acaba-mento girará em torno de 1,52 mm (0,060 polegada) em 1 ms. Se a mani-pulação de garrafas for menor do que ótima e a garrafa move radialmenteuma parte para duas partes de movimento circunferencial através de umacurta distância, então, o acabamento ser moverá, radialmente, 0,76 mm(0,030 polegada) em cada tempo de quadro de 1 ms. Isso poderia, facil-mente, mover a reflexão 58 da superfície de vedação (Figuras 4B e 4C) emárea de beira de fio 54, por exemplo, causando uma falsa detecção de umabeira de fio ou sobrepressão. Além disso, a aceitação e a integração de luzambiente através de um tempo de quadro produzirão uma proporção inde-sejável de sinal para ruído na câmera. É preferível, tornar estroboscópica asfontes de luz 14, 22 por uma duração de tempo muito curta, tal como da or-dem de 15 microssegundos. O recipiente girará apenas em torno de cercade 0,025 mm (0,001 polegada) durante esse tempo, o que reduz o movi-mento tremido. Além disso, o tempo de integração pode estar limitado à du-ração de 15 microssegundos da formação estroboscópica de cada fonte de luz.

A Figura 6 ilustra uma fonte de luz e uma técnica de controle devarredura de quadro que pode ser empregada. A fonte de luz de LED 14 étornada estroboscópica no final de quadro 1 e a fonte de luz de laser 22 étornada estroboscópica no começo do quadro 2. Os dados de pixel sãotransferidos da seção de imagem para a seção de memória, durante os pe-ríodos interquadros e são baixados do registrador de leitura de sensor parao processador de informação durante o quadro subseqüente (será aprecia-do, naturalmente, que o "quadro 1" e o "quadro 2" na Figura 6 e Figuras 7 -8 se alternam, continuamente, durante operação. Desse modo, o quadro 1 eo quadro 2, na Figura 6, podem ser associados com imagem composta 62a,na Figura 5A, por exemplo. A seqüência seguinte de quadro 1 - quadro 2será, então, associada com a imagem composta 62b, etc.). Através datransformação da fonte de luz de LED 14 em estroboscópica, no final doquadro 1, e da fonte de luz de laser 22, no começo do quadro 2, o retardode tempo entre iluminações pelas fontes de luz é minimizado, de modo queo recipiente não terá se movido, significativamente, entre a obtenção deimagens bidimensionais associadas com os quadros 1 e 2. Essa técnicaminimiza o problema de movimento do recipiente entre varreduras de qua-dro, mas não direciona o problema da luz ambiente que cai nos sensores decâmera. Os pixels no sensor 26 receberão e integrarão luz ambiente du-rante a totalidade de ambos os quadros 1 e 2, na Figura 6 e os dados asso-ciados com essa luz ambiente serão transferidos para o processador de in-formação.

As Figuras 7 e 8 ilustram as técnicas de controle de fonte de luze varredura de quadros, que fazem uso de uma capacidade disponível emmuitos sensores de matriz de área, para permitir a integração nos elementosindividuais de pixels, através de um sinal de controle de permissão de inte-gração do processador de informação 34, Desse modo, os elementos depixels na matriz do sensor serão capacitados a integrar a luz incidente sobreos mesmos, durante a duração do sinal de capacitação, mas devem transfe-rir dados durante o sinal de ativação ou os dados de pixel serão perdidos.Quando não-capacitados, os pixels são efetivamente aterrados. A Figura 7ilustra uma técnica que faz uso dessa característica. A integração de pixelsé permitida no final do quadro 1 e no final do quadro 2. A fonte de luz deLED 14 é tornada estroboscópica no final do quadro 1 e a fonte de luz delaser 22 é tornada estroboscópica no final do quadro 2. Os dados de pixelsão transferidos durante os períodos interquadros, imediatamente em se-guida aos quadros 1 e 2 e são baixados através do registrador de leitura,durante o período de quadros sucessivo. A técnica ilustrada na Figura 7,efetivamente, direciona o problema da luz ambiente incidente sobre os pi-xels, através da capacitação da integração nos elementos de pixel, apenasno momento em que a fonte de luz associada é tornada estroboscópica.Contudo, movimento significativo da área de recipiente sob inspeção ocorre-rá entre períodos de varredura de imagem nos finais dos quadros 1 e 2.

A Figura 8 ilustra uma técnica de controle de varredura de qua-dro e fonte de luz, que é correntemente preferida. A integração de dados depixel é permitida no final do quadro 1, durante cujo tempo a fonte de luz deLED 14 é tornada estroboscópica, conforme previamente descrito. Os dadosde pixel são, então, baixados durante o período interquadro entre o quadro1 e o quadro 2. O acúmulo de luz ambiente, durante o quadro 1 é, assim,minimizado. A integração dos dados de pixel é, mais uma vez, permitida nocomeço do quadro 2 e a fonte de luz 22 é tornada estroboscópica no come-ço do quadro 2. Isso minimiza o efeito do movimento no recipiente entre ostempos em que as fontes de luz são tornadas estroboscópicas. Nesse pon-to, ambas as imagens da fonte 14 e da fonte 22 estão inteiramente sobre osensor 26 ao mesmo tempo. A transferência de dados é iniciada imediata-mente após a fonte de luz ter sido tornada estroboscópica. Contudo, a inte-gração deve permanecer ativada pelo período de transferência de dados daseção de imagem 44, a fim de armazenar a seção 46 ou 50 (Figuras 3A e3B), de modo que esses dados não serão perdidos. Isso permite que algu-ma luz ambiente entre no quadro 2 durante o tempo em que os dados doselementos de pixel estão sendo sincronizados fora do sensor de matriz deárea. Assim, os dados (do quadro 1) estão sendo sincronizados fora da se-ção de imagem do sensor ao mesmo tempo que os dados (do quadro 2)estão sendo sincronizados fora do registrador de leitura. A seção de ima-gem do sensor continuará a integrar a luz até que esteja sincronizada naseção de armazenagem. A primeira linha sincronizada na seção de armaze-nagem terá tempo de integração muito curto. Contudo, a última sincronizadana seção de armazenagem terá um quadro completo de tempo de integra-ção de luz ambiente. Assim, tem o efeito de dispersar ou "manchar" a luzambiente sobre todo o quadro. A última linha de dados de imagem integraprimeiro no topo da imagem e continua a integrar luz ambiente enquanto osdados são transferidos uma linha em um tempo na seção de imagem damatriz. A linha de dados está se movendo através da seção de imagem damatriz por todo o tempo de integração. A linha de dados está integrando luzambiente diferente em cada ponto na imagem e está, portanto, efetivamen-te, "manchando" a imagem da luz ambiente. A imagem da fonte de luz es-troboscópica não é manchada. Em teoria, isso aperfeiçoa a integração deluz ambiente por um fator médio de dois. Contudo, na prática, a luz ambi-ente, quando a cãmera está examinando em um recipiente não é uniformeatravés de toda a imagem. Se a luz ambiente estiver centralizada no quadroe for um décimo da altura total, então, qualquer linha de pixels, no máximo,estará na frente dessa imagem ambiente na matriz por apenas um décimodo tempo de quadro total, reduzindo a amplitude máxima por um fator dedez. A luz ambiente, assim, é efetivamente zero na primeira linha varrida daseção de imagem e na amplitude total de um décimo na última linha varridada seção de imagem. É preferido empregar técnicas de detecção de mag-nitude de borda para o desenvolvimento de cada imagem de varredura.Essa técnica envolve a comparação de cado dado elemento de pixel decada linha com os dados do pixel correspondente na linha precedente e aentrada de dados de imagem como uma função da diferença entre eles. Olimite de comparação pode ser estabelecido para acomodar a mancha daluz ambiente, de modo que apenas uma borda de imagem verdadeira serádetectada. Essa técnica de controle de luz e varredura de quadro tira vanta-gem da arquitetura de sensores e câmeras de CCD convencionalmente dis-poníveis e baratos, embora a lógica de controle de sincronização na cãmeradeva ser modificada, conforme descrito.

Claims (27)

1. Aparelho para inspecionar um recipiente (12) que compreen-de:uma primeira fonte de luz (14) para gerar energia luminosa deum primeiro caráter, incluindo dispositivos (16, 17, 18) para dirigir a energialuminosa da primeira fonte sobre uma porção predeterminada de (20) umrecipiente sob inspeção;uma segunda fonte de luz (22) para gerar energia luminosa deum segundo caráter, diferente do primeiro caráter, incluindo dispositivo paradirigir a energia luminosa da segunda fonte sobre a mesma porção prede-terminada (20) do recipiente sob inspeção;um sensor de luz de matriz de área (26) disposto para receberuma imagem bidimensional da porção do recipiente iluminada pelas primeirae segunda fontes de luz;dispositivo (34) para, seqüencial e alternadamente, energizar asprimeira e segunda fontes de luz e baixar do sensor, alternadamente, pri-meira e segunda imagens bidimensionais da porção de recipiente, enquantoiluminado pelas primeira e segunda fontes de luz, respectivamente; edispositivo (34) para comparar as primeira e segunda imagensbidimensionais para identificar variações comerciais que afetam as caracte-rísticas óticas do recipiente, caracterizado pelo fato de que o sensor (26)inclui dispositivos (44, 46, 48) para explorar imagens bidimensionais sobreos mesmos em quadros seqüenciais, e em que as primeira e segunda ima-gens são obtidas pela exploração dos quadros seqüenciais do sensor du-rante o qual as primeira e segunda fontes de luz são respectivamente ilumi-nadas alternadamente.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que ainda compreende dispositivo (34) para tornar estroboscópica aprimeira fonte de luz, durante primeiros quadros associados no sensor edispositivo (34) para tornar estroboscópica a segunda fonte de luz, durantesegundos quadros associados no sensor.

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que a primeira fonte de luz (14) é tornada estroboscópica no final doprimeiro quadro e a segunda fonte de luz (22) é tornada estroboscópica nocomeço do segundo quadro.

4. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o sensor de matriz de área (26) tem uma pluralidade de pixelsindividuais de sensor, adaptados para integrar a energia luminosa incidentesobre os mesmos e proporcionar sinais de pixels como uma função da ener-gia luminosa integrada, e em que o aparelho ainda compreende dispositivo(34) para controlar a integração de pixels durante pelo menos um dos pri-meiros e segundos quadros, de modo a reduzir os efeitos da luz ambiente,durante a integração de pixels.

5. Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelofato de que a primeira fonte de luz (14) é tornada estroboscópica em umfinal do primeiro quadro e o sensor (22) é controlado para integrar energialuminosa da primeira fonte no final do primeiro quadro.

6. Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que a segunda fonte de luz (22) é tornada estroboscópica em umfinal do segundo quadro e o sensor (26) é controlado para integrar a energialuminosa da segunda fonte de luz no final do segundo quadro.

7. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que a segunda fonte de luz (22) é tornada estroboscópica no come-ço do segundo quadro e o sensor (26) é controlado para integrar energialuminosa da segunda fonte, durante a totalidade do segundo quadro.

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que os pixels são dispostos em múltiplas linhas na matriz e em que osensor (26) é varrido pela linha de pixels, de modo que os efeitos da luzambiente, durante a varredura do segundo quadro são manchados por to-das as linhas seqüenciais de pixels varridas do sensor.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelofato de que o dispositivo (34) para comparação das imagens compreendedispositivo para comparação de cada sinal de cada pixel em cada linha var-rida do sensor para o mesmo sinal de pixel da linha seguinte varrida dosensor, de modo a minimizar os efeitos da luz ambiente, durante o segundoquadro.

10. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 9, caracterizado pelo fato de que a primeira fonte de luz (14) compreendeuma fonte de luz de LED e a segunda fonte de luz (22) compreende umafonte de luz de linha de laser.

11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 10, caracterizado pelo fato de que o sensor de luz (26) compreende umsensor de CCD de transferência de quadro.

12. Método de inspeção de um recipiente (12) para variaçõesque afetam a aceitabilidade comercial do recipiente, compreendendo asetapas de:(a) direção, alternadamente, das primeira e segunda energiasluminosas de caráter diferente sobre uma porção (20) do recipiente;(b) obtenção de primeira e segunda imagens bidimensionais daporção do recipiente iluminada na etapa (a), durante iluminação pelas pri-meira e segunda energias luminosas, respectivamente; e(c) detecção das variações comerciais no recipiente, que afe-tam, as propriedades óticas do recipiente através de comparação das pri-meira e segunda imagens entre si, caracterizado pelo fato de que a etapa(b) compreende as etapas de (b1) direcionar as primeira e segunda energi-as luminosas, alternadamente, para um único sensor de matriz de área (26)para desenvolver imagens bidimensionais da porção iluminada do recipienteno sensor; e (b2) varrer as imagens bidimensionais partir do sensor, eem que a etapa (c) compreende a etapa de comparar entre si asimagens bidimensionais associadas com as primeira e segunda energiasluminosas.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que a etapa de comparação das imagens é realizada através dasobreposição das imagens.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a etapa de sobreposição das imagens é realizada atravésdo emprego de uma das imagens para predizer as áreas de ocorrência devariações na outra das imagens.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12a 14, caracterizado pelo fato de que a etapa (b2) é realizada por: (b2a) con-de tempo, (b2b) direção das primeira e segunda energias luminosas no re-cipiente, durante os primeiros e segundos quadros seqüenciais de varredurano sensor e (b2c) varredura do sensor, durante os primeiro e segundo qua-dros de varredura, para se obter as imagens bidimensionais.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de que a etapa (a) compreende as etapas de: (a1) tornar estrobos-cópica uma primeira fonte de luz (14) para dirigir a primeira energia lumino-sa no recipiente, durante o primeiro quadro; e (a2) tornar estroboscópicauma segunda fonte de luz (22) para dirigir a segunda energia luminosa norecipiente, durante o segundo quadro.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que a primeira fonte de luz (14) é tornada estroboscópica emum final do primeiro quadro e a segunda fonte de luz (22) é tornada estro-boscópica em um começo do segundo quadro.

18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que o sensor de matriz de área (26) tem uma pluralidade depixels individuais de sensor, adaptados para integrar energia luminosa inci-dente sobre os mesmos, e para proporcionar sinais de pixels como uma fun-ção dessa energia luminosa integrada e em que a etapa (b) compreende aetapa adicional de: (b3) controle da integração de pixels, durante pelo me-nos um dos primeiros e segundos quadros, de modo a reduzir efeitos da luzambiente, durante a integração de pixels.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizadopelo fato de que a primeira fonte de luz (14) é tornada estroboscópica naetapa (a1) em um final do primeiro quadro e o sensor (26) é controlado naetapa (b3) para integrar energia luminosa da primeira fonte no final do pri-meiro quadro.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que a segunda fonte de luz (22) é tornada estroboscópica naetapa (a2) em um final do segundo quadro e o sensor (26) é controlado naetapa (b3) para integrar a energia luminosa da segunda fonte no final dosegundo quadro.

21. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que a segunda fonte de luz (22) é tornada estroboscópica naetapa (a2) em um começo do segundo quadro e o sensor (26) é controladona etapa (b3) para integrar energia luminosa da segunda fonte, durante atotalidade do segundo quadro.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizadopelo fato de que os pixels são dispostos em linhas múltiplas na matriz e emque o sensor (26) é varrido na etapa (b2c) pela linha de pixels, de modo queos efeitos da luz ambiente, durante a varredura do segundo quadro sãomanchados por todas as linhas seqüenciais de pixels do sensor.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizadopelo fato de que a etapa (c) compreende a etapa de comparação de cadasinal de cada pixel em cada linha varrida do sensor para o mesmo sinal depixel da linha seguinte varrida do sensor, de modo a reduzir os efeitos daluz ambiente, durante o segundo quadro.

24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12a 23, para inspeção de uma superfície de vedação (20) do recipiente (12),caracterizado pelo fato de que em que a primeira fonte de luz (14) é tal quese obtenha no sensor uma imagem bidimensional da energia luminosa re-fletida da superfície de vedação contra um fundo escuro e a segunda fontede luz (22) é tal que se obtenha no sensor uma imagem bidimensional deenergia luminosa refletida de pontos altos na superfície de vedação contraum fundo escuro.

25. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12a 24, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa adicional de (d)movimentação do recipiente em relação às fontes de luz e ao sensor e emque a etapa (b) é realizada em incrementos de movimento do recipiente.

26. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizadopelo fato de que a etapa (d) compreende a etapa de rotação do recipienteem torno de seu eixo.

27. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizadopelo fato de que a etapa (d) compreende a etapa de movimentação do reci-piente em uma direção transversal ao seu eixo.