CN115917302A - 用于平移地检测玻璃容器上的釉裂缺陷的工位和方法 - Google Patents

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Abstract

用于检测容器(2)的区段中的釉裂型缺陷的工位包括:不可变形支撑件,投影仪和成像器通过完整的连接件安装在所述不可变形支撑件上,以固定投影仪的光束方向和成像器的光轴;若干投影仪组,每组包括至少六个投影仪,所述至少六个投影仪的光束方向与包含在确定直径范围内的直径圆柱体相切;电子系统(III),被配置为检验落入全部直径范围内的容器,使得当检验其待检验的容器区段直径包含在一组直径范围内的容器时,在每个容器穿过检验区域时,电子系统通过选择性地同时启动该至少六个成像器与该组的相关联的投影仪来确保采集每个容器的至少六个图像。

Description

用于平移地检测玻璃容器上的釉裂缺陷的工位和方法
技术领域
本发明涉及检验空玻璃容器(诸如例如瓶子、罐、烧瓶)以检测可能的釉裂型(
Figure BDA0004002915860000011
glass disease,玻璃疾病)缺陷的技术领域。
更具体地,本发明涉及对制造之后在线行进的空玻璃容器上的釉裂型缺陷的检查,以确定这种容器是否满足所要求的不存在缺陷的标准。
背景技术
在空玻璃容器制造之后,对空玻璃容器进行各种检查以确定是否存在缺陷,包括是否存在釉裂。因此,已知玻璃容器中釉裂的存在通常是严重的质量问题,因为它几乎总是导致较低的机械强度。
为了检测釉裂,借助于在容器的一区域的方向上发射(会聚或稍微发散的)定向光束的投影仪(projector,投射灯),在特定的入射角下照射容器的所述区域。定向光束以特定的入射角到达容器的表面,使得光束的大部分进入玻璃壁并在玻璃中传播。如果在壁中的光路上存在釉裂,则釉裂反射光束,该光束以修改的方向离开以根据特定的输出角度离开壁,该输出角根据入射角以及釉裂的位置和形状而定。在适于由釉裂反射的光束的输出角度的特定观察角度下,观察到借助于光传感器照射的该区域,该光传感器例如是光电二极管(如专利申请EP 0 053 151中所述)、光电二极管阵列或图像传感器(诸如专利申请EP1 147 405和EP 2 082 217中的线性或矩阵相机)。该观察以特定观察角度进行,使得由釉裂型缺陷反射的入射光被光传感器收集/观察,该光传感器仅在容器围绕其竖直轴线旋转期间当光穿过釉裂时才接收光。实际上,已知的检测通常涉及使待检查的容器围绕中心轴线旋转至少一圈。
传统地,为了限制所有传送事故(诸如由突然加速和减速引起的翻倒、碰撞和堵塞),容器在生产线上、在网状或链式传送机上以可能的最稳定的平移速度传送。因此,要求每个容器围绕其竖直轴线旋转的用于检测釉裂的解决方案具有一些缺点,因为这些解决方案特别需要中断容器的平移。为了在旋转中执行该检验,容器应该显著减速并停止,使用处理系统将容器从传送机中取出,然后将容器放回以在传送机上平移。此外,这些处理系统(引导件、星形轮、驱动辊等)需针对容器形式的变化进行大量调整。特别地,形式调整通常包括拆卸和安装特定于容器型号的工具的操作,以及设置这些处理系统的操作。此外,这些处理系统非常不适于处理非圆形截面的容器。它们的速度也受到限制,通常它们会将检验线的速率减半,这是在线检验系统所不需要的。
最后,复杂的处理操作经常是断裂、线路堵塞或停止的原因,日积月累导致显著的生产率损失。容器与引导件、星形轮、驱动辊等的接触是容器的不必要劣化的来源,并且造成相当昂贵的耐磨件的维护问题。
为了克服与通过容器的旋转来检测釉裂相关的缺点,存在允许在容器平移时检测一些釉裂的装置。文献US 4 293 219给出了一种没有相机的解决方案。在该解决方案中,每个传感器都包含单个光敏元件,其收集在由其透镜的焦距及其开口限定的接收锥体中感知的所有反射光。其既不可能区分观察到的反射对象的形状,也不可能区分它们在传感器的场中的具体位置,因此不可能辨别出小目标,也就是说,不可能区分小釉裂和小杂散元素。
本申请人在市场上销售的ARGOS机器是一种利用相机检测平移中的釉裂的机器,其不需要使容器围绕其中心轴线旋转。由于拍摄到每个照明区域的图像,因此相机改善了检测。它用于检测容器的瓶口(finish)上和肩部部分上的釉裂。它实现了照明和观察头,其中根据容器的瓶口的直径来安排定向光发射器和内窥镜头。照明和观察头形成通道,在容器平移通过用于检验的设备期间容器的颈部循环通过该通道。内窥镜用于将根据各种观察方向采集的多个图像带至多个传感器(减少到两个或三个)上。例如,旨在用于检测竖直釉裂(通过顺时针或逆时针切向照明)的所有内窥镜连接到单个相机。在第一工位中,每个容器仅进行一次图像采集以检测竖直釉裂,并且在第二单独工位中,每个容器仅进行一次图像采集以检测水平釉裂。为了避免在第一工位中同时启动的发射器与接收器之间的干扰,使用通过颜色对发射器/接收器对进行分离,换言之,存在与配备有红色滤光器的内窥镜头配合的红光发射器和与配备有绿色滤光器的内窥镜头配合的绿光发射器,其仅允许在工位中减少数量的图像采集条件。
专利EP 2 434 276描述了一种机器,由于竖直平移与水平行进平移组合,因此该机器通过组合两个正交平移来检测容器颈部上的釉裂。提供处理装置以允许竖直位移。因为提升元件接合在容器的相对侧上以拾取容器的无法被检验的容器隐藏部分,所以这种处理装置体积大并且占据容器周围的空间。至少在低高度容器的情况下,容器的这些隐藏部分代表相对较大的部分。换言之,该系统不适用于小物品,诸如化妆品瓶或药瓶。另外,为了检验具有不同区段的容器的两个部分(诸如容器的瓶口和底部),该机器需要两个处理和检验工位的系列化,从而导致昂贵且麻烦的设备。
本发明旨在通过提出一种用于检验玻璃容器的工位来克服现有技术的缺点,该工位能够以高速率检测落入不同直径内的容器的不同区段中的任何釉裂。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于检测容器区段中的釉裂型缺陷的工位,所述容器具有中心轴线并且沿着平移方向行进而不围绕其中心轴线旋转,所述工位包括:
-支撑件,所述支撑件沿着路径设置,容器的至少一个区段在所述路径中循环,在用于瓶口的检验参考平面下方或在用于底部的检验参考平面上方延伸,该循环路径依次包括用于容器的入口、检验区域和出口;
-至少六个成像器,所述至少六个成像器通过安装在支撑件上而形成图像并且具有指向检验区域内部的光轴,使得通过相对于平移方向在0°与360°之间选择它们的方位角而使它们的光轴围绕容器的中心轴线分布,以使得当容器区段穿过检验区域时容器区段的周向的所有点被呈现在所采集的至少一个图像中;
-至少十二个投影仪,所述至少十二个投影仪形成若干组,每组都包括安装在支撑件上的至少六个投影仪,每个投影仪都具有光束方向并且定位在支撑件上,以使得:
(a)光束方向与以容器的中心轴线为中心的圆柱体相切,所述圆柱体的直径包含在容器区段的直径范围内;
(b)光束方向在方位角上分布,使得当投影仪被选择性地启动以通过相关联的成像器进行图像采集时,容器区段的周向上的所有点被至少一个投影仪照射;
-电子系统,所述电子系统连接到投影仪且连接到成像器,并且适于选择性地同时启动成像器与相关联的投影仪,以采集穿过检验区域的每个容器的图像,以对其进行分析,从而检测缺陷。
根据本发明:
-支撑件是不可变形本体,投影仪和成像器通过完整的连接件安装在所述支撑件上,以相对于所述支撑件固定投影仪的光束方向和成像器的光轴,该支撑件包括自由体积,所述自由体积至少包括仅根据容器在检验区域中的直线平移由容器的轮廓产生的体积,成像器和投影仪位于该自由体积外部;
-多组投影仪,每组包括至少六个投影仪,所述至少六个投影仪的光束方向与圆柱体相切,所述圆柱体的直径包含在确定直径范围内,这些直径范围从一组到另一组是不同的并且取决于容器区段的直径;
-投影仪的组具有的光束方向具有仰角,所述仰角的绝对值在0°与45°之间并且符号与相关联的成像器的光轴的仰角相反;
-成像器具有光轴,所述光轴的仰角的绝对值在0°与60°之间并且符号与相关联的投影仪的光束方向的仰角相反;
-电子系统被配置为检验落入所有所述直径范围内的容器,使得在待检验的容器区段直径包含在一组直径范围内的容器的检验期间,当每个容器穿过检验区域时,电子系统通过选择性地同时启动至少六个成像器与所述组的相关联的投影仪来确保采集每个容器的至少六个图像。
根据实施例的一个有利变型,不同组的投影仪以并排和/或以并置的方式包括每组的可控投影仪的布置而设置,所述布置被重复以围绕容器的中心轴线在方位角上分布可控投影仪。
根据实施例的另一有利变型,投影仪的组包括若干子组,每个子组都包括至少六个投影仪,并且每个都具有至少5°的不同绝对值的仰角。
有利地,每组都包括:至少六个投影仪,它们的光束方向具有以方位角在顺时针切向容器区段上的入射;以及至少六个投影仪,它们的光束方向具有以方位角在逆时针切向容器区段上的入射。
例如,支撑件界定具有宽度的自由体积,使得定位在与自由体积相同高度处的投影仪具有方位角在+5°与+175°之间以及在+185°与+355°之间的光束方向。
根据实施方式的一个优选示例,支撑件界定用于对应于容器的瓶口或底部的容器区段的循环路径。
为了具体检测水平釉裂,至少六个投影仪的若干分组通过完整的连接件安装在支撑件上,同时位于自由体积外部,分组的投影仪照射包含在直径范围内的容器区段,所述范围从一个分组到另一个分组是不同的,在由相关联的成像器进行的每次图像采集期间,分组的投影仪以与所述相关联的成像器同步的方式被选择性地启动,使得待检验的容器区段的周向的所有点被至少一个投影仪照射,分组的投影仪具有根据与相关联的成像器的光轴的仰角相同符号的仰角的光束方向。
通常,支撑件具有两个开口,所述两个开口根据固定轮廓彼此直径相对地布置,并且限定容器的循环路径的入口和出口并且界定自由体积。
根据实施例的一个有利特征,支撑件包括用于成像器和投影仪的定位系统,从而确保投影仪的光束方向和成像器的光轴相对于用于支撑件的参考平面的唯一位置。
根据一个优选示例性实施例,用于成像器和投影仪的定位系统布置在支撑件上,以允许它们安装在支撑件的外表面上,支撑件包括多个孔,用于供成像器接收和/或投影仪发射的光通过。
有利地,支撑件是具有多面体形状或至少一个截头球体形状的不可变形的中空本体。
本发明的另一个目的是提出一种检验设备,所述检验设备包括:
-至少一个根据本发明的检验工位;
-至少一个运输系统,所述至少一个运输系统适于确保容器仅根据直线平移方向在每个支撑件的循环路径中行进而不旋转。
根据实施方式的一个变型,根据本发明的检验设备包括:
-用于检验容器的瓶口的工位,所述工位设置有支撑件,所述支撑件界定用于容器的与瓶口对应的区段的循环路径,和/或
-用于检验容器的本体的工位,所述工位设置有支撑件,所述支撑件界定用于容器的与本体对应的区段的循环路径,和/或
-用于检验容器的底部的工位,所述工位设置有支撑件,所述支撑件界定用于容器的与底部对应的区段的循环路径。
根据这样的设备,设置装置允许由运输系统移动的容器的检验参考平面与支撑件的参考平面重合。
本发明的另一个目的是提出一种用于检测具有中心轴线的容器的至少一个区段中的釉裂型缺陷的方法,所述方法使得:
-为待检验的容器区段选择确定数量的直径范围;
-容器仅根据直线平移方向移动而不围绕其中心轴线旋转,以在支撑件的循环路径中行进,支撑件依次包括用于容器的入口、检验区域和出口;
-投影仪和成像器通过完整的连接件安装在支撑件上,以相对于支撑件固定投影仪的光束方向和成像器的光轴,该支撑件包括自由体积,所述自由体积至少包括仅根据容器在检验区域中的直线平移由容器的轮廓产生的体积,成像器和投影仪位于该自由体积外部;
-至少六个成像器,所述至少六个成像器形成图像并且具有指向检验区域内部的光轴,所述至少六个成像器安装在支撑件上,使得它们的光轴通过相对于平移方向在0°与360°之间选择它们的方位角而围绕容器的竖直轴线分布,使得当容器区段穿过检验区域时容器区段的周向的所有点被呈现在所采集的至少一个图像中,成像器具有光轴,所述光轴的仰角具有在0°与90°之间的绝对值并且符号与相关联的投影仪的光束方向的仰角相反;
-投影仪形成若干组,每组都包括至少六个投影仪,所述至少六个投影仪的光束方向与圆柱体相切,所述圆柱体的直径以容器的中心轴线为中心并且包含在确定直径范围内,这些直径范围从一组到另一组是不同的并且根据容器区段的直径而变;
-所述组的投影仪具有光束方向,所述光束方向的仰角的绝对值在10°与45°之间并且符号与相关联的成像器的光轴的仰角相反,所述光束方向在方位角上分布,使得当投影仪被连续启动以由相关联的成像器进行图像采集时,容器区段的周向上的所有点被至少一个投影仪照射;
-在检验其容器区段直径包含在一组直径范围内的容器的阶段期间,选择性地且与相关联的所述组的投影仪同时地启动所述至少六个成像器,以采集穿过检验区域的每个容器的至少六个图像,以对其进行分析,从而检测缺陷。
根据本发明的方法有利地包括设置阶段,在该设置阶段期间,至少取决于待检验的容器区段的直径范围:
-在所有成像器中记录采集参数组(sets of acquisition parameters)的列表,所述采集参数组包括集成时间(integration time,积分时间)、增益、ROI的坐标和/或禁止采集的信息;
-所有投影仪中记录在照明参数组(sets of illumination parameters)的列表,所述照明参数组包括时间和/或光强度和/或禁止照明的信息。
根据所述方法的另一方面,在检验每个容器的阶段期间:
-一方面,同时向成像器发送(address to,寻址)至少第一信号,所述第一信号根据从其自身的采集参数组的列表中获取的采集参数组为每个成像器触发图像的采集,并且另一方面,向投影仪发送信号,所述信号根据从其自身的照明参数组列表中获取的照明参数组来触发每个投影仪对容器的照明,其中参数之一可能意味着不进行照明;
-一方面,以时移方式同时向成像器发送至少第二信号,所述第二信号根据从每个成像器的列表中获取的另一采集参数组触发另一次图像的采集,并且另一方面,向投影仪发送第二信号,所述第二信号根据另一照明参数组来触发投影仪对容器的照明。
附图说明
[图1A]图1A是相对于容器的位移方向横向地示出了根据本发明的设备的一部分的一个示例性实施例的示意图。
[图1B]图1B是相对于容器的位移方向横向地示出了根据本发明的设备的一部分的另一示例性实施例的示意图。
[图1C]图1C是示出了沿着容器的位移方向截取的根据本发明的设备的一部分的一个示例性实施例的竖直平面示意图。
[图1D]图1D是示出了在水平面中截取的根据本发明的设备的一部分的一个示例性实施例的示意性俯视图。
[图2]图2是示出了被检验的容器的一个示例的示意性截面图。
[图3A]图3A是示出了在容器的瓶口处存在竖直釉裂的立体图。
[图3B]图3B是示出了图3A所示的竖直釉裂的检测原理的俯视图。
[图3C]图3C是沿着图3A的线C-C截取的正视截面图,示出了竖直釉裂的检测原理。
[图3D]图3D是解释投影仪相对于容器的定位的立体图。
[图3E]图3E是解释投影仪相对于容器的定位的水平面视图。
[图3F]图3F是解释投影仪相对于容器的方位角上的照明的视图。
[图3G]图3G是类似于图3F的视图,其解释了具有不同区段直径的容器的周向的用于切向入射照明的投影仪的方位角定位。
[图4]图4是示出了容器所通过的或在容器在检验工位中线性位移期间所产生的体积的示意性立体图。
[图5]图5是示出了在检验工位中将投影仪和成像器安装在支撑件上的一个示例的示意性立体图。
[图6]图6是图5所示的检验工位的正视截面图。
[图7]图7是图5所示的检验工位的俯视图。
[图8A]图8A是容器的示意性正视图,示出了竖直釉裂和水平釉裂的示例。
[图8B]图8B是容器底部的示意性仰视图,示出了底部中的径向和圆形类型的釉裂的示例。
[图8C]图8C是示出了用于检测容器底部中的釉裂的照明和观察原理的示意性仰视图。
[图8D]图8D是示出了用于检测容器底部中的釉裂的具有一系列投影仪的照明和观察原理的示意性仰视图。
[图9]图9是示出了用于成像器的控制电路的一个示例性实施例的示意图。
[图10]图10是示出了用于投影仪的控制电路的一个示例性实施例的示意图。
具体实施方式
如图1A和图1B所示,本发明的目的涉及一种用于在线检查属于一系列的空玻璃容器2的机器I,以便检测可能的釉裂型缺陷D。因此,机器I包括一个或多个检验工位I1、I2、……,每个检验工位都具有检验区域Zi,在每个检验区域中,使用本身已知的任何类型的运输系统II使容器2沿着平移方向F行进。如将在说明书的其余部分中说明的,容器2仅沿着直线平移被驱动,而没有围绕其自身的旋转运动。
通常,容器2具有被认为是对称轴线或旋转对称轴线的中心轴线A。因此,如图2所示,容器2具有内部由内表面4界定并且外部由外表面5界定的玻璃壁3。传统地,容器2是中空物体,其壁3沿着中心轴线A从底部到顶部形成有:连接到跟部6'的底部6,本体7从该跟部上升,通过连接到颈部或颈环9的肩部8延伸,以瓶口10结束,瓶口限定允许填充或排空容器的口部10e。
在瓶子和一些烧瓶的情况下,与罐相反,颈部9对应于容器的相对于本体7具有变窄直径的部分。肩部8是本体7与颈部9之间的连接部分。对于一些罐和一些其他烧瓶,肩部8将本体7直接连接到瓶口10。颈部9的上部由瓶口形成,该瓶口包括在瓶口10的上端处的瓶口表面10',该瓶口表面是垂直于容器的中心轴线A的横向面。瓶口10通常包括相对于颈部9径向向外突出的凸缘10”。这种凸缘10”的下端形成轴向面向下的横向环形表面(称为反向瓶口(counter–finish)),并且该横向环形表面界定瓶口10的下端。
通过考虑相对于容器的设计平面的完美、均匀和理想的玻璃分布,中心轴线A被认为是具有圆形截面的容器的对称轴线。显然,实际的容器不是严格对称的。玻璃的分布略微不均匀。一些容器具有浮雕装饰或瓶口网(finish net)等。最后,许多称为“造型物品”的容器模型具有非圆形截面的本体。在大多数情况下,即使对于造型物品,中心轴线A也对应于与限定瓶口表面10'的平面正交并且以圆形的口部10e为中心的轴线。
瓶口表面10'限定了被称为用于瓶口的检验参考平面Prib的上平面,该上平面垂直于中心轴线A。容器2的底部6限定了被称为用于容器的底部的检验参考平面Prif的下平面,该下平面垂直于中心轴线A。类似地,可以限定被称为用于本体的检验参考平面Pric的中间平面,该中间平面垂直于中心轴线A。这些检验参考平面Prif、Prib、Pric平行于容器的传送平面Pc。
根据本发明,在用于检验设备1的至少每个工位中,使用本身已知的所有类型的运输系统II在水平传送平面Pc中运输容器2。应当注意,在生产线上,在不同的检验工位I1、I2等的上游和下游,容器2以其底部搁置在板条式或链式传送机上的方式被运输。链条的表面限定大致水平的传送平面。通过称为输入传送机的传送机将容器带到检验工位,然后在检验后容器被重新放置在称为输出传送机的传送机上,输入传送机和输出传送机具有相同传送平面。该传送平面通常是水平的,并且在传送期间,支承在其底部上的容器的中心轴线保持竖直。出于工厂配置的原因,可以设想传送平面相对于水平面轻微倾斜,例如传送机上升。显然,检验工位在其安装在线路上期间适配于这些配置。按照惯例,认为传送平面是水平的,并且容器的中心轴线是竖直的。
在本申请中,容器2的位移方向F沿着参考系X、Y、Z的水平轴线X建立,该参考系包括垂直于水平轴线X的竖直轴线Z和垂直于竖直轴线Z且垂直于水平轴线X的横向轴线Y,并且X和Y位于平行于容器传送平面Pc(其为水平的)的平面中。
使用运输系统II使容器2在每个检验工位I1、I2、……中仅沿着水平直线轨迹行进,此外,该运输系统必须不妨碍容器的检验。例如,在检验容器的瓶口的情况下(图1A的左部),运输系统II是传送带,容器2通过其底部6支承在该传送带上,而在检验容器的底部6的情况下(图1A的右部),运输系统II被制成设置有包围本体的成对的相对的侧带的传送器的形式,以便通过与容器2的本体7接触来确保保持,或者该运输系统被制成类似的传送器的形式,其通过与容器的颈部(例如与反向瓶口10”)接触来确保保持(图1B的右部)。因此,容器2在平行于由水平轴线X和横向轴线Y限定的平面的水平传送平面Pc中被运输。平移是在平行于按照惯例选择的参考系的轴线X的方向F上进行的。
在图1A所示的示例中,设备1依次包括用于检验容器的瓶口的工位I1(图1A的左部)和用于检验容器的底部6的工位I2(图1A的右部)。当然,该示例仅通过说明的方式给出,例如,设备1能够包括不同数量的检验工位和用于检验容器的其他区域(诸如本体)的工位。
在每个检验工位I1、I2、……中,容器2不经历围绕它们的中心轴线A的受控旋转。这意味着可能发生容器围绕它们的中心轴线A的旋转,但是以不受控制的方式,例如由于与运输系统的固定引导件的接触所致。优选地,在每个检验工位中,特别是在检验区域中,容器2在沿着位移轨迹F移动的同时,在围绕它们的中心轴线A旋转方面是被固定的。优选地,在这些检验工位中的每个中,容器2在操作中不经历它们沿着位移轨迹的位移停止。然而,控制容器之间的间隔(换言之,在设备中行进的两个连续容器2之间的自由间距)通常是有用的,甚至是必要的。
为此,如果设备上游的容器的间隔不足,则可以使用安装在容器的位移轨迹上的间隔装置。这种间隔装置(此外其是已知的并且这里未描述)优选地在设备的第一检验工位的上游通过产生容器的加速来操作。因此,一旦在设备的上游间隔开,在操作中,容器就没有必要沿着位移轨迹再经历其位移的加速或其位移的减速。然后,容器的位移是稳定的,并且避免了事故、碰撞、翻倒和积聚,这确保了稳定的生产率和最佳的吞吐量。
优选地,由运输系统II确定的轨迹在检验工位之间也是直线的,因此沿着整个检查线是直线的。因此,根据本发明,容器可以在釉裂检测检验期间以均匀的直线运动行进,因为本发明不施加任何旋转、积聚、加速或减速。然而,本发明不排除在两个工位之间存在轨迹或轨迹方向的变化。类似地,本发明不排除在两个工位之间存在存储台(storagetable type)型的装置,其中可以积聚容器。
在玻璃容器2的制造结束时,通过光线不接触地检验玻璃容器2,以便通过根据本发明的设备I检测釉裂型缺陷,所述设备包括一个或多个检验工位I1、I2、……,其目的在于检查容器的特定区域,该特定区域稍后将由容器区段或待检验的容器区段指定。待检验的容器区段对应于容器的壁的从垂直于容器的中心轴线A的平面延伸并且在沿着中心轴线A截取的有限高度以上延伸的部分。例如,可以计划将从瓶口表面平面延伸的瓶口10、从定位平面延伸的底部6、在垂直于法向轴线A的平面的任一侧上延伸或位于垂直于法向轴线A的两个平面之间的容器的本体7或肩部8的至少一部分作为容器区段进行检验。
釉裂是像细裂纹一样的缺陷,其通常从容器壁厚度上的表面延伸。釉裂可以是在壁厚度上从壁的内表面4到外表面5的贯穿裂纹。然而,它通常是非贯穿裂纹D,该非贯穿裂纹通常通向外表面5,或者如图3A至图3C所示,位于内表面4上。釉裂作为裂纹可被认为是由容器壁的材料的两个表面元件界定。这两个表面元件彼此面对,并且通常可被认为是彼此平行的,由薄的、甚至无限小的空气层分开。这两个几乎平行的表面元件具有两个屈光度,因此根据镜面反射定律,釉裂反射以一定入射角到达这些表面上的光。这就是为什么通常通过光束在釉裂上的反射来检验玻璃容器的原因。
这些表面元件通常是非平面的,因此是翘曲的,相对于形成有釉裂的容器壁区域可以具有非常不同的构造和定向。在非晶体材料中,裂纹不沿着解理面(cleavage plane,晶体的裂开面)扩散。然而,釉裂具有与裂纹中释放的应力的方向相对应的优选的一般形状和定向。为了定义釉裂的定向惯例,可以首先通过考虑这些表面元件可以近似为近似平面或一系列近似平面来进行近似。
在玻璃容器领域中,对于容器的圆柱形或圆锥形部分(因此对于颈部、套环、肩部、本体和凸边),本领域技术人员习惯于基于裂纹相对于容器2的中心轴线A(其被认为是竖直的)的主要定向在被称为竖直釉裂的釉裂和被称为水平釉裂的釉裂之间进行区分。因此,被称为竖直釉裂的釉裂具有这样的表面元件,所述表面元件具有竖直近似平面或相对于竖直方向具有小于45度角、优选地小于30度角的倾斜度。平面相对于竖直方向的倾斜度被定义为该平面的法线与水平平面之间的锐角。应注意,竖直平面可以是包含容器的中心轴线的径向平面或平行于该轴线并与这样的径向平面形成角度的平面。在图8A中示出被称为竖直釉裂Dv的釉裂的示例。因此,被称为水平釉裂的釉裂具有这样的表面元件,所述表面元件具有水平近似平面或相对于水平方向具有小于45度角、优选地小于30度角的倾斜度。平面相对于水平方向的倾斜度被定义为该平面的法线与竖直方向之间的锐角。在图8A中示出被称为水平釉裂Dh的釉裂的一个示例。
关于位于容器底部(其可以呈圆盘或圆锥的形式)中的釉裂,如图8B所示,可以区分在底部中径向延伸的径向釉裂Dr和在容器底部中以圆弧延伸的圆形釉裂Dc。当然,其他釉裂具有任何实际形状。
由根据本发明的检测设备实现的检测釉裂类型缺陷的公知原理是基于对入射光束的镜面反射的检测。镜面反射是指光束在类似于反射镜的反射表面上的反射,因此具有零散射或可忽略的散射,其中反射角等于入射角。因此,每个检测工位I1、I2、……包括照明容器的可控定向光发射器E1、E2、……Ei、……En,所述容器的来自釉裂的镜面反射由相机或可控拍摄头C1、C2、……Ci、……、Cn检测,如将在说明书的其余部分中详细描述的(图8A至图8D、图10C)。
至少为了检测竖直釉裂或径向釉裂,通常使用定向光发射器E1、E2、……Ei、……En,每个定向光发射器沿着确定的光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn发射定向光束。定向入射光束是具有光束轴或方向的光线的光束,并且其光线包含在围绕该光束轴的照明的立体角内,该立体角很小。例如,光束的立体角是包含光束的所有光线的圆形截面的圆锥的立体角。为了简单起见,建议不以球面度定义立体角,而是在发散度测量平面中定义入射光束的发散角,该发散度测量平面是包含立体角的轴线的立体角的截面平面。通常,在检验区域中使用具有小于30度角、优选地小于25度角、甚至更优选地小于20度角的发散角的入射光束。定向入射光束可以是激光束或由光束轴和光束直径限定的另一平行射线光束。窄入射光束可以是检验区域中的会聚射线光束或发散射线光束。
以这种方式,由定向光发射器照明的容器的表面元件从其接收包括接近入射角的光线的光束,换言之,入射角差小于30度,甚至25度,甚至20度:在这种意义上,它们被称为定向的。照射容器外表面的相同部分的若干定向光发射器允许获得与来自另一个定向光发射器的入射角不同的入射角,所述入射角适于揭示相对于容器外表面的不同定向釉裂。
位于检验区域中并因此由给定的定向光发射器照明的容器区段可以被包含在直径范围为5毫米至14毫米的圆中。根据其他变型,由给定的定向光发射器如此照明的容器区段可以包含在直径范围为5毫米至120毫米的圆中。被照明的容器区段可以是矩形的,例如具有高达100毫米或120毫米的水平宽度以覆盖整个瓶口,并且例如具有60毫米的高度以覆盖瓶口的高度。当然,瓶口通常是圆柱形的,并且光束的矩形截面只能通过假想与光束的轴线正交的发光平面来观察,定位在检验区域中的容器的瓶口表面或中心轴线附近。
用于实现检测的光线位于照相场中,优选地具有包含在100纳米与20微米之间的波长,更优选地在可见照相场中,具有包含在380纳米与900纳米之间的波长。
在本发明的上下文中,检验设备I包括被称为可控定向光发射器E1、E2、……Ei、……En的定向光发射器,为了简单起见,在说明书的其余部分中被称为投影仪。这些投影仪的接通和断开由电子系统III电控制。因此,可以电检查发射光脉冲的持续时间以及诸如发射光的强度或光谱组成或颜色等光学特性。
投影仪E1、E2、……Ei、……En包括光源和通常的光学调节装置,该光学调节装置终止于光发射表面,光束通过该光发射表面在待检验的容器区段的方向上发射。例如,光源是发光二极管、白炽灯丝、电弧源或荧光源(氖、等离子体等)。调节装置可以包括光学透镜、光学聚光器、反射镜、光导(特别是光纤)、虹膜、掩模等中的一个或多个光学部件。掩模是指在其中心具有切口的不透明件,并且旨在通过阻挡使通过其的光束成形。
通常,投影仪包括调节装置,该调节装置包括至少一个光学透镜。投影仪可以包括调节装置,该调节装置包括掩模,该掩模定位成通过与容器的表面或表面部分光学共轭来投影,使得待检验的容器区段被界定。矩形掩模允许待检验的容器区段是矩形的。因此,掩模或光阑限定了光束的横截面形状,其采取矩形或圆形形状。例如,通过用与光束方向正交的虚拟平面分割光束来观察该截面。因此,可以认为光束由圆锥形或金字塔形截面的包络界定。光源和光学调节装置的光学部件是投影仪的光学元件。可以设想设备中的一个或若干或所有投影仪具有它们自己的单独光源。然而,可以设想,若干投影仪共享公共光源。在这种情况下,它们可以各自具有其自己的调节装置,以单独的光发射表面结束,即使若干发射器的调节装置可以在其单独的光发射表面上游包括一个或若干公共光学部件。通常,公共源可以与包括若干光纤的光纤束相关联,其中每个光纤或若干组光纤中的每一组属于单独的投影仪的调节装置。投影仪通常具有小的光发射表面。投影仪的发射表面优选地内接在直径包含在4毫米与30毫米之间的圆内。为了电气地检查照明参数(诸如颜色和/或点火时间和/或光强度),可以使用稍后在说明书中描述的投影仪的特定设计。
由于釉裂的定向的变化和很大程度上随机的性质,并且由于至少针对竖直釉裂使用定向入射光束,因此需要提供若干定向入射光束和至少一个光接收器,以能够检测容器的待检验区域中的可能的釉裂。通常,提供若干光接收器以收集入射光束在釉裂上的镜面反射。
在说明书的其余部分中,这些光接收器或可控拍摄头(诸如相机)由成像器C1、C2、……Ci、……Cn表示。在本发明的框架内,这些成像器由允许控制拍摄时刻及其采集参数的电子系统III电控制。为了电性检查采集参数(诸如感兴趣区域和/或集成时间和/或电子增益),可以使用稍后在说明书中描述的成像器的特定设计。通常,成像器C1、C2、……Ci、……Cn分别具有指向检验区域Zi内部的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn和覆盖全部或部分待检验的容器区段的视场。成像器C1、C2、……Ci、……Cn包括光传感器和通常相关联的光学调节装置,该光学调节装置以光输入表面结束,收集的光线通过该光输入表面在光传感器的方向上进入光接收器。光传感器例如是光电传感器,其可以是例如CCD型或CMOS型。光学调节装置可以包括光学透镜、反射镜、光导(特别是光纤)、固定光圈(诸如掩模)或可调节光阑(诸如虹膜光阑)等中的一个或多个光学部件。换言之,光传感器的敏感区域可以布置在距光接收器的光输入表面一定距离处,并且还可以具有不同的定向。调节装置在光传感器上形成待检验的容器区段或待检验的容器区段的一部分的图像,通常是线性或二维图像。它通常使容器的外表面的至少一部分与传感器的敏感表面光学共轭。它还限定成像器C1、C2、……Ci、……Cn的光轴或视轴AC1、AC2、……ACi、……ACn。
光传感器和光学调节装置的光学部件是成像器C1、C2、……Ci、……Cn的光学元件。可以设想,检验工位的成像器C1、C2、……Ci、……Cn中的一个或若干或全部具有其自己的单独的光传感器。然而,可以设想,若干成像器共享公共光传感器。在这种情况下,具有公共光传感器的成像器可以各自具有其自己的光学调节装置,以单独的输入发射表面结束,即使若干相机的调节装置在其单独的光输入表面下游可以包括一个或若干公共光学部件。在优选的实施例变型中,所有成像器配备有CCD或CMOS型的二维图像传感器,并且配备有作为调节装置的物镜,整体形成通常所说的矩阵相机。
根据本发明,在检验工位I1、I2、……中,投影仪E1、E2、……Ei、……En和成像器C1、C2、……Ci、……Cn通过完整的连接件13安装在形成不可变形本体的支撑件14上,以相对于支撑件14固定投影仪的光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn和成像器的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn。换言之,投影仪的光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn和成像器的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn相对于支撑件14的参考平面Prfs是固定的。
应当理解,即使工位允许对容器2(该容器一方面仅沿直线平移移动,并且另一方面具有不同尺寸)进行检验,投影仪E1、E2、……Ei、……En和成像器C1、C2、……Ci、……Cn也安装成没有互相移动的可能性。
为此目的,投影仪E1、E2、……Ei、……En和成像器C1、C2、……Ci、……Cn安装在支撑件14上,位于与自由体积Vt对应的用于容器的循环路径之外,该自由体积至少包括由容器2的轮廓仅根据容器在每个检验工位的检验区域Zi中的水平平移而产生的体积。如图4所示,该自由体积Vt至少对应于容器的轮廓,也就是说对应于在垂直于水平或传送平面Pc的竖直平面Y、Z中截取的容器的截面,该截面是在检验区域中的容器的整个水平直线位移上截取的。当然,该自由体积Vt可以具有尺寸大于容器轮廓的截面。这样的话,投影仪E1、E2、……Ei、……En和成像器C1、C2、……Ci、……Cn不干扰容器在检验区域Zi中的水平线性位移。
如图5至图7中更具体地示出的,支撑件14是不可变形的中空本体,容器2的循环路径Vt穿过该中空本体,使得投影仪E1、E2、……Ei、……En和成像器C1、C2、……Ci、……Cn定位在循环路径周围,其中光束方向和光轴指向支撑件14的内部,更具体地,指向循环路径Vt。
该支撑件14可以以任何合适的方式制成,以构成不可变形的中空本体。当然,不可变形本体的概念应理解为处于固态的本体的概念的理想化,其被认为是刚性的且忽略任何变形。该支撑件14可以由单件形成,或者由刚性组装在一起的若干件形成,如附图中的示例所示。
支撑件14具有例如多面体的形状,或者如在图5至图7中所示的示例中,具有若干球体部分的截头球体的形状。更具体地,支撑件14包括半球形形状的壳体14a,该壳体通过连接臂14b刚性地连接到两个互补的壳体14c和14d,该两个互补的壳体为来自与形成壳体14a的球体相同的球体的球体部段的形式。支撑件14的球形形状促进了拍摄头的工作区域的定位,也就是说,它允许将每个成像器的聚焦区域放置在检验区域Zi中。
如上所述,支撑件14适于限定或界定容器的循环路径Vt。为此目的,支撑件14包括入口16、检验区域Zi和出口17。入口16和出口17对应于彼此径向相对地布置在支撑件14中的两个开口,并且由中空支撑件的内部空隙体积形成的检验区域Zi在这两个开口之间延伸。
支撑件14适于确保投影仪E1、E2、……Ei、……En和成像器C1、C2、……Ci、……Cn的有效且容易的刚性安装。
支撑件14包括用于每个成像器C1、C2、……Ci、……Cn和每个投影仪E1、E2、……Ei、……En的定位系统21,从而确保每个投影仪的光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn和每个成像器的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn中每一个相对于支撑件14的参考平面Prfs的唯一位置。这样的定位系统21允许相对于支撑件14的参考平面Prfs、投影仪的光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn和成像器的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn容易地固定。这样的定位系统21可以以任何适当的方式制造,并且包括例如布置在支撑件上以各自构成用于成像器和/或投影仪的外壳的定位壳体的平面,和/或布置在支撑件中以接收由成像器和/或投影仪的外壳承载的定心销的孔口。
根据附图中所示的示例性实施例,用于成像器和投影仪的定位系统21布置在支撑件14上,以允许它们安装在支撑件14的外表面上。根据该示例,支撑件14包括多个孔22,用于供由成像器C1、C2、……Ci、……Cn接收和/或由投影仪E1、E2、……Ei、……En发射的光通过。例如,孔22以及定位系统21沿着球体的平行方向均匀地布置,以构成针对成像器和投影仪的安装可能性。当然,用于成像器和投影仪的定位系统21可以布置在支撑件14上,以允许它们安装在支撑件14的内表面上。
最后,投影仪E1、E2、……Ei、……En和成像器C1、C2、……Ci、……Cn通过完整的连接件13刚性地组装在支撑件14上,该连接件可以以任何合适的方式形成,诸如例如使用螺帽系统、夹具或甚至粘合装置。因此,这些完整的连接件确保了投影仪E1、E2、……Ei、……En和成像器C1、C2、……Ci、……Cn被安装而没有相对于支撑件14移动的可能性。
这种设计促进了投影仪E1、E2、……Ei、……En和成像器C1、C2、……Ci、……Cn的初始定位,而且促进了它们在维护操作期间的安装和拆卸操作。
投影仪和成像器在支撑件14上的安装操作使得成像器的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn和投影仪的光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn相对于支撑件14的参考平面Prfs限定。有利地,每个检测工位都包括设置装置,该设置装置允许由容器的平移系统II移动的容器的检验参考平面Prif、Prib或Pric与支撑件14的参考平面Prfs重合。通常,该设置装置可以允许支撑件14相对于传送平面和/或用于容器的传送平面相对于支撑件14竖直移动,以使得取决于被检验的容器2的高度,用于容器的检验参考平面Prif、Prib或Pric与用于支撑件14的参考平面Prfs重合。
当然,支撑件14的形状适配于可被检验的容器组的尺寸和待检验的容器区段的类型,以在允许它们通过的同时,确保它们的检验。图1A允许示出支撑件14的两种不同配置。该图1A在左侧部分示出了用于容器的瓶口的检验工位,而右侧部分示出了用于容器的底部的检验工位。对容器的这两个部分的检验可能导致成像器和投影仪在支撑件14上的不同设置,并且因此导致支撑件14的不同形状。
通常,设备1能够依次包括:
-用于检验容器的瓶口的工位,设置有支撑件14,所述支撑件界定用于与瓶口对应的容器区段的循环路径,和/或;
-用于检验容器的本体的工位,设置有支撑件14,所述支撑件界定用于与本体对应的容器区段的循环路径,和/或;
-用于检验容器的底部的工位,设置有支撑件14,所述支撑件界定用于与底部对应的容器区段的循环路径。
根据本发明的一个特征,根据本发明的每个检验工位I1、I2、……能够检验容器2,其待检验的部段具有被分类在不同直径范围内的不同直径。对于检验工位,由此选择区段的直径范围和不同范围的数量。通过非限制性示例性实施例,相同的检验工位可以被设计成检验容器区段的四个不同直径范围,即,例如,6mm至22mm、22mm至32mm、32mm至53mm和53mm至82mm。容器区段的这些直径范围可能不是完全不相交的。
根据本发明的用于检测竖直釉裂的另一特征,投影仪E1、E2、……Ei、……En形成若干组,每组都包括至少六个投影仪,该至少六个投影仪的光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn与具有包含在确定区段的直径范围内的直径的圆柱体相切。当然,在假定容器相对于固定的投影仪E1、E2、……Ei、……线性位移的情况下,在由成像器C1、C2、……Ci、……Cn拍摄时考虑切向光束方向。如图3D和图3E中更具体地示出的,容器区段的直径范围包括最小直径dmin和最大直径dmax。圆柱体CY具有等于或大于最小直径dmin且等于或小于最大直径dmax的直径。此外,为了检验容器区段的直径范围,投影仪E1、E2、……Ei、……En的光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn与包含在该区段直径dmin–dmax的范围内的直径的圆柱体CY相切。通过考虑光束的宽度而正确地覆盖间隔dmax–dmin。如果光束较窄,则应该增加该范围的数值并因此增加投影仪的数量。相反,如果光束太宽,则图像捕获之间的干扰的风险增加,并且还失去了期望准确的光束方向的选择。根据一个优选的变型,间隔dmin–dmax包含在10mm与30mm之间。
如上所述,容器区段的直径范围从一组到另一组是不同的,并且是根据容器区段的直径而变的。在适配于检验容器区段的四个不同直径范围的示例性实施例中,投影仪E1、E2、……Ei、……En形成四组,每组都包括至少六个可控定向光发射器。应当理解,每组投影仪均适配于照明容器区段的组与组之间不同的确定直径范围。
以互补的方式,每组的投影仪E1、E2、……Ei、……En固定在支撑件14上,使得光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn在方位角上分布,以使得当所述投影仪被选择性地启动以由成像器C1、C2、……Ci、……Cn进行图像采集时,待检验的容器区段i的周向的所有点均由投影仪E1、E2、……Ei、……En中的至少一个照射。换言之,为了检验落入确定区段直径范围内的每个容器,形成检验该直径范围的组的一部分的投影仪E1、E2、……Ei、……En允许在沿着循环路径行进期间照明被检验的区段的整个周边并通过至少六个成像器采集图像。
如在前面的描述中所出现的,每个容器的检验需要在确定的持续时间内连续启动相关联的发射器的一些同时选择的成像器。这些持续时间可以使得在图像采集期间,认为被检验的容器占据检验区域Zi中的固定或非固定位置。
为了正确检测釉裂,投影仪的照明光束必须沿着特定的入射方向、特定的入射角到达待检验的容器区段,并且也必须在确定的方向下进行成像器的观察。投影仪的光束方向是光到达容器所遵循的方向。观察方向是成像器的光轴的方向,其指向容器。按照惯例,光束方向(对于投影仪)和观察方向(对于成像器)由它们的方位角、它们的仰角以及它们的径向或切向、顺时针切向或逆时针切向入射角定义如下。方位角是以俯视图中的位移方向F(或X轴线)和三角方向作为参考的X、Y平面中的光束方向的投影角度,从0°到360°。方位角Az在图1D和图3F中示出。同样按照惯例,如图1A和图1C所示,投影仪DE1、DE2、……DEi、……DEn的光束方向或成像器C1、C2、……Ci、……Cn(因此它们的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn)的观察方向的仰角El是它们与正交于中心轴线A的平面(例如与检验参考平面Prif、Prib、Pric)的角度。因此,在由此平行于中心轴线A的竖直平面中测量该角度,包含光束方向或光轴,与方向F(或轴线X)具有光束方向或光轴的方位角Az。在竖直平面中测量的仰角El取自三角方向,当投影仪或成像器相对于X、Y平面处于高角度拍摄时,为正的从0到90°,并且当投影仪或成像器相对于X、Y平面处于低角度拍摄时,为从0到-90°。在图1C中,径向平面具有90°的方位角,而在图1A中,径向平面具有零方位角。
因此,至少六个成像器的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn的观察方向优选地实际上是径向的,因此指向检验区域Zi的中心。在采集图像时,它们通过实际上瞄准中心轴线A来观察容器。因此,认为观察方向(换句话说,所述成像器的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn)是径向的。当它们的观察场足够宽时,这样的成像器可以在容器位移穿过检验区域Zi期间以完整的方式共同观察若干直径范围的整个被检验区段。
检验工位不仅包括具有不同方位角和仰角的投影仪(如稍后将描述的),而且还需要在启动投影仪时区分在容器2上的撞击点处的光束方向的入射角。检验工位包括具有光束方向入射角的投影仪,该光束方向入射角被称为径向的(换句话说,包含穿过中心轴线A的方向的竖直平面,如图1D所示),或者被称为与圆柱体相切(如图3B、图3F和图3G所示,其是光束在水平面X、Y中的投影视图)。例如,如图3F所示,为了能够检验待检验的容器区段的整个周边(其是圆柱形的,像瓶口一样),光束E1至E12具有不同的方位角。光束在它们被触发时与待检验的容器区段的圆柱体相切地入射。可以看出,投影仪E2、E4、E6、E8、E10、E12具有在方位角上分布的光束方向DE2、DE4、DE6、DE8、DE10、DE12,其与瓶口相切,并且光顺时针入射,而投影仪E1、E3、E5、E7、E9、E11具有在方位角上分布的光束方向DE1、DE3、DE5、DE7、DE9、DE11,其与瓶口相切,并且光逆时针入射。此后,顺时针或逆时针入射将隐含地指定与一圆柱体(该圆柱体的轴线与中心轴线A重合)相切入射。应当注意,考虑到在检验期间容器的位移,可以考虑沿着平移方向F的圆柱体偏移。
图3B以俯视图(或在X、Y平面中的投影)示出了光束的切向入射允许竖直(或径向)釉裂的检测。在该示意图中,竖直釉裂D被表示为平面的并且几乎是径向的。与待检验的容器区段的圆柱体相切的入射光在成像器C1的物镜的方向上反射。在该图中可以看出,投影仪E4和E5是互补的,投影仪E5是逆时针的,投影仪E4是顺时针的。还可以看出,如果待检验的容器区段在较大区段直径的另一范围内,则本发明允许取代移动投影仪E4和E5而使用其他投影仪(E6、E7、E8、E1、E2、E3)。
优选地,若干投影仪的照明场在检验工位的检验区域中相交,并且因此在待检验的容器区段上相交。因此,无论是用于观察、用于图像捕获还是用于照明,产生待检验的容器区段的周边的覆盖,其通过在针对每个容器的待检验的容器区段的所有图像的采集期间观察场和照明场的重叠而确保。换言之,待检验的容器区段的每个表面元素被呈现在至少一个图像中,由用于揭示这些图像中的缺陷所必需的投影仪照射。
根据图3G所示的实施例,检验工位包括四组,每组包括六个顺时针入射的投影仪和六个逆时针入射的投影仪。因此,每组包括十二个投影仪以照射落入直径范围内的容器区段,点火顺序(ignition sequence)和相关联的成像器未被指定。在图3G所示的示例中,第一组的十二个投影仪E1至E12被示出为被启动以照射具有小区段直径范围的容器。每个其他组的十二个投影仪将被启动以照射落入较大区段直径范围内的容器。
根据实施例的一个有利特征,不同组的投影仪E1、E2、……Ei、……En以包括来自每组的一个投影仪并排的布置而设置。重复该布置以围绕容器的中心轴线A在方位角上分布投影仪。每个布置都包括例如属于每组投影仪的一投影仪,当每组投影仪都包括六个投影仪时,这种布置在支撑件14的周向上重复六次。
根据本发明的一个示例性实施例,为了检测垂直于瓶口的釉裂,提供了具有三个不同仰角、四个直径范围并产生顺时针和逆时针切向入射的十个投影仪的组,即,3x 4x 2=24组的十个投影仪。然后,十个布置中的每个都包括针对仰角–10°并置的八个投影仪,在它们下方,针对仰角–20°并置的八个投影仪,并且最后在下方,针对仰角–30°并置的八个投影仪。包括至少24个投影仪的布置存在于在方位角上分布的十个示例中。由于这十个布置在瓶口参考平面下方,因此它们使循环路径的入口和出口自由(图1A)。
根据实施例的另一有利特征,每组投影仪E1、E2、……Ei、……En一方面包括光束方向在方位角上分布、与壁的圆柱形部分相切(例如与瓶口相切)并且光顺时针入射到壁上的投影仪,另一方面包括光束方向在方位角上分布、与壁的圆柱形部分相切并且光逆时针入射到壁上的投影仪。例如,如图3F和图3G所示,每组包括:至少六个投影仪E2、E4、E6、E8、E10、E12,该至少六个投影的光束方向在方位角上分布,与瓶口相切,并且光顺时针入射;以及至少六个投影仪E1、E3、E5、E7、E9、E11,该至少六个投影仪的光束方向在方位角上分布,与瓶口相切,并且光逆时针入射。应当注意,投影仪E1、E2具有等于0°的相同方位角,而投影仪E1、E2的光束方向分别具有逆时针和顺时针入射。类似地,投影仪E3、E4具有等于30°的相同方位角,而投影仪E3、E4的光束方向分别具有逆时针入射和顺时针入射。因此,六个投影仪的光束方向在方位角上以两两30°偏移均匀分布。
根据实施例的一个变型,每组包括具有顺时针入射的光束方向的十个投影仪E1、E2、……Ei、……En和具有逆时针入射的光束方向的十个投影仪E1、E2、……Ei、……En。如果一组包括十个投影仪,则十个投影仪的光束方向在每组十个投影仪内在方位角上分布,以获得待检验的容器区段的圆形覆盖。即,当穿过检验区域时,将由至少一个成像器成像的圆周的每个部分都将根据该组中的至少一个投影仪所期望的入射角来照射。例如,对于待检验的圆柱形容器区段,考虑一组10个投影仪具有的共性是,在其照明时在被检验区域的表面上的入射(方位角、仰角、顺时针或逆时针切向或径向),圆柱体的1/10(36°)的每个角扇区将由10个投影仪中的一个以所述入射角照射,达到与该组中有限数量(例如10个)投影仪相关的最后精度。
根据实施例的一个变型,投影仪E1、E2、……Ei、……En对称地分布在平移方向F的两侧上,如图1D所示的示例所示。
回想一下,投影仪E1、E2、……Ei、……En位于自由体积Vt之外。另外,定位在与自由体积Vt相同高度处的投影仪具有方位角为+5°与+175°之间以及+185°与+355°之间的光束方向。另一方面,位于自由体积Vt上方或下方的投影仪可以采用任何必要的方位角,例如给出均匀的分布,而不管每组中的投影仪的数量如何。
在前面的描述中显而易见的是,位于检验区域Zi中的待检验的容器区段的给定点处于由若干投影仪E1、E2、……Ei、……En根据若干光束方向(特别是仰角不同)照射的位置中。通过由相同仰角和入射光束照射的区域的重叠,对于不同的接近方位角值,还可以产生冗余,使得待检验的容器区段的给定点将在方位角上沿着不同的光束方向被照明。如果在方位角上间隔10°的相同仰角和入射角的光束覆盖容器区段的20°的角扇区(围绕中心轴线A切割),则可以实现这一点。优选地,位于检验区域Zi中的容器的待检验的区段的所有点处于这样的位置中,当它们穿过循环路径上的检验区域Zi时并且在由成像器采集一系列图像期间,由若干投影仪沿着若干光束方向照射至少一次。
当然,投影仪E1、E2、……Ei、……En的光束方向也以确定的方式在仰角上分布。有利地,每组投影仪E1、E2、……Ei、……En包括投影仪的若干子组,每个子组具有至少5°的不同绝对值的仰角。换言之,对于每组,存在具有不同仰角的至少两个投影仪,也就是说,它们之间具有至少5°的偏差。
根据实施例的一个有利特征,该组投影仪具有一光束方向,其仰角的绝对值在0°和45°之间。
根据上述示例性实施例,为每组选择投影仪的三个仰角,即,–10°、–20°、–30°。根据该示例,对于仰角的每个值,每组包括具有顺时针切向入射的光束方向的十个投影仪E1、E2、……Ei、……En和具有逆时针切向入射的光束方向的十个投影仪E1、E2、……Ei、……En。因此,对于每组,检验工位包括六十个投影仪,其中针对三个仰角值中的每个在方位角上分布二十个投影仪。由于检验工位包括四组以检验四个直径范围,因此该工位在该示例中包括二百四十个投影仪。这种具有切向入射投影仪的检验工位涉及竖直釉裂和/或径向釉裂的检测。该检验工位当然可以优选地包括多组投影仪和附加的成像器,用于检测平坦底部上的圆柱形或周边部分上的水平釉裂或其他缺陷。
当然,照明所述容器2的投影仪E1、E2、……Ei、……En与成像器C1、C2、……Ci、……Cn相关联,以检测来自釉裂的镜面反射。
对于待检验的容器区段的每个直径范围,每个检测工位I1、I2、……包括至少六个成像器C1、C2、……Ci、……Cn,所述至少六个成像器形成图像并且具有指向检验区域Zi内部的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn。这些成像器C1、C2、……Ci、……Cn安装在支撑件14上,使得它们的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn通过相对于平移方向在0与360°之间选择它们的方位角而围绕容器的中心轴线A分布,以使得在容器区段穿过检验区域时采集的至少一个图像中呈现被检验区段的周向的所有点。当然,具有在方位角上分布的光轴的成像器C1、C2、……Ci、……Cn的数量可以大于六。根据一个示例性实施例,具有在方位角上分布的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn的十二个成像器可以用于在被检验区段的整个周向上拍摄图像。有利地,成像器C1、C2、……Ci、……Cn被分布为用于获得由不同成像器拍摄的图像的交叠。该交叠保证了待检验的容器区段的任何点被呈现在至少一个图像中,该至少一个图像是在检测缺陷类型(例如竖直釉裂类型)所需的观察和照明条件下获得的。
此外,成像器C1、C2、……Ci、……Cn具有光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn,该光轴的仰角的绝对值在10°与90°之间。有利地,至少两个成像器具有的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn其仰角具有不同值。根据一个示例性实施例,成像器的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn具有六个不同的仰角值,诸如10°、20°、30°、40°、50°和60°。根据这样的示例性实施例,检验工位因此包括七十二个成像器AC1、AC2、……ACi、……ACn,其中针对六个仰角值中的每个在方位角上分布十二个成像器。
为了检测竖直釉裂或径向釉裂,成像器的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn的仰角与相关联的可控投影仪的光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn的仰角符号相反。换言之,成像器C1、C2、……Ci、……Cn设置在检验参考平面的一侧上,而投影仪E1、E2、……Ei、……En设置在检验参考平面的另一侧上。应当注意,成像器C1、C2、……Ci、……Cn的光轴的仰角的绝对值与相关联的投影仪的光束方向的仰角的绝对值相同或不同。
应当理解,一个或若干成像器C1、C2、……Ci、……Cn旨在于相关联的投影仪E1、E2、……Ei、……En照明期间拍摄图像。因此,电子系统III适于同步地启动一个或若干成像器C1、C2、……Ci、……Cn与相关联的投影仪E1、E2、……Ei、……En。该同时启动允许在被检验的区段的一部分被照明的同时拍摄至少一个图像。照明和记录图像的这种顺序可以根据不同的顺序重复,这取决于投影仪和成像器的固定设置并且取决于容器的直径。例如,该顺序沿着容器的周向方向和/或可能沿着相反的周向方向重复。因此,可以通过同时拍摄图像来连续地照明容器。因此,在容器2在检验区域Zi中平移期间,可以容器进入检验区域Zi与离开该检验区域之间针对每个容器采集例如一系列图像。
电子系统III记录所有图像并对它们进行分析以检测釉裂缺陷。每个成像器通过与对于每个图像不同的投影仪协作来递送若干图像。通常,成像器接收触发信号,响应于该触发信号,成像器将执行以下步骤,这些步骤构成图像采集:开始曝光、结束曝光、读取和传送图像的至少一个区域。
根据本发明的一个有利变型,每个成像器通过与对于每个图像不同的投影仪协作来提供若干种类型的若干图像,目的是检测不同类型的缺陷,这些缺陷在它们的性质、它们的形状和/或它们在容器中的位置方面是不同的。例如,成像器可以连续地:
-通过与产生顺时针切向入射的第一组投影仪协作而采集第一类型的图像,来检测位于瓶口表面的内边缘中的竖直釉裂;
-通过与产生逆时针切向入射的第二组投影仪协作而采集第二类型的图像,来检测位于瓶口表面的内边缘中的竖直釉裂;
-通过与产生从颈部内部指向网的方向的径向入射的第三组投影仪协作而采集第三类型的图像,来检测位于螺旋瓶口的网中的水平釉裂;
-通过与产生从颈部内部沿反向瓶口的方向的径向入射的第四组投影仪协作而采集第四类型的图像,来检测位于反向瓶口下方的水平釉裂;
-通过与属于在待检验区域的一部分的方向上产生专用照度的其他组的定向或非定向投影仪协作而采集其他类型的图像,来检测其他类型的缺陷。
成像器Ci的采集参数具体地包括工业相机的操作参数,即:
-触发信号与集成开始之间的时间限制或延迟,和/或,
-禁止采集的信息,和/或,
-集成时间TI,该集成时间是光子被矩阵传感器的每个像素转换成电信号的持续时间,和/或,
-模拟和/或数字放大增益G,该模拟和/或数字放大增益修改由像素产生的信号电平,和/或,
-模拟和/或数字放大或转换定律G的选择,该模拟和/或数字放大或转换定律可以是线性或非线性的,例如对数的,和/或,
-被称为ROI(感兴趣区域,REGION OF INTEREST)ROI1、ROI2、……的一个或若干感兴趣区域的坐标(x,y,x',y'),所述感兴趣区域是其像素将实际被发送到处理单元的传感器的区域。
所有这些参数构成本说明书中所谓的采集参数组,其可以被收集在采集参数组J1、J2、J3……的表TAB中,如图9所示。根据本发明的该方面,可以用不同的采集参数组来执行通过成像器针对每个容器的不同图像采集。这允许例如根据所产生的照明的类型或容器的色调来调整增益G,或者选择和传输最小尺寸的图像,限于其中披露缺陷的领域,而不传输图像的具有不必要信息的部分。
根据本发明的一个有利的变型,可以通过每次读取不同的感兴趣区域ROI1、ROI2、……来执行通过成像器针对每个容器的图像采集。所述感兴趣区域取决于所寻找的缺陷类型,取决于在采集时待检验的容器区段在相机的场中的计划位置,取决于容器的尺寸和形状,特别是取决于根据所检验的区段的颈部或本体的直径。
根据本发明的成像器包括至少一个光电传感器Coe,其优选地包括像素矩阵(光敏单元)。它是CCD或CMOS类型的或是能够产生电子图像的任何光电技术。成像器还包括控制电子器件Cont,其允许修改采集参数并经由接口Cint与远程电子系统(诸如电子系统III)通信。控制电子器件Cont可以确定像素、行、帧时钟,限定将被传输的ROI区域,确定集成时间等。控制电子器件由任何类型的一组电路组成,其可以完全或部分集成到光电传感器Coe中,或者分布在FPGA CPLD型可编程组件、微控制器和存储器中的成像器内。控制电子器件还连接到任何远程系统,在这种情况下连接到电子系统III,以从其接收设置指令,诸如至少一个采集参数组和动作指令(诸如触发信号)。因此,这种触发信号是接收到的信号,其触发传感器的积成,然后是传感器的读取,可能的信号的处理(例如放大、滤波、模数转换、解隔行、颜色转换等)以及它们以图像(例如数字图像)形式的传输。该通信可以是双向的,使得控制电子器件可以向连接的远程系统提供关于成像器的操作状态的信息。控制电子器件还用于向远程系统递送图像,也就是说,模拟格式的视频,或者优选地数字格式的图像。为此目的,控制电子器件通过一个或若干通常有线但可能无线的连接件与远程系统接合。例如,有线连接件对应于本身已知的允许传输图像的任何通信标准,诸如“IEEE1394”、“CameraLink”、“USB 2.0”、“USB 3.0”、“GiGE”或“CoaXPress”。
因此,成像器Ci经由任何已知类型的连接件被连接到电子系统III,以接收触发信号和至少一个采集参数组。在所描述的实施例中,连接是有线的。
每个成像器由标识符(换言之,地址)识别,使得连接到若干成像器的远程系统(诸如电子系统II)可以不同地控制每个成像器,也就是说,单独地、同步地或异步地控制它们或触发它们,并且针对每个成像器具有不同的采集参数组。根据本发明,至少六个成像器连接到电子系统III,并且可以按需且每次以不同的采集参数被触发。
利用不同采集参数组触发成像器并执行每个成像器的连续采集的一种解决方案在于,在触发每个成像器之前,电子系统III针对每个成像器编程新的采集参数组。
根据本发明的一个有利变型,每个成像器的控制电子器件Cont包含能够记录若干连续采集参数组的列表或表格TAB的存储器,以及定序器,使得在每次触发时,准备列表中的下一参数组以确定用于下一图像采集的采集参数。根据本发明,在开始或设置检验工位的阶段中,电子系统III为每个成像器编程或记录相等数量的连续采集参数组。然后,针对每个容器,取决于容器在检验区域中的位移,电子系统III通过向每个成像器发送触发信号来触发采集。还可以设想,对于容器的每个增量位移,将单个公共触发信号发送到设备的所有成像器。在这种情况下,时间限制对于若干成像器可以是不同的,使得它们在不同的时间触发它们的曝光。在采集参数组的列表中还可以提供指示在按顺序接收的触发信号之一时不采集图像的参数组。
根据本发明的有利变型,每个投影仪Ei通过与本身被触发若干次的相关联的成像器协作或者与随时间推移被单独触发的不同成像器协作而被启动若干次,以产生不同类型的图像,目的是检测不同类型的缺陷,这些缺陷在性质、形状和/或容器中的位置方面是不同的。例如,可以连续启动投影仪以:
-通过与在第一仰角下观察瓶口的成像器协作,产生第一类型的图像,以检测位于螺旋瓶口的网中的水平釉裂;
-通过与在第二仰角下观察瓶口的成像器协作,产生第二类型的图像,以检测位于螺旋瓶口的网中的水平釉裂。
投影仪Ei的照射参数包括例如:
-触发信号与照射开始之间的时间限制或延迟,和/或
-照射时间,该照射时间是发射光的持续时间,和/或
-响应于触发信号启动或不启动投影仪,和/或
-在单色投影仪的情况下发射的光的强度,
-在多色投影仪的情况下由不同颜色的基本源的组合发射的若干光强度值。
照明参数组构成本说明书中所谓的投影仪的照明参数组,其可以被收集在采集参数组J1'、J2'、J3'……的表TAB'中,如图10所示。根据本发明,可以用不同的照明参数组来执行投影仪针对每个容器的连续或时间间隔的照射。这允许例如在通过成像器进行的任何图像采集期间打开一些投影仪而不打开其他投影仪;或者根据照射区域或检验区域调整入射光能;或者再次,取决于待产生的图像的类型和/或相关联的成像器,投影仪分组可以以不同的数量照明相同的区域。
根据本发明,每个投影仪Ei包含至少一个光源(诸如LED)、电力和控制电子电路Cpp。该电力和控制电子电路Cpp检查LED中的电能的存储、充电和放电。例如,电荷存储是电容。每个投影仪经由接口电路Cint'通过连接件(例如有线连接件)连接到电源且连接到电子系统III。网络被安排为将所有投影仪连接到电子系统III。该连接根据总线型通信协议进行操作,从而允许电子系统III分别寻址每个投影仪或每组投影仪,并向其提供至少一个照明参数组和一个触发信号。回想一下,在一组投影仪中,投影仪在其启动时相对于待检验的容器区段具有相同的光束方向,因此具有相同的检测功能。
根据本发明的一个有利的变型,每个投影仪或投影仪组的控制电子器件包含能够记录若干连续照明参数组的列表或表格的存储器,以及定序器,使得在每个触发信号上,所应用的照明参数组对应于列表中的下一组。
根据本发明,在开始或设置检验工位的阶段中,电子系统III为每个投影仪编程或记录相等数量的连续照明参数组。然后,针对每个容器,取决于容器在检验区域中的位移,电子系统III通过向每个成像器和每个投影仪发送触发信号来触发图像采集和照明。还可以设想,对于容器的每个增量位移,将单个公共触发信号发送到检验工位的所有投影仪。在照明参数组的列表中提供指示在触发信号上不照射投影仪的参数组。因此,投影仪仅被照亮以有助于物品的区域的特定照明条件,以用于由给定成像器进行观察,目的是检测给定缺陷。
该解决方案提供了若干优点。
首先,如果存在大量的成像器和大量的投影仪,并且每次通过不同的采集参数组和照明参数组进行许多图像采集,则在每次采集之前对投影仪和成像器组进行编程变得非常长、复杂且有风险。
例如,根据本发明的一个变型,成像器的数量大于20并且投影仪的数量大于100,采集频率为大约每秒1,000个图像。在设置阶段对成像器和投影仪进行预编程是更容易的,然后简单地根据容器在检验区域中的位移来触发它们。
根据本发明的另一变型,每个投影仪由可以被控制并设置有聚焦光学器件Opf的单独光源组成。
当然,为了初始化每个容器的检验,使用例如成像器确定每个容器的位置是有利的。优选地,诸如单元(光屏障)的传感器检测容器在特定位置通过的时间,并且诸如增量编码器的传感器向电子系统III通知传送器的位移,这允许根据公知的方法在任何时间定位容器沿着循环路径的位置。
在附图中象征性地示出的电子系统III可以以至少一个标准计算机的形式制造,因此包括至少一个微处理器、一个或若干电子存储单元和一个或若干显示器(屏幕、投影仪、全息显示器等)、输入(键盘、鼠标、触摸板、触摸屏等)和/或通信(USB、
Figure BDA0004002915860000301
……)接口。电子系统III可以包括例如通过互联网或
Figure BDA0004002915860000302
协议与网络上的一个或若干其他计算机或者与其他网络共享数据的计算机网络。除了其明显的连接之外,计算机系统III可以连接到提供关于设备的状态信息的传感器,和/或连接到设备的致动器(传送机、喷射器、编码器单元等)。计算机系统III可以有利地连接到投影仪且连接到成像器,以从其采集操作数据,和/或确保它们的检查。计算机系统III实现本地或远程存储和/或执行的一个或多个软件,包括在一个或若干远程计算机服务器上。该软件或这些软件优选地包括被编程为实现根据本发明的方法的一个或若干软件。
作为根据本发明的检验工位的一部分,电子系统III被配置为检查落入所有直径范围内的容器。在容器(其被检验的区段直径包含在一组直径范围内)的检验期间,电子系统通过利用所述组的相关联的投影仪同时选择性地启动至少六个成像器来确保采集每个容器的至少六个图像。
电子系统III被配置为在顺时针照明下进行用于检测瓶口中的竖直釉裂的每次图像采集,如下所述。它通过已知的跟踪方法在任何时间确定行进的容器在该区域中的精确位置。知晓待检验的容器区段的直径,它确定当待检验的容器区段或待检验的容器区段的角扇区同时处于成像器的场中并且在至少一个投影仪的期望入射角下被照射的时刻。因此,它触发所述成像器和所述选择的投影仪。因此,该投影仪属于与对应于待检验的容器区段的直径范围的圆柱体相切的投影仪组。在该图像采集期间,可以启动针对容器区段的相同直径范围(例如具有不同的仰角)定位的若干投影仪。因此,该操作推广到待检验的整个容器区段,推广到用于在逆时针照明下竖直釉裂的检测的图像,以及推广到用于在中心照明下水平釉裂的检测的图像。
电子系统III还被配置为避免干扰。根据一个优选实施例,所有成像器是独立的,并且每个都由传感器和物镜组成。干扰对应于以下情况:由投影仪发射的光用来照射待检验的容器区段的一部分以使得给定类型的缺陷可以由给定成像器看到,但在容器区段中没有缺陷的情况下该光会产生杂散光,杂散元素被另一成像器视为缺陷。顺序地控制投影仪/成像器对以避免该影响。应当注意,由于成像器的集成时间非常短(在50μs与1ms之间),这授权了在对应于容器穿过检验区域Zi的短时间间隔内暂时分离的大量采集。在一个示例性实施例中,用于检测瓶口中的水平和竖直釉裂型缺陷的方法包括借助于电子系统III的32至96个成像器、300至1200个投影仪来采集和分析每个容器的500至2000个图像。
为了检测水平釉裂,检测工位I1、I2、……包括至少六个投影仪E1、E2、……Ei、……En的若干分组,在下面的描述中用BH分组表示。如前所述,这些BH分组通过完整的连接件13安装在支撑件14上,同时位于自由体积V1的外部。根据一个变型,BH分组的投影仪E1、E2、……Ei、……En照射包含在直径范围内的被检验区段,该范围从一个分组到另一个分组是不同的。否则,根据另一变型,BH分组适于容器区段的所有直径范围。BH分组的投影仪被连续启动以用于通过相关联的成像器C1、C2、……Ci、……Cn进行图像采集,使得容器的被检验区段的周向的所有点被所产生的用于检测水平釉裂的图像组中的至少一个投影仪照明。BH分组的投影仪E1、E2、……Ei、……En具有根据与相关联的成像器C1、C2、……Ci、……Cn的光轴AC1、AC2、……ACi、……ACn的仰角相同符号的仰角的光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn。在它们被电子系统III启动时,它们的光束方向不与圆柱体相切,而是指向容器的法向轴线A。
下文描述了图1A右侧所示的检验工位I2的实施例的变型,以解释本发明如何实现检验底部中的径向或圆形釉裂。
根据工位I2的一个优选配置,用于检查底部中的釉裂的成像器位于参考平面下方。
以与容器的瓶口的竖直釉裂相同的方式检测容器的底部中的径向釉裂(因此径向地定向),换言之,对于这些径向釉裂(图9A和图9B),使用设置在支撑件14上的投影仪E1、E2、……Ei、……En的组,以能够在它们被启动时沿着与一个或若干圆柱体CY相切的光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn照射对应于底部的被检验部分,以便对基部具有包含在特定直径范围内的直径的容器进行检查。由于底部不是环而是盘,因此切向投影仪必须从其中心到边缘照射整个盘,如图9C所示。当然,使用具有顺时针入射和其他逆时针入射的组。因此,在底部中提供至少与瓶口中一样多的投影仪组,以用于检测釉裂。因此可以总结,通过启动投影仪组来检测底部中的径向釉裂,所述投影仪组的光束方向与取决于待检验的容器区段的直径所属的范围的圆相切,包括顺时针入射或逆时针入射的组。这些组相对于参考平面与相关联的成像器相对设置,并且优选地可以具有若干子组,其光束方向具有若干不同的仰角值,如果需要,则对于相同的相关联的成像器启动若干投影仪。
为了检测容器的底部中的釉裂,还可以考虑的是,以与被称为用于容器的瓶口的水平釉裂的釉裂相同的方式来检测圆形釉裂(因此以圆形方式定向)。对于这些圆形釉裂(图8B),将使用设置在支撑件14上的投影仪E1、E2、……Ei、……En的组,以能够在它们被启动时沿着光束方向DE1、DE2、……DEi、……DEn照射对应于底部的待检验的容器区段,所述光束方向定向在底部的中心方向CF上,与中心轴线A重合,但是到达不同半径的同心圆,以便对底部具有包含在特定直径范围内的直径的容器进行检验。这些投影仪组必须从中心到边缘照射底部,如图8D所示。
一些投影仪与所使用的成像器位于用于底部的参考平面Prf的同一侧。
当然,容器的底部不是严格平坦的,甚至可以包括高起部(push–up)。该方法和装置适用于高起部底部。
根据本发明的借助于工位来检测容器区段中的釉裂型缺陷的方法包括:
-对于每种类型的釉裂检测,即,在顺时针入射下检测径向或竖直釉裂,和/或在逆时针入射下检测径向或竖直釉裂;
-以及对于待检验的容器区段的至少六个角扇区中的每个;
-以及对于待检验的容器区段的确定直径范围;
-涉及基于容器在检验区域中的位移的测量,预先确定这样的时刻:在该时刻,在检验区域Zi中在由所选择的成像器给出的观察角Az、El下观察每个容器2的待检验区段的角扇区,并且在由至少一个投影仪给出的一个或若干角度Az、El以及(径向或顺时针切向或逆时针切向)入射下照射每个容器2的待检验区段的角扇区,所述至少一个投影仪选自对应于包括待检验的容器区段的直径的区段直径范围[dmin dmax]的组;
-并且涉及在所确定的时刻触发所选择的成像器和所选择的(多个)投影仪,使得待检验的容器区段的每个角扇区被完全检查,以检测每种类型的釉裂。
因此,该方法在该过程中包括与检验的区段的角度扇区和缺陷类型一样多的图像采集。检验的区段的角扇区的数量小于或等于其观察方向或光轴AC1……ACn具有相同仰角的成像器的数量。每组中的投影仪的数量大于或等于角扇区的数量。投影仪组的总数量对应于所需的光束方向的数量。
因此将分析许多图像以寻找缺陷。例如,针对每个容器具有500至2,000个图像。
图像分析特别包括检测对应于由釉裂反射的光的黑色背景上的白色反射。它还包括通过与可能的杂散反射相来辨别与缺陷相关联的光斑。

Claims (17)

1.一种用于检测容器(2)的区段中的釉裂型缺陷的工位,所述容器具有中心轴线(A)并且沿着平移方向行进而不围绕其中心轴线旋转,所述工位包括:
-支撑件(14),所述支撑件沿着一路径设置,所述容器的至少一个区段在所述路径中循环,在用于瓶口的检验参考平面(Prib)下方或在用于底部的检验参考平面(Prif)上方延伸,该循环路径(Vt)依次包括用于所述容器的入口、检验区域和出口;
-至少六个成像器(C1、C2、……Ci、……Cn),所述至少六个成像器通过安装在所述支撑件上而形成图像并且具有指向所述检验区域内部的光轴,使得通过相对于所述平移方向在0°与360°之间选择它们的方位角而使它们的光轴围绕所述容器的所述中心轴线(A)分布,以便当所述容器的区段穿过所述检验区域时所述容器的区段的周向的所有点被呈现在所采集的至少一个图像中;
-至少十二个投影仪(E1、E2、……Ei、……En),所述至少十二个投影仪形成若干组,每组都包括安装在所述支撑件上的至少六个投影仪,每个投影仪都具有光束方向并且定位在所述支撑件上,以使得:
(a)所述光束方向(DE1、DE2、……DEi、……DEn)与以所述容器的所述中心轴线(A)为中心的圆柱体相切,所述圆柱体的直径包含在所述容器的区段的直径范围内;
(b)所述光束方向(DE1、DE2、……DEi、……DEn)在方位角上分布,使得当所述投影仪被选择性地启动以通过相关联的成像器进行图像采集时,所述容器的区段的周向上的所有点被至少一个投影仪照射;
-电子系统(III),所述电子系统连接到所述投影仪且连接到所述成像器,并且适于选择性地同时启动所述成像器与相关联的投影仪,以采集穿过所述检验区域的每个容器的图像,以对其进行分析,从而检测缺陷;
其特征在于:
-所述支撑件(14)是不可变形本体,所述投影仪和所述成像器通过完整的连接件(13)安装在所述支撑件上,以相对于所述支撑件固定所述投影仪的光束方向(DE1、DE2、……DEi、……DEn)和所述成像器的光轴(AC1、AC2、……ACi、……ACn),所述支撑件包括自由体积(Vt),所述自由体积至少包括仅根据所述容器在所述检验区域中的直线平移由所述容器的轮廓产生的体积,所述成像器和所述投影仪位于所述自由体积外部;
-多组投影仪,每组包括至少六个投影仪,所述至少六个投影仪的光束方向与一圆柱体相切,所述圆柱体的直径包含在确定直径范围内,这些直径范围从一组到另一组是不同的并且取决于所述容器的区段的直径;
-成组的投影仪具有的光束方向所具有的仰角的绝对值在0°与45°之间并且符号与相关联的成像器的光轴的仰角相反;
-所述成像器具有光轴,所述光轴的仰角的绝对值在0°与60°之间并且符号与相关联的投影仪的光束方向的仰角相反;
-所述电子系统(III)被配置为检验落入所有所述直径范围内的所述容器,使得在待检验其区段直径的容器包含在一组直径范围内的容器检验期间,当每个容器穿过所述检验区域时,所述电子系统通过选择性地同时启动所述至少六个成像器与所述组的相关联的投影仪来确保采集每个容器的至少六个图像。
2.根据权利要求1所述的检验工位,其中不同组的所述投影仪(E1、E2、……Ei、……En)以并排和/或以并置的方式包括每组的可控投影仪的布置而设置,所述布置被重复以围绕所述容器的所述中心轴线(A)在方位角上分布所述可控投影仪。
3.根据前述权利要求中任一项所述的检验工位,其中所述投影仪(E1、E2、……Ei、……En)的组包括若干子组,每个子组都包括至少六个投影仪,并且每个投影仪都具有至少5°的不同绝对值的仰角。
4.根据前述权利要求中任一项所述的检验工位,其中每组都包括:至少六个投影仪(E1、E2、……Ei、……En),其光束方向具有以方位角在顺时针切向容器区段上的入射;以及至少六个投影仪,其光束方向具有以方位角在逆时针切向容器区段上的入射。
5.根据前述权利要求中任一项所述的检验工位,其中所述支撑件(14)界定具有宽度的所述自由体积,使得定位在与所述自由体积相同高度处的所述投影仪(E1、E2、……Ei、……En)具有方位角在+5°与+175°之间以及在+185°与+355°之间的光束方向。
6.根据前述权利要求中任一项所述的检验工位,其中所述支撑件(14)界定用于与所述容器的所述瓶口或所述底部对应的所述容器的区段的所述循环路径。
7.根据前述权利要求中任一项所述的检验工位,其中至少六个投影仪(E1、E2、……Ei、……En)的若干分组(BH)通过完整的连接件(13)安装在所述支撑件(14)上,同时位于所述自由体积外部,分组的投影仪照射包含在直径范围内的容器区段,所述范围从一个分组到另一个分组是不同的,在由相关联的成像器进行的每次图像采集期间,分组的投影仪以与所述相关联的成像器同步的方式被选择性地启动,使得待检验的容器的区段的周向的所有点被至少一个投影仪照射,分组(BH)的投影仪具有根据与所述相关联的成像器的光轴的仰角相同符号的仰角的光束方向。
8.根据前述权利要求中任一项所述的检验工位,其中,所述支撑件(14)具有两个开口(16、17),所述两个开口根据固定轮廓彼此直径相对地布置,并且限定所述容器(2)的所述循环路径的所述入口和所述出口并且界定所述自由体积。
9.根据前述权利要求中任一项所述的检验工位,其中所述支撑件(14)包括用于所述成像器(C1、C2、……Ci、……Cn)和所述投影仪(E1、E2、……Ei、……En)的定位系统(21),从而确保所述投影仪的光束方向和所述成像器的光轴相对于用于所述支撑件的参考平面(Prfs)的唯一位置。
10.根据前一权利要求所述的检验工位,其中用于所述成像器(C1、C2、……Ci、……Cn)和所述投影仪(E1、E2、……Ei、……En)的所述定位系统(21)布置在所述支撑件(14)上,以允许它们安装在所述支撑件的外表面上,所述支撑件(14)包括多个孔(22),用于供所述成像器接收和/或所述投影仪发射的光通过。
11.根据前述权利要求中任一项所述的检验工位,其中所述支撑件(14)是具有多面体形状或至少一个截头球体的形状的不可变形的中空本体。
12.一种检验设备,包括:
-至少一个根据权利要求1至11中任一项所述的检验工位;
-至少一个运输系统(II),所述至少一个运输系统适于确保容器仅根据直线平移方向在每个支撑件(14)的所述循环路径中行进而不旋转。
13.根据前述权利要求所述的检验设备,包括:
-用于检验所述容器的瓶口的工位,设置有支撑件(14),所述支撑件界定用于所述容器的与所述瓶口对应的区段的循环路径,和/或
-用于检验所述容器的所述本体的工位,设置有支撑件(14),所述支撑件界定用于所述容器的与所述本体对应的区段的循环路径,和/或
-用于检验所述容器的所述底部的工位,设置有支撑件(14),所述支撑件界定用于所述容器的与所述底部对应的区段的循环路径。
14.根据前述权利要求12或13中任一项所述的检验设备,其中一设置装置允许由所述运输系统移动的所述容器的检验参考平面与所述支撑件的参考平面重合。
15.一种用于检测具有中心轴线(A)的容器的至少一个区段中的釉裂型缺陷的方法,所述方法如下:
-为待检验的所述容器的区段选择确定数量的直径范围;
-所述容器仅根据直线平移方向移动而不围绕其中心轴线(A)旋转,以在支撑件的循环路径中行进,所述支撑件依次包括用于所述容器的入口、检验区域和出口;
-投影仪(E1、E2、……Ei、……En)和成像器(C1、C2、……Ci、……Cn)通过完整的连接件(13)安装在所述支撑件(14)上,以相对于所述支撑件固定所述投影仪的光束方向和所述成像器的光轴,该支撑件包括自由体积,所述自由体积至少包括仅根据所述容器在所述检验区域中的直线平移由所述容器的轮廓产生的体积,所述成像器和所述投影仪位于该自由体积外部;
-至少六个成像器(C1、C2、……Ci、……Cn),所述至少六个成像器形成图像并且具有指向所述检验区域内部的光轴,所述至少六个成像器安装在所述支撑件上,使得它们的光轴通过相对于所述平移方向在0°与360°之间选择它们的方位角而围绕所述容器的竖直轴线分布,以便当所述容器的区段穿过所述检验区域时所述容器的区段的周向的所有点被呈现在所采集的至少一个图像中,所述成像器具有光轴,所述光轴的仰角具有在0°与90°之间的绝对值并且符号与相关联的投影仪的光束方向的仰角相反;
-所述投影仪(E1、E2、……Ei、……En)形成若干组,每组都包括至少六个投影仪,所述至少六个投影仪的光束方向与圆柱体相切,所述圆柱体的直径以所述容器的所述中心轴线(A)为中心并且包括在确定的直径范围内,这些直径范围从一组到另一组是不同的并且根据所述容器的区段的直径而变;
-成组的投影仪具有光束方向,所述光束方向的仰角的绝对值在10°与45°之间并且符号与相关联的成像器的光轴的仰角相反,所述光束方向在方位角上分布,使得当所述投影仪被连续启动以由相关联的成像器进行图像采集时,所述容器的区段的周向上的所有点被至少一个所述投影仪照射;
-在其容器区段直径包含在一组直径范围内的容器检验阶段期间,选择性地且与相关联的所述组的投影仪同时地启动所述至少六个成像器,以采集穿过所述检验区域的每个容器的至少六个图像,以对其进行分析,从而检测缺陷。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述方法包括设置阶段,在所述设置阶段期间,至少取决于待检验的所述容器的所述区段的直径范围:
-在所有成像器中记录采集参数组的列表,所述采集参数组包括集成时间、增益、ROI的坐标和/或禁止采集的信息;
-在所有投影仪中记录照明参数组的列表,所述照明参数组包括时间和/或光强度和/或禁止照明的信息。
17.根据前一权利要求所述的方法,其特征在于,在检验每个容器的阶段期间:
-一方面,同时向成像器(C1、C2、……Ci、……Cn)发送至少第一信号,所述第一信号根据从其自身的采集参数组的列表中获取的一组采集参数为每个成像器触发图像的采集,并且另一方面,向投影仪发送信号,所述信号根据从其自身的照明参数组的列表中获取的一组照明参数来触发每个投影仪对所述容器的照明,其中参数之一可能意味着不进行照明;
-一方面,以时移的方式同时向成像器(C1、C2、……Ci、……Cn)发送至少第二信号,所述第二信号根据从每个成像器的列表中获取的另一组采集参数触发另一次图像的采集,并且另一方面,向投影仪发送第二信号,所述第二信号根据另一组照明参数来触发所述投影仪对所述容器的照明。
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