CN117043544A - 用于测量玻璃制品模制设备中玻璃型坯自由落体的运动学特征的装置和方法、以及用于控制这种设备的方法 - Google Patents

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CN117043544A CN202180094593.0A CN202180094593A CN117043544A CN 117043544 A CN117043544 A CN 117043544A CN 202180094593 A CN202180094593 A CN 202180094593A CN 117043544 A CN117043544 A CN 117043544A
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M·勒孔特
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B7/00Distributors for the molten glass; Means for taking-off charges of molten glass; Producing the gob, e.g. controlling the gob shape, weight or delivery tact
    • C03B7/005Controlling, regulating or measuring

Abstract

本发明涉及一种利用四个不同的线性摄像头来测量玻璃料滴自由落体的运动学特征的装置和方法,每个线性摄像头具有分别在第一高截取点和第一低截取点处截取理论自由落体路径并且分别在第二高截取点和第二低截取点处截取理论自由落体路径的观察线性场,第一高截取点和第一低截取点根据理论自由落体路径彼此偏移,第二高截取点和第二低截取点沿理论自由落体路径的方向彼此偏移,高光轴和低光轴在垂直于理论自由落体路径方向的平面上的投影中彼此不同。本发明还包括一种用于控制玻璃制品模制设备的方法。

Description

用于测量玻璃制品模制设备中玻璃型坯自由落体的运动学特 征的装置和方法、以及用于控制这种设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于测量玻璃制品模制设备中玻璃料滴自由落体的运动学特征的装置和方法。本发明还涉及一种用于控制玻璃制品模制设备的方法,特别是实现根据本发明的测量方法和/或利用根据本发明的测量装置测得的玻璃料滴自由落体的至少一个运动学特征的此类控制方法。
现有技术
文献EP2356081/WO2010047579描述了一种用于测量玻璃制品模制设备中玻璃料滴自由落体的运动学特征的装置和方法,其实现了沿两个观察轴设置的两个摄像头,这两个观察轴彼此不同但相交于理论垂直自由落体路径在模具入口处的同一截取点。这两个摄像头必然是矩阵摄像头,使得在每个摄像头采集到的若干图像上,我们可以具有同一料滴在两个不同时刻的至少两个完整视图。料滴的每个视图必须是包括在摄像头的单个采集周期中的完整视图。可以理解,比较因此一次采集到的两个完整图像使得确定玻璃料滴自由落体的运动学特征成为可能。特别地,该文献教导了必须能够确定料滴速度的模块和方向,但没有解释如何根据这些图像进行确定。请注意,需要在单个采集时间内采集完整的料滴矩阵图像,一方面需要使用非常高性能的矩阵摄像头,另一方面只需要从每个摄像头的安装位置完整地看到截取点处的完整料滴。然而,在工业设备的框架内,这可能是有问题的,因为设备及其周围环境中存在大量组件和设备,这意味着在工业环境中,对于允许准确测量的关注的观察轴,这种完整视觉不一定是可能的,在任何情况下都不一定。在料滴进入分配器之前,在切割料滴的剪切机正下方观察料滴时通常是这种情况。
文献DE10312550描述了一种用于测量玻璃制品模制设备中自由落体的玻璃料滴的几何特征的装置和方法,其实现了线性摄像头和两个光电管,这两个光电管被定位成检测料滴在模具入口处的理论垂直自由落体路径的两个不同的重叠截取点处的经过。单个线性摄像头的存在无法确定运动学特征。两个光电管仅确定料滴沿理论垂直自由落体路径方向的速度。
文献EP1418158描述了一种包括两个或三个CCD摄像头的装置,这些CCD摄像头被设置为使得这些摄像头所覆盖的视场覆盖料滴裁刀与分配系统的漏斗之间的空间范围。我们在文献US20130000359中发现了相同的要求。因此,所实现的摄像头是矩阵摄像头,并且对于文献EP2356081,应该注意的是,在工业环境中,这种完整视觉不一定是可能的。
在文献US2017121207中,一个或两个摄像头捕获料滴的一个或两个图像,并将捕获到的料滴的一个或两个二维图像加载到图像处理器中。
文献US4205973教导了,当料滴下落时,会中断两个连续激光束的路径,这使得测量料滴的开头和尾部的速度成为可能。然后,使用一个(或两个)线性摄像头以增量方式执行水平扫描,该增量表示沿料滴垂直轴的相等尺寸的区段。扫描速率由扫描频率下的扫描时钟监测,该扫描频率随时间变化,以考虑料滴的加速度。
文献US5434616通过以下方式引用了先前的文献:指出这种装置需要摄像头扫描速度与料滴的移动精确同步,并且料滴速度的轻微变化将导致测量尺寸的误差。因此,该文献教导了使用二维CCD摄像头来连续捕获料滴路径的“冻结的”二维图像。
文献JP3623329使用CCD摄像头来捕获料滴的图像。根据该图像,计算料滴的重量。我们从文献中推导出该图像是二维图像。这种装置无法确定沿两个水平轴的运动学特征。
文献WO-2016181071描述了一种包括若干成形部、料滴分配器以及包括至少一个光电检测器的检测设备类型的玻璃制品模制设备,该至少一个光电检测器被布置成检测沿自由光轴循环的光信息,自由光轴截取对应于两个不同的成形部的料滴装载路径的至少两个特定部分。
文献“AMELIORATION SIGNIFICATIVE DE PERFORMANCES PAR CONTROLEAUTOMATIQUE DU GOB(通过自动化料滴控制而显著地提高性能)”,玻璃研究所,巴黎,法国,第9卷,第2号,2003年4月1日(2003-04-01),第6/07页,XP001160130,ISSN:0984-7979提到了现有技术的又一装置。
本发明旨在提出一种测量装置和方法,使得能够测量玻璃制品模制设备中玻璃料滴自由落体的运动学特征,这些特征必须足够薄以允许在考虑这些测量的情况下驱动设备,例如,驱动切割料滴的剪切机。我们寻求确定的特征中至少有以下之一:
·对于料滴的至少两个不同的区段,区段在高截取点与低截取点之间分别沿彼此不同的第一水平轴和第二水平轴的第一和第二水平平移量或速度的集合,和/或
·料滴在高截取点与低截取点之间分别围绕彼此不同的第一水平轴和第二水平轴的第一和第二旋转量或速度的集合,和/或
·料滴在高截取点与低截取点之间的变形量或速度,和/或
·根据空间的三个维度的料滴的至少一个或多个区段的路径
测量装置和方法必须能够在工业环境中实现,该工业环境可以包括可能干扰料滴在自由落体区域中的可见性的许多组件和附件。
发明内容
为了上述目的,本发明提出了一种用于测量玻璃制品模制设备中玻璃料滴自由落体的运动学特征的装置和方法,以及一种用于控制这种设备的方法,如权利要求中所限定的。
因此,本发明提出了一种用于测量玻璃制品模制设备中玻璃料滴自由落体的运动学特征的方法,该方法包括,在料滴沿玻璃源与成形腔之间的料滴装载路径的自由落体区域中,其中,料滴在自由落体区域中具有理论垂直自由落体路径,并且料滴具有起始端和尾端以及起始端与尾端之间的料滴长度:
-使用四个不同的线性摄像头采集至少四个系列的连续线性数字图像,每个线性摄像头具有线性光电传感器、具有光学中心的透镜和为所考虑的摄像头限定观察线性场的光轴,给定系列的线性图像的每个图像是对应的线性摄像头的观察线性场的线性图像,四个系列包括由第一高摄像头采集到的第一高系列、由第一低摄像头采集到的第一低系列、由第二高摄像头采集到的第二高系列、以及由第二低摄像头采集到的第二低系列,四个系列的线性图像分别对应于第一高线性场、第一低线性场、第二高线性场和第二低线性场的线性图像,使得:
·第一高线性场和第一低线性场各自沿由对应的光轴和垂直于对应的光轴的水平延伸方向限定的相应的平面延伸,第一高线性场和第一低线性场各自分别在第一高截取点和第一低截取点处截取理论自由落体路径,第一高截取点和第一低截取点根据理论自由落体路径彼此偏移一垂直偏移;
-第二高线性场和第二低线性场各自沿由对应的光轴和垂直于对应的光轴的水平延伸方向限定的相应的平面延伸,第二高线性场和第二低线性场各自分别在第二高截取点和第二低截取点处截取理论自由落体路径,第二高截取点和第二低截取点沿理论自由落体路径的方向彼此偏移;
-四个系列的线性图像的图像各自包括分别沿第一高观察轴、第一低观察轴、第二高观察轴和第二低观察轴采集到的对应截取点的图像,对应的线性摄像头的每个截取点的观察轴包含在对应的线性摄像头的线性场内,穿过摄像头的透镜的光学中心,并穿过理论自由落体路径的对应的截取点;
-第一高观察轴和第二高观察轴在垂直于理论自由落体路径方向的平面上的投影中一起形成围绕理论自由落体路径的不同于0角度且不同于180角度的高观察偏差角;
-第一低观察轴和第二低观察轴在垂直于理论自由落体路径方向的平面上的投影中一起形成围绕理论自由落体路径的不同于0角度且不同于180角度的低观察偏差角;
-同一系列的任意两个图像的采集之间以及两个不同系列的任意两个图像之间的时间偏差是可确定的;
该方法包括:计算机标识高线性图像和低线性图像,各自包括在料滴的起始端和尾端中的料滴的同一给定端的图像,以及从所述标识中计算机推导高线性图像的采集与低线性图像的采集之间的时间偏差:
-根据高线性图像的采集与低线性图像的采集之间的时间偏差,并且通过应用自由落体运动学定律,计算机计算料滴的所述给定端在所述料滴的给定端在高截取点和低截取点中的一个处经过时的瞬时垂直平移速度;以及
-对于包括料滴除其起始端和尾端两个端部之外的区段的图像的中间线性图像,通过应用作为所述料滴的给定端在料滴的给定端在对应于所述料滴的给定端的所述瞬时垂直平移速度的截取点处经过时的所述瞬时垂直平移速度以及所述所考虑的中间线性图像的采集与料滴的所述端在对应于所述料滴的给定端的所述瞬时垂直平移速度的截取点处的所述经过之间经过的时间的函数的自由落体的运动学定律,以计算方式匹配料滴的包含在中间线性图像中的图像与料滴的对应区段;
并且,方法包括计算机确定以下中的至少一个:
-对于料滴的至少两个不同的区段,在高截取点与低截取点之间分别沿彼此不同的第一水平测量轴和第二水平测量轴的区段的第一水平平移量和第二水平平移量的集合或区段的第一平均水平平移速度和第二平均水平平移速度的集合,和/或
-在高截取点与低截取点之间分别围绕彼此不同的第一水平轴和第二水平轴的料滴的第一旋转量和第二旋转量的集合或料滴的第一平均旋转速度和第二平均旋转速度的集合,和/或
-在高截取点与低截取点之间的料滴的变形量或料滴的平均变形速度,和/或
-根据空间的三个维度的料滴的至少一个或多个区段的路径。
根据本发明的这种方法还可以包括单独或组合的一个或多个以下可选特征。
在一些情况下,方法包括:计算机确定作为以下项的函数的料滴的两个所考虑的区段之间的位置偏差,其中,料滴的两个所考虑的区段的各自的图像包含在给定系列的线性图像的两个连续的线性图像中:
-确定的系列中的在一方面的包括两个所考虑的区段之一的连续的线性图像中的一个与另一方面的确定的系列的起始线性图像和尾部线性图像中的一个之间的线性图像的数量,起始线性图像和尾部线性图像分别包括料滴的起始端和尾端的图像;
-料滴的给定端在所述料滴的给定端在对应于确定的系列的截取点处经过时的瞬时垂直平移速度;
-确定的系列的线性图像的采集频率;以及
-引力常数。
在一些情况下,方法包括:分别基于第一高系列线性图像和第一低系列线性图像以及第二高系列线性图像和第二低系列线性图像,计算机计算料滴的所述给定端在所述料滴的给定端在高截取点和低截取点中的一个处经过期间的第一瞬时垂直平移速度和第二瞬时垂直平移速度,并且,以计算方式将料滴的所述给定端在所述料滴的给定端在截取点处经过期间的瞬时垂直平移速度确定为料滴的所述给定端在所述料滴的给定端在截取点处经过期间的所述第一瞬时垂直平移速度和第二瞬时垂直平移速度的平均值。
在一些情况下,方法包括:通过对从确定的系列的起始线性图像到尾部线性图像的确定的系列的所有连续线性图像的位置偏差进行求和,来计算机计算起始端与尾端之间的料滴高度。
在一些情况下,方法包括:对于给定料滴的若干区段的集合,计算机确定:
-在对应于每个区段的第一高线性图像的第一高系列和第一低线性图像的第一低系列中,确定集合的每个区段在第一高截取点与第一低截取点之间、在高线性图像与低线性图像之间的沿第一水平测量轴的第一水平平移量;
-在对应于每个区段的第二高线性图像的第二高系列和第二低线性图像的第二低系列中,确定每个区段在第一高截取点与第一低截取点之间沿第二水平测量轴的第二水平平移量;
并且,方法包括:以计算方式推导集合的每个部分的水平平移量的步骤:
*料滴分别沿两个不同的水平轴在高截取点与低截取点之间的平均水平平移速度的两个水平分量;和/或
*料滴围绕两个水平轴在高截取点与低截取点之间的两个旋转角度;和/或
*料滴在其在高截取点与低截取点之间的下落期间的变形。
在一些情况下,方法包括:对以下项中的料滴的至少一个几何尺寸进行计算机测量:
-料滴沿第一水平方向的第一直径,
-沿与第一水平方向不同的第二水平方向的第二直径,
-料滴的长度或高度,
-料滴的体积。
在一些情况下,计算机确定区段在高截取点与对应的低截取点之间的水平平移量包括:检测区段的至少同一点在对应的高系列的高线性图像和对应的低系列的低线性图像中的位置。在这种情况的一些变型中,同一点是区段的边缘点、区段的两个边缘点之间的中点、或者其图像在高线性图像和低线性图像中可识别的点中的一个。
在一些情况下,第一高观察轴和第一低观察轴在同一垂直平面中沿垂直方向重叠。
在一些情况下,第一高观察轴和第一低观察轴彼此平行。
在一些情况下,第一高观察轴和第一低观察轴垂直于理论自由落体路径。
在一些情况下,第一高观察轴和第二高观察轴截取理论垂直自由落体路径的同一高截取点,和/或第一低观察轴和第二低观察轴截取理论垂直自由落体路径的同一低截取点。
本发明还涉及一种用于测量玻璃制品模制设备中玻璃料滴自由落体的运动学特征的装置,其类型包括:在料滴沿玻璃源与成形腔之间的料滴装载路径的自由落体区域中,其中,料滴在自由落体区域中具有理论垂直自由落体路径,并且料滴具有起始端和尾端以及起始端与尾端之间的料滴长度:
-至少四个不同的线性摄像头,各自具有带有光学中心的透镜和为所考虑的摄像头限定观察线性场的光轴,包括第一高摄像头、第一低摄像头、第二高摄像头和第二低摄像头,每个摄像头分别具有彼此不同的第一高光轴、第一低光轴、第二高光轴和第二低光轴,所述摄像头各自能够形成观察线性场(分别为第一高线性场、第一低线性场、第二高线性场和第二低线性场)的数字图像,其中:
-第一高线性场和第一低线性场各自沿由对应的光轴和垂直于对应的光轴的水平延伸方向限定的相应的平面延伸,第一高线性场和第一低线性场各自分别在第一高截取点和第一低截取点处截取理论自由落体路径,第一高截取点和第一低截取点根据理论自由落体路径彼此偏移;
-第二高线性场和第二低线性场各自沿由对应的光轴和垂直于对应的光轴的水平延伸方向限定的相应的平面延伸,第二高线性场和第二低线性场各自分别在第二高截取点和第二低截取点处截取理论自由落体路径,第二高截取点和第二低截取点沿理论自由落体路径的方向彼此偏移;
-高光轴在垂直于理论自由落体路径方向的平面上的垂直投影中彼此不同,并且低光轴在垂直于理论自由落体路径方向的平面上的垂直投影中彼此不同。
在一些情况下,装置包括电子计算单元,电子计算单元被编程为实现具有上述方法特征中的任一个的方法。
在一些情况下:
-高光轴在垂直于理论自由落体路径方向的平面上的垂直投影中一起形成围绕平行于理论自由落体路径且穿过两个光轴在投影平面上的投影会聚点的轴的不同于0角度且不同于180角度的高光轴偏差角;
-低光轴在垂直于理论自由落体路径方向的平面上的垂直投影中一起形成围绕平行于理论自由落体路径且穿过两个光轴在投影平面上的投影会聚点的轴的不同于0角度且不同于180角度的低光轴锐角偏差角。
在一些情况下,第一高线性场和第一低线性场以及第二高线性场和第二低线性场各自截取由同一玻璃源同时形成的若干玻璃料滴的理论自由落体路径。
本发明还涉及一种用于控制玻璃制品模制设备的方法,该设备包括玻璃源、至少一个剪切机和料滴装载路径,该至少一个剪切机布置在玻璃源出口处的并以规则的间隔被致动以切割通过重力落入分配器中的连续料滴,分配器沿至少一个料滴装载路径朝向设备的成形腔引导料滴,并且料滴装载路径包括在剪切机与分配器之间的至少一个料滴自由落体区域,其特征在于,控制方法包括:在剪切机与分配器之间的料滴自由落体区域中测量玻璃料滴自由落体的运动学特征,所述测量包括:对于给定料滴的若干区段的集合,确定集合的每个区段的水平平移量,并且其特征在于,控制方法包括:调整作为至少集合的每个区段的水平平移量的函数的剪切机的至少一个操作参数。
根据本发明的这种控制方法还可以包括单独或组合的一个或多个以下可选特征。
在一些情况下,调整包括调整剪切机的切割点的位置。
在一些情况下,调整包括调整至少剪切机的刀片的位移速度。
在一些情况下,调整包括调整剪切机的至少一个刀片的位移速度的曲线。
在一些情况下,调整包括调整剪切机的润滑参数。
在一些情况下,所述测量包括确定料滴的至少一个区段在高截取点与低截取点之间的水平平移速度的至少两个水平分量。
在一些情况下,所述测量包括确定料滴围绕第一水平轴的旋转的至少第一分量,并且其特征在于,调整包括:调整剪切机的切割点的位置的分量,和/或,调整至少剪切机的刀片的位移速度的分量,和/或调整剪切机的至少一个刀片的位移速度的分量的曲线。
在一些情况下,所述测量包括确定料滴围绕不同于第一水平轴的第二水平轴的旋转的至少第二分量,并且控制方法包括调整作为料滴围绕第一水平轴的旋转的第一分量和料滴围绕第二水平轴的旋转的第二分量的函数的剪切机的至少一个操作参数。
在一些情况下,所述测量玻璃料滴自由落体的运动学特征实现具有上述确定方法特征中的任一个的确定方法。
附图说明
[图1]图1是玻璃制品模制设备的示意图。
[图2]图2是根据本发明的测量装置的示意性透视图。
[图3]图3是根据本发明的测量装置的线性摄像头的示意性透视图。
[图4-5A-5E]图4和图5A至图5E是示出在根据本发明的方法中采集高系列线性图像和低系列线性图像的图像的不同时刻的示意图。
[图6]图6是示出根据本发明的测量装置的同一高组或低组的两个线性摄像头的相对布局的示意性平面图。
[图7]图7是示出在本发明的框架内与由线性摄像头采集到的一系列线性图像的连续图像相关联的料滴上的垂直坐标的图。
[图8]图8是示出对于包括料滴的除了其起始端和尾端两个端部之外的区段的图像的中间线性图像,将包含在中间线性图像中的料滴的图像与料滴的对应区段进行匹配的图。
[图9]图9是示出通过由属于同一摄像头组的两个摄像头的光轴确定的平面中的位置的立体视觉执行确定的可能性的图。
具体实施方式
图1部分地且示意性地示出了玻璃制品模制设备10的示例性实施例。特别地,设备10包括成形机11,成形机11包括成形部12或若干不同的成形部12,每个成形部包括至少一个模具14,模具14具有至少一个模腔16。设备10可以包括可锻玻璃源18(因此是热玻璃源18)和玻璃料滴P分配器20,分配器20通过重力将可锻玻璃料滴P分配到成形机11的每个模腔16。以已知的方式,设备可以包括至少一个剪切机22,该至少一个剪切机22布置在热玻璃源18的出口处并且以规则的间隔被致动以切割来自源18的可锻玻璃的挤出部分,或者对于每个部分包括若干模腔的设备,可能并行的若干部件同时进行。剪切机22一般包括两个刀片。剪切机的刀片根据优选地利用两个可移动刀片的切割的平移(被称为平行切割)或切割的旋转(被称为剪刀切割)的相对移动被致动。在一些设备中,可能有若干剪切机22,例如当各部分包含若干毛坯模具并且在每个周期同时装载有若干料滴时。
在本文档中,被剪切机22切碎的可锻玻璃的挤出部分称为料滴P。这种料滴有时称为滴料。在成形方法的该阶段,将料滴P称为料滴。可锻玻璃在剪切机22的切割水平处一般具有大于900℃的温度,例如包括在1,100℃与1,300℃之间。该料滴一般被认为是具有一定长度的可锻玻璃的实心圆柱体,因而我们可以限定对应于料滴长度的中心轴。在本文中,应当理解,料滴P实际上不是完美的圆柱体。因此,料滴P的外侧面可能相对于圆柱体存在变形。类似地,由剪切机22的剪切操作产生的料滴的高端Pf和低端Pd一般不具有垂直于中心轴的平面截面。然而,应当理解的是,料滴一般保持为沿中心轴伸长的基本上圆柱形的物体。至少在理论上,中心轴可以是直线的。实际上,特别是在引起料滴沿其在分配器20中的路径变形的情况下,引起该中心轴变形。另外,在本文中,中心轴的曲线尺寸将称为料滴P的长度。该长度在相对于地球引力的取向的垂直轴Z上的投影被称为料滴P的高度。
剪切机22的两次致动之间的时间间隔决定料滴的长度及其重量和体积,因为料滴的截面和玻璃流速被确定,特别是被确定为源18和剪切机22的操作参数的函数。可锻玻璃源18布置在成形机11上方,因此布置在成形部12的模具14上方,以允许通过重力分配料滴。分配器20一般沿热玻璃源18与每个成形部的模腔之间的若干分支延伸。图1仅表示这些分支之一。源18、分配器20和剪切机22可以是任何已知类型,因此不更详细地描述。
用于形成中空玻璃制品的机器实现组合填充模具、然后连续压制和/或吹制的步骤的不同方法。为了描述的清楚起见,示例取自根据称为压吹法或吹吹法的已知方法形成瓶子。
在瓶子成形机中,每个成形部12可以包括若干模具,例如两个模具,其中一个是毛坯模具,另一个是吹塑模具。每个成形部可以包括毛坯模具组和精加工模具组,模具组由同一成形部的若干模具组成,涉及同一成形步骤,一般同时开闭。应当理解,在这种情况下,给定的料滴由分配器20朝向毛坯模具(例如,成形部的毛坯模具)引导,在毛坯模具中,料滴经历第一成形操作(称为钻削操作(drilling operation)),该第一成形操作通过压缩空气吹送或冲头穿透来实施。然后,传送系统(未示出)能够将已经经历了第一成形操作的料滴(即,坯料)从毛坯模具取下,以将其带到二次模具(一般称为吹塑模具),在该二次模具中,坯料可以经历至少第二成形操作,即最后一次操作(称为精加工操作)。一般来说,成形部的每个模具包括两个半模具,这两个半模具沿垂直于分割面的方向相对于彼此是可移动的,通过分割面,两个半模具在闭合位置中接触。图1仅示出了每个成形部12的一个模具14,但是本发明必然能应用于每个成形部包括若干模具的设备(称为多料滴设备)中。
成形部12可以包括单个模腔16。然而,如上所述,特别是在多料滴设备中,每个不同的成形部12可以包括至少两个不同的成形腔16,一般是因为它们包括若干模具,更罕见的是,因为它们包括带有若干腔体的模具。
一般来说,热玻璃源18经由剪切机22同时输送与成形部中的成形腔一样多的料滴。因此,可以理解的是,成形部被一个接一个地连续供给料滴。因此,我们可以具有两个成形部,这两个成形部通过热玻璃源18的同一出口被相继供给。因此,这两个成形部不是同时被供给。
因此,分配器20收集由剪切机22切割的料滴,并且分别将它们沿对应于成形腔16的装载路径28朝向成形部的成形腔引导。不同成形腔的装载路径包括公共部分和特定部分。特定部分是装载路径对应于成形腔的部分,其仅被分配器朝向该成形腔引导的料滴跟随。因此,分配器20包括用于引导和转向料滴的装置。这些引导和转向装置可以包括铲斗、通道、偏转器等,其中一些至少可以是可移动的以形成转向器。在分配器中,通道、偏转器和转向器确定料滴装载路径。
在图1的示例中,用于引导和转向分配器20的装置实际上沿源18与模具14之间的装载路径依次包括铲斗20a、通道20b和偏转器20c。一般来说,铲斗20a的位置和取向是可调整的。特别地,在机器包括若干成形部的情况下,铲斗20a可以为围绕垂直轴是可旋转的,以收集来自源的料滴并将它们朝向对应于若干成形部的若干通道之一引导。在铲斗20a之后,料滴P由通道20b支撑,然后偏转器20c使料滴偏转以将其沿对应于该偏转器20c的腔体16的方向定向。在一些设备中,可以在铲斗的入口处(因此在自由落体的末端处)设置漏斗和/或料滴加速器。例如,料滴加速器使用气动作用从而以增加的速度使料滴进入。该作用可能有所不同,取决于每个料滴所针对的成形部和/或腔体。
在所示的示例中,料滴装载路径的初始部分(其是装载路径的特定部分)是高自由落体区域24,料滴沿该区域没有被引导,并且在地球引力的作用下下落而没有垂直引导,高自由落体区域24在剪切机22与分配器20的铲斗20a之间。
在所示的示例中,料滴装载路径的终端部分(即,装载路径的特定部分)是低自由落体区域26,料滴沿该区域没有被引导,并且在分配器20的偏转器20c的出口处在地球引力的作用下落入模腔16中而没有垂直引导。
正如铲斗20a一样,分配器的不同元件(例如,一个或多个通道20b和一个或多个偏转器20c)的位置和取向是可调整的,使得料滴被准确地朝向模腔16引导。重要的是要注意,偏转器20c的设置有助于确定装载路径的端部,特别是路径相对于腔体的开口轴线的位置。
在瓶子成形机中,形成料滴的操作、剪切机22的剪切操作、模具的移动、热玻璃源18的一个或多个冲头的移动、吹塑、转移等的控制和同步之前是借助于具有螺柱的带槽滚筒机械地执行,每个螺柱都是可调整的,具有对控制汽缸(cylinder)的阀门进行机械控制的作用。新机器现在配备了电子控制器,也就是说,借助于可编程逻辑控制器,使得可以利用任何类型的致动器(例如,利用气动能量或电能进行操作的致动器)驱动移动。如稍后将详细描述的,电子控制器能够与任何内部或外部构件(包括传感器或致动器)例如通过有线、无线或混合型通信网络交换同步信号、控制信号或来自传感器的关于设备状态的信息。然而,可编程逻辑控制器仍然是具有非常特别的编程且限于循环顺序程序的系统。例如,电子控制器既可以实现循环顺序程序,也可以集成内部模型控制、多变量调节算法、模拟、优化。
根据本发明的一个方面,设备10包括至少一个装置30,该至少一个装置30用于测量玻璃制品模制设备中玻璃料滴P自由落体的运动学特征。该测量装置30是基于线性摄像头的光学装置,因此其在设备中被布置成能够在沿玻璃源18与成形腔16之间的料滴装载路径的料滴自由落体的区域中观察料滴P。从上面可以看出,在示例中,设备沿料滴P的路径具有高自由落体区域24和低自由落体区域26。设备可以配备有用于高自由落体区域24的第一测量装置和/或用于低自由落体区域26的第二装置。下面将详细描述包括这种用于测量运动学特征的装置30的设备的情况,装置30在设备中被布置成能够在高自由落体区域24中观察料滴P。
在自由落体区域,特别是高自由落体区域24中,料滴P仅受到地球引力的作用,并且至少在高自由落体区域24中,料滴P被认为具有理论自由落体路径28.24,自由落体路径28.24在自由落体区域中是垂直的。另外,在该高自由落体区域中,料滴P在该垂直下落期间,被认为具有理论上的垂直取向,其中心轴被假定为垂直的并且与垂直的理论自由落体路径28.24重合。因此,在该自由落体过程中理论上的垂直取向上,料滴P被认为沿垂直方向具有起始端Pd(或下端或低端)和尾端Pf(或上端或高端),以及起始端Pd与尾端Pf之间的料滴长度。当然可以看出,该理论取向实际上是理论上的,因此测量装置30将允许获知料滴的实际取向与该理论取向之间的偏差。
如在图2和图3中更具体地可见,测量装置30包括至少四个不同的线性摄像头32.1h、32.1b、32.2h、32.2b(其可以由共同的附图标记32共同地和/或模糊地指定),每个摄像头分别具有透镜33.1h、33.1b、33.2h、33.2b(其可以由共同的附图标记33共同地和/或模糊地指定),透镜具有光学中心(参见图6,C1h、C1b、C2h、C2b)和光轴36.1h、36.1b、36.2h、36.2b(其可以由共同的附图标记36共同地和/或模糊地指定),光轴为所考虑的摄像头限定观察线性场34.1h、34.1b、34.2h、34.2b(其可以由共同的附图标记34共同地和/或模糊地指定)。因此,这四个线性摄像头包括第一高摄像头32.1h、第一低摄像头32.1b、第二高摄像头32.2h和第二低摄像头32.2,每个摄像头分别具有彼此不同的第一高光轴36.1h、第一低光轴36.1b、第二高光轴36.2h和第二低光轴36.2b。“高”和“低”的概念是指沿地球引力的垂直方向的取向。
每个线性摄像头32包括线性光电传感器,因此线性光电传感器由成排的光电元件形成,线性摄像头32的透镜33在光电元件上形成线性场34由传感器通过透镜33看到的摄影图像。传感器传送图像信号,连续采集图像信号以给出时间上连续的摄影、数字和线性图像。传感器可以是可见光范围内的敏感传感器,这使得可以使用市场上广泛销售的传感器和透镜,以合理的成本提供足够的性能。然而,这并不排除使用在红外域中同样敏感或者甚至仅在红外域中敏感的传感器。对于每个线性摄像头32,摄像头32的透镜33确定摄像头的光轴36。摄像头32的透镜33可以是远心透镜,也可以是常规透镜。
因此,每个所述线性摄像头32能够形成与该摄像头对应的线性场34的数字图像,使得四个摄像头总共限定四个线性场34,分别为第一高线性场34.1h、第一低线性场34.1b、第二高线性场34.2h和第二低线性场34.2b。与摄像头对应的线性场34沿由线性摄像头32的光轴36限定的平面的方向并沿延伸方向而延伸,延伸方向垂直于光轴且与形成线性光电传感器的成排的光电元件相对应。
因此,第一高线性场34.1h和第一低线性场34.1b各自沿由对应光轴36.1h、36.1b限定的相应的平面并沿水平延伸方向而延伸,水平延伸方向垂直于与该线性场34相关联的线性摄像头32的对应光轴36.1h、36.1h。
第一高线性场34.1h和第一低线性场34.1b各自分别在第一高截取点40.1h和第一低截取点40.1b处截取理论自由落体路径28.24,第一高截取点和第一低截取点根据理论自由落体路径28.24彼此偏移垂直偏移。第一高截取点40.1h与第一低截取点40.1b之间的该垂直偏移可有利地严格小于料滴的预期标称长度,以允许实现稍后将描述的方法,即使在环境不允许轻易看到料滴的情况下。
第二高线性场34.2h和第二低线性场34.2b各自沿由对应光轴36.2h、36.2b限定的相应的平面并沿水平延伸方向而延伸,水平延伸方向垂直于与该线性场34相关联的线性摄像头32的对应光轴。第二高线性场34.2h和第二低线性场34.2b各自分别在第二高截取点40.2h和第二低截取点40.2b处截取理论自由落体路径28.24,第二高截取点和第二低截取点沿理论自由落体路径的方向彼此偏移垂直偏移。第二高截取点与第二低截取点之间的该垂直偏移可有利地严格小于料滴的预期标称长度,具有与上述相同的优点。
从图中可以看出,高光轴(即,第一高光轴36.1h和第二高光轴36.2h)在垂直于理论自由落体路径的方向的平面上的垂直投影中彼此不同,以便允许自由落体区域的立体视觉。换言之,第一高光轴36.1h和第二高光轴36.2h不垂直地彼此重叠,因此不重合。因此,两个高摄像头32.1h和32.2h既不重合,也不正好180°相对,也不正好垂直平行地彼此重叠,这是为了获得自由落体区域的立体视觉。
从图中可以看出,低光轴(即,第一低光轴36.1b和第二低光轴36.2b)在垂直于理论自由落体路径的方向的平面上的垂直投影中彼此不同,以便允许自由落体区域的立体视觉。换言之,第一低光轴36.1b和第二低光轴36.2b不垂直地彼此重叠,因此不重合。因此,两个低摄像头32.1b和32.1b既不重合,也不正好180°相对,也不正好垂直平行地彼此重叠,这是为了获得自由落体区域的立体视觉。
从图6中可以看出,我们会优选地确保高光轴(即,第一高光轴36.1h和第二高光轴36.2h)一起在垂直于理论自由落体路径28.24的方向的平面上的垂直投影中形成围绕理论自由落体路径28.24(或者在任何情况下围绕与理论自由落体路径28.24平行且穿过两个光轴在投影平面中的投影的会聚点的轴)的高光轴偏差角Aopth,高光轴偏差角Aopth不同于0角度且不同于180角度,这是为了能够具有线性场的大面积交叉区域,在该区域内,将能够从两个不同的视点获得同一料滴,这使得对于该交叉区域的任意点,可以通过立体视觉效果确定料滴沿两个水平方向的几何和位置特征。
图6是垂直投影。在图2、图3和图6所示的示例中,低线性摄像头32.1b、32.2b与高线性摄像头32.1h、32.2h相同并且以相同的方式设置,使得在图6中,它们的所有元件都是表示为重叠在高线性摄像头32.1h、32.2h的对应元件上。低光轴(即,第一低光轴36.1b和第二低光轴36.2b)一起在垂直于理论自由落体路径28.24的方向的平面上的垂直投影中形成围绕理论自由落体路径(或者在任何情况下围绕与理论自由落体路径平行且穿过两个光轴在投影平面中的投影的会聚点的轴)的低光轴偏差角Aoptb,低光轴偏差角Aoptb不同于0角度且不同于180角度,这是为了能够通过立体视觉效果确定料滴沿两个方向的几何和位置特征。
优选地,如图所示,第一高光轴36.1h和第二高光轴36.2h或者至少它们在垂直于理论自由落体路径28.24的方向的平面上的垂直投影会聚于位于高线性摄像头32.1h、32.2h前面(也就是说,位于摄像头的传感器相对于它们的透镜的相对侧)的会聚点。类似地,优选地,第一低光轴36.1b和第二低光轴36.2b或者至少它们在垂直于理论自由落体路径28.24的方向的平面上的垂直投影会聚于低线性摄像头32.1b、32.2b前面,如图所示。平行或发散的高光轴和/或平行或发散的低光轴是可能的,但不是最佳的。
从图4中可以看出,在自由落体期间,给定的料滴P因此首先经过第一高摄像头32.1h的第一高线性场34.1h,然后经过第一低摄像头32.1b的第一低线性场34.1b。同时,同一料滴首先经过第二高摄像头32.2h的第二高线性场34.2h,然后经过第二低摄像头32.2b的第二低线性场32.2b。在给定的线性摄像头32的前面,给定料滴P的起始端Pd经过给定摄像头的前面,然后同一料滴P的尾端Pf经过给定摄像头的前面。
在所示的示例中,第一高摄像头32.1h的第一高光轴36.1h和第一低摄像头32.1b的第一低光轴36.1b在同一垂直平面中沿垂直方向重叠。在所示的示例中,第二高摄像头32.2h的第二高光轴36.2h和第二低摄像头32.2b的第二低光轴36.2b在同一垂直平面中沿垂直方向重叠。
在所示的示例中,低光轴36.1b、36.2b之间的低光轴偏差角Aoptb与高光轴36.1h、36.2h之间的高光轴偏差角Aopth相同。这种布局绝不是强制性的,有利于下面将描述的计算。
在一些实施例中,由第一高光轴36.1h和第一低光轴36.1b限定的平面是还包含所考虑的自由落体区域中的料滴的理论垂直路径28.24的平面。当测量装置30被实现用于料滴的单个给定的理论自由落体路径时,可以特别地使用该布局。
此外,图6示意性地示出了如下情况:包括如上所述的四个线性摄像头32(图6中仅可见第一高摄像头32.1h和第二高摄像头32.2h,但是相同的图可以被复制以表示第一低摄像头32.1b和第二高摄像头32.2b的情况)的相同的测量装置30使得可以在同一自由落体区域24中观察来自同一玻璃源18的至少两个料滴在至少两个不同的成形腔的方向上的至少两个理论垂直自由落体路径28.24和28'.24。至少在所考虑的自由落体区域24中,两个理论垂直自由落体路径28.24和28'.24是平行的并且沿垂直于它们共同的垂直方向的水平方向彼此偏移。图6表示在光轴36.1h、36.2h、...各自在相应的高截取点和低截取点处与两个理论自由落体路径中的第一理论自由落体路径28.2相交的意义上,四个线性摄像头32的光轴36被定位成截取该第一理论自由落体路径28.24的特定情况。另一方面,由于两个理论垂直自由落体路径28.24和28'.24相对于彼此水平偏移,因此可以看出,四个摄像头32.1h的光轴36.1h、36.2h、…无法与第二理论垂直自由落体路径28'.24相交。然而,对应于该同一测量装置30的四个线性摄像头32.1h、32.2h、…的四个线性场34.1h、34.2h、…也在对应于四个线性场34.1h、34.2h、…中的每一个的高截取点和低截取40'.1h、40'.1b、40'.2h、40'.2b处截取该第二理论垂直自由落体路径28'.24,而没有修改四个线性摄像头32.1h、32.2h、…相对于设备的取向。因此,一般来说,测量装置30可以被布置成使得第一高线性场34.1h和第一低线性场34.1b以及第二高线性场34.2h和第二低线性场34.2b各自截取由同一玻璃源同时形成的若干玻璃料滴的理论自由落体路径。事实上,“多料滴”分配器相当普遍,它们一般借助于有时具有2、3或4个罐孔的独立的2、3或4个柱塞以及2、3或4对同步或异步剪刀并行传送2、3或4个料滴。
因此,在这种情况下,对于每个给定的理论自由落体路径以及对于测量装置30的四个线性摄像头32.1h、32.2h、…中的每一个,我们可以通过所考虑的摄像头限定给定的理论自由落体路径的观察轴37.1h、37.2h、…。在通过所考虑的线性摄像头给出的给定理论自由落体路径的观察轴37.1h、37.2h、...与给定的理论自由落体路径(例如,第二理论自由落体路径28'.24)在对应的截取点处相交的意义上,该观察轴是包含在所考虑的线性摄像头32.1h、32.2h、...的线性场34.1h、34.2h、...中的轴,其穿过所考虑的摄像头的透镜33的光学中心,并且截取该给定的理论自由落体路径28'.24。在这些条件下,测量装置30使得能够测量沿第一理论自由落体路径28.24下落的玻璃料滴的自由落体的运动学特征,而且还能够测量沿第二理论垂直自由落体路径28'.24下落的玻璃料滴的自由落体的运动学特征,第二理论垂直自由落体路径28'.24也被测量装置30的四个线性摄像头32.1h、32.2h、...的线性场34.1h、34.2h、...截取。注意,当线性摄像头32的光轴36.1h、36.2h、...截取给定的理论自由落体路径(这是具体在图6中表示的第一理论自由落体路径28.24的情况)时,所考虑的线性摄像头32的光轴36.1h、36.2h、…与将给定的理论自由落体路径28.24连接到所考虑的线性摄像头32.1h、32.2h、...的透镜的光学中心的观察轴37.1h、37.2h、...重合。
在图6所示的示例中,可以理解,线性摄像头32.1h、32.2h中的每一个的光轴36.1h、36.2h、...截取多个理论自由落体路径中同一理论自由落体路径,该多个理论自由落体路径被测量装置30的四个线性摄像头32.1h、32.2h、...的线性场34.1h、34.2h、...截取。然而,作为变型,我们可以将测量装置30布置成使得,虽然使其四个线性摄像头设置成使得四个线性摄像头32.1h、32.2h、…的线性场34.1h、34.2h、…截取多个理论自由落体路径,但是线性摄像头32.1h、32.2h的光轴36.1h、36.2h、…不截取所述多个理论自由落体路径中的任何理论自由落体路径,或者使得线性摄像头32.1h、32.2h的光轴36.1h、36.2h...并不都截取所述多个理论自由落体路径中的同一理论自由落体路径。因此,我们可以具有以下这种配置:第一高摄像头和第一低摄像头的光轴截取第一理论自由落体路径(不截取第二理论自由落体路径),而第二高摄像头和第二低摄像头的光轴截取第二理论自由落体路径(不截取第一理论自由落体路径)。
在图中所示的示例中,第一高摄像头32.1h的第一高光轴36.1h和第一低光轴36.1b在同一垂直平面内重叠,并且还彼此平行。这种平行性将提高测量的准确性,并将有助于确定所涉及的运动学方程。然而,这种平行性不是强制性的。我们还将有利地规定,如所示示例中,第二高摄像头32.2h的第二高光轴36.2h和第二低光轴36.2b在同一垂直平面内重叠,并且甚至更有利地,它们还彼此平行。
优选地,测量装置30的四个线性摄像头32的光轴36都是水平的,因此与一个或多个理论垂直自由落体路径的方向正交,这也适用于这些光轴之一与这些理论垂直路径之一相交的情况,以及这些光轴之一不与该或这些理论垂直路径相交的情况。在这种情况下,将给定的理论自由落体路径28.24的截取点连接到对应线性摄像头32.1h、32.2h、…的透镜的光学中心的观察轴37.1h、37.2h…也是水平的,无论理论自由落体路径如何。
优选地,对于给定的理论自由落体路径28.24、28'.24,第一高截取点40.1h、40'.1h和第二高截取点40.2h、40'.2h将是重合的。换句话说,在这种情况下,第一高摄像头32.1h和第二高摄像头32.2h被布置为使得它们通过其透镜看到料滴的理论垂直自由落体路径的同一点。优选地,以相同的方式,对于给定的理论自由落体路径28.24、28'.24,第一低截取点40.1b、40'.1b和第二低截取点40.2b、40'.2b将是重合的。
从前述可以理解,测量装置30因此包括四个线性摄像头32,它们一起可以被认为形成每组两个摄像头的两组摄像头,即,包括第一高摄像头32.1h和第二高摄像头32.2h的高摄像头组以及包括第一低摄像头32.1b和第二低摄像头32.2b的低摄像头组。
优选地,高摄像头组的两个摄像头采集包含理论垂直自由落体路径28.24的同一高截取点40.1h的线性图像,并且因此当料滴经过该点时,采集料滴的同一片段的线性图像。由于高摄像头组的两个摄像头相对于高截取点40.1h布置在空间中的不同点处,因此我们可以从两个不同的视点获得料滴的同一片段的线性图像,这使得可以通过立体视觉确定该区段沿两个不同水平方向的几何和位置特征。低摄像头组中的两个摄像头也是如此。在该示例中,高摄像头组的两个摄像头被设置成使得它们各自的光轴围绕理论垂直自由落体路径28.24一起形成不同于180角度的非零角度Aopth。通常,高摄像头组中的两个摄像头被设置为使得它们各自的光轴围绕理论垂直自由落体路径28.24一起形成角度Aopth,该角度Aopth包括在从5到90角度的范围中。
此外,测量装置的四个线性摄像头32可以一起被认为形成每套两个摄像头的两套摄像头,每套包括高摄像头和低摄像头。通过包括高摄像头和低摄像头的成套摄像头,我们将能够确定玻璃料滴自由落体的一些运动学特征。在两套摄像头,每套包括高摄像头和低摄像头,但是属于两个不同套的摄像头的光轴一起形成不同于180角度的非零角度的情况下,我们将能够确定玻璃料滴自由落体的三个维度的运动学特征。
实际上,测量装置30包括或连接到电子计算单元42,该电子计算单元42被编程为当玻璃料滴的自由落体路径截取测量装置30的四个线性摄像头32的四个线性场时,实现用于测量玻璃料滴的自由落体的运动学特征的方法。电子计算单元42可以例如以设备11内的计算机和/或采集卡的形式制成,并且它收集由测量装置30的四个摄像头32中的每一个采集到的一系列连续的线性数字图像。电子处理单元42可以仅专用于测量装置30或者可以与设备10的其他装置共享。
图1的示例示出了设备10包括控制和监测计算机系统44,其电子计算单元42可形成其一部分,或者电子计算单元42可与其进行计算通信。事实上,在这种设备中,必须协调所有元件的操作,并且所有元件的操作遵循规则的循环。例如,分配器20由设备的控制和监测中央单元根据成形机11的循环来监测。成形机11一般还包括一个或多个控制单元,该一个或多个控制单元监测例如不同部分的模具14依次打开和关闭,控制一个或多个成形操作,可能控制用于将坯料转移到精加工模具的构件或用于将由吹塑模具形成的容器转移到容器运输输送机的装置,控制将选定温度下的熔融玻璃输送到玻璃源18的供料槽(forehearth),还控制玻璃源18的一个或多个柱塞17和/或汽缸19的操作,控制一个或多个剪切机22等。机器和/或设备的电子控制单元可以是不相交的或重合的,但是属于设备的控制和监测计算机系统44,因此必然具有与机器及其各种成形部的操作循环相关的信息。计算机系统44可以包括至少一个标准计算机,因此包括至少一个微处理器、一个或多个电子存储器单元以及一个或多个显示器(屏幕、投影仪、全息显示器等)、输入装置(键盘、鼠标、触摸板、触摸屏等)和/或通信(USB、 等)接口。计算机系统可以包括例如通过互联网或/>协议与网络上的一个或多个其他计算机或与其他网络共享数据的计算机网络。除了其与线性摄像头32的明显连接之外,计算机系统44还可以连接到提供关于设备的状态的信息的传感器和/或连接到设备的致动器(输送机、喷射器等)。计算机系统实现本地或远程存储和/或执行的一个或多个软件,包括在一个或多个远程计算机服务器上的一个或多个软件。这个或这些软件优选地包括编程为实现如下文将描述的用于测量料滴自由落体的运动学特征的方法的一个或多个软件。具体地,电子计算单元42可以被编程为实现这种方法。
首先,该方法可以包括例如使用如上所述的测量装置30的不同的四个线性摄像头32来采集至少四个系列的连续线性数字图像,给定系列的线性图像中的每个图像是由这四个线性摄像头32之一采集到的自由落体区域的观察场的线性图像。
因此,四个系列的线性图像包括由第一高摄像头32.1h采集到的第一高系列、由第一低摄像头32.1b采集到的第一低系列、由第二高摄像头32.2h采集到的第二高系列和由第二低摄像头32.2b采集到的第二低系列。由此采集到的四个系列的线性图像分别对应于第一高线性场34.1h、第一低线性场34.1b、第二高线性场34.2h和第二低线性场34.2b在自由落体区域(例如,高自由落体区域24)中的线性图像。
对于给定的理论自由落体路径,四个系列的线性图像中的图像各自包括对应的截取点40.1h、40.1b、40.2h、40.2b的图像,并且因此分别沿第一高观察轴37.1h、第一低观察轴37.1b、第二高观察轴37.2h和第二低观察轴37.2b被采集,这些观察轴彼此不同并且由对应的线性摄像头以上述方式确定,观察轴经过截取点并经过对应于所考虑的系列的摄像头的光学中心。
对于给定的理论自由落体路径(例如,图6的两个理论自由落体路径28.24和28'.24中的任一个),第一高观察轴和第二高观察轴在垂直于理论自由落体路径的方向的平面上的垂直投影中一起形成围绕理论自由落体路径的不同于0角度且不同于180角度的高观察偏差角Aobsh、Aobsh'。因此,从两个不同的视点且在未对齐的两个不同的观察方向下采集料滴的同一区段的两个线性图像,这使得可以根据立体视觉原理确定料滴沿两个水平方向的几何和位置特征。优选地,高观察偏差角Aobsh、Aobsh'包括在围绕理论自由落体路径的从10°到170°的角度范围内。在两个观察轴的方向之间的10度最小角度的情况下,我们确保视点之间有足够的差异,以便对料滴沿彼此垂直的两个水平方向的几何和位置特征具有足够的准确性,注意观察轴不需要彼此垂直以获得料滴沿彼此垂直的两个水平方向的几何和位置特征。注意高观察偏差角Aobsh、Aobsh'可以有利地包括在从10°到45°的范围内,或者在从10°到25°的范围内,以提高装置的紧凑性并且有利于其集成到设备中。这可以使得高光轴偏差角Aopth包括在从10°到45°的范围内,或者甚至在从10°到25°的范围内。
类似地,对于给定的理论自由落体路径(例如,图6的两个理论自由落体路径28.24和28'.24中的任一个),第一低观察轴和第二低观察轴37'.1b、37'.1h优选地在垂直于理论自由落体路径的方向的平面上的垂直投影中一起形成围绕理论自由落体路径的不同于0角度且不同于180角度的低观察偏差角Aobsb、Aobsb',具有相同的优点。类似地,低观察偏差角优选地包括在围绕理论自由落体路径的从10°到170°的角度范围内以在具有足够的准确性的情况下获得料滴沿彼此垂直的两个水平方向的几何和位置特征。类似地,低观察偏差角Aobsb、Aobsb'可以有利地包括在从10°到45°的范围内,或者在从10°到25°的范围内,以提高装置的紧凑性并且有利于其集成到设备中。这可以使得低光轴偏差角Aoptb包括在从10°到45°的范围内,或者甚至在从10°到25°的范围内。
同一系列(因此由同一线性摄像头32采集)的任何两个图像的采集之间的时间偏差,以及两个不同系列(因此由测量装置30的两个不同线性摄像头采集)的任何两个图像的采集之间的时间偏差是可确定的。例如,同一系列的两个连续图像的采集之间的时间偏差是预定的,优选地是恒定的,至少具有已知的变化或根据已知的函数,使得知道采集系列中的图像的时刻以能够确定该系列的任何两个连续或非连续图像的采集之间的时间偏差就足够了。类似地,例如,知道采集第一系列的参考图像(例如,包含料滴的可标识点的图像)与采集另一系列的参考图像(例如,包含料滴的同一可标识点的图像)之间的时间偏差以能够确定两个不同系列的任何两个图像的采集之间的时间偏差就足够了。
图4-5A-5E示出了当料滴经过测量装置30的前面时,该料滴在其理论自由落体路径28.24上的不同连续位置。
图4示出了在时刻td1h的料滴P,此时其起始端Pd位于成套线性摄像头32(这里例如是第一套的两个线性摄像头32.1h、32.1b)的高截取点40.1h。图5A示出了在稍后时刻的同一料滴P,此时其起始端Pd已超过同一套线性摄像头32的高截取点40.1h,但尚未到达低截取点40.1b。图5B示出了在稍后时刻td1b的同一料滴P,此时其起始端Pd到达低截取点40.1b。注意,料滴P的尾端Pf还没有到达高截取点40.1h,这反映出该套线性摄像头(这里为第一套线性摄像头)的高截取点与低截取点之间的垂直偏移严格小于料滴的长度的事实。虽然未示出,但存在随后的时刻,此时成套线性摄像头中的两个线性摄像头观察到料滴P的两个不同区段,这两个区段不同于料滴的端部区段。图5C示出了在稍后时刻tf1h的同一料滴P,此时其尾端Pf位于成套线性摄像头32的高截取点40.1h。图5D示出了在稍后时刻的同一料滴P,此时其尾端Pf已超过同一套线性摄像头32的高截取点40.1h,但尚未到达低截取点40.1b。此时,低摄像头(这里为第一低摄像头32.1b)仍然观察到料滴P位于料滴P的起始端Pd与尾端Pf之间的区段。图5E示出了在稍后时刻tf1b的同一料滴P,此时其尾端Pf到达低截取点40.1b。回顾一下,装置30使得能够在不可能具有涵盖整个料滴的观察场的设备中测量料滴的特征。注意,选择成套线性摄像头的高截取点与低截取点之间的垂直偏移,其例如包括在从10mm到100mm的范围内。因此,在大多数应用中,该垂直偏移小于料滴的标称长度,标称长度可以例如包括在100到250mm的范围内,例如150mm。料滴的标称长度是可调整的。显然,即使实际料滴的长度小于成套摄像头的高截取点与低截取点之间的垂直偏移,所描述的装置30也能工作。例如,我们实际可以调整设备以产生长度小于标称长度的料滴(例如,80毫米的料滴),同时如果设备的环境允许,则成套线性摄像头的高截取点与低截取点之间的垂直偏移可以大于该料滴长度,例如等于100mm。所描述的测量方法和装置这次仍然以端部与高截取点和低截取点的重合时刻的不同顺序工作,其顺序为:td1h、tf1h、td1b、tf1b。
在给定的系列中,与该系列对应的线性摄像头32进行的两个连续图像的采集之间的时间偏差(即,线性摄像头32的采集周期)被充分减小以使线性摄像头32在将线性摄像头32的线性场34中料滴的起始端Pd的经过相对于同一料滴P的尾端Pf的经过分开的时间空间中采集料滴的若干连续图像。优选地,在将线性摄像头32的线性场34中料滴P的起始端Pd的经过相对于同一料滴P的尾端Pf的经过分开的时间间隔中,线性摄像头32采集例如1mm料滴的1到100个线性图像之间的线性图像,例如,1mm料滴的10个图像。换言之,对于18cm高的料滴,线性摄像头32采集该料滴的大约1,800个线性图像。因此,我们将优选地选择其采集频率为至少5kHz、优选地至少10kHz、例如40kHz的线性摄像头。
通常,我们可以使用其线性光电传感器由成排的至少512个光电元件(优选地,至少1,024个或2,048个或更多)组成的摄像头,条件是为了垂直量的良好准确性,保持采集频率大于5kHz,优选地大于10kHz。
注意,如果场34.1h和34.2h(相应地,为34.1b和34.1h)彼此平行,因此它们限定相对于水平的相同视角,则对于由同一组中的两个线性摄像头采集到的给定区段,根据相对于水平的相同视角,由同一组中的两个线性摄像头采集到的该区段的线性图像是该同一区段的图像,特别是对于料滴的起始区段或尾区段而言。类似地,如果场34.1h和34.1b(相应地,为34.2h和34.2b)彼此平行,它们限定相对于水平的相同视角,则对于由同一套摄像头的两个线性摄像头采集到的给定区段,根据相对于水平的相同视角,由同一套的两个线性摄像头采集到的该区段的线性图像是该同一区段的图像。在这两种情况下,这使得可以独立于端部的形状来检测料滴的这种起始端或尾端经过的时刻。目前这是受欢迎的,因为这种端部的形状取决于剪切机执行的切割操作,并且根据观察该端部的视角,因此根据相对于水平的视角,因此根据其图像被考虑的该组或该套的线性摄像头,其可能具有不同的轮廓。更有利的是,四个场彼此平行。该装置被设计成提供场34.1h、34.2h、341b和34.1h的最佳可能的平行度,因为传感器和透镜在空间中的定位准确性受到机械光学组件准确性的限制。
图8示出了由给定线性摄像头在料滴P在所述线性摄像头的线性场中经过的时间期间采集到的线性图像集。这图像集是较大的图像系列(即,由给定线性摄像头在摄像头的操作时间期间采集到的线性图像系列)的一部分。该图像集是通过以计算方式标识该系列的线性图像(称为料滴起始图像I1(其中出现料滴的起始端Pd的图像)以及料滴的线性尾部图像IL(其中出现同一料滴的尾端的图像))来确定的。因此,该图像集由线性摄像头32采集到的L个连续线性图像组成:I1、I2、I3、…、I(i-1)、Ii、…、I(L-2)、I(L-1)、IL。在每个图像中,可以以计算方式来确定是否存在料滴的区段的图像,例如通过检测料滴(回想起在可见光范围内非常明亮)与背景之间的对比度。
应当理解,对于同一料滴P,我们因此获得四个图像集,每个图像集对应于线性摄像头32中的一个。对于每个图像集,我们可以容易地在每个相应系列中以计算方式标识该图像集的第一图像(即,料滴起始图像I1),在该图像中,出现料滴的起始端Pd的图像,例如作为包括料滴的图像的第一图像,其后为系列中不包括料滴的图像的若干图像。我们还可以容易地在每个系列中以计算方式标识该图像集的线性尾部图像IL,在该图像中,出现料滴的尾端Pf的图像,例如作为系列中包括料滴的图像的最后一个图像,其之前为系列中不包括料滴的图像的若干连续图像。另一方面,对于料滴起始图像I1与料滴的端部图像IL之间的中间图像,我们无法通过对图像的简单分析来准确地确定其包含的图像是哪个料滴区段的。事实上,在整个下落过程中,我们认为料滴仅受到地球引力的作用,这意味着它具有等于地球引力的恒定加速度,因此其速度随时变化。而且,该方法然后提供对于包括料滴除了其始端和尾端这两个端部之外的区段的图像的中间线性图像,将包含在中间线性图像中的料滴的图像与料滴的对应区段进行匹配。
从对应于同一套线性摄像头32中的两个摄像头(即,对应于高摄像头和低摄像头)的两个系列的线性图像,我们可以确定料滴的一个端部(因此是端部区段)在对应于该套线性摄像头的高低两个截取点之间的平均垂直速度(Vz_moy_d和/或Vz_moy_f)。这涉及高线性图像和低线性图像的计算机标识,高线性图像和低线性图像各自包括料滴在料滴的起始端和尾端中的同一给定端的图像,并涉及推导高线性图像的采集与低线性图像的采集之间的时间偏差。
因此,我们可以例如从对应于高摄像头的高线性图像系列中的料滴的起始图像I1.1h(相应地,料滴的尾部图像IL.1h)的确定和对应于低摄像头的低线性图像系列中的料滴的起始图像I1.1b(相应地,料滴的尾部图像IL.1b)的确定中确定这两个图像的采集之间的时间偏差。对于图像采集周期为相同的采集常数Ta(即采集频率Fa=1/Ta)且同步的高低两个线性摄像头的情况,该时间偏差等于Od/Fa(相应地,Of/Fa),其中,Od是高线性图像系列中的料滴起始图像I1.1h的采集与对应于低摄像头的低线性图像系列中的料滴起始图像I1.1b的采集之间的图像采集周期数(相应地,Of是高线性图像系列中料滴的尾部图像IL.1h的采集与低线性图像系列中料滴的端部图像IL.1b的采集之间的图像采集周期数)。
我们还可以通过构造,但优选地例如通过校准测量装置的先前步骤,获知分别对应于测量装置的高低两个线性摄像头的高低两个截取点之间的实际距离D。D是考虑的成套的摄像头的函数,但也可以取决于料滴在成套的摄像头的高图像和低图像中的路径的位置。
料滴的起始端的平均垂直速度Vz_moy_d(相应地,料滴的尾端的平均垂直速度Vz_moy_f)则为高低两个截取点之间的实际距离D除以高低两个系列中料滴的两个起始图像I1.1h和I1.1b之间的时间偏差(相应地,料滴的两个尾部图像IL.1h、IL.1b之间的时间偏差)。返回到图4和图5A至5E的示例,我们有例如:
Vz_moy_d=D/(td1b–td1h);和/或
Vz_moy_f=D/(tf1b–tf1h)
也可以写成:
Vz_moy_d=D*Fa/Od;和/或
Vz_moy_f=D*Fa/Of
请注意,该平均垂直速度可以通过仅使用四个系列的线性图像中的两个(对应于包括高摄像头和低摄像头的成套的线性摄像头(我们在上面的示例中表示使用第一套摄像头))来获得。然而,我们可以利用另外两个系列的线性图像(对应于包括另一个高摄像头和另一个低摄像头的另一套线性摄像头)来执行同样的计算。如果两套摄像头被布置成使得它们具有相同的高截取点和相同的低截取点,则结果应该是相同的。实际上,测量误差可能产生略有不同的结果。在这种情况下,我们可以选择将料滴的给定端在高截取点与低截取点之间的平均垂直速度确定为该端部的两个平均垂直速度的算术平均值,分别利用两套线性摄像头中的任何一套来计算这两个平均速度。
此外,该方法提供了计算机计算料滴的至少一个给定端在所述料滴的该给定端在高截取点和低截取点中的一个处经过时的瞬时垂直平移速度。该瞬时速度实际上可以根据该给定端的高线性图像的采集与该给定端的低线性图像的采集之间的时间偏差,并通过应用自由落体的运动学定律来推导出来。
事实上,为了计算简单,我们任意取t0=0时刻作为时间原点,此时料滴P开始按照垂直下落路径垂直地自由落体,受到唯一的地球引力“g”的影响,其中初始垂直速度为零。例如,该时刻可以对应于料滴P被剪切机22切割并开始下落的时刻。因此,从该时刻开始(作为测量时间原点),料滴的任意点的瞬时垂直速度根据以下关系式作为时间t的函数演变:
Vz_inst_par(t)=g*t
注意,并不强制选择对应于零速时刻的时间原点t0=0。可以任意选择时间原点t0,但优选地,在料滴P被剪切机22切割并开始下落的时刻之后。因此,我们可以选择在料滴P被剪切机22切割的时刻与由两个高摄像头中的至少一个采集包含料滴P的第一图像的时刻之间的时间原点t0。在这种约定的情况下,在该时间原点t0=0处,料滴的速度是时间原点处料滴的速度v0,其不为零。但即使在这种情况下,时间原点处的料滴速度v0也可以通过四种不同的方式来确定。使用料滴起始点和第一套摄像头,时间原点处料滴的速度v0通过以下关系式给出:v0=D/(td1b-td1h)-0.5*g*(td1b+td1h)。使用料滴的尾点以及针对料滴的起始点和尾点这两点的第二套摄像头,我们可以利用以下关系式确定总共四次v0的值:
v0=D/(tf1b-tf1h)-0,5*g*(tf1b+tf1h)
v0=D/(td2b-td2h)-0,5*g*(td2b+td2h)
v0=D/(tf2b-tf2h)-0,5*g*(tf2b+tf2h)。
请注意,仍然在对于在料滴P被剪切机22切割并开始下落的时刻之后的时间原点t0,时间原点处料滴的速度v0是任意选择的假设下,我们可以选择使用通过上述四个关系式获得的值的算术平均值来平均不可避免的测量误差。
在这两种情况下,如果我们考虑例如料滴P的起始端Pd以及由第一套线性摄像头32.1h和32.1b采集到的线性图像系列,则在料滴的起始端Pd经过高截取点40.1h的时刻td1h与料滴的起始端Pd经过低截取点40.1b的时刻td1b之间,料滴的起始端Pd的瞬时垂直速度从第一高截取点处的:
Vz_inst_d.1h=Vz_inst_par(td1h)
变化为第一低截取点处的:
Vz_inst_d.1b=V_inst_par(td1b),
其中,
Vz_inst_par(td1b)-Vz_inst_par(td1h)=g*(td1b–td1h)
其中,
td1b–td1h=Od/Fa
使得
Vz_inst_d.1b-Vz_inst_d.1h=g(td1b–td1h)=g*Od/Fa
但由于
Vz_moy_d=[Vz_inst_par(td1b)+Vz_inst_par(td1h)]/2=D*Fa/Od使得:
Vz_inst_d.1h=Vz_moy_d–[Vz_inst_d.1b-Vz_inst_d.1h]/2那么,我们获得料滴的起始端Pd在第一高截取点40.1h处的瞬时垂直速度Vz_inst_d.1h等于:
Vz_inst_d.1h=(D*Fa/Od)–(g*Od/2*Fa)
并且,料滴的起始端Pd在第一低截取点40.1b处的瞬时垂直速度Vz_inst_d.1b等于:
Vz_inst_d.1b=(D*Fa/Od)+(g*Od/2*Fa)
类似地,我们可以证明,料滴的尾端Pf在第一高截取点40.1h处的瞬时垂直速度Vz_inst_f.1h等于:
Vz_inst_f.1h=(D*Fa/Of)–(g*Of/2*Fa)
并且,料滴的尾端Pf在第一低截取点40.1b处的瞬时垂直速度Vz_inst_f.1b等于:
Vz_inst_f.1b=(D*Fa/Of)+(g*Of/2*Fa)
因此,我们通过计算机计算确定所述料滴的给定端在料滴的该给定端在截取点(这里是高截取点)处经过时的瞬时垂直平移速度(例如,起始端Pd的瞬时垂直平移速度Vz_inst_d.1h),该截取点对应于所述料滴的给定端的所述瞬时垂直平移速度。
请注意,在这里,对于给定的端部,我们利用通过包括高摄像头和低摄像头的给定套摄像头采集到的高低两个图像系列的集合工作。因此,我们基于第一高线性图像系列和第一低线性图像系列,计算了料滴的所述给定端在所述料滴的给定端在高截取点和低截取点中的一个处经过期间的第一瞬时垂直平移速度(一方面该速度针对起始端和尾端给出,另一方面,该速度针对高截取点和低截取点给出)。对于同一给定端(因此涉及起始端和/或尾端,这是针对端部在高截取点水平处和/或低截取点水平处的经过),我们当然可以利用通过包括另一个高摄像头和另一个低摄像头的另一套摄像头采集到的高低两个图像系列的两个集合中的另一集合进行相同的计算机计算。我们还可以基于第二高线性图像系列和第二低线性图像系列,计算料滴的所述给定端在所述料滴的给定端在高截取点和低截取点中的一个处经过期间的第二瞬时垂直平移速度。结果应该是一样的。实际上,测量误差可能产生略有不同的结果。在这种情况下,我们可以选择将料滴的所述给定端在给定端在高截取点和低截取点中的一个处经过期间的瞬时垂直平移速度确定为该端部的第一瞬时垂直速度和第二瞬时垂直速度的算术平均值,分别利用两套线性摄像头中的任何一套来计算这两个平均速度。
因此,对于包括料滴的除了其起始端Pd和尾端Pf这两个端部之外的中间区段的图像的中间线性图像,可以匹配包含在中间线性图像中的料滴的图像与料滴的对应区段。为此,应用作为以下项的函数的自由落体的运动学定律:所述料滴的给定端在料滴的给定端在对应于所述料滴的给定端的所述瞬时垂直平移速度的截取点处经过时的所述瞬时垂直平移速度,以及所述所考虑的中间线性图像的采集与料滴的所述端部在对应于所述料滴的给定端的所述瞬时垂直平移速度的截取点处的所述经过之间经过的时间。
这种匹配在图7和图8中象征性地示出。如上所述,图8示出了由给定的线性摄像头在料滴在所述线性摄像头的线性场中经过的时间期间采集到的线性图像集。这里,该图像集由线性摄像头32采集到的L个连续线性图像组成:I1、I2、I3、…、I(i-1)、Ii、…、I(L-2)、I(L-1)、IL。此外,图7和图8示出了表示垂直方向的轴S,在该轴上,垂直坐标S1对应于料滴的起始端Pd。该垂直坐标S1是与料滴P相关联的相对坐标,更具体地,与料滴的起始端Pd相关联的相对坐标,并且其不一定对应于料滴的起始端Pd在空间中或在理论自由落体路径上的绝对坐标。因此我们可以任意采用S1=0的约定。类似地,我们任意限定S的值沿从料滴的起始端Pd到料滴的尾端Pf的方向增加。因此,轴S是与料滴相关联的参考系,该参考系是单个垂直刻度轴。如上所述,我们知道如何以计算的方式在料滴的线性图像集识别对应于料滴的起始端Pd的起始图像I1,因此我们可以将起始图像I1与表示料滴的起始端Pd的垂直坐标S1进行匹配。
接下来,我们指出同一系列的任意两个图像的采集之间的时间偏差是可确定的。例如,同一系列的两个连续图像的采集之间的时间偏差是恒定的或遵循已知函数。这样,对于集合中起始图像I1之后的所有中间线性图像Ii(即,在示例中,图像I2、I3、…、I(i-1)、Ii、…、I(L-2)、I(L-1)、IL),我们可以确定中间线性图像的采集时刻ti。
为了执行这种匹配,我们可以首先确定料滴的两个所考虑的区段之间的位置偏差hi,这两个区段各自的图像包含在给定线性图像系列的两个连续线性图像I(i-1)和Ii中。
这两个图像是在两个连续的采集时刻t(i-1)和ti处拍摄的。
我们可以约定,在时刻ti,为在与所研究的系列对应的截取点处(因此,如果我们考虑第一高点系列,则为第一高截取点)处的料滴的区段Pi,该区段Pi在料滴上的垂直坐标为Si=S(ti)。因此,该区段Pi是出现在图像Ii中的区段。类似地,垂直坐标S[i-1]=S(t(i-1))是在时刻t处于与所研究的系列对应的同一截取点(因此这里也是第一高截取点)处的料滴的区段P(i-1)在料滴P上的垂直坐标。因此,该区段P(I-1)是出现在图像I(i-1)中的区段。
因此,在这种约定的情况下,料滴的两个所考虑的区段之间的位置偏差hi可写为:hi=S(ti)–S(t(i-1)),料滴的这两个所考虑的区段的各自的图像包含在给定系列的线性图像的两个连续的线性图像I(i-1)和Ii中。位置偏差hi也可以被认为是在时刻ti-1与ti之间料滴相对于考虑的摄像头的线性场的相对位移,该位移的速度是料滴自由落体的瞬时速度,例如ti时刻的Vz_inst_f.1h。
我们可以将对应于所考虑系列的起始图像I1的采集的时刻t1作为参考。然而,对于第一高系列,该时刻t1是上面讨论的对应于料滴的起始端Pd经过第一高截取点40.1h的时刻td1h。从上面可以看出,S1指的是与料滴的起始端Pd对应的垂直坐标。因此我们有S(t1)=S1。从上面可以看出,我们可以采用S(t1)=S1=0的约定。
然而,一般来说,假设对于料滴的任意点,料滴的瞬时垂直速度为:
Vz_inst_par(ti)=g*(ti-t1)+Vz_inst_par(t1)
通过对时间的积分,我们确定了在时刻ti与所研究的系列对应的截取点处的料滴的区段Pi在料滴上的垂直坐标S(ti)。因此,该区段是出现在对应系列的图像Li中的区段:
S(ti)=(1/2)*g*(ti–t1)^2+Vz_inst_par(t1)*(ti-t1)+S1
因此,对于第一高系列,在t1=td1h且记为Vz_inst_par(td1h)=Vz_inst_d.1h的情况下,我们有:
Vz_inst_par(ti)=g*(ti–td1h)+Vz_inst_d.1h
=g*(ti–td1h)+(D*Fa/Od)–(g*Od/2*Fa)
并且,通过对时间的积分,我们确定了在时刻ti在第一高截取点处的料滴的区段在料滴上的垂直坐标S(ti)。因此,该区段是出现在第一高系列的图像Li中的区段:
S(ti)=(1/2)*g*(ti–td1h)^2+Vz_inst_d.1h*(ti-td1h)+S1
这样,我们就可以很容易地计算出上面提到的位置偏差hi=S(ti)–S(t(i-1))。
我们还可以很容易地在给定的系列中,利用公式H=SL–S1=S(tL)–S(t1)计算出料滴P的高度H,料滴P的高度H为对应于料滴的尾端Pf的垂直坐标SL(在时刻tL处获取,因此SL=S(tL))与对应于料滴的起始端Pd的垂直坐标S1之间的差。
在所示的示例中,同一系列的两个连续图像的采集之间的时间偏差是恒定的,使得对于第一高系列,ti–td1h=i*Ta=i/Fa,因此我们可以得到:
S(ti)=(i^2)*g/(2*Fa^2)+i*(D/Od)-(g*Od/2*Fa)*i/Fa+S1
=(i^2)*g/(2*Fa^2)+i*[(D/Od)–(g*Od/(2*Fa^2)]+S1
因此,我们能够将在时刻ti在与所研究的系列对应的截取点处的料滴的区段Pi的位置偏差hi和/或在料滴上的垂直坐标S(ti)表示为以下项的函数:
-系列中确定出的在一方面为包括两个所考虑的区段之一的连续线性图像中的一个Ii与另一方面为上述示例中确定的系列中包括料滴的起始端的图像的起始线性图像之间的线性图像的数量;
-料滴的起始端在所述料滴的起始端在对应于确定的系列的截取点(在示例中为高截取点)处经过时的瞬时垂直平移速度;
-确定的系列的线性图像的采集频率“Fa”;
-引力常数“g”。
我们可以将在时刻ti在与所研究的系列对应的截取点处的料滴的区段Pi的位置偏差hi和/或在料滴上的垂直坐标S(ti)表示为以下项的函数:
-系列中确定出的在一方面为包括两个所考虑的区段之一的连续线性图像中的一个Ii与另一方面为上述另一示例中确定的系列中包括料滴的尾端的图像的尾部线性图像之间的线性图像的数量;
-料滴的尾端在所述料滴的尾端在对应于确定的系列的截取点(在示例中为高截取点)处经过时的瞬时垂直平移速度;
-确定的系列的线性图像的采集频率“Fa”;
-引力常数“g”。
根据其他示例,我们可以使用低线性图像系列。
因此,对于由给定的线性摄像头在料滴经过所述线性摄像头的线性场时间期间采集到的线性图像集中的每个线性图像,我们被引导确定图像中成像的料滴区段在料滴上的位置。这样,我们能够通过计算机分析该图像集的全部或部分,来确定与该给定的线性摄像头对应的截取点处的几何特征(区段的宽度、区段在空间中的绝对位置)。
通过对料滴的若干区段执行该匹配操作,这是针对对应于装置的第一套线性摄像头(包括高摄像头和低摄像头)的两个系列,我们可以确定高截取点与低截取点之间的区段中的这若干区段沿第一水平测量方向的水平位移特征。
通过对料滴的若干区段执行该匹配操作,这是针对对应于装置的第二套线性摄像头(包括高摄像头和低摄像头)(第二套的摄像头不同于第一套的摄像头,并且沿与第一套的观察轴不同的观察轴来观察其相应的截取点)的两个系列,我们可以确定高截取点与低截取点之间的区段中的这若干区段沿第二水平测量方向的水平位移特征。
因此,利用测量装置30,我们可以对料滴的若干区段实施这种匹配操作,这是针对与装置30的第一套和第二套线性摄像头对应的四个系列的线性图像。
特别地,我们因此可以例如为料滴的至少两个不同区段提供以计算方式确定:
-区段在高截取点与低截取点之间分别沿彼此不同的第一水平测量轴和第二水平测量轴的第一水平平移量和第二水平平移量的集合,或者
-区段在高截取点与低截取点之间分别沿彼此不同的第一水平测量轴和第二水平测量轴的第一平均水平平移速度和第二平均水平平移速度的集合。
区段沿水平测量轴的水平平移量对应于水平偏移,或该区段在高截取点与低截取点之间的空间中的水平位置的差异。
确定区段在高截取点与对应的低截取点之间的水平平移量可以例如包括检测区段的至少同一点在同一套摄像头的对应的高系列和低系列的高线性图像和低线性图像中的位置。
其位置在对应的高系列和低系列的高线性图像和低线性图像中被确定的区段的该同一点可以是区段的边缘点,因此对应于如线性图像中所见的料滴的区段的边缘,因此对应于料滴的外侧壁的点,这里回顾一下料滴一般是圆柱形的或大体上圆柱形的。
区段的该同一点可以是区段的两个边缘点之间的中点,因此这两个边缘点对应于如线性图像中所见的料滴的区段的两个边缘,因此对应于当料滴是圆柱形或大体上圆柱形时料滴的外侧壁的两个直径上相对的点。
图9示意性地示出了使用根据本发明的装置30执行对料滴区段的点在由属于同一组摄像头的两个摄像头的光轴确定的平面中的位置的确定的可能性。更具体地,我们将在下面解释用于使用属于两个系列的线性图像的同一区段的两个图像来确定料滴区段的点的位置的方法,每个系列的线性图像分别由测量装置30的同一组(高或低)的两个线性摄像头的第一摄像头和第二摄像头采集。因此,该用于确定料滴区段的点的位置的方法使得可以通过应用立体视觉原理来获得该点沿两个不同的水平测量轴的位置。将针对高摄像头组来描述该示例,但可以针对低摄像头组“经过必要修改”来进行变化(decline)。可以理解的是,本领域技术人员通过应用立体视觉的原理,知道如何通过平面内的三角测量,计算两个摄像头所看到的任意点相对于平面的任意参考系的坐标。
图9表示分别为第一高摄像头32.1h和第二高摄像头32.2h的第一高观察轴37.1h和第二高观察轴37.2h。注意,我们上面限定了由线性摄像头32.1h、32.2h给出的理论自由落体路径28.24的观察轴是穿过所考虑的摄像头的透镜33.1h、33.2h的光学中心C1h、C2h的轴,并与该理论自由落体路径28.24相交(假定在对应的截取点处,此处为高截取点40.1h)。如果这两个摄像头的两个光轴的交点是高截取点40.1h,则摄像头的观察轴与其光轴重合。这两个观察轴37.1h、37.2h不平行,但它们在高截取点40.1h处会合,因此它们在优选为水平的观察平面中是共面的。根据限定,高截取点属于由两个观察轴限定的高水平观察平面。属于所考虑的理论自由落体路径28.24的高截取点40.1h是已知的,因为它与两个所考虑的摄像头的两个光轴的交点重合,和/或例如因为先前的校准操作。
图9示出了穿过点M的第一观察束39.M1h,点M在观察平面中的位置将被确定。点M是属于料滴P的区段Pi的点,在采集高低两个线性图像的时刻处于高截取点的高度处。点M可以是例如料滴的区段Pi的两个边缘点之间的中点,如在由第一高摄像头采集到的该区段的线性图像中看到的。在示例中,在由两个观察轴限定的观察平面中,点M距高截取点40.1h偏移距离D。
图9示出了穿过同一点M的第二观察束39.M2h,点M在观察平面中的位置将被确定。第二观察束39.M2h穿过第二摄像头(这里是第二高摄像头32.2h)的透镜的光学中心C2h,并且穿过点M。点M可以是例如料滴的区段的两个边缘点之间的中点,如在由第二摄像头采集到的该区段的线性图像中看到的。在中点的示例中,我们做出简化的假设:从两个不同角度看时,料滴的区段的两个边缘点之间的中点是相同的。在这种情况下,点M可以被认为是料滴区段Pi的截面的中心。
对于两个线性摄像头32.1h、32.2h中的每一个,我们以计算的方式确定由该摄像头采集到的区段的线性图像中点M的图像与线性图像中的参考点之间的图像偏差。在示例中,对于每个摄像头,该参考点是该摄像头的观察轴的像点,但是我们也可以采用另一个参考点,例如,诸如光轴的像点等。在示例中,由第一摄像头采集到的线性图像中的参考点和由第二摄像头采集到的线性图像中的参考点的组合对应于观察轴的交点。通过计算穿过该点的观察束的交点来获得观察平面中参考点的位置。
因此,对于每个摄像头,图像偏差最初以像素数确定。以已知的方式,我们可以从该图像偏差中推导出点M相对于所考虑的线性图像中的参考点的先行点的实际偏差,即在示例中为点M与所考虑的摄像头的观察轴之间的实际偏差。对于第一摄像头,沿第一测量轴测量该实际偏差,而对于第二摄像头,沿第二测量轴测量该实际偏差。两个测量轴分别与所考虑的摄像头的观察轴相关联,这里垂直于所考虑的摄像头的观察轴。通过知道测量装置的布局和特征(例如,观察平面中摄像头的光学中心的位置、光轴的取向、传感器的位置或焦距),我们知道如何推导出将图像偏差与实际偏差联系起来的关系式。因此,在示例中,我们获得点M与第一摄像头的观察轴之间沿垂直于第一观察轴的测量轴X1的实际偏差“ra”,以及点M与第二摄像头的观察轴之间沿垂直于第二观察轴的测量轴X2的实际偏差“rb”。由于两个测量轴X1和X2不平行,因此实际偏差“ra”和“rb”限定了观察平面中点M相对于截取点(这里为第一高截取点)的位置。而且,由于通过校准可以知道观察平面,因此我们可以知道点M在3维空间中的位置。
根据这两个实际偏差,我们可以限定点M在观察平面(因此在示例中是水平的)的正交轴X和Y的参考系上的投影坐标(dx,dy),正交轴X和Y在线性图像中的参考点的先行点(即,示例中为高截取点40.1h)处相交。该正交参考系的Y轴与第一线性摄像头32.1h的观察轴31.1h形成角度“a”并且与第二线性摄像头32.2h的观察轴37.2h形成角度“b”。
点M在正交轴X和Y的参考系上的投影坐标(dx,dy)由以下公式给出:
dx=(ra*sin(b)–rb*sin(a))/(cos(a)*sin(b)–cos(b)*sin(a))
dy=(ra*cos(b)–rb*cos(a))/(cos(a)*sin(b)–cos(b)*sin(a))
因此,我们已经证明,我们可以以计算的方式确定料滴的任何区段Pi的至少一个代表点的位置,对于任何区段Pi,我们具有沿非平行的高观察轴37.1h、37.2h采集到的两个高线性图像。对于我们具有沿非平行的观察轴37.1b、37.2b采集到的两个低线性图像的同一区段Pi,可以以类似的方式重复该计算机确定。
这样,对于料滴P的给定但任意的区段Pi,我们可以通过以下项确定区段在高截取点与低截取点之间沿水平测量轴的水平平移量:料滴的给定区段Pi(对于该给定区段Pi,我们具有沿非平行的高观察轴37.1h、37.2h采集到的两个高线性图像和沿非平行的低观察轴37.1b、37.2b采集到的两个低线性图像)的至少一个代表点的位置之间的简单差异。这种区段的水平平移量可以沿两个不同的水平测量轴来确定。因此,对于料滴P的给定但任意的区段Pi,我们获得区段在高截取点与低截取点之间分别沿彼此不同的第一水平测量轴和第二水平测量轴的第一水平平移量和第二水平平移量的集合。
在上述方法中,对于任何区段,我们基于同一高或低摄像头组的第一线性图像和第二线性图像来确定区段的点在两个水平维度上的位置。然后,我们指出,我们可以基于另外的高或低摄像头组采集到的两个低线性图像重复相同的操作,这使得对于同一区段,可以在该另外的摄像头组的水平处获得该区段的参考点在两个水平维度上的位置。我们由此推导出第一位移量和第二位移量。
注意,我们可以通过以下方式获得同样的结果:首先在分别由包括高摄像头和低摄像头的第一套摄像头采集到的第一高系列和第一低系列中,确定对应于料滴的给定区段的第一高线性图像和第一低线性图像,以确定该给定区段在高线性图像与低线性图像之间(因此在第一高截取点和第一低截取点之间)沿该第一水平测量轴的第一水平平移量。然后,我们可以通过以下方式实现同样的操作:在分别由包括高摄像头和低摄像头的第二套摄像头采集到的第二高系列和第二低系列中,确定对应于料滴的同一给定区段的第二高线性图像和第二低线性图像,以确定该给定区段在高线性图像与低线性图像之间(因此在第一高截取点和第一低截取点之间)沿第二水平测量轴的第二水平平移量。
这些操作可以针对料滴的任意两个区段进行,甚至可以针对给定料滴的若干区段的集合来进行,这种集合可能包括给定料滴的多于两个的区段,因此可能包括给定料滴的至少三个不同区段。
当然,然后可以容易地推导出区段在高截取点与低截取点之间分别沿彼此不同第一水平测量轴和第二水平测量轴的第一平均水平平移速度和第二平均水平平移速度的集合。为此,将区段的第一水平平移量和第二水平平移量除以区段的高线性图像和低线性图像的采集之间经过的时间来用于确定这些量就足够了。
因为对于任何区段,我们可以知道区段在高截取点与低截取点之间分别沿彼此不同的第一水平测量轴和第二水平测量轴的第一水平平移量和第二水平平移量的集合,我们由此可以推导出料滴在高截取点与低截取点之间分别围绕彼此不同的第一水平轴和第二水平轴的第一旋转量和第二旋转量的集合。
在这个意义上,第一方法需要假设料滴在自由落体期间的变形可以忽略不计。在这种情况下,选择料滴的两个不同的区段(优选地沿料滴的长度彼此远离的两个不同的区段)就足够了。然后,我们可以将料滴准线直线确定为穿过属于料滴的第一区段的第一代表点和属于料滴的第二区段的第二代表点的直线。我们可以基于两个区段的这两个代表点的在高观察平面中通过之后的位置来确定该料滴准线直线的第一取向,对于两个区段的这两个代表点,我们具有针对其每一个的沿非平行的高轴观测37.1h、37.2h采集到的两个高线性图像。我们还可以基于两个区段的这两个代表点的位置来确定该料滴准线直线的第二取向,对于两个区段的这两个代表点,我们具有针对其每一个的沿非平行的低轴观测37.1b、37.2b采集到的两个低线性图像。通过比较该料滴准线直线的两个取向,我们可以推导出料滴在高截取点与低截取点之间分别围绕彼此不同的第一水平轴和第二水平轴的旋转量。
更一般地,为了确定料滴围绕两个不同的水平轴的第一旋转量和第二旋转量,我们还可以将料滴准线直线确定为以料滴的若干区段Pi的代表点的线性回归的形式限定的直线。然后我们使用多于两个的区段。我们可以使用料滴的所有区段,对于料滴的所有区段,我们具有分别沿非平行的高观察轴37.1h、37.2h和沿非平行的低观察轴37.1b、37.2b采集到的两个高线性图像和两个低线性图像。我们还可以选择使用区段的集合,包括多于两个区段但少于所有区段。因此,我们可以确定针对料滴在高截取点处的通过的这种料滴准线直线的取向。为此,我们使用所述若干区段的来自沿非平行的高观察轴37.1h、37.2h为这些区段采集到的两个高线性图像的代表点的位置。我们还可以通过以下方式确定针对料滴在低截取点处的通过的这种料滴准线直线的取向:使用所述若干区段的来自沿非平行的低观察轴37.1b、37.2b为这些区段采集到的两个低线性图像的代表点的位置。通过比较该料滴准线直线的两个取向,我们可以推导出料滴在高截取点与低截取点之间分别围绕彼此不同的第一水平轴和第二水平轴的旋转量。
无论实施何种方法来确定料滴的旋转量,我们都可以推导出料滴在高截取点与低截取点之间分别围绕彼此不同的第一水平轴和第二水平轴的第一平均旋转速度和第二平均旋转速度的集合。为此,我们将料滴的第一旋转量和第二旋转量除以区段的高线性图像和低线性图像的采集之间经过的时间,以用于确定该量。
通过将料滴视为不可变形的,我们可以以与针对旋转的相同的方式确定料滴沿两个不同方向的总体水平平移量。例如,通过确定至少2个区段中的每一个的水平平移量,如果所有区段具有相同的水平平移量,则料滴的旋转为零并且我们确定料滴的总体平移量。因此,我们可以通过计算沿2个不同方向的平均水平平移速度以及围绕2个水平轴的旋转来确定不可变形的料滴的运动学。
然而,料滴在自由落体过程中也可能变形。因此,我们可以考虑料滴的至少三个不同区段的水平平移量。如果三个区段的水平平移量相同,则存在纯粹的料滴整体平移。否则,我们可以通过考虑2乘2的区段的整个集合来计算包括在两个区段之间的料滴部分的旋转。如果这些旋转中的至少2个不同,那么我们就由此推导出变形。如果我们将水平平移量除以行进时间,我们就获得表示为若干区段的水平平移量的平均水平变形速度。换句话说,我们可以为每个区段(至少三个区段)分配高观察平面与低观察平面之间的二维平均水平平移速度。通过确定同一料滴的不同区段集合在高观察平面与低观察平面之间的二维平均水平平移速度,我们获得速度场。对二维平均水平平移速度场的分析可以确定料滴在高截取点与低截取点之间的运动学(平移和旋转),除了垂直旋转轴之外,而且还可以观察并确定自由落体过程中的变形量和变形速度。
通过上面确定的元素,我们可以根据空间的三个维度确定料滴的至少一个或多个区段的路径。不仅可以在高截取点与低截取点之间确定该路径,而且可以在所考虑的自由落体区域中的低截取点之外确定该路径。事实上,可以看出,在低截取点处,我们能够根据空间的三个维度确定每个区段的至少一个代表点的位置。我们可以认为,在自由落体区域中,施加到自由落体料滴的唯一力是垂直作用的重力。因此,最初由例如剪刀切割引起的任何水平平移速度都被保持,直到进入分配器20为止。因此,我们可以通过外推法来预测料滴进入分配器20时的形状、位置(居中和倾斜度)。
此外,基于上述要素,将有可能执行料滴的一个或多个几何尺寸的测量。
因此,我们可以测量料滴沿第一水平方向的第一直径和/或沿不同于第一水平方向的第二水平方向的第二直径。这可以通过在线性图像系列中的一个系列的线性图像中指出区段的两个边缘点的图像之间的图像偏差来非常简单地实现,这两个边缘点因此对应于如在线性图像中看到的料滴的区段的两个边缘,因此当料滴为圆柱形或基本圆柱形时,对应于料滴的外侧壁的两个直径上相对的点。如上所示,我们可以从该图像偏差推导出区段的两个边缘点之间的实际偏差。对于第一摄像头,该实际偏差是沿第一水平测量轴测量的,而对于第二摄像头,该实际偏差是沿与第一水平测量轴不同的第二水平测量轴测量的。两个测量轴在这里通过垂直于所考虑的摄像头的观察轴而分别与所考虑的摄像头的观察轴相关联。通过知道测量装置的布局和特征(例如,摄像头的位置、观察轴的取向、摄像头在对应的截取点的距离、摄像头的透镜的焦距等),我们知道如何推导出将图像偏差与实际偏差联系起来的关系式。
我们仍然可以测量料滴的体积,该体积可以被计算为每个成像的料滴区段的各个体积的总和。该体积将是必然包含误差的估计值,具体取决于料滴是否是完美的圆柱形。
如果料滴的每个水平区段都是旋转圆柱形,则该体积可以被计算为每个成像的摄像头区段的各个体积的总和。为此,我们可以为每个区段Pi分配单独的体积Vi,该单独的体积Vi被确定为区段的直径Di(其可以按上述方式确定)以及料滴的所考虑的区段与其图像包含在如先前所限定的给定系列的线性图像的前一图像中的区段之间的位置偏差hi的函数。因此,基本体积可以写成:
Vi=hi*PI*Di(PI是数字PI)
由于本发明,我们将能够实现一种用于控制玻璃制品模制设备的方法,该玻璃制品模制设备具有包括玻璃源、至少一个剪切机22以及料滴装载路径的设备,该至少一个剪切机22布置在玻璃源18的出口处并且以规则的间隔被致动以切割连续的料滴,这些料滴通过重力落入分配器20中,该分配器20沿至少一个料滴装载路径将料滴朝向设备的成形腔16引导,该料滴装载路径包括在剪切机22与分配器20之间的料滴的至少一个自由落体区域。
这种用于控制设备的方法将包括在剪切机22与分配器之间的料滴自由落体区域中测量玻璃料滴自由落体的运动学特征。如上所述,该测量将包括对于给定料滴的若干区段的集合,确定该集合的每个部分的水平平移量。该控制方法将有利地包括作为至少集合的每个区段的水平平移量的函数来调整剪切机22的至少一个操作参数。
调整可以包括调整剪切机22的切割点的位置。剪切机的切割点可以被定义为剪切机的两个刀片完全闭合的点。
调整可以包括调整剪切机22的至少一个刀片的位移速度,或者调整剪切机22的两个刀片的位移速度。
调整可以包括调整剪切机22的至少一个刀片的位移速度的曲线(profile)。因此,两个刀片之一或两者在剪切机的打开配置与剪切机的闭合配置之间的料滴切割操作期间可以具有不均匀的位移速度。在剪切机22的至少一个刀片在剪切机的打开配置与剪切机的闭合配置之间位移期间,刀片的速度可以例如具有比第二阶段慢或快的第一阶段,达到这一程度,即,其根据玻璃料滴在自由落体区域中自由落体的一个或多个运动学特征是可调整的。
调整可以包括调整剪切机22的润滑参数。
在该控制方法中,测量玻璃料滴在自由落体区域中自由落体的运动学特征可以包括,如上述测量方法中那样,确定料滴的至少一个区段在高截取点与低截取点之间的水平平移速度的至少两个水平分量。
在该控制方法中,测量玻璃料滴在自由落体区域中自由落体的运动学特征可以包括,如上述测量方法中那样,确定料滴围绕第一水平轴的旋转的至少第一分量。在这种情况下,调整可以包括调整剪切机的切割点的位置的分量,和/或调整至少剪切机的刀片的位移速度的分量,和/或调整剪切机的至少一个刀片沿垂直于第一水平轴的方向的位移速度的分量的曲线。在这种控制方法中,所述测量还可以包括确定料滴围绕不同于第一水平轴的第二水平轴的旋转的至少第二分量,并且然后可以进一步包括作为料滴围绕第一水平轴的旋转的第一分量和料滴围绕第二水平轴的旋转的第二分量的函数调整剪切机的至少一个操作参数。
更一般地,一种用于控制设备的方法可以包括在剪切机与分配器之间的料滴的自由落体区域中测量玻璃料滴自由落体的运动学特征,其具有如上所述的测量方法的一个或若干特征。
在这种用于控制设备的方法中,我们因此可以通过考虑料滴自由落体的运动学特征的测量结果来驱动设备的任何操作参数,特别是玻璃源18的一个或多个柱塞17和/或汽缸19的移动和/或位置参数中的一个或多个操作参数。这种控制方法旨在提高料滴及其进入分配器20的一致性。
与任何方法传感器一样,显然的是测量的作用是监测方法,从而调整方法以获得质量和生产率方面的预期结果。测量结果可以向调整设备、特别是调整料滴分配器20的操作者显示,或者通过计算机链接提供给方法计算器,该方法计算器自动校正玻璃源18和/或分配器20的构件的指令,从而允许方法的伺服控制。
对这些测量结果的时间监测还可以预料和校正方法的漂移。
通过学习,可以容易地将根据本发明的装置的测量结果与制造出的物品的合格结果相关联。然后,我们可以以统计的方式确定料滴的这些测量值,从而保证容器的良好质量。然后,该信息可以容易地用于直接根据剪切机22正下方、分配器20的上游或分配器20的出口处料滴的测量结果来创建玻璃源18和/或分配器20的伺服控制。
我们在上面提到了具有至少两个用于测量玻璃料滴自由落体的运动学特征的装置的可能性,一个装置安装用于高自由落体区域24,另一个装置安装用于给定玻璃源与给定成形腔之间的同一料滴装载路径的低自由落体区域26。因此,我们能够获得料滴路径的两个位置的料滴自由落体的运动学特征。通过组合这些特征,我们可以确定关于料滴的速度损失或增益、关于料滴的变形、关于分配器20中料滴的伸长的信息。我们还可以通过以下方式改进将料滴装载在模具中的操作:确定模具入口处自由落体的运动学并通过分配器的已知普通设置(加速器、引导部分的位置、润滑、冷却)对料滴进行监测。
一般来说,线性摄像头的采集周期Ta以及因此采集频率Fa优选地被认为是固定且已知的。如果它们发生变化,则它们被认为通过计算单元是随时已知的。采集周期是两个连续图像的两次采集的积分(integration)开始之间的周期。积分时间一般小于采集周期Ta。线性摄像头可以是任何已知类型,包括称为Tdi(时间延迟和积分)摄像头的摄像头。摄像头进行的采集是在料滴自由落体期间发生的。当所有摄像头的场34距剪切机22的距离大于料滴的长度时,满足该条件。摄像头的驱动可以使用指示剪切机22的剪切时刻(例如,命令闭合的时刻或剪切机22完全闭合的时刻)的信号,并且确定时间窗口,在该时间窗口期间预期将观察到料滴。

Claims (25)

1.一种玻璃制品模制设备中玻璃料滴(P)的自由落体的运动学特征的测量方法,包括,在料滴沿玻璃源与成形腔之间的料滴装载路径的自由落体区域(24、26)中,其中,料滴在自由落体区域中具有理论垂直自由落体路径(28.24、28'.24),并且料滴具有起始端(Pd)和尾端(Pf)以及起始端与尾端之间的料滴长度:
-使用四个不同的线性摄像头(32、32.1h、32.1b、32.2h、32.2b)采集至少四个系列的连续线性数字图像,每个线性摄像头具有线性光电传感器、具有光学中心的透镜(33、33.1h、33.1b、33.2h、33.2b)和为所考虑的摄像头限定观察线性场(34、34.1h、34.1b、34.2h、34.2b)的光轴(36、36.1h、36.1b、36.2h、36.2b),给定系列的线性图像中的每个图像是对应的线性摄像头的观察线性场的线性图像,所述四个系列包括由第一高摄像头(32.1h)采集到的第一高系列、由第一低摄像头(32.1b)采集到的第一低系列、由第二高摄像头(32.2h)采集到的第二高系列、以及由第二低摄像头(32.2b)采集到的第二低系列,所述四个系列的线性图像分别对应于第一高线性场(34.1h)、第一低线性场(34.1h)、第二高线性场(34.2h)和第二低线性场(34.2b)的线性图像,使得:
●第一高线性场和第一低线性场各自沿由对应的光轴和垂直于该对应的光轴的水平延伸方向限定的相应的平面延伸,第一高线性场和第一低线性场各自分别在第一高截取点(40.1h)和第一低截取点(40.1h)处截取理论自由落体路径,第一高截取点和第一低截取点根据理论自由落体路径彼此偏移一垂直偏移;
●第二高线性场和第二低线性场各自沿由对应的光轴和垂直于该对应的光轴的水平延伸方向限定的相应的平面延伸,第二高线性场和第二低线性场各自分别在第二高截取点(40.2h)和第二低截取点(40.2b)处截取理论自由落体路径,第二高截取点和第二低截取点沿理论自由落体路径的方向彼此偏移;
●所述四个系列的线性图像中的图像(I1、...、Ii、...、IL)各自包括分别沿第一高观察轴(37.1h)、第一低观察轴(37.1b)、第二高观察轴(37.2h)和第二低观察轴(37.2b)采集到的对应截取点的图像,对应的线性摄像头的每个截取点的观察轴包含在对应的线性摄像头(32.1h、32.2h、…)的线性场(34.1h、34.2h、…)中,穿过摄像头的透镜的光学中心,并穿过理论自由落体路径的对应的截取点;
●第一高观察轴和第二高观察轴(37.1h、37.2h)在垂直于理论自由落体路径的方向的平面上的投影中一起形成围绕理论自由落体路径的不同于0角度且不同于180角度的高观察偏差角(Aobsh、Aobsh');
●第一低观察轴和第二低观察轴(37.1b、37.2b)在垂直于理论自由落体路径的方向的平面上的投影中一起形成围绕理论自由落体路径的不同于0角度且不同于180角度的低观察偏差角(Aobsb、Aobsb');
●同一系列的任意两个图像的采集之间以及两个不同系列的任意两个图像之间的时间偏差是可确定的;
所述测量方法包括:计算机标识高线性图像和低线性图像,高线性图像和低线性图像均包括在料滴的起始端和尾端中的料滴的同一给定端的图像,以及从所述标识中计算机推导高线性图像的采集与低线性图像的采集之间的时间偏差:
●根据高线性图像的采集与低线性图像的采集之间的时间偏差,并且通过应用自由落体运动学定律,计算机计算料滴的所述给定端在所述料滴的给定端在高截取点和低截取点中的一个处经过时的瞬时垂直平移速度;以及
●对于包括料滴的除料滴的起始端和尾端两个端部之外的区段的图像的中间线性图像(Ii),通过应用作为所述料滴的给定端在料滴的给定端在对应于所述料滴的给定端的所述瞬时垂直平移速度的截取点处经过时的所述瞬时垂直平移速度以及所考虑的中间线性图像的采集与料滴的所述端在对应于所述料滴的给定端的所述瞬时垂直平移速度的截取点处的所述经过之间经过的时间的函数的自由落体的运动学定律,以计算方式匹配料滴的包含在中间线性图像中的图像与料滴的对应区段(Pi);
并且,所述测量方法包括计算机确定以下中的至少一个:
●对于料滴的至少两个不同的区段,在高截取点与低截取点之间分别沿彼此不同的第一水平测量轴(X1)和第二水平测量轴(X2)的区段的第一水平平移量和第二水平平移量的集合或区段的第一平均水平平移速度和第二平均水平平移速度的集合,和/或
●在高截取点与低截取点之间分别围绕彼此不同的第一水平轴(X1)和第二水平轴(X2)的料滴的第一旋转量和第二旋转量的集合或料滴的第一平均旋转速度和第二平均旋转速度的集合,和/或
●在高截取点与低截取点之间的料滴的变形量或料滴的平均变形速度,和/或
●根据空间的三个维度的料滴的至少一个或多个区段的路径。
2.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述测量方法包括计算机确定作为以下项的函数的料滴的两个所考虑的区段(Si、S[i-1])之间的位置偏差(hi),其中,料滴的所述两个所考虑的区段的各自的图像包含在给定系列的线性图像的两个连续的线性图像(Ii、I(i-1))中:
-确定的系列中的在一方面的包括所述两个所考虑的区段之一的连续的线性图像(Ii、I(i-1))中的一个与另一方面的确定的系列的起始线性图像(I1)和尾部线性图像(IL)中的一个之间的线性图像的数量,起始线性图像(I1)和尾部线性图像(IL)分别包括料滴的起始端和尾端的图像;
-料滴的给定端在所述料滴的给定端在对应于确定的系列的截取点处经过时的瞬时垂直平移速度;
-确定的系列的线性图像的采集频率;以及
-引力常数。
3.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法,其特征在于,所述测量方法包括分别基于第一高系列线性图像和第一低系列线性图像以及第二高系列线性图像和第二低系列线性图像,计算机计算料滴的所述给定端(Pd、Pf)在所述料滴的给定端在高截取点和低截取点(40.1h、40.1b、40.2h、40.2b)中的一个处经过期间的第一瞬时垂直平移速度和第二瞬时垂直平移速度,并且其特征在于,以计算方式将料滴的所述给定端(Pd、Pf)在所述料滴的给定端在该截取点处经过期间的瞬时垂直平移速度确定为料滴的所述给定端在所述料滴的给定端在该截取点处经过期间的所述第一瞬时垂直平移速度和第二瞬时垂直平移速度的平均值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法,其特征在于,所述测量方法包括通过对从确定的系列的起始线性图像(I1)到尾部线性图像(II)的确定的系列的所有连续线性图像的位置偏差(hi)进行求和,来计算机计算起始端(Pd)与尾端(Pf)之间的料滴高度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法,其特征在于,所述测量方法包括:对于给定料滴的若干区段的集合,计算机确定:
●在对应于每个区段的第一高线性图像的第一高系列和第一低线性图像的第一低系列中,确定集合的每个区段在第一高截取点与第一低截取点(40.1h、40.1b)之间、在高线性图像与低线性图像之间的沿第一水平测量轴(X1)的第一水平平移量;
●在对应于每个区段的第二高线性图像的第二高系列和第二低线性图像的第二低系列中,确定每个区段在第一高截取点与第一低截取点(40.2h、40.2b)之间沿第二水平测量轴(X2)的第二水平平移量;
并且,所述测量方法包括:以计算方式推导集合的每个区段的水平平移量的步骤:
*料滴分别沿两个不同的水平轴在高截取点与低截取点之间的平均水平平移速度的两个水平分量;和/或
*料滴围绕两个水平轴在高截取点与低截取点之间的两个旋转角度;和/或
*料滴在其在高截取点与低截取点之间的下落期间的变形。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法,其特征在于,所述测量方法包括:对以下项中的料滴的至少一个几何尺寸进行计算机测量:
-料滴沿第一水平方向的第一直径,
-沿与第一水平方向不同的第二水平方向的第二直径,
-料滴的长度或高度,
-料滴的体积。
7.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法,其特征在于,计算机确定区段(Pi)在高截取点与对应的低截取点之间的水平平移量包括:检测区段(Pi)的至少同一点(M)在对应的高系列的高线性图像和对应的低系列的低线性图像中的位置。
8.根据权利要求7所述的测量方法,其特征在于,同一点(M)是区段的边缘点、区段的两个边缘点之间的中点、或者其图像在高线性图像和低线性图像中可识别的点中的一个。
9.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法,其特征在于,第一高观察轴(37.1h)和第一低观察轴(37.1b)在同一垂直平面中沿垂直方向重叠。
10.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法,其特征在于,第一高观察轴(37.1h)和第一低观察轴(37.1b)彼此平行。
11.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法,其特征在于,第一高观察轴(37.1h)和第一低观察轴(37.1b)垂直于理论自由落体路径(28.24)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法,其特征在于,第一高观察轴(37.1h)和第二高观察轴(37.2h)截取理论垂直自由落体路径的同一高截取点(40.1h),和/或第一低观察轴(37.1b)和第二低观察轴(37.2b)截取理论垂直自由落体路径的同一低截取点(40.1b)。
13.一种玻璃制品模制设备(10)中玻璃料滴(P)的自由落体的运动学特征的测量装置,所述测量装置的类型包括,在料滴沿玻璃源(18)与成形腔(16)之间的料滴装载路径的自由落体区域(24、26)中,其中,料滴在自由落体区域中具有理论垂直自由落体路径(28.24、28'.24),并且料滴具有起始端(Pd)和尾端(Pf)以及起始端与尾端之间的料滴长度:
-至少四个不同的线性摄像头(32、32.1h、32.1b、32.2h、32.2b),每个线性摄像头具有带有光学中心的透镜(33、33.1h、33.1b、33.2h、33.2b)和为所考虑的摄像头限定观察线性场的光轴(36、36.1h、36.1b、36.2h、36.2b),所述至少四个不同的线性摄像头包括第一高摄像头(32.1h)、第一低摄像头(32.1b)、第二高摄像头(32.2h)和第二低摄像头(32.2b),每个摄像头分别具有彼此不同的第一高光轴(36.1h)、第一低光轴(36.1b)、第二高光轴(36.2h)和第二低光轴(36.2b),所述摄像头各自能形成观察线性场的数字图像(I1、...、Ii、...、IL),观察线性场分别为第一高线性场(34.1h)、第一低线性场(34.1b)、第二高线性场(34.2h)和第二低线性场(34.2b),其中:
●第一高线性场(34.1h)和第一低线性场(34.1b)各自沿由对应的光轴和垂直于该对应的光轴的水平延伸方向限定的相应的平面延伸,第一高线性场和第一低线性场各自分别在第一高截取点(40.1h)和第一低截取点(40.1b)处截取理论自由落体路径,第一高截取点和第一低截取点根据理论自由落体路径彼此偏移;
●第二高线性场(34.2h)和第二低线性场(34.2b)各自沿由对应的光轴和垂直于该对应的光轴的水平延伸方向限定的相应的平面延伸,第二高线性场和第二低线性场各自分别在第二高截取点(40.2h)和第二低截取点(40.2b)处截取理论自由落体路径,第二高截取点和第二低截取点沿理论自由落体路径的方向彼此偏移;
●高光轴(36.1h、36.2h)在垂直于理论自由落体路径的方向的平面上的垂直投影中彼此不同,并且低光轴(36.1b、36.2b)在垂直于理论自由落体路径的方向的平面上的垂直投影中彼此不同。
14.根据权利要求13所述的测量装置,其特征在于:
●高光轴(36.1h、36.2h)在垂直于理论自由落体路径的方向的平面上的投影中一起形成围绕平行于理论自由落体路径且穿过两个光轴在投影平面中的投影会聚点的轴的不同于0角度且不同于180角度的高光轴偏差角(Aopth);
●低光轴(36.1b,36.2b)在垂直于理论自由落体路径的方向的平面上的投影中一起形成围绕平行于理论自由落体路径且穿过两个光轴在投影平面中的投影会聚点的轴的不同于0角度且不同于180角度的低光轴锐角偏差角(Aoptb)。
15.根据权利要求13或14中任一项所述的测量装置,其特征在于,所述测量装置包括电子计算单元(42),电子计算单元(42)被编程为实现根据权利要求1至12中任一项所述的测量方法。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的测量装置,其特征在于,第一高线性场(34.1h)和第一低线性场(34.1b)以及第二高线性场(34.2h)和第二低线性场(34.2b)各自截取由同一玻璃源(18)同时形成的若干玻璃料滴的理论自由落体路径(28.24、28'.24)。
17.一种玻璃制品模制设备(10)的控制方法,玻璃制品模制设备(10)包括玻璃源(18)、至少一个剪切机(22)和料滴装载路径,所述至少一个剪切机(22)布置在玻璃源的出口处并以规则的间隔被致动以切割通过重力落入分配器(20、20a、20b、20c)中的连续料滴(P),分配器沿至少一个料滴装载路径朝向玻璃制品模制设备的成形腔(16)引导料滴,料滴装载路径包括在剪切机(22)与分配器(20)之间的至少一个料滴自由落体区域(28.24、28'.24),其特征在于,所述控制方法包括:在剪切机(22)与分配器(20)之间的料滴的自由落体区域(24)中测量玻璃料滴的自由落体的运动学特征,所述测量包括:对于给定料滴的若干区段的集合,确定集合的每个区段的水平平移量,并且其特征在于,所述控制方法包括:调整作为至少集合的每个区段的水平平移量的函数的剪切机(22)的至少一个操作参数。
18.根据权利要求16所述的控制方法,其特征在于,调整包括调整剪切机(22)的切割点的位置。
19.根据权利要求17或18中任一项所述的控制方法,其特征在于,调整包括调整至少剪切机(22)的刀片的位移速度。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的控制方法,其特征在于,调整包括调整剪切机(22)的至少一个刀片的位移速度的曲线。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的控制方法,其特征在于,调整包括调整剪切机(22)的润滑参数。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的控制方法,其特征在于,所述测量包括确定料滴的至少一个区段在高截取点与低截取点之间的水平平移速度的至少两个水平分量。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的控制方法,其特征在于,所述测量包括确定料滴围绕第一水平轴的旋转的至少第一分量,并且其特征在于,调整包括:调整剪切机(22)的切割点的位置的分量,和/或调整至少剪切机(22)的刀片的位移速度的分量,和/或调整剪切机(22)的至少一个刀片的位移速度的分量的曲线。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的控制方法,其特征在于,所述测量包括确定料滴围绕不同于第一水平轴的第二水平轴的旋转的至少第二分量,并且其特征在于,所述控制方法包括:调整作为料滴围绕第一水平轴的旋转的第一分量和料滴围绕第二水平轴的旋转的第二分量的函数的剪切机(22)的至少一个操作参数。
25.根据权利要求17至24中任一项所述的控制方法,其特征在于,所述测量玻璃料滴的自由落体的运动学特征是根据权利要求1至12中任一项来实现的。
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