CN1242517A - 利用容器底部发射的红外能检查容器嘴 - Google Patents

Abstract

用于当容器从其制造过程出来还是热的时候检查容器(16)的装置和方法,该容器具有开口嘴(14)的与容器嘴间隔开的封闭底部(24),包括一相对容器布置用于通过容器嘴观察容器底部的光传感器(26)。通过容器嘴传播的从容器底部发射出的红外光能被对准到光传感器上,容器嘴的内径被作为对准到传感器上的光能的函数被测量出来。区域矩阵传感器连接在图象处理电子装置上(38),该装置用于确定或计算能够容纳在容器嘴的两维图象(图2)中的最大直径圆,并把这种圆作为容器嘴有效内径的指示。

Description

利用容器底部发射的红外能检查容器嘴

本发明涉及对容器尺寸参数的非接触测量，更特别涉及用于在容器制造过程的热端测量容器嘴内径的装置和方法。

在制造如透明玻璃瓶或带色玻璃瓶的半透明容器中，为功能和美学原因，重要的是把每个容器的尺寸参数保持在设计规格范围内。例如，重要的是容器口部，特别包括容器嘴，具有希望的几何特征，使得容器可被自动装填和压盖设备接受而不会损坏设备、使容器破裂和堵塞制造流水线。

转让给本申请受让人的美国专利3,313,409公开了一种容器检查系统，其中容器按顺序通过多个检查站，在检查站测量各种几何性质和其它性质。在一个这种检查站，试着把一预定尺寸的塞子插入到容器嘴中。例如，塞子的直径与用于与容器装填设备配合的最小容器嘴直径一致。如果塞子不能插入到容器嘴中，则容器作废。在检查系统的另一个检查站，当容器旋转时，通过监视与容器接触的滚子的位置来测量容器尺寸参数。然而，例如，该要求与容器物理接触的检查技术速度慢，并且易于造成滚子和塞子的机械磨损。使塞子和滚子与容器接触和与容器分开所需要的往复运动消耗掉大量电能。而且，在制造过程的所谓热端容器仍是软的，这里不希望有测量设备与容器的物理接触。

针对所描述的机械检查技术的某些缺点，转让给本申请受让人的美国专利5,461,228公开了一种用于电光学测量容器尺寸参数，如容器嘴内径的装置和方法。一光源使光能进入容器，一光传感器相对光源和容器布置以接收通过容器嘴从容器中透出的光能。一远心镜头仅把穿过容器嘴的大体与容器嘴轴线平行的光能传递到光传感器上。光能通过一光圈聚焦到一矩阵传感器上，该矩阵传感器产生容器嘴的两维图象。该矩阵传感器连接在图象处理电子仪器上，该仪器用于确定或计算能够放在容器嘴两维图象范围内的最大直径的圆，并把这种圆作为容器嘴有效内径的指示。

在传统的玻璃器皿制造过程中，玻璃器皿在专用成型机中模制出来，并在还是热的时候放在传送装置上以运往退火炉。在退火炉中释放应力后，玻璃器皿被运往各种站点以进行检查、装填和/或包装。退火炉把模制容器的制造过程的热端与检查和包装容器的过程的冷端分隔开。上述测量容器嘴直径的技术特别适于应用在制造过程的冷端。然而，希望在制造过程的热端实现检查，这样可快速获得具有不希望的变化的容器的信息并修正制造过程。因此，本发明的总体目的是提供一种测量容器，特别是测量容器嘴内径的方法和装置，该方法和装置可应用在制造过程的热端。当跟随模制过程把容器放到传送装置上时，容器是热的，发射出可见范围的和红外范围的辐射。当容器向退火炉传送时，它们逐渐冷却，冷却速度取决于容器各个部分的厚度。例如，容器口部和容器嘴相对薄，比相对厚的容器底部和根部冷却得快。因此建议测量由容器制造过程的热端发射出的红外辐射以确定或推断容器不同部分的壁厚。例如，参见美国专利2,915,638和3,356,212。

一种检查在一个过程中制造的容器的方法，容器从该过程出来时温度高，在该过程后容器各部分以作为厚度的函数的不同速度冷却，根据本发明的一优选实施例，该方法对照一背景光学观察容器的第一部分，该背景包括容器的第二部分，第二部分的温度高于第一部分的温度，使得第一部分被从容器第二部分发射的红外能有效地照亮。容器第二部分中的商业变化，包括影响容器的商业可接受性的变化，在容器的第二部分中被确定为由容器第二部分引起的红外能变化的函数。通过光传感器观察容器第一部分，该光传感器提供输出，输出为第一容器部分光学性质的函数，作为这种信号的函数，商业变化被检测出来。

在用于检查容器开口嘴的本发明的特别优选应用中，光传感器的方向为通过敞开的容器嘴观察容器底部，以便获得如由容器底部发射的红外能照亮的容器嘴图象。从容器嘴出来的红外能通过根据本发明优选实施例的远心镜头对准到传感器上，使得仅仅从容器嘴轴向出来的光能才被对准到传感器上。传感器连接在图象处理电子仪器上，该仪器用于确定或计算能够放在容器嘴两维图象范围内的最大直径的圆，并把这种圆作为容器嘴有效内径的指示。

当根据本发明的另一方面容器从其制造过程出来还是热的时候用于检查容器的装置，该容器具有敞开的嘴和与容器嘴间隔开的封闭底部，该装置包括一光传感器，该光传感器相对容器布置以通过容器嘴观察容器底部。从容器底部发射出的穿过容器嘴的红外光能被对准到光传感器上，作为对准到传感器上的光能的函数，容器嘴的内径被测量出来。光传感器最好包括用于产生容器嘴两维图象的区域矩阵传感器，红外光能通过远心镜头装置对准到传感器上。区域矩阵传感器放在具有入射光孔的暗室内，远心镜头装置的一个焦点在指向容器底部方向的无限远处，第二焦点在暗室的入射光孔处。矩阵传感器连接在图象处理电子仪器上，该仪器用于确定或计算能够放在容器嘴两维图象范围内的最大直径的圆，并把这种圆作为容器嘴有效内径的指示。

这样，根据本发明的另一方面，提供了用于检查容器中的商业变化，包括如容器嘴内径的容器尺寸性质的方法和装置。根据本发明该方面的方法和装置试图把光能对准到受检查的容器第一部分上，用光传感器观察容器的第一部分，该光传感器提供输出，输出为被观察的容器部分光学性质的函数，该光传感器还确定作为这种输出的函数的容器第一部分中的商业变化。根据本发明，照亮容器第一部分的步骤是通过容器第二部分实现的，该容器第二部分温度高，从而向第一容器部分发射红外能并借此有效地照亮第一容器部分以进行检查。

附图简要描述

从下面的描述、后附权利要求和附图中将会最好地理解本发明，及其附加目的、特征和优点，其中：

图1所示为根据本发明优选实施例的用于测量容器嘴内径的电光学非接触系统的示意图；

图2所示为放大的图1局部示意直径；

图3所示为从容器嘴两维图象计算有效内径的示意图。

图1所示为玻璃器皿制造系统10，其包括根据本发明优选实施例的装置12，该装置用于在制造过程的热端检查或测量容器16嘴14的内径。容器16是在机械控制电子装置20的控制下在所谓的专用成型机18中制造的。例如，专用成型机18可如在美国专利4,362,544中公开的。美国专利4,152,134和4,369,052阐明了示例机器控制电子装置20。由机器18制造的容器被放置在传送装置22上以按直线顺序运送到退火炉。刚刚制造完时，容器16是热的，发射出可见区域和红外区域的辐射。当容器被向退火炉运送时，容器冷却，根据厚度，容器的不同部分以不同的速度冷却。例如，嘴14周围的容器口部部分相对薄并且冷却相对快，而容器底部24相对厚并且冷却较慢。紧接在机器18后面，当容器侧壁和容器嘴相对较冷时，底部通常仍是鲜红色的，发射出在约0.4到100微米红外范围的辐射。根据本发明，容器的热的且发射红外线的部分，如底部24，被用作照亮要被检查的容器部分如嘴14的光源。

暗室26位于传送装置22的上方，其方向向下，以当容器在暗室下面按顺序运送时观察容器16的嘴14。暗室包括一区域矩阵电荷耦合装置(CCD)传感器28，一入射光孔30，和与入射光孔相关的透镜32、34。传感器28对范围为0.4到1.1微米的红外能产生反应。当容器按顺序通过时，远心镜头36位于暗室26和容器16之间。远心镜头36的第一焦点在容器16方向的无限远处，第二焦点在入射光孔30处。也就是，暗室26相对透镜36定位，使得入射光孔30以透镜焦距与透镜36间隔开。这样，光孔30与透镜32、34作为一个光圈，并与透镜36组合用于基本上仅把从容器嘴14出来的平行于容器、透镜和暗室轴线的光线聚集到传感器28上。也就是，从容器嘴出来的与容器轴线和光轴线不平行的光线，及由可能仍是热的并发射红外辐射的容器其它部分产生的光线，将被透镜36导向不通过光孔30的方向，这样有效地阻止了其干扰传感器28。这样，清楚的容器嘴图象被聚集到区域矩阵传感器28上。传感器28连接到信息处理电子装置38上以扫描传感器并产生容器嘴的两维图象。如图3中所示，限定容器嘴的玻璃呈现为亮背景上的暗图象，该亮背景是由通过容器嘴的从容器底部24发射的红外光能形成的。这是因为容器的玻璃反射或折射传播到容器主体上的光，该被反射或折射的光将不与光轴平行，这样就不会被导向传感器28。扫描区域矩阵传感器并产生容器嘴两维图象的示例性技术公开在美国专利4,958,223中。

图2-3是与容器16a连接的本发明的操作，容器16a具有带细颈区域14b的嘴14a。如图2中所示，细颈区域14b阻止了一部分从容器嘴出来的平行于容器轴/光轴的光线，从而在传感器28和信息处理器38上产生了如图3中所示的两维图象。信息处理器38通过计算能够容纳在包括细颈区域14b的嘴14a内的图象中的最大直径圆14c来分析图3的图象。然后把计算出的圆作为容器嘴的有效内径。如果这种有效直径小于最小的希望内径，信息处理器38向丢弃机械装置发出适当的信号以把容器16a从传送装置上去掉。信息处理器38还连接在显示器40上以向操作者显示正在受检查的容器的两维图象，或其它适当的检查信息。信息处理器38还连接在机器控制电子装置20上以控制专用成型机中操作装置的定位和操作，以在可能的情况下修正过程变化，或者终止制造容器16a的专用模具或专用型模的操作。在该连接中，应该注意到，容器由机器18以预定的并且连续的顺序放置在传送装置22上，这样可容易地确定产生特定容器16或16a的工段和模制件。例如，参见美国专利4,762,544。

还可利用本发明测量其它容器参数和几何性质。例如，所谓的“歪”容器，-即其中嘴14相对检查装置光轴歪斜的容器，从容器颈部的上端和下端的容器嘴相对边产生的图象为两个重叠圆。如果这些重叠圆的有效直径太小，那么容器将由于其容器嘴直径小于希望的最小值而被丢弃。如果变形大到可通过容器嘴观察，本发明的装置还可用于检测和丢弃具有所谓“摇摆(bird swing)”变形的容器。

Claims (12)

1.用于检查容器第一部分中商业变化的方法，包括以下步骤：

把光能对准正在受检查的第一容器部分，通过光检测装置观察光能所对准的第一容器部分，该光检测装置提供的输出为被观察容器部分光学性质的函数，然后确认作为所述输出的函数的第一容器部分中的商业变化，

其特征在于对准光能的步骤是由温度高的容器第二部分完成的，该第二部分把红外光能对准到第一容器部分上。

2.根据权利要求1中所述的用于检查在一个过程中制造的容器的方法，容器从该过程中出来时温度高，在该过程后容器各部分以作为厚度函数的不同速度冷却，所述方法包括如下步骤：

(a)对照背景光学观察所述容器第一部分，该背景包括温度比所述第一部分高的容器所述第二部分，使得所述第一部分被所述第二部分发射的红外能有效地照亮，

(b)确定容器第二部分中的商业变化，该变化为由所述容器第二部分产生的所述红外能中的变化的函数。

3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)是通过用光检测装置观察第一容器部分完成的，该光检测装置提供的输出为如由所述第二部分照亮的所述第一部分光学性质的函数，所述步骤(b)是作为所述信号的函数完成的。

4.根据权利要求3中所述的用于检查容器的方法，该容器具有开口嘴和与所述嘴间隔开的容器底部，其特征在于，所述步骤(a)包括这样的步骤，即通过开口嘴观察容器底部以获得如由来自容器底部的红外能照亮的容器嘴的图象。

5.用于检查具有开口嘴(14)的容器(16)的装置，包括：

用于把光能导入到容器中的光源，以及相对所述光源和容器布置以接收通过容器嘴传递的光能的光检测装置(26)，

其特征在于，所述光源包括容器的壁部分(24)，该部分的温度为使得所述壁部分向容器发射红外光能，所述光检测装置对该红外光能产生反应。

6.根据权利要求5中所述的装置，该装置用于当容器从其制造过程出来还是热的时候检测容器(16)，该容器具有开口嘴(14)和与容器嘴间隔开的封闭底部(24)，

所述光检测装置(26)相对容器布置以通过容器嘴观察容器底部，

装置(36)用于把通过所述嘴传播的由容器底部发射的红外光能对准到所述光检测装置上，

装置(38)用于测量容器嘴的内径，该内径为对准到所述光检测装置上的红外光能的函数。

7.根据权利要求6中所述的装置，其特征在于，所述光检测装置(26)包括一矩阵传感器(28)，其特征在于，所述光对准装置(36)包括远心镜头装置，该远心镜头装置用于仅把大体通过容器嘴轴向出来的来自容器底部的红外光能对准到所述矩阵传感器上。

8.根据权利要求7中所述的装置，其特征在于，所述光检测装置(26)包括一具有入射光孔(30)的暗室，其特征在于，所述远心镜头装置(36)的一个焦点在指向容器底部方向的无限远处，第二焦点位于所述入射光孔处。

9.根据权利要求8中所述的装置，其特征在于，所述光检测装置(28)包括一矩阵传感器和连接到所述传感器上的用于产生容器嘴两维图象(图3)的装置。

10.根据权利要求9中所述的装置，其特征在于，所述测量装置(38)包括用于分析所述图象以确定容器嘴内径的装置。

11.根据权利要求10中所述的装置，其特征在于，所述分析装置包括用于确定能够容纳在所述图象内的最大直径圆(14c)的装置。

12.根据权利要求10中所述的装置，还包括用于指示作为所述最大直径圆的函数的容器可接受性的装置。

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