CN1312464A - 容器密封表面区域的检测 - Google Patents

Abstract

一种用于检测容器端部的密封表面的装置,包括一束照射在容器的密封表面上的定位发射平行线状光束。该光束包括一条与密封表面垂直的宽尺寸线状光束和一条与容器轴线相切的窄尺寸光束。一个光传感器装置布置成接收从容器的密封表面区域反射的线状光束,并提供一个相应于光源和传感器的密封表面的水平和高度变化的电子输出信号。一个透镜系统布置成仅以从处于与容器轴线和传感器的公共平面平行的平面内的容器密封表面区域反射的光线照射在光传感器上。

Description

容器密封表面区域的检测

本发明涉及容器的检测，尤其涉及一种用于检测容器密封表面区域的生产偏差的方法和装置。

专利US3313409公开了一种用于检测玻璃容器的装置，其中，链轮输送容器顺序通过一系列检测站。在其中的一个检测站上，每个容器选择了一些尺寸参数通过容器与辊子的接触进行检测，辊子与传感器相连接，并转动容器围绕其中心轴线转动，使传感器所提供的输出信号与容器参数偏差的函数成正比。尤其是，由于容器的转动，容器的高度、密封表面的弯曲和倾斜、及翘曲的容器端部的定位是通过与容器密封表面啮合的辊子来测量的。该辊子与提供表征在密封表面上高度(水平)的偏差或偏离的模拟电信号的LVDT传感器连接。如果测量信号偏离所希望的标准及特殊情况时，这些所提供的适当的电信号驱动一个用于将容器脱离输送线的伸缩柱塞。辊子与容器密封表面的接触受机械磨损的制约，并能导致密封表面的脏污。另外，辊子的尺寸在一些可以应用的有关方面限定了容器的尺寸，并且高度偏差尺寸(变化)能够被测量。该移动部件需要维护和修理。另外，该辊子的结构不适于测量任一线边缘的高度或密封表面盖子内的飞边。

专利US4945228公开了一种用于检测容器产品的密封表面区域的装置，该装置包括一个定位的用于照射密封表面的光源，此时，容器被稳定固定并围绕其中心轴线转动。一台摄像机，其中包括一个线性排列或矩阵(区域)排列的光感元件，这些光感元件相应于容器的转动轴定位和定向，并接收由密封表面反射的光线，该摄像机具有的一个有效的可视区域，该可视区域限定了一个小于容器密封表面的整个圆周的角部。摄像机阵列在容器转动的变化演变成每个排列元件上的表征光强度信息作为该变化的函数被扫描，作为这些信息的函数的容器密封表面区域的生产偏差被检测。该公开的该装置是一种很好地利用于容器密封表面起反射作用检测所产生的生产偏差，如：玻璃制品缺陷偏差、气泡、遮光加入物及容器表面的杂质。然而，所公开的装置不适用于测量容器表面的尺寸参数，如：容器密封表面的高度、容器密封表面的弯曲和倾斜、和/或在容器密封表面上的任一线边缘的高度或飞边(词“生产偏差”是指能够影响产品合格性的偏差，词“密封表面区域”不仅是指密封表面本身，还指任一线边缘、飞边或其它在密封表面上的生产偏差)。

专利US5489978公开了一种用于检测容器的密封表面区域的装置，包括一个定位的以锐角照射在容器密封表面区域的一窄束光线的光源，此时，容器围绕其中心轴线转动。一个用于接收从密封表面反射的一窄束光能的光传感器，提供了一个作为在传感器上的反射光束的入射角的位置变化的函数的输出信号。也就是说，反射光束入射在传感器上，在密封表面的水平或高度上相应于光源和传感器的位置变化，并且该传感器的特征在于提供了一个作为反射在传感器上的入射角的位置变化的函数的输出信号。在密封表面的高度上的偏差作为传感器输出信号的函数被检测。在一个实施例中，光源/传感器成对布置在容器轴向的相对外径的侧面，并且，容器的密封表面的弯曲、倾斜和/或翘曲作为当容器转动时在传感器上的反射光束的入射角的位置变化的复合函数被检测。

专利US5896195公开了一种用于检测容器端部的密封表面的装置，包括这样的配置，当容器相应于光源移动时、无论是横向移动还是转动，定位的光源以平行线状光束照射在容器密封表面区域。在容器密封表面区域上的线状光束具有一个垂直于容器轴线、并在弦的方向穿过密封表面区域的细长尺寸线状光束，一个与容器轴线相切的窄尺寸线状光束。所设置的光源用于接收从密封表面区域反射的线状光束的一部分，并提供了一个相应于光源和传感器的密封表面的高度或水平状态变化的电子输出信号。传感器与辅助电子装置连接，用于提供密封表面高度的表征信息。在容器密封表面区域的细长尺寸线状光束调节密封表面区域相应于光源和传感器的摆动和不对准。另外，在容器密封表面区域的线状光束的细长径向尺寸光束在传感器上从容器口部内的任一线边缘或飞边产生一个反射，这样，在传感器上便产生了任一线边缘或飞边的高度和实体的信息。

尽管在上述所专利所公开的装置中克服了现有技术存在的一些问题，并保留了一些所需要的改进。例如，在US5489987专利所公开的装置中，采用了安装在密封表面的一侧或两侧的窄区域检测器，对于处于临界位置的容器如果不在一条直线上运动，将不能接收来自容器的信号。在US5896195专利所公开的装置中克服了该问题，但是又带来了另外的问题，即它最终要从密封表面区域的相对的弦部接收离散的反射，这能够在密封表面的一侧干扰或遮蔽高度的测量。本发明的一个目的是提供一种改进的用于检测容器的密封表面的不合格的生产偏差的装置和方法。本发明的其它目的是提供一种适于在一个检测站上以一种工艺检测容器密封表面的多种偏差的装置和方法。本发明的另外的目的是提供一种检测容器表面的密封表面的光学和尺寸特征的装置和方法。

本发明的一个目的是提供一种的用于测量容器表面、尤其是上述US5489987专利所公开类型的密封表面区域的预定尺寸特征的装置和方法，其中测量工艺的特征在于在密封表面通过改进、避免了定位偏差和摆动，以及在测量区域内的离散反射。本发明的其它目的是提供一种达到上述目的的在整个生产周期内经济稳定的装置和方法。本发明的另外的目的是提供一种具有所述特征的装置和方法，其中在可选择的实施例中，可以在玻璃器件的热端和冷端提供加工方法。

用于容器表面的密封表面区域的检测装置，包括一个定向发射的照射在一个容器的密封表面区域的一束平行线状光束的光源(如：具有多倍于宽度的长尺寸)。在容器的密封表面区域的线状光束具有一个与容器的轴线垂直的长尺寸，和一个与容器的轴线相切的短尺寸。所布置的一个光传感器用于接收从密封表面区域反射的线状光束的一部分，并提供了一个反映密封表面区域相应于光源和传感器的高度和水平变化的电子输出信号。一个所布置镜头系统，仅使从容器密封表面反射的光线照射在光传感器上，并与容器轴线和传感器在一个平面并彼此平行，但是，基本上避免了离散的反射，包括从容器上的其它点的反射，并且不与该平面平行。

该传感器与辅助电子装置连接，用于提供密封表面高度的表征信息。在该实施例中，无论通过相对于光源和传感器在图像间移动，还是通过采用多个激光线和从密封表面的反射，从密封表面的不同部位在传感器上获得多个图像。在容器密封表面上的线状光束的细长尺寸调节在密封表面使得相对于光源和传感器的摆动和不对准。另外，在容器密封表面上的线状光束的细长径向尺寸在传感器上从容器口部的线边缘处产生反射，这样，无论线边缘的高度是否超过密封表面的高度，在传感器上都产生任一这样的线边缘的高度和实体的表征信息。

在本发明的该实施例中的传感器和光源布置在容器的密封表面区域上面，并且彼此相应定向并相应于容器密封表面区域，部分光束入射并从容器密封表面区域通常彼此之间相应以90°角反射，名义上与密封表面垂直(词“名义上”是指在理想或设计高度和密封表面定向为主的条件下，任何与这样的理想高度和定向的偏离将使容器缩小，或者在容器表面上的摆动可能导致偏离“名义上”的反射光线和角度)。传感器和光源名义上布置在一个平面内，与容器的轴线平行，与密封表面垂直。在本发明的该实施例中的光传感器包括一系列直线排列的传感器，并且透镜系统从密封表面的两侧射出两个光点的在直线排列的传感器上。如果光点入射，密封表面的两侧处于相同高度。如果光点处于传感器阵列的不同位置，那么，它们必然来自表面高度不同的位置上，如：表面竖起、弯曲等。由于在阵列上的反射光的位置就是密封表面的平面的高度，容器密封表面区域的绝对高度可以被测量。

参照附图、附带的权利要求书，通过对本发明进行详细说明，本发明所具有的目的、特征和优点将更加清楚，其中附图为：

图1是按照本发明的一个实施例的用于检测容器的密封表面的装置的示意图；

图2是图1所示实施例的工作原理的分解示意图；

图3是按照本发明的用于检测容器的密封表面的装置的处于所谓的热端加工工艺的示意图；

图4-8是本发明的光线的工作原理的分解示意图。

参照图1，一个主要包括一条链轮和一个滑板21的输送带20，输送带20与模制容器源连接，使得容器22被连续输送至密封表面检测站24的位置。这样的一种链轮输送带容器检测站的布置已经公开，如：在上述的US3313409专利中。一个瓶子转动装置26作为驱动辊子，在站24上处于顺序与每个容器21啮合的位置上，并使容器围绕其中心轴线25转动，此时容器由输送带夹持在固定位置。一个与容器转动机构连接的编码器28提供角度位置增量的表征信号。这样，当容器以恒定速度转动时，容器转动增量可以包括角度位置固定增量，或固定时间增量。一个探测器30，作为开关在工站24上定位，提供容器22的当前表征信号。

在图1所示的本发明的实施例中，容器22包括一个模制的玻璃瓶，该玻璃瓶具有一个圆柱形体32和一个通常从瓶体的肩部35向上伸出的圆柱形颈部34。容器的端部包括一个沿轴向终止于对面盖子的按照本发明被检测的密封表面36的上颈部34。一条整体模制在端壁外表面围绕其口部的螺纹38，并且一个制成在端壁外表面上的盖子或肩部40，一个盖子的裙部可以以常用的方式与之固定，使盖子固定在容器上。由于容器是模制的特性，一个逐渐减小部可以以围绕密封表面36的直径的内侧形式存在。在超出逐渐减小部的高度上形成一个线边缘。当线边缘超过密封表面的高度时，便形成了一个飞边。由于种种原因，不希望有线边缘或飞边，并可以表示为容器模制中的问题。在图1所述的本发明的实施例中，提出一种用于检测在密封表面上36(在逐渐减小部)的水平和高度的方法和装置。在这方面，可以理解在本申请中所述的词“密封表面”作为一个整体来说，不仅包括密封表面36本身，还包括逐渐减小部。

一个在检测站24上位于容器22的密封表面36上面的光源44，并且定向向下发射一束光能的窄平行光束46以锐角照射在密封表面36上。特殊的是，光束46包括一个具有长尺寸的与密封表面36垂直的线状光束，该线状光束在容器22的标定位置和方向上与容器轴线25处于同一平面，一条窄尺寸光线与容器轴线相切。参照图2光源44最好是一种结构性光源，该光源可以包括用于形成平行线状激光束的一个激光二极管48和一个圆柱形透镜50。检测站24上的摄像机52位于容器22的密封表面36的上面，并且定向接收从密封表面36(及逐渐减小部，如果有的话)发射的光束46的部分54。摄像机52包括一个聚焦装置56和一个直线排列的光传感器58，通过透镜56聚焦反射的光能54。光源44和摄像机52布置在入射光束46和反射光束54所处的平面上。照明光束46的入射角度及反射光束54的标定反射角度相应于轴线25都是45°，也就是说，光束46和54之间的标定角度为90°。

一个信息处理器60(图1)接收来自探测器30表征检测站上的容器当前状态的信号，来自编码器28表征容器转动增量的信号。摄像机52同样与信息处理器60连接，用于接收来自信息处理器60的控制信号，并用于提供至信息处理器60的表征传感器58上的反射光能54的入射位置的输出信号。信息处理器60还与显示器62连接，用于显示图像至操作者，并提供一个排斥信号至适当的机构，用于去除来自输送线上的不合格容器。

在图1-2的实施例中，在光源/传感器系统和之间的相对运动是通过辊子26或类似的与容器的接触来实现的，并使容器围绕其轴线25转动。这样的一种技术适合用于所谓的玻璃器件冷端加工工艺，如：低温玻璃退火炉的出口，在该处容器是冷的并是刚性的。然而，这样的一种技术不适合用于所谓的玻璃器件热端加工工艺，如：在玻璃加工机械和低温玻璃退火炉之间，由于辊子可能发生热变形并且使容器的侧壁变软。图3示出了一种在无端传送带上在加工机械和低温玻璃退火炉之间输送的热容器22。编码器28与传送带64连接，提供表征传送带/容器运动的信号至信息处理器60(图1)，其中在以恒定速度运动器件，可以固定距离增量和固定时间增量。信息处理器60扫描摄像机52在容器22线性运动的增量，以便获得多个从密封表面区域反射的光束46的图像。例如，摄像机52可以获得十个图像，其中激光线延伸在弦的方向穿过密封表面区域。从密封表面区域反射的光束相对于另一阴暗面将以光点的形式显示出来。摄像机52内的图像向上延伸至密封表面区域36的标定高度的下面，将调节摆动和高度上的基本偏差。

按照本发明的特定特征，一个透镜系统72位于容器密封表面36和摄像机52之间用于对准摄像机52的传感器58，仅仅从容器密封表面区域反射光线处于与轴线25和传感器58的平面平行的平面上。也就是说，传感器58最好包括一个具有直线排列的传感元件CCD阵列或布置在与(并处于45°角)容器轴线25同一平面的象素并与照明光束46的长尺寸垂直。另外，传感器58可以包括一个区域排列的传感器，并记录本发明的工作情况，其中，象素的行或列与轴线25处于同一平面。如果该区域排列的传感器用于其它的检测功能，这种修改可以具有特殊的用途。传感器内的象素线不与容器轴线处于同一平面，如图8所示，能够用于确定端部的翘曲偏差。

透镜系统70最好包括一个圆柱形透镜72，和一个菲涅耳或球面透镜74。照射在密封表面的线状光束中的光线，仅仅从密封表面36的顶端反射的光线54a、54b(图4和5)将平行于轴线25和传感器58所处的平面，此时，其它反射的光线54c、54d和54e(图7)不平行于轴线25和传感器58所处的平面。这样，如图7所示，这些不平行的光线54c、54d和54e脱离传感器58，并不照射在传感器上。另一方面，在平行于容器轴线的平面内，传感器58和透镜系统的组合功能作为一个全图像系统，使得不仅从平面36a(图6)反射的光线54h平行并偏离于密封表面36的标定位置，这样密封表面的高或低的表征以及从密封表面36b以一定角度反射的光线54b、54I、54j也作为密封表面弯曲或翘曲的潜在的表征，无论在平面位置或在翘曲位置36b、36c，入射在传感器58上的光线与长度上与照明入射光束相同。另一方面，从密封表面位置36a反射的光线54h在传感器58的入射位置偏离表征在密封表面上的外部高度的变化的位置。

本发明的装置包括特别的透镜系统70，在图5和图7的平面内以电子方式检测与容器/传感器平行照射在传感器上的光线。在菲涅耳或球面透镜74的焦点上阵列58的布局有效地选择了平行于光学轴线的光线，该光线仅仅是源于阵列的输出光线。这些光线是从位于或靠近密封表面的最高点或顶点通过激光线沿照明光线反射的光线。这样，在图8中，光线54a、54b彼此平行并与轴线25和传感器58所处的平面平行。通过透镜系统70折射后，照射到位于透镜系统焦点线上的传感器58的有效区域。另一方面，光线54f和54g不平行于轴线25。折射后，这些光线聚焦在偏离传感器58的点54k上。这样，传感器58不响应反射的光线54f和54g。

直线阵列传感器58通常将在传感器上以两个光点的形式，优先接收来自在密封表面36对面上的弦部的聚束的光线。如果这些光点叠合，由于该高度是由传感器上的入射位置来表征的，那么，密封表面对面上的弦部具有相同的高度。另一方面，如果这些光点不叠合，那么，密封表面的两个侧面之间的高度不同，潜在地表征密封表面的弯曲和翘曲，关于密封表面上弯曲、倾斜和翘曲的信息可以通过采用标准的图像处理技术获得。

上述的目的和目标完全满足所公开的装置和方法。可以进行一些替换和修改。本领域的普通技术人员在上述说明的基础上可以作出修改和替换。本发明的意图是领会其作为实质和权利要求的范围内的所有的替换和修改。

Claims (8)

1．一种用于检测容器(22)的精加工的装置，所述容器(22)具有一中心轴线(25)和一开口部，该口部由一与容器盖子啮合的轴向相对密封表面上(36)围绕，所述装置包括：

一个定位的发射一束平行线状光束(46)照射在容器的密封表面区域的光源(44)，以该线状光束在容器轴线的两侧完全穿过密封表面区域入射，该光束(46)包括一条具有长尺寸的与密封表面(36)垂直的线状光束和一条与容器轴线相切窄尺寸光束，光传感器装置(52)布置在与所述轴线共同的平面上，接收从容器的密封表面区域反射的所述线状光束，透镜装置(70)用于将容器密封表面区域反射的光线照射在所述光传感器上，并且装置(60)用于检测密封表面作为在所述光传感器装置反射的光线的入射位置的函数的在水平方向上的偏差，其特征在于：所述透镜装置(70)通过仅与所述公共平面平行的平面内的密封表面区域(36)的反射光线照射在所述传感器装置(52)上。

2．按照权利要求1所述的装置，其特征在于：透镜装置(70)和所述传感器装置(52)都包括一个仅用于从与所述公共平面平行的平面内的密封表面区域(36)反射的光线的全图像系统。

3．按照权利要求2所述的装置，其特征在于：所述传感器装置(52)包括一个垂直于所述长尺寸线状光束定位的光感元件的直线阵列传感器(58)。

4．按照权利要求3所述的装置，其中所述透镜装置(72)包括一个圆柱形透镜(72)和一个菲涅耳或球面透镜(74)，并且其中所述直线阵列传感器(58)位于所述菲涅耳或球面透镜的焦点处。

5．按照上述任一权利要求所述的装置，其中所述偏差检测装置(60)包括用于检测容器口部外径之间的相对侧面的高度差的装置，该高度差作为从所述外径的相对侧面反射的光线入射在所述传感器装置的位置差的函数。

6．按照上述权利要求中1-4所述的装置，还包括用于夹持容器处于所述光源(44)和所述传感器装置(52)下面的稳定位置并转动容器围绕其轴线转动的装置(20、26)。

7．按照上述权利要求中1-4所述的装置，还包括用于在所述光源(44)和所述传感器装置(52)下面在垂直于所述轴线方向上输送容器的装置(64)。

8．一种用于检测容器的端部的装置，所述容器的端部具有一中心轴线和一开口部，通过一轴向相对的围绕在口部密封表面上，所述方法包括以下步骤：

(a)在检测状态下，向下发射一束平行线状光束照射在容器的密封表面区域，这样，所述的线状光束切向地穿过容器密封表面区域并在容器口部的两侧入射，

(b)从仅处于与容器轴线平行的平面内的容器的密封表面区域反射的光线照射在光传感器上，并且

(c)检测密封表面作为在从密封表面区域两侧反射的在所述光传感器入射位置的函数的在水平方向上的偏差。

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