CN86108879A - 模具识别 - Google Patents

Abstract

一个模具号码的阅读器用于探测在透明瓶子或类似物品根部的码标(15)，这些码标最好是点的形状或是从瓶根突出的球。当瓶子旋转时，它的根部用成形好的窄矩形的平行光束(40)照亮，该光线有选择地被码标反射并被视场型光学系统(60，65)所收集。光源可以是调制的激光二极管(25)，而信号处理电子系统可以包括一个解调器(120)用来处理光探测器(70)的输出信号。使用外差式信号处理降低了输出信号对周围光线以及其它噪声源的敏感性。

Description

本发明涉及玻璃容器及类似的用模具制成的物品的模具识别问题，特别是涉及可靠的适于探测“点码”的检验装置的设计问题。

用压模、铸模、吹模制造玻璃容器及类似物品时，模具的任何不良成型会转移到物品上。在这样的场合下，当在模具中生产出一件有缺陷的物品时，必须将该模具识别出来，并把该模具所制成的所有物品都挑出来。在高速生产玻璃容器时，这种需求已特别迫切，因为此时模具受到破坏性的热和机械的影响。对于这个问题，通常采纳的办法是给每一个模具做一个标记，从而把它转移到所有的模制物品上。

已经被采纳的模具识别编码标记有多种，其中最流行的是点码。本发明特别适用于精确探测这类编码。在以往阅读模具号码的典型办法是共同转让的美国专利第4201338号的系统。在该系统及类似的已有技术的模具号码阅读器中，一个光源照亮瓶根的一个面积，其大小足以考虑瓶子形状、光探测器的相对位置以及其它几何因素的波动。从瓶子的点码标记上反射出来的光线用图象类型的光学系统聚焦到光探测器上，并进行处理以取出模具识别信息。这种系统不能清楚地分辨背景光线和由码标产生的光线，因此要求精心地滤光以尽量减小这个问题。更重要的是，这种系统的视野深度相当有限，因此对瓶子运动的变化和其它干挠非常敏感。

因此，本发明的主要目的是提供改善的识别玻璃容器和其它物品上的码标的方法和装置。与之相关的目的是，这种装置应该在高速运行条件下有可靠的性能。

另一个目的是提供一种耐用的系统，它可以容易地适应多种运行环境。

进一步的目的是面对可能的“噪声”源达到这种装置输出信号的高度精确性。这些装置应该对背景光线和其它伪信号源有增强的抗干挠性。

利用本发明的模具识别装置和方法已成功地实现了上述和另外一些目的。在本发明中，模制容器的预定区段上突起的模具码标式样被一视场光学组件探测出来。包含一组突起的模具码标的物品区段用截面有限而实质上是平行的光束照射。这个光束在模具编码区建立一个高亮度的非常明确的照明区域，其照明度有选择地被反射出来。在没有模具码标的地方，光线被反射到视场光学组件以外，而在有模具码标的地方，码标就把可探测的部分光线反射到视场光学组件。这样，输入到视场光学组件的可探测光线提供了一个可靠的指示，即存在着码标。在本发明的优选实施例中，模具码标实质上是半球形“点码”。

本发明的一个方面是码标照明的性质。最可取的是，为了探测点码，照明区是一窄的矩形，其垂直尺寸比码标直径大得多，而其宽度比码标直径稍窄一些。因此，当扫描容器寻找点码时，由于扫描的方向是横越照明区的纵轴线的，所以在任何指定的时间，照明将至多与单个码标有明显的联系。由关这种照明的亮度高，在有码标的地方将产生清晰可探测的信号。

本发明的另一个方面是视场光学组件的性质。这个组件获取在“接受区”内的光线，在优选实施例中这个区是园锥形的，有利的是，该组件包括一个确定接受区的物镜和一个把光线聚焦到光探测器上的场镜。光探测器提供一个光能信号，它代表被视场光学组件所收集的光量。在扫描模具码区时，光探测器的输出信号随时间的变化提供了码标式样的可靠指示。

在本发明的优选实施例中，光源提供一种在高频上调制的光能输出，而光探测器的输出被介调以取出在调制频率上的信号。这种外差式信号技术降低了由于背景光线和其它光源所引起的输出信号的噪声。

本发明的上述及其它方面将在下面详细叙述优选实施例时结合附图予以阐明，其中：

图1是按照本发明的优选实施例的模具识别装置的局部透视图;

图2是图1的模具识别装置在仰视时的光学示意图;

图3是对图1的装置沿一个不包含码标的轴向容器断面上所看到的光学示意图;

图4是对图1的装置沿一个包含码标的轴向容器断面上所看到的光学示意图;

图5是用于图1装置的电子驱动器-信号处理线路的示意框图;以及

图6是正在经受用图1装置检验的容器的局部正视图。

现在参照图1-6对实施本发明的优选模具识别装置作详细的说明。图1提供了模具识别系统5的局部透视图，该系统包括瓶子搬运装置90和编码阅读器组件20。瓶子搬运装置90设计成能在检验站停住玻璃容器10并予以旋转，把靠近容器根部的一组码标15出示给编码阅读器系统20。瓶子搬运装置90示范性地包括下面的运输机91以及侧面的皮带95和弹簧压紧的辊子92。当容器10到达检验站时，辊子92把容器压在侧面皮带95上使其至少旋转一个容器周长。在所示的实施例中，编码阅读器组件20包括一个可移动的基板22，它携带着光源组件21和光探测器组件75。基板22与辊子92一起移向容器10，以把组件21和75带到一个合适的检验位置，下面将作进一步说明。

在正视图图6中可以最清楚地看到，容器10包括一组位于瓶根11正上方区段13周边上的码标15的阵列。码标15中的每一个都示范性地包含一个突出在容器侧壁之外的实质上是半球形的突起。在本发明中，光源组件21提供一个小的界限明确的照明区45。照明区45最好呈窄的矩形，其边长为L的长边实质上与容器10的对称轴线（即垂直轴线）平行，这种照明区大大超出码标15高度上下端。有利的是，照明区40的宽度W略窄于码标15的直径。可以看出，与一些典型的“图象型”模具识别系统的已有技术相比，照明面积是很有限的。具有高亮度的窄而界限明确的光线式样的码标45的照明能对结定模具编码式样中每一个点码标记15给予清楚而确定无误的识别。

参阅图2的光学示意图，它仰视编码阅读器的光学系统20和瓶子10，其优点是光源25由一激光二极管组成。在上述有效的实施例中，光源25由三菱的ML4102或ML4402激光二极管组成，它们在基本的横向模式下工作，其有限的散射约为4微米（ML4102和ML4402是三菱电气公司的商品名称）。这个激光二极管提供一个实质上是近红外的点光源，它有扇形发散的特性，后者取决于与该结型二极管相应的取向。从激光二极管25发出的光线通过平面-园柱形透镜30和35，它们是垂直放置的（比较图2和图3）。有利的是，透镜30与激光二极管25的结相隔一个焦距长度。透镜30和35分别限制光线41，43在水平和垂直平面内偏离中心轴线42偏离的量。因此，这个透镜系统把激光光线聚焦成高亮度和有限截面的平行光束40。

当照明区45包含给定的码标15时，光线将反射到在水平面成φ角的反射区58上。这个反射区由从极端入射光41，43产生的反射光41a，43a所确定。物镜60包住反射区的固定部分-在优选实施例中为园锥形“接受区”-反射光将在该区内被获取。这个接受区的范围决定码标15将被探测到的侧面视场。透镜60示范性地是一平面-凸起的球面透镜，透镜60把获取到的光线会聚到场镜65，后者又把光线聚焦到光探测器70。在本发明的有效实施例中，光探测器70包含一个Hewlett    Packard公司的508204200系列的PIN光敏二极管。

图3和图4二者都取自容器10的轴向平面，它们表示根据存在还是不存在码标15，其入射光线40的反射是不同的。图3中没有码标，光线将被倾斜的容器表面13反射，通常是向下反射到边界81a，82a所确定的角度为α的反射区59以内。只要这个反射区59不包含透镜60，就没有光线会被视场光学系统获取。但由图4可见，如果存在码标15，被标记15反射出来的一部分光线50将被射向透镜60并被视场光学组件获取。在点码识别的优选实施例中，码标15实质上是半球形的，它将把入射光线反射到宽阔的连续区域（“线输出”式样）。

再参照图2，光源组件21和光探测器组件75都相对于中心线47成θ角。较小的θ角提供较高的视场深度，但是要求更紧凑地包装和安装组件21，75的部件（图1）。本发明的主要优点是在光探测器75中使用视场光学系统提供了比已有技术“图象”系统远为优越的视场深度。

图5示意地说明了优选的外差式电子系统100的设计，它用于驱动激光二极管25和处理光敏二极管70的输出。激光二极管25是由电流控制的方波振荡器驱动器170所驱动的。把光源25调制在高频上能把光敏二极管70探测到的反射光与周围的光线区别开来。因此，光敏二极管的输出在110处被放大，在120处被介调，在130处再次被放大并通过调制频率滤波器140以取出代表码标15的反射光的幅射测量信号。它通过比较器150与预先设定的阀值进行比较以确定是否有一个强的信号表示码标15。比较器的输出被处理器160接收并衍生出识别码信息。电子系统100产生一系统尖峰信号代表点码式样的各个标记15，并用合适的译码算法对此进行解释。

与使用调制器/介调器系统来减小背景光线作用的另一种方法是：光源光学系统21可以包括光学滤光器，其光谱与激光二极管25一致。这项技术利用了激光二极管25发射频带宽度极窄的光线的特点。

虽然以上提供参考的是特定的实施例，但对本领域的技术人员来说，显然可以对此作各种更新和改动而不离开本发明的精神。因此，希望参照下列权利要求来确定本发明的范围。

Claims (8)

1、一种识别模具的方法，在该模具中已经模制成的容器具有突起的码标(15)，后者分布在容器外表面的一个区段上，该方法包括下列步骤：

使容器旋转；

用截面有限的实质上是平行的光束(40)照亮该区段，该光束是从容器上反射出来的；用视场光学组件(60，65)在它所确定的接受区内探测从该容器反射出来的部分光线；并对上述视场光学组件探测到的光能作出响应产生编码识别信号，其中当光束的路径上没有码标时容器向视场光学组件反射相当少的光线，而当光束路径上有码标时，码标向视场光学组件反射能探测到的光量。

2、根据权利要求1所确定的用来探测实质上是半球形码标的方法，其中实质上平行的光束在上述区段上形成窄的、基本上呈矩形的照明区。

3、根据权利要求2所确定的方法，其中照明区的长度大于码标的直径，而宽度略小于上述直径，上述长度一般是垂直的。

4、根据权利要求2所确定的方法，其中照明步骤包括用周期性高频变化的光源照亮周边区，而生成步骤包括一个介调（120）信号的步骤，该信号代表由上述视场光学组件所收集的光能。

5、识别已经模制出容器的模具的装置，上述容器有分布在容器外壁的一个区段上的突起码标（15），该装置包括：

在上述区段照亮容器的装置，包括光源（25）和透视镜组件（30，35）其有限截面的光束（40）实质上是平行的，上述光束被上述容器反射出来;

视场光学装置（60，65），用来收集由上述容器在接受区内所反射的部分光线，该接受区由上述视场光学装置所确定;

光探测器装置（70），用来产生代表上述视场光学装置所收集光能的光能信号;

其中，当光束路径内无码标时，容器把光束反射到视场光学装置以外，而当光束路径内有码标时，该码标把上述光束的可探测部分反射到所说的视场光学装置上。

6、根据权利要求5所确定的装置，其中光源含有近红外光的激光二极管（25），而透镜组件包括第一和第二平面园柱透镜（30，35），它们的方向互相垂直以限制光线在二个垂直方向上的发散。

7、根据权利要求6所确定的探测点码的装置，其中实质上平行的光束有一窄的实质上是矩形的截面，其高度大于上述点码的直径，而宽度略小于上述直径。

8、根据权利要求5所确定的装置，其中接受区实质上是锥形的。

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