Způsob kontroly komerčních odchylek v první části nádoby pomocí infračervené světelné energie emitované druhou částí nádoby a zařízení k provádění kontroly nádoby s otevřeným ústím pomocí infračervené světelné energie emitované dnem nádoby

Oblast techniky

Vynález se týká bez kontaktního měření rozměrových veličin nádoby a zejména způsobu a zařízení pro měření vnitřního průměru nádoby na výstupu z horkého výstupního konce výrobního io procesu pro výrobu skleněných nádob.

Dosavadní stav techniky

Při výrobě průsvitných nádob,, například čirých nebo barevných skleněných lahví, je důležité udržovat rozměrové veličiny každé nádoby v rozsahu vymezeném projektem jak z funkčních, tak také estetických důvodů. Například je důležité, aby ústí láhve nebo jiné nádoby mělo požadované geometrické hodnoty a aby tak byla nádoba přijatelná pro automatické plnění a uzavírání pomocí příslušných zařízení bez poškození plnicího a uzavíracího zařízení, odlomení částí nádoby nebo narušení plynulé průchodnosti výrobní linky.

US-PS 3 313 409 popisuje kontrolní systém k provádění kontroly nádob, ve kterém se nádoby posouvají v řadě za sebou řadou kontrolních stanic, ve kterých se měří různé geometrické hodnoty nebo jiné vlastnosti nádob. V jedné z těchto kontrolních stanic se zkouší zasouvání zátek růz25 nýeh velikostí do ústí nádoby. Průměr zátky se koordinuje s nejmenším průměrem ústí nádoby například pro jeho přizpůsobení plnicímu zařízení nádob. Jestliže není možno zátku vsunout do ústí nádoby, musí se nádoba vyřadit. V další stanici kontrolního zařízení jsou rozměrové hodnoty nádoby měřeny snímáním poloh válečků přiváděných do kontaktu s nádobou v průběhu otáčení nádoby. Kontrolní techniky, vyžadující fyzický kontakt s nádobou, jsou však pomalé a jsou vystaveny postupnému mechanickému opotřebení například válečků a zátek. U těchto zařízení jsou nezbytné vratné pohyby pro přivádění zátek a válečků do kontaktu s nádobou a následné oddalování těchto mechanických prvků od nádoby, což vyžaduje odběr poměrně značného množství elektrické energie. Kromě toho fyzický kontakt měřicího zařízení s nádobami není žádoucí na tak zvaném horkém konci výrobního procesu, kde jsou nádoby stále ještě měkké.

Pro odstranění některých uvedených nevýhod mechanické kontroly nádob navrhuje USPS 5 416 228 způsob a zařízení pro elektro-optické měření rozměrových veličin nádoby, napří ~ klad vnitřního průměru ústí nádoby; Světelný zdroj usměrňuje světelnou energii· do nádoby a zařízení je opatřeno snímačem světla, umístěným v přesně určeném místě vzhledem ke světel40 nému zdroji a nádobě, aby mohl přijímat světelnou energií vycházející z nádoby jejím ústím. Telecentrická čočka usměrňuje na snímač světla pouze světelnou energii procházející ústím nádoby v podstatě v osovém směru ústí nádoby. Světelná energie se soustřeďuje irisem na maticový plošný snímač, který vytváří dvourozměrný obraz ústí nádoby. Maticový plošný snímač světlaje spojen selektronickým ústrojím pro zpracování obrazu a pro určení nebo vypočtení kružnice s největším průměrem, kterou je možno vepsat do dvourozměrného obrazu ústí nádoby, a vyhodnocení této kružnice k indikování skutečného vnitřního průměru ústí nádoby.

. Při běžných výrobních postupech pro výrobu skleněného zboží se skleněné nádoby tvarují ve formách v sklářském tvarovacím stroji s individuálními stanicemi a potom se překládají ve stále ještě horkém stavu na lineární dopravník pro přemísťování nádob do tunelové chladicí pece. Po uvolnění vnitřního pnutí uvnitř tunelové chladicí pece se skleněné zboží dopravuje do dalších různých stanic pro kontrolu kvality, plnění nádob, jejich uzavírání a/nebo balení. Tunelová chladicí pec odděluje horký konec výrobního procesu, ve které se nádoby tvarují z roztavené skloviny, od chladného konce procesu, na kterém se nádoby kontrolují a balí. Měřicí techniky pro měření průměru ústí nádoby, popsané v tomto spisu, jsou zvláště vhodné pro použití na chladném

-1CZ 299730 Bó konci výrobního procesu. V praxi je však vhodné provádět kontrolu na horkém konci výrobního procesu, takže informace o nádobách majících nežádoucí odchylky se mohou získávat rychle a tím je možno ihned upravovat výrobní proces. Proto je základním úkolem vynálezu vyřešit způsob a zařízení pro kontrolu nádob, zejména pro měření vnitrního průměru ústí nádoby, které by bylo možno aplikovat na horkém konci výrobního procesu. Jestliže jsou nádoby převáděny na dopravník navazující na tvarovací proces, jsou ještě horké a emitují záření jak ve viditelném, tak také infračerveném pásmu. Nádoby při svém přemísťování směrem k tunelové chladicí peci postupně chladnou, přičemž rychlost chladnutí je závislá na tloušťce stěn nádoby v jednotlivých oblastech. Například hrdlo a ústí nádoby, zejména láhve, které je poměrně tenké, chladne rychleji io než dno nádoby a její spodní část navazující na dno, které jsou poměrně tlusté. Proto bylo navrženo měřit infračervené záření emitované nádobou na horkém konci výrobního procesu pro určování nebo zjišťování tloušťky stěn nádoby v různých jejích částech, jak je to popsáno vUSPS 2 915 638 a US-PS 3 356 212.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je způsob kontroly komerčních odchylek v první části nádoby, při kterém se , usměrňuje světelná energie na první kontrolovanou část nádoby, prohlíží se první část nádoby, na 20 kterou se usměrňuje světelná energie, pomocí prostředku pro snímání světelné energie, který poskytuje výstupní signál, který je funkcí optických vlastností prohlížené první části nádoby, a zjišťují se komerční odchylky v první části nádoby, které jsou funkcí uvedeného výstupního

Signálu, přičemž podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že uvedené usměrňování světelné energie na první část nádoby se provádí druhou částí nádoby, která má zvýšenou teplotu a která usměrňuje infračervenou světelnou energii na první část nádoby.

Dalším předmětem vynálezu je způsob pro kontrolu nádob vyrobených procesem, ze kterého jsou nádoby vyvedeny při zvýšené teplotě, přičemž po vyvedení chladnou části těchto nádob při různých rychlostech, které jsou funkcí tloušťky těchto částí, přičemž podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že se opticky prohlíží první část nádoby proti pozadí tvořeném druhou částí nádoby, která má teplotu vyšší, než je teplota první částí nádoby, takže se první ěást účinné osvětluje infračervenou světelnou energií emitovanou druhou částí nádoby, a zjišťují se komerční odchylky v první části nádoby, které jsou funkcí změn uvedené infračervené světelné energie, které jsou způsobeny první částí nádoby.

Výhodně se optické prohlížení první části nádoby proti pozadí provádí prohlížením první části nádoby prostředkem pro snímání světelné energie, který poskytuje výstupní signál, který je funkcí optických vlastností první části nádoby při jejím osvětlením druhou částí nádoby, přičemž zjišťování komerčních odchylek v první části nádoby se provádí vyhodnocení funkce uvedeného výstupního signálu.

Dalším předmětem vynálezu je způsob pro kontrolu nádoby, která má otevřené ústí a dno odsazené od tohoto ústí, přičemž podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že se při optickém prohlížení první části nádoby proti pozadí prohlíží dno nádoby skrze otevřené ústí pro dosažení obrazu ústí nádoby, když je toto ústí osvětleno infračervenou světelnou energií ze dna nádoby.

Dalším předmětem vynálezu je zařízení pro kontrolu nádoby mající otevřené ústí, přičemž toto zařízení obsahuje světelný zdroj pro usměrňování světelné energie na nádobu a snímací prostředek pro snímání světelné energie, který je umístěn vzhledem k uvedenému světelnému zdroji tak, aby zachytil světelnou energii přenesenou skrze ústí nádoby, přičemž podstata tohoto zařízení spočívá v tom, že uvedený světelný zdroj je tvořen částí stěny nádoby, která má takovou teplotu, že do nádoby vysílá infračervenou světelnou energii, na kterou má odezvu uvedený snímací prostředek.

-2 CZ 299730 Bó

Dalším předmětem vynálezu je zařízení pro kontrolu nádoby mající otevřené ústí a uzavřené dno odsazené od ústí, přičemž nádoba je po výstupu z jejího výrobního procesu horká, přičemž podstata tohoto zařízení spočívá v tom, že uvedený snímací prostředek je umístěn vzhledem k nádobě tak, aby prohlížel dno nádoby skrze ústí nádoby, přičemž zařízení dále obsahuje usměrňovači prostředek pro usměrňování infračervené světelné energie, emitované dnem nádoby a procházející skrze ústí nádoby, na uvedený snímací prostředek a měřicí prostředek pro měření vnitřního průměru ústí nádoby, který je funkcí infračervené světelné energie usměrňované na uvedený snímací prostředek.

io Výhodně uvedený snímací prostředek obsahuje světelný snímač a uvedený usměrňovači prostředek je tvořen telecentrickou čočkou pro usměrnění pouze infračervené světelné energie, emitované dnem nádoby a procházející v podstatě axiálně skrze ústí nádoby, na uvedený světelná snímač,

Výhodně je uvedený snímací prostředek tvořen kamerou, která má vstupní pupilu, přičemž telecentrická čočka má jedno ohnisko v nekonečnu ve směru ke dnu nádoby a druhé ohnisko ve vstupní pupile.

Výhodně uvedený světelný snímač Obsahuje plošný snímač a prostředek, spojený s tímto ploš20 ným snímačem, pro vytváření dvourozměrného obrazu ústí nádoby.

Výhodně je uvedený měřicí prostředek tvořen prostředkem pro analýzu uvedeného obrazu pro určení vnitřního průměru ústí nádoby.

Výhodně je uvedený prostředek pro analýzu obrazu tvořen prostředkem pro určení kružnice s největším průměrem, kterou je možné vepsat do uvedeného obrazu.

Výhodně zařízení dále obsahuje prostředek pro indikaci přijatelnosti nádoby, která je funkcí uvedené kružnice s největším průměrem.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladu provedení zobrazených na výkresech, kde znázor35 ftují obr, 1 schematické zobrazení elektro-optického bezkontaktního zařízení pro měření vnitřního průměru ústí nádoby, obr. 2 schematicky zobrazený průměr ústí nádoby s částí zařízení ve zvětšeném měřítku a obr. 3 schematické zobrazení výpočtu skutečného vnitřního průměru u dvourozměrného zobrazení ústí nádoby.

Příklady provedení vynálezu

Obr. I zobrazuje schematicky výrobní systém JO pro výrobu skleněného zboží, obsahující zařízení 12 pro kontrolu nebo měření vnitřního průměru ústí 14 nádoby 16 na horkém konci výrob50 ního procesu podle výhodného příkladného provedení vynálezu. Nádoby 16 jsou vyráběny na tak zvaných sklářských tvarovacích strojích 18 s individuálními stanicemi, jejichž provoz je řízen elektronickým řídicím ústrojím 20. Sklářský tvarovací stroj 18 s individuálními stanicemi může mít konstrukci popsanou v US-PS 4 362 544, US-PS 4 152 134 a US-PS 4 369 052, přičemž tyto stroje obsahují také příkladná vytvoření elektronického řídicího ústrojí 20 pro řízení činnosti stroje. Nádoby 16 vyráběné sklářským tvarovacím strojem 18 jsou umístěny na dopravníku 22,

- 3.

na kterém jsou nádoby 16 dopravovány v lineární řadě do tunelové chladicí pece. Bezprostředně po vyrobení jsou nádoby 16 horké a emitují záření jak ve viditelném, tak také v infračerveném pásmu. V průběhu dopravy nádob 16 k tunelové chladicí peci tyto nádoby 16 chladnou, přičemž chladnutí probíhá v různých částech nádoby s rozdílnou rychlostí v závislosti na tloušťce stěn v různých oblastech nádoby 16. Například koncová část nádoby 16 kolem jejího ústí 14 je poměrně tenká a chladne poměrně rychle, zatímco dno 24 nádoby 16 je poměrně tlusté a chladne proto pomaleji. Těsně za sklářským tvarovacím strojem 18, kde jsou boční stěny a hrdlo nádoby již poměrně chladné, je dno 24 stále ještě světle červené a emituje záření v infračerveném pásmu s vlnovou délkou od 0,4 do 100 mikronu. U řešení podle vynálezu se využívá horké části nádoby io 16, například dna 24 emitujícího infračervené paprsky, jako světelného zdroje pro osvětlování kontrolované části nádoby 16, například jejího ústí 14.

Nad dopravníkem 22 je umístěna kamera 26, orientovaná směrem dolu pro snímání ústí 14 nádoby 16 v průběhu jejího plynulého transportu pod kamerou 26. Kamera 26 obsahuje plošný CCD snímač 28, vstupní pupilu 30 a čočky 32,34 spřažené se vstupní pupilou 30. Plošný CCD snímač 28 je citlivý na infračervené záření v rozsahu vlnových délek od 0,4 do 1,1 mikronů. Mezi kamerou 26 a nádobou 16 je umístěna při postupném plynulém průchodu nádob 16 také telecentrická čočka 36. Telecentrická čočka 36 má první ohnisko umístěno ve směru k nádobě 16 v nekonečnu a druhé ohnisko je umístěno ve vstupní pupile 30. Kamera 26 je umístěna vzhledem ktelecent20 rické čočce 36 tak, že vstupní pupila 30 je umístěna v odstupu od teíecentrické čočky 36 o ohniskovou délku čoček. Vstupní pupila 30 s čočkami 32, 34 funguje v kombinaci s telecentrickou čočkou 36 jako iris pro zaostřování v podstatě pouze těch světelných paprsků, které vycházejí z ústí 14 nádoby 16 rovnoběžně s osou nádoby 16, čoček 32, 34 a kamery 26, na plošný CCD snímač 28. To znamená, že světelné paprsky vystupující z ústí 14 nádoby J_6 ve směru nerovno25 běžném s osou nádoby 16 a s optickou osou a světelné paprsky vyzařované jinými částmi nádoby 16, které mohou být ještě horké a mohou emitovat infračervené paprsky, budou usměrňovány telecentrickými čočkami 36 jinak než vstupní pupilou 30 a tím je účinně zamezeno dopadu takových paprsků na plošný CCD snímač 28. Při tomto uspořádání je jasný obraz ústí 14 nádoby 16 zaostřen na plošný CCD snímač 28 s řadami snímacích prvku. Plošný CCD snímač 28 je spojen s informačním procesorem 38, který sleduje plošný CCD snímač 28 a vytváří dvourozměrný obraz ústí _14 nádoby 16. Informační procesor 38 je výhodným provedením měřicího prostředku pro měření vnitřního průměru ústí 14 nádoby 16. Jak je zobrazeno na obr. 3, sklo tvořící ústí 14 nádoby 16 se bude jevit na tomto obraze jako tmavá oblast proti světlému pozadí, tvořenému infračervenou světelnou energií přiváděnou ze dna 24 nádoby 16 jejím ústím J_4. To je způsobeno tím, že sklo nádoby 16 odráží nebo láme světlo přenášené na dno 24 nádoby 16 a tyto odražené nebo lomené paprsky nebudou rovnoběžné s optickou osou a nejsou tak směrovány na plošný CCD snímač 28. Příkladná technika pro snímání plošného snímače obsahujícího množství snímacích prvků a pro vytváření dvourozměrného obrazu ústí nádoby je popsána v US-PS 4 958 223.

Obr. 2 a 3 zobrazují činnost zařízení podle vynálezu u nádoby 16a mající ústí 14a se zúženou oblastí 14b. Jak je patrné z obr. 2, zúžená oblast 14b blokuje dráhu části světelných paprsků vystupujících z nádoby 16a rovnoběžné s optickou osou a tím vytváří na plošném CCD snímači 28 a v informačním procesoru 38 dvourozměrný obraz, zobrazený na obr. 3. informační procesor 38 analyzuje obraz na obr. 3 výpočtem kružnice 14c s největším průměrem, kterou je možno vepsat do obrazu ústí 14a včetně zúžené oblasti 14b. Vypočtená kružnice 14c se potom považuje za skutečný vnitřní průměr ústí 14a nádoby 16a. V případě, že skutečný průměr je menší než minimální požadovaný vnitřní průměr, vyšle informační procesor 38 příslušný signál vyřazovacímu prostředku, aby se nevyhovující nádoba 16a odstranila z dopravníku 22. Informační procesor 38 je také spojen se zobrazovací jednotkou 40 pro zobrazení dvourozměrného obrazu kontrolo50 vane nádoby 16a a tím informování operátora nebo pro zobrazení vhodných kontrolních informací. Procesor 38 pro zpracování informací je rovněž spojen s elektronickým řídicím prostředkem 20 pro řízení polohy a činnosti provozního mechanismu ve sklářském tvarovacím stroji s individuálními stanicemi, aby se mohly korigovat odchylky provozních podmínek, pokud je to možné, nebo pro ukončení provozu jednotlivých forem nebo stanic, ve kterých byla nádoba 16a vyrobena. V této souvislosti je třeba připomenout, že nádoby 16 jsou umístěny na dopravníku 22

-4CZ 299730 B6 tvarovacího stroje 18 v předem určeném a plynulém sledu za sebou, takže stanice a formy, ze kterých vadná nádoba 16a pochází, se může snadno určit. Toto vyřazování je popsáno například v US-PS 4 762 544.

Řešení podle vynálezu může být také využito pro měření jiných parametru nádob ajejich geometrických znaků. Například tak zvaná „užší“ nádoba, to znamená nádoba, jejíž ústí J_4 je zaškrceno vzhledem k optické ose kontrolních zařízení, bude produkovat obraz dvou překrývajících se kruhu z protilehlých okrajů ústí 14 nádoby 16 na horní a spodní straně hrdla nádoby. Jestliže je skutečný průměr napříč těmto překrývajícím se kruhům příliš malý, nádobu je třeba vyřadit, io protože průměr ústí 14 nádoby 16 by byl menší než požadovaná minimální hodnota. Zařízení podle vynálezu může být také využito pro zjišťování a vyřazování nádoby mající deformaci ve formě tak zvané „niti“ na vnitřní straně láhve, pokud je tato vada tak výrazná, že by byla vidět přes ústí láhve.