ES2834000T3 - Instalación que comprende un puesto de inspección óptica para detectar defectos que reflejan la luz - Google Patents
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Abstract
Instalación para controlar objetos huecos transparentes o translúcidos (2), que comprende medios (3) de puesta en rotación de los objetos y al menos un puesto de inspección óptica (1) para detectar grietas en tanto que defectos, que reflejan la luz y presentadas por un objeto hueco (2) transparente o translúcido arrastrado en rotación alrededor de su eje de simetría (A) por los medios de puesta en rotación, siendo el objeto (2) una botella, un bote o un frasco que presentan un eje de simetría longitudinal (A) y realizado en vidrio, comprendiendo el puesto de inspección óptica (1): - un sistema de iluminación (6) apto para suministrar una serie de haces luminosos que iluminan una zona de inspección (Z) del objeto (2) según diferentes ángulos incidentes, - una cámara matricial (8) equipada de un objetivo (9) que realiza imágenes de la zona de inspección (Z) en el curso de la rotación delo objeto (2), - y una unidad de análisis y de tratamiento de las imágenes tomadas por la cámara matricial (8) con el fin de detectar la presencia de defectos que se reflejan en las imágenes, caracterizada porque el puesto de inspección óptica (1) comprende una serie de elementos ópticos (11) de desviación en el aire de los rayos reflejados por la zona de inspección (Z), dispuestos entre la zona de inspección (Z) y el objetivo (9), con el fin de formar en cada imagen una serie de vistas de la zona de inspección (Z) tomadas bajo ángulos de vista diferentes estando divido el ángulo de vista del objetivo y de la cámara matricial (8) en diferentes zonas, correspondiendo cada zona a una vista porque los medios (3) de puesta en rotación permiten asegurar la rotación de los objetos (2) alrededor de su eje de simetría longitudinal (A), vertical, y porque la serie de elementos ópticos (11) de desviación comprende elementos ópticos de desviación (11) dispuestos de manera superpuesta según una dirección vertical con el fin de detectar las grietas horizontales.
Description
DESCRIPCIÓN
Instalación que comprende un puesto de inspección óptica para detectar defectos que reflejan la luz
La presente invención se refiere al campo técnico de la inspección de objetos o de artículos huecos translúcidos o transparentes, tales como botellas, botes o frascos, con vistas a detectar eventuales defectos presentados por el objeto y que poseen la característica de reflejar la luz.
El objeto de la invención pertenece, más particularmente, al campo de la inspección de objetos arrastrados en rotación con vistas a detectar grietas, en tanto que defectos, aprovechando su característica esencial que es la de reflejar la luz incidente. Los defectos del tipo de grietas son microfisuras presentes en la materia y que son inicios para la propagación de fisuras que pueden conducir a la destrucción del objeto, por ejemplo durante un choque mecánico o térmico. Las grietas, en general, o bien están sensiblemente verticales, es decir, sensiblemente paralelas al eje de simetría longitudinal del objeto, o bien están sensiblemente horizontales, es decir, que se extienden en un plano sensiblemente perpendicular a dicho eje de simetría. Teniendo en cuenta el hecho de que tales defectos son susceptibles de afectar a las características de los objetos y, más grave, de presentar un peligro real para el usuario, el estado de la técnica ha propuesto numerosas soluciones para detectar las grietas.
Por ejemplo, la solicitud de patente EP 0456 910 describe un dispositivo que asegura la inspección de artículos huecos destinados a ser puestos en rotación alrededor de su eje de simetría longitudinal. Un sistema de iluminación es apto para suministrar un haz luminoso incidente concentrado por una lentilla sobre la parte superior del anillo de un objeto. Un sistema de recepción tal como una cámara matricial recibe los haces luminosos reflejados principalmente por grietas verticales durante la rotación del artículo. La cámara está conectada a una unidad de tratamiento que indica si los haces reflejados exceden un umbral de intensidad luminosa predeterminada, más allá del cual se constante un defecto.
La solicitud de patente EP 0 483 966 propone emplear un dispositivo que comprende una fuente luminosa que ilumina el fondo de una botella colocada sobre un soporte arrastrado en rotación. Una cámara toma imágenes del fondo de la botella a través de una ventana de escrutinio dispuesta en el soporte de la botella. La cámara está conectada a una unidad de análisis y de tratamiento de los haces luminosos recibidos, adaptada para formar, según una cadencia dada, imágenes sucesivas de la botella, cada una de las cuales está formada de un número determinado de píxeles. La unidad de análisis y de tratamiento efectúa a continuación después de una resincronización de las dos imágenes sucesivas, una diferencia entre los píxeles de las dos imágenes citadas anteriormente y un conteo con relación a valores umbrales con el fin de permitir distinguir los haces reflejados de naturales estacionaria que corresponden a reflexiones parásitas, de los haces de naturaleza variable que corresponden a defectos del objeto.
La patente EP 1147405 describe un dispositivo de inspección de botellas que comprende al menos cinco cabezas de toma de vistas seleccionadas entre el grupo constituido de extremos de endoscopio de toma de imágenes y de sensores de imágenes deportados con relación a un dispositivo de tratamiento de imágenes. Tal dispositivo pretende de esta manera multiplicar las cabezas de toma de vistas con el fin de aumentar el número de imágenes tomadas en el curso de la rotación de la botella. Tal solución constituye una solución particularmente onerosa teniendo en cuenta el número importante de cabezas de toma de vistas. Por lo demás, en principio, se revele difícil instalar sensores sobre una máquina de fabricación de objetos de vidrio.
En el campo técnico de la inspección óptica de botellas, se conoce igualmente emplear elementos ópticos del tipo de lentillas de Fresnel (JP 61 025041), espejo cilíndrico (JP 2002267611) o espejo tubular (EP 0060918) con el fin de observar simultáneamente varias porciones del objeto desde un único punto de vista. Tales sistemas no están adaptados para detectar de manera fiable y segura las grietas.
El documento US-6.211.952 describe un dispositivo de inspección de recipientes que tiene un solo sistema de iluminación y que forma una imagen que comprende vistas superpuestas del cuello de un recipiente. El documento EP 0.961.113 describe un dispositivo de inspección de recipientes que tiene una fuente de iluminación del tipo de haz y otra fuente de iluminación que es de tipo difuso. Prevé una activación secuencial de cada medio de iluminación y la formación de imágenes, cada una de las cuales contiene, por lo tanto, una sola vista y un solo ángulo de visión. El documento FR-1.445.144 describe un dispositivo de inspección de recipientes que tiene varias fotocélulas que suministran señales que, después de la pre-amplificación y re-direccionamiento, se funden a la entrada de un relé 23. Los documentos uS-2004/0247193, DE-295.02.708 y DE-101.40.009 describen otros dispositivo de inspección.
Por lo tanto, la presente invención pretende remediar los inconvenientes del estado de la técnica proponiendo una instalación que comprende un puesto de inspección óptica para detectar defectos que reflejan la luz y presentados por un objeto hueco transparente o translúcido arrastrado en rotación, permitiendo tal puesto detectar de manera fiable y segura las grietas limitando el número de cámaras instaladas. Para alcanzar tal objetivo, la instalación es tal
como se define en la reivindicación 1. Según un ejemplo de realización, los elementos ópticos de desviación están dispuestos a una y otra parte del eje de visión óptica de la cámara matricial.
Ventajosamente, los elementos ópticos de desviación están dispuestos de manera simétrica con relación al eje de visión óptica de la cámara matricial,
En el caso de que varios elementos ópticos de desviación estén dispuestos en un mismo lado del eje de visión óptica de la cámara matricial, estos elementos ópticos de desviación poseen ángulos de desviación óptica diferentes entre sí.
Por ejemplo, los elementos ópticos de desviación están realizado por lentillas esféricas, lentillas cilíndricas, primas o por espejos.
Según una variante preferida de realización, los elementos ópticos de desviación están realizados por prismas de Fresnel o lentillas de Fresnel.
Según otro ejemplo de realización, el sistema de iluminación y los elementos ópticos de desviación están dispuestos a ambos lados del objeto.
Por supuesto, se puede prever que el puesto de inspección óptica comprenda a la vez elementos ópticos de desviación dispuestos lado a lado según una dirección horizontal con el fin de detectar las grietas verticales y elementos ópticos de desviación dispuestos de manera superpuesta según una dirección vertical con el fin de detectar las grietas horizontales. Según este ejemplo, el puesto de inspección óptica comprende una cámara asociada a un objetivo adaptado para detectar grietas horizontales y grietas verticales.
Según una característica ventajosa, la unidad de análisis y de tratamiento de las imágenes asegura una comparación entre las informaciones extraídas de las vistas de las imágenes tomadas para distinguir los haces reflejados de naturaleza estacionaria de los haces de naturalezas móvil que corresponden a defectos del objeto.
Otras características se deducen de la descripción siguiente con referencia a los dibujos anexos, que muestran a título de ejemplos no limitativos, formas de realización del objeto de la invención.
La figura 1 es una vista esquemática en perspectiva que muestra un puesto de inspección óptica.
La figura 2 es una vista desde arriba del puesto de inspección ilustrado en la figura 1.
La figura 3 ilustra un ejemplo de imagen tomada por un puesto de inspección óptica conforma a la invención.
La figura 4 es una vista de un ejemplo de realización de un puesto de inspección óptica para la detección de las grietas horizontales.
El objeto de la invención se refiere a una instalación que comprende un puesto de inspección óptica 1 para detectar defectos que reflejan la luz y presentados por objetos huecos 2 transparentes o translúcidos. Los objetos 2 son botellas, votes o frascos que presentan un eje de simetría longitudinal A y realizados en vidrio. El puesto de inspección óptica 1 está destinado a ser instalado sobre una línea de fabricación de los objetos 2 con vistas a detectar eventuales defectos presentados por las paredes de estos objetos. El puesto de inspección óptica 1 es apto para detectar grietas, en tanto que defectos, susceptibles de aparecer al nivel de una zona predeterminada de inspección o de control Z. De manera clásica, los objetos 2 son recibidos por un sistema de manipulación 3 apropiado que permite asegurar la rotación de los objetos 2 alrededor de su eje de simetría A.
El puesto de inspección 1 comprende un sistema de iluminación 6 apto para suministrar una serie de haces luminosos 7 que iluminan la zona de inspección Z del objeto según diferentes ángulos incidentes. Debe comprenderse que la zona de inspección Z corresponde a una superficie limitada del objeto que en el ejemplo ilustrado corresponde a una parte del anillo del objeto. Por ejemplo, el sistema de iluminación 6 comprende varias fuentes luminosas tales como diodos electro-luminiscentes u otra fuente de luz asociada, por ejemplo, a fibras ópticas t/o lentillas. Este sistema de iluminación 6 está adaptado para iluminar la zona de inspección Z con ángulos de incidencias diferentes. La rotación del objeto sobre una vuelta según el eje de simetría A permite obtener una inspección de toda la periferia del objeto, a saber, el anillo en el ejemplo considerado.
El puesto de inspección óptica 1 comprende una cámara 8 equipada de un objetivo 9 que realiza imágenes de la zona de inspección Z en el curso de la rotación del objeto 2. La cámara 2 es una cámara matricial.
Conforme a la invención, el puesto de inspección óptica 1 comprende una serie de elementos ópticos 11 de desviación en el aire de los rayos reflejados por la zona de inspección Z. Estos elementos ópticos de desviación 11
están dispuestos entre la zona de inspección Z y el objetivo 9 para formar una imagen I de la zona de inspección Z, comprendiendo esta imagen I una serie de vistas de esta zona tomadas según ángulos de vistas diferentes. Estos elementos ópticos de desviación 11 están colocados para desviar en el aire los rayos luminosos en la dirección del objetivo 9. Estos elementos ópticos de desviación 11 pueden estar realizados por lentillas esféricas, lentillas cilíndricas, prisma so espejos. Según una característica preferida de realización, los elementos ópticos de desviación 11 están realizados por lentillas de Fresnel o por prismas de Fresnel.. En las figuras 1 y 2, los elementos ópticos de desviación 11 están realizados por prismas en número de 2. En este ejemplo, los elementos ópticos de desviación 11 están dispuestos a ambas partes del eje de visión óptica V de la cámara 8. Según una característica preferida de realización, los elementos ópticos de desviación 11 están dispuestos de manera simétrica con relación al eje de visión óptica V de la cámara.
Tal como se deduce claramente del ejemplo ilustrado en las figuras 2 y 3, los elementos ópticos de desviación 11 están dispuestos para formar una imagen I con tres vistas V1, V2, V3 de la zona de inspección Z. El punto de vista ad del objetivo 9 y de la cámara 8 está dividido en diferentes zonas, a saber, tres zonas en el ejemplo. Cada zona corresponde a una vista del objeto tomada bajo un ángulo diferente. La zona de inspección Z es observada de esta manera bajo tres direcciones de observación diferentes, a saber:
• a-b ; a'-b' sobre el trayecto en el que está colocado un elemento óptico de desviación 11 que permite formar una vista V1,
• c-d ; c'-d' sobre el trayecto en el que está colocado un elemento óptico de desviación 11 que permite formar una vista V3,
• b-c dejado libre por los elementos ópticos de desviación 11 alrededor del eje de visión V que permite a la cámara conservar una vista directa para formar una vista V2.
Debe considerarse que cada elemento óptico de desviación 11 permite tomar la zona de inspección Z bajo un ángulo de visión distinto con el fin de realizar las vistas V1, V2 mientras el ángulo de visión de la cámara permite realizar una vista V3 de la zona de inspección Z de tal manera que se puede obtener una imagen I compuesta de tres vistas V1, V2, V3 de la zona de inspección Z tomadas bajo tres ángulos de vista distintos.
Tal disposición permite aumentar la probabilidad de recuperar la luz emitida por un defecto que refleja la luz, por la observación de la zona de inspección bajo diferentes ángulos de vista.
En el ejemplo ilustrado, los elementos ópticos de desviación 11 están realizados por dos prismas. Hay que indicar que estos prismas pueden ser reemplazados por lentillas de Fresnel o por espejos. En este último ejemplo de realización, la cámara está dispuesta en el otro lado del objeto para recuperar los rayos luminosos. De la misma manera, en el ejemplo ilustrado, los dos elementos ópticos de desviación 11 dejan subsistir entre ellos un campo de observación para la cámara. Se puede considerar dividir la vista a-d en dos zonas de observación unidas a través de los dos elementos ópticos de desviación 11 lado a lado con el fin de obtener una imagen I de dos vistas V1 y V3 únicamente.
Por supuesto, se puede contemplar emplear un número superior de elementos ópticos de desviación. Por ejemplo, puede estar previsto disponer cuatro elementos ópticos de desviación 11 montados de manera simétrica con relación al eje de vista óptico V de la cámara. En este caso, los dos elementos ópticos de desviación 11 dispuestos en un mismo lado del eje de visión óptica V poseen ángulos de desviación óptica diferentes entre sí. Según esta variante, cada imagen I tomada comprende cinco vistas de la zona de inspección Z, tomadas bajo cinco ángulos de vista diferentes.
La cámara 8 está conectada a una unidad 20 de análisis y de tratamiento de las imágenes tomadas en el curso de la rotación del objeto. Debe considerarse que en el curso de la rotación del objeto sobre una vuelta, la cámara 8 toma una sucesión de imágenes I, cada una de las cuales comprende una serie de vistas de la zona de inspección Z tomadas según ejes de vista diferentes. Esta unidad 20 asegura una comparación entre las informaciones extraídas de las vistas de las imágenes tomadas sucesivamente para distinguir los haces reflejados de naturaleza estacionaria de los haces de naturaleza móvil, que corresponden a defectos del objeto.
En las figuras 1 y 2, los elementos ópticos de desviación 11 y el sistema de iluminación 6 están dispuestos en el mismo lado con respecto al objeto 2. Además, los elementos ópticos de desviación 11 están situados lado a lado según una dirección horizontal con el fin de detectar ventajosamente las grietas verticales. Por otro lado, se puede prever equipar una instalación de control de los objetos por uno o varios puestos de inspección 1 conformes a la invención.. Hay que indicar que se puede contemplar controlar por dos puestos de inspección óptica 1 dos zonas de inspección Z situadas de manera diametralmente opuesta sobre el objeto 2. La figura 4 ilustra una realización del puesto de inspección 1 conforme a la invención, adaptado más precisamente para detectar las grietas horizontales. Según esta realización, el sistema de iluminación 6 y los elementos ópticos de desviación 11 están dispuesto en ambas partes del objeto 2. Además, los elementos ópticos de desviación 11 están dispuestos de manera superpuesta según una dirección sensiblemente vertical. Según esta variante, los elementos ópticos de desviación
11 están girados en un ángulo de 90° con relación a los elementos ópticos de desviación 11 ilustrados en la figura 1.
Por supuesto, se puede contemplar realizar un puesto de inspección 1 adaptado para detectar a la vez las grietas horizontales y las grietas verticales,. A este respecto, el puesto de inspección 1 comprende elementos ópticos de desviación 11 dispuestos lado a lado según una dirección horizontal con el fin de detectar las grietas verticales y elementos ópticos de desviación 11 dispuestos de manera superpuesta según una dirección vertical con el fin de detectar las grietas horizontales. El punto de vista del objetivo y de la cámara está dividido, por lo tanto, en al menos tantas zonas como elementos ópticos de desviación 11 interpuestos sobre el trayecto de la luz reflejada.
La invención no está limitada a los ejemplos descritos y representados, puesto que se pueden aportar diversas modificaciones sin salirse de su alcance que se define por las reivindicaciones anexas.
Claims (9)
1. Instalación para controlar objetos huecos transparentes o translúcidos (2), que comprende medios (3) de puesta en rotación de los objetos y al menos un puesto de inspección óptica (1) para detectar grietas en tanto que defectos, que reflejan la luz y presentadas por un objeto hueco (2) transparente o translúcido arrastrado en rotación alrededor de su eje de simetría (A) por los medios de puesta en rotación, siendo el objeto (2) una botella, un bote o un frasco que presentan un eje de simetría longitudinal (A) y realizado en vidrio, comprendiendo el puesto de inspección óptica (1):
- un sistema de iluminación (6) apto para suministrar una serie de haces luminosos que iluminan una zona de inspección (Z) del objeto (2) según diferentes ángulos incidentes,
- una cámara matricial (8) equipada de un objetivo (9) que realiza imágenes de la zona de inspección (Z) en el curso de la rotación delo objeto (2),
- y una unidad de análisis y de tratamiento de las imágenes tomadas por la cámara matricial (8) con el fin de detectar la presencia de defectos que se reflejan en las imágenes,
caracterizada porque el puesto de inspección óptica (1) comprende una serie de elementos ópticos (11) de desviación en el aire de los rayos reflejados por la zona de inspección (Z), dispuestos entre la zona de inspección (Z) y el objetivo (9), con el fin de formar en cada imagen una serie de vistas de la zona de inspección (Z) tomadas bajo ángulos de vista diferentes estando divido el ángulo de vista del objetivo y de la cámara matricial (8) en diferentes zonas, correspondiendo cada zona a una vista
porque los medios (3) de puesta en rotación permiten asegurar la rotación de los objetos (2) alrededor de su eje de simetría longitudinal (A), vertical, y
porque la serie de elementos ópticos (11) de desviación comprende elementos ópticos de desviación (11) dispuestos de manera superpuesta según una dirección vertical con el fin de detectar las grietas horizontales.
2. Instalación según la reivindicación 1, caracterizada porque los elementos ópticos de desviación (11) están dispuestos a ambos lados del eje de visión óptica (V) de la cámara matricial (8).
3. Instalación según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los elementos ópticos de desviación (11) están dispuestos de manera simétrica con relación al eje de visión óptica (V) de la cámara matricial (8).
4. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los elementos ópticos de desviación (11) dispuestos en un mismo lado del eje de visión óptica ((V) de la cámara matricial (8) poseen ángulos de desviación óptica diferentes entre sí.
5. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los elementos ópticos de desviación (11) están realizados por lentillas esféricas, lentillas cilíndricas, prismas o por espejos.
6. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque los elementos ópticos de desviación (11) están realizados por primas de Fresnel o lentillas de Fresnel.
7. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el sistema de iluminación (6) y los elementos ópticos de desviación (11) están dispuestos a ambos lados del objeto (2).
8. Instalación según la reivindicación 1, caracterizada porque la unidad (20) de análisis y de tratamiento de las imágenes asegura una comparación entre las imágenes extraídas de las vistas de las imágenes tomadas para distinguir los haces reflejados de naturaleza estacionada de los hacer de naturaleza móvil que corresponden a defectos del objeto (2).
9. Instalación según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el puesto de inspección óptica (1) está adaptado para detectar a la vez las grietas horizontales y las grietas verticales y comprende elementos ópticos de desviación (11) dispuestos lado a lado según una dirección horizontal con el fin de detectar las grietas verticales y elementos ópticos de desviación (11) dispuestos de manera superpuesta según una dirección vertical con el fin de detectar las grietas horizontales.
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