JPH02503353A - 自由落下物体の大きさおよび／または形を決定するための方法および配置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自由落下物体、特に溶融ガラスのような液体または半液体材料の１滴の 大きさおよび／または形を決定するための方法および対応する配置に関する。こ の発明は溶融ガラスの自由に落下する１滴の分量の大きさおよび形を決定するた めに主に開発されたが、他の物体の大きさおよび形を決定するのにも適用するこ とができる。

ガラス容器およびその他同種のものの製品の自動製造において、製品はシュート を通って型わくに送られるいわゆる塊と呼ばれるものから形成される。ガラス塊 は１０００ないし１１００℃の温度を有し、溶融ガラス送り溝またはタンクの底 部のノズルを通して噴出され、適切な長さに切取られるまたは剪断され、製品の 不確定、たとえば７５ないし１５０ｍｍの長さが生じる。１つのまた同じシュー トがいくつかの異なる型わくに順次にガラス滴または塊を供給することができ、 そのため前に満たされた型わくが処理される間にガラス滴は空の型わくに供給さ れる。したがって、ノズルから１秒あたり２ないし３のガラス滴が噴出されてそ この付近で切取られるのが普通である。ガラス製品のこの型式の製造では、ガラ ス滴の形、体積および温度は最終製品の品質に対して非常に重要性がある。パラ メータはいくつかの方法で影響され得るが、現在これらのパラメータを測定、特 にガラス滴の形および体積を測定することができる装置または器具はない。結果 として、ガラス製品のこの型式の自動製造は大いに「勘」によって制御され、こ れは生産する製品の均一な品質を維持しまた良い結果をもたらすことがわかった 生産アプローチを再現するのを困難にする。

したがってこの発明の目的は、自由落下物体の形および／または大きさ、特にし かし排他的ではなく溶融ガラスの自由落下滴の体積および形を決定することがで きる方法および対応する配置を提供することである。

この発明の方法および配置の特色となる特徴は後のそれぞれの請求項で述べられ る。

この発明は添付の図を参照してより詳細に説明される。

第１図はこの発明に従つＣ配置を概略的に示す。

第２図は第１図の眺めに対して直角に見られる第１図の配置の概略的図である。

第３図は落下物体の体積および形を決定するためのこの発明の方法を概略的に示 す。

これらの図面は溶融ガラスの自由落下滴の形および体積を決定するためのこの発 明の適用を示す。

第１図は矢印２で示される方向に落下するガラス滴１を概略的に示し、ガラス滴 または対応するガラス質量はその落下における滴１の２つの異なる位置に対応し て実線および破線で示される。この発明の配置は適当な光学装置またはシステム ３を含み、これは概略的にのみ示され、光学機器３に向かって瞬間的に位置づけ られるガラス滴１の部分を画像面４に映す。これに関して光学装置は、ガラス滴 １の落下方向２において与えられた距離１の間隔があけられている２つのレベル ５と６の間に瞬間的に位置づけられるガラス滴１のわずかに多くの部分を面４に 像を映すように設計されている。示された配置はそれぞれの長手の狭い測定スロ ット７ａと８ａ（第２図参照）の後ろに位置づけられる２つのフォトダイオード ７と８をさらに示し、２つのレベル５と６の間の距離Ｓに対応する相互的間隔で 画像面４にある。２つのフォトダイオード７と８の間の中央に配置されるのはた くさんの相互的に隣接するフォトダイオードを含む長手のアレイ９であり、画像 面４にあって関連する長手の狭い測定スロット９ａの後ろに配置される（第２図 参照）。ダイオードアレイ９と類似して、この測定スロット９ａは長さの延在を 有し、画像面４に投影されるガラス滴１の完全な幅の画像が測定スロット９ａと ダイオードアレイ９内に入るのを積極的に確実にする。２つのダイオード７．８ およびダイオードアレイ９は制御および算術的装置１０に接続され、その構成お よび動作方法は以下で説明される。

落下ガラス滴１の下側端部がレベル５に達すると、フォトダイオード７からの出 力信号の特性が変化し、同じ様にフォトダイオード８の出力信号の特性はガラス 滴１の下側端部がその少し後レベル６に達すると変化する。フォトダイオード７ と８からの出力信号は制御および算術的装置１０に与えられ、これはフォトダイ オード７と８からの出力信号における前記変更の間の時間差を計算し、またこの 時間差とレベル５と６の間の既知の距離上に基づいて、以下の式に従って、ガラ ス滴１の下側端部がレベル５からレベル６に移動するのに要した時間の間のガラ ス滴１の平均速度を計算するように構成される。

Ｖ、ｍｓ／ｌ。

ここでｔ、はダイオードによって決定されるガラス滴１の下側端部がレベル５か らレベル６を通過するのに要した時間であり、■、は前述の平均速度であり、以 降で滴入口速度と呼ぶ。この速度は滴の下側端部がレベル５と６間ののレベル、 すなわちダイオードアレイ９があるレベルを通過する瞬間の滴１の速度と無視し てよいほどに異なる。

制御および算術的装置ｆｌｏは、落下ガラス滴１がダイオードアレイ９のレベル を通過する全所要時間の間、与えられた時間間隔でダイオードアレイ９を定期的 にスキャンするように構成されている。このスキャン処理は、たとえばガラス滴 １の下側端部がレベル５に達してフォトダイオード７の出力信号の特性がそこで 変わるときに自動的に開始されることができ、またガラス滴１の上側端部がレベ ル６に達してフォトダイオード８からの出力信号の特性が再び変わったときに自 動的に中断されることができる。ダイオードアレイ９の各スキャンは、滴１の落 下距離がスキャン処理の間０．３ｍｍ以下であるように迅速に行なわれるべきで ある。ダイオードアレイ９のスキャンはアレイがたくさんのダイオードを含むと きさえ、たとえばアレイを平行にスキャンされる複数のセクションに分割するこ とによって、迅速に行なうことができる。相互的順次的スキャンの間の時間間隔 は、ア１ノイ９の２つの相互的順次的スキャンの間で落下するガラス滴の距離が およそ１ないし２ｍｍを越えないほど短くあるべきである。システムの分解能お よび測定精度はアレイにおけるより多くのダイオードによって、ダイオードアレ イのより速いスキャンによって、および相互的隣接スキャンの間のより短い時間 間隔によって、より大きくなる。

ダイオードアレイ９のスキャンの間、特性、すなわち画像面４に投影されるガラ ス滴１の画像内にあるダイオードからの出力信号の信号レベルは、画像の外にあ るダイオードから発出される出力信号の特性と異なる。

制御および算術的装置１０は有利的にａｌの画像内にあるアレイ９のダイオード からの出力信号のみを受は取るように構成されることができる。このようなダイ オードの数は画像面４の投影において滴１の幅の直接の測定値を構成するのが知 覚される。滴は円形の断面を有すると仮定するなら、この幅測定値は滴の直径で もある。アレイ９のフォトダイオードから受取られた出力信号およびスキャン位 置での滴の幅または直径に関する情報は、制御および算術的装置１０のメモリ、 適当にはＲＡＭメモリに有利的にストアされる。

こうして、ダイオードアレイ９の定期的スキャンの際、ガラス滴１がアレイを通 過すると、第３図で概略的に示されるように、ガラス滴の範囲に沿って相互的に 異なる位置の一連の幅または直径値が得られ、シーケンスの番号の付けられた順 番はｎ−１，２，３、などと明示され、対応する幅または直径の値はｄ７、ｄ２ 、ｄ３、などと明示される。

ダイオードアレイ９の各スキャンによって、ガラス滴１の投影された画像内にあ るアレイのどのダイオードがアレイの一端部から見て、第１のダイオードである かを確立すると利点が与えられる。これは画像の位置に関するおよび横方向にお けるドロップ１の情報を与え、この情報は第３図においてｒ＋、ｒ２、ｒｘ、な どと明示され、制御および算術的装置１０のＲＡＭメモリにストアされる。

ガラス滴１から得られた前述の測定値のすべては制御および算術的装置１０のＲ ＡＭメモリに直接中間的にストアされるので、装ｆｔ１Ｏのハードウェアおよび ／またはソフトウェアによる制限なしで装置１０のＲＡＭメモリに対して非常に 高いスキャン速度およびデータ転送速度が得られる。ガラス滴１のすべての測定 値がとられると、ＲＡＭメモリにストアされる情報は装置１０によって処理され ることができる。

前述のようにこの情報は以下を含むニ ガラス滴１の下側端部がレベル５と６の間、すなわち距離Ｓを通過する所要時間 ｔ、； 何らかの情報を与えたダイオードアレイのスキャンの数ユ； アレイ９によって行なわれる各スキャンでの滴の幅または直径ｄｎ　； アレイ９の各スキャンでの滴１の横位置ｒｎ。

装置１０は前述の情報に基づいて、滴１の落下方向または縦の方向で見られる、 異なる幅または直径の測定値の間の距離を計算するように構成されている。この 距離は第３図ではり７、ｈ２　、ｈ３、などと参照される。これらの距離はガラ ス滴１がダイオードアレイの異なるスキャンの間に落下する距離に対応するのは 理解される。装置１０は以下の式の助けでこれらの落下距離を計算する。

ｈｎ　＝　ｖ、　ｔ＋（ｎ−１）　ａｔ２＋　ａｔ２／２は重力加速度９．８１ ｍ／ｓ２であり、■、は以下の式％式％ によって前述の態様で計算されたガラス滴１０入口速度である。

算術的装置１０は、各直径値に対して特定の直径ｄｎと次の直径値への高さｈｒ ｌとを有するシリンダの体積を計算することによって、すなわち ｖｏｌ、−πｄｎ　２ｈｌｌ／４ のデータの助けによって、ガラス滴１の合計体積を計算することができる。ガラ ス滴１の合計体積はすべての部分体ＭＶＯＩ。を加算することによって得ること ができる、すさらに、縦または高さの合計ｈｔｏｔはすべての部分高さり。を加 算することによって得られる、すなわち制御および算術的装置１０に接続される のはディスプレイ画面および／またはプリンタの形を有するディスプレイ装置１ １であり、それによってガラス滴に関する望ましい情報が可視的におよび／また はプリントアウトして提供されることができる。この点に関して、ガラス滴の形 を示すまたは描く、すなわち第３図で示される形も可能である。

前記ではガラス滴は本質的に円形の断面の形を有すると仮定された。この仮定が 確実性の程度と合わなければ、関連する光学装置を伴ったさらなるダイオードア レイを配置して、ガラス滴または塊を第１のダイオードアレイのスキャン方向に 対して垂直の方向でスキャンすることができる。

この場合、各スキャンがダイオードアレイによって同時に行なわれるガラス滴の ２つの相互的に垂直な幅の値が得られ、滴が完全に円形の断面形を有しないにも かかわらず、受入れられる精度の程度に滴の体積の計算を可能にする。

およそ１０００ないし１１００℃の温度を有する溶融ガラスの落下滴または塊を 測定する際、両フォトダイオード７．８およびフォトダイオードアレイ９は実際 のガラス滴自身から出される発光で働くことができ、したがって付加的照明ニー ズが使われない。

この発明は溶融ガラスの落下滴の大きさおよび形を決定するために主に開発され たが、前述のように、この発明はいかなる自由落下物の大きさ、形または位置を 決定するのに一般に使うことができる。これらの後者の応用では、物体を照らす 必要があるかもしれない。これは光学システムの位置に関連して見られるように 、物体の正面または後面のどちらかを照らすことによって得られる。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．自由落下物体、特に溶融ガラスのような液体または半液体材料の１滴の形お よび／または大きさを決定するための方法において、 物体の落下経路（２）において与えられた離れた距離にある２つの位置（５、６ ）での物体（１）の一端部を光学的に検出し、前記２つの検出の間の時間差を決 定し；前記時間差および検出位置の間の距離（ｓ）から２つの検出位置の間の前 記検出端部の移動の間で落下する物体の速度を計算し； 物体が検出位置を通過する落下の間、検出位置の間にある物体のその部分を、時 間の各瞬間において、物体の落下方向に対して横切って延在するたくさんの相互 的に隣接する放射検出器の長手アレイ（９）に投影し；物体がアレイを通過する 落下の間、与えられた時間間隔で定期的にたくさんの回数前記アレイ（９）をス キャンし：スキャンの間アレイに投影される物体の画像によって覆われていたア レイにおける検出器の数に関連してアレイの各スキャンから得られた情報、およ び物体の幅に関する情報を保存し； 前記計算された速度および前記与えられた時間間隔から、物体がアレイ（９）の 異なるスキォンの間落下する距離の値を計算し； 前記幅の値および前記落下距離を使って物体の大きさを決定することを特徴とす る、方法。
2. ２．アレイ（９）の各スキャンからアレイにおけるどの放射検出器がアレイに投 影される物体画像の一端縁にあるかを示す情報、および問題のスキャンの瞬間に 横方向で物体の位値を示す情報を保存し、物体の幅および各スキャンの瞬間にお けるその横の位値、および異なるスキャンの間の物体の前記計算された落下距離 に関する前記情報の援助によって、投影面における物体の輪郭を構成することを 特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. ３．物体が液体または半液体材料、特に溶融ガラス滴からなり、 滴（１）の体積は、前記幅値の各々に対して直径が前記幅値でありかつ高さは関 係する幅値に対応するアレイスキャンとそのときの最も近いスキャンとの間の記 算された落下距離であるシリンダの体積を計算し、このように計算された体積を すべての幅値に対して加算することによって決定されることを特徴とする、請求 項１に記載の方法。
4. ４．最初に言及した画像の投影方向に対して直角で、物体のさらなる画像を互い に隣接する放射検出器のさらなる長手のアレイに投影し、前記さらなるアレイは 量初に言及したアレイと同じレベルに配置されるがそれに対して直角に配置され 、前記さらなるアレイを最初に言及したアレイと同じ態様でスキャンし、鼓初に 書及したアレイをスキャンした際に得られた情報と対応する態様で、得られた情 報を処理することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. ５．自由落下物体（１）、特に溶融ガラスのような液体または半液体材料の１滴 の形および／または大きさを決定するための配置において、 物体が落下する経路に沿った相互的距離（ｓ）離れて位置づけられ、落下物体を 検出するようにまた物体の一端部が問題の検出器を通過すると特性的出力信号を 生じるように動作する２つの放射検出器（７、８）と；物体（１）の落下方向（ ２）と垂直に、２つの最初に言及した放射検出器（７、８）の間に配置されるた くさんの互いに隣接する放射検出器の長手アレイ（９）と；時間の瞬間において アレイ（９）の向こうにある物体のその部分の画像をアレイ（９）に投影するた めの光学装置（３）と； 制御および算術的装置（１０）とを含み：それが２つの最初に言及した放射検出 器（７、８）から前記出力信号を受取り、信号の間の時間差および２つの最初に 言及した放射検出器（７、８）の間の与えられた距離（ｓ）に基づいて、物体の 検出端部が前記検出器を通過したときの物体（１）の落下速度を計算し； 与えられた時間間隔で前記アレイ（９）を定期的にスキャンし、前記アレイ（９ ）におけるどの放射検出器がスキャンの間アレイに投影された物体画像内にあっ たかを示す出力信号をアレイ（９）から受取り； アレイ（９）の各スキャンに対して投影された物体画像内にあった放射検出器の 数を確立し、画像および物体の幅を確立し； 確立された落下速度およびアレイ（９）のスキャンの間の前記与えられた時間間 隔に基づいて種々のスキャンの間の落下する物体の距離を計算し； 異なるスキャンでの物体の幅値および異なるスキャンの間物体が落下する距離の 前記値に基づいて滴の大きさおよび／または形を決定するるように配置されるこ とを特徴とする、配置。
6. ６．制御および算術的装置（１０）はアレイ（９）の各スキャンに対して、アレ イの一端部から見て、物体（１）の投影された画像内にある最初の検出器は前記 アレイのどの検出器であるかを確立し、問題のスキャンの際の画像および物体の 横位置を確立することを特徴とする、請求項５に記載の配置。
7. ７．制御および算術的装置（１０）は、信号のその後の処理のために、２つの最 初に言及した検出器（７と８）およびアレイ（９）からの出力信号を受取りまた 中間的にストアするように構成されるＲＡＭメモリを含むことを特徴とする、請 求項５または６に記載の配置。
8. ８．制御および算術的装置（１０）に接続され、また物体の大きさおよび／また は形に関する測定されたおよび計算されたデータを提示および／または印刷する ためのディスプレイ画面および／またはプリンタの形を有するディスプレイ装置 をさらに含むことを特徴とする、請求項５ないし７のいずれかに記載の配置。
9. ９．ディスプレイ装置（１１）は、制御および算術的装置（１０）からの制御命 令に応答して、光学装置（３）の投影面の物体の外形を図形的に示すように構成 されることを特徴とする、請求項８に記載の配置。
10. １０．最初に言及したアレイ（９）のレベルに、またそれに対して直角に配置さ れる互いに隣接する放射検出器の第２の長手のアレイをさらに含み、物体（１） の画像を最初に言及した光学装置（３）の投影方向に対して垂直の方向で前記第 ２のアレイに投影するための関連する光学装置が伴って設けられ、制御および算 術的装置（１０）も第１のアレイ（９）と同じ態様で前記第２のアレイをスキャ ンするように構成されることを特徴とする、請求項５ないし７のいずれかに記載 の配置。