MX2008015436A - Aparato y metodo para medir el grosor de la pared lateral de recipientes transparentes no-redondos. - Google Patents

Aparato y metodo para medir el grosor de la pared lateral de recipientes transparentes no-redondos.

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    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material

Abstract

Un aparato para inspeccionar el espesor de pared lateral de recipientes transparentes no-redondos que incluye un transportador (14) para mantener un recipiente (12) en posición estacionaria y girar el recipiente alrededor de un eje (16). Una fuente de luz (18) dirige la energía luminosa sobre la pared lateral del recipiente sobre el transportador. Un sistema de lente anamórfico (22) que tiene un eje del sistema de lente (46) dirige sobre un sensor de luz (18) energía reflejada desde porciones de las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente que son sustancialmente paralelas al eje del sistema de lente. Un procesador de información (26) es sensible al sensor para determinar el espesor de pared lateral en incrementos de rotación del recipiente como una función de la separación en el sensor entre las energías luminosas reflejadas desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente.

Description

APARATO Y METODO PARA MEDIR EL GROSOR DE LA PARED LATERAL DE RECIPIENTES TRANSPARENTES NO-REDONDOS CAMPO DE LA INVENCION La presente descripción está dirigida a la inspección de recipientes transparentes para variaciones comerciales que afectan las propiedades ópticas de los recipientes, y más particularmente con un aparato y método para medir electro-ópticamente el espesor de pared lateral de recipientes transparentes no-redondos. ANTECEDENTES DE LA INVENCION Se han empleado técnicas electro-ópticas para medir el grosor de pared lateral de recipientes transparentes. Por ejemplo, la Patente Estadounidense 6,806,459 describe un aparto y método para medir el grosor de pared lateral de un recipiente, el cual incluye un transportador para mover el recipiente transversalmente de su eje a través de una estación de inspección mientras gira simultáneamente el recipiente alrededor de su eje "rodando" el recipiente a lo largo de un riel en la estación de inspección. Una fuente de luz y un sistema de lente de iluminación dirige sobre la pared lateral de recipiente un haz de luz en forma de linea que tiene una dimensión larga perpendicular al eje del recipiente, paralela a la dirección de movimiento a través de la estación de inspección y de suficiente longitud para iluminar la pared lateral del recipiente cuando ésta se enrolla a lo largo del No. Ref.: 198239 riel en la estación de inspección. Un sistema de lente de formación de imagen anamórfico dirige sobre un sensor de luz energía luminosa reflejada de porciones de las superficies de pared lateral exterior e interior que son perpendiculares a la energía luminosa de iluminación. Un procesador de información es sensible a energía luminosa dirigida sobre el sensor de luz por el sistema de lente de formación de imágenes para determinar el grosor del recipiente entre las superficies de pared lateral exterior e interior cuando el recipiente es enrollado a lo largo del riel. Aunque el aparato y método descrito en la patente mencionada son bien apropiados para medir el grosor lateral de recipientes redondos, el aparato y método son bien apropiados para medir el grosor de la pared lateral de recipientes no-redondos que no pueden enrollarse a lo largo del riel en la estación de inspección. La Patente Estadounidense 5,291,271 describe un aparato y método para medir electro-ópticamente el grosor de una pared de recipiente. Una fuente de luz dirige un haz de luz sobre la superficie exterior del recipiente en un ángulo de tal manera que una porción del haz de luz se refleja desde la superficie exterior, y una porción se refracta dentro de la pared del recipiente, reflejada desde la superficie de pared interior y después re-emerge desde la superficie de pared exterior. Un sistema de lente está dispuesto entre un sensor de luz y la pared del recipiente para enfocar sobre el sensor la energía luminosa reflejada desde las superficies de pared exterior e interior. El sistema de lente tiene un plano de imagen en el cual el sensor está dispuesto y un plano de objeto colineal con el haz de luz de iluminación. El recipiente se mantiene en posición estacionaria y rota alrededor de su eje. Un procesador de información explora el sensor en incrementos de rotación del recipiente, y determina el grosor de la pared del recipiente entre las superficies interior y exterior como una función de la separación entre los puntos de incidencia de las energías luminosas reflejadas sobre el sensor. Aunque el aparato y método descritos en esta patente nuevamente son bien apropiados para medir es espesor de la pared lateral de recipientes no-redondos, los aparatos y métodos no son bien apropiados para medir el grosor de pared lateral de recipientes redondos, debido a que el haz de iluminación no puede rastrear ondulaciones en la pared lateral de un recipiente no-redondo cuando el recipiente gira. Es un objeto general de la presente descripción proporcionar un aparato y método para medir el grosor de la pared lateral de recipientes transparentes no-redondos. BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente descripción comprende varios aspectos que pueden implementarse de manera separada o en combinación con cada otro. Un aparato para inspeccionar el espesor de la pared lateral de recipientes tranparentes no-redondos, de conformidad con un aspecto de la presente descripción, incluye un transportador para mantener un recipiente en posición estacionaria y rotar el recipiente alrededor de un eje. Una fuente de luz dirige la energía luminosa sobre una pared lateral del recipiente sobre el transportador. Un sistema de lente anamórfico que tiene un eje del sistema de lente dirige sobre un sensor de luz energía reflejada de porciones del interior y superficies exteriores de la pared lateral de recipiente que son sustancialmente paralelas al eje del sistema de lente. El término "sustancialmente paralela" significa que las superficies de la pared lateral del recipiente son paralelas al eje del sistema de lente dentro de un ángulo de aceptación angosto del sistema de lente, como un ángulo de aceptación de 1° en una modalidad ejemplificante de la descripción. Un procesador de información es sensible al sensor para determinar espesores de pared lateral en incrementos de rotación del recipiente como una función de la separación del sensor entre las energías luminosas reflejadas desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente. Un aparato para inspeccionar el espesor de la pared lateral de recipientes no-redondos transparentes, de conformidad con otro aspecto de la presente invención, incluye un transportador para presentar recipientes en secuencia y mantener cada recipiente a su vez en posición estacionaria mientras gira el recipiente alrededor de un eje. Una fuente de luz dirige la energía luminosa sobre una pared lateral de un recipiente cuando éste se mantiene y gira sobre el transportador. Un sistema de lente anamórfico que tiene un eje del sistema de lente dirige sobre un sensor de luz porciones de la energía luminosa reflejada desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente en planos sustancialmente perpendiculares al eje del sistema de lente. El término "sustancialmente perpendicular" se refiere a la energía luminosa reflejada en planos perpendiculares al eje del sistema de lente dentro de un ángulo de aceptación angosto del sistema de lente, tal como Io en una modalidad ejemplificante de la descripción. Las porciones de energía luminosa reflejadas desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente en planos sustancialmente perpendiculares al eje del sistema de lente barren hacia atrás y hacia delante a lo largo del sistema de lente anamórfico, cuando gira el recipiente, debido a la no redondez del recipiente. Un procesador de información es sensible al sensor de luz para determinar el espesor de la pared lateral en incrementos de rotación del recipiente como una función de separación en el sensor entre las porciones de energía luminosa reflejadas desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente.
Un método para inspeccionar el espesor de la pared lateral de un recipiente no redondo, de conformidad con un aspecto adicional de la presente descripción, incluye mantener el recipiente en posición estacionaria mientas el recipiente gira alrededor de un eje. Un haz de luz en forma de linea se dirige sobre una pared lateral del recipiente, con el haz de luz en forma de linea que tiene una dimensión larga perpendicular al eje de rotación. Porciones del haz de luz reflejadas desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente que son sustancialmente perpendiculares a la energía luminosa dirigida sobre la pared lateral del recipiente, como se observa a partir de una dirección paralela al eje, se dirige sobre un sensor de luz. El espesor de la pared lateral del recipiente se determina en incrementos de rotación del recipiente como una función de la separación en el sensor entre las porciones de energía luminosa desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente. BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La descripción, junto con objetos adicionales, características, ventajas y aspectos de los mismos, se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción, las reivindicaciones anexas y las figuras adjuntas, en las cuales: La FIG. 1 es un diagrama esquemático de un aparato de medición de espesor de la pared lateral del recipiente de conformidad con una modalidad ejemplificante de la presente descripción; La FIG. 2 es un diagrama esquemático de una porción del aparato ilustrado en la FIG. 1 que muestra la iluminación y sistemas de lente de formación de imagen de la modalidad ejemplificante con mayor detalle; La FIG. 3 es una vista en planta superior del sistema de lente de iluminación de la FIG. 2, tomado de la dirección 3 en la FIG. 2. La FIG. 4 es una vista en planta superior del sistema de lente de iluminación en la modalidad ejemplar de la fig. 2 tomado de la dirección 4 en la fig. 2. La FIG. 5 es una ilustración esquemática de las reflexiones y refracciones de energía luminosa en la pared lateral del contenedor siendo un alargamiento de la porción de la Fig. 2 dentro del área 5. Las FIGS. 6A-6K son diagramas esquemáticas que ilustran las reflexiones desde la pared lateral del contenedor en etapas sucesivas de rotación del contenedor. DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La FIG. 1 es un diagrama esquemático de un aparato 10 para inspeccionar el espesor de la pared lateral de un recipiente transparente no-redondo 12, tal como un recipiente de vidrio, de conformidad con una modalidad ejemplificante de la presente descripción. El aparato 10 incluye un transportador 14 para presentar recipientes secuenciales 12, manteniendo cada recipiente 12 a la vez en posición estacionaria y girando el recipiente alrededor de un eje 16. El eje de rotación del recipiente preferiblemente coincide con el eje central del recipiente, aunque el eje de rotación puede desviarse del eje central del recipiente debido a una anomalía o similar causada por malformación del recipiente. Un transportador ejemplificante 14 para presentar recipientes no-redondos secuenciales a su vez para inspección, manteniendo los recipientes en posición estacionaria y girando los recipientes alrededor de un eje para inspección se ilustra en la Patente Estadounidense 6,557,695. Véase también la Patente Estadounidense 4,124,112. Pueden emplearse otros transportadores . Una fuente de luz 18 está dispuesta para dirigir energía luminosa a través de un sistema de lente de iluminación 20 sobre la pared lateral del recipiente 12 mantenido y girado sobre el transportador 14. La energía luminosa reflejada desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente se dirige por un sistema de lente de formación de imagen anamórfico 22 sobre un sensor de luz 24. Un procesador de información 26 es sensible al sensor 24 para determinar el espesor de las paredes laterales en incrementos de rotación del recipiente como una función de la separación en el sensor entre las energías luminosas relejadas desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente. Información del grosor de la pared lateral puede presentarse a un operador en una pantalla 28 y/o puede usarse por el procesador de información para activar un mecanismo de rechazo asociado con el trasportador para separar recipientes que tienen un espesor de pared lateral fuera de un intervalo deseado. Los datos del espesor de la pared lateral pueden, desde luego, almacenarse o usarse de otra manera por el sistema de producción de análisis y control. Las FIGS. 2 y 3 ilustran una modalidad ejemplificante del sistema de lente de iluminación 20 con mayor detalle. La fuente de luz 18, la cual preferiblemente es un láser que proporciona un haz de salida colimada de diámetro menor, dirige el haz de salida a través del sistema del lente de iluminación 20. El haz se dispersa dentro de un ventilador por el lente 30 y por el lente 32 colimado. Este haz es convergente por el lente 34 dentro de un haz de luz muy angosto o en forma de linea en la ubicación promedio del lado del recipiente, preferiblemente una posición aproximadamente a la mitad entre la posición de la pared lateral de la FIG. 6A y la posición de la pared lateral de la FIG. 6F. Este haz de luz en forma de linea 36 (FIG. 3) preferiblemente tiene una dimensión larga perpendicular al eje 16. La longitud del haz de luz en forma de línea 36 está coordinada con las dimensiones del recipiente para producir reflexiones a través de las posiciones de las FIGS. 6A-6K. En la modalidad ejemplificante de la descripción, el sistema de iluminación de lente 20 incluye lentes cilindricos secuenciales 30, 32, 34. Puede emplearse otra óptica para convertir la salida de la fuente de luz 18 en un haz de luz en forma de linea en la pared lateral del recipiente. Con referencia ahora a las FIGS. 2 y 4, el sistema de lente de formación de imagen 22 es un sistema de lente anamórfico. En la modalidad ejemplificante ilustrada, el sistema de lente 22 preferiblemente incluye un lente cilindrico 38 y un lente de fresnel 40. La combinación del lente cilindrico 38 y el lente de fresnel 40 tiene un plano de imagen en el cual el sensor 24 está dispuesto y un plano de objeto colineal con la dimensión larga del haz de luz de iluminación en forma de linea 36 en la superficie de pared lateral exterior del recipiente 12. Como se muestra en la FIG. 5, el haz de iluminación 36 intersecta la superficie exterior de la pared lateral del recipiente 12, con una porción 42 que es reflejada desde la superficie de la pared lateral exterior y una porción 44 que es refractada dentro de la pared lateral del recipiente, reflejada desde la superficie interior de la pared lateral del recipiente, y re-emergiendo desde la superficie exterior de la pared lateral del recipiente. El sistema de lente anamórfico 22 funciona para dirigir sobre el sensor 24 energías luminosas 42, 44 reflejada desde porciones de la superficie interior y exterior de la pared lateral del recipiente que son sustancialmente paralelas al eje 46 (FIG. 4) del sistema de lente amórfico 22. Establecido de manera diferente, el sistema de lente amórfico 22 funciona para dirigir sobre el sensor 24 porciones de energía luminosa reflejada 42, 44 que se reflejan en planos sustancialmente perpendiculares al eje del sistema de lente 46. Los términos "sustancialmente paralelo" y "sustancialmente perpendicular" se refieren a porciones de la superficie reflejando o la energía luminosa reflejada que están dentro del ángulo de aceptación angosto del sistema de lente anamórfico, tal como un ángulo de 1° en una modalidad ejemplificante de la descripción. La energía luminosa reflejada 48 (FIG. 4) que no está dentro de este ángulo de aceptación angosto del sistema de lente 22 - es decir, no es reflejada desde una porción de la superficie que está sustancialmente paralela al eje del sistema de lente 46 y no es reflejada en un plano que es sustancialmente perpendicular al eje 46 - se dirige lejos del sensor 24. En otras palabras, la energía luminosa reflejada debe relejarse desde las porciones de superficie que son sustancialmente perpendiculares a los rayos del haz de iluminación 36 como se observa desde una dirección paralela al eje 16, que está desde la dirección de las FIGS. 3 y 4. El sensor de luz 24 preferiblemente comprende un sensor de luz de arreglo lineal en el cual los elementos del sensor de luz están dispuestos a lo largo de una linea en un plano que incluye el eje de rotación del recipiente 16. Los sensores de luz 24 alternativamente pueden comprender un sensor del arreglo del área en el cual solamente una porción se usa para propósitos de medición del espesor de pared. El eje del sistema de lente anamórfico 46 (FIG. 4) preferiblemente es perpendicular al eje de rotación 16 (FIG. 1). Las FIGS. 6A-6K ilustran la operación del aparato 10. En la FIG. 6A, una primera esquina 50 del la pared lateral de recipiente está opuesta al sensor de luz 24, de tal manera que las superficies interior y exterior en la esquina 50 son sustancialmente paralelas al eje del sistema de lente anamórfico de formación de imagen 22, y porciones 42, 44 de la energía luminosa reflejada desde la esquina 50 son sustancialmente perpendiculares al eje del sistema del lente 22 y están dirigidas sobre el sensor 24. En la FIG. 6B, el recipiente ha girado en la dirección 52 de tal manera que las energías luminosas 42, 44 reflejadas desde las porciones de la esquina cercana a la pared lateral del recipiente 50 que son sustancialmente paralelas al eje del sistema de lente 22 han "movido hacia arriba" el sistema de lente 12. En las FIGS. 6C-6F, las reflexiones 42, 44 de las porciones de la pared lateral del recipiente que son sustancialmente paralelas al eje del sistema de lente 22 primero "mueve hacia arriba" el sistema de lente (FIG. 6C) y después "mueve hacia abajo" el sistema de lente (FIGS. 6D-6F) hasta que las reflexiones de las porciones de la pared lateral del recipiente que son sustancialmente paralelas al eje del sistema de lente 22 están aproximadamente en el punto medio de la pared lateral del recipiente entre la esquina 50 (FIG. 6F) y la esquina siguiente 54 (FIG. 6G) en la dirección 52 de rotación del recipiente. Entre la posición de la FIG. 6F y la posición de la FIG. 61, las reflexiones 42, 44 desde las porciones de la pared lateral del recipiente que son sustancialmente paralelas al eje del sistema de lente de formación de imagen "mueve abajo" la longitud del sistema de lente, lo cual se dice que las porciones de luz reflejada 42, 44 que son sustancialmente perpendiculares al eje del sistema de lente "mueven abajo" el sistema de lente. Desde la posición de la FIG. 6J hasta la posición de la FIG. 6K, la esquina 54 se mueve hasta una posición del sistema de lente 22 opuesta, de tal manera que la FIG. 6K es idéntica a la FIG. 6A excepto que la esquina de pared lateral 50 en la FIG. 6A ahora es reemplazada por la esquina de pared lateral 54 subsiguiente en la FIG. 6K. Este proceso continúa desde la FIG. 6K preferiblemente durante por lo menos una rotación completa del recipiente. Asi, las energía luminosa 42, 44 reflejadas desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente en los planos sustancialmente perpendiculares al eje del sistema de lente barren hacia atrás y hacia delante a lo largo del sistema de lentes anamórfico 22 debido a no-redondez del recipiente cuando éste gira. El procesador de información 265 explora el sensor 24 en incrementos de rotación del recipiente, lo cual puede comprender incrementos angulares fijos de rotación del recipiente, incrementos de tiempo fijos cuando el recipiente gira a velocidad constante y/o incrementos de tiempo variables cuando el recipiente acelera o desacelera, y desarrolla un mapa del espesor de la pared lateral del recipiente como una función del ángulo de rotación del recipiente. Asi se ha descrito un aparato y método para determinar el espesor de la pared lateral de un recipiente no-redondo transparente que satisface completamente todos los objetos y metas publicados anteriormente. La descripción se ha presentado en combinación con una modalidad ejemplificante, y se han discutido varias modificaciones y variantes. Otras modificaciones y variantes se sugerirán fácilmente a las personas expertas en el arte en vista de la discusión precedente. Por ejemplo, aunque el recipiente 12 en la modalidad ejemplificante de la descripción tiene una geometría de pared lateral "cuadrada" redondeada, será evidente que otras geometrías de pared lateral de recipiente no-redondo puede alojarse, incluyendo por ejemplo geometrías triangulares, geometrías de óvalo geometrías de matraz moldeado, etc. La descripción pretende abarcar todas las modificaciones y variantes que caen dentro del espíritu y amplio alcance de las reivindicaciones anexas. Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a cabo la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Aparato para inspeccionar el espesor de la pared lateral de un recipiente transparente no-redondo, el cual incluye : un transportador para mantener un recipiente en posición estacionaria y girar el recipiente alrededor de un eje, una fuente de luz para dirigir sobre el sensor de luz energía luminosa reflejada desde porciones de las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente, y un procesador de información sensible al sensor para determinar espesores de pared lateral en incrementos de rotación del recipiente como una función de separación en el sensor entre energías luminosas reflejadas desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente, caracterizado porque la fuente de luz dirige sobre la pared lateral del recipiente un haz de luz en forma de línea que tiene una dimensión larga perpendicular al eje, y un sistema de lente anamórfico que tiene un eje del sistema de lente que dirige sobre el sensor energía luminosa reflejada desde porciones de las superficies interior y exterior de la pared lateral' del recipiente que son sustancialmente paralelas al eje del sistema de lente.
  2. 2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque la energía luminosa reflejada desde las porciones de la pared lateral barren hacia atrás y hacia delante a lo largo del sistema de lente, cuando el recipiente gira, debido a la no-redondez del recipiente.
  3. 3. Un método para inspeccionar el espesor de la pared lateral de un recipiente no-redondo, caracterizado porque incluye los pasos de: (a) mantener el recipiente en posición estacionaria mientras gira el recipiente alrededor de un eje, (b) dirigir un haz de luz en forma de línea sobre una pared- lateral del recipiente, el haz de luz en forma de línea tiene una dimensión larga perpendicular al eje, (c) dirigir sobre un sensor de luz a través de porciones del sistema de lente anamórfico del haz de luz reflejado desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente que son sustancialmente perpendiculares a la energía luminosa dirigida sobre la pared lateral del recipiente como se observa desde una dirección paralela al eje, y (d) determinar el espesor de la pared lateral del recipiente en incrementos de rotación del recipiente como una función de la separación entre las porciones de energía luminosa en el sensor reflejada desde las superficies interior y exterior de la pared lateral del recipiente.
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