NO173153B - Innretning for optisk undersoekelse av transparente legemer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en innretning for optisk undersøkelse av transparente legemer slik det nærmere fremgår av ingressen til det etterfølgende selvstendige krav.

Moderne metoder for optisk inspeksjon av legemer med tilstrekkelig transparenthet analyserer elektronisk, trinn for trinn, fluktuasjoner eller avvik av et signal som på nytt transmitteres av en sone av legemet fra en egnet lyskilde. De blir særlig benyttet for inspeksjon eller kontroll av gjenstander med minst en delvis aksesymmetri, særlig glass-artikler, slik som flasker og drikkeglass, eller tilsvarende av plastmateriale.

En syntese blir da utført som en funksjon av de ulike typer kriterier beregnet for å påvise stilling, utstrekning og særlig størrelsen av hver feil, men, som en generell regel, dersom analysemetoden eller syntesemetoden som er valgt avhenger av observasjonsmetoden gjør de ikke dette direkte; således ligger de ikke innenfor området av den foreliggende oppfinnelse og vil ikke bli ytterligere beskrevet nedenfor.

En hovedvanskelighet ligger på den andre side i dannelsen av et signal som er virkelig signifikant. Når det skal dekkes forholdsvis store områder av gjenstandene utføres operasjonen vanligvis ved å passere, kolonne for kolonne, og analysere mer eller mindre fint, parallelt med aksen, suksessive bånd av valgt ampi ityde; men de mange optiske innretninger som har blitt utviklet har møtt liten suksess.

I alle senere typer apparatur, istedenfor å observere veggen til gjenstanden direkte, er det bildet som tilveiebringes av kilden, dvs. lysstrålen projisert ved transparenthet, som oppfanges direkte ved hjelp av en mottaker av egnet størrelse plassert i et plan som ligger forholdsvis nært. Mottakeren innbefatter et nettverk av detektorer som generelt danner en rektangulær matrise, tett maskert med en gjennomskinnelig diffuserende skjerm; den sistnevnte gir maksimal lyssamling og tillater dens overføring til detektorer, uavhengig av retningen til strålene som støter mot den.

Lyset kan passere gjennom kun en gang: det observerte bildet består da i noen utstrekning av skyggen til den sonen av veggen som er nær inntil skjermen. Imidlertid passerer den oftest gjennom to ganger: det reflekterte bildet oppviser da visse feil av den avstandsbeliggende vegg.

For disse anordninger og andre er det vanligvis foretrukket, særlig for omdreiningslegemer, å virke ved dreining gjennom en hel omdreining ved en fast stasjon eller ved å bruke en følger langs påfølgende hovedmeridianer eller generatriser og beskrivelsen som følger refererer i det vesentlige til denne type inspeksjon eller kontroll. Det er imidlertid mulig i visse tilfeller å virke kun ved bruk av translatorisk passering med et antall komplementære vinkler, hvor grensen er ved bruk av kun én vinkel. Det oppnås da en mindre detaljert, men mer hurtig analyse som er tilstrekkelig i mange tilfeller. Omstillingen er umiddelbar.

Til slutt er elementene for å presentere gjenstandene og dreie disse vanligvis tilknyttet en horisontal referanse-plate, og sammenstillingen av de optiske elementer i innretningen vil anordnes langs et enkelt symmetriplan gjennom stasjonen, vinkelrett på passeringsbanen gjennom denne. Maskinene som oftest benyttes bruker platetransportører eller trommeltransportører med en vertikal akse, og dette plan vil da være et vertikalt plan som går gjennom aksen til maskinen. Nærmere bestemt, til forskjell fra elementer av kjent type for å presentere legemet ved kontrollstasjonen, innbefatter innretningen beskrevet i DE-A-3145686 i hovedsymmetriplanet for kontrollstasjonen;

en mottaker som kombinerer en rettlinjet linje av tett anordnede fotofølsomme elementer anordnet vertikalt og vender mot stillingen for legemet og en flat gjennomskinnelig diffuserende skjerm plassert langs sin frontflate,

og utenfor festet for legemet en fast lysemitter som genererer en laserlysstråle langs nevnte symmetriplan, som er smal, men likevel sprer seg til å danne en vifteform eller bånd og tilpasset til å belyse skjermen, på en tilstrekkelig homogen måte, en smal sone som dekker segmentet eller segmentene av generatriser valgt for eksaminering.

I denne innretning og sammenlignbare innretninger er skjermen nødvendigvis plassert nær inntil nettverket, ved en avstand av samme størrelsesorden som maskemålet av den sistnevnte, slik at hvert detektorelement er i hovedsak opplyst ved den enkelte sone av skjermen som vender mot den. For å bedre isolere hver celle, er det foreslått å sette inn et gitter eller cellestruktur; men dette arrangement blir ineffektivt når det er ønsket, som foreslått i det angjeldende dokument, for å oppnå en presis analyse ved bruk av en maskestørrelse i området millimetere, ettersom det da bevirker, blant andre ulemper, et betraktelig lystap. Det blir også meningsløst dersom kontinuerlige striper av fotodioder blir benyttet da deres følsomme områder opptar nesten hele overflaten.

Ifølge oppfinnelsen er den diffuserende skjerm plassert i umiddelbar nærhet av legemet, og linjen av fotofølsomme elementer er dannet av en kontinuerlig stripe av dioder som tilhører et lineært kamera plassert ved en gitt avstand og hvis objektiv er rettet mot skjermen.

Således ved å bruke det samme prinsipp, men adskille de to elementer, tillater oppfinnelsen at det oppnås svært enkelt et finere bilde av legemet som skal inspiseres ettersom skjermen enkelt kan designes som en funksjon av legemets profil som følger det tett, å gjøre det ombyttelig, særlig for endringer i legemene som skal fabrikkeres.

Det er også mulig av bekvemmel ighet sår saker, slik som håndterlighet, men også for å forbedre sensiviteten, å innrette de ulike optiske elementer på skrå i forhold til symmetriplanet.

I praksis, er en mottaker av kjent type, et kamera med en kjent type objektiv og et fotofølsomt element dannet av en enkelt rett stripe av dioder, fortrinnsvis orienterbare, egnet for å observere med ønsket finhet bildet tilveiebragt ved kombinasjonen av områdene som skal eksamineres.

Fordelaktig vil det utstyres med et returspeil som tillater det å bli orientert for å kunne anbringe det ved den ønskede observeringsavstand for å dekke hele høyden som skal inspiseres uten å skape for stor sideveis utstrekning.

Skjermen kan dannes av kun en flat plate, som er gjennomskinnelig og tynn, dannet av en plate av opalmateriale eller glass som er mattet på sin frontflate, men om nødvendig kan den også innbefatte en sammenstilling av overflater orientert ifølge et arrangement som i prinsipp er prismatisk langs profilet av den betraktede bane, eller den kan videre ha en krum overflate. Det vil si at den er av et rett snitt eller noe skrått snitt, som kan eller trenger ikke være vertikalt, av en sylinder med en akse vinkelrett til symmetriplanet. Således følger det formen av gjenstanden som fortrinnsvis vil være ved en avstand fra 0,3-1 cm, og forbli tilstrekkelig konstant forøvrig uten å ha en bølgeform som er altfor stor som ville skape vanskeligheter, enten i konstruering eller i observering av gjenstanden med hensyn til belysningsvinklene eller observasjonsvinklene eller muligens dybdeskarpheten.

Desto tynnere skjermen er desto bedre vil finheten og følsomheten være for analysen.

Med hensyn til emitteren, kan den ofte være en enkelt, konsentrert lyskilde, nedblendet eller anomorfisert som en smal stråle. Imidlertid er det fortrinnsvis brukt en prosjek-tør som bruker et optisk system med en punktkilde eller lineær kilde, som emitterer en smal stråle som er nedblendet i prinsipp til en flat stråle for slik å lyse opp de valgte segmenter for eksaminering og passering gjennom symmetriaksen til gjenstanden eller i det minste i dens umiddelbare nærhet. Om ønsket, for å tillate skjermen og på nytt transmittere mot mottakeren en tilstrekkelig lysfluks som er jevn, er det mulig å assosiere et antall av disse prosjektører, som hver opplyser sin egen seksjon med en justerbar intensitet med en mulig dekning av påfølgende opplysningsområder til å generere et jevnt lysfelt eller eventuelt å korrigere påvirkning av vinkelmessige forskjeller. Denne emitter kan også være utstyrt med et optisk retursystem.

Som indikert ovenfor kan stillingen til elementene skilles fra symmetriplanet, ha justerbar mottaker og emitter og fokusere på skjermen ifølge flate observeringsinnretninger og belysningsinnretninger som korresponderer med hovedplanet som er nær inntil, men forskjellig, det ene og de andre i prinsippet parallelle med gjenstandens akse i stilling for inspeksjon eller noe skråstilt til den.

To eksempler for inspeksjon av glass vil nå bli beskrevet i nærmere detalj med henvisning til de vedlagte tegninger som viser: Fig. 1 og 2 respektivt i planriss og i sideriss, hvor

inspeksjon utføres i et aksialplan,

fig. 3 og 4 tilsvarende, men på noe annen måte,

fig. 5 en detalj for en prosjektør benyttet i det andre

tilfellet.

I disse to eksempler er innretningen montert på en maskin av kjent type. Gjenstanden eller legemet hviler på en horisontal plate 1 idet dens akse 2 således er vertikal og blir drevet av et stjernehjul 3 som bærer valser 4 som tillater en ytre motvalse 5 å dreie gjenstanden ved kontrollstasjonen. Dette er et vanlig arrangement valgt for enkelhets skyld og vil ikke bli beskrevet i detalj.

Det første tilfellet korrsponderer med inspeksjon eller kontroll av et beger 11 med elliptisk form av et vinglass. Begeret hviler mot platen 1 med sin kant. Hele innretningen er anordnet langs planet av fig. 2 som går gjennom aksen til stjernehjulet 3, hvor skjermen 12, mottakeren 13 og emitteren 14 er symmetriske med hensyn til dette plan.

Skjermen 12, som er dannet av en smal tynn plate av gjennomskinnelig opalplastmateriale og krummet sylindrisk, er anordnet på tvers av symmetriplanet, langs hovedgeneratriser eller utvendig meridian lia av gjenstanden i inspeksjonsstil-lingen, imidlertid uten å følge dens krumning nøyaktig.

Mottakere 13 innbefatter et kamera 15 der objektivet 15a er plassert foran en rektangulær linje 15b av fotofølsomme dioder forbundet til en forforsterker 15c. Denne enhet er inne i et hus 15d som har et returspeil 16 som, rettet mot den bakre flate av skjermen, tillater objektivet å bli orientert vertikalt for å redusere den horisontale utstrekning, og fokusere på denne skjerm for å definere der i planet av fig. 2 et segment for undersøkelse som forløper fra kanten til området i nærhet av toppunktet av begeret.

Emitteren 14 er dannet av en enkel lampe 17 utstyrt med en reflektor og plassert inne i maskinen under referanseplaten, hvor en rett slisse 18 blender ned dens lys til en stråle av smal tykkelse som dannes på skjermen, skrevende over median-planet, en lyssone som dekker segmentet som skal undersøkes. Ved nærvær av en gjenstand forbipasseres kun en vegg og mulige feil i glasset vil vises som lokale variasjoner i belysningen. Det sistnevnte, detektert av apparatet, vil indikere feil og om ønsket vil et element med en passende tidsforsinkelse tillate påfølgende fjerning av gjenstanden. Det andre tilfellet vedrører inspeksjon av et glass 21 av hovedsakelig avsmalnende form med en svak krumning av hovedgeneratrisene plassert rett opp og ned.

Den gjennomskinnelige skjerm er dannet av en flat glassplate 22 mattet på sin fremre overflate direkte mot gjenstanden og forløper forholdsvis nær inntil og vinkelrett på planet av fig. 4 til den korresponderende hovedgeneratrise.

Med hensyn til planet i fig. 4 som passerer gjennom aksen til stjernehjulet 3, har innretningen ikke en fullstendig symmetri; mottakerene 23 og emitterene 24 er i virkeligheten plassert side om side ovenfor hanen til legemet.

Mottageren 23, som er lik med den forutgående, har sitt kamera 25 rettet nedad mot et returspeil 26 skråstilt omkring 40° i forhold til vertikalen, som vist i fig. 3, i et svakt skrått tverrgående arrangement, som tillater fokusering av den på skjermen langs den nærmeste generatrise ved egnet ordning av linjen med dioder.

Emitteren 24 innbefatter en prosjektør 27 rettet nedad mot et smalt returspeil 28 som også er noe forskjøvet og skråstilt omkring 40° i forhold til vertikalen for å returnere strålen som opplyser skjermen i en retning som er noe nedad. Som for mottakeren, tillater dette arrangement at prosjektøren blir plassert ved en tilstrekkelig avstand uten for stor horisontal utstrekning, og strålen passerer suksessivt gjennom de to vegger for å opplyse i en smal sone hele høyden av den andre mellom disse mens de øvre kanter unngås, som er kilder for parasittsignaler.

En slisse 29 er formet i platen 1 for å tillate passering av lysstråler.

Prosjektøren, av kjent type, har en lampe 31 og en konden-sator 32 dannet av to linser 32a tilknyttet et konkavt speil 32b for å danne ved en liten avstand bildet 33' av dets filament 33; lyset gjenvinnes med et objektiv 34.

Da dette ikke er en punktkilde vil speilet 28 til tross for sin smale form, ikke perfekt avblende strålen emittert av prosjektøren til en flat stråle. Dette er grunnen til at den er vist å kunne justere objektivet 34 på en feltblende som bærer en slisse 35, av dimensjoner 0,7 mm x 15 mm for eksempel, plassert i nærheten av bildet 33', men noe defo-kusert slik at et smalt rektangulært bilde er formet i området av skjermen 22 i fravær av gjenstanden 15 til 20 ganger større og av praktisk talt homogen lysstyrke.

Det skal bemerkes at det også ville være mulig å undersøke bunnen av gjenstanden på samme måte. Det vil kunne sees at dette skrå arrangement av de optiske elementer og når deres plan gjennom hovedsnittene er forskjellige, selv om de krysser i nærhet av skjermen, er det enkelt å anbringe mottakeren utenfor det direkte felt til emitteren; og til og med forbedre diffusjonen skapt av skjermen og således forbedre følsomheten og redusere overstråling.

Claims (8)

1. Innretning for optisk undersøkelse av transparente legemer (11,21) innbefattende; elementer (1,3,4,5) for å bringe legemet til kontrollstasjonen , en mottaker (13,25) tilknyttet en gjennomskinnelig diffuserende skjerm (12,22) vendt mot posisjonen til legemet og som innbefatter en linje av fotofølsomme elementer (15b), en fast lysemitter (14,27) anordnet utenfor festet av legemet, som genererer en lysstråle av smal bredde og som kan belyse en smal sone på skjermen som dekker segmentet eller segmentene valgt for undersøkelsen, karakterisert ved at den diffuserende skjermen (12,22) er plassert i umiddelbar nærhet av legemet (11,21) og linjen av fotoføl-somme elementer er dannet av en kontinuerlig stripe av dioder (15b) som tilhører et lineært kamera (15) plassert ved en gitt avstand og hvis objektiv (15a) er rettet mot skjermen.

2. Innretning ifølge krav 1,karakterisert ved at det lineære kameraet innbefatter en kjent type objektiv (15a) og en stripe av dioder (15b) som er rettlinjet og orienterbar.

3. Innretning ifølge krav 1,karakterisert ved at skjermen (12,22) har en krummet overflate, og forløper langs profilen av gjenstandens bane.

4. Innretning ifølge krav 1,karakterisert ved at emitteren innbefatter en prosjektør (27) som benytter et optisk system (32) med en punktkilde eller lineærkilde (31) som emitterer en smal stråle som er blendet ned (35) til en flat stråle som passerer gjennom, eller i det minste nær ved symmetriaksen til legemet.

5. Innretning ifølge krav 1 til 4, karakterisert ved at de optiske elementer er anordnet med i det minste ett returspeil (16,26,28).

6. Innretning ifølge krav 1 til 5, karakterisert ved at de optiske elementer er anordnet på skrå.

7. Innretning ifølge krav 6,karakterisert ved at mottakeren (25) er utenfor det direkte feltet til emitteren (27).

8. Innretning ifølge krav 4,karakterisert ved at de optiske elementer er anordnet på skrå, mottakeren ligger utenfor det direkte feltet til emitteren, dens stripe med dioder og emitterens lineære kilde danner optiske plan med forskjellige retninger, dog nær symmetriplanet gjennom innretningen.