PL192017B1 - Sposób kontrolowania pojemnika, zwłaszcza powierzchni uszczelniającej butelki - Google Patents

Abstract

1. Sposób kontrolowania pojemnika, zwlaszcza powie- rzchni uszczelniajacej butelki, pod wzgledem zmian decy- dujacych o odrzuceniu pojemnika, podczas którego pierw- sza i druga energie swietlna z dwóch zródel róznego rodza- ju rzutuje sie naprzemiennie za pomoca ukladu elektroop- tycznego na kontrolowana czesc pojemnika, otrzymuje sie pierwszy i drugi obraz dwuwymiarowy czesci pojemnika oswietlonej kolejno przez pierwsza i druga energie swietlna i obrazuje sie zmiany pojemnika oddzialujace na wlasnosci optyczne pojemnika, znamienny tym, ze pierwszy obraz i drugi obraz porównuje sie przez nalozenie na siebie tych obrazów, pierwsza i druga energie swietlna rzutuje sie naprzemiennie na pojedynczy czujnik macierzowy po- wierzchni i otrzymuje sie obrazy dwuwymiarowe oswietlonej czesci pojemnika w tym czujniku macierzowym, a potem skanuje sie te obrazy dwuwymiarowe z czujnika macierzo- wego powierzchni, a podczas skanowania steruje sie czuj- nikiem macierzowym powierzchni w kolejnych ramkach skanowania o równym czasie trwania, pierwsza i druga energie swietlna rzutuje sie na pojemnik podczas kolejno pierwszej i drugiej ramki skanowania w czujniku macierzo- wym powierzchni, a ten czujnik macierzowy powierzchni skanuje sie podczas pierwszej i drugiej ramki skanowania dla otrzymania obrazów dwuwymiarowych. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób kontrolowania pojemnika, zwłaszcza powierzchni uszczelniającej butelki.

Podczas produkcji takich pojemników, jak szklane butelki i dzbanki, występują różnego typu anomalie w ścianach bocznych, stopkach, dnach, ramionach, szyjkach i/lub główkach pojemników, stanowiące niedopuszczalne wady, które wpływają na optyczne właściwości pojemników.

Znane są elektrooptyczne techniki wykrywania takich wad, w których źródło światła rzutuje energię świetlną na pojemnik, a kamera odbiera obraz oświetlonej części pojemnika. Źródło światła ma natężenie jednorodne lub zmieniające się wzdłuż jednego wymiaru tego źródła, a wady pojemnika są wykrywane w funkcji natężenia światła w obrazie oświetlonego pojemnika, odebranym i zapamiętanym w kamerze.

Sposób i urządzenie do kontrolowania powierzchni uszczelniającej główkę pojemnika znane są z opisu patentowego USA nr 4 945 228. Urządzenie zawiera źródło światła rzutujące energię świetlną na powierzchnię uszczelniającą pojemnika, gdy pojemnik jest utrzymywany w miejscu i jest obracany wokół osi środkowej. Kamera, która zawiera układ liniowy lub układ macierzowy elementów światłoczułych, odbiera energię świetlną odbitą od powierzchni uszczelniającej, przy czym kamera ma skuteczne pole widzenia ograniczone do kąta bryłowego, mniejszego niż kąt obejmujący cały obwód powierzchni uszczelniającej pojemnika. Układ kamery jest skanowany co pewien kąt obrotu pojemnika w celu otrzymania informacji określającej natężenie światła w każdym elemencie układu w funkcji kąta obrotu, a wady powierzchni uszczelniającej pojemnika są wykrywane w funkcji otrzymanej informacji. To urządzenie jest przystosowane do wykrywania wad, które wpływają na współczynnik odbicia powierzchni uszczelniającej pojemnika, takich jak zniekształcenia główki, pęcherze, paprochy i brudna główka pojemnika.

Sposób i urządzenie do kontroli obszaru powierzchni uszczelniającej pojemnika znane są także z opisu patentowego USA nr 5 489 987. Urządzenie zawiera źródło światła rzutujące wąską wiązkę światła w kącie ostrym na obszar powierzchni uszczelniającej pojemnika, gdy pojemnik jest obracany wokół osi środkowej. Czujnik światła odbiera wąską wiązkę światła odbitego od obszaru powierzchni uszczelniającej i dostarcza sygnał wyjściowy, który zmienia się w funkcji miejsca padania odbitej wiązki światła. To jest, odbita wiązka światła pada na czujnik w miejsc, które zmienia się zależnie od wysokości lub poziomu powierzchni uszczelniającej względem źródła światła i czujnika, a czujnik dostarcza elektryczny sygnał wyjściowy, który zmienia się w funkcji miejsca padania odbitej wiązki światła. Zmiany wysokości w obszarze powierzchni uszczelniającej są wykrywane w funkcji wyjściowego sygnału czujnika. W jednym wykonaniu zespoły źródło światła/czujnik są rozmieszczone po przeciwnych stronach osi pojemnika i skrzywienie, zagłębienie i/lub wybrzuszenie na powierzchni uszczelniającej pojemnika są wykrywane jako połączenie funkcji zmian w miejscu padania odbitej wiązki światła na czujniki, gdy pojemnik obraca się.

Znane są ze zgłoszenia patentowego USA nr 08/856 829 sposób i urządzenie do kontrolowania powierzchni uszczelniającej pojemnika. W jednym wykonaniu pierwsze i drugie źródło światła rzutuje energię świetlną na powierzchnię uszczelniającą pojemnika pod różnymi kątami względem osi pojemnika i płaszczyzny nominalnej powierzchni uszczelniającej. Energia świetlna z pierwszego i drugiego źródła światła, odbita od obszaru powierzchni uszczelniającej pojemnika, jest kierowana na czujnik powierzchni w taki sposób, że czujnik skutecznie wyczuwa obszar powierzchni uszczelniającej pojemnika pod dwoma różnymi kątami, odpowiadającymi kątom oświetlenia ze źródeł światła. Różne źródła światła mają różną konstrukcję lub własności oświetlania powierzchni uszczelniającej światłem mającym różne właściwości, jak również pod różnymi kątami w celu wykrywania różnych własności fizycznych i/lub wymiarów powierzchni uszczelniającej pojemnika. Źródła światła są zasilane naprzemiennie, a czujnik powierzchni jest skanowany w celu opracowania kolejnych obrazów dwuwymiarowych, określających różne charakterystyki powierzchni uszczelniającej. Mogą powstać niedokładności powodowane zarówno przez ruch pojemnika między kolejnym obrazowaniem, jak również przez światło otoczenia padające na czujnik powierzchni podczas każdego obrazowania. Przy zastosowaniu tak zwanego zimnego zakończenia procesu produkcji, w którym pojemnik jest utrzymywany w miejscu i obracany wokół osi środkowej, pojemnik będzie nie tylko podlegał obracaniu o pewien skończony kąt między kolejnym obrazowaniem, ale również może zakołysać się poprzecznie między kolejnym obrazowaniem. Podobnie przy zastosowaniu tak zwanego gorącego zakończenia procesu produkcji, w którym pojemnik jest przesuwany w kierunku poprzecznym do jego osi poniżej urządzenia pomiaroPL 192 017 B1 wego, powierzchnia uszczelniająca pojemnika lub inny kontrolowany obszar przesunie się o skończoną odległość między kolejnym obrazowaniem.

Sposób kontrolowania pojemnika według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierwszy obraz i drugi obraz porównuje się przez nałożenie na siebie tych obrazów, pierwszą i drugą energię świetlną rzutuje się naprzemiennie na pojedynczy czujnik macierzowy powierzchni i otrzymuje się obrazy dwuwymiarowe oświetlonej części pojemnika w tym czujniku macierzowym, a potem skanuje się te obrazy dwuwymiarowe z czujnika macierzowego powierzchni, a podczas skanowania steruje się czujnikiem macierzowym powierzchni w kolejnych ramkach skanowania o równym czasie trwania, pierwszą i drugą energię świetlną rzutuje się na pojemnik podczas kolejno pierwszej i drugiej ramki skanowania w czujniku macierzowym powierzchni, a ten czujnik macierzowy powierzchni skanuje się podczas pierwszej i drugiej ramki skanowania dla otrzymania obrazów dwuwymiarowych.

Korzystnie przy nałożeniu na siebie obrazów, za pomocą jednego z tych obrazów przewiduje się zmiany w drugim obrazie.

Korzystnie pierwsze źródło światła strobuje się dla rzutowania pierwszej energii świetlnej na pojemnik podczas pierwszej ramki i drugie źródło światła strobuje się dla rzutowania drugiej energii świetlnej na pojemnik podczas drugiej ramki.

Korzystnie pierwsze źródło światła strobuje się na końcu pierwszej ramki i drugie źródło światła strobuje się na początku drugiej ramki.

Korzystnie za pomocą wielu indywidualnych elementów światłoczułych czujnika macierzowego powierzchni sumuje się w nich padającą na nie energię świetlną i dostarcza się sygnały elementów światłoczułych w funkcji tak zsumowanej energii świetlnej, a sumowaniem w elementach światłoczułych steruje się podczas co najmniej jednej spośród pierwszej i drugiej ramki.

Korzystnie pierwsze źródło światła strobuje się na końcu pierwszej ramki i czujnikiem macierzowym powierzchni steruje się dla sumowania energii świetlnej z pierwszego źródła światła na końcu pierwszej ramki.

Korzystnie drugie źródło światła strobuje się na końcu drugiej ramki i czujnikiem macierzowym powierzchni steruje się dla sumowania energii świetlnej z drugiego źródła światła na końcu drugiej ramki.

Korzystnie drugie źródło światła strobuje się na początku drugiej ramki i czujnikiem macierzowym powierzchni steruje się dla sumowania energii świetlnej z drugiego źródła światła podczas całej drugiej ramki.

Korzystnie czujnik macierzowy powierzchni skanuje się w linii elementów światłoczułych tak, że światło otoczenia podczas skanowania drugiej ramki rozmazuje się poprzez kolejne linie elementów światłoczułych, skanowane z czujnika macierzowego powierzchni.

Korzystnie każdy sygnał z każdego elementu światłoczułego w każdej linii skanowanej z czujnika macierzowego powierzchni porównuje się z takim samym sygnałem elementu światłoczułego z następnej linii skanowanej z czujnika macierzowego powierzchni.

Korzystnie jako kontrolowaną część pojemnika kontroluje się powierzchnię uszczelniającą i jako pierwsze źródło światła stosuje się źródło światła tworzące w czujniku macierzowym powierzchni dwuwymiarowy obraz energii świetlnej odbitej od powierzchni uszczelniającej względem ciemnego tła i jako drugie źródło światła stosuje się źródło światła tworzące w czujniku macierzowym powierzchni dwuwymiarowy obraz energii świetlnej odbitej od wysokich punktów na powierzchni uszczelniającej względem ciemnego tła.

Korzystnie przesuwa się pojemnik względem źródeł światła i czujnika macierzowego powierzchni oraz otrzymuje się pierwszy i drugi obraz dwuwymiarowy przy przyrostach ruchu pojemnika.

Korzystnie jako ruch pojemnika stosuje się obracanie wokół jego osi.

Korzystnie jako ruch pojemnika stosuje się ruch poprzeczny względem jego osi.

Zaletą wynalazku jest zapewnienie niezawodnej kontroli pojemnika, zwłaszcza powierzchni uszczelniającej butelki, minimalizując wpływ zarówno ruchu pojemnika, jak i padającego światła podczas operacji kontroli.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie układ do kontrolowania powierzchni uszczelniającej pojemników w sposobie według wynalazku, fig. 2 - fragment schematu innego przykładu układu z fig. 1, fig. 3 - funkcjonalny schemat blokowy czujnika CCD z przesyłaniem ramek, stosowanego w kamerze z fig. 1, fig. 4A, 4B i 4C obrazy dwuwymiarowe kontrolowanego pojemnika, fig. 5A, 5B i 5D - obrazy dwuwymiarowe kontrolowanej części pojemnika z fig. 1 oraz fig. 6, 7 i 8 - przebieg skanowania kamery z fig. 1 w funkcji czasu dla trzech przykładów wykonania wynalazku.

PL 192 017B1

Figura 1 przedstawia urządzenie 10 do kontrolowania pojemnika 12. Pierwsze źródło światła 14, zawierające nadajnik 16 typu diody elektroluminescencyjnej LED, jest umieszczone nad pojemnikiem 12 i rzutuje wiązkę światła przez układ rozpraszania 17 i zestaw soczewek Fresnela 18 na powierzchnię uszczelniającą 20 pojemnika 12. Drugie źródło światła 22, zawierające laser, jest umieszczone również nad pojemnikiem 12 i rzutuje wąską wiązkę światła w kształcie linii do dołu na powierzchnię uszczelniającą 20 w miejscu pokrywającym się z miejscem padania wiązki światła z nadajnika 16. Rozproszone światło ze źródła światła 14 typu LED oświetla po promieniu i częściowo po obwodzie powierzchnię uszczelniającą, podczas gdy wiązka światła w kształcie linii z laserowego źródła światła 22 jest skierowana poprzecznie lub promieniowo względem powierzchni uszczelniającej. Kamera 24 ma czujnik powierzchni 26, na którym jest skupiana przez soczewki 27, 28 energia światła odbitego od powierzchni uszczelniającej 20. Kamera 24 jest umieszczona nad powierzchnią uszczelniającą 20 oraz odbiera energię świetlną odbitą od powierzchni uszczelniającej i pochodzącą ze źródła światła 14 typu LED. Kamera 24 i czujnik 26 są ustawione względem źródła światła 14 typu LED tak, że energia światła z nadajnika 16, normalnie odbita przez powierzchnię uszczelniającej 20 w nominalnym położeniu planarnym, przez soczewki 27, 28, pada na czujnik 26. Z drugiej strony laserowe źródło światła 22 jest ustawione pod ostrzejszym kątem względem powierzchni uszczelniającej 20, tak że energia świetlna padająca z niego na powierzchnię uszczelniającą 20, jest odbijana na czujnik 26 poprzez soczewki 28, 29, zwierciadło 31 i płytkę rozszczepiającą 33 światło, umieszczoną między soczewkami 27, 28.

Przenośnik, zwykle zawierający koło bębnowe i płytę przesuwną, jest połączony ze źródłem pojemników 12, przesuwa kolejne pojemniki po torze w kształcie łuku i dostarcza je do urządzenia 10 w miejscu między źródłami światła 14, 22 i kamerą 24. Urządzenie 10 jest korzystnie umieszczone w jednym stanowisku układu kontroli pojemników z przenośnikiem taśmowym. Kolejne pojemniki 12 są utrzymywane nieruchomo pod źródłami światła 14, 22 i kamerą 24 i są obracane przez wałek napędowy 30 lub podobny element wokół osi środkowej pojemnika. Koder 32 jest połączony z mechanizmem obracającym pojemnik w celu dostarczania sygnałów określających przyrosty obrotu pojemnika. Przyrosty mogą stanowić kąty obrotu albo przyrosty obrotu w ustalonym czasie przy stałej prędkości. Procesor danych 34 jest połączony z koderem 32, kamerą 24 i źródłami światła 14, 22 w celu sterowania działaniem źródeł światła 14, 22 i skanowaniem kamery 24. Procesor danych 34 jest również połączony z wyświetlaczem 36 w celu dostarczania alfanumerycznej i/lub graficznej reprezentacji danych uzyskanych dla operatora przy kontrolowaniu pojemnika oraz z mechanizmem usuwającym 38 do usuwania z układu przenośnika tych pojemników, których kontrola zakończyła się wynikiem negatywnym.

Urządzenie z fig. 1 znajduje szczególnie zastosowanie przy tak zwanym zimnym zakończeniu systemu produkcyjnego, gdy pojemniki przeszły przez wyżarzającą odprężarkę tunelową i. są dostatecznie zimne, aby mogły być przesuwane przez przenośnik taśmowy i wałek napędowy.

Figura 2 przedstawia szklane pojemniki wytwarzane w urządzeniu z indywidualnymi sekcjami, które są przekazywane na liniowy przenośnik 40, na którym pojemniki są przenoszone jeden za drugim z urządzenia produkcyjnego do odprężarki tunelowej. Przenośnik 40 jest połączony z napędem 42 przenośnika, który dostarcza do procesora danych 34 sygnały wskazujące zmiany położenia przenośnika. Urządzenie 10 z fig. 1 może być umieszczone nad przenośnikiem 40, tak że pojemnik 12 na przenośniku 40 przechodzi pod źródłami światła i kamerą w celu kontrolowania powierzchni uszczelniającej pojemnika. W tym wykonaniu następuje skanowanie kamery zgodnie z przesuwaniem się przenośnika w ruchu liniowym, poprzecznie do osi pojemnika. Istnieje pewna liczba opcji kamera skanowanie, które mogą być użyte w zastosowaniach, w których pojemnik jest raczej przesuwany niż obracany pod źródłami światła. Dla przykładu, kamera o dużej rozdzielczości może być zastosowana do otrzymania pary obrazów całej główki pojemnika. Prostokątny czujnik powierzchni może być zastosowany do uzyskania licznych przekrojów główki, gdy jest ona przesuwana pod głowicą pomiarową. Komora o małej rozdzielczości może być zastosowana w połączeniu ze zwierciadłami wyposażonymi w serwonapęd do oglądania całego obwodu główki, gdy pojemnik jest przesuwany pod głowicą pomiarową. Pojemniki są umieszczane na przenośniku 40 przez urządzenie produkcyjne w określonej z góry i ciągłej sekwencji, zgodnie z formą i sekcjami urządzenia. Procesor danych 34 dostarcza informacje wskazujące wady na powierzchni uszczelniającej pojemnika i/lub automatycznie je reguluje lub koryguje w urządzeniu produkcyjnym.

Czujnik 26 powierzchni kamery 24 zawiera wiele elementów obrazowych CCD czy elementów światłoczułych, rozmieszczonych w prostokątnym układzie kolumn i rzędów. Elementy światłoczułe charakteryzują się tym, że są czułe na energię padającego światła dla dostarczania sygnału elekPL 192 017 B1 trycznego, określającego całkowitą ilość energii światła padającej na element światłoczuły. Inaczej mówiąc, każdy włączony element światłoczuły skutecznie sumuje padającą na niego energię świetlną. Czujnik ten stanowi korzystnie czujnik CCD z przesyłaniem ramek i zawiera sekcję obrazową, mającą wiele elementów światłoczułych, sekcję pamięciową, do której są przesyłane sygnały elementów światłoczułych, i rejestr odczytu, przez który sygnały elementów światłoczułych są przesyłane z sekcji pamięci poza czujnik.

Figura 3 przedstawia funkcjonalny schemat blokowy czujnika 26 z przesyłaniem ramek, który zawiera sekcję obrazową 44, mającą układ elementów światłoczułych, dołączoną do sekcji 46 pamięci ramki, która jest dołączona do rejestru odczytu 48 dla przesyłania danych obrazu do procesora danych 34 z fig. 1. Sygnały sterujące z procesora danych 34, służące do kontrolowania działania czujnika 26, zawierają sygnał wejściowy, zezwalający na sumowanie, wprowadzany do sekcji obrazowej 44, i sygnały wejściowe, sterujące przesyłaniem danych, wprowadzane do sekcji obrazowej 44, sekcji 46 pamięci ramki i rejestru odczytu 48. Ogólnie czujnik 26 przesyła ramkę jedną linią na raz. Zatem linia lub rząd sygnałów elementów światłoczułych jest przesyłany z sekcji obrazowej 44 do sekcji 46 pamięci ramki, podczas gdy linia lub rząd sygnałów z sekcji 46 pamięci ramki jest przesyłana do rejestru odczytu 48. Proces ten jest kontynuowany, aż cała ramka zostanie przesłana.

Ogólnie procesor danych 32 z fig. 1 zasila naprzemiennie źródło światła 14 typu LED i laserowe źródło światła 22 oraz skanuje obrazy dwuwymiarowe powierzchni uszczelniającej pojemnika z czujnika 26 powierzchni kamery 24. Przez porównanie obrazu ze źródła światła 14 typu LED w kamerze z obrazem z laserowego źródła światła 22 w kamerze, otrzymuje się użyteczną informację.

Na fig. 4A -4C procesor danych 34 otrzymuje z kamery 24 dwuwymiarowy obraz 52 fragmentu powierzchni uszczelniającej 20, oświetlanej przez źródło światła 14 typu LED. Wykorzystując ten obraz 52, procesor danych 34 określa położenie powierzchni uszczelniającej 20 i przewiduje położenie 54 ostrej krawędzi lub przetłoczenia, które może wystąpić poniżej powierzchni uszczelniającej. Procesor danych 34 analizuje następnie obraz 56 skanowany z czujnika 26 podczas oświetlania przez laserowe źródło światła 22, w którym są odnotowane dwa obszary odbicia 58, 60. Odbicie 58 pochodzi od wierzchołka powierzchni uszczelniającej 20, natomiast odbicie 60 pochodzi od obniżonego obszaru, promieniowo bezpośrednio wewnątrz powierzchni uszczelniającej. Przez analityczne nałożenie obrazów 52, 56, a przez to utworzenie złożonego obrazu 62, procesor danych 34 określa, że odbicie 58 jest związane z powierzchnią uszczelniającej 20, natomiast odbicie 60 jest w obniżonym obszarze 54, w którym można oczekiwać ostrej krawędzi lub przetłoczenia. Zatem odbicie 60, znajdujące się w obszarze 54 ostrej krawędzi lub przetłoczenia, jest porównywane pod względem położenia z odbiciem 58w celu określenia, czy ostra krawędź ma dostateczną wysokość, aby spełnić kryterium przetłoczenia uzasadniające usunięcie pojemnika i ewentualne podjęcie działań korekcyjnych w formie urządzenia produkcyjnego.

Porównanie to może być wykonywane automatycznie w procesorze danych 34 za pomocą porównania sygnałów poszczególnych elementów światłoczułych obrazów 52, 56 lub może być wytwarzane ręcznie przez operatora na wyświetlaczu 36, na którym wyświetlany jest złożony obraz 62.

Figury 5A -5D przedstawiają trzy kolejne obrazy złożone 62a, 62b, 62c dotyczące powierzchni uszczelniającej 20 pojemnika. Procesor danych 34 z fig. 1 zasila każde źródło światła 14, 22 i skanuje czujnik 26, gdy źródło światła jest zasilane, aby utworzyć złożony obraz 62 dla każdego przyrostu obrotu pojemnika. Figury 5A -5D przedstawiają trzy złożone obrazy 62a, 62b, 62c dla trzech przyrostów obrotu pojemnika. Na każdym obrazie widać wyraźnie, że powierzchnia uszczelniająca 20 jest oświetlona przez źródło światła 14 typu LED. Na obrazie 62a oznaczenie 64 wskazuje zmianę linii główki pojemnika, a druga zmiana linii główki jest wskazana przez oznaczenie 66a. Jednak, ponieważ obraz 62a uchwycił tylko część zmiany linii główki 66a, zmiana ta może być pominięta lub zignorowana przez procesor obrazu. Pokazana jest cała zmiana 66b linii główki na obrazie 62b. Zatem w wyniku kontrolowania działania źródeł światła 14, 22 i skanowania kamery 24, aby otrzymać pokrywające się obrazy 62a, 62b, 62c, wykrywana jest zmiana 66b linii główki, która mogłaby być inaczej przeoczona, ponieważ występuje w pobliżu granicy między kolejnymi ramkami. W połączeniu ze źródłami światła 14, 22 mogą być zastosowane inne źródła światła, na przykład układ LED.

Zatem w celu otrzymania dwóch różnych obrazów z dwóch źródeł światła, jedno źródło światła oświetla pojemnik podczas jednej ramki kamery, a drugie źródło światła oświetla pojemnik podczas następnej ramki kamery. Ramki obrazu kamery mają jednakowy czas trwania. Ta sekwencja jest powtarzana, gdy pojemnik jest obracany, jak pokazano na fig. 1, lub przesuwany, jak pokazano na fig. 2.

Dane z elementów światłoczułych, gromadzone w czujniku kamery, są przesłane z układu elementów

PL 192 017B1 światłoczułych, a poszczególne elementy światłoczułe gromadzą nowe dane obrazu. Normalny sposób wykonywania dwóch kolejnych obrazów pojedynczą kamerą polega na strobowaniu dwóch źródeł światła w dwóch sąsiednich ramkach kamery, a zatem gromadzenie danych dwóch obrazów będzie oddzielone czasem trwania jednej ramki. W przypadku szybkiego czujnika powierzchni w układzie 128 x 128, kamera jest taktowana z częstotliwością 16 MHz, więc czas przeznaczony na każdą ramkę jest równy 1 ms. Dla urządzenia kontrolnego, pracującego z szybkością 360 butelek na minutę, przy czym 50% czasu jest zużywane na kontrolę, a każda butelka obraca się 1,5 raza przez okres kontroli i w przypadku butelek mających główkę o średnicy około 2,5 cm, główka będzie obracać się o około 1,52 mmw ciągu 1ms. Jeśli przemieszczanie butelki jest wolniejsze niż optymalne i butelka przesuwa się promieniowo o jedną część na dwie części ruchu obwodowego na krótkim dystansie, wówczas główka przesunie się promieniowo o około 0,76 mm w każdym czasie ramki, trwającym 1ms. To powoduje łatwo przesunięcie odbicia powierzchni uszczelniającej 58 z fig. 4B i 4C do obszaru 54 ostrej krawędzi, dając błędną detekcję ostrej krawędzi lub przetłoczenia. Ponadto odebranie i sumowanie światła z otoczenia w ciągu czasu ramki 1msdaje niepożądany stosunek sygnału do szumu w kamerze. Korzystne jest strobowanie źródeł światła 14, 22 przez bardzo krótki czas, na przykład rzędu 15 mikrosekund. Pojemnik obróci się w tym czasie tylko o około 0,025 mm, co zmniejszy zniekształcenie wywołane ruchem. Ponadto czas sumowania może być ograniczony do czasu trwania 15 mikrosekund strobowania każdego źródła światła.

Figura 6 przedstawia przebiegi czasowe sterowania źródłem światła i skanowaniem ramek. Źródło światła 14 typu LED jest strobowane na końcu ramki 1, a laserowe źródło światła 22 jest strobowane na początku ramki 2. Dane elementów światłoczułych są przesyłane z sekcji obrazowej do sekcji pamięci w okresach między ramkami i są kierowane z rejestru odczytu czujnika do procesora danych w czasie następnej ramki. Ramka 1i ramka 2 na fig. 6 oraz fig. 7 i 8 występują naprzemiennie podczas działania urządzenia. Zatem ramka 1i ramka 2 na fig. 6 mogą być związane ze złożonym obrazem 62a z fig. 5A. Następna sekwencja ramka 1-ramka 2 byłaby wtedy związana ze złożonym obrazem 62b itd. Przez strobowanie źródła światła 14 typu LED na końcu ramki 1 i laserowego źródła światła 22 na początku ramki 2, czas opóźnienia między oświetlaniem przez źródła światła jest minimalizowany, tak że pojemnik nie przesunie się znacznie między otrzymywaniem dwuwymiarowych obrazów związanych z ramkami 1 i 2. Taka technika minimalizuje problem ruchu pojemnika między skanowaniem ramek, ale nie rozwiązuje problemu światła otoczenia, padającego na czujniki kamery. Elementy światłoczułe w czujniku 26 będą odbierały i sumowały światło otoczenia podczas całych ramek 1i 2 na fig. 6, a dane związane z tym światłem otoczenia będą przesyłane do procesora obrazu.

Figury 7 i 8 przedstawiają przebiegi czasowe sterowania źródłem światła i skanowaniem ramek, które wykorzystują dostępną w wielu czujnikach powierzchni możliwość sumowania w poszczególnych elementach światłoczułych przez podanie sygnału sterującego zezwalaniem sumowania z procesora danych 34. Zatem elementy światłoczułe w układzie czujnika mają zezwolenie na sumowanie światła padającego na nie podczas trwania sygnału zezwalającego, ale muszą przesłać dane podczas sygnału zezwalającego lub dane elementu światłoczułego zostaną utracone.

Figura 7 przedstawia sterowanie wykorzystujące tę cechę. Zezwolenie na sumowanie w elementach światłoczułych jest przesyłane na końcu ramki 1i na końcu ramki 2. Źródło światła 14 typu LED jest strobowane na końcu ramki 1, zaś laserowe źródło światła 22 jest strobowane na końcu ramki 2. Dane elementów światłoczułych są przesyłane w okresach między ramkami, bezpośrednio po ramkach 1i 2 oraz są kierowane przez rejestr odczytu podczas kolejnego okresu ramki. Sterowanie przedstawione na fig. 7 skutecznie rozwiązuje problem światła otoczenia, padającego na elementy światłoczułe, przez umożliwienie sumowania w elementach światłoczułych tylko w czasie, gdy źródło światła jest strobowane. Jednak między okresami skanowania obrazu na końcach ramek 1 i 2 ma miejsce znaczne przesunięcie obszaru kontrolowanego.

Figura 8 przedstawia przebieg czasowy sterowania źródłem światła i skanowaniem ramki, który jest obecnie zalecany. Sumowanie danych elementów światłoczułych jest umożliwione na końcu ramki 1, w którym to czasie jest strobowane źródło światła 14 typu LED. Dane elementów światłoczułych są następnie przesyłane między ramką 1i ramką 2. Nagromadzenie światła otoczenia podczas ramki 1 jest w ten sposób zminimalizowane. Sumowanie danych elementów światłoczułych jest ponownie umożliwione na początku ramki 2i laserowe źródło światła 22 jest strobowane na początku ramki 2. Minimalizuje to skutek ruchu pojemnika między czasami, w których źródła światła są strobowane. W tym miejscu oba obrazy ze źródła światła 14 i źródła światła 22 są całkowicie w czujniku 26w tym samym czasie. Przesyłanie danych jest rozpoczynane bezpośrednio po wyzwoleniu laserowego źróPL 192 017 B1 dła światła. Jednak sumowanie musi pozostać umożliwione przez okres przesyłania danych z sekcji obrazowej 44 do sekcji pamięci 46 lub 50 z fig. 3A i 3B, aby nie utracić tych danych. Umożliwia to dostanie się pewnej ilości światła z otoczenia do ramki 2w czasie, gdy dane elementów światłoczułych są odczytywane z czujnika powierzchni. Zatem dane z ramki 1są odczytywane z sekcji obrazowej czujnika w tym samym czasie, gdy dane z ramki 2 są odczytywane z rejestru odczytu. Sekcja obrazowa czujnika kontynuuje sumowanie światła, aż zostanie przepisana do sekcji pamięci. Pierwsza linia przepisana do sekcji pamięci będzie miała bardzo krótki czas sumowania. Jednak ostatnia linia przepisana do sekcji pamięci będzie miała czas sumowania światła z otoczenia obejmujący całą ramkę. Daje to efekt rozciągnięcia lub rozmazania światła z otoczenia w całej ramce. Ostatnia linia danych obrazu daje sumę najpierw na górze obrazu i kontynuuje sumowanie światła z otoczenia, gdy dane są przesyłane jedną linią do sekcji obrazowej układu. Linia danych jest przesyłana przez sekcję obrazową układu przez czas sumowania. Linia danych sumuje różne światło z otoczenia w każdym punkcie obrazu i w ten sposób skutecznie rozmazuje obraz światła z otoczenia. Obraz ze strobowanego źródła światła nie jest rozmazany. Teoretycznie poprawia to sumowanie światła z otoczenia średnio dwukrotnie. Jednak w praktyce światło z otoczenia, gdy kamera jest zwrócona do pojemnika, nie jest jednorodne na całej powierzchni obrazu. Jeśli światło z otoczenia jest ześrodkowane w ramce i stanowi jedną dziesiątą całej wysokości, wówczas każda linia elementów światłoczułych będzie wystawiona na obraz światła z otoczenia najwyżej tylko przez jedną dziesiątą całkowitego czasu trwania ramki, zmniejszając dziesięciokrotnie maksymalną amplitudę. Światło z otoczenia jest więc skutecznie równe zeru w pierwszej linii skanowanej z sekcji obrazowej i maksymalnie równe jednej dziesiątej amplitudy w ostatniej linii skanowanej z sekcji obrazowej. Korzystne jest stosowanie detekcji z wartością progową w celu utworzenia każdego skanowanego obrazu.

Detekcja z progową wartością polega na porównaniu danych każdego elementu światłoczułego każdej linii z danymi z odpowiedniego elementu światłoczułego w poprzedniej linii i wprowadzenie danych obrazu w funkcji różnicy między nimi. Wartość progowa porównania może być ustawiona na uwzględnianie rozmazania światła z otoczenia, żeby był wykrywany tylko próg rzeczywistego obrazu.

Claims (14)

1. Sposób kontrolowania pojemnika, zwłaszcza powierzchni uszczelniającej butelki, pod względem zmian decydujących o odrzuceniu pojemnika, podczas którego pierwszą i drugą energię świetlną z dwóch źródeł różnego rodzaju rzutuje się naprzemiennie za pomocą układu elektrooptycznego na kontrolowaną część pojemnika, otrzymuje się pierwszy i drugi obraz dwuwymiarowy części pojemnika oświetlonej kolejno przez pierwszą i drugą energię świetlną i obrazuje się zmiany pojemnika oddziałujące na własności optyczne pojemnika, znamienny tym, że pierwszy obraz i drugi obraz porównuje się przez nałożenie na siebie tych obrazów, pierwszą i drugą energię świetlną rzutuje się naprzemiennie na pojedynczy czujnik macierzowy powierzchni i otrzymuje się obrazy dwuwymiarowe oświetlonej części pojemnika w tym czujniku macierzowym, a potem skanuje się te obrazy dwuwymiarowe z czujnika macierzowego powierzchni, a podczas skanowania steruje się czujnikiem macierzowym powierzchni w kolejnych ramkach skanowania o równym czasie trwania, pierwszą i drugą energię świetlną rzutuje się na pojemnik podczas kolejno pierwszej i drugiej ramki skanowania w czujniku macierzowym powierzchni, a ten czujnik macierzowy powierzchni skanuje się podczas pierwszej i drugiej ramki skanowania dla otrzymania obrazów dwuwymiarowych.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy nałożeniu na siebie obrazów, za pomocą jednego z tych obrazów przewiduje się zmiany w drugim obrazie.

3. Sposób według zastrz. 1albo 2, znamienny tym, że pierwsze źródło światła strobuje się dla rzutowania pierwszej energii świetlnej na pojemnik podczas pierwszej ramki i drugie źródło światła strobuje się dla rzutowania drugiej energii świetlnej na pojemnik podczas drugiej ramki.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że pierwsze źródło światła strobuje się na końcu pierwszej ramki i drugie źródło światła strobuje się na początku drugiej ramki.

5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że za pomocą wielu indywidualnych elementów światłoczułych czujnika macierzowego powierzchni sumuje się w nich padającą na nie energię świetlną i dostarcza się sygnały elementów światłoczułych w funkcji tak zsumowanej energii świetlnej, a sumowaniem w elementach światłoczułych steruje się podczas co najmniej jednej spośród pierwszej i drugiej ramki.

PL 192 017B1

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że pierwsze źródło światła strobuje się na końcu pierwszej ramki i czujnikiem macierzowym powierzchni steruje się dla sumowania energii świetlnej z pierwszego źródła światła na końcu pierwszej ramki.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że drugie źródło światła strobuje się na końcu drugiej ramki i czujnikiem macierzowym powierzchni steruje się dla sumowania energii świetlnej z drugiego źródła światła na końcu drugiej ramki.

8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że drugie źródło światła strobuje się na początku drugiej ramki i czujnikiem macierzowym powierzchni steruje się dla sumowania energii świetlnej z drugiego źródła światła podczas całej drugiej ramki.

9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że czujnik macierzowy powierzchni skanuje się w linii elementów światłoczułych tak, że światło otoczenia podczas skanowania drugiej ramki rozmazuje się poprzez kolejne linie elementów światłoczułych, skanowane z czujnika macierzowego powierzchni.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że każdy sygnał z każdego elementu światłoczułego w każdej linii skanowanej z czujnika macierzowego powierzchni porównuje się z takim samym sygnałem elementu światłoczułego z następnej linii skanowanej z czujnika macierzowego powierzchni.

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że jako kontrolowaną część pojemnika kontroluje się powierzchnię uszczelniającą i jako pierwsze źródło światła stosuje się źródło światła tworzące w czujniku macierzowym powierzchni dwuwymiarowy obraz energii świetlnej odbitej od powierzchni uszczelniającej względem ciemnego tła i jako drugie źródło światła stosuje się źródło światła tworzące w czujniku macierzowym powierzchni dwuwymiarowy obraz energii świetlnej odbitej od wysokich punktów na powierzchni uszczelniającej względem ciemnego tła.

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że przesuwa się pojemnik względem źródeł światła i czujnika macierzowego powierzchni oraz otrzymuje się pierwszy i drugi obraz dwuwymiarowy przy przyrostach ruchu pojemnika.

13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że jako ruch pojemnika stosuje się obracanie wokół jego osi.

14. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że jako ruch pojemnika stosuje się ruch poprzeczny względem jego osi.