PL247463B1 - Sposób i urządzenie do zautomatyzowanej kontroli jakości zwłaszcza osiowosymetrycznych form szklarskich - Google Patents

Abstract

Urządzenie do zautomatyzowanej kontroli jakości, zwłaszcza osiowosymetrycznych form szklarskich, zawierające ramę nośną (1), wykonaną korzystnie z profili aluminiowych, do której w górnej płaszczyźnie ramy zamocowany jest transporter pasowy (2) jaki przebiega przez całą długość ramy (1) tak, że co najmniej dwa odcinki transportera pasowego (2) są równoległe do przedniej i tylnej beki tworzącej ramę nośną (1), w przedniej części urządzenia, przed transporterem pasowym (2), umieszczony jest bufor załadowczy (3) paletami (4), na których pośrednio, za pomocą adapterów (5), umieszczone są formy (6) poddawane inspekcji, nad transporterem pasowym (2) umieszczone są stacje pomiarowe, z których pierwsza stacja obejmuje moduł czytnika kodów (7), druga stacja to moduł wizyjny, a trzecia stacja to moduł skanera laserowego, w dolnej części ramy (1), poniżej przenośnika transportowego (2) umieszczone są szafki z elementami automatyki (10) i pneumatyki (11) do sterowania urządzeniem niebędącej przedmiotem wynalazku. Sposób do zautomatyzowanej kontroli jakości, zwłaszcza osiowosymetrycznych form szklarskich, w jakim w pierwszym kroku operator urządzenia po wyborze liczby kontrolowanych form (6), ustawia kontrolowane formy na paletach (4) z adapterami (5) w buforze załadowczym (3) i następnie uruchamia urządzenie, po czym palety (4) przemieszcza się automatycznie na transporterze pasowym (2) zatrzymując je na kolejnych stacjach badawczych wyposażonych w czujniki obecności palet (4) oraz blokady ruchu i prowadzi się kolejno obserwacje tak, że w stacji pierwszej za buforem załadowczym (3) w stacji identyfikacji formy (7), odczytuje się kod kreskowy lub QR lub Data Matrix wygrawerowany na formie (6), po czym, jeżeli odczytany kod formy jest zgodny z ustawionym w programie, paleta (4) z formą (6) przemieszcza się poprzez bufor pośredni do kolejnej stacji, w której umieszczony jest system wizyjny (8) służący do kontroli średnicy górnej i dolnej formy (6) oraz w ograniczonym zakresie do kontroli stanu powierzchni formy, a następnie paletę (4) z formą (6) przemieszcza się przez bufor pośredni do stacji modułu skanera laserowego, służącego do skanowania profili powierzchni wewnętrznej formy (6).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie zautomatyzowanej kontroli jakości zwłaszcza osiowosymetrycznych form szklarskich.

System optoelektroniczny przeznaczony jest do półautomatycznej kontroli stanu zużycia form w trakcie ich eksploatacji, umożliwiając utrzymywanie stałego wysokiego poziomu jakości wytwarzanych wyrobów i wyeliminowanie strat wynikających z zastosowania form wadliwych lub wykazujących nadmierne zużycie. Do oceny stanu zużycia form zastosowano bezkontaktowe metody pomiarowe.

Nie są znane urządzenia wielofunkcyjne, w których możliwe jest dokonanie automatycznej kontroli form pod kątem ich zużycia lub prawidłowego wykonania. Zwykle formy testuje się ręcznie, dokonując pomiarów za pomocą przymiarów, czasem z użyciem aparatów rentgenowskich lub kamer. Dotychczas nieznane było urządzenie pozwalające na automatyczny pomiar parametrów formy w sposób, który eliminowałby zawodny czynnik ludzki.

Urządzenie do zautomatyzowanej kontroli jakości zwłaszcza osiowosymetrycznych form szklarskich zawiera ramę nośną, wykonaną korzystnie z profili aluminiowych, do której w górnej płaszczyźnie ramy zamocowany jest transporter pasowy, który przebiega przez całą jej długość, tak że co najmniej dwa odcinki transportera pasowego są równoległe do przedniej i tylnej belki tworzącej ramę nośną. W przedniej części urządzenia, przed transporterem pasowym, umieszczony jest bufor załadowczy paletami, korzystnie z sześcioma paletami, na których pośrednio, za pomocą adapterów, umieszczone są formy poddawane inspekcji. Palety transportowe i adaptery nie mają swoich ustalonych numerów i można je dowolnie ze sobą konfigurować. Nad transporterem pasowym umieszczone są stacje pomiarowe, z których pierwsza stacja obejmuje moduł czytnika kodów, korzystnie kodów kreskowych, data matrix lub QR, druga stacja pomiarowa to moduł wizyjny, a trzecia stacja pomiarowa to moduł skanera laserowego. W dolnej części ramy, poniżej przenośnika transportowego umieszczone są szafki z elementami automatyki i pneumatyki do sterowania urządzeniem niebędącej przedmiotem wynalazku.

Bufor załadowczy wyposażony jest w sygnalizację świetlną korzystnie w postaci kolorowych diod elektroluminescencyjnych.

Korzystnie, gdy transporter pasowy 2 wykonany jest w systemie TR 2plus i jest to modułowy transporter pasowy, w którym tory główne (pasy) pracują w trybie ciągłym, zaś do zatrzymywania palet w celu wykonania czynności na produktach znajdujących się na nich służą dodatkowe elementy wykonawcze dostępne komercyjnie takie jak stopery, dampery, pozycjonery i podnośniki. Korzystnie, gdy każda sekcja transportera napędzana jest samodzielnie.

Każda stacja pomiarowa zamontowana nad transporterem pasowym zawiera co najmniej jedną blokadę ruchu oraz co najmniej jeden czujnik obecności palety. Pomiędzy stacjami pomiarowymi, w których znajdują się moduły pomiarowe, umieszczone są cztery bufory pośrednie. Bufory niezbędne są do płynnej realizacji pomiarów oraz zabezpieczenia konstrukcji transportera przed uszkodzeniem. Moduł zawracania będący częścią transportera pasowego jest obciążony tylko jednym zestawem palet, adapterów oraz form. W przypadku równoczesnego obciążenia modułu zawracania dwoma zestawami może dojść do uszkodzenia modułu zawracania. Bufor jest zatrzymywany za modułem w momencie, kiedy bufor znajduję się na module zawracania, wówczas bufor jest zwalniany. Odległość pomiędzy buforem jest tak dobrana, żeby w momencie opuszczania przez bufor modułu zawracania, bufor zaczyna wjeżdżać na moduł.

Ponieważ pomiar realizowany modułem skanera laserowego, realizowany jest dłużej niż modułem wizyjnym bufor pełni rolę bufora oczekującego przed pomiarem modułem skanera laserowego. Bufor pełni rolę bufora oczekującego, który jest zatrzymany do momentu opuszczenia modułu zawracania, przez paletę znajdującą się przed buforem. Zastosowanie bufora zabezpiecza moduł zawracania przed nadmiernym obciążeniem, które może skutkować uszkodzeniem modułu.

Głównym elementem modułu czytnika kodów jest czytnik kodów dwuwymiarowych przytwierdzony do wspornika. Kod kreskowy, QR lub typu Data Matrix jest umieszczony na pobocznicy formy w dolnej jej części, w jednej pozycji kątowej względem osi formy. Przy czym w module czytnika kodów pod miejscem, w jakim zatrzymywana jest forma, umieszczony jest pneumatyczny moduł podnosząco-obrotowy, pozwalający na podniesienie palety wraz z formą oraz jej jednoczesny obrót o 180°, aby wykonać pełny obrót o 360° należy dwukrotnie podnieść formę i za każdym razem wykonać pół obrotu.

Głównymi elementami modułu wizyjnego jest kamera cyfrowa wysokiej rozdzielczości i obiektyw telecentryczny. Moduł wizyjny jest umieszczony na liniale śrubowym napędzanym serwosilnikiem. W torze wizyjnym zamontowany jest pierścieniowy oświetlacz górny oraz panelowy podświetlacz dolny.

W module wizyjnym paleta utrzymywana jest nieruchomo, za pomocą blokady, na transporterze pasowym i w tym czasie wykonywane są obrazy formy dla dwóch położeń układu wizyjnego względem formy.

Głównym elementem modułu skanera laserowego jest półautomatyczny skaner laserowy zamocowany na śrubowym napędzie liniowym. Napęd liniowy napędzany jest przyłączonym do niego serwosilnikiem umożliwia zeskanowanie powierzchni wewnętrznej f ormy.

Moduł skanera laserowego zawiera trwale zabudowany i przytwierdzony za pomocą wspornika do ramy czujnik optoelektroniczny położenia adaptera formy. Czujnik optoelektroniczny umieszczony jest trwale w module skanera laserowego, a pod transporterem pasowym w obrębie modułu skanera laserowego umieszczony jest podnośnik. Głowica skanera laserowego przemieszcza się względem mierzonej formy i wykonuje serię pomiarów powierzchni wewnętrznej formy. Po wykonaniu pomiarów paleta z formą jest opuszczana na transporter.

Sposób do zautomatyzowanej kontroli jakości zwłaszcza osiowosymetrycznych form szklarskich według wynalazku polega na tym, że w pierwszym kroku operator urządzenia po wyborze liczby kontrolowanych form, ustawia kontrolowane formy na paletach z adapterami w buforze załadowczym i następnie uruchamia urządzenie.

Palety przemieszcza się automatycznie na transporterze pasowym, zatrzymując je na kolejnych stacjach pomiarowych z modułami pomiarowymi, wyposażonych w czujniki obecności palet oraz blokady ruchu. Pierwszą stacją za buforem załadowczym jest stacja z modułem czytnika kodów, na której odczytywany jest kod kreskowy lub QR lub Data Matrix wygrawerowany na formie.

Do odczytania kodu konieczne jest uniesienie palety z formą i obrócenie jej w pełnym zakresie 360° tak, aby czytnik kodów miał możliwość zarejestrowania pełnego obrazu z kodem niezależnie od położenia kodu. W celu obrotu formę wraz z paletą w unosi się za pomocą pneumatycznego modułu podnosząco-obrotowego, przy czym jednokrotne podniesienie palety wraz z formą powoduje jej obrót o 180°, a aby wykonać pełny obrót o 360° dwukrotnie podnosi się formę i za każdym razem wykonać pół obrotu.

Jeśli zeskanowany typ formy nie zgadza się z typem formy ustawionym w programie sterującym, paleta z formą opuszcza stację pomiarową z modułem czytnika kodów i zatrzymuje się w buforze odbiorczym modułu czytnika kodów, po czym urządzenie wstrzymuje proces sprawdzania form, czekając na reakcję ze strony użytkownika.

Jeżeli odczytany kod formy jest zgodny z ustawionym w programie, paleta z formą przemieszcza się poprzez bufor pośredni do kolejnej stacji pomiarowej, w której umieszczony jest system wizyjny, służący do kontroli średnicy górnej i dolnej formy oraz w ograniczonym zakresie do kontroli stanu powierzchni formy.

W procesie inspekcji wizyjnej wykonywane są cztery obrazy dla każdej kontrolowanej formy, w dwóch położeniach układu wizyjnego (położenie górne i dolne) oraz dla dwóch konfiguracji układu oświetleniowego (oświetlenie przednie i wsteczne). Ograniczona głębia ostrości zastosowanego obiektywu telecentrycznego wymaga zmiany położenia układu wizyjnego. Pozycjonowanie to realizuje się za pomocą napędu liniowego śrubowego napędzanego serwosilnikiem. Ponieważ rejestracja obrazów form jest procesem krótkotrwałym, dlatego paleta z formą podczas pomiarów pozostaje w stałym kontakcie z pasem transportera bez funkcji unoszenia. W stacji pomiarowej modułu wizyjnego paletę utrzymuje się nieruchomo, za pomocą blokady na transporterze pasowym i w tym czasie wykonuje się obrazy formy dla dwóch położeń układu wizyjnego względem formy.

Następnie paletę z formą przemieszcza się przez bufor pośredni do stacji pomiarowej modułu skanera laserowego, służącego do skanowania profili powierzchni wewnętrznej formy.

Bufory pośrednie niezbędne są do płynnej realizacji pomiarów oraz zabezpieczenia konstrukcji transportera przed uszkodzeniem. Moduł zawracania będący częścią transportera pasowego obciąża się tylko jednym zestawem palet, adapterów oraz form. W przypadku równoczesnego obciążenia modułu zawracania dwoma zestawami może dojść do uszkodzenia modułu zawracania. Bufor jest zatrzymywany za modułem pomiarowym w momencie, kiedy bufor znajduję się na module zawracania, wówczas bufor jest zwalniany. Odległość pomiędzy buforami jest tak dobrana, żeby w momencie opuszczania przez bufor modułu zawracania, bufor zaczyna wjeżdżać na moduł pomiarowy.

Ponieważ pomiar realizowany modułem skanera laserowego realizowany jest dłużej niż modułem wizyjnym bufor pełni rolę bufora oczekującego przed pomiarem modułem laserowym. Zastosowanie bufora zabezpiecza moduł zawracania przed nadmiernym obciążeniem, które może skutkować uszkodzeniem modułu zawracania.

Zapewnienie wysokiej dokładności i powtarzalności położenia bazowego górnej powierzchni adaptera, na której umieszczana jest forma podczas inspekcji, prowadzi się za pomocą dodatkowego czujnika optoelektronicznego mierzącego położenie adaptera formy. Czujnik optoelektroniczny umieszczony jest na stałe w module skanera laserowego. Po podniesieniu formy wraz z adapterem i paletą transportową przez podnośnik, czujnik dokonuje bezkontaktowego pomiaru aktualnego położenia górnej powierzchni adaptera, która stanowi bazę pomiarową dla kontrolowanej formy. Względem zmierzonej bazy wykonywane są kolejne zaprogramowane pomiary średnicy wewnętrznej formy, realizowane na ustalonych wysokościach, za pomocą skanera laserowego. Operator urządzenia decyduje o liczbie pomiarów oraz wysokość, na której będzie realizowany pomiar. W przypadku otrzymaniu precyzyjnych wyników pomiarów wytypowanego obszaru formy wykonanych modułem wizyjnym, pomiary modułem skanera laserowego mogą zostać ograniczone tylko kilku skanów. Liczba skanów uzależniona jest również od wewnętrznego kształtu formy, dla bardziej złożonych kształtów liczba skanów może wynosić kilkadziesiąt pomiarów. Do wyznaczania położenia bazowego zastosowano laserowy czujnik triangulacyjny typu 1D.

Przed każdym pomiarem wykonywana jest kalibracja skanera laserowego, którą prowadzi się tak, że wykonuje się dwa skany powierzchni wewnętrznej pierścienia kalibracyjnego. W celu ograniczenia wpływu drgań podczas pomiaru paletę z formą unosi się z transportera za pomocą podnośnika. Głowicę skanera laserowego przemieszcza się względem mierzonej formy i wykonuje serię pomiarów powierzchni wewnętrznej formy. Po wykonaniu pomiarów paletę z formą opuszcza się na transporter.

Ze względu na długi czas pomiaru, w porównaniu z kontrolą za pomocą systemu wizyjnego, w zależności od ustawień w programie sterującym możliwe jest pominięcie procedury skanowania powierzchni wewnętrznej formy.

Następnie paleta z formą przemieszczana jest poprzez bufor pośredni z powrotem do bufora załadowczego. Bufory służą również jako stacje postojowe dla palet oczekujących na zwolnienie miejsca w kolejnej stacji pomiarowej.

Bufor załadowczy wyposażony jest w sygnalizację świetlną za pomocą kolorowych diod elektroluminescencyjnych. Skontrolowane formy po wykonanych pomiarach wracają kolejno na początkowe pozycje w tej samej kolejności. Po zakończeniu procesu inspekcji wszystkich sześciu form odpowiednie kolory diod włączają się nad poszczególnymi formami. Załączona dioda w kolorze zielonym oznacza formę poprawną, której zmierzone parametry mieszczą się w przyjętych progach tolerancji, natomiast migająca czerwona dioda sygnalizuje formę wadliwą, niespełniającą założonych parametrów, bez kodu 2D lub formę innego typu niż wybrana przez operatora. Po sprawdzeniu wszystkich form inspekcja jest zatrzymywana, aż do czasu załadowania kolejnego zestawu form i wyzwolenia badań przez operatora systemu.

W celu zapewnienia pełnej funkcjonalności systemu optoelektronicznego do kontroli stanu zużycia form bardzo korzystne jest, gdy umieszczony na formie kod typu Data Matrix zawiera oprócz wymaganego typu formy również indywidualny, niepowtarzalny numer identyfikacyjny. Dzięki temu w każdej chwili po wykonanej kontroli istnieje możliwość sprawdzenia stanu formy, odczytując kod na podstawie informacji zapisanych w bazie danych systemu informatycznego.

Urządzenie umożliwia wprowadzanie dwóch poziomów tolerancji wymiarów formy. Pierwszy poziom dotyczy tolerancji wymiarowej w zakresie danego typu zestawu formującego. W tym przypadku zmierzone wartości pomiarowe wszystkich kontrolowanych form porównywane są z odpowiednimi wartościami nominalnymi uzyskanymi na podstawie dokumentacji technicznej.

Rozszerzeniem metody analizy danych jest natomiast zaproponowany drugi poziom tolerancji wymiarowej w zakresie danego kompletu formującego. Tolerancje wymiarowe w zakresie całego kompletu form nie powinny być zbyt duże, ponieważ formy współpracują z pozostałym oprzyrządowaniem: wybijaki, wytłoczniki, pierścienie i muszą być odpowiednio spasowane. Teoretycznie inny komplet form może mieć nieco inne wymiary względem wartości nominalnych, natomiast nie może być dużych różnic w tym samym komplecie.

W celu realizacji pomiarów w drugim wariancie konieczna jest archiwizacja na komputerze wyników pomiarowych dla całego kompletu form.

Dodatkowo w celu wykonania kalibracji układów pomiarowych zastosowanych w systemie do kontroli stanu zużycia form zostały opracowane i wykonane cztery wzorce: cylindryczny wzorzec (o dwóch średnicach) do kalibracji skanera laserowego, stożkowy wzorzec do wyznaczania położenia pionowego skanera laserowego, cylindryczny (niski) wzorzec do kalibracji układu wizyjnego oraz cylindryczny (wysoki) wzorzec do ustawiania prostopadłości układu wizyjnego.

Wzorce nie są wyposażeniem stałym systemu kontroli stanu zużycia form. Procedura justowania układu wizyjnego musi być przeprowadzana każdorazowo po demontażu elementów układu wizyjnego lub elementów układu pozycjonowania.

W przypadku prawidłowego ustawienia układu wizyjnego względem podstawy (w postaci palety) na zarejestrowanym obrazie wzorca wymiar wewnętrzny ma taką samą wartość niezależnie od położenia kątowego. W przypadku nieprawidłowego ustawienia układu wizyjnego względem podstawy (ustawienie nieprostopadłe) na zarejestrowanym obrazie wzorca można zaobserwować, że wymiar wewnętrzny dla różnych położeń kątowych ulega zmianie. Występujący efekt jest tym większy, im większy jest kąt pochylenia układu wizyjnego względem podstawy.

Urządzenie do zautomatyzowanej kontroli jakości zwłaszcza osiowosymetrycznych form szklarskich przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok urządzenia według wynalazku w rzucie izometrycznym od przodu, fig. 2 przedstawia widok urządzenia według wynalazku w rzucie izometrycznym z tyłu, fig. 3 przedstawia widok transportera form oraz modułów pomiarowych, fig. 4 przedstawia widok transportera z góry z paletkami transportowymi, fig. 5 przedstawia widok modułu czytnika kodów, fig. 6 przedstawia widok modułu wizyjnego, fig. 7 przedstawia widok modułu skanera laserowego.

Urządzenie do zautomatyzowanej kontroli jakości zwłaszcza osiowosymetrycznych form szklarskich zawiera ramę nośną 1, wykonaną korzystnie z profili aluminiowych, do której w górnej płaszczyźnie ramy zamocowany jest transporter pasowy 2, który przebiega przez całą jej długość, tak że dwa odcinki transportera pasowego 2 są równoległe do przedniej i tylnej beki tworzącej ramę nośną 1. W przedniej części urządzenia, przed transporterem pasowym 2, umieszczony jest bufor załadowczy 3 z sześcioma paletami 4, na których pośrednio, za pomocą adapterów 5, umieszczone są formy 6 poddawane inspekcji. Palety transportowe 4 i adaptery 5 nie mają swoich ustalonych numerów i można je dowolnie ze sobą konfigurować. Nad transporterem pasowym 2 umieszczone są stacje - stacje pomiarowe zawierające moduły pomiarowe, z których pierwszy moduł 7 czytnika kodów obejmuje wspornik 18, czytnik kodów 19, korzystnie kodów kreskowych, data matrix lub QR, druga stacja pomiarowa to moduł 8 wizyjny, a trzecia stacja pomiarowa to moduł skanera laserowego 9. W dolnej części ramy 1, poniżej przenośnika transportowego 2 umieszczone są szafki z elementami automatyki 10 i pneumatyki 11 do sterowania urządzeniem niebędącej przedmiotem wynalazku.

Bufor załadowczy 3 wyposażony jest w sygnalizację świetlną 32 korzystnie w postaci kolorowych diod elektroluminescencyjnych 33, 34.

Korzystnie, gdy transporter pasowy 2 wykonany jest w systemie TR 2plus i jest to modułowy transporter pasowy, w którym tory główne (pasy) pracują w trybie ciągłym, zaś do zatrzymywania palet w celu wykonania czynności na produktach znajdujących się na nich służą dodatkowe elementy wykonawcze dostępne komercyjnie takie jak stopery, dampery, pozycjonery i podnośniki.

Każda stacja pomiarowa zamontowana nad transporterem pasowym 2 zawiera co najmniej jedną blokadę ruchu 12 oraz co najmniej jeden czujnik 13 obecności palety 4. Pomiędzy stacjami pomiarowymi, w których znajdują się moduły pomiarowe 7, 8, 9, umieszczone są bufory pośrednie 14, 15, 16, 17.

Bufory niezbędne są do płynnej realizacji pomiarów oraz zabezpieczenia konstrukcji transportera przed uszkodzeniem. Moduł zawracania 35 stanowiący fragment transportera pasowego 2 jest obciążony tylko jednym zestawem paleta 4, adapter 5 oraz forma 6. W przypadku równoczesnego obciążenia modułu zawracania 35 dwoma zestawami może dojść do uszkodzenia modułu zawracania. Bufor 14 jest zatrzymywany za modułem 7 czytnika kodów w momencie, kiedy bufor 15 znajduję się na module zawracania 35, wówczas bufor 14 jest zwalniany. Odległość pomiędzy buforem 14 oraz 15 jest tak dobrana, żeby w momencie opuszczania przez bufor 15 modułu zawracania 35, bufor 14 zaczyna wjeżdżać na moduł 35.

Ponieważ pomiar realizowany modułem 9 skanera laserowego realizowany jest dłużej niż modułem 8 wizyjnym, bufor 16 pełni rolę bufora oczekującego przed pomiarem modułem 9 skanera laserowego. Bufor 17 pełni rolę bufor oczekującego, który jest zatrzymany do momentu opuszczenia modułu zawracania 36, przez paletę znajdującą się przed buforem 17. Zastosowanie bufora 17 zabezpiecza moduł zawracania 36 przed nadmiernym obciążeniem, które może skutkować uszkodzeniem modułu 36.

Głównym elementem modułu 7 czytnika kodów pierwszej stacji pomiarowej jest czytnik 19 kodów dwuwymiarowych przytwierdzony do wspornika 18. Kod kreskowy, QR lub typu Data Matrix jest umieszczony na pobocznicy formy 6 w dolnej jej części, w jednej pozycji kątowej względem osi formy 6. Przy czym w module 7 czytnika kodów pod miejscem, w jakim zatrzymywana jest forma 6, umieszczony jest pneumatyczny moduł podnosząco-obrotowy 20, pozwalający na podniesienie palety 4 wraz z formą 6 oraz jej jednoczesny obrót o 180°, aby wykonać pełny obrót o 360° należy dwukrotnie podnieść formę 6 i za każdym razem wykonać pół obrotu.

Głównymi elementami modułu 8 wizyjnego drugiej stacji pomiarowej jest kamera cyfrowa wysokiej rozdzielczości 21 i obiektyw telecentryczny 22. Moduł 8 wizyjny jest umieszczony na liniale śrubowym 23 napędzanym serwosilnikiem 24. W torze wizyjnym zamontowany jest pierścieniowy oświetlacz górny 25 oraz panelowy podświetlacz dolny 26. W module 8 wizyjnym paleta 4 utrzymywana jest nieruchomo, za pomocą blokady 12, na transporterze pasowym 2 i w tym czasie wykonywane są obrazy formy dla dwóch położeń układu wizyjnego względem formy 6.

Głównym elementem modułu 9 skanera laserowego trzeciej stacji pomiarowej jest półautomatyczny skaner laserowy 27 zamocowany na śrubowym napędzie liniowym 28. Napęd liniowy 28 napędzany jest przyłączonym do niego serwosilnikiem 29 umożliwia zeskanowanie powierzchni wewnętrznej formy 6.

Moduł 9 skanera laserowego zawiera trwale zabudowany i przytwierdzony za pomocą wspornika 37 do ramy 1 czujnik optoelektroniczny 30 położenia adaptera 5 formy 6. Czujnik optoelektroniczny 30 umieszczony jest trwale w module 9 skanera laserowego, a pod transporterem pasowym 2 w obrębie modułu 9 skanera laserowego umieszczony jest podnośnik 31. Głowica skanera laserowego 27 przemieszcza się względem mierzonej formy 6 i wykonuje serię pomiarów powierzchni wewnętrznej formy 6. Po wykonaniu pomiarów paleta 4 z formą 6 jest opuszczana na transporter 2.

Sposób do zautomatyzowanej kontroli jakości zwłaszcza osiowosymetrycznych form szklarskich według wynalazku polega na tym, że w pierwszym kroku operator urządzenia po wyborze w liczby kontrolowanych form 6, ustawia kontrolowane formy na paletach 4 z adapterami 5 w buforze załadowczym 3 i następnie uruchamia urządzenie.

Palety 4 przemieszcza się automatycznie na transporterze pasowym 2, zatrzymując je na kolejnych stacjach pomiarowych wyposażonych w moduły pomiarowe 7, 8, 9, przy czym stacje pomiarowe wyposażone są w czujniki 13 obecności palet 4 oraz blokady ruchu 12. Pierwszą stacją pomiarową za buforem załadowczym 3 jest moduł 7 czytnika kodów , w którym odczytywany jest kod kreskowy lub QR lub Data Matrix wygrawerowany na formie 6.

Do odczytania kodu konieczne jest uniesienie palety 4 z formą 6 i obrócenie jej w pełnym zakresie 360° tak, aby czytnik kodów 19 miał możliwość zarejestrowania pełnego obrazu z kodem niezależnie od położenia kodu. W celu obrotu formę 6 wraz z paletą 4 w unosi się za pomocą pneumatycznego modułu podnosząco-obrotowego 20, przy czym jednokrotne podniesienie palety 4 wraz z formą 6 powoduje jej obrót o 180°, a aby wykonać pełny obrót o 360° dwukrotnie podnosi się formę 6 i za każdym razem wykonać pół obrotu.

Jeśli zeskanowany typ formy 6 nie zgadza się z typem formy 6 ustawionym w programie sterującym paleta 4 z formą 6 opuszcza moduł 7 czytnika kodów i zatrzymuje się w buforze odbiorczym 14 modułu 7 czytnika kodów, po czym urządzenie wstrzymuje proces sprawdzania form 6, czekając na reakcję ze strony użytkownika.

Jeżeli odczytany kod formy jest zgodny z ustawionym w programie, paleta 4 z formą 6 przemieszcza się poprzez bufor pośredni 15 do kolejnej stacji pomiarowej zawierającej moduł 8 wizyjny , w którym umieszczony jest system wizyjny, służący do kontroli średnicy górnej i dolnej formy 6 oraz w ograniczonym zakresie do kontroli stanu powierzchni formy.

W procesie inspekcji wizyjnej wykonywane są cztery obrazy dla każdej kontrolowanej formy 6, w dwóch położeniach układu wizyjnego (położenie górne i dolne) oraz dla dwóch konfiguracji układu oświetleniowego (oświetlenie przednie i wsteczne). Ograniczona głębia ostrości zastosowanego obiektywu telecentrycznego 22 wymaga zmiany położenia układu wizyjnego. Pozycjonowanie to realizuje się za pomocą napędu liniowego śrubowego 23 napędzanego serwosilnikiem 24. Ponieważ rejestracja obrazów form jest procesem krótkotrwałym, dlatego paleta 4 z formą 6 podczas pomiarów pozostaje w stałym kontakcie z pasem transportera 2 bez funkcji unoszenia. W module 8 wizyjnym paletę 4 utrzymuje się nieruchomo, za pomocą blokady 12 na transporterze pasowym 2 i w tym czasie wykonuje się obrazy formy dla dwóch położeń układu wizyjnego względem formy 6.

Następnie paletę 4 z formą 6 przemieszcza się przez bufor pośredni 16 do trzeciej stacji pomiarowej modułu 9 skanera laserowego, służącego do skanowania profili powierzchni wewnętrznej formy 6.

Zapewnienie wysokiej dokładności i powtarzalności położenia bazowego górnej powierzchni adaptera 5, na której umieszczana jest forma 6 podczas inspekcji prowadzi się za pomocą dodatkowego czujnika optoelektronicznego 30 mierzącego położenie adaptera 5 formy 6. Czujnik optoelektroniczny 30 umieszczony jest na stałe w module 9 skanera laserowego. Po podniesieniu formy 6 wraz z adapterem 5 i paletą transportową 4 przez podnośnik 31, czujnik 30 dokonuje bezkontaktowego pomiaru aktualnego położenia górnej powierzchni adaptera 5, która stanowi bazę pomiarową dla kontrolowanej formy 6. Względem zmierzonej bazy wykonywane są kolejne zaprogramowane pomiary średnicy wewnętrznej formy 6, realizowane na ustalonych wysokościach, za pomocą skanera laserowego 27.

Operator urządzenia decyduje o liczbie pomiarów oraz wysokość, na której będzie realizowany pomiar. W przypadku otrzymaniu precyzyjnych wyników pomiarów wytypowanego obszaru formy wykonanych modułem 8 wizyjnym, pomiary modułem 9 skanera laserowego mogą zostać ograniczone do tylko kilku skanów. Liczba skanów uzależniona jest również od wewnętrznego kształtu formy, dla bardziej złożonych kształtów liczba skanów może wynosić kilkadziesiąt pomiarów. Do wyznaczania położenia bazowego zastosowano laserowy czujnik triangulacyjny 30 typu 1D.

Przed każdym pomiarem wykonywana jest kalibracja skanera laserowego 30, którą prowadzi się tak, że wykonuje się dwa skany powierzchni wewnętrznej pierścienia kalibracyjnego 32. W celu ograniczenia wpływu drgań podczas pomiaru paletę 4 z formą 6 unosi się z transportera 2 za pomocą podnośnika 31. Głowicę skanera laserowego 27 przemieszcza się względem mierzonej formy 6 i wykonuje serię pomiarów powierzchni wewnętrznej formy 6. Po wykonaniu pomiarów paletę 4 z formą 6 opuszcza się na transporter 2.

Ze względu na długi czas pomiaru, w porównaniu z kontrolą za pomocą systemu wizyjnego, w zależności od ustawień w programie sterującym możliwe jest pominięcie procedury skanowania powierzchni wewnętrznej formy.

Następnie paleta z formą przemieszczana jest poprzez bufor pośredni 17 z powrotem do bufora załadowczego 3. Bufory 15, 16 oraz 17 służą również jako stacje postojowe dla palet 4 oczekujących na zwolnienie miejsca w kolejnej stacji pomiarowej.

Bufor załadowczy 3 wyposażony jest w sygnalizację świetlną 32 za pomocą kolorowych diod elektroluminescencyjnych 33, 34. Skontrolowane formy 6 po wykonanych pomiarach wracają kolejno na początkowe pozycje w tej samej kolejności. Po zakończeniu procesu inspekcji wszystkich sześciu form 6 odpowiednie kolory diod włączają się nad poszczególnymi formami 6. Załączona dioda 33 w kolorze zielonym oznacza formę 6 poprawną, której zmierzone parametry mieszczą się w przyjętych progach tolerancji, natomiast migająca czerwona dioda 34 sygnalizuje formę 6 wadliwą, nie spełniającą założonych parametrów, bez kodu 2D lub formę innego typu niż wybrana przez operatora. Po sprawdzeniu wszystkich form 6 inspekcja jest zatrzymywana, aż do czasu załadowania kolejnego zestawu form i wyzwolenia badań przez operatora systemu.

W celu zapewnienia pełnej funkcjonalności systemu optoelektronicznego do kontroli stanu zużycia form bardzo korzystne jest, gdy umieszczony na formie kod typu Data Matrix zawiera oprócz wymaganego typu formy również indywidualny, niepowtarzalny numer identyfikacyjny. Dzięki temu w każdej chwili po wykonanej kontroli istnieje możliwość sprawdzenia stanu formy, odczytując kod na podstawie informacji zapisanych w bazie danych systemu informatycznego.

Urządzenie umożliwia wprowadzanie dwóch poziomów tolerancji wymiarów formy. Pierwszy poziom dotyczy tolerancji wymiarowej w zakresie danego typu zestawu formującego. W tym przypadku zmierzone wartości pomiarowe wszystkich kontrolowanych form porównywane są z odpowiednimi wartościami nominalnymi uzyskanymi na podstawie dokumentacji technicznej.

Rozszerzeniem metody analizy danych jest natomiast zaproponowany drugi poziom tolerancji wymiarowej w zakresie danego kompletu formującego. Tolerancje wymiarowe w zakresie całego kompletu form nie powinny być zbyt duże, ponieważ formy współpracują z pozostałym oprzyrządowaniem: wybijaki, wytłoczniki, pierścienie i muszą być odpowiednio spasowane. Teoretycznie inny komplet form może mieć nieco inne wymiary względem wartości nominalnych, natomiast nie może być dużych różnic w tym samym komplecie.

W celu realizacji pomiarów w drugim wariancie konieczna jest archiwizacja na komputerze wyników pomiarowych dla całego kompletu form.

Dodatkowo w celu wykonania kalibracji układów pomiarowych zastosowanych w systemie do kontroli stanu zużycia form zostały opracowane i wykonane cztery wzorce: cylindryczny wzorzec (o dwóch średnicach) do kalibracji skanera laserowego, stożkowy wzorzec do wyznaczania położenia pionowego skanera laserowego, cylindryczny (niski) wzorzec do kalibracji układu wizyjnego oraz cylindryczny (wysoki) wzorzec do ustawiania prostopadłości układu wizyjnego.

Wzorce nie są wyposażeniem stałym systemu kontroli stanu zużycia form. Procedura justowania układu wizyjnego musi być przeprowadzana każdorazowo po demontażu elementów układu wizyjnego lub elementów układu pozycjonowania.

W przypadku prawidłowego ustawienia układu wizyjnego względem podstawy (w postaci palety) na zarejestrowanym obrazie wzorca wymiar wewnętrzny ma taką samą wartość niezależnie od położenia kątowego. W przypadku nieprawidłowego ustawienia układu wizyjnego względem podstawy (ustawienie nieprostopadłe) na zarejestrowanym obrazie wzorca można zaobserwować, że wymiar wewnętrzny dla różnych położeń kątowych ulega zmianie. Występujący efekt jest tym większy, im większy jest kąt pochylenia układu wizyjnego względem podstawy.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do zautomatyzowanej kontroli jakości zwłaszcza osiowosymetrycznych form szklarskich zawierające ramę nośną (1), wykonaną korzystnie z profili aluminiowych, do której w górnej płaszczyźnie ramy zamocowany jest transporter pasowy (2), znamienne tym, że transporter pasowy (2) przebiega przez całą długość ramy (1), tak że co najmniej dwa odcinki transportera pasowego (2) są równoległe do przedniej i tylnej belki tworzącej ramę nośną (1), w przedniej części urządzenia, przed transporterem pasowym (2), umieszczony jest bufor załadowczy (3) paletami (4), na których pośrednio, za pomocą adapterów (5), umieszczone są formy (6) poddawane inspekcji, nad transporterem pasowym (2) umieszczone są stacje pomiarowe, z których pierwsza stacja obejmuje moduł (7) czytnika kodów, druga stacja to moduł (8) wizyjny, a trzecia stacja to moduł (9) skanera laserowego, w dolnej części ramy (1), poniżej przenośnika transportowego (2) umieszczone są szafki z elementami automatyki (10) i pneumatyki (11) do sterowania urządzeniem, każda stacja pomiarowa zamontowana nad transporterem pasowym (2) zawiera co najmniej jedną blokadę ruchu (12) oraz co najmniej jeden czujnik (13) obecności palety (4), a pomiędzy stacjami pomiarowymi, w których znajdują się moduły pomiarowe (7, 8, 9), umieszczone są bufory pośrednie (14, 15, 16, 17), a elementem pierwszej stacji z modułem (7) czytnika kodów jest czytnik (19) kodów dwuwymiarowych przytwierdzony do wspornika (18), a kod kreskowy, QR lub typu Data Matrix jest umieszczony na pobocznicy formy (6), w dolnej jej części, w jednej pozycji kątowej względem osi formy (6), a w pierwszej stacji pomiarowej (7) pod miejscem w jakim zatrzymywana jest forma (6) umieszczony jest pneumatyczny moduł podnosząco-obrotowy (20), podnoszący palety (4) wraz z formą (6) oraz powodujący jej jednoczesny obrót o 180°.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1 znamienne tym, że bufor załadowczy załadowany jest sześcioma paletami (6), a moduł (7) czytnika kodów obejmuje czytnik kodów kreskowych i/lub data matrix i/lub QR.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 znamienne tym, że bufor załadowczy (3) wyposażony jest w sygnalizację świetlną (32).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3. znamienne tym, że sygnalizacja świetlna (32) ma postać kolorowych diod elektroluminescencyjnych (33, 34).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4 znamienne tym, że transporter pasowy (2) wykonany jest w systemie TR 2plus i jest to modułowy transporter pasowy, w którym tory główne - pasy, pracują w trybie ciągłym, zaś do zatrzymywania palet w celu wykonania czynności na produktach znajdujących się na nich służą dodatkowe zabudowane wzdłuż toru transportowego elementy wykonawcze takie jak stopery, dampery, pozycjonery i podnośniki.
6. 6. Urządzenie według któregokolwiek z wcześniejszych zastrzeżeń znamienne tym, że każda sekcja transportera napędzana jest samodzielnie.
7. 7. Urządzenie według któregokolwiek z wcześniejszego zastrzeżeń znamienne tym, że głównymi elementami modułu (8) wizyjnego jest kamera cyfrowa wysokiej rozdzielczości (21) i obiektyw telecentryczny (22), moduł (8) wizyjny jest umieszczony na liniale śrubowym (23) napędzanym serwosilnikiem (24), w torze wizyjnym zamontowany jest pierścieniowy oświetlacz górny (25) oraz panelowy podświetlacz dolny (26), a w module (8) wizyjnym paleta (4) utrzymywana jest nieruchomo, za pomocą blokady (12), na transporterze pasowym (2).
8. 8. Urządzenie według któregokolwiek z wcześniejszego zastrzeżeń znamienne tym, że głównym elementem modułu (9) skanera laserowego jest półautomatyczny skaner laserowy (27) zamocowany na śrubowym napędzie liniowym (28), napęd liniowy (28) napędzany jest przyłączonym do niego serwosilnikiem (29) umożliwia zeskanowanie powierzchni wewnętrznej formy (6).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8 znamienne tym, że moduł (9) skanera laserowego zawiera trwale zabudowany i przytwierdzony za pomocą wspornika (37) do ramy (1) czujnik optoelektroniczny (30) położenia adaptera (5) formy (6), który umieszczony jest trwale w module (9) skanera laserowego, a pod transporterem pasowym (2) w obrębie modułu (9) skanera laserowego umieszczony jest podnośnik (31).
10. 10. Sposób do zautomatyzowanej kontroli jakości zwłaszcza osiowosymetrycznych form szklarskich znamienny tym, że w pierwszym kroku operator urządzenia po wyborze w liczby kontrolowanych form (6), ustawia kontrolowane formy na paletach (4) z adapterami (5) w buforze załadowczym (3) i następnie uruchamia urządzenie, po czym palety (4) przemieszcza się automatycznie na transporterze pasowym (2), zatrzymując je na kolejnych stacjach pomiarowych obejmujących moduły pomiarowe (7, 8, 9), wyposażonych w czujniki (13) obecności palet (4) oraz blokady ruchu (12) i powadzi się kolejno obserwacje tak, że w stacji pierwszej za buforem załadowczym (3) w stacji identyfikacji formy (7), odczytuje się kod kreskowy lub QR lub Data Matrix wygrawerowany na formie (6), po czym, jeżeli odczytany kod formy jest zgodny z ustawionym w programie, paleta (4) z formą (6) przemieszcza się poprzez bufor pośredni (15) do kolejnej stacji pomiarowej, w której umieszczony jest system (8) wizyjny, służący do kontroli średnicy górnej i dolnej formy (6) oraz w ograniczonym zakresie do kontroli stanu powierzchni formy, a następnie paletę (4) z formą (6) przemieszcza się przez bufor pośredni (16) do stacji modułu (9) skanera laserowego, służącego do skanowania profili powierzchni wewnętrznej formy (6), do odczytania kodu kreskowy lub QR lub Data Matrix unosi się palety (4) z formą (6) i obraca je w pełnym zakresie 360° tak, że czytnik kodów (19) rejestruje pełny obraz z kodem niezależnie od położenia kodu, a w celu obrotu formę (6) wraz z paletą (4) w unosi się za pomocą pneumatycznego modułu podnosząco-obrotowego (20), przy czym jednokrotne podniesienie palety (4) wraz z formą (6) powoduje jej obrót o 180°, a aby wykonać pełny obrót o 360° dwukrotnie podnosi się formę (6) i za każdym razem wykonać pół obrotu, przy czym jeśli zeskanowany typ formy (6) nie zgadza się z typem formy (6) ustawionym w programie sterującym paleta (4) z formą (6) opuszcza stację (7) i zatrzymuje się w buforze odbiorczym (14) czytnika kodów, po czym wstrzymuje się proces sprawdzania form (6), czekając na reakcję ze strony użytkownika.
11. 11. Sposób według zastrz. 10 znamienny tym, że w procesie inspekcji wizyjnej wykonywane są cztery obrazy dla każdej kontrolowanej formy (6), w dwóch położeniach układu wizyjnego położenie górne i dolne oraz dla dwóch konfiguracji układu oświetleniowego, a pozycjonowanie realizuje się za pomocą napędu liniowego śrubowego (23) napędzanego serwosilnikiem (24), a podczas pomiarów paleta (4) pozostaje w stałym kontakcie z pasem transportera (2), a w stacji drugiej modułu (8) wizyjnego paletę (4) utrzymuje się nieruchomo, za pomocą blokady (12) na transporterze pasowym (2) i w tym czasie wykonuje się obrazy formy dla dwóch położeń układu wizyjnego względem formy (6).
12. 12. Sposób według zastrz. 10 albo 11 znamienny tym, że w buforze (16) zatrzymuje się palety przed pomiarem modułem (9) skanera laserowego , a bufor (17) zatrzymuje się do momentu opuszczenia modułu zawracania (36), przez paletę znajdującą się przed buforem (17).
13. 13. Sposób według zastrz. 10 albo 11, albo 12 znamienny tym, że podczas inspekcji obserwacje prowadzi się za pomocą dodatkowego czujnika optoelektronicznego (30) mierzącego położenie adaptera (5) formy (6), czujnik optoelektroniczny (30) umieszczony jest na stałe w module skanera laserowego, a po podniesieniu formy (6) wraz z adapterem (5) i paletą transportową (4) przez podnośnik (31), czujnikiem (30) dokonuje bezkontaktowego pomiaru aktualnego położenia górnej powierzchni adaptera (5), i wartość tą przyjmuje się jako bazę pomiarową dla kontrolowanej formy (6), tak że względem zmierzonej bazy wykonywane są kolejne zaprogramowane pomiary średnicy wewnętrznej formy (6), realizowane na ustalonych wysokościach, za pomocą skanera laserowego (27).
14. 14. Sposób według zastrz. 13 znamienny tym, że do wyznaczania położenia bazowego stosuje się laserowy czujnik triangulacyjny (30) typu 1D, a przed każdym pomiarem wykonuje się kalibrację skanera laserowego (27) tak, że wykonuje się dwa skany powierzchni wewnętrznej pierścienia kalibracyjnego (32).
15. 15. Sposób według zastrz. 13 albo 14 znamienny tym, że paletę (4) z formą (6) unosi się z transportera (2) za pomocą podnośnika (31), głowicę skanera laserowego (27) przemieszcza się względem mierzonej formy (6) i wykonuje się serię pomiarów powierzchni wewnętrznej formy (6), a po wykonaniu pomiarów paletę (4) z formą (6) opuszcza się na transporter (2).