PT2032937E - Aparelho e método para medir a espessura da parede lateral de recipientes transparentes não cilíndricos - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO EPÍGRAFE: "APARELHO E MÉTODO PARA MEDIR A ESPESSURA DA PAREDE LATERAL DE RECIPIENTES TRANSPARENTES NÃO CILÍNDRICOS" A presente invenção refere-se à inspecção de recipientes transparentes para verificação de alterações comerciais que afectam as propriedades ópticas dos recipientes, e mais particularmente a um aparelho e método para medir electro-opticamente a espessura da parede lateral de recipientes transparentes não redondos.

Antecedentes e Sumário da Invenção Têm sido utilizadas técnicas electro-ópticas para medir a espessura da parede lateral de recipientes transparentes. Por exemplo, a Patente Norte Americana N°.6,806,459 revela um aparelho e método para medir a espessura da parede lateral de um recipiente, que inclui um transportador para mover o recipiente transversalmente do seu eixo, através duma estação de inspecção, enquanto roda simultaneamente o recipiente em torno do seu eixo, "rolando" o recipiente ao longo de uma guia na estação de inspecção. Uma fonte de luz e um sistema de lentes de iluminação dirigem, para a parede lateral do recipiente, um feixe de luz linear tendo uma dimensão longa, perpendicular ao eixo do recipiente, paralela à direcção do movimento através da estação de inspecção e de comprimento suficiente para iluminar a parede lateral do recipiente à medida que esta rola ao longo da guia na estação de inspecção. Um sistema de lentes de visualização anamórficas dirigem, para um sensor de luz, a energia luminosa reflectida de porções das 1 superfícies das paredes laterais exterior e interior que são perpendiculares à energia de luz de iluminação. Um processador de informação é responsivo à energia luminosa dirigida para o sensor de luz, pelo sistema de lentes de visualização, para determinar a espessura do recipiente entre as superfícies das paredes laterais externa e interna, à medida que o recipiente desliza ao longo da guia. Embora o aparelho e método revelados na referida patente sejam adequados para medir a espessura da parede lateral dos recipientes redondos, tal aparelho e método não são adequados para medir a espessura da parede lateral dos recipientes não redondos que não podem ser fabricados para rolar ao longo da guia, na estação de inspecção. A Patente FR-A-2 544 856 descreveu a medição da espessura da parede lateral duma garrafa transparente não redonda. A Patente Norte Americana 5,291,271 revela um aparelho e método para medição electro-óptica da espessura de uma parede dum recipiente. Uma fonte de luz dirige um feixe de luz para a superfície exterior do recipiente num tal ângulo que uma porção do feixe de luz é reflectida da superfície exterior, e uma porção é refractada para a parede do recipiente, reflectida da superfície da parede interior e então re-emerge da superfície da parede exterior. Um sistema de lentes está disposto entre um sensor de luz e a parede do recipiente para concentrar no sensor, a energia eléctrica reflectida das superfícies das paredes laterais exterior e interior. 0 sistema de lentes tem um plano de imagem no qual se coloca o sensor e um plano de objectos colinear com o feixe de luz de iluminação. 0 recipiente é seguro numa posição fixa e rodado em torno do seu eixo. Um processador de informação digitaliza o sensor pelos aumentos da rotação do recipiente, e determina a espessura da parede do recipiente entre as superfícies exterior e interior, como função da separação entre os pontos de incidência das energias de luz reflectidas no sensor. Se 2 bem que o aparelho e método revelados nesta patente seja de novo adequado para medição da espessura da parede lateral de recipientes redondos, tal aparelho e método não é adequado para medir a espessura da parede lateral de recipientes não redondos tanto que o feixe de iluminação não pode detectar ondulações na parede lateral de um recipiente não redondo à medida que o recipiente roda. É um objecto geral da presente invenção fornecer um aparelho e método para medir a espessura da parede lateral dos recipientes transparentes não redondos. A invenção é definida nas Reivindicações independentes N°.l e N° .3.

Aparelho para inspeccionar a espessura da parede lateral de recipientes transparentes não redondos, de acordo com um aspecto da presente invenção, inclui um transportador para fixar um recipiente numa posição estacionária e rodar o recipiente em torno de um eixo. Uma fonte de luz dirige a energia luminosa para uma parede lateral do recipiente no transportador. Um sistema de lentes anamórficas tendo um eixo do sistema de lentes dirige, para um sensor de luz, a energia reflectida de porções das superfícies interior e exterior da parede lateral do recipiente que são substancialmente paralelas ao eixo do sistema de lentes. 0 termo "substancialmente paralelo" significa que as superfícies da parede lateral do recipiente são paralelas ao eixo do sistema de lentes dentro dum ângulo de aceitação estreito do sistema de lentes, tal como um ângulo de aceitação de Io numa modalidade exemplar da invenção. Um processador de informação é responsivo ao sensor para determinar a espessura da parede lateral pelos aumentos da rotação do recipiente como uma função da separação no sensor entre as energias de luz reflectidas das paredes interior e exterior da parede lateral do recipiente.

Um aparelho para inspeccionar a espessura da parede lateral de recipientes transparentes não redondos, de acordo 3 com outro aspecto da presente invenção, inclui um transportador para apresentação sequencial de recipientes, e fixação de cada recipiente um de cada vez, em posição fixa, enquanto se roda o recipiente em torno de um eixo. Uma fonte de luz dirige a energia luminosa para uma parede lateral de um recipiente conforme é seguro e rodado no transportador. Um sistema de lente anamórfica possuindo um eixo do sistema de lente que dirige para um sensor de luz porções de energia luminosa reflectida a partir das superfícies interior e exterior da parede lateral do recipiente em planos substancialmente perpendiculares ao eixo do sistema de lentes. 0 termo "substancialmente perpendicular" refere-se à energia luminosa reflectida em planos perpendiculares ao eixo do sistema de lentes dentro de um ângulo de estreita aceitação do sistema de lentes, tal como Io, numa modalidade exemplar da descrição. As porções de energia luminosa, reflectidas das superfícies interior e exterior da parede lateral do recipiente, em planos substancialmente perpendiculares ao eixo do sistema de lentes, varrem para trás e para a frente ao longo do sistema de lentes anamórfico, à medida que o recipiente roda, devido ao não arrendondamento do recipiente. Um processador de informação é responsivo ao sensor de luz para determinar a espessura da parede lateral pelos aumentos da rotação do recipiente, como uma função da separação do sensor entre as porções de energia luminosa reflectida desde as superfícies externa e interna da parede lateral do recipiente.

Um método de inspecção da espessura da parede lateral de um recipiente não redondo, de acordo com um outro aspecto da presente invenção, inclui a fixação do recipiente numa posição fixa enquanto se roda o recipiente em torno de um eixo. Um feixe de luz linear é dirigido para uma parede lateral do recipiente, possuindo o feixe de luz linear uma longa dimensão perpendicular ao eixo de rotação. As porções do feixe de luz 4 reflectidas desde as superfícies interior e exterior da parede lateral do recipiente, que são substancialmente perpendiculares à energia luminosa dirigida para a parede lateral do recipiente, como verificado a partir de uma direcção paralela ao eixo, são direccionadas para um sensor de luz. A espessura da parede lateral do recipiente é determinada pelos aumentos da rotação do recipiente como uma função da separação do sensor entre as porções de energia luminosa reflectida a partir das superfícies interna e externa da parede lateral do recipiente.

Breve descrição dos desenhos A invenção, juntamente com objectos, características e vantagens adicionais e aspectos da mesma, serão melhor compreendidos a partir da descrição seguinte, das reivindicações anexas e dos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é um diagrama esquemático de um aparelho de medição da espessura da parede lateral de um recipiente, de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção; A Figura 2 é um diagrama esquemático de uma porção do aparelho ilustrado na Figura 1 mostrando os sistemas de lentes de iluminação e imagem da modalidade exemplar, em maior detalhe; A Figura 3 é uma perspectiva plana superior do sistema de lentes de iluminação da Figura 2, tirada na direcção 3 da Figura 2; A Figura 4 é uma perspectiva plana superior do sistema de lentes de imagem da modalidade exemplar da Figura 2, tirada na direcção 4 da Figura 2; A Figura 5 é uma ilustração esquemática das reflexões e refracções da energia luminosa na parede lateral do recipiente, constituindo um alargamento da porção da Figura 2 dentro da área 5; e 5

As Figuras 6A-6K são diagramas esquemáticos que ilustram as reflexões da parede lateral do recipiente, em fases sucessivas da rotação do recipiente.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas A Figura 1 é um diagrama esquemático dum aparelho 10 para inspeccionar a espessura da parede lateral de um recipiente transparente não redondo 12, tal como um recipiente de vidro, de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção. O aparelho 10 inclui um transportador 14 para apresentação, em sequência, de contentores 12, segurando-se cada recipiente 12, um de cada vez, em posição fixa, e rodando o recipiente em torno de um eixo 16. O eixo de rotação do recipiente é, preferivelmente, coincidente com o eixo central do recipiente, embora o eixo de rotação se possa afastar do eixo central do recipiente devido à oscilação ou semelhante causada pela malformação do recipiente. Um transportador exemplar 14, para apresentação sequencial de recipientes não redondos, que se encontram, um de cada vez, para inspecção, segurando-se os recipientes na posição fixa e rodando os recipientes em torno de um eixo para inspecção, está ilustrado na Patente Norte-Americana N°.6,557, 695. Ver também a Patente Norte-Americana N°.4,124,112 . Podem ser utilizados outros transportadores.

Uma fonte de luz 18 está disposta para dirigir a energia luminosa através de um sistema de lentes de iluminação 20 para a parede lateral do recipiente 12 seguro e rodado no transportador 14. A energia luminosa, reflectida a partir das superfícies interna e externa da parede lateral do recipiente é dirigida por um sistema de lentes de visualização anamórficas 22, para um sensor de luz 24. Um processador de informação 26 é responsivo ao sensor 24 para determinar a espessura da parede lateral pelos aumentos da rotação do recipiente como função da separação do sensor entre as energias luminosas reflectidas das superfícies interna e 6 externa da parede lateral do recipiente. A informação da espessura da parede lateral pode ser apresentada a um operador num visor 28 e/ou pode ser usado pelo processador de informação para activar um mecanismo de rejeição associado ao transportador para separar os recipientes tendo uma espessura da parede lateral fora de um limite desejado. Os dados da espessura da parede lateral podem, por exemplo, ser armazenados ou, por outro lado, utilizados para análise e controle do sistema de produção.

As Figuras 2 e 3 ilustram uma modalidade exemplar de um sistema de lentes de iluminação 20, pormenorizado. A fonte de luz 18, que é preferivelmente um laser que fornece um feixe de produção colimado de diâmetro reduzido, dirige o feixe de produção através do sistema de lentes de iluminação 20. O feixe é espalhado por uma ventoinha pela lente 30 e colimado pela lente 32. Este feixe converge pela lente 34 num feixe de luz muito estreito ou linear no local médio do lado do contentor, preferivelmente uma posição cerca de a meio caminho entre a posição da parede lateral da Fig.6A e a posição da parede lateral da Figura 6F. Este feixe de luz linear 36 (Figura 3) tem, preferencialmente, uma dimensão longa perpendicular ao eixo 16. A extensão do feixe de luz linear 36 é coordenada com as dimensões do recipiente para produzir reflexões através das posições das Figuras 6A-6K. Na modalidade exemplar ilustrada na descrição, o sistema de lentes de iluminação 20 inclui lentes cilíndricas sequenciais 30, 32, 34. Podem utilizar-se outros sistemas ópticos para converter a produção da fonte de luz 18 num feixe de luz linear na parede lateral do recipiente.

Referindo agora as figuras 2 e 4, o sistema de lentes de visualização 22 é um sistema de lentes anamórficas. Na modalidade exemplar ilustrada, o sistema de lentes 22 inclui, preferivelmente, uma lente cilíndrica 38 e uma lente fresnel 40. A combinação duma lente cilíndrica 38 e duma lente 7 fresnel 40 tem um plano de imagem no qual o sensor 24 está disposto e um plano do objecto colinear com a extensa dimensão do feixe de luz de iluminação linear 36 na superfície da parede lateral externa do recipiente 12. Como representado na Figura 5, o feixe de iluminação 36 intersecta a superfície exterior da parede lateral do recipiente 12, sendo uma porção 42 reflectida da superfície da parede lateral exterior e sendo uma porção 44 refractada para a parede lateral do recipiente, reflectida desde o interior da superfície interna da parede lateral do recipiente, e re-emergindo da superfície exterior da parede lateral do recipiente. O sistema de lente anamórfica 22 funciona para dirigir, para um sensor 24, as energias luminosas 42, 44, reflectidas a partir das porções da superfície interior e exterior da parede lateral do recipiente que são substancialmente paralelas ao eixo 46 (Figura 4), do sistema de lentes anamórficas 22. Conforme indicado de outra forma, o sistema de lente anamórfica 22 funciona para direccionar, para o sensor 24, porções de energias luminosas reflectidas 42, 44, que são reflectidas em planos substancialmente perpendiculares ao eixo do sistema de lentes 46. Os termos "substancialmente paralelos" e "substancialmente perpendiculares" referem-se a porções da superfície reflectora ou a energia de luz reflectida que se encontram dentro do estreito ângulo de aceitação do sistema de lente anamórfica, tal como um ângulo de Io, numa modalidade exemplar da descrição. A energia de luz reflectida 48 (Figura 4), que não se encontra dentro deste estreito ângulo de aceitação do sistema de lentes 22 - i.e., não é reflectido a partir duma porção de superfície que é substancialmente paralela ao eixo do sistema de lente 46 e não é reflectida num plano que é substancialmente perpendicular ao eixo 46 - é dirigido para fora do sensor 24. Por outras palavras, a energia de luz reflectida deve ser reflectida das porções da superfície que são substancialmente perpendiculares aos raios do feixe de 8 iluminação 36, como visto a partir duma direcção paralela ao eixo 16, isto é, a partir da direcção da Figuras 3 e 4. 0 sensor de luz 24 compreende, preferivelmente, um sensor de luz de disposição linear, no qual os elementos do sensor de luz estão dispostos ao longo de uma linha num plano que inclui o eixo de rotação do recipiente 16. 0 sensor de luz 24 pode compreender, alternativamente, um sensor de distribuição de área no qual apenas uma porção é utilizada para fins de medição da espessura da parede. 0 eixo do sistema de lente anamórfica 46 (Figura 4) é preferivelmente perpendicular ao eixo de rotação 16 (Figura 1).

As Figuras 6A-6K ilustram o funcionamento do aparelho 10. Na Figura 6A, um primeiro canto 50 da parede lateral do recipiente opõe-se ao sensor de luz 24, de forma a que as superfícies interna e externa, no canto 50, são substancialmente paralelas ao eixo do sistema de lentes anamórficas 22 de visualização, e as porções 42, 44 da energia de luz reflectida a partir do canto 50, são substancialmente perpendiculares ao eixo do sistema de lentes 22 e são direccionadas para o sensor 24. Na Figura 6B, o recipiente 12 foi rodado na direcção 52, de forma a que as energias de luz 42, 44, reflectidas das porções da parede lateral do recipiente, perto do canto 50, que são substancialmente paralelas ao eixo do sistema de lentes 22 têm um sistema de lentes "ascendente" 12. Nas Figuras 6C-6F, as reflexões 42, 44 das porções da parede lateral do recipiente, que são substancialmente paralelas ao eixo do sistema de lentes 22, moveram inicialmente para cima o sistema de lentes (Figura 6C) e depois moveram para baixo o sistema de lentes (Figuras 6D-6F) até que as reflexões das porções da parede lateral do recipiente que são substancialmente paralelas ao eixo do sistema de lentes 22 encontram-se a meio ponto da parede lateral do recipiente entre o canto 50 (Figura 6F) e o canto seguinte 54 (Figura 6G), na direcção 52 da rotação do 9 recipiente. Entre a posição da figura 6F, e a posição da figura 61, as reflexões 42, 44 das porções da parede lateral do recipiente, que são substancialmente paralelas ao eixo do sistema de lentes de imagem "movem para baixo" a extensão do sistema de lentes, quer dizer, que as porções de luz reflectida 42, 44, que são substancialmente perpendiculares ao eixo do sistema de lentes "movem para baixo" o sistema de lentes. A partir da posição da Figura 6J, para a posição da Figura 6K, o canto 54 move-se para uma posição oposta ao sistema de lentes 22, de tal forma que a Figura 6K é idêntica à Figura 6A excepto no facto de o canto da parede lateral, 50, na Figura 6A, ser agora substituído pelo canto da parede lateral 54, que se sucede, na Figura 6K. Este processo continua a partir da Figura 6k, preferivelmente durante, pelo menos, uma rotação completa do recipiente. Assim, as energias de luz 42, 44, reflectidas a partir das superfícies interna e externa da parede lateral do recipiente, em planos substancialmente perpendiculares ao eixo do sistema de lentes, varrem para trás e para a frente, ao longo do sistema de lentes anamórficas 22, devido à forma não redonda do recipiente, à medida que roda. O processador de informação 26, digitaliza o sensor 24, em incrementos da rotação do recipiente, que pode incluir aumentos angulares fixos da rotação do recipiente, incrementos de tempo fixos à medida que o recipiente roda a uma velocidade constante e/ou incrementos de tempo variáveis, conforme o recipiente acelera ou desacelera, e cria um mapa relativo à espessura da parede lateral do recipiente, como uma função do ângulo de rotação do recipiente.

Foi assim descrito um aparelho e método para determinar a espessura da parede lateral de um recipiente transparente não redondo que satisfaz completamente todos os objectos e objectivos apresentados previamente. A invenção foi apresentada em conjunto com uma modalidade exemplar, e foram 10 discutidas várias modificações e variações. Outras modificações e variações tornar-se-ão evidentes para os técnicos no ramo, de acordo com a apresentação anterior. Por exemplo, apesar do recipiente 12, na modalidade exemplar da invenção, possuir uma geometria de parede lateral arredondada "quadrada", será evidente que poderão ser utilizadas outras geometrias não redondas da parede lateral do recipiente, incluindo, por exemplo, geometrias triangulares, geometrias ovais, geometrias em forma de frasco, etc. Pretende-se que a invenção englobe todas as modificações e variações que se encontrem dentro do âmbito das reivindicações anexas.

Lisboa, 8 de Março de 2010 11

Claims (3)

1. REIVINDICAÇÕES 1- Aparelho para inspeccionar a espessura da parede lateral de um recipiente transparente não redondo, que inclui: Um transportador (14) para manter um recipiente (12), na posição fixa, e rodar o recipiente em redor de um eixo (16), Uma fonte de luz (18) para direccionar a energia de luz para uma parede lateral de um recipiente colocado no referido transportador, Um sensor de luz (24), para determinar a energia luminosa (44, 42) reflectida das porções das superfícies interior e exterior da parede lateral do recipiente, e um processador de informação (26) sensível ao referido sensor para determinar a espessura da parede lateral pelos incrementos da rotação do recipiente, em função da separação do referido sensor entre as energias luminosas reflectidas das superfícies interna e externa da parede lateral do recipiente; caracterizado por a referida fonte de luz (18) estar disposta para direccionar, para a referida parede lateral do recipiente, um feixe luminoso linear (36) tendo uma longa dimensão perpendicular ao referido eixo, e um sistema de lente anamórfica (22) tendo um eixo relativo ao sistema de lentes (46) para direccionar, para o referido sensor, energia luminosa (44, 42) reflectida a partir das porções das superfícies interna e externa da parede lateral do recipiente, que são substancialmente paralelas ao referido eixo do sistema de lentes.
2. 2- 0 aparelho, de acordo com a Reivindicação N°.l, caracterizado por se encontrar ainda disposto para que, quando em utilização, a referida energia de luz, reflectida a partir das referidas porções de superfície da parede lateral varra para trás e para a frente ao longo do referido sistema de 1 lentes, à medida que o recipiente roda, devido à forma não arredondada do recipiente.
3. 3- Um método de inspecção da espessura da parede lateral de um recipiente não redondo, caracterizado por incluir os passos de: a) manter o recipiente (12) numa posição fixa enquanto se roda o recipiente em torno de um eixo (16), b) direccionar um feixe luminoso linear (36) para uma parede lateral do recipiente, o referido feixe de luz linear tendo uma longa dimensão perpendicular ao referido eixo, c) direccionar para um sensor de luz, através de um sistema de lente anamórfica (22), porções (44, 42), do referido feixe de luz, reflectidas a partir das superfícies interna e externa da parede lateral do recipiente, que são substancialmente perpendiculares à energia de luz dirigida para a parede lateral do recipiente, como verificado de uma direcção paralela ao referido eixo, e d) determinar a espessura da parede lateral do recipiente, pelos aumentos da rotação do recipiente, como uma função da separação entre as porções de energia luminosa, no referido sensor, reflectida a partir das superfícies interna e externa da parede lateral do recipiente. Lisboa, 8 de Março de 2010 2