PT961113E - Inspecção de recipientes utilizando um único sensor de matrizes e fontes de luz pulsadas alternadamente - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO EPÍGRAFE: "INSPECÇÃO DE RECIPIENTES UTILIZANDO UM ÚNICO SENSOR DE MATRIZES E FONTES DE LUZ PULSADAS ALTERNADAMENTE" A presente invenção refere-se à inspecção de recipientes quanto às variações comerciais que afectam as propriedades ópticas dos recipientes, e mais particularmente a um método e aparelho para a inspecção de recipientes com base na comparação de imagens bidimensionais das porções inspeccionadas do recipiente.

Antecedentes e Objectos da Invenção

No fabrico de recipientes, tais como garrafas e jarros de vidro, podem ocorrer vários tipos de anomalias nas paredes laterais, base, fundo, colo, gargalo e/ou acabamentos dos recipientes. Estas anomalias, denominadas "variações comerciais", no ramo, podem afectar as técnicas comerciais para detectar as alterações comerciais que afectam as propriedades ópticas dos recipientes. 0 principio básico consiste no facto de uma fonte de luz estar posicionada para direccionar a energia de luz para o recipiente, e sendo uma câmara posicionada para receber uma imagem da(s) porçõe(s) do recipiente iluminadas pela fonte de luz. A fonte de luz pode ter uma intensidade uniforme, ou pode ser configurada para ter uma intensidade que varia através de uma dimensão da fonte de luz. As variações comerciais na porção do recipiente, iluminado pela fonte de luz, são detectadas como uma função da intensidade de luz na imagem do recipiente iluminado, recebida e armazenada na câmara. 1 A Patente Norte Americana N°. 4,579,227 descreve um método e aparelho para inspecção óptica e triagem de recipientes transparentes que possuem defeitos nas paredes laterais do recipiente. Os defeitos opacos e refractivos são detectados durante uma primeira e segunda revolução do recipiente, respectivamente, pelo que a extensão efectiva da fonte de luz, durante a primeira e segunda revolução, é diferente. Um processador de informação faz a distinção entre tais defeitos refractivos e opacos, no entanto não é mencionada a comparação das imagens.

Um aparelho de inspecção de garrafas preenchidas com um líquido é conhecido a partir da Patente JP 06 034573 A. Fontes de flashes de luz estão dispostos acima do plano do fundo do recipiente, e uma fonte de flashes de luz anular encontra-se disposta por baixo do fundo do recipiente. As fontes de luz acima e abaixo do fundo do recipiente são accionadas sucessivamente, e as imagens do fundo do recipiente , obtidas através do orifício da fonte de luz anular, a partir de luz transmitida e reflectida, são subtraídas uma da outra, electronicamente. Dessa forma, podem ser detectados os defeitos no fundo de uma garrafa preenchida com um líquido, tais como fissuras ou sujidade. A Patente Norte Americana US-A 4,945,228, atribuída ao presente titular, revela um aparelho para inspecção da superfície de vedação do acabamento de um recipiente, o qual inclui uma fonte de luz posicionada para direccionar a energia luminosa para a superfície de vedação do recipiente, à medida que o recipiente é seguro numa posição fixa e rodado em torno do seu eixo central. Uma câmara, que inclui um sistema linear ou um sistema (área) de matriz de elementos sensíveis à luz, é posicionada e orientada relativamente ao eixo de rotação do recipiente, para receber a energia de luz reflectida da superfície de vedação, tendo a câmara um campo de visão eficaz 2 limitado a uma porção angular, inferior à circunferência completa da superfície de vedação do recipiente. 0 sistema da câmara é digitalizado quanto aos aumentos da rotação do recipiente, para fornecer informação indicativa da intensidade de luz, em cada elemento do sistema, como uma função de tais incrementos, e são detectadas alterações comerciais na superfície de vedação do recipiente, como uma função de tal informação. 0 aparelho assim revelado está bem adaptado para detectar alterações comerciais que afectam a reflectividade da vedação superficial do recipiente, tais como alterações na linha de acabamento, tais como acabamentos de recipientes em bolha (blisters), pedra ou recipientes sujos. A Patente Norte Americana N°. 5,489,987 também propriedade da presente Requerente, revela um aparelho para inspecção da área de vedação superficial de um recipiente, o qual inclui uma fonte de luz posicionada para direccionar um feixe de energia luminosa reduzido, num ângulo agudo, para a área de vedação superficial de um recipiente, á medida que o recipiente é rodado em torno do seu eixo central. Um sensor de luz é disposto para receber o estreito feixe de energia luminosa, reflectido a partir da área de vedação superficial, e fornece um sinal de saída que varia em função da posição de incidência do feixe de luz reflectido sobre o sensor. Isto é, o feixe de luz reflectido é incidente sobre o sensor, numa posição que varia com a altura ou o nível da vedação superficial, em relação à fonte de luz e ao sensor, e o sensor caracteriza-se por fornecer um sinal de saída eléctrico que varia como função da posição de incidência do feixe de luz reflectido sobre o sensor. As variações na altura, na área de vedação superficial, são detectadas como uma função do sinal de saída do sensor. Numa modalidade, os pares fonte de luz/sensor, estão dispostos em lados diametralmente opostos do eixo do recipiente, e são detectadas a costura em relevo, 3 sulco e/ou gargalo, na superfície de vedação do recipiente, como uma função combinada de variações na posição de incidência dos feixes de luz reflectidos nos sensores, à medida que o recipiente roda. A Patente Norte Americana N°.5.896,195, também propriedade da presente Requerente, revela um método e aparelho para inspecção da superfície de vedação de um recipiente. Numa modalidade, a primeira e segunda fontes de luz dirigem a energia luminosa para a superfície de vedação de um recipiente, a partir de ângulos diferentes em relação ao eixo do recipiente e ao plano nominal da superfície de vedação. A energia de luz reflectida pela área da superfície de vedação do recipiente, provenientes da primeira e segunda fontes de luz, é dirigida para um sensor da área da matriz, de tal forma que o sensor efectivamente visualiza a área da superfície de vedação do recipiente, a partir de dois ângulos diferentes correspondentes aos ângulos de iluminação das fontes de luz.

As diferentes fontes de luz são de diferentes estrutura ou natureza para iluminar a superfície de vedação com luz, possuindo diferentes propriedades, bem assim como diferentes ângulos de iluminação para detectar diferentes características físicas e/ou dimensionais da superfície de vedação do recipiente. As fontes de luz são alternativamente energizadas e o sensor da área da matriz é digitalizado para desenvolver imagens sequenciais bidimensionais indicativas de diferentes características da superfície de vedação. Podem surgir imprecisões, associadas com o movimento do recipiente entre digitalizações sequenciais do quadro e incidência de luz ambiente, no sensor da área da matriz, durante cada quadro da imagem. Quando a matéria objecto deste pedido co-pendente é implementada, na denominada "extremidade fria" do processo de fabrico do recipiente, no qual o recipiente é mantido na posição fixa e rodado em torno do seu eixo central, o 4 recipiente não só sofrerá uma rotação finita entre as digitalizações sequenciais do quadro, mas poderá também oscilar lateralmente entre as digitalizações de quadro sequenciais. Da mesma forma, quando implementado na denominada "extremidade fria" do processo de fabrico, no qual um contentor se move numa direcção transversal ao seu eixo debaixo do aparelho de inspecção, a superfície de vedação do recipiente (ou outra área a ser inspeccionada) mover-se-á numa distância finita entre digitalizações de quadros sequenciais. É importante, na obtenção da informação de inspecção fiável, minimizar os efeitos de ambos, o movimento do recipiente e a luz ambiente, durante a operação de inspecção. É um objecto geral da presente invenção fornecer um método e aparelho de inspecção do recipiente, no qual um ou os dois objectivos são cumpridos.

Sumário da Invenção

Aparelho para inspecção de um recipiente, de acordo com uma modalidade presentemente preferida da invenção, inclui uma primeira fonte de luz para gerar energia luminosa de um primeiro caracter e direccionar a energia de luz para uma porção pré-determinada de um recipiente sob inspecção, e uma segunda fonte de luz para gerar energia luminosa de um segundo caracter, diferente do primeiro caracter e direccionar a referida energia de luz para a mesma porção pré-determinada do recipiente sob inspecção. Um sensor de luz da área da matriz está disposto para receber uma imagem bidimensional da porção do recipiente iluminada pela primeira e segunda fontes de luz. A primeira e segunda fontes de luz são sequencial e alternadamente energizadas, e uma primeira e segunda imagens bidimensionais, da porção do recipiente sob inspecção, são descarregadas do sensor. As alterações comerciais que afectam as propriedades ópticas dos recipientes são identificadas pela 5 comparação entre a primeira e segunda imagens bidimensionais, das respectivas fontes de luz, digitalizadas, provenientes do sensor. 0 sensor inclui, preferivelmente, uma instalação para digitalizar imagens bidimensionais, em quadros sequenciais, e a primeira e segunda imagens são obtidas pela digitalização de quadros sequenciais a partir do sensor, durante o que a primeira e segunda fontes de luz são alternativamente energizadas. A primeira e segunda fontes de luz são estroboscópicas durante os quadros de digitalização associados no sensor da área da matriz. Nalgumas modalidades da invenção, a primeira fonte de luz é estroboscópica na extremidade de um primeiro quadro de digitalização e a segunda fonte de luz é estroboscópica no inicio de um segundo quadro de digitalização, o que minimiza os efeitos do movimento do recipiente entre os quadros. Noutras modalidades da invenção, a integração da energia luminosa, nos elementos de pixel individuais do sensor, é controlada durante os quadros de digitalização para minimizar os efeitos da luz ambiente. A primeira fonte de luz é estroboscópica na extremidade do primeiro quadro, e a segunda fonte de luz pode ser estroboscópica na extremidade do segundo quadro, para minimizar os efeitos da luz ambiente. Alternativamente, a segunda fonte de luz pode ser estroboscópica no início do segundo quadro para minimizar os efeitos do movimento do recipiente, e os dados de pixéis podem ser desligados do sensor durante o segundo quadro, de forma a que os efeitos da luz ambiente são "borrifados" através da imagem do segundo quadro. Os efeitos da referida luz ambiente "borrifada" podem ser minimizados pela utilização das denominadas técnicas de detecção da magnitude das bordas para obter a imagem bidimensional do segundo quadro de digitalização, como uma 6 função da comparação entre os mesmos sinais do elemento de pixéis nas linhas digitalizadas adjacentes.

Um método de inspecção de um recipiente quanto às variações que afectam a aceitação comercial do recipiente, de acordo com outro aspecto da invenção, inclui os passos de direccionar, alternativamente, a primeira e segunda energia de luz, de caracter diferente, para uma porção do recipiente, obtendo-se uma primeira e uma segunda imagens bidimensionais da porção do recipiente durante a iluminação, pelas primeira e segundas energias luminosas, respectivamente, e detecção de alterações comerciais no recipiente que afectam as propriedades ópticas do recipiente por comparação da primeira e segunda imagens. A primeira e segunda energias luminosas são preferivelmente direccionadas, alternativamente, para um único sensor de área de matriz, para desenvolver as duas imagens bidimensionais da porção iluminada do recipiente e digitalização das duas imagens bidimensionais do sensor. As duas imagens bidimensionais são comparadas para detectar alterações comerciais no recipiente pela sobreposição de imagens, preferivelmente pela utilização de uma das imagens para prever áreas de possível ocorrência de variações nas outras imagens.

Nas modalidades preferidas deste aspecto da invenção, a primeira e segunda imagens bidimensionais da porção iluminada do recipiente são obtidas pelo controlo do sensor em quadros de digitalização sequenciais, com igual tempo de duração, a primeira e segunda energias de luz direccionadas para o recipiente, durante os primeiro e segundo quadros de digitalização associados no sensor, e a digitalização do sensor durante o primeiro e segundo quadros de digitalização para obter as imagens bidimensionais desejadas da porção iluminada do recipiente. Mais preferivelmente, a primeira fonte de luz é estroboscópica para dirigir a energia luminosa 7 para o recipiente e sensor durante uma pequena porção da primeira estrutura de digitalização, e a segunda fonte de luz é estroboscópica para dirigir a energia luminosa para o recipiente e sensor durante uma pequena porção do segundo quadro de digitalização. A primeira fonte de luz é preferivelmente estroboscópica na extremidade de cada primeiro quadro de uma digitalização, e a segunda fonte de luz pode ser estroboscópica quer no início ou no final de cada segundo quadro de digitalização, dependendo do controlo da estrutura e da técnica de digitalização utilizada. 0 tempo de integração do primeiro quadro pode ser limitado ao tempo de estroboscopia curto da primeira fonte de luz, limitando, assim, a integração da luz ambiente no primeiro quadro. Mais preferivelmente, a segunda fonte de luz é estroboscópica no início de cada segunda estrutura de digitalização, e o sensor é controlado para integrar energia de luz a partir da segunda fonte de luz durante a totalidade do segundo quadro de digitalização. 0 sensor é digitalizado durante o segundo quadro de digitalização, pela linha de pixéis no sensor, de forma a que os efeitos da luz ambiente, durante a digitalização do segundo quadro, são borrifados através das linhas de pixel sequenciais digitalizadas, a partir do sensor. Pela utilização de técnicas de detecção da magnitude de borda, nas quais cada sinal de pixel, em cada linha digitalizada do sensor, é comparado com o mesmo sinal de pixéis, proveniente da linha seguinte digitalizada do sensor, os efeitos das manchas da luz ambiente são minimizados.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, é inspeccionada a superfície de vedação do recipiente, na qual a referida primeira fonte de luz é tal que se obtém, no sensor, uma imagem bidimensional de energia luminosa reflectida da referida superfície de vedação contra um fundo escuro, e a segunda fonte de luz é tal que se obtém, no sensor, a imagem 8 bidimensional da energia luminosa reflectida de pontos elevados da superfície de vedação contra o fundo escuro.

Breve Descrição dos Desenhos A invenção, juntamente com objectos adicionais, características e vantagens dos mesmos, será melhor compreendida a partir da descrição que se segue, as reivindicações anexas e os desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é um diagrama esquemático dum aparelho para inspecção da superfície de vedação dos recipientes, de acordo com uma modalidade presentemente preferida da invenção; A Figura 2 é um diagrama esquemático fragmentado que ilustra uma modificação da modalidade da Figura 1; A Figura 3 representa um diagrama de bloco funcional de um sensor de quadro-tranferência de CCD que pode ser utilizado na câmara de Figura 1;

As Figuras 4A, 4B e 4C ilustram as respectivas imagens bidimensionais do recipiente sob inspecção, e são úteis na descrição do funcionamento da invenção;

As Figuras 5A, 5B, 5C e 5D ilustram as respectivas imagens bidimensionais da porção inspeccionada do recipiente da Figura 1, e são úteis na descrição do funcionamento da invenção; e

As Figuras 6, 7 e 8 representam diagramas do timing que ilustram a digitalização da câmara da Figura 1, de acordo com as três respectivas modalidades da invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

Faz-se referência às Patentes Norte Americanas N°s. 5,896,195 e 4,958,223. A Figura 1 ilustra um aparelho 10 para inspecção de um recipiente 12, de acordo com uma modalidade presentemente preferida da invenção. Uma primeira fonte de luz 14, tal como um transmissor LED 16, está disposta acima do recipiente 12, e 9 está orientada para dirigir a energia luminosa através dum difusor 17, e um conjunto de lentes fresnel 18, descendentemente para a superfície de vedação 20 do recipiente 12. Uma segunda fonte de luz 22, tal como um laser, encontra-se também disposto acima do recipiente 12 e está orientado para dirigir um estreito feixe de luz linear descendentemente para uma superfície de vedação 20, numa posição coincidente com o feixe de luz proveniente do LED 16. A luz difusa da fonte de luz de LED 14 ilumina toda a radial, e uma porção da dimensão circunferencial da superfície de vedação, enquanto o feixe de luz linear, da fonte de luz laser 22, é orientado lateral ou radialmente da superfície de vedação. Uma câmara 24 possui um sensor de sistema de área 26, para o qual a energia de luz, reflectida da superfície de vedação 20, é focada pelas lentes 27, 28. A câmara 24 é posicionada acima da superfície de vedação 20 e é orientada para receber a energia de luz, reflectida pela superfície de vedação, a partir da fonte de luz de LEDs 14. Isto é, a câmara 24, e o sensor 26, são orientados em relação à fonte de luz de LEDs 14, de forma a que a energia luminosa, a partir do LED 16 é normalmente reflectida pela superfície de vedação 20, na posição planar nominal, da superfície de vedação, através das lentes 27, 28, para o sensor 26. Por outro lado, a fonte de luz a laser 22 é orientada num ângulo mais agudo para a superfície de vedação 20, para que a energia luminosa incidente daí, para a superfície de vedação 20, é reflectida para um sensor 26, através das lentes 28, 29, um espelho 31, e um separador de feixe 33, disposto entre as lentes 27, 28.

Um transportador, incluindo tipicamente uma roda estrelada e uma placa deslizante, está disposto e ligado a uma fonte de recipientes 12, de forma a mover os sucessivos recipientes através de um trajecto arqueado, e colocar os sucessivos recipientes na sua posição no aparelho 10, entre as fontes de 10 luz 14, 22 e a câmara 24. 0 aparelho 10 é, preferivelmente, disposto numa estação de um sistema de inspecção de recipientes transportadores de rodas estreladas, do tipo das Patentes Norte Americanas N°.s 4,230,319 e 4,378,493, às quais é feita referência para fins como Antecedentes da Invenção. Recipientes sucessivos 12 são assim mantidos fixos entre fontes de luz 14, 22, e a câmara 24, e são rodados mediante um rolo de accionamento 30, ou semelhante, em torno de um eixo central de cada recipiente. Um codificador 32 é acoplado ao mecanismo de rotação do recipiente para fornecer sinais indicativos dos aumentos de rotação do recipiente. Tais aumentos podem compreender quer aumentos de rotação angulares fixos, ou aumentos de tempo de rotação fixos a uma velocidade constante. Um processador de informação 34 é acoplado ao codificador 32, à câmara 24, e às fontes de luz 14, 22, para controlar o funcionamento das fontes de luz 14, 22 e a digitalização da câmara 24, como será descrito. O processador de informação 34 é também acoplado a um visor 36 para fornecer a visualização alfanumérica e/ou gráfica da informação de inspecção de um recipiente a um operador, e a um mecanismo de rejeição 38, para remover, do sistema transportador, os recipientes que não passam na inspecção. A modalidade da invenção ilustrada na Figura 1 é particularmente bem adaptada para a implementação na denominada extremidade fria de um sistema de manufactura de vidro depois dos recipientes terem passado através dum forno especial de recozimento, e no qual os recipientes são suficientemente frios para serem manuseados por um transportador de rodas estreladas e um rolo de accionamento. Os princípios da invenção podem ser também implementados na chamada extremidade fria do sistema de fabrico, entre a máquina de fabrico de vidro e o forno de recozimento. Os recipientes de vidro, fabricados numa máquina de secção 11 individual, por exemplo, são transferidos para um transportador linear 40 (Figura 2), no qual os recipientes são transportados em linha, da máquina de fabrico para o forno de recozimento. O transportador 40 é acoplado a um mecanismo de accionamento de um transportador 42, o qual pode fornecer, a um processador de informação 34 (Figura 1), sinais indicativos dos incrementos do movimento do recipiente no transportador. O aparelho 10 da Figura 1 pode estar disposto acima do transportador 40, de tal forma que um recipiente 12, no transportador 40, passa entre as fontes de luz e a câmara para inspecção da superfície de vedação do recipiente, como será descrito. Nesta implementação, a câmara pode ser digitalizada nos incrementos do movimento linear do transportador, transversal ao eixo do recipiente. Existe um certo número de opções câmara/digitalização que podem ser utilizadas em aplicações nas quais o recipiente efectua a translação em vez de rodar sob as fontes de luz. Por exemplo, pode utilizar-se uma câmara de alta resolução para obter um par de imagens de acabamento completo. Pode utilizar-se um sistema de sensor da área rectangular para obter múltiplas "parcelas" do acabamento, à medida que efectua a translação sob a cabeça de inspecção. Pode utilizar-se uma câmara de baixa resolução, em combinação com espelhos servo-accionados, para visualização da circunferência de acabamento completa, à medida que o recipiente efectua a translação sob a cabeça de inspecção. Os recipientes são colocados num transportador 40, pela máquina de fabrico, numa sequência pré-determinada e contínua, de acordo com o molde e a secção da máquina. 0 processador de informação 34 pode fornecer informação indicativa das alterações comerciais da superfície de vedação do recipiente e/ou implementar automaticamente ajustamentos ou correcções na máquina de fabrico, para corrigir quaisquer variações comerciais indicadas. 12 0 sensor da área da matriz 26, da câmara 24, compreende uma pluralidade de elementos ou pixéis de imagens CCD, dispostos numa disposição rectangular de fila e coluna. Os elementos de pixéis são caracterizados pelo facto de serem responsivos à energia de luz incidente, para fornecer um sinal eléctrico indicativo do quantum total da energia de luz incidente no elemento de pixel. Por outras palavras, quando capaz de funcionar, cada elemento de pixel integra efectivamente a quantidade de energia de luz incidente no mesmo. 0 sensor, de acordo com a presente invenção, compreende, preferivelmente, um sensor de CCD de transferência de quadro. Em geral, este tipo de sensor de área de matriz de CCD compreende uma secção de imagem contendo a multiplicidade de elementos de pixéis, uma secção de memória, para a qual os sinais do elemento de pixéis podem ser transferidos, e um registo de leitura através do qual os sinais do elemento de pixel, na secção da memória, são transportados para transferência do sensor. A Figura 3 ilustra um sensor de transferência de quadro 26, que inclui uma secção de imagem 44, contendo o sistema de elementos de pixéis. A secção de imagem 44 está ligada a uma secção de memória do quadro 46, a qual, por seu lado, está ligada a um registo de leitura 48, para transportar dados das imagens para um processador de informação 34 (Figura 1). Os sinais de controlo, do processador de informação 34, para controlar o funcionamento de um sensor 26, incluem uma entrada de permissão da integração à secção de imagem 44, e entradas de controlo de transferência à secção de imagem 44, secção de memória do quadro 46 e registo de leitura 48. Em geral, o sensor de transferência do quadro 26 transfere um quadro, de uma linha de cada vez. Assim, uma linha ou fila de sinais de pixéis, é transferida da secção de imagem 44 para a secção de memória do quadro 46, enquanto uma linha ou fila de sinais na secção de 13 memória do quadro 46, é transferida para um registo de leitura. Este processo continua até ser transferido um quadro completo. 0 sensor de transferência do quadro 26 é, ele próprio, bem conhecido no ramo.

Em geral, o processador de informação 34 (Figura 1) activa, alternativamente, a fonte de luz de LED 14 e uma fonte de luz laser 20, e digitaliza imagens bidimensionais associadas, da superfície de vedação do recipiente, provenientes do sistema da área do sensor 26, da câmara 24. Comparando a imagem na câmara, da fonte de luz de LEDs 14, com a imagem na câmara proveniente da fonte de luz a laser 22, pode-se obter informação útil. Por exemplo, referindo as

Figuras 4A-4C, o processador de informação 34 pode obter, da câmara 24, uma imagem bidimensional 52, do segmento da superfície de vedação 20 iluminada pela fonte de luz de LEDS, 14. Utilizando esta imagem 52, o processador de informação 34 determina a posição da superfície de vedação 20, e prevê uma posição 54 para qualquer ponta do fio ou sobrepressão que poderão estar dispostos na área rebaixada no interior da superfície de vedação. O processador de informação 34 analisa, então, a imagem 56 digitalizada pelo sensor 26, durante a iluminação da fonte de luz a laser 22, a partir do qual são referidas duas áreas de reflexão 58, 60. É feita uma reflexão 58 a partir do topo da superfície de vedação 20, enquanto a reflexão 60 provem da área rebaixada, radialmente e imediatamente interna da superfície de vedação. Sobrepondo analiticamente as imagens 52, 56, e desenvolvendo assim uma imagem composta 62, o processador de informação 34 pode determinar que a reflexão 58 está associada com a superfície de vedação 20, enquanto a reflexão 60 se encontra na área rebaixada 54 dentro da qual se poderá prever uma ponta de fio ou sobrepressão. Assim, a reflexão 60, encontrando-se dentro da área da ponta do fio ou da sobrepressão 54, pode ser 14 comparada pela posição em relaçao à reflexão 58, para determinar se a ponta do fio é de altura suficiente para constituir uma condição de sobrepressao, necessitando da rejeição do recipiente e possível acção correctiva do molde de origem na máquina de fabrico. Esta comparação pode ser realizada automaticamente dentro do processador de informação 34, por intermédio de uma comparação de imagens, pixel-a- pixel, 52, 56, ou pode ser efectuada manualmente por um operador no visor 36 no qual a imagem composta 62 é apresentada.

As Figuras 5A-5D ilustram três imagens compostas sequenciais 62a, 62b, 62c, relativas a uma superfície de vedação do recipiente 20. Isto é, o processador de informação 34 (Figura 1) activa cada fonte de luz 14, 22, e digitaliza o sensor 26 à medida que cada fonte de luz é activada, para obtenção de uma imagem composta 62, a cada aumento da rotação do recipiente. As Figuras 5A-5D ilustram três de tais imagens compostas 62a, 62b, 62c, quanto aos aumentos da rotação do recipiente. Em cada imagem, a superfície de vedação 20 é claramente ilustrada como iluminada pela fonte de luz de LEDS 14. Dentro da imagem 62a, uma variação da linha de acabamento é indicada em 64, e uma segunda variação da linha de acabamento é indicada em 66a. Contudo, porque a imagem 62a apenas capturou uma porção da variação da linha de acabamento 66a, esta variação poderá ser esquecida ou ignorada no processador de imagem. A variação da linha de acabamento completa é representada em 66b na imagem 62b. Assim, controlando o funcionamento das fontes de luz 14, 22 e da digitalização da câmara 24, de modo a obter imagens sobrepostas 62a, 62b, 62c, é detectada uma variação da linha de acabamento 66b, o que poderá, por outro lado, ser esquecida devido a encontrar-se adjacente ao limite entre os quadros sequenciais. Outras fontes de luz, tal como um LED de ranhuras 15 finas, podem ser utilizadas em combinação com fontes de luz 14, 22,, como revelado na Patente Norte Americana acima referida N°. 5,896,195.

Assim, a fim de obter duas imagens diferentes das duas fontes de luz, uma fonte de luz ilumina o recipiente durante um quadro da câmara, e a outra fonte de luz ilumina o recipiente durante o seguinte quadro da câmara. Os quadros da imagem da câmara têm igual duração do tempo. Esta sequência é repetida à medida que o recipiente é rodado (Figura 1) ou sofre translação (Figura 2). Os dados de pixéis acumulados no sensor da câmara podem ser descarregados do sistema de pixéis, através do que os pixéis individuais podem integrar novos dados de imagens. 0 método normal de tomar duas imagens consecutivas, com uma única câmara, consiste no facto das duas fontes de luz serem estroboscópicas em dois quadros de câmara adjacentes, e, consequentemente, a aquisição das duas imagens seria separada por um tempo do quadro. Num sensor de área de matriz de 128 x 128, de alta velocidade, a câmara pode ser encerrada a 16 MHz, de tal forma que o tempo dispensado para cada quadro será de 1 ms. Para uma máquina de inspecção com uma velocidade de 360 garrafas por minuto (com 50% do tempo sendo usado para a inspecção de cada garrafa com rotação de 1,5 vezes por cada período de inspecção), e as garrafas tendo um diâmetro de acabamento de 2,54 cm (uma polegada), o acabamento irá rodar cerca de 1,524 mm (0,060 polegadas) em 1 ms. Se o manuseamento da garrafa for inferior ao óptimo e a garrafa se move radialmente uma parte para duas partes de movimento circunferencial por uma curta distância, então o acabamento mover-se-á radialmente 0,762mm (0,030 inches) a cada lms do tempo do quadro. Isto pode facilmente mover a reflexão da superfície de vedação 58 (Figuras 4B e 4C) para a área da ponta do fio 54, por exemplo, causando uma falsa detecção da ponta do fio ou sobrepressão. Além disso, a 16 aceitação e integração da luz ambiente, de um tempo de quadro de lms, forneceria uma proporção indesejável sinal-ruído na câmara. É preferível que as fontes de luz 14, 22 sejam estroboscópicas, durante uma duração de tempo mais curta, tal como da ordem dos 15 ms. 0 recipiente rodará cerca de 0, 0254 mm (0,001 polegada) durante este tempo, o que reduz a turvação pelo movimento. Além disso, o tempo de integração pode ser limitado à duração de 15 microsegundos da estroboscopia de cada fonte de luz. A Figura 6 ilustra uma fonte de luz e a técnica de controlo da digitalização do quadro que pode ser utilizada. A fonte de emissão de luz de LEDS é seleccionada no fim do quadro 1 e a fonte de luz laser 22 é seleccionada no início do quadro 2. Os dados dos pixéis são transferidos da secção de imagem para a secção de memória durante os períodos entre quadros, e é descarregado do registo de leitura do sensor para o processador de imagem durante o quadro subsequente. Será, contudo, apreciado, que o "quadro 1" e o "quadro 2", na Figura 6, 7 e 8, alternam continuamente durante o funcionamento.

Assim, o quadro 1 e o quadro 2, na Figura 6, podem estar associadas com a imagem composta 62a na Figura 5A, por exemplo. A sequência seguinte quadro 1 - quadro 2 seria então associada à imagem composta 62b, etc.). A fonte de luz estroboscópica de LEDS 14 na extremidade do quadro 1 e na fonte de luz a laser 22, no início do quadro 2, o intervalo de tempo entre as iluminações das fontes de luz é minimizado, de forma a que o recipiente não se move significativamente entre a obtenção de imagens bidimensionais, associadas com os quadros 1 e 2. Esta técnica minimiza o problema do movimento do recipiente entre as digitalizações do quadro, mas não se dirige ao problema da luz ambiente que cai sobre os sensores da câmara. Os pixéis no sensor 26 receberão e integrarão luz ambiente durante a totalidade de ambos os quadros 1 e 2 na 17

Figura 6, e os dados associados com esta luz ambiente serão transferidos para o processador de imagens.

As Figuras 7 e 8 ilustram o controlo da fonte de luz e as técnicas de digitalização dos quadros que utilizam uma capacidade disponível em muitos sensores de disposição de área para permitir a integração nos elementos de pixéis individuais através dum sinal de controlo que permite a integração, a partir do processador de informação 34. Assim, será permitido, aos elementos de pixeis no dispositivo sensor, integrarem a luz incidente no mesmo, durante a duração do sinal de permissão, mas deverão transferir os dados durante o sinal permitido ou os dados de pixeis perder-se-ão. Quando não permitido, os pixéis são efectivamente fixados. A Figura 7 ilustra uma técnica que utiliza esta característica. A integração de pixéis é permitida na extremidade do quadro 1 e na extremidade do quadro 2. A fonte de luz de LEDS 14 é comandada no fim do quadro 1, e a fonte de luz a laser 22 é comandada no fim do quadro 2. Os dados dos pixéis são transferidos durante os períodos inter-quadros, imediatamente a seguir aos quadros 1 e 2, e são descarregados através do registo de leitura durante o período do quadro que se segue. A técnica ilustrada na Figura 7 dirige-se efectivamente ao problema da luz ambiente incidente nos pixéis permitindo a integração nos elementos de pixel, apenas no momento em que a fonte de luz associada é comandada. Contudo realizar-se-á o movimento significativo da área do contentor, sob inspecção, entre os períodos de digitalização de imagem nas extremidades dos quadros 1 e 2. A Figura 8 ilustra uma fonte de luz e uma técnica de controlo de digitalização do quadro que é actualmente preferida. É permitida a integração dos dados de pixéis na extremidade do quadro 1, durante o qual o tempo que a fonte de luz de LEDs é estroboscópica como previamente descrito. Os 18 dados de pixéis são então descarregados durante o período inter-quadros, entre o quadro 1 e o quadro 2. A acumulação de luz ambiente durante o quadro 1 é, assim, minimizada. A integração dos dados dos pixéis é novamente permitida no início do quadro 2, e a fonte de luz laser 22 é estroboscópica no início do quadro 2. Isto minimiza o efeito do movimento do recipiente entre as vezes em que as fontes de luz são estroboscópicas. Neste ponto, ambas as imagens, provenientes da fonte 14 e da fonte 22 encontram-se inteiramente no sensor 26, ao mesmo tempo. A transferência de dados é iniciada imediatamente após a fonte de luz a laser ser estroboscópica. Contudo, a integração deverá ser permitida durante o período de transferência de dados, da secção de imagem para a secção de armazenagem 46 (Figura 3), de forma a que estes dados não se percam. Isto permite que alguma luz ambiente entre no quadro 2 durante o tempo em que os dados de elementos de pixéis são fechados da área do sistema sensor. Assim, os dados (do quadro 1) são desligados da secção da imagem do sensor, ao mesmo tempo que os dados (do quadro 2) são desligados do registo de leitura. A secção da imagem do sensor continuará a integrar a luz até ser fechado na secção de armazenagem. A primeira linha fechada na secção de armazenagem terá um tempo de integração muito curto. Contudo, a última linha fechada na secção de armazenagem terá uma estrutura completa de tempo de integração de luz ambiente. Isto terá o efeito de espalhar ou “borrifar" a luz ambiente sobre todo o quadro. A última linha dos dados de imagens integra, primeiro, no topo da imagem, e continua a integrar luz ambiente à medida que os dados são transferidos, uma linha de cada vez, na secção de imagem do dispositivo. A linha de dados move-se através da secção de imagem do dispositivo através do tempo de integração. A linha de dados integra luz ambiente diferente em cada ponto da imagem, e, portanto, vai 19 efectivamente "borrifando" a imagem de luz ambiente. A imagem da fonte de luz estroboscópica não é borrifada. Na teoria, isto melhora a integração da luz ambiente por um factor médio de dois. Contudo, na prática, a luz ambiente, quando a câmara está a olhar para um recipiente, não é uniforme através de toda a imagem. Se a luz ambiente é centrada na estrutura e corresponde a 1/10 de toda a altura, então qualquer linha de pixel, no máximo, estará em frente a esta imagem ambiente no sistema apenas a 1/10 do tempo total do sistema, reduzindo a amplitude máxima por um factor de dez. A luz ambiente é assim, efectivamente, zero, na primeira linha digitalizada da secção de imagem, e a amplitude total de 1/10 na última linha digitalizada da secção de imagem. É preferível utilizar técnicas de detecção da magnitude de rebordo para desenvolver cada imagem digitalizada. Esta técnica envolve a comparação de cada dado de elementos de pixéis de cada linha, com os dados do pixel correspondente na linha precedente, e a entrada de dados de imagens como uma função da diferença entre estes. Pode estabelecer-se o limite de comparação para acomodar salpicos da luz ambiente, de forma a que seja detectada apenas um rebordo da verdadeira imagem. Esta técnica de controlo de luz e de digitalização de estrutura tira vantagem da arquitectura de sensores e câmaras de CCD convencionalmente disponíveis e baratos, apesar da lógica de relógio na câmara tenha de ser modificada como descrito.

Lisboa, 9 de Junho de 2010 20

Claims (4)

REIVINDICAÇÕES 1-Aparelho para inspeccionar um recipiente (12) quanto às variações comerciais, compreendendo: Uma primeira fonte de luz (14) para gerar energia luminosa de um primeiro caracter incluindo meios (16, 17, 18) para direccionar a referida energia luminosa, da referida primeira fonte (14), para uma porção de superfície pré-determinada (20), de um recipiente (12) sob inspecção, Uma segunda fonte de luz (22) para gerar energia luminosa, de um segundo caracter, diferente do referido primeiro caracter, e para direccionar a referida energia luminosa, da referida segunda fonte de luz (22), para a mesma porção da superfície pré-determinada referida (20), do recipiente sob inspecção, Meios (34) para energizar sequencial e alternativamente as referidas primeira e segunda fontes de luz (14, 22), caracterizado por o aparelho compreender ainda Um sensor de luz da área de matriz (26), disposto para receber uma imagem bidimensional da referida porção da superfície do recipiente iluminada pelas referidas primeira e segunda fontes de luz, e Meios (34) para descarregar, do referido sensor (26), as primeira e segunda imagens bidimensionais alternadas da porção da superfície do recipiente (20), tal como iluminadas pelas referidas primeira e segunda fontes de luz (14, 22) respectivamente, e Meios (34), para comparar, por sobreposição, as referidas primeira e segunda imagens bidimensionais, para identificar as alterações comerciais que afectam as caracter!sticas ópticas do recipiente. 1 2- 0 aparelho, de acordo com a Reivindicação N°.l, caracterizado por a referida luz do primeiro caracter ser luz difusa, e a luz do segundo caracter ser luz linear. 3- 0 aparelho, de acordo com a Reivindicação N° .1 ou N° .2, caracterizado por o referido sensor (26) incluir meios (44, 46, 48) para digitalização de imagens bidimensionais no mesmo, em quadros sequenciais, e em que as primeira e segunda imagens são obtidas por digitalização de quadros sequenciais do referido sensor durante o que as primeira e segunda fontes de luz (14, 22) são respectivamente iluminadas alternadamente. 4- 0 aparelho, de acordo com a Reivindicação N°.3, caracterizado por compreender ainda meios (34) para a estroboscopia da referida primeira fonte de luz (14) durante os primeiros quadros associadas, no referido sensor, e meios (34) para a estroboscopia da referida segunda fonte de luz (22), durante as segundas estruturas associadas no referido sensor. 5- 0 aparelho, de acordo com a Reivindicação N°. 4, caracterizado por compreender meios para a estroboscopia da referida primeira fonte de luz (14) numa extremidade do referido primeiro quadro e da referida segunda fonte de luz (22), no inicio do segundo quadro referida. 6- 0 aparelho, de acordo com as Reivindicações N°.4 ou N°.5, caracterizado por o referido sensor do sistema da área (26) ter uma pluralidade de pixéis de sensores individuais adaptados para integrar a energia de luz incidente no mesmo, e fornecer sinais de pixéis como uma função da referida energia de luz integrada, e em que o referido aparelho fornece ainda meios (34) para controlar a integração de pixéis durante, pelo menos, um dos referidos primeiro e segundo quadros, de forma a reduzir os efeitos da luz ambiente durante a integração de pixéis. 2 7- 0 aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações N°.4 a N°.6, caracterizado por compreender meios para a estroboscopia da referida primeira fonte de luz (14), numa extremidade da referida primeira estrutura, e meios para controlar o referido sensor (22) para integrar energia de luz proveniente da referida primeira fonte, na extremidade da referida primeira estrutura. 8- 0 aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações N°.4-N°.7, caracterizado por compreender meios para a estroboscopia da referida segunda fonte de luz (22), numa extremidade do referido segundo quadro, e meios para controlar o referido sensor (26), para integrar a energia de luz, proveniente da referida segunda fonte, na extremidade do referido segundo quadro. 9- 0 aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações N°.4-N°.7, caracterizado por compreender meios para a estroboscopia da referida segunda fonte de luz (22), no inicio do referido segundo quadro, e meios para controlar o referido sensor (26) para integrar a energia de luz, proveniente da referida segunda fonte, durante a totalidade da segunda estrutura referida. 10- O aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações N°.6 - N°.9, caracterizado por os referidos pixéis estarem dispostos em múltiplas linhas na referida área de disposição do sensor (26), e compreendem meios para digitalizar o referido sensor (26), mediante uma linha de pixel, para que os efeitos da luz ambiente, durante a digitalização do segundo quadro referido, sejam borrifados através de linhas sequenciais de pixéis digitalizadas a partir do referido sensor. 11- O aparelho, de acordo com a Reivindicação N°.10, caracterizado por: 3 Os referidos meios (34), para comparar as referidas imagens, compreenderem meios para comparar cada sinal de cada pixel em cada linha digitalizada do referido sensor com o mesmo sinal de pixel da seguinte linha digitalizada do referido sensor (26), de forma a minimizar os efeitos da luz ambiente durante o segundo quadro referido. 12- 0 aparelho, de acordo com qualquer das Reivindicações N°.l-N°.ll, caracterizado por a referida primeira fonte de luz (14) compreender uma fonte de luz LED, e da referida segunda fonte de luz (22) compreender uma fonte de luz de laser linear. 13- 0 aparelho, de acordo com qualquer das Reivindicações N°.l-N°.12, caracterizado por o referido sensor de luz (26) compreender um sensor CCD de transferência de quadro. 14- Um método de inspecção de um recipiente (12) quanto às variações comerciais que afectam as propriedades ópticas do recipiente, compreendendo as etapas de: (a) direccionar, alternativamente, a primeira e segunda energias de luz, de caracteristicas diferentes, para a mesma porção de superfície pré-determinada (20), do recipiente (12), pela estroboscopia alternada de uma primeira e segunda fonte de luz (14, 22), caracterizado por o referido método compreender ainda os passos de: (b) obtenção de uma primeira e segunda imagens bidimensionais da mesma porção de superfície pré-determinada (20) do recipiente (12) iluminada na referida fase (a) durante a iluminação efectuada por as referidas primeira e segunda energias de luz, respectivamente, e (c) detecção de alterações comerciais no recipiente (12) que afectam as propriedades ópticas do recipiente por comparação das referidas primeira e segundas imagens em que o referido passo (c) compreende o passo de comparação, por sobreposição, das referidas imagens 4 bidimensionais associadas às referidas primeira e segunda energias de luz. 15- 0 método, de acordo com a Reivindicação N°.14, caracterizado pela referida luz do Io caracter ser uma luz difusa e a luz do segundo caracter ser uma luz linear. 16- 0 método, de acordo com a Reivindicação N°.14 ou n°.15, caracterizado por o referido passo (b) compreender os passos de: (bl) direccionar as referidas primeira e segunda energias de luz, alternativamente, para um único sensor de disposição de área (26) para desenvolver imagens bidimensionais da porção da superfície iluminada do recipiente (12), no referido sensor, e (b2) digitalizar as referidas imagens bidimensionais a partir do referido sensor. 17- 0 método, de acordo com qualquer uma das Reivindicações N°.14-N°.16, caracterizado por o referido passo de sobreposição das referidas imagens ser realizado pela utilização de uma das referidas imagens para previsão de áreas de ocorrência de variações noutra das referidas imagens. 18- 0 método, de acordo com as Reivindicações N°.16 ou N°.17, caracterizado por no referido passo (b2) ser efectuado por: (b2a) o controlo do referido sensor (26) em quadros de digitalização sequenciais de duração de tempo igual, (b2b) direccionar as referidas primeira e segunda energias de luz para o recipiente, durante os primeiro e segundo quadros sequenciais, no referido sensor (26), e (b2c) digitalização do referido sensor (26) durante os primeiro e segundo quadros de digitalização referidos para obter as referidas imagens bidimensionais. 5 19- 0 método, de acordo com qualquer das Reivindicações N°.14-N°.18, caracterizado por o passo (a) compreender os passos de: (al) estroboscopia da primeira fonte de luz (14) para direccionar a referida primeira energia de luz para o recipiente (12) durante o primeiro quadro referido, e (a2) estroboscopia duma segunda fonte de luz (22) para direccionar a referida segunda energia de luz para o recipiente durante o segundo quadro referido. 20- 0 método, de acordo com a Reivindicação N°.19, caracterizado por a referida primeira fonte de luz (14) ser estroboscópica numa extremidade do referido primeiro quadro e a referida segunda fonte de luz (22) ser estroboscópica no inicio do referido segundo quadro. 21- 0 método, de acordo com qualquer uma das Reivindicações N°.16 a N°.20, caracterizado por o referido sensor de disposição de área (26) ter uma pluralidade de pixéis de sensor individuais adaptados para integrar a incidência de energia de luz nos mesmos, e para fornecer sinais de pixéis como uma função de tal energia de luz integrada, e em que o referido passo (b) compreende o passo adicional de: (b3) controlar a integração dos pixéis durante, pelo menos, um dos referidos primeiro e segundo quadros, de forma a reduzir os efeitos da luz ambiente durante a integração dos pixéis. 22- 0 método, de acordo com a Reivindicação N°.21, caracterizado por a primeira fonte de luz referida (14) ser estroboscópica no referido passo (al) numa extremidade do primeiro quadro referido, e sendo o referido sensor (26) controlado no referido passo (b3) para integrar a energia de luz da primeira fonte referida (14), na extremidade do referido primeiro quadro. 6 23- 0 método, de acordo com a Reivindicação N°.22, caracterizado por a segunda fonte de luz referida (22) ser estroboscópica no referido passo (a2), numa extremidade do segundo quadro referido, e sendo o referido sensor (26) controlado no referido passo (b3), para integrar a energia de luz, proveniente da segunda fonte referida, na extremidade do segundo quadro referido. 24- 0 método, de acordo com a reivindicação N°.23, caracterizado por a segunda fonte de luz referida (22) ser estroboscópica no referido passo (a2) no inicio do segundo quadro referido, e sendo o referido sensor (26) controlado, no referido passo (b3) para integrar energia de luz proveniente da segunda fonte referida (22), durante a totalidade da segunda estrutura referida. 25- 0 método, de acordo com a Reivindicação N°.24, caracterizado por os referidos pixéis estarem dispostos em múltiplas linhas no referido sistema sensor (26), e sendo o referido dispositivo sensor (26) digitalizado no passo referido (b2c), pela linha pixel de tal forma que os efeitos da luz ambiente, durante a digitalização do segundo quadro referido, são borrifados através de linhas pixel sequenciais digitalizadas a partir do referido sensor. 26- 0 método, de acordo com a Reivindicação N°.25, caracterizado por o referido passo (c) compreender o passo de comparação de cada sinal, a partir de cada pixel, em cada linha digitalizada a partir do referido sensor, para o mesmo sinal de pixel, proveniente da linha seguinte digitalizada do referido sensor de forma a reduzir os efeitos da luz ambiente durante o segundo quadro referido. 27- 0 método, de acordo com qualquer uma das reivindicações N°.14-N°.26, para inspecção de uma superfície de vedação (20), do recipiente (12), caracterizado pela referida primeira fonte de luz (14) ser tal que se obtém, no 7 referido sensor, uma imagem bidimensional da energia de luz reflectida a partir da superfície de vedação contra um fundo escuro, e sendo a referida segunda fonte de luz (22) tal que se obtém, no referido sensor, uma imagem bidimensional da energia de luz reflectida a partir de pontos elevados na referida superfície de vedação, contra um fundo escuro. 28- Um método, de acordo com qualquer das Reivindicações N°.14—N°.27, caracterizado por compreender o passo adicional de (d) mover o recipiente (12) em relação às fontes de luz referidas (14, 22), e ao referido sensor (26), e em que o referido passo (b) é realizado em incrementos do movimento do recipiente. 29- 0 método, de acordo com a Reivindicação N°.28, caracterizado por o referido passo (d) compreender o passo de rotação do recipiente (12) em torno do seu eixo. 30- 0 método, de acordo com a Reivindicação N°.28, caracterizado por o referido passo (d) compreender o passo de mover o recipiente numa direcção transversal ao seu eixo. Lisboa, 9 de Junho de 2010 8 1/4

1 2/4

PERMSSSÃO DA CONTROLO 8£ IfttTEóRAÇÂO TRANSFERtKÇlA

FIG.4A P1G.4B FIG.4C

2 3/4

F1G.5A

QUADRO 1 QUADRO 2

KSTROBOSCOMCO 14

LASER SSTfíéaOSCÕPiSO 22 PIXBS OÔ OUACRO OH TRANSFERèNClA

CÊÍTUSA

3 4/4 QUADRO 1 -- .......... li nt PERMITIR A INTEGRAÇÃO DE PiXêiS QUADRO 2Li

LED ESTROBOSCÓPÍCO14

LASER ESTROBOSCÓPÍCO 22

DADOS DE TRANSFERENCIA QUADRO 1

QUADRO 2 PERMITIRA INTEGRAÇÃO DE PIXÉIS LED ESTROBOSCÓPÍCO14 LASER ESTROBOSCÓPÍCO 22 n

DADOS DE TRANSFERÊNCIA FIG.8

4 CODIFICADOR ϊ· ROTA ^ÇÃO PROCESSADOR DE INFORMAÇÃO VISUALIZAÇÃO