RU2692498C2 - Способ ориентирования компонентов тубы - Google Patents

Abstract

Предложен способ ориентирования компонентов (2) тубы, таких как головка или крышка, включающий операцию измерения углового положения (6) компонента с последующим выполнением операции ориентирования компонента, во время которой определяют угловую корректировку компонента, проводимую с учетом измеренного сигнала (8). Способ характеризуется тем, что угловую корректировку определяют с учетом смоделированного мешающего сигнала (15). Изобретение относится также к устройству, использующему данный способ. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Ссылка на связанную заявку

Датой приоритета для данной заявки является 7.10.2014 (дата подачи заявителем европейской заявки ЕР 14187985.8, содержание которой полностью включено в данное описание посредством ссылки).

Область техники

Изобретение относится к области изготовления гибких труб, а более конкретно - к области изготовления упаковочных туб, которые предназначены для жидких или вязких продуктов и в которых укупорочное средство (головка тубы, т.е. крышка) ориентировано (ориентирована) относительно корпуса тубы заданным образом.

Уровень техники

Для туб, нашедших применение в косметических и пищевых отраслях или в области гигиены полости рта, часто необходима конкретная ориентация головки тубы относительно гибкой части, образующей корпус упаковки. Термин "головка тубы" означает, в частности, крышку, фиксируемую на горловине плеча тубы, например, посредством насаживания на горловину. Для этих крышек часто желательно сориентировать их отверстие относительно печатного оформления, нанесенного на корпус тубы. Другие модификации крышек навинчиваются на горловину тубы. В этом случае, чтобы крышку можно было, в конечном счете, локализовать в желаемой позиции, необходимо сориентировать плечо тубы относительно ее корпуса. В более общем варианте, когда головка тубы не обладает вращательной симметрией, операция ориентирования необходима, чтобы сориентировать головку тубы относительно корпуса.

Специалистам в этой области проблема ориентирования головок туб относительно корпуса известна давно. Эта операция проводится автоматически на машинах для изготовления туб. Применяемый в настоящее время принцип осуществления операции 1 ориентирования, проиллюстрированный на фиг. 1, состоит в повороте компонента 2, в определенном месте которого выполнена прорезь 3. Пучок 5, излученный лазерным датчиком 11 (далее - датчик), экранируется компонентом 2 (см. фиг. 1А) по всей траектории вращения за исключением положения, в котором перед пучком устанавливается прорезь 3 (см. фиг. 1В). В момент этого совпадения излученный датчиком 11 лазерный пучок 5 отражается зеркалом 12 и на обратном пути детектируется данным датчиком. Сигнал датчика этого типа проиллюстрирован на фиг. 1С, где полученный сигнал 8 представлен в виде функции углового положения 6 компонента 2. Сигнал имеет форму импульса 9, соответствующего согласованным положениям лазерного пучка 5 и прорези 3 во время поворота компонента. Применение серводвигателя для поворота компонента 2 и сопряжение данного двигателя с устройством, детектирующим описанную выше прорезь 3, позволяют сориентировать этот компонент относительно референтной позиции 7.

Несмотря на свое широкое применение, описанная система имеет несколько недостатков. Первый из них связан с конфигурацией прорези. Более конкретно, иногда прорезь трудно детектировать из-за ее формы или размера. В некоторых случаях необходимо прецизионное позиционирование датчика 11, что выражается в увеличении продолжительности и в повышении затрат на соответствующую юстировку. Другой недостаток этой детектирующей системы заключается в том, что компонент 2 подвергается деформациям зажимами, удерживающими его во время вращения. Наконец, многие компоненты вообще невозможно ориентировать данным устройством из-за непригодности их конфигурации (отсутствует прорезь 3) или вследствие их недостаточной непрозрачности для лазерного пучка.

На фиг. 2 проиллюстрирован способ ориентирования, описанный в международной заявке WO 2011/116902 фирмы Schulthess и отчасти смягчающий перечисленные выше затруднения. В данной заявке предложено расположить датчик 11 так, как это показано на фиг. 2А, и, вращая компонент 2, анализировать сигнал, принятый датчиком. Для позиции компонента 2, ориентированного в референтном угловом положении 7 (см. фиг. 2В), задают референтный сигнал 17. Предложенный фирмой Schulthess способ ориентирования (далее - способ Schulthess) заключается в приеме сигнала 8, соответствующего ориентируемой крышке (см. фиг. 2С), и сопоставлении его с референтным сигналом 17 с целью определения соответствующей разности 10 фаз. Более конкретно, предлагается вычислить корреляцию между сигналами 8 и 17 в виде функции разности их фаз. Требуемое согласование соответствует разности 10 фаз, отвечающей наилучшей корреляции.

Способ ориентирования, предложенный в WO 2011/116902, позволяя решить ряд рассмотренных далее проблем, имеет, тем не менее, несколько недостатков. Главный из них проиллюстрирован на фиг. 3. На фиг. 3А приведен пример деформации компонента 2 во время удерживания его зажимами 16 привода вращения. Более конкретно, на фиг. 3А представлен деформированный таким образом компонент 2 в трех своих угловых положениях a, b и с относительно зажимов 16. На фиг. 3В представлены сигналы 8а, 8b и 8с, отвечающие, соответственно, положениям a, b и с по фиг. 3А и полученные во время вращения компонента 2 перед датчиком 11. В данных сигналах характеристические пики 9а, 9b и 9с соответствуют, например, прорези 3. На фиг. 3В проиллюстрирована наилучшая корреляция между тремя сигналами 8а, 8b и 8с, которые получены согласно способу Schulthess, причем видно, что характеристические пики 9а, 9b и 9с сигналов, обозначенных, соответственно, как 8а, 8b и 8с, не совпадают друг с другом. Этот результат показывает, что в данном конкретном случае предложенный в WO 2011/116902 способ применяться не может, совмещение характеристических пиков 9а, 9b и 9с не приведет к минимальной или максимальной корреляции между сигналами 8а, 8b и 8c. В общем случае способ Schulthess не может быть применен, если характеристический сигнал 9, соответствующий компоненту, смешивается с сигналом 13, связанным с мешающим сигналом, имеющим, по существу, независимую фазу. В частности, способ Schulthess не позволяет ориентировать компоненты, деформированные зажимами, удерживающими их во время вращения. Кроме того, данный способ неприменим, когда устройством генерируется существенный мешающий сигнал, как это обычно происходит при применении промышленных установок, функционирующих автоматически. Мешающий сигнал содержит составляющие, связанные с приводом вращения (функциональные отклонения, дефекты согласования, деформация компонента), составляющие, связанные с погрешностями позиционирования компонентов в данном приводе, а также составляющие, генерируемые окружающей средой (машинные вибрации).

Описанный далее способ согласно изобретению позволяет ослабить перечисленные недостатки.

Раскрытие изобретения Определения

В данном описании термин "компонент" соответствует элементу головки тубы (имеющему на чертежах обозначение 2), подлежащему ориентированию относительно корпуса тубы. Таким компонентом может быть, в частности, колпачок тубы.

Термин "прорезь" соответствует одному или нескольким элементам 3, позволяющему (позволяющим) определить ориентацию компонента 2 путем формирования на нем детектируемой референтной метки. Такие элементы могут быть связаны с конфигурацией компонента, с состоянием его поверхности, а также с его составом или цветом.

Термин "датчик" соответствует лазерному датчику (имеющему на чертежах обозначение 11), способному излучать и принимать сигнал. В более широком смысле этим термином обозначается устройство, излучающее сигнал и принимающее по меньшей мере ту часть этого сигнала, которая взаимодействовала с компонентом во время его вращения.

Термин "пучок" соответствует сигналу (имеющему на чертежах обозначение 5), излучаемому датчиком.

Термин "мешающий сигнал" соответствует части принятого датчиком сигнала (имеющей на чертежах обозначение 13), не содержащей какой-либо информации, связанной с ориентацией компонента.

Термин "модель сигнала от компонента" соответствует части (имеющей на чертежах обозначение 14) модели, содержащей информацию, которая специфична по отношению к компоненту и полезна для придания ему требуемой ориентации.

Термин "модель мешающего сигнала" соответствует части (имеющей на чертежах обозначение 15) модели, содержащей информацию, которая бесполезна для придания компоненту требуемой ориентации. Модель мешающего сигнала содержит, например, информацию, связанную с деформацией компонента в приводе вращения, с погрешностями позиционирования компонентов и зазорами в данном приводе, вибрациями и другими подобными эффектами.

Изобретение относится к способу ориентирования компонентов, охарактеризованному в формуле, а также к устройству, предназначенному для реализации данного способа.

Конкретно, изобретение предлагает способ ориентирования, основанный на вращении компонента, подлежащего ориентированию, а также на испускании и приеме сигнала, взаимодействующего с данным компонентом. Информацию, которая содержится в возвращенном сигнале, далее именуемом "измеренным сигналом", используют для определения положения компонента в приводе вращения. Затем полученную угловую корректировку применяют для ориентирования компонента в желаемом положении.

Согласно одному из своих вариантов изобретение включает первую стадию, именуемую "стадией моделирования", на которой создают модель сигнала, измеренного на этой стадии. Модель измеренного сигнала желательно сформировать в виде комбинации первого сигнала, который представляет собой часть, именуемую "моделью сигнала от компонента", и по меньшей мере одного второго сигнала, характеризующего измерительную аппаратуру, а также ее окружение, и именуемого "моделью мешающего сигнала".

Согласно изобретению комбинация модели сигнала от компонента и модели мешающего сигнала может иметь, например, мультипликативную или аддитивную форму, но возможны также и более сложные варианты. Предпочтителен вариант, использующий аддитивную комбинацию.

Согласно изобретению стадия моделирования необходима для каждого нового типа компонента, причем для этого требуется получить измеренный сигнал по меньшей мере для пяти, предпочтительно для десяти компонентов, имеющих случайную ориентацию. Информацию, содержащуюся в этих измеренных сигналах, используют для формирования модели сигнала.

После завершения стадии моделирования измеренный сигнал целенаправленно заменяют моделью сигнала, которую затем разделяют на модель сигнала от компонента и модель мешающего сигнала, причем фаза первой из этих моделей соответствует угловому положению компонента.

Кроме того, способ включает вторую стадию, именуемую "стадией калибровки". На ней определяют референтную позицию компонента, соответствующую желаемой угловой ориентации. Эта стадия требует участия оператора, который определяет разность фаз, которую нужно учесть для компонента, имеющего случайную ориентацию. Данную разность фаз сопоставляют с фазой модели сигнала от компонента и определяют референтную позицию.

Способ включает также третью, производственную стадию, а именно так называемое автоматическое ориентирование. На этой стадии компонентам автоматически придают заданную ориентацию.

Конкретно, способ ориентирования включает первую операцию, в ходе которой измеренный сигнал замещают его моделью. Эта операция состоит по меньшей мере в варьировании фазы модели сигнала от компонента и в идентификации конкретной фазы, именуемой "фазой компонента", которая обеспечивает наилучшее соответствие между измеренным сигналом и его моделью. Такое соответствие получают, сводя к минимуму сумму возведенных в квадрат расхождений между измеренным сигналом и его моделью. Далее предлагаемый способ включает вторую операцию, в ходе которой изменяют угловую позицию компонента, используя для этого значение разности между фазой компонента и референтной позицией, определенной ранее.

Согласно изобретению выявление такой фазы компонента может быть проведено посредством совместного изменения фазы модели компонента и фазы модели мешающего сигнала, чтобы найти наилучшее соотношение между измеренным сигналом и его моделью, причем предпочтительный вариант способа включает изменение только фазы модели компонента.

Первое преимущество изобретения заключается в его надежности, позволяющей использовать его в промышленных условиях, в которых мешающие шумы имеют значительные амплитуды. Данное преимущество способствует правильному ориентированию компонента, причем даже если амплитуда мешающего сигнала очень сильно превышает амплитуду сигнала, специфичного для компонента.

Второе преимущество изобретения заключается в возможности ориентировать компоненты в случае высокой производительности производственного процесса.

Изобретение позволяет, например, ориентировать компоненты, деформированные приводом вращения. Деформация компонента может быть функцией его положения в приводе вращения. Поэтому сигнал деформированного компонента нельзя использовать для ориентирования компонента, и такой сигнал становится мешающим сигналом. Изобретение обеспечивает возможность отделить информацию, связанную с ориентированием крышки, от мешающей информации, связанной с деформацией крышки. Подобным образом изобретение позволяет выделить мешающую информацию, связанную со смещениями позиции компонента в приводе вращения, или мешающую информацию, связанную с дефектами данного привода (эксцентричность, вибрации, погрешности пространственного согласования компонентов).

Данный способ обеспечивает возможность определить угловую позицию компонента даже в том случае, когда уровень мешающих шумов, являющийся внутренним свойством измерительной системы, а также ее окружения, имеет амплитуду, превышающую соответствующую сигнальную характеристику компонента, подлежащего ориентированию.

Основные признаки изобретения охарактеризованы в независимых пунктах формулы, а в ее зависимых пунктах охарактеризованы его конкретные варианты.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 (включающей фиг. 1А, 1В и 1С) иллюстрируются ориентирующее устройство и способ ориентирования, известные из уровня техники и обычно применяемые в промышленности для ориентирования компонентов относительно корпусов туб.

На фиг. 1А проиллюстрирована случайная позиция компонента в ориентирующем устройстве.

На фиг. 1В иллюстрируется детектирование прорези 3 на компоненте во время процесса ориентирования.

На фиг. 1С представлен сигнал, полученный в результате поворота компонента.

На фиг. 2 (включающей фиг. 2А, 2В и 2С) проиллюстрирован второй способ ориентирования, описанный в WO 2011/116902.

На фиг. 2А представлено использованное ориентирующее устройство.

На фиг. 2В проиллюстрирован референтный сигнал, соответствующий известной угловой позиции компонента.

На фиг. 2С представлен сигнал, измеренный для случайной позиции компонента.

На фиг. 3 (включающей фиг. 3А и 3В) проиллюстрирован недостаток способа, предложенного в WO 2011/116902.

На фиг. 3А показано деформирование компонента 2 в зажимах 16 привода вращения. Представленные виды, в сечении, соответствуют различным угловым позициям a, b и с компонента 2 в зажимах 16.

На фиг. 3В проиллюстрирована лучшая полученная корреляция между сигналами 8а, 8b и 8с, полученными соответственно для позиций a, b и с (см. фиг. 3А). Лучшая корреляция между двумя сигналами не соответствует идентичной ориентации компонентов.

На фиг. 4 проиллюстрировано ориентирующее устройство, используемое в изобретении.

На фиг. 5 (включающей фиг. 5А, 5В и 5С) проиллюстрирована стадия формирования модели сигнала.

На фиг. 5А проиллюстрировано получение сигналов 8а, 8b, 8с, 8d, 8е и 8f, соответствующих случайной ориентации компонентов а, b, с, d, е и f во время стадии моделирования.

На фиг. 5В проиллюстрирована модель сигнала от компонента, полученная на стадии моделирования.

На фиг. 5С проиллюстрирована модель мешающего сигнала, полученная на стадии моделирования.

На фиг. 6 проиллюстрирована разность фаз между моделью сигнала от компонента и референтной позицией.

На фиг. 7 представлена блок-схема способа ориентирования согласно изобретению.

Осуществление изобретения

Общий принцип действия изобретения, проиллюстрированный на фиг. 4, состоит в использовании ориентирующего устройства и способа ориентирования, основанных на вращении компонента 2, подлежащего ориентированию, а также на испускании и приеме сигнала 5 (пучка), взаимодействовавшего сданным компонентом. Информацию, которая содержится в принятом сигнале (именуемом "измеренным сигналом"), используют для определения положения компонента в приводе вращения, а затем вычисленную угловую корректировку применяют для ориентирования компонента в желаемом положении.

Ориентирующее устройство, проиллюстрированное на фиг. 4, содержит:

- по меньшей мере один датчик 11, испускающий и принимающий сигнал 5, который взаимодействует с компонентом 2, вращающимся вокруг оси 4,

- средство для вращения компонента 2 и

- средство обработки информации, поступающей отдатчика 11.

Предусмотрена возможность выполнить датчик 11 в виде двух независимых частей, первая из которых предназначена для испускания сигнала 5, а вторая - для приема сигнала после его взаимодействия с компонентом.

Более конкретно, согласно изобретению устройство для ориентирования компонентов содержит по меньшей мере один датчик 11, предназначенный для испускания и приема сигнала 5 (предпочтительно оптического), и средство 18 обработки информации, например систему компьютерного типа или другую эквивалентную систему.

Согласно предпочтительному варианту изобретения датчик 11 представляет собой оптический датчик, сопряженный со средством 18 обработки информации. В данном варианте базовой частью средства 18 является независимый процессор 18', который выполняет обработку информации, посланной датчиком 11 и энкодером 4', установленным на оси привода вращения компонента. Энкодер 4' передает в процессор 18 информацию об угловом положении привода вращения. Когда отклонение фазы компонента относительно референтного значения вычислено, процессор 18', взаимодействуя с блоком управления двигателем, поворачивающим компонент, ориентирует компонент в правильном положении. Согласно предпочтительному варианту процессор 18' подключен также к дисплею 20, позволяющему оператору выполнять ввод исходных параметров и отслеживать ориентацию компонента 2 в процессе его изготовления.

Особое преимущество устройства, описанного выше, заключается в возможности ориентировать компонент 2 в случае высокой производительности производственного процесса. Применение процессора 18' ориентации, независимого от процессора установки, позволяет обрабатывать информацию, относящуюся к ориентированию компонента 2, параллельно информации, связанной с работой установки и обрабатываемой ее процессором.

Другое преимущество предлагаемого устройства определяется его модульной конструкцией. Данное устройство может быть выполнено без особых затруднений на базе установок, очень сильно различающихся между собой своими рабочими параметрами или режимом управления. Кроме того, поскольку устройство относится к модульному типу, оно может быть усовершенствовано как на уровне обработки информации, так и на аппаратном уровне, причем это можно сделать независимо от остальной части установки.

Сущность изобретения в значительной степени сводится к способу ориентирования, основные операции которого указаны на фиг. 7. Данный способ включает по меньшей мере три стадии, а именно первую (называемую стадией моделирования сигнала), вторую (называемую стадией калибровки) и третью (называемую стадией автоматического ориентирования).

На стадии моделирования получают несколько сигналов, соответствующих компонентам, ориентированным случайным образом, а затем выполняют надлежащую цифровую обработку, что позволяет сформировать модель сигнала. Данная модель согласно изобретению состоит по меньшей мере из модели сигнала от компонента и модели мешающего сигнала. Согласно изобретению модель сигнала от компонента содержит информацию, специфичную по отношению к компоненту и полезную для определения его ориентации, а модель мешающего сигнала содержит информацию, характеризующую измерительную аппаратуру вместе с ее окружением и, таким образом, бесполезную для выполнения ориентирования компонента. В данной модели фаза (угловое положение согласно модели сигнала от компонента) является переменным параметром, поскольку она точно соответствует реальному угловому положению, которое необходимо определить, чтобы задать окончательную ориентацию компонента.

Стадия моделирования выполняется устройством автоматически, т.е. без участия оператора. Чтобы сформированная модель была достаточно надежной, необходимо в модели мешающего сигнала учесть возмущения, возможные во время производственного процесса. Поэтому получение сигналов для стадии моделирования проводят в производственных условиях, иначе говоря - на установке, настройка которой идентична используемой в реальном производстве. Желательно использовать минимальное количество компонентов, достаточно, чтобы принять во внимание все возмущения, которые могут произойти в ходе производственного процесса, и получить в достаточной степени случайное распределение ориентаций компонентов в устройстве,. Экспериментально было показано, что надежность модели требует последовательного получения по меньшей мере пяти сигналов, которые соответствуют пяти компонентам, ориентированным в приводе вращения случайным образом. Чтобы сформировать модель, предпочтительно использовать по меньшей мере десять сигналов. Большее количество может оказаться необходимым, если компоненты отличаются плохим качеством и существенными отклонениями размеров, а также когда двигатель изношен или плохо отрегулирован. В общем случае упаковочные машины, требующие выполнения этой операции ориентирования, работают с производительностью более 60 изделий в минуту в одном цикле. Поэтому время для получения десяти сигналов составляет менее 6 с, откуда следует, что без какого-либо существенного воздействия на время настройки установки может быть использовано еще большее количество сигналов.

Для выполнения стадии моделирования требуется, исходя из полученных сигналов, найти модель сигнала. На основе этих данных проводят соответствующую цифровую обработку, чтобы сформировать модель сигнала от компонента и модель мешающего сигнала. Искомая модель сигнала является результатом комбинации данных моделей. Предпочтителен аддитивный вариант такой комбинации, однако, предусмотрена возможность рассмотрения также мультипликативных и более сложных комбинаций. Согласно изобретению по меньшей мере фаза модели компонента может быть переменным параметром. Фаза сигнала для модели компонента задает угловое положение компонента в приводе вращения. Согласно предпочтительному варианту изобретения фаза модели мешающего сигнала (т.е. сигнала, соотносящегося, в первую очередь, с воздействиями со стороны привода вращения данного компонента) постоянна.

Кроме того, способ ориентирования компонента включает стадию калибровки, проиллюстрированную на фиг. 7. Задача данной стадии заключается в определении положения, ориентированного желаемым образом. Для нее предусмотрено участие оператора, который указывает значение угла поворота (т.е. значение разности фаз), требуемое для ориентирования компонента, расположенного в ориентирующем устройстве случайным образом. Стадия калибровки включает несколько операций. Первая из них состоит в получении сигнала для крышки (колпачка), расположенной (расположенного) в приводе вращения случайным образом. Затем в ходе второй операции определяют фазу модели сигнала от компонента, чтобы свести к минимуму расхождение между измеренным сигналом и его моделью. Фаза модели компонента, позволяющая минимизировать это расхождение, задает собой угловое положение компонента в приводе вращения. В ходе третьей операции оператор указывает значение разности фаз, которое должно быть использовано для получения желаемой ориентации. Эта последняя операция позволяет определить референтное угловое положение модели сигнала от компонента, которое соответствует ориентированной позиции данного компонента.

Как отмечено на фиг. 7, третья стадия способа ориентирования является автоматической (производственной). Во время этой стадии двигатель ориентирует компоненты автоматически, причем при высокой скорости производственного процесса. Стадия автоматического ориентирования включает по меньшей мере последовательность следующих операций:

- получают сигнал,

- проводят поиск фазы модели компонента,

- вычисляют разность фаз, т.е. угловое смещение относительно референтной (ориентированной) позиции, и, наконец,

- ориентируют компонент, используя для этого вычисленную разность фаз.

Стадия автоматического ориентирования должна проводиться за очень короткие промежутки времени, заданные скоростью производственного процесса. Главное преимущество изобретения состоит в возможности использования очень высокой производительности процесса. В ходе второй операции применение модели сигнала для определения его фазы позволяет использовать очень короткие вычислительные интервалы. Очень большое преимущество, связанное с данной второй операцией, заключается в том, что, используя моделирование, можно заменить измеренный сигнал его моделью, скомбинированной из модели сигнала от компонента и модели мешающего сигнала. Такое замещение выполняют, изменяя фазу модели сигнала от компонента и сопоставляя измеренный сигнал с его моделью. Фазу модели сигнала от компонента определяют, когда расхождение между моделью сигнала и измеренным сигналом минимально. Способ, эффективно используемый для сведения данного расхождения к минимуму, состоит в минимизации суммы расхождений между этими двумя сигналами, возведенных в квадрат. Главным преимуществом при выполнении данных операций является использование моделирования, позволяющее разделить модель сигнала на модель сигнала от компонента и модель мешающего сигнала.

Согласно изобретению предлагаемый способ позволяет также количественно оценить надежность ориентирования, используя для этого анализ расхождения между измеренным сигналом и его моделью. Полученное значение надежности может быть использовано для отбрасывания компонентов, ориентация которых вызывает сомнения.

Способ, проиллюстрированный на фиг. 7, обладает очень высокой надежностью, поскольку он исключает из рассмотрения шумы мешающего сигнала. Преимущество способа заключается в применении модели этих шумов и модели, характеризующей компонент и его ориентацию.

Фиг. 5А, 5В и 5С иллюстрируют стадию моделирования. На фиг. 5А приведен пример получения измеренных сигналов 8a-8f, представленных в виде функции угловой позиции 6 привода вращения. Как показано на фиг. 5А, в этих сигналах можно идентифицировать пики 9a-9f, фазы которых различаются между собой, причем сами пики характеризуют соответствующей ориентации компонентов a-f в приводе вращения. Видно также, что измеренные сигналы 8a-8f испытывают влияние шумов 13a-13f мешающего сигнала, синфазных с приводом вращения. Надлежащая обработка всех сигналов 8a-8f позволяет получить модель сигнала, проиллюстрированную на фиг. 5В и 5С. На фиг. 5В представлена модель 14 сигнала от компонента, фаза которой является переменным параметром, причем данная модель характеризует только компонент и его ориентацию. В этом сигнале легко идентифицировать пик 9, которому в модели по фиг. 5А соответствуют пики 9a-9f. Кроме того, на фиг. 5В показана серия дополнительных пиков, которые также могут быть использованы для ориентирования компонента, однако, их невозможно идентифицировать визуально в измеренных сигналах по фиг. 5А. Данный пример показывает, что способ согласно изобретению позволяет идентифицировать характеристики компонента, которые не детектируются в измеренном сигнале из-за шумов мешающего сигнала. На фиг. 5С проиллюстрирована модель 15 мешающего сигнала, представляющая собой посторонние шумы 13a-13f по фиг. 5А. В данной модели сохранены только шумы, проявляемые неслучайным образом. В примере по фиг. 5 модель 15 мешающего сигнала совпадает по фазе с приводом вращения, а модель сигнала представляет собой сумму модели сигнала от компонента, проиллюстрированной на фиг. 5В, и модели мешающего сигнала, проиллюстрированной на фиг. 5С.

Операция, выполняемая в процессе стадии калибровки, проиллюстрирована на фиг. 6. Данная операция заключается в определении референтной позиции 7, соответствующей желаемой ориентации компонента. Во время этой стадии оператор определяет угол поворота (т.е. разность 10 фаз), на который нужно развернуть компонент, чтобы получить нужную ориентацию. Как показано на фиг. 6, разность фаз вычисляют, исходя не из измеренного сигнала, а из модели компонента.

Способ ориентирования, предложенный изобретением, особенно продуктивен для ориентирования крышек относительно корпусов туб, выполненных с нанесенным печатным оформлением. Конкретно, изобретение позволяет ориентировать фиксируемые съемные крышки так, чтобы отверстие тубы располагалось в соответствии с печатным оформлением. Изобретение эффективным образом позволяет ориентировать тонкие крышки, которые деформируются в зажимах привода вращения.

Поскольку используемая разность 10 фаз определяется с очень высокой точностью, изобретение позволяет повысить точность ориентирования компонента.

Изобретение позволяет ориентировать компоненты за очень короткий промежуток времени, тем самым обеспечивая возможность достижения высокой производительности производственного процесса.

Изобретение позволяет уменьшить брак, вызванный отклонениями размерных параметров компонентов (деформации, смещения) или непостоянством цвета.

Изобретение позволяет существенно понизить время, затрачиваемое на наладку устройства при изменении параметров компонента (таких как конфигурация, диаметр, цвет).

Варианты осуществления изобретения приведены только в качестве иллюстративных примеров, которым не следует придавать ограничительный характер. Возможны все варианты, не выходящие за границы, определяемые формулой изобретения, причем с учетом эквивалентов.

Так, возможен вариант, в котором датчик 11, испускающий и принимающий сигнал, перемещается вокруг компонента, а сам компонент остается неподвижным.

Желательно позиционировать ось датчика под прямым углом к оси вращения объекта/компонента, подлежащего ориентированию. Если в информацию, содержащуюся в плоскости считывания (например соответствующей верхней поверхности объекта), входят данные, относящиеся к угловой ориентации компонента, может быть использована также позиция датчика, согласованная с плоскостью, параллельной оси ориентирования объекта.

В более общем случае возможны различные ориентации оси датчика относительно оси ориентирования.

В контексте изобретения для определения позиции компонента и его ориентирования согласно принципам изобретения можно использовать любые данные (метки), которые могут быть детектированы на компоненте.

В данном описании обсуждается приложение изобретения к компонентам туб; однако, это приложение не должно считаться ограничивающим, и изобретение может быть использовано и в других приложениях, в которых желательно быстро ориентировать детали, расположенные случайным образом.

Сигнал, используемый для измерения и ориентирования, может быть оптическим или каким-то другим сигналом (электрическим, магнитным и т.д.), преобразуемым, если это необходимо для обработки согласно принципам изобретения.

Claims (20)

1. Способ ориентирования компонентов тубы, таких как головка или крышка, включающий операцию измерения углового положения компонента, выполняемую посредством определения референтной позиции указанного компонента, с последующим выполнением операции ориентирования компонента, во время которой определяют угловую корректировку компонента, проводимую с учетом измеренного сигнала, отличающийся тем, что при проведении угловой корректировки дополнительно учитывают смоделированный мешающий сигнал.

2. Способ по п. 1, включающий предварительную стадию моделирования, при осуществлении которой моделируют измеренный сигнал.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором для выполнения указанной угловой корректировки измеренный сигнал заменяют смоделированным измеренным сигналом.

4. Способ по п. 2 или 3, в котором смоделированный измеренный сигнал содержит смоделированный мешающий сигнал и смоделированный сигнал от компонента.

5. Способ по любому из пп. 2-4, в котором смоделированный сигнал определяют, получая выборку измеренных сигналов.

6. Способ по любому из пп. 2-5, в котором смоделированный сигнал определяют, получая сигналы, измеренные на нескольких компонентах.

7. Способ по п. 6, в котором получение измеренных сигналов выполняют по меньшей мере на пяти компонентах.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий операцию калибровки, состоящую в определении референтной позиции компонента, соответствующей желаемой угловой ориентации.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий последовательно выполняемые операцию автоматического ориентирования, состоящую по меньшей мере в изменении фазы модели сигнала от компонента и в идентификации фазы, именуемой "фазой компонента", которая обеспечивает наилучшее соответствие между измеренным сигналом и моделью сигнала, а также вторую, следующую за первой, операцию, которая состоит в корректировке углового положения компонента с использованием значения разности между фазой компонента и предварительно определенной референтной позицией.

10. Способ по п. 9, в котором поиск фазы компонента проводят путем совместного изменения фазы модели компонента и фазы модели мешающего сигнала и нахождения наилучшего соответствия между моделью сигнала и измеренным сигналом.

11. Способ по п. 9, в котором поиск фазы компонента проводят путем изменения только фазы модели компонента.

12. Способ по п. 1, в котором мешающий сигнал определяют теоретически, учитывая конфигурацию компонента.

13. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором измерение является оптическим измерением.

14. Ориентирующее устройство для ориентирования компонентов тубы с использованием способа по любому из предыдущих пунктов, содержащее по меньшей мере один датчик (11), предназначенный для испускания и приема сигнала (5), и средство (18) обработки информации.

15. Устройство по п. 14, в котором средство обработки информации снабжено микропроцессором (12') ориентации.

16. Устройство по п. 15, в котором указанный микропроцессор (12') обеспечивает выполнение обработки информации, посланной датчиком (11) и энкодером (4'), установленным на оси привода вращения компонента (2) для индикации углового положения.

17. Устройство по любому из пп. 14-16, которое дополнительно содержит дисплей (20).

18. Устройство по любому из пп. 14-17, которое содержит процессорный блок, предназначенный для формирования смоделированного мешающего сигнала.

19. Устройство по любому из пп. 14-18, которое является модульным и независимым от установки, в которую оно установлено.

20. Установка для изготовления гибких туб, таких как упаковочные тубы для вязких продуктов, содержащая ориентирующее устройство согласно любому из пп. 14-19.

Images