專利名稱:容器嘴部的檢驗(yàn)裝置和方法
本發(fā)明屬于容器的檢驗(yàn),特別是檢驗(yàn)容器嘴部缺陷的方法和裝置。
在容器制造技術(shù)中,“容器嘴部”這一術(shù)語通常指容器嘴那一部分。例如就瓶子而言,嘴部包括帶有螺紋的瓶頸部分和/或承接瓶蓋的凸緣部分,以及瓶蓋與之密封的瓶嘴周圍瓶頸的上表面。重要的是適當(dāng)?shù)刂谱魅萜髯觳?,使容器蓋緊固其上,保證容器內(nèi)部密封,從而防止諸如在裝卸和儲(chǔ)存期間碳酸氣等的滲漏和散逸。
傳統(tǒng)的大量生產(chǎn)玻璃和塑料容器的工藝包括用許多吹模法成形容器。這會(huì)產(chǎn)生各種缺陷。迄今,有人建議采用光學(xué)掃描方法來檢驗(yàn)這類容器是否其側(cè)壁有暇疵,因?yàn)樗鼈儠?huì)影響光的傳輸特性。本專利申請(qǐng)人所持有的美國(guó)專利4378493,4378494和4378495號(hào)中,公開了一種方法及其裝置,其中,玻璃容器被傳送,經(jīng)過許多對(duì)它們進(jìn)行物理和光學(xué)檢驗(yàn)的檢驗(yàn)臺(tái)。在一個(gè)光學(xué)檢驗(yàn)臺(tái)上,玻璃容器垂直放置並圍繞其垂直中心軸旋轉(zhuǎn)。照明光源將漫射光能射經(jīng)容器的側(cè)壁。用一臺(tái)包括多個(gè)光敏元件(即象素),且這些光敏元件排列成與容器旋轉(zhuǎn)垂直軸平行的線性陣列的照相機(jī),觀測(cè)透過容器側(cè)壁的垂直帶狀區(qū)域的光。按照容器旋轉(zhuǎn)增量對(duì)每一象素的輸出取樣,當(dāng)相鄰象素的信號(hào)幅值大于某一預(yù)定閾值時(shí),事件信號(hào)就發(fā)出。于是產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)膹U品信號(hào),有暇疵的容器就從傳送帶上被挑出。
本發(fā)明總的目的就是提供一種檢驗(yàn)容器嘴部的裝置和方法,它們把容器嘴部作為光學(xué)特性函數(shù),當(dāng)上述光學(xué)特性不滿足某一預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),指示被檢驗(yàn)的容器是廢品。
本發(fā)明更具體的目的就是提供一種具有上述特性的容器嘴部檢驗(yàn)裝置和方法,借此獲得試驗(yàn)容器的光傳輸特性,並把它與標(biāo)準(zhǔn)合格容器的相應(yīng)特性比較,若比較表明試驗(yàn)容器不合格,則給出一個(gè)廢品信號(hào)。
本發(fā)明另一目的就是提供一種具有上述特征的容器嘴部檢驗(yàn)裝置和方法,它們用在容器大批量生產(chǎn)中是經(jīng)濟(jì)的,也可以很容易地與諸如容器的側(cè)壁暇疵的檢驗(yàn)共同進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明,透明玻璃或塑料制品容器的嘴部檢驗(yàn),是當(dāng)容器直立放置並圍繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)時(shí),將漫射光源的光能從側(cè)向照射到容器上進(jìn)行的。一種包括許多光敏元件的照相機(jī)(這些光敏元件排列成與容器旋轉(zhuǎn)軸共面),向下與容器軸線成一定角度,用來觀測(cè)容器嘴周圍嘴部的內(nèi)外表壁正好相反的兩部分。按照容器旋轉(zhuǎn)增量,照相機(jī)光敏元件被掃描,表示照相機(jī)每一光敏元件上光強(qiáng)的信息,按照光敏元件號(hào)碼和掃描增量,以數(shù)組形式存儲(chǔ)在第一個(gè)存儲(chǔ)器中。因此,當(dāng)容器旋轉(zhuǎn)時(shí),照相機(jī)觀測(cè)嘴部壁的內(nèi)外兩個(gè)表面,相應(yīng)的嘴部信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
在整個(gè)容器嘴部掃描結(jié)束之后,儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的試驗(yàn)信息,與儲(chǔ)存在第二個(gè)存儲(chǔ)器中,表示合格容器嘴部的標(biāo)準(zhǔn)信息進(jìn)行比較。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中,上述的標(biāo)準(zhǔn)信息,是在準(zhǔn)備生產(chǎn)過程中,通過掃描一預(yù)先認(rèn)定具有合格嘴部的標(biāo)準(zhǔn)容器,並將這些信息按照相機(jī)光敏元件號(hào)碼和掃描增量以數(shù)組的形式存儲(chǔ)而得到的。然后將試驗(yàn)存儲(chǔ)數(shù)組與標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)數(shù)組相互比較,當(dāng)這種比較顯示出的差值超過操作人員預(yù)先調(diào)定的閾值時(shí),就產(chǎn)生一個(gè)廢品信號(hào)。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中,照相機(jī)和光源相對(duì)放置在容器軸線的兩邊。因此,照相機(jī)“看到”的光能是一個(gè)取決于試驗(yàn)容器折射特性的復(fù)雜的函數(shù)。但是,幸運(yùn)的是,對(duì)于一給定的容器形狀這一特性大體上類似,但仍存在某些由于制造容許誤差產(chǎn)生的差異,諸如成形模的差別以及玻璃熔料的差別??梢灶A(yù)料,產(chǎn)生廢品信號(hào)的試驗(yàn)信息數(shù)組與標(biāo)準(zhǔn)信息數(shù)組之間的閾值差,是操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的。
通過下面的介紹,后附的權(quán)利要求
以及相應(yīng)的附圖,將更好的理解本發(fā)明及其若干次要目的特征和優(yōu)點(diǎn)。這些附圖如下圖1為依據(jù)本發(fā)明目前最優(yōu)實(shí)施方案的檢驗(yàn)容器嘴部的裝置原理圖;
圖2為照相機(jī)觀測(cè)的容器嘴部的簡(jiǎn)圖,以及疊加其上的照相機(jī)視場(chǎng);
圖3為說明本發(fā)明檢驗(yàn)容器嘴部的操作流程圖。
參看圖1,通常包括一鏈輪(未畫出)和一滑板21的傳送機(jī)20,將其安裝使連接至模制容器源,使其能不斷地將容器22傳送至嘴部檢驗(yàn)臺(tái)24的位置上。傳送機(jī)20可以是任何合適的型號(hào),比如美國(guó)專利4230219和4378493號(hào)所示那些型號(hào),這里將其公開的內(nèi)容引敘于此作為參考,這類傳送機(jī)通常包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的鏈輪,它不斷地將容器送到指定位置,並在掃描操作時(shí)將容器保持在固定的位置。一種如同驅(qū)動(dòng)滾輪的瓶旋轉(zhuǎn)裝置26,將其安裝得使容器22處于檢驗(yàn)臺(tái)24上,並使容器圍繞其中心軸線23旋轉(zhuǎn)。將編碼器28耦合至容器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上,以提供指示容器旋轉(zhuǎn)增量的信號(hào)。另外還放置一諸如限位開關(guān)的檢測(cè)器30,以提供指示容器22存在于檢驗(yàn)臺(tái)24上的信號(hào)。
在這里所討論的本發(fā)明的最佳方案中,作為容器22的是一只模制玻璃瓶,它有一個(gè)瓶身32和一個(gè)大致圓筒形的瓶頸34,瓶頸34是由瓶肩37向上延伸的。根據(jù)本發(fā)明,待檢驗(yàn)的瓶子嘴部包括瓶頸34的上部直至瓶蓋封合面36一段。螺紋38采用整體模制方法成形于瓶嘴周圍的嘴部外表壁,凸緣40亦采用同樣方法成形于嘴部外表壁,凸緣40的作用是使瓶蓋側(cè)緣能以普通方式卷壓在它上面,從而將瓶蓋緊固到瓶子上。一般說來,本發(fā)明適合于檢驗(yàn)容器嘴部的緊固容器蓋的那一部分。
光源42裝在合適的位置,使漫射光能從大概垂直于容器軸線23的方向投射到容器嘴部。光源42由一個(gè)或幾個(gè)燈泡44和一個(gè)漫射板46組成。照相機(jī)48位于軸線23的與光源42相反的一邊。照相機(jī)48含有許多光敏元件或象素52(圖2),這些光敏元件排列成與軸23共面的直線狀陣列50,並沿與容器軸成夾角54的方向向下指向容器嘴。透鏡56將照相機(jī)中的直線狀陣列50的視場(chǎng)聚焦成如圖2所示那樣,以便觀測(cè)同軸圓筒容器嘴部的外表壁58和內(nèi)表壁60這兩個(gè)正好相反的部分,其中,內(nèi)表壁60是沿夾角54從容器嘴開口端觀測(cè)的。(在圖2中標(biāo)示出照相機(jī)48的實(shí)象48′是最好不過的)在本發(fā)明的最佳實(shí)施方案中,光敏元件的陣列50包含具有復(fù)合線視場(chǎng)的256個(gè)光敏元件52,這些元件至少?gòu)拿芊饷?6的對(duì)緣一直延伸至凸緣40的相鄰下緣。(當(dāng)然,應(yīng)該理解的是,本發(fā)明決不限于附圖給出的那種特定的嘴部結(jié)構(gòu))。
信息處理機(jī)62接收來自檢測(cè)器30的指示檢驗(yàn)臺(tái)24上有容器22的信號(hào),和來自編碼器28的表示容器旋轉(zhuǎn)增量的信號(hào)。照相機(jī)陣列50的光敏元件52也各自耦合至信息處理機(jī)62,62提供表示入射到每一元件上光強(qiáng)的相應(yīng)信號(hào)。信息處理機(jī)62與目標(biāo)數(shù)組存儲(chǔ)器64和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組存儲(chǔ)器66相聯(lián),並具有向容器挑選裝置(未示出)提供廢品信號(hào)的輸出端。數(shù)組存儲(chǔ)器64和66均為N×M數(shù)組存儲(chǔ)器,其中,N等于或大于照相機(jī)陣列50中元件或象素52的數(shù)目,M等于或大于容器22旋轉(zhuǎn)整整一圈時(shí)掃描增量的數(shù)目。在本發(fā)明的最佳實(shí)施方案中,陣列50中有256個(gè)元件或象素,容器旋轉(zhuǎn)一圈的增量為256,因此存儲(chǔ)器64和66每個(gè)至少含有一個(gè)256×256存儲(chǔ)字單元的數(shù)組。
圖3是說明檢驗(yàn)容器22嘴部的信息處理機(jī)62工作流程圖。當(dāng)容器22在檢驗(yàn)臺(tái)24被檢驗(yàn)時(shí),信息處理機(jī)62按容器旋轉(zhuǎn)的每一增量掃描照相機(jī)陣列50的每一元件52,並將作為陣列每一元件的相應(yīng)光強(qiáng)的函數(shù)的信息儲(chǔ)存在目標(biāo)數(shù)組存儲(chǔ)器64中。在初始或練習(xí)階段,選擇具有已知合格容器嘴部的容器22,將每步掃描所得到的信息對(duì)幾次掃描結(jié)果求平均值,然后儲(chǔ)存在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組存儲(chǔ)器66中。因此,標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組存儲(chǔ)器66含有嘴部合格容器的完整的平均強(qiáng)度數(shù)組,該數(shù)組按照相機(jī)單元和掃描增量。在檢驗(yàn)試驗(yàn)容器時(shí),亦即當(dāng)檢驗(yàn)臺(tái)24不是處于練習(xí)階段,則在容器完成一周旋轉(zhuǎn)和掃描之后,將存儲(chǔ)器64中的目標(biāo)數(shù)組或試驗(yàn)數(shù)組與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器66中的相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信息加以比較。
當(dāng)然,應(yīng)該理解的是,盡管為了比較,存儲(chǔ)器64,66含有相應(yīng)的數(shù)組,但這樣的數(shù)組不必相互對(duì)正,因?yàn)槿萜髯觳繏呙鑱K不是在容器軸線周圍某一預(yù)定的固定位置開始與結(jié)束。換句說話,每一容器掃描是在容器軸線周圍某一隨機(jī)的方位角開始的。但是,對(duì)于給定的容器結(jié)構(gòu)形狀,數(shù)組模式大體上保持相同。因此,只需要將儲(chǔ)存在目標(biāo)數(shù)組存儲(chǔ)器64中的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)移或平移,直至儲(chǔ)存在其中的數(shù)據(jù)模式大體上與儲(chǔ)存在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組存儲(chǔ)器66中的數(shù)據(jù)模式配準(zhǔn)或一致,然后就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,以確定儲(chǔ)存在目標(biāo)存儲(chǔ)器64中的單個(gè)數(shù)據(jù)還是成組數(shù)據(jù)指示不合格的容器。這樣的比較最好分兩次進(jìn)行,第一次是數(shù)組各個(gè)單元數(shù)據(jù)的比較,用以確定試驗(yàn)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相互之差是否為操作人員調(diào)定的閾值差;然后進(jìn)行第二次比較,用以確定是全部數(shù)據(jù)模式的平均強(qiáng)度還是加權(quán)強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模式之差超過操作人員調(diào)定的差。如果兩次比較中有一次或兩次均指示出過量差,則產(chǎn)生廢品信號(hào),處理機(jī)操作重新開始,等待接收檢驗(yàn)臺(tái)上的下一個(gè)容器。
照相機(jī)48和透鏡56(圖1)的安裝最好能保證相對(duì)于容器軸線23的夾角54可調(diào)。在預(yù)備操作時(shí),夾角54作為容器幾何形狀的函數(shù)需要加以調(diào)整,以便照相機(jī)48能夠觀測(cè)如上所述的嘴部?jī)?nèi)表壁和外表壁。確切地說,視角由螺紋的高度和開嘴的大小確定,要使得經(jīng)容器嘴和嘴部壁能看到容器的遠(yuǎn)離照相機(jī)一邊的螺紋部分。按目前估計(jì),角54最好至少能在45°和75°之間可調(diào)。
權(quán)利要求
1.用于檢驗(yàn)容器嘴部的裝置,被檢驗(yàn)的容器有一中心軸線和一被嘴部壁所包圍的開嘴。該容器的嘴部壁具有內(nèi)外兩個(gè)表壁,該裝置的特征在于由下述部分組成用于將容器保持在一固定的位置並使該容器圍繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)的裝置,一個(gè)放置得能將漫射光能從垂直于所述的軸線方向投射到位于所述的保持和旋轉(zhuǎn)裝置上的容器嘴部的光源,一個(gè)與所述的軸線成一定夾角,從而能觀測(cè)位于所述的固定旋轉(zhuǎn)裝置上的容器嘴內(nèi)景象的照相機(jī),該照相機(jī)視場(chǎng)覆蓋所述的嘴部壁內(nèi)外表面這二部分,以及響應(yīng)所述的照相機(jī)以獲得作為所述的嘴部光學(xué)特性函數(shù)的信息的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置,還包括響應(yīng)上述保持和旋轉(zhuǎn)裝置、以按照容器旋轉(zhuǎn)增量提供信號(hào)的裝置,其特征在于,上述的信息獲得裝置響應(yīng)所述的信號(hào),以獲得作為容器旋轉(zhuǎn)函數(shù)的上述信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的裝置,其特征在于,上述的照相機(jī)具有許多排列成直線狀陣列的光敏元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的裝置,其特征在于,上述照相機(jī)放置的位置使得上述直線狀陣列與位于上述保持和旋轉(zhuǎn)裝置上的容器的軸共面。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的裝置,其特征在于,上述照相機(jī)裝在相對(duì)于上述軸的上述光源的相反一邊。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的裝置,其特征在于,上述照相機(jī)的視線與上述軸線的夾角為45°至75°。
7.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的裝置,其特征在于,上述的信息獲得裝置包括按容器旋轉(zhuǎn)增量掃描上述照相機(jī)陣列的裝置,和存儲(chǔ)作為照相機(jī)光敏元件和掃描增量函數(shù)的掃描信息的第一個(gè)數(shù)組存儲(chǔ)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的裝置,其特征在于,信息獲得裝置還包括存儲(chǔ)表示合格容器信息的第二個(gè)數(shù)組存儲(chǔ)器,響應(yīng)容器掃描完結(jié)、將儲(chǔ)存在所述的第一個(gè)和第二個(gè)存儲(chǔ)器中的信息加以比較的裝置,以及給出作為儲(chǔ)存在所述的第一個(gè)和第二個(gè)存儲(chǔ)器裝置中的信息之差的函數(shù)的容器廢品信號(hào)的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的裝置,其特征在于,上述的廢品信號(hào)給出裝置包括當(dāng)上述的差值超過預(yù)定的閾值時(shí)給出上述廢品信號(hào)的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的裝置,其特征在于,包括有選擇地改變上述閾值的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的裝置,其特征在于,上述的信息獲得裝置還包括有選擇地響應(yīng)上述的掃描裝置和照相機(jī)陣列,以便將作為照相機(jī)光敏元件和掃描增量函數(shù)的掃描信息儲(chǔ)存在上述第二個(gè)存儲(chǔ)器中的裝置。
12.用于檢驗(yàn)容器嘴部的裝置,被插驗(yàn)的容器有一中心軸線和一被嘴部壁所包圍的開嘴,嘴部壁具有內(nèi)外兩個(gè)表壁,該裝置特征在于由下述部分組成用于將容器保持在一固定位置並使該容器圍繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)的裝置,指示容器旋轉(zhuǎn)增量的裝置,一個(gè)放置得能將光能投射到位于所述的保持和旋轉(zhuǎn)裝置上的容器嘴部的光源,一個(gè)相對(duì)于所述軸的位于所述光源相反一邊的照相機(jī),該照相機(jī)包含許多光敏元件,這些光敏元件排列成與所述軸共面、並與所述軸成一定夾角的直線狀陣列,使得該照相機(jī)具有覆蓋所述的嘴部壁內(nèi)外表面的線視場(chǎng),響應(yīng)所述的指示裝置、按照容器旋轉(zhuǎn)增量掃描該照相機(jī)光敏元件的裝置,以及響應(yīng)上述掃描裝置,儲(chǔ)存作為照相機(jī)光敏元件和掃描增量?jī)烧吆瘮?shù)的掃描信息的第一個(gè)存儲(chǔ)器裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的裝置,其特征在于,還包括用以儲(chǔ)存作為照相機(jī)光敏元件和掃描增量?jī)烧吆瘮?shù)的表示容器嘴部合格的信息的第二個(gè)存儲(chǔ)器裝置,以及將儲(chǔ)存在上述的第一個(gè)和第二個(gè)存儲(chǔ)器裝置中的信息進(jìn)行比較的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的裝置,其特征在于,上述的光源包括將漫射光能從與上述軸垂直的方向投射到上述容器嘴部的裝置。
15.檢驗(yàn)具有開口和中心軸線的容器嘴部的方法,其特征在于包括下列步驟(a)選擇具有合格嘴部的標(biāo)準(zhǔn)容器,(b)在上述的標(biāo)準(zhǔn)容器圍繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí),將漫射光能投射到其嘴部,(c)當(dāng)上述的標(biāo)準(zhǔn)容器旋轉(zhuǎn)時(shí),掃描其嘴部,並將作為容器旋轉(zhuǎn)增量函數(shù)的表示上述的標(biāo)準(zhǔn)容器光學(xué)特性的信息儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中,(d)選擇嘴部特性未知的試驗(yàn)容器,(e)在上述的試驗(yàn)容器圍繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí),將漫射光能投射到上述的試驗(yàn)容器的嘴部,(f)當(dāng)上述的試驗(yàn)容器旋轉(zhuǎn)時(shí),掃描其嘴部,產(chǎn)生出作為容器旋轉(zhuǎn)增量函數(shù)的表示上述的試驗(yàn)容器光學(xué)特性的信息,(g)將在步驟(f)中得到的上述的信息與上述的步驟(c)中儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的上述的信息加以比較,以及(h)當(dāng)在上述的步驟(f)中得到的上述的信息與在上述的步驟(c)儲(chǔ)存的上述的信息之差超過一預(yù)定的閾值時(shí),就給出一個(gè)信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的方法,其特征在于,上述步驟(b)和(e)是通過由簡(jiǎn)單光源的漫射光能照射上述的容器實(shí)現(xiàn)的。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的方法,其特征在于,上述步驟(c)和(f)是用一簡(jiǎn)單照相機(jī)觀測(cè)上述容器嘴部實(shí)現(xiàn)的。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17所述的方法,其特征在于,上述步驟(c)和(d)均包括調(diào)整上述照相機(jī)的方向,以便從相同的方向觀測(cè)上述標(biāo)準(zhǔn)容器和試驗(yàn)容器嘴部的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的方法,其特征在于,上述步驟(c)和(d)均包括固定和調(diào)整上述照相機(jī)方向的步驟,使得在與上述中心軸成某一向下角度觀測(cè)上述嘴部時(shí),能看到容器嘴內(nèi)部,從而能觀測(cè)每一容器嘴部?jī)?nèi)外兩個(gè)表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求
所述19的方法,其特征在于,上述(d)至(h)的每一步驟,在連續(xù)多次檢驗(yàn)試驗(yàn)容器過程中是重復(fù)執(zhí)行的。
專利摘要
用于檢驗(yàn)透明容器,特別是玻璃容器嘴部的裝置和方法,包括當(dāng)容器圍繞其中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)能將漫射光能側(cè)向射過容器嘴部的裝置。一種包括許多光敏元件的照相機(jī),(這些光敏元件排列成與容器軸成一定夾角的線陣)用來對(duì)嘴部的外、內(nèi)表壁進(jìn)行觀測(cè),觀測(cè)是經(jīng)由容器的開嘴進(jìn)行的。利用信息處理機(jī)按照容器旋轉(zhuǎn)增量對(duì)照相機(jī)線陣的每一元件取樣,那些表示每一元件光強(qiáng)的相應(yīng)數(shù)據(jù),作為元件號(hào)碼和掃描增量?jī)烧叩暮瘮?shù),儲(chǔ)存在數(shù)組存儲(chǔ)器中。
文檔編號(hào)G01N21/90GK86104216SQ86104216
公開日1987年7月15日 申請(qǐng)日期1986年6月19日
發(fā)明者丹尼斯·西奧多·斯特吉爾 申請(qǐng)人:歐文斯-伊利諾衣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan