瓶口裂縫的檢測的制作方法

專利名稱：瓶口裂縫的檢測的制作方法
技術領域：
本發明涉及由于商業變化而影響瓶子光學性質的瓶的檢測，特別涉及用于檢測半透明瓶子瓶口中水平和豎直裂縫的方法及儀器。
在諸如玻璃瓶及廣口瓶的瓶子生產中，各種形式的異常發生在瓶子的側壁，根，底，肩，頸及瓶口。這些異常在現有技術中被稱為“工業變化”，它可以影響瓶子的商業合格性。人們已提出使用光電檢測技術用于檢測影響瓶子光學性能的工業變化。其基本原理是設置一光源，使光對準瓶子，設置一攝像機用以接收被光源照射過的瓶子各部分相互作用后形成的光線。瓶子被光源照射部分上的工業變化被入射在傳感器上的光能的強度變化所檢測。瓶子工業變化的檢測依賴變化的類型會導致瓶子的剔除。例如，瓶子側壁或瓶口中的鏡樣裂縫能導致瓶子的壓力集中和破裂，從而正常地自動導致瓶子與尺寸或位置無關的剔除。另一方面，瓶口內的尺寸很小的水泡是可以接受的。
在制瓶工藝中，所謂“瓶口”通常指得是瓶子中限定瓶嘴的那一部分。例如，在一個瓶子中，瓶口包括帶有螺紋和/或球環以容納瓶蓋的瓶頸部分，以及環繞瓶嘴的頸部的上表面，所謂的“密封面”，而蓋靠著該面固定。
美國專利4,378,493，本申請的受讓方，公開了一種用于檢測瓶子的儀器和方法，其中玻璃瓶被順序輸送經過多個位置，在多個位置上瓶子經物理光學檢測。不同的機械和光電檢測在相繼位置被完成，通常是每一位置有一檢測。所完成的檢測的數量由儀器中位置的數量所限定。
美國專利5,200,801，也是本申請的受讓方，公開了一種方法和儀器，它能夠在一個檢測位置完成半透明瓶子瓶口中垂直裂縫的檢測。來自于瓶口外部與瓶子軸線成橫向的光源射向瓶口一個小于整個瓶口周長的角度范圍。區域配置的攝像機與瓶子軸線成一定角度設置以接收瓶口被照射部分的圖像。攝像機對應于光源進行調整以便瓶口中的豎直裂縫將來自于光源的光線反射到攝像機，從而產生整個黑暗背景上的裂縫的亮場圖像。瓶口的垂直裂縫隨著反射光線的變化被檢測。使用區域配置的傳感器使垂直裂縫相應于瓶口半徑更大角度范圍的檢測成為可能。
本發明總的目的是提供了一種檢測半透明瓶子瓶口裂縫的儀器和方法，其中可以在單個檢測位置對瓶口的水平和豎直裂縫進行檢測，從而提高了檢測工序的效率。本發明的另一目的是提供了具有上述用戶滿意的特征的儀器和方法，它們在不同直徑的瓶口的檢測方面易于調節。本發明的又一個目的是提供了一種具有上述特征的儀器和方法，它在檢測水平和垂直裂縫方面較先有技術而言提高了更大角度范圍。本發明的再一目的是提供了具有上述特征的用以檢測半透明瓶子瓶口裂縫的方法和儀器，它在瓶口檢測區域提供了一致改進的照明設備，因而削減了照射光線中的球形像差。
根據本發明目前最佳實施例的一方面，用于檢測半透明瓶子瓶口裂縫的儀器包括第一光源，它對準繞軸線旋轉的瓶子瓶口的第一部分發出第一光線，第二光源，它對準繞軸線旋轉的瓶子瓶口的第二部分發出第二光線。第一光傳感器相應于第一光源和瓶口布置以接收瓶口水平裂縫所反射的第一光線部分。第二光傳感器相應于第二光源和瓶口布置以接收瓶口豎直裂縫所反射的第二光線部分。一信息處理器被連到第一和第二傳感器上，第一和第二傳感器隨第一和第二光線的反射變化檢測瓶口的水平和豎直裂縫。在本發明的最佳實施例中，第一和第二傳感器包括線性排列的感應元件，它們在瓶子轉速增加時被掃描。信息處理器不僅檢測來自于瓶口，隨入射在線性排列感應元件不同位置而變化的映像的存在，而且檢測隨瓶子旋轉而變化的映像的角度位置。信息處理器可以將瓶口的不同裂縫類型和瓶口的不同氣泡區分開，裂縫處第一光源發出的光線被反射到第一傳感器或者第二光源發出的光線被反射到第二傳感器，氣泡處第一和第二光源發出的光線被反射到各相關聯的傳感器上。通過這種方式帶有水平和豎直裂縫類型的瓶子被剔除，而帶有氣泡類型的瓶子被分析，如果氣泡尺寸超過預定值則被剔除。
本發明所公開的實施例中，用于檢測水平裂縫的第一光源和第一傳感器被設置在一豎直面中，且最好與瓶子旋轉軸共面，第三光源和第三傳感器相對于第二光源和第二傳感器被放置在豎直面相反側的鏡像位置。通過這種方式，相對于瓶口半徑而言豎直裂縫增加了檢測的角度范圍。光源和傳感器最好還包括菲涅耳透鏡，用于進一步增加裂縫檢測的角度并消除球形像差。線性排列的光感應元件相應于瓶口被觀測區域裝有與瓶口成一定角度以00排列的相關聯透鏡，于是傳感器從相關聯觀測區域的頂部到底部聚焦。多個光源最好通過纖維光纜連接到共同的鹵素燈光箱，該燈光箱有內部控制以便提供無視強度變化的連續照明，例如鹵素燈泡的老化和燈泡間亮度的變化。每一光源的光導纖維束末端朝著瓶口矩形區域照射，它能適應瓶子處理中的搖晃及其它不協調。
本發明最佳實施例中用于檢測水平裂縫的第一光源和傳感器被設置在瓶嘴水平面上方，且位于正好與瓶子旋轉軸線共面的豎直面內。第二和第三光源相對瓶子軸線以相同但相對的角度被設置在豎直面的相反兩側，瓶嘴水平面的下方。同樣，第二和第三光傳感器被設置在瓶嘴水平面的上方，豎直面的相反兩側。第一光源透過瓶嘴照射瓶口內表面，第一攝像機觀測瓶口相反的外表面。第二和第三光源在第一光源照射區域的相反側照射瓶口的各外部區域，且第二和第三光傳感器觀測透過瓶嘴照射在瓶口內表面上的相關聯區域。在本發明的最佳實施例中，根據本發明的另一方面，第一光源和傳感器，第二光源和傳感器，及第三光源和傳感器被裝在相應的光學組件上，它們每一個都包含有平安裝板。這些板彼此間以滑動關系被安裝在組件上，且板有互鎖的溝槽和銷以便所有三個光學組件彼此間可同時調節以適應不同瓶口直徑的瓶子。
根據本發明又一方面檢測半透明瓶子瓶口裂縫的方法，該方法包括在第一和第二光線照射瓶口不同部分的同時使瓶子繞中心軸線旋轉的步驟。第一和第二光傳感器被設置以接收瓶口裂縫反射的第一和第二光線部分。第一和第二光傳感器朝著相關聯的光源和瓶口，用于接收瓶口各水平和豎直裂縫中反射的相關光線部分。瓶口中的水平和豎直裂縫隨第一和第二光線被反射部分的變化而被檢測。瓶口中的水平裂縫，其從第一光源反射光線到第一傳感器，與從第二光源反射光線到第二傳感器的豎直裂縫相區別，還與瓶口中的氣泡相區別，氣泡從兩個光源反射光線到兩個相應傳感器上。
本發明連同其目的，特征及有益效果從下文的描述，及所附的權利要求和附圖更易于理解，其中

圖1是據本發明最佳實施例檢測半透明瓶子瓶口裂縫的儀器的原理圖；圖2是圖1示意圖所描述的光學檢測的頂視圖；圖3是圖1和圖2中用于檢測瓶口豎直裂縫的光學檢測的部分頂視圖；圖4是圖1和圖2中用于檢測瓶口水平裂縫的光學檢測的透視圖；圖5是描述各光源照射區域及圖1-4中各傳感器觀測范圍的瓶口透視圖；圖6是圖1-4中每一光傳感器上使用00光學排列的光學配置原理圖7A，7B和7C用圖生動地描述了本發明的操作；圖8是用圖描述了根據本發明實施例的豎直裂縫的檢測；圖9是據本發明最佳實施例的用于檢測半透明瓶子瓶口裂縫的儀器的部分透視圖；圖10是圖9中光學檢測的頂視圖；圖11是圖9和圖10中光學檢測的側視圖；圖12是用于檢測瓶口水平裂縫的光學檢測部分的部分剖面的側視圖；圖13和圖14是用于檢測瓶口豎直裂縫的光學檢測部分的透視圖；圖15是據本發明，為了清楚的目的移走光學檢測件的光學組件安裝座的透視圖；圖16是圖15所述光學檢測安裝座的分解透視圖；圖17是圖15-16中光學檢測安裝座的頂視圖；圖18是大體上沿圖17中線18-18的剖視圖；圖19是圖18中所描述的安裝板的一部分的放大尺寸剖視圖；圖20和圖21是圖15-17所述的安裝配置部分的各頂視圖和側視圖；圖22和圖23是檢測豎直裂縫組件安裝板的頂視圖及側視圖；圖24和圖25是檢測另一豎直裂縫組件安裝板的頂視圖及側視圖；圖26是據本發明一方面的描述光學組件同時調節的原理圖；圖27是大體上沿圖12中線27-27的剖面圖。
圖1-4簡要描述了根據本發明目前優選實施例的用于檢測瓶子32的瓶口水平裂縫和豎直裂縫的儀器30。設置一第一光源34，將第一束光線以一定角度向下穿過瓶嘴射到瓶口的相對內表面上。第一光傳感器36配置在與光源34相對的瓶口側，并觀測與光源34所照射的內部區域相對區域的瓶口的外表面。正如圖2(和圖9-12)所示，光源34和光傳感器36被配置在垂直平面38內，該垂直平面38最好與瓶子32的軸線共面。第二光源40設置在瓶子32瓶嘴水平面下方(同樣在傳感器36的下方)，并以一定角度向上照射瓶口的外部。第二光傳感器42配置在瓶子相對側(即豎直面38的相對側)，以一定角度向下透過瓶嘴，觀測與光源40照射區域相對區域的瓶口的內表面。同樣，第三光源44配置在瓶嘴水平面的下方(同樣在傳感器36的下方)，并以向上的角度將相應的光束導引到瓶口外部的第三部分上。設置相應的第三光傳感器46，透過瓶嘴觀測與光源44照射的外部區域相對區域的瓶口的內表面。正如圖2-3所示(圖9-11)，光源/傳感器對40、42和44、46的安裝排列使彼此成鏡像。
傳送器50(圖1)包括一星形輪(未顯示)和一滑板52，傳送器50被配置并連接到模制瓶源，以便將連續的瓶子32送到由儀器30限定的檢測位置。傳送器50可以是任何適合的形式，諸如美國專利4,230,219和4,378,493所示，且一般包括一個可旋轉的星形輪，用于將瓶子連續運送到位，并在掃描操作中在固定位置支撐瓶子。瓶子旋轉設備54，諸如驅動輥，被設置成在位置30與瓶子32嚙合，并使瓶子繞其中心軸線旋轉。編碼器56被連到瓶子旋轉機構上，以提供瓶子旋轉增量的指示信號。另外，瓶子可以以由相同時間增量限定的恒定速度和瓶子旋轉增量旋轉。設置一檢測器58，如光學開關，以提供瓶子32在位置30出現的指示信號。如將要描述的，一信息處理器60連接到編碼器56，檢測器58和用于檢測瓶口中豎直裂縫和其它工業變化的傳感器36、42、46上。信息處理器60還與顯示器62連接，該顯示器62用于將瓶子檢測信息的字母與數字信號和/或圖像信號提供給操作者，還與用于從傳送系統上移走未通過檢測的瓶子的剔除機構64連接。
正如圖5所示，每一光源34、40、44照在瓶口大體呈矩形的相應部分34a、40a、44a上。如上所述，光源40、44的照射光束射在瓶口外表面上，而光源34的照射光束透過瓶嘴射在瓶口內表面上。每一照射區域34a、40a、44a都是矩形，并具有從瓶子取出沿口至瓶嘴上邊緣密封表面的沿軸線方向延伸的長邊。因而，瓶口的整個軸向部分被每一束光照射，且在瓶子旋轉時瓶口的整個圓周被每一束光掃視。每一光傳感器36、42、46包括一與瓶子旋轉軸線共面的線性排列的傳感器66(圖6)，即本發明的最佳實施例中象素或象點的排列設置成線性排列，由512個象素點組成。每一傳感器36、42、46的每一線性排列感應元件66與相應的透鏡68以圖6所示的所謂Scheimpflug排列安裝，于是每一線性排列感應元件66聚焦在瓶口整個相對圖像區。傳感器36有一設置在光源34照射區34a內的圖像區36a(圖5)。相似地，線性排列的傳感器42、46具有位于相應光源40、44的照射區40a、44a內的圖像區42a、46a。傳感器36、42、44的圖像區最好沿著從取出沿口正下方到瓶口上邊緣或密封面的瓶口整個軸向長度延伸，且其在相應光源照射區中心設置。矩形照射光束適用于容器中的誤操作、振動及公差變化。
如上所述，光源34透過瓶嘴照射瓶口內表面上的區域34a。瓶口外表面上的一部分被映射到傳感器36上。正如圖3所示，光源40、44照射瓶口外表面，而傳感器42、46透過瓶嘴映射到相對的瓶口內表面部分。在附圖所示的本發明實施例中，光源34包括一對鄰近的照射透鏡裝置70。相鄰設置且彼此成一角度(圖2)的兩個透鏡裝置70的使用增大了光源34在瓶口的照射角度，并因而增大了水平裂縫檢測的角度范圍。可替換地，光源34可包括一單個的透鏡裝置，該透鏡裝置帶有相關的寬角度的菲涅耳透鏡，用以增大照射線的角度。所有的光源和傳感器最好包含有菲涅耳透鏡，從而低成本地增加了角度范圍，并大大地減少了照射光束中的球形像差。在本發明的一個實施例中，光源34和相應的傳感器36如前所述配置成在瓶子旋轉軸線所在平面38內彼此相對，并相對于瓶子軸線成45°角向下導向(參見圖11和12)。光源40、44設置在瓶嘴水平面下方(參見圖11)，與瓶子軸線成45°角向上導向，并在豎直面38的相對側呈35°角隔開。光傳感器42、46相對于瓶子軸線呈45°角配置在瓶嘴水平面的上方(參見圖11)，且彼此間呈170°角隔開，即每一個與豎直面38呈85°角。光源40、44被偏移20°，即40°攝像機的角度減去20°斜角，因而等于20°的入射角。
操作中，光源34和光傳感器36彼此配合以檢測瓶口內的水平裂縫，而光源/光傳感器對40、42和44、46用于檢測瓶口內的豎直裂縫。參見圖7A-7C，圖7A描述了水平檢測傳感器36的示例性輸出，而圖7B和圖7C分別描述了各豎直檢測傳感器42、46的示例性輸出。在圖7A-7C的每一圖中，水平尺寸處于繞瓶子的掃描增量中，而豎直尺寸處于相應的光傳感器中的象素中。每一傳感器36、42、46向信息處理器60提供一標準的暗區輸出，與之相反，裂縫的反射呈現為亮斑或亮區。信息處理器60隨瓶子旋轉增量對不同的傳感器進行掃描。這些掃描有效地彼此相鄰地存儲在計算機存儲器中，以便提供瓶口的展開圖像。圖7A-7C提供了各傳感器輸出的展開圖。各傳感器之間的角度偏移被編程給信息處理器60以便信息處理器能根據角度位置調整展開圖像。將意識到，雖然信息處理器60在圖1中作為單個元件被描述，但是信息處理器可以包括多個元件，包含傳感器自身的或相應傳感器殼體內的信息預處理器。
圖7A描述了水平裂縫傳感器36的一個示例性輸出，它含有表示瓶口螺紋的映像74。瓶口內的水平裂縫76可以是平的或波狀的，并在裂縫鄰近水平方向的每一區域提供亮輸出76a、76b、76c。如上所述，與真實的水平面76d相比較，帶有相應菲涅耳透鏡的雙透鏡裝置70的使用增大了水平裂縫的檢測角度。圖7A中還描述了一小斑點映像78。圖7B描述了第一豎直裂縫傳感器42的示例性輸出，圖7C描述了第二豎直裂縫傳感器46的示例性輸出。傳感器42上形成的映像80(圖7B)和傳感器46上同時形成的映像82(圖7C)可能表示鄰近徑向成一定角度的一個大的豎直裂縫，或模制操作時形成的瓶內的開裂縫。參見圖8，轉動傳感器42以接收徑向方向上角度42b范圍上的豎直裂縫的映像，同時對傳感器46進行定向以檢測徑向相反方向46b角度范圍內的豎直裂縫的映像。角度范圍42b、46b在彼此接近的徑向方向上重疊，從而在瓶子給定角度位置上，兩個傳感器上的映像檢測可以描述一豎直裂縫或者在或鄰近徑向方向上的其它反射變化，而在一個而不是兩個傳感器上的映像檢測可以表示一豎直裂縫或在徑向更大角度上的其它反射變化。傳感器42、46還檢測不同于圖8所示角度范圍豎直方向上的豎直裂縫的映像。
返回圖7B和7C，傳感器42在一角度位置接收映像84，而傳感器46沒有從該位置接收相應的映像(圖7C)，因而表示豎直裂縫在傳感器42范圍內的角度位置，而不在傳感器46范圍內的角度位置。傳感器42上(圖7B)而不是傳感器46(圖7C)上的映像86可能表示一大的豎直裂縫，或瓶口內的偏移縫。例如，如果映像80和86是180°分開的，那么映像80和82(圖7A和7B)可以解釋為表示一開裂縫，而映像86可以解釋為表示一偏移縫。傳感器42(圖7B)上的斑點映像88和傳感器46(圖7C)上的斑點映像90，與傳感器36(圖7A)上的斑點映像78處于同樣的角度位置，表示在該角度位置存在氣泡。氣泡的存在根據其尺寸可能會也可能不會導致必須剔除瓶子。因而，水平裂縫76，開裂縫80、82或豎直縫84的檢測通常導致瓶子的剔除，而對全部三個傳感器上氣泡映像78、88、90的檢測，根據氣泡尺寸與由操作者設定的預定尺寸的比較結果，可能會也可能不會導致瓶子被剔除。同樣根據操作者設定的參數，偏移縫86的檢測可能會也可能不會導致瓶子被剔除。預期特征的出現區域，諸如瓶子螺紋和瓶子取出沿口，可被編程到信息處理器中，于是當在預期位置檢測到這些特征時，信息處理器可以忽略或抑制瓶子的剔除。
圖9-27描述了根據本發明最佳實施例的儀器30的物理結構。為便于安裝，儀器30被操作者作為組件裝在檢測機器的磁頭板上，最好如上述美國專利4,230,219和4,378,493所公開的形式。如圖11所示，磁頭板92被設置在密封表面的高度，該密封表面繞著將被檢測的瓶嘴32。第一光源34，包括透鏡部件70和第一光傳感器36，它們被相關的支架系統94(圖12)安裝到相關的安裝滑板96上以便形成一第一光學組件98。第二光源44和相關的第二傳感器46被相關的支架系統100(圖14)安裝到安裝板102上以形成第二光學組件104。同樣，第三光源40和相關的第三傳感器42被相關的支架系統106(圖13)安裝到第三安裝板108上以形成第三光學組件110。每一光學組件的安裝支架系統包括一調節桿112(圖12-14)和相關的定位螺釘113用以調整相關傳感器和菲涅耳透鏡的焦距。同樣，每一光學組件的安裝支架系統包括用以調整光源透鏡部件70的位置的滑動桿114,116和相關定位螺釘115,117，及用以調整透鏡部件角度方向的支架系統118。每一光源包括一個或多個被纖維光纜120(圖9和27)連接到共同的光能源122上的透鏡部件70。所有的光學組件98,104,110最好在工廠被調節，將光源和傳感器放置在相應于彼此的合適的方向與位置上，且不需要為了修理，在沒有拆卸的情況下進一步實地進行內部調整。在本發明當前的最佳實施例里，共同的光源122包括帶有內部程序設計和反饋的鹵素光源以維持不受線路電壓，燈泡壽命或燈泡間強度變化影響的固定照明強度。共同的光源122還包含當檢測儀器操作結束時用于熄滅鹵素燈泡的設備。共同的光源122還包括對不同透明度的半透明玻璃瓶，即火石和琥珀玻璃進行快速調節光線強度的設備。因而，瓶子旋轉的同時所有的光源34,40,44照射瓶口。在每一透鏡部件70上，鏡子124(圖27)與纖維光纜120成一定角度設置，用以反射纖維光纜傳出的光線，并通過菲涅耳透鏡126照射到瓶子的相關照射區。如上所述，該照射區是矩形的，瓶口軸線方向是長邊。纖維光纜隨機提供穿過光纜的均勻照射。所有的光傳感器36,42,46由相關電纜128(圖9)通過一接線盒130連接到信息處理器60上。
根據上文概述的本發明的一個方面，本發明的光學組件彼此之間以這樣的方式安裝，組件彼此之間可同時調整以適應不同的瓶口尺寸。用于實現本發明這個特征的可調底板件131在圖15-24中被描述，為了便于理解，支架系統和光學件被去掉。參見附圖，平底或底板132有一對間隔開的腿134，腿上有裂縫開口用于將底板件131安裝在檢測系統的磁頭板92上(圖9,15和17)。平橋板138被平行固定到底板132上，它們之間被一對墊塊140隔開。豎直裂縫光學組件104、110(圖13-14)的安裝板102、108滑動安裝在底板132和橋板138之間，彼此之間以滑動面嚙合，且和底板132也以滑動面相嚙合。水平裂縫光學組件98(圖12)的滑板96可滑動地支撐在橋板138上。夾緊安裝板142被固定到底板132的底面以將儀器30固定到磁頭板92上。支承板144被固定在橋板138的一端，而調節板146被固定在滑板96的一端。絲桿148可旋轉地伸入支承板144內的軸承座150中，并可旋轉地連接到調節板146上的螺母152內。旋鈕154被裝在絲桿148的相反端，鎖定機構156被固定在支承板144上用于可選擇地鎖定絲桿148于適當的位置。
橋板138有一對縱向間隔成直線的狹槽160、162。(與安裝底板件131的描述有關的諸如“縱向”和“橫向”的方向形容詞是相對于水平裂縫檢測光學組件98的豎直面38而言的)每一光學組件的安裝板102、108包括相關的橫向槽164、166，及相關的角槽168、170。底板132有三個縱向成直線的槽172、174、176，第四個縱向槽178與槽174橫向間隔，還有一對分別與板108、102中的槽170、168平行的角槽180、182。銷184通過定位螺釘186(圖18和19)被固定到水平裂縫組件的滑板96上，并穿過橋板138中的槽160向下延伸，穿過豎直裂縫安裝板板108、102上的角槽170、168伸入底板132上的縱向槽178內。第二個銷188借助于定位螺釘190(圖18和19)被固定到水平裂縫滑板96上，并伸入橋板138的槽162內。因而，水平裂縫的滑板96借助于槽160、162內的銷184、188被強迫相應于橋板138進行縱向移動。
第一豎直裂縫光學組件的安裝板102有一第一銷190(圖15-17和22-23)，該第一銷190在設備內向下延伸，并可滑動地容納在底板132上的角槽180中。板102有第二銷102，該第二銷102在設備中向上延伸，并可滑動地容納在第二豎直裂縫組件的安裝板108的橫向槽166內。第二豎直裂縫組件安裝板108有一第一銷194(圖15-17和24-25)，該第一銷194在設備中向下延伸，并可滑動地容納在底板132的角槽182中。板108有一第二銷196，該第二銷196在設備中向下延伸，并可滑動地容納在第一豎直裂縫光學組件安裝板102的橫向槽164中。因而，水平光學組件滑板96被銷184、188和槽160、162限制在檢測位置的縱向直線方向移動。豎直裂縫安裝板102、108被銷192、196和槽164、166限制而相對于彼此橫向移動，且被銷190、194和槽180、182限制而相對于縱向方向成一定角度(最好為55°)移動。
水平裂縫滑板96如前所述由絲杠148連接到旋鈕154上，且板96借助于銷184和角槽168、170被驅動連接到板102、108上。因而，當水平裂縫滑板96由于旋鈕154的旋轉而向內向外縱向移動時，板102、108借助于槽168、170內的銷184向內向外成角度同時移動。這種同時調整的特征在圖26中被描述。線50a表示在傳送帶星形輪的控制下瓶子通過檢測位置的移動路徑。圓32a，32b，…表示不同的瓶口直徑。旋鈕154(圖9-11和15-18)的旋轉可同時調整水平裂縫光學組件98，在圖26中相關線的方向上第一豎直裂縫光學組件104和第二豎直裂縫光學組件110相應于瓶子軸線徑向向內和向外移動。因而，三個組件通過旋鈕154的旋轉被同時調整以適應瓶口的不同直徑。在本發明的最佳實施例中，一標尺被裝在將底座封閉起來的殼體200上(圖10)以便相應于瓶口的不同尺寸調整位置。當到達所要求的瓶口直徑位置時，鎖156被接觸，從而將固定絲桿148，以及光學組件被調整的位置保持在固定位置。旋鈕154最好包括一搭接機構以防止翻轉。
夾緊安裝板142(圖18-21)通過內部調節板210，螺栓212和兩個定位銷214(圖20)將儀器固定到磁頭板92上。儀器30被兩個與底板132上的槽174、176相嚙合的球形銷216定位在夾緊安裝板142上，并通過螺釘218固定到夾緊安裝板上。定位螺釘220、222用于在相對于檢測位置瓶子32軸線精確位置的x和y方向(瓶子的徑向和縱向及星形輪輸送機的旋轉軸線)上調節儀器30。對于瓶口直徑為5/8英寸至3英寸的瓶子而言，夾緊安裝板上的球形銷216被設置在底板132的槽174、176內。對于瓶口直徑大于3英寸的瓶子而言，夾緊安裝板內的球形銷216被設置在底板132的槽172、174內。
因而本發明已公開了用于檢測瓶口，特別是用于檢測半透明瓶子瓶口內的水平和豎直裂縫的一種儀器和方法，該儀器和方法完全滿足前面所提出目的。豎直和水平裂縫在單個檢測位置被檢測。對于不同瓶口直徑瓶子，儀器的調整在用戶友好界面的意義上可以容易快速地完成。該光學系統增大了水平和豎直裂縫檢測的范圍，也提供了用于鑒別裂縫與其它瓶口變化的機會。水平和豎直裂縫，氣泡，開裂縫和偏移縫的知識對于識別變化的不同形式以用于分類剔除，對于控制瓶子的成形工藝以確定瓶子是否被剔除是有用的。光源與光傳感器上的菲涅耳透鏡的使用消除了球面像差，而透鏡排列的使用不管被照射的瓶口面積的觀測角度維持不同傳感器的焦點。本發明的不同特征最好彼此結合使用。但是，本發明的諸如同時進行位置調節的特征在用于包括不同于瓶口檢測的光學檢測情況下可以很容易地被使用。
本發明已結合最佳實施例被描述，其各種不同的修改和變形也已被描述。本領域普通技術人員看到前面的描述可以很容易地想到其它的修改和變形。本發明試圖包括所有落入所附權利要求精神和范圍內的修改和變形。
權利要求
1．用于檢測帶有中心軸線和瓶嘴的半透明瓶子瓶口中裂縫的儀器，包括在檢測位置上使瓶子(32)繞其軸線旋轉的裝置(54)，瓶子旋轉時發射第一光線至瓶口第一部分的第一光源(34或44)，一第一光傳感器(36或46)，該第一光傳感器相對于上述第一光源和瓶口設置在該檢測位置，以接收被瓶口內的水平或豎直裂縫反射的上述第一光線，及連接到用于檢測瓶口裂縫的第一傳感器的信息處理器(60)，其特征在于，該儀器還包括瓶子旋轉時發射第二光線至瓶口第二部分的第二光源(40)，一第二光傳感器(42)，該第二光傳感器(42)相對于第二光源和瓶口設置在該檢測位置，以接收被瓶口內的豎直裂縫反射的第二光線部分，及上述信息處理器(60)連接到上述第一和第二傳感器上，用于隨第一和第二光線的反射部分的變化而檢測瓶口裂縫，其中上述信息處理器包括以瓶子的旋轉增量掃描上述第一和第二傳感器的裝置，及用于確定瓶口上將光線反射到上述第一和第二傳感器上的裂縫的角度位置的裝置。
2．如權利要求1所述的儀器，其特征在于，設置上述第一光源(34)和傳感器(36)以檢測瓶口內的水平裂縫。
3．如權利要求2所述的儀器，其特征在于，上述信息處理器(60)還包括用于將第一光源(34)發出的光線被反射到第一傳感器(36)上或者第二光源(40)發出的光線被反射到第二傳感器(42)上，而不是兩者同時存在的情況下，產生的瓶口的裂縫變化，與第一光源發出的光線被反射到第一傳感器上且第二光源發出的光線被反射到第二傳感器上的情況下，產生的氣泡變化區分開的裝置。
4．如權利要求2所述的儀器，其特征在于，上述第二光源(44)和第二光傳感器(42)中的一個被設置在瓶口上方，而上述第二光源和第二光傳感器中的另一個在該位置被設置在瓶嘴下方。
5．如權利要求4所述的儀器，其特征在于，上述第二光源(44)和第二傳感器(42)中的一個被設置在瓶口外表面的相反側，而第二光源和第二光傳感器中的另一個被設置在透過瓶嘴的瓶口內表面的相反側。
6．如權利要求1所述的儀器，其特征在于，上述第一光源(34)和第一傳感器(36)被設置在含有瓶子軸線的瓶嘴所在平面的上方。
7．如權利要求6所述的儀器，其特征在于，上述第一光源(34)和第一傳感器(36)中的一個被設置在瓶口外表面的相反側，上述第一光源和第一傳感器中的另一個被設置在透過瓶嘴的瓶口內表面的相反側。
8．如權利要求6所述的儀器，其特征在于，還包括一當瓶子旋轉時發射第三光線至瓶口第三部分的第三光源(44)，及一第三光傳感器(46)，該第三光傳感器(46)相對于第三光源和瓶口設置在該檢測位置，以接收被瓶口內的豎直裂縫反射的第三光線部分，上述信息處理器(60)被連接到上述第三傳感器上，用于隨上述第三光線被反射部分的變化而檢測瓶口豎直裂縫，上述第二和第三光源(40,44)被設置在上述平面的相反側，而上述第二和第三光傳感器(42,46)相對于彼此并相對于相關的光源設置在上述平面的相反側。
9．如權利要求1所述的儀器，其特征在于，上述第一和第二光源(44,40)被設置在瓶口的相反側，而第一和第二傳感器(46,42)相對于彼此并相對于相關的光源設置在瓶口的相反側，這樣上述傳感器和信息處理器(60)在徑向裂縫兩側的角度范圍上檢測豎直裂縫。
10．如權利要求9所述的儀器，其特征在于，上述第一和第二光源(44,40)被設置在瓶口的一側，或者是瓶嘴上方或者是瓶嘴下方，而上述第一和第二傳感器(46,42)被設置在瓶嘴另一面。
11．如權利要求10所述的儀器，其特征在于，上述第一和第二光源(44,40)或第一和第二傳感器(46,42)被設置在瓶口外表面的相反側，而上述第一和第二光源與第一和第二傳感器中的另一個被設置在透過瓶嘴的瓶口內表面的相反側。
12．如前面任一權利要求所述的儀器，其特征在于，傳感器(36,42,46)包括線性排列的傳感器(66)，而上述信息處理器(60)包括用于以瓶子的旋轉增量掃描上述線性排列元件的裝置。
13．如權利要求12所述的儀器，其特征在于，上述第一和第二光源(34,40,44)同時向瓶口各不同區域發出第一和第二光線。
14．如權利要求13所述的儀器，其特征在于，上述第一和第二光源(34,40,44)照射瓶口各矩形區域。
15．如權利要求14所述的儀器，其特征在于，每一上述線性排列傳感器(66)有一設置在相關光源照射矩形內的線性觀測區域。
16．如權利要求15所述的儀器，其特征在于，上述第一和第二傳感器(36,42,44)還包括相關的菲涅耳透鏡(68)，上述線性排列傳感器(66)和相關的菲涅耳透鏡(68)與瓶口的相對表面成scheimpflug排列設置。
17．如權利要求15所述的儀器，其特征在于，上述矩形區域具有平行于瓶子軸線并覆蓋整個瓶子的長邊。
18．如權利要求15所述的儀器，其特征在于，上述第一和第二光源(34,40,44)包括共同的光能源(122)，及第一和第二纖維光束(120)，該第一和第二纖維光束(120)從上述共同光源延伸，從而照射到第一和第二瓶口部分。
19．如權利要求1,2或9所述的儀器，其特征在于，上述第一光源(34)和第一傳感器(36)被安裝在一第一光學組件(98)上，其中第二光源(40)和第二光傳感器(42)被安裝在一第二光學組件(104)上，其中上述儀器還包括將第一和第二光學組件彼此安裝到一起的裝置。
20．如權利要求19所述的儀器，其特征在于，將第一和第二光學組件(98,104)彼此安裝在一起的裝置包括用于對上述第一和第二光學組件相對于彼此，及相應于檢測位置同時進行調整的裝置，以適應不同直徑的瓶口。
21．如權利要求20所述的儀器，還包括瓶子旋轉時發射第三光線至瓶口第三部分的第三光源(44)，一第三光傳感器(46)，該第三光傳感器(46)相對于第三光源和瓶口設置在該檢測位置，以接收由瓶口內的豎直裂縫反射的第三光線部分，及將上述第三光源和第三光傳感器安裝到第三光學組件(110)上的裝置，及安裝第一和第二光學組件的裝置還安裝上述第三光學組件，從而對上述第一、第二和第三光學組件(98,104,110)相對于彼此，及相對于檢測位置同時進行調整，以適應不同直徑的瓶口。
22．如權利要求20所述的儀器，其特征在于，上述第一光學組件(98)包括一第一板(96)和一將上述第一光源和第一傳感器安裝在上述第一板上的第一支架系統(94)，其中上述第二光學組件(104)包括一第二板(102)和將上述第二光源和第二傳感器安裝在上述第二板上的第二支架系統(100)，其中上述同時調整裝置包括位于第一和第二板中的一個上的銷(184)，和第一和第二板中的另一個上的槽(168)，這樣上述第一板在一線性方向上的移動帶動第二板在與第一方向成一定角度的第二線性方向上的移動。
23．如權利要求22所述的儀器，其特征在于，上述安裝裝置包括用于在檢測位置上固定位置處安裝的底板(132)，以及將上述第一和第二板滑動安裝在上述底板上的裝置。
24．如權利要求23所述的儀器，還包括安裝在上述底板(132)上并與上述底板(132間隔開的橋板(138)，上述第一板(96)滑動安裝在上述橋板上用于沿上述第一方向運動，上述第二板(102)安裝在上述橋板與上述底板之間，用于沿上述第二方向運動。
25．如權利要求24所述的儀器，還包括-當瓶子在其檢測位置旋轉時發射光線至瓶口的第三光源(44)，一第三光傳感器(46)，該第三光傳感器(46)相對于第三光源和瓶口設置，以接收第三光源發出的與瓶口相互作用后的光線，將上述第三光源和上述第三光傳感器安裝在上述第三光學組件(110)中的第三裝置，上述第三光學組件包括一第三板(108)以及將上述第三光源和第三傳感器安裝在上述第三板上的第三支架系統(106)，上述第三板(106)安裝在上述橋板(138)和上述底板(132)之間，以沿一第三線性方向移動，該第三線性方向與上述第一方向所成的角度與第二方向相等并相反。
26．如權利要求25所述的儀器，其特征在于，上述第二和第三板(102,108)具有分別在第二和第三線性方向上延伸的第一槽(168,170)，上述第一板(96)具有伸入第一和第二板上兩個上述第一槽內的銷(184)。
27．如權利要求26所述的儀器，其特征在于，上述第二和第三板(102,108)具有垂直于上述第一方向延伸的第二槽(164,166)，和位于第二和第三板每一塊上的銷(192,196)，該銷(192,196)伸入另一塊板上的第二槽內，這樣上述第二和第三板相對于彼此垂直于上述第一方向線性移動，并相對于上述第一板在上述第二和第三方向上線性移動。
28．如權利要求27所述的儀器，其特征在于，上述同時調整裝置還包括絲桿(148)，該絲杠(148)由橋板(138)可轉動支撐，并可操作地連接到上述第一板(96)上，及位于上述絲桿上用于旋轉上述絲桿的旋鈕(154)。
29．如權利要求28所述的儀器，還包括由橋板支撐的鎖定機構(156)，用于將上述絲桿鎖定在已調位置。
30．如權利要求27所述的儀器，其特征在于，上述第一、第二和第三光學組件中的每一支架系統包括用于調整相應光源和傳感器相對于彼此的位置和角度的裝置。
31．檢測半透明瓶子瓶口內裂縫的方法，包括如下步驟(a)繞其中心軸線旋轉瓶子(32)，(b)當瓶子旋轉時，同時發射第一和第二光線至瓶口不同部分，(c)設置第一和第二光源(36,42)以分別接收瓶口裂縫反射的第一和第二光線部分，相對于上述第一光源和瓶口對上述第一光傳感器進行定位，以接收被瓶口內水平裂縫反射的第一光線部分，相對于上述第二光源和瓶口設置上述第二光傳感器，以接收被瓶口內的豎直裂縫反射的第二光線部分，(d)隨著被反射到傳感器上的第一和第二光線的變化檢測瓶口內的水平和豎直裂縫，(e)對下列各項進行區別(ⅰ)瓶口的水平裂縫，第一光源的光線從此裂縫被反射到第一傳感器，但是第二光源的光線未被反射到第二傳感器，(ⅱ)瓶口的豎直裂縫，第二光源的光線從此裂縫被反射到第二傳感器，但是第一光源的光線未被反射到第一傳感器，及(ⅲ)瓶口的氣泡，第一和第二光源的光線被該氣泡反射到相應的傳感器上。
全文摘要
用于檢測半透明瓶子瓶口裂縫的儀器,包括第一光學組件(98),其中隨瓶子的旋轉,第一光源(34)發出光線至瓶口,第一光傳感器(36)接收瓶口水平裂縫反射的光線部分;第二和第三光學組件(104,110)包括各個第二和第三光源(40,44)及相關的第二和第三傳感器(42,46),用于發出光線到瓶口,并接收瓶口豎直裂縫反射的光線。每一光學組件包括相關的安裝板(96,102,108),借助于安裝板,光學組件被安裝在檢測位置,同時第一光源和傳感器設置在豎直平面內,并且第二和第三光源和傳感器被設置在豎直面相反的鏡象位置;安裝板包括配置的互鎖的銷(184,192,194)和槽(164,166,168,170),它們用于同時調整所有光學組件,以適應瓶口的不同直徑。
文檔編號G01N21/00GK1299050SQ00137278
公開日2001年6月13日 申請日期2000年12月2日 優先權日1999年12月2日
發明者D·L·布羅維爾, J·A·林利恩, J·W·朱維納爾, W·H·安德森 申請人:歐文斯-布洛克威玻璃容器有限公司