專利名稱：容器密封表面區(qū)域的檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及容器的檢測，尤其涉及對容器密封表面區(qū)域商業(yè)性誤差進行監(jiān)測的方法及設(shè)備。
美國專利NO.3313409公開了一種用于檢測玻璃容器的裝置，其中利用一星輪來傳送容器，使容器依次通過一系列檢測臺。在其中的一個檢測臺上對每個容器的規(guī)定尺寸進行檢測，這種檢測是通過使容器與固定在傳感器上的滾筒相接觸，并使容器繞其軸線旋轉(zhuǎn)，從而使傳感器產(chǎn)生一個隨容器參數(shù)變化而變化輸出信號，這個輸出信號是容器參數(shù)變量的函數(shù)。尤其是，當(dāng)容器旋轉(zhuǎn)時，通過與容器密封表面配合的滾筒來測量容器的高度、密封表面的變形、偏斜、及容器端部的旋塞方向。滾筒與LVDT傳感器相連，這個LVDT傳感器提供一個表示密封表面的高度(水平)誤差的模擬電信號。這些信號被傳送給適當(dāng)?shù)碾娮觾x器，如果測量信號偏離了預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格，應(yīng)激發(fā)一根次品撞針，把次品從傳送線上分離出來。那些與容器密封表面相接觸的滾筒易遭受到機械摩損，并能在密封表面上造成污染。而且，滾筒的大小限制了被檢測的容器的大小以及限制了被檢測的高度誤差的大小(變形)。其中的移動部件需要維護和維修。此外，滾筒結(jié)構(gòu)也不適合于測量密封表面邊緣內(nèi)的絲邊或稱過壓(over-press)。
美國專利NO.4945228公開了一種檢測容器收口端的密封表面的裝置，它包括一個光源，當(dāng)容器置于一個固定位置并繞其中軸旋轉(zhuǎn)時，這個光源把光能射向到容器密封表面上。一個包括一線性布置或矩陣(區(qū)域)布置的光敏元件的照相機相對于容器的旋轉(zhuǎn)軸被定位和定向，從而能接收被密封表面反射的光能，這個照相機的監(jiān)視范圍局限于小于容器密封表面整個圓周長的一角度部分。對相機以容器旋轉(zhuǎn)的增量進行掃視，以獲得表示每個光學(xué)元件上光的強度的信息，光的強度是這些增量的函數(shù)，從而使容器表面的商業(yè)誤差被檢測出來，它是這種信息的一個函數(shù)。這種裝置很適合用于監(jiān)測那些影響容器密封表面反射能力的商業(yè)誤差，如端部上的線誤差、砂眼、石子、和臟了容器端部。但是，這種裝置不適合用于測量容器端部的尺寸參數(shù)，如容器密封表面的高度、變形、偏斜或旋塞，和/或容器密封表面上的絲邊或過壓(over-press)。
美國專利NO.5489987公開了一種檢測容器密封表面的裝置，它包括一個當(dāng)容器繞其中軸旋轉(zhuǎn)時將一窄光束能量以一個銳角照射在密封表面區(qū)域上的光源。設(shè)置一個傳感器，用于接收從密封表面反射來的窄光束能量，并提供一個輸出信號，這個輸出信號是傳感器上反射光的入射位置的函數(shù)。也就是說，反射光以這樣一個位置照射在傳感器上，即對于光源和傳感器來說，這個位置隨著密封表面的高度或水平而變化，傳感器的特點是它所提供的電信號是照射在傳感器上的光束的入射位置的函數(shù)。在一個實施例中，光源/傳感器對被設(shè)置在容器軸直徑的相對兩側(cè)，當(dāng)容器旋轉(zhuǎn)時，容器密封表面的變形、偏斜和/或旋塞就被檢測到，它是傳感器上反射光束的入射位置的復(fù)合函數(shù)。
本發(fā)明的總的發(fā)明目的是要提供一種改進的用于檢測容器密封表面上的不能被接受的誤差和缺陷的裝置和方法。本發(fā)明的另一個特別的目的是提供一種具有所描述特征的裝置和方法，其適合于僅在一個檢測臺，以一個單一的操作來對容器密封表面上的多種誤差進行檢測。本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有所描述特征的用于檢測容器端部密封表面的光學(xué)特征和大小特征的裝置和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供用于測量或確定在上述美國專利NO.5489987中所公開的那種容器端部的尺寸大小特征，尤其是容器的容器的密封表面區(qū)域的尺寸大小特征的裝置和方法，其中的測量方法的特征是它改進了抵抗容器密封表面的位置偏差或擺動的干擾能力。本發(fā)明的另一個目的是提供一種操作上經(jīng)濟可靠，使用壽命加長，并能獲得實現(xiàn)前述發(fā)明目的的裝置和方法。本發(fā)明的另一個更特別的目的是提供一種用于測量容器密封表面上的高度特征尤其是容器端部的凹凸變形、偏斜和/或旋塞的電光不接觸(eletro-optical non-contact)方法和裝置，它部分采用已經(jīng)被設(shè)置用于測量容器端部其它能數(shù)的光電元件。本發(fā)明的另一個目的是提供一種能在玻璃儀器制造系統(tǒng)的熱端或在冷端操作的具有所述特征的方法和裝置。
本發(fā)明一方面是提供一種用于檢測容器端部密封表面的裝置，這種裝置包括一個光源，這個光源把線狀平行光束(即長度是寬度許多倍的光束)照射在容器的密封表面上。照在容器密封表面上線狀光束具有一個與容器軸線正交的長度尺寸以及一個窄的與密封表面相切的尺寸。一個光學(xué)傳感器被設(shè)置來接收從密封表面區(qū)域反射來的部分線狀光束，并相對光源和傳感器，提供一個隨著密封表面區(qū)域的高度或水平而變化的電輸出信號。傳感器與相應(yīng)的電子元件相連，有助于提供表示密封表面高度的信息。在優(yōu)選實施例中，通過在兩個圖像之間使密封表面相對于光源和傳感器移動，或者是通過采用多重激光線和從密封表面的反射光線來從密封表面不同的部分獲得多個圖像。容器密封表面上的線狀光束被加長了，這適應(yīng)于在密封表面相對于光源和傳感器的擺動或不對齊。此外，容器密封表面上徑向上的線狀光束長度被加長，從而還從容器嘴內(nèi)的絲邊上產(chǎn)生反射，于是在傳感器上產(chǎn)生一個信息，這個信息表明絲邊的存在和絲邊的高度，以及還表明絲邊的高度是否超出密封表面的高度，即過壓(over-press)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，光源和傳感器被設(shè)置在容器密封表面區(qū)域的上面，并相對于容器密封表面區(qū)域相互相對，使得在容器密封表面區(qū)域上的入射光線和反射光線相互之間名義上成90度角，并名義上位于一個與密封表面垂直的平面內(nèi)。(“名義上”這個技術(shù)語是指在密封表面設(shè)計高度和定位理想狀況下的占優(yōu)勢的情況，由于容器較短或容器端部的擺動都會造成光線從“名義上”方向和角度偏離。)光源和傳感器被設(shè)置在一個名義上平行于容器軸線且垂直于密封表面的平面內(nèi)。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中的光學(xué)傳感器包括一矩陣(即區(qū)域)布置傳感器(a matrix(i.e.area)array sensor)和一個或多個透鏡，用于把從容器密封表面區(qū)域反射來的光線能量聚焦在傳感器上。聚焦透鏡在矩陣布置傳感器上有一個像面(image plane)，并在容器密封表面上有一個與線狀光束重合的物面(object plane)。光學(xué)傳感器透鏡的入射角最好在密封表面上被徑向限定，從而使得只有幾乎水平的光線被導(dǎo)向傳感器。傳感器透鏡的入射角最好在密封表面的切向上很寬，從而即使當(dāng)容器稍微傾斜時也能接收到光線，或具有粗糙的密封表面，從而使得反射光線發(fā)生散射。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，密封表面光源包括一個激光二極管和用于把光線從激光二極管投射到容器密封表面透鏡。
在本發(fā)明的一實施例中，第二光源包括一個第二矩陣布置傳感器和一個長焦透鏡，這個長焦透鏡用來把由平行長焦透鏡軸線的光所形成的容器的端部形狀聚焦在這第二傳感器上。這第二光源傳感器監(jiān)測容器端部的部分與第一傳感器所監(jiān)測的部分是不同的，它是相對于密封表面區(qū)域以一個稍向下的角度來監(jiān)測的。從第一傳感器或稱密封表面?zhèn)鞲衅饕约暗诙鞲衅骰蚍Q形狀傳感器輸出的信息是容器旋度的一個函數(shù)，對這個輸出信息進行監(jiān)測，從而用于確定容器端部的變形、偏斜和/或旋塞(cock)。第二光學(xué)傳感器(除了能測量容器端部的幾何參數(shù)外)允許容器整體的上下移動與變形、偏斜和旋塞的確定相互分開。在另一個改型的實施例中，與上面提及的申請一樣，第一光傳感器與另一個激光光源進行組合，或者與一個窄束光源進行組合，它們是在容器嘴部直徑方向上與第一光源和傳感器相對。第二光學(xué)傳感器的輸出信息用于測量密封表面上的變形、偏斜和/或旋塞。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面所提供的檢測容器端部的裝置包括用于把光能從相對于容器軸線和密封名義表面以不同的角度聚集到密封表面區(qū)域上。第一和第二光源照在容器密封表面區(qū)域上并被反射，從容器表面區(qū)域反射的光能被導(dǎo)向一矩陣而布置傳感器，從而使傳感器有效地從對應(yīng)于光源照射角的兩個不同的角度來監(jiān)視容器的密封表面區(qū)域。在實施本發(fā)明的這個方面時，不同的光源具有不同的結(jié)構(gòu)，用不同性質(zhì)和不同照射角的光線照射容器密封表面，從而監(jiān)測容器密封表面不同的物理和/或同幾何參數(shù)。不同的光源被交替啟用，最好是以容器旋轉(zhuǎn)的增量來交替啟用這些不同的光源，并對傳感器進行監(jiān)視，以獲得容器表面不同特性的系列圖像。
在本發(fā)明的第二個方面的優(yōu)選實施例中，采用三個光源以不同的角度把不同特性的光能導(dǎo)向容器密封表面上。第一光源用于檢測密封表面上那些影響密封表面反射率的特性。第二光源用于檢測絲邊的漸小情況或過壓情況。第三光源用于監(jiān)測密封表面內(nèi)側(cè)邊緣上漸小區(qū)域內(nèi)的裂紋(crizzle)。安裝一對透鏡，用于使由第一和第二光源所照射出的并被密封表面反射的光能進行折射。這些透鏡是這樣來設(shè)置的，即使它們在密封表面上有一第一焦點，從而使得光線通過這些透鏡后變成平行的光線。平行光線照射在一分光鏡上，這個分光鏡用于把沿一路徑的反射光線合并到矩陣布置傳感器上。第三光源的被密封表面反射的能線一般不照射在傳感器上。然而，由于存在一些玻璃裂紋，從而會使允線發(fā)生散射，因此會有一部分光線通過透鏡被反射到矩陣布置傳感器上。
通過下面的描述、權(quán)利要求、及附圖可以更好地理解本發(fā)明、本發(fā)明的其它目的及本發(fā)明的優(yōu)點。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的用于檢測容器密封表面的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是說明圖1所示實施例的操作情況的局部示意圖；圖3是圖1和2中所示實施例的頂視圖，表示光線相對于容器密封表面和容器軸線的方向；圖4是容器密封表面的局部放大圖；圖5和圖6本發(fā)明的兩個改型實施例的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的用于檢測容器密封表面的裝置的示意圖；圖8是在制造過程中稱作熱端上使用的檢測容器的裝置的示意圖。
參照圖1，設(shè)置一條輸送帶20，該輸送帶20包括一個星輪和一個滑盤21，并與模制容器的來源處相連，從而把容器22接連不斷地輸送到密封表面檢測臺24上的檢測位置。這種星輪輸送帶容器檢測裝置在上面提到的美國專利NO.3313409中已被公開。設(shè)置一轉(zhuǎn)瓶設(shè)備26，如驅(qū)動滾子，使轉(zhuǎn)瓶設(shè)備26與檢測臺24上的連續(xù)的每個容器22相配合，當(dāng)容器被輸送帶維持在一個固定位置時，使容器繞其中軸25轉(zhuǎn)動。一個編碼器28與這個容器轉(zhuǎn)動機構(gòu)相連，以提供一個信號，用于指示容器轉(zhuǎn)動的增量。這種容器的轉(zhuǎn)動增量可以包括當(dāng)容器以一固定速度轉(zhuǎn)動時的角位置的增量或固定的時間增量。設(shè)置一個監(jiān)測器30，如一個開關(guān)，用以提供一個指示在檢測臺上存在容器22的信號。
在圖1所示的本發(fā)明的實施例中，容器22是一個模制玻璃瓶，它具有一個圓筒形體32和一個大致呈圓筒形的瓶頸34，瓶頸34從瓶肩35向上突出。容器的收口部包括瓶頸34的上部，這個瓶頸34的上部在軸向上終止于密封表面36的蓋，本發(fā)明就是要對這個密封表面進行檢測。在環(huán)繞容器嘴的收口壁的外表面內(nèi)以一整體的形式模制了螺旋形螺紋38，在收口壁外表面上形成一個唇狀物或肩部40，可用通常的方法把瓶蓋縮緊地蓋在容器上。由于制造容器的所用的模具的一些特性，在圍繞容器的密封表面36的內(nèi)徑處可能會存在一臺階42(圖4)。臺階42過高則形成一絲邊42a，當(dāng)絲邊超過密封表面36的高度時，它就變成過壓42b。由于種種原因，實際上是不希望存在這種絲邊或過壓的，如果存在這種絲邊或過壓，往往說明容器模具存在一定的問題。圖1所示的實施例是針對用于檢測在密封表面36和臺階42的高度或水平。從這種意義上來說，很顯然本申請的說明書中的術(shù)語“密封表面”是指整個密封表面，它不僅包括密封表面本身36，而且還包括臺階42。
在檢測臺24處，在容器22的密封表面36的上面設(shè)置一光源44，用于把一束窄的平行光束46以一個銳角導(dǎo)向密封表面36。特別地，光束46是一線狀的平行光，這光束的長度方向很長，在檢測臺24，容器22的名義位置和方向上，光束與容器軸25正交并共面，而在窄的方向上，與容器軸相切。光源44可以包括一激光二極管48和圓筒形透鏡50，用于形成所述的線狀激光束。在檢測臺24處，在容器22的密封表面36的上部設(shè)置一個相機52，將它定位成可以接收光束46中從密封表面36(和臺階42，如果有的話)反射來的那部分光束54。相機52包括一聚焦鏡裝置56和一矩陣布置光學(xué)傳感器58，透鏡56把反射光束54聚焦在這個光學(xué)傳感器58上。光源44和相機52設(shè)置在入射光束46和反射光束54所形成的平面內(nèi)，這個平面與容器軸線25平行并相隔開。入射光束46的入射角和光束54的名義反射角分別為與軸線25成45度，也就是說，光束46、54相互之間所成的角名義上為90度。
一個信息處理器60(圖1)接收來自指示檢測臺24上是否存在容器的監(jiān)測器30的信號以及接收來自指示容器轉(zhuǎn)動增量的編碼器28的信號。相機52也被連接到信息處理器60上，用于接收來自處理器60的控制信號，并向信息處理器提供一個用于指示傳感器58上反射光束54的入射位置的輸出信號。光源44也由處理器60控制。處理器還與一個顯示器62相連，從而向操作員顯示圖像數(shù)據(jù)，并且向一種適合用于從輸送線上移走不合格的容器的機構(gòu)提供一個次品信號。
在圖1～4所示的實施例中，線狀入射光束46與密封表面36相交，其中的一部分被密封表面36的水平部分反射到相機內(nèi)的傳感器58上。同時，一部分入射光束從絲邊42上被反射到相機傳感器58上，相透鏡56最好是其像面位于矩陣布置傳感器58的成像表面上，而其物面與密封表面36的名義位置上的光束46共線。如果密封表面由于傾斜而不處于水平位置，那么透鏡56仍然使反射光線成像，因此，密封表面的傾斜不影響在矩陣傳感器58上的成像，于是就能提供高度測量信號了。透鏡56的入射角被限制在密封表面36的徑向方向上，使得只有從密封表面上那些幾乎水平的部分反射來的光束才被導(dǎo)向傳感器58。透鏡56在與軸線25和密封表面36相切的方向上的入射角范圍很寬，從而即使密封表面在名義位置側(cè)向上沒有對齊，或光束從密封表面的粗糙部分進行反射，也能允許反射光被導(dǎo)向傳感器58。
根據(jù)投影在傳感器58上的圖像，通過信息處理器60可以確定出密封表面36和臺階42(如果有的話)的高度。這個高度是在傳感器58上的相對入射位置的一個函數(shù)。由于典型的密封表面36都是中間隆起的，并且臺階42相當(dāng)窄，因此，在相機52上典型的反射光圖像包括兩個亮點，其中一個是由一小部分從垂直于光束表面的密封表面所反射的光所形成的，另一個是由絲邊的頂端形成的。這兩個圖像點之間的相互位置能提供所要的信息。
根據(jù)圖1～4所示的本發(fā)明的實施例，就能獲得關(guān)于容器密封表面上的變形和傾斜的信息。然而，容器整體的搖擺將會對這些測造成影響。圖5表示本發(fā)明的一種改型，其中，把圖1～4所示實施例中的光源44和相機52與一光源70、一長焦透鏡72及一相機74進行組合。光源70包括一燈76和一分光鏡78，用于照射容器22的收口部分34。長焦透鏡72只把那些平行于長焦透鏡72軸線的光束導(dǎo)向相機74的矩陣(區(qū)域)布置傳感器80，這些光線在密封表面體下有一個小角度(如5度)，從而只對密封表面的附近邊緣進行監(jiān)視。相機52、74對密封表面直徑相對邊進行監(jiān)視。因此，一個清晰的容器收口部分的圖像被導(dǎo)向相機74的傳感器80上。根據(jù)1994年8月25日的美國申請公開NO.08/296297，能對這種圖像進行分析，以獲得形狀尺寸的數(shù)據(jù)信息。這些形狀尺寸信息也能與相機52所獲得的有關(guān)密封表面高度的信息相結(jié)合，用于確定容器收口部分的變形、傾斜和/或旋塞，而且基本上獨立于容器搖擺和容器總體高度。也應(yīng)是說，相機74所獲得的信息能提供一些指示密封表面的總體高度的參考信息，相機52上的增量高度的測量是容器轉(zhuǎn)動的一個函數(shù)，根據(jù)這些信息可以確定容器密封表面的變形、傾斜和/或旋塞的特性。
圖6表示本發(fā)明的另一個變型，其中，設(shè)置第二激光光源44a，把光束46a扭向密封表面36，光束54從這個密封表面反射到第二相機52a。光源相機對44、52以放44a、52a作用在密封表面36的直徑相對的兩邊。象上面提到的專利NO.5489987中所公開的那樣，可以在信息處理器60(圖1)上將相機52、52a的輸出信息進行結(jié)合，以確定密封表面的變形、傾斜和/或旋塞。第二光源44a和相機52a可以被所參考的申請中公開的窄光源和相機來解釋。
圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的另一方面和另一個實施例的而提供的裝置100，它用于對容器收口部分34的密封表面36進行檢測。光源44以個角度102設(shè)置，用于把線狀光束導(dǎo)向前面所說的密封表面36。第二光源104包括一發(fā)光二極管(LED)106，這個發(fā)光二極管106使以一個角度107入射來的光束通過一分光器108和一菲涅爾透鏡110，照射在密封表面36上，并與來自激光二極管光源44的光束相交。一個第三光源112包括一發(fā)光二極管114，這個發(fā)光二極管114把以一個角度115照射來的光導(dǎo)向密封表面36，并也和來自光源44、104的光束相交。相機52以下角度107被設(shè)置在容器軸線25的相對面。通常從光源104反射來的光束被入射到透鏡118上。這個透鏡118設(shè)置在與密封表面36相隔一個等于它的焦距距離的地方，因此，使得通過透鏡的反射光是平行的。這種平行光通過一分光器120和透鏡56后照射在相機52的矩陣布置傳感器58上。一個透鏡122以一個角度122被設(shè)置在光源44的對面，并且距密封表面36的距離等于這個透鏡122的焦距。通過透鏡122的平行光束被一面鏡子124導(dǎo)向分光器120，這些反射光束就從這里通過透鏡56被導(dǎo)向傳感器58。于是，透鏡118、122、鏡子124和分光器120的作用是把從密封表面反射來的來自光源44、104的光束組合起來，使它們沿一條單一的線路被導(dǎo)向矩陣布置傳感器58上。光源112的角度115應(yīng)使得通常從密封表面36上反射的光束要偏開相機52。例如，相對于軸線25的角度102、107、115的值分別為45度、17度、70度。
容器密封表面36上被光源104照亮的位置接收來自菲涅爾透鏡裝置110的整個孔的光線。這些光束以反射后，被透鏡118、56導(dǎo)向矩陣布置傳感器58。在光屏上就形成一個明亮的密封表面的圖像。這個圖像被來自菲涅爾透鏡的光照亮。密封表面上的嚴(yán)重傾斜區(qū)域，如收口線誤差的邊緣、坑等將以一個黑暗區(qū)域顯示在這個明亮的圖像背景中，這是由于這些區(qū)域使反射光偏離了透鏡118而造成的。利用一矩陣布置傳感器58，就使得方向和形狀特性就相對顯得不重要一些了。
在現(xiàn)有技術(shù)的文獻中，密封表面中只有那些幾乎水平的部分才把來自光源44的光束通過透鏡122、56反射到矩陣布置傳感器58上，在傳感器上，這些區(qū)域以一些亮點的形式顯示在一黑暗背景上。由于光軸和監(jiān)視軸之間成90度角，因此，在存在臺階的情況下，圖像處理器60(圖1)能根據(jù)由臺階形成的最亮的部分來判斷臺階是在密封表面的上面還是在密封表面的下面。如果臺階是在密封表面的上面，則表明存在過壓(overpress)。如果絲邊是在密封表面的下面或是不存在絲邊，則表明不存在壓。如上所述，光源112與矩陣布置傳感器58相結(jié)合，用于監(jiān)測裂紋(crizzle)，這種裂紋就是密封表面的內(nèi)邊緣或臺階區(qū)域43(圖4)破裂或具有許多裂隙。如果臺階42是光滑的并且沒有裂紋，那么來自光源112的光束經(jīng)密封表面反射后就會偏離透鏡122、118及相機52。斷裂的裂紋將會使一些光束朝透鏡118、122散射(折射或反射)并到達傳感器58。于是這種裂紋就會在黑暗背景中顯示出一副明亮的圖像。
在使用操作時，三個光源44、104、112依次被打開，并通過信息處理器60在每個光源脈沖上對矩陣布置傳感器58進行掃視。例如，從矩陣布置傳感器58所掃視到的第一個畫面通過光源104的閃光可以接收一個圖像，通過光源44的閃光可以獲得第二個畫面，通過光源104的閃光又可以獲得第三個畫面，通過光源112的閃光可獲得第四個畫面。這樣就從相機上獲得了四副畫面的數(shù)據(jù)，每副畫面都具有其自己的亮度。這個過程以容器轉(zhuǎn)動增量的速度被快速地重復(fù)進行，以便獲得容器密封表面的多副兩維圖像。由于這些光源是相對于密封表面以不同的角度來設(shè)置的，并且所用的透鏡被用來把來自這些光源反射光束導(dǎo)向一個單一的矩陣布置傳感器，因此，這個單一的傳感器能有效地從多個角度來監(jiān)視密封表面。此外，還能將圖7中所有的光學(xué)元件設(shè)置在一個單一的檢測臺上。
在圖1～7所示的實施例中，利用與容器相接觸并能使容器繞其軸線25轉(zhuǎn)動的滾子(圖1)或類似物來實現(xiàn)光源/傳感器系統(tǒng)與容器之間的相對運動。這種技術(shù)適合用于所謂的玻璃儀器制造過程中的冷端，即退火爐的下游，容器在這里是涼的并且堅硬。然而，這種技術(shù)卻不適合用于玻璃儀器制造過程中的熱端，即不適合用在玻璃儀器制造設(shè)備和退火爐之間，這是因為所用的滾子會使熱的并且易曲的容器側(cè)壁發(fā)生變形。圖8表示一個位于制造設(shè)備和退火爐之間的正在連續(xù)輸送帶130上被輸送的熱的容器22。位置編碼器28與輸送帶130相連，以便向信息處理器60提供一表示輸送帶/容器移動狀況的信號。信息處理器60以容器線性增量的速度掃視相機52，以便獲得從密封表面區(qū)域反射來的多個圖像。例如，可以掃視相機52以獲得十個圖像，其中，激光線弦向貫穿密封表面區(qū)域。來自密封表面區(qū)域反射光束將以一些亮點的形式顯示在黑暗的背景中。注意，相機52內(nèi)的矩陣布置傳感器的像面54a在密封表面36的名義高度的上面和下面延伸，它能容納搖擺或高度方面的實質(zhì)誤差。
如上所述，最好是從容器密封表面的不同的區(qū)域來獲得多個反射畫面。這可以通過在掃視圖像之間使光源/傳感器系統(tǒng)與容器之間發(fā)生相對運動來實現(xiàn)(如圖1～7那樣的轉(zhuǎn)動和如圖8那樣的輸送)，或者是通過利用多個激光光束同時照射密封表面區(qū)域來實現(xiàn)。單一光束/多光束監(jiān)視方法允許一個淺深度的聚焦和相對更大的相機透鏡孔。一個更大透鏡孔可以增大被透鏡折射的來自容器反射的可能性。多透鏡/單圖像方法的優(yōu)點是容器移動的不會使容器收口部分的形狀發(fā)生變形。
從檢測過程中所獲得的信息在制造過程中被用來進行調(diào)整或糾正，以克服一些問題。這種調(diào)整或糾正可以手動進行，最好是自動進行。當(dāng)檢測是在冷端進行時，自動糾正可以象美國專利NO.4762544中所公開的那樣來實現(xiàn)。最好地情況是，在熱端進行檢測，并且對制造過程中的參數(shù)進行自動調(diào)整。對于變形、傾斜、旋塞、高度誤差和/或玻璃儀器邊緣過壓，對設(shè)備定時、冷卻和/或玻璃坯特性進行調(diào)整。如果問題還不能消除，則可能是設(shè)備、模具需要維護或修理了。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測容器(22)的收口端的裝置，容器(22)有一中軸和一開口，開口被一軸向面對的密封表面區(qū)域(36)所環(huán)繞，使得與容器蓋子間的配合能被密封，所說的裝置包括一個構(gòu)造光源(44)，能以這樣的方式把一平行的線狀光束(46)導(dǎo)向容器的密封表面區(qū)域，即在密封表面上的線狀光束具有一個與容器軸線正交的長尺寸和一個與容器軸線相切的窄尺寸，光學(xué)傳感器設(shè)備(52)，用于接收從容器密封表面區(qū)域反射來的部分所說的線狀光束，所說的光源和所說的光學(xué)傳感器裝置被設(shè)置在容器密封表面區(qū)域的上面，使得從容器密封表面反射到所說光學(xué)傳感器裝置上的光線是入射在所說傳感器裝置的這樣一個位置上，即相對于所說的光源和所說的傳感器裝置，這個入射位置會隨著密封表面的高度而變化，所說的線狀光束的長度尺寸能吸收容器密封表面區(qū)域的搖擺或與所說的光源和所說的光學(xué)傳感器裝置不對齊產(chǎn)生的影響，設(shè)備(60)，用于確定容器密封表面的高度誤差，這個高度誤差是所說光學(xué)傳感器裝置上反射光的入射位置的函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所說的線狀光束(46)貫穿容器(22)的整個密封表面區(qū)域(36)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，還包括一設(shè)備，該設(shè)備用于在所說的光學(xué)傳感器裝置(52)上獲得多束反射光，使得在所說密封表面區(qū)域(36)上的位置不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所說的用于獲得多束反射設(shè)備包括用于使容器(22)相對于所說的光源(44)和所說的傳感器(52)發(fā)生移動的設(shè)備(26或130)，以及相對于所說光源和所說光學(xué)傳感器裝置以容器轉(zhuǎn)動增量的速度來掃視所說光學(xué)傳感器裝置的設(shè)備(60)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所說的用于移動容器的設(shè)備包括用于使容器繞其軸線(25)轉(zhuǎn)動的設(shè)備(26)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所說的線狀光束的長尺寸在所說的轉(zhuǎn)動設(shè)備(26)中的容器(22)的密封表面(36)上與容器軸線(25)名義上共面。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所說的用于移動容器的設(shè)備包括用于使容器(22)直線地通過所說的光源(44)和所說的傳感器裝置(52)的設(shè)備(130)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所說的線狀光束(46)的長尺寸弦向穿過容器(22)的密封表面區(qū)域(36)。
9.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所說的線狀光束(46)在容器(22)的密封表面區(qū)域(36)上的反射角名義上為90度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所說的裝置，其特征在于所說的光源(44)和所說的光學(xué)傳感器裝置(52)被設(shè)置在平行于軸線(25)并垂直于容器(22)密封表面區(qū)域(36)的同一個平面內(nèi)。
11.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所說的光學(xué)傳感器裝置包括一個矩陣布置傳感器(58)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所說的裝置，其特征在于光學(xué)傳感器裝置(52)還包括一聚焦設(shè)備，該聚焦設(shè)備用于把來自所說光源(44)的并由容器(22)的密封表面區(qū)域(36)反射的光束聚焦在所說的矩陣布置傳感器(58)上，所說的聚焦設(shè)備的像面位于所說的矩陣布置傳感器上，而物面名義上與容器密封表面區(qū)域上所說的線狀光束(46)重合，
13.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置還包括第二光源(70)和第二光學(xué)傳感器裝置(74)，該光學(xué)傳感器裝置(74)包括一個矩陣布置傳感器(80)和一個長焦透鏡(72)，該長焦透鏡(72)用于把來自第二光源的平行于長焦透鏡軸的光束所形成的容器收口端的圖像聚焦在所說的矩陣布置傳感器上，所說的誤差監(jiān)測裝置與所說的兩個光學(xué)傳感器裝置(52,74)相連，以便確定容器收口端是否存在變形、傾斜和/或旋塞。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所說的裝置，其特征在于所說的兩個光源(44,70)和兩個光學(xué)傳感器(52,74)是這樣設(shè)置的，即能使得相應(yīng)的光束照射在容器密封表面區(qū)域的徑向相對的部分。
15.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所說的光源(44)包括一個激光二極管(48)和一個用于把激光光束從所說的激光二極管投射到容器(22)的密封表面區(qū)域(36)上的設(shè)備(50)。
16.一種檢測容器(22)收口端的方法，容器(22)具有一中軸(25)和一個開口，該開口被一個軸向面對的密封表面區(qū)域(36)所環(huán)繞，使得與容器蓋子間的配合能被密封，所說的檢測方法包括以下步驟(a)把一平行線狀光束(46)導(dǎo)向容器的密封表面，使得容器密封表面區(qū)域上的光束弦向地穿過容器密封表面區(qū)域，(b)對光學(xué)傳感器裝置(52)進行定位，使其能接收從容器密封表面區(qū)域上反射來的線狀光束，所說的光學(xué)傳感器裝置被設(shè)置在容器密封表面區(qū)域的上部，從而使得從容器密封表面反射到所說的光學(xué)傳感器裝置上的光束入射在所說傳感器裝置的一個位置上，這個位置是隨著密封表面相對于所說傳感器裝置的高度而變化的，所說的線狀光束的被加長的尺寸能吸收密封表面區(qū)域相對于所說光束和所說傳感器裝置所發(fā)生的搖擺和不對齊所造成的影響，(c)監(jiān)測容器密封表面的高度，這個高度是反射光束在所說光學(xué)傳感器裝置上的入射位置的一個函數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于在所說的步驟(c)之前包括在所說光學(xué)傳感器裝置上獲得從密封區(qū)域(36)的不同部分反射的多束反射光束的附加步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所說的步驟(d)是這樣來執(zhí)行的(d1)在容器(22)和所說的光源(44)及光學(xué)傳感器裝置(52)之間造成相對運動，(d2)以所說運動增量的速度來獲得多束反射光束。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所說的步驟(d1)包括使容器繞其軸線(25)轉(zhuǎn)動的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所說的步驟(d1)包括在垂直容器軸線(25)的方向上直線移動容器(22)的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于包括附加步驟根據(jù)在所說步驟(c)中所監(jiān)測到的高度誤差來調(diào)整容器制造中的參數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所說的步驟(a)和(b)是在容器(22)制造中熱端進行的。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所說的步驟(d)是自動執(zhí)行的。
24.一種用于檢測容器(22)的收口端的裝置，容器(22)有一中軸(25)和一開口，開口被一軸向面對的密封表面區(qū)域(36)所環(huán)繞，所說的裝置包括一組光源(44,104,112)，用于從相對于所說軸線各個不同的角度(102,107,115)把光束導(dǎo)向容器密封表面區(qū)域，光學(xué)傳感器裝置(52)，該光學(xué)傳感器裝置(52)包括一個矩陣布置傳感器(58)和一個用于把從所說光源發(fā)出的并由密封表面區(qū)域反射的光束導(dǎo)向所說的矩陣布置傳感器，從而使得所說的傳感器能從所說的不同的角度對密封表面進行監(jiān)視，監(jiān)測設(shè)備(60)，用于監(jiān)測容器密封表面上的商業(yè)誤差，這種誤差是那些被導(dǎo)向所說的矩陣布置傳感器的光束的函數(shù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所說的裝置，其特征在于設(shè)備(60)與所說光源(44,104,112)相連，用于交替地激發(fā)所說光源，從而把光束從所說的不同的角度(102,107,115)交替地導(dǎo)向密封表面區(qū)域。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所說的裝置，其特征在于所說的用于把光束導(dǎo)向所說的傳感器的設(shè)備包括一對透鏡(118,122)，這對透鏡具有不同角度(102,107)的朝向密封表面區(qū)域的軸線，并分別聚焦在密封表面區(qū)域上，從而使得從密封表面上反射的光束經(jīng)過所說的透鏡后成為平行光束，一個分光器(120)，用來對從透鏡來的平行光束沿著一條單一路徑進行導(dǎo)向，以及一個用于把這些光束沿所說路徑導(dǎo)向所說矩陣布置傳感器(58)上的設(shè)備(56)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所說的裝置，其特征在于所說的光源(44,104,112)是以容器運動增量的速度來交替接通的。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所說的裝置，其特征在于所說光源中的一個光源(104)包括一個其焦點位于密封表面區(qū)域(36)上的菲涅爾透鏡裝置(110)。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所說的裝置，其特征在于所說光源中的一個光源(44)包括用于把一線狀光束導(dǎo)向容器(22)的密封表面區(qū)域(36)上，并能使線性光束在密封表面區(qū)域上的長度尺寸與容器軸線正交，其窄的尺寸方向與容器軸線相切，所說的一個光源(44)和所說的矩陣傳感器(58)被設(shè)置在容器密封表面的上方，從而使得被容器密封表面反射到所說的光學(xué)傳感器裝置上的光束入射在所說傳感器裝置上的一個位置，這個位置隨著密封表面相對于所說的光源和傳感器裝置的高度而變化，所說的線狀光束的長尺寸能吸收容器密封表面的搖擺和不對齊所造成的影響。
30.根據(jù)權(quán)利要求24所說的裝置，其特征在于所說的光源中的一個光源(112)被定位成使得被密封表面區(qū)域所反射的光束通常偏離所說的矩陣布置傳感器(58)，而那些被所說密封表面區(qū)域上的裂紋所反射的光束則被反射到所說的傳感器上。
31.一種檢測容器(22)的收口端的方法，包括以下步驟(a)交替地把光束以不同的角度(102,107,115)導(dǎo)向容器收口端的密封表面區(qū)域(36)上，從而使得所說的光束從密封表面區(qū)域上以不同的角度反射，(b)把在步驟(a)中反射來的光束導(dǎo)向一個單一的矩陣布置傳感器(58)上，(c)對密封表面上的商業(yè)誤差進行監(jiān)測，這個誤差是這些被導(dǎo)向所說傳感器上反射光束的函數(shù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所說的方法，其特征在于所說的步驟(a)包括以下步驟(a1)設(shè)置多個光源，(a2)交替地激發(fā)所說的光源，以便把從光源發(fā)出的光束分別以不同的角度導(dǎo)向密封表面區(qū)域。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所說的方法，其特征在于所說的步驟(a1)包括構(gòu)造每種所說的光源(44)，從而在密封表面區(qū)域上能提供不同照射光束的模式。
34.根據(jù)權(quán)利要求31、32或33所述的方法，包括下面的附加步驟(d)根據(jù)在所說步驟(c)中所監(jiān)測到的商業(yè)誤差來調(diào)整容器的制造參數(shù)。
35.根據(jù)權(quán)要求34所述的方法，其特征在于所說的步驟(a)和(b)是在容器制造的熱端進行的。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于所說的步驟(d)是自動執(zhí)行的。
全文摘要
一種用于檢測容器收口端密封表面區(qū)域的裝置,包括一個構(gòu)造光源,當(dāng)容器相對于光源移動時,該構(gòu)造光源就把一平行線狀光束導(dǎo)向容器密封表面區(qū)域。容器密封表面區(qū)域上的線狀光束的長尺寸與容器軸線正交,它在弦向方向上穿過密封表面區(qū)域延伸,窄的尺寸與容器軸線相切。設(shè)置有一個光學(xué)傳感器,用于接收從密封表面區(qū)域上反射來的線狀光束,并輸出一個電信號,該電信號隨著密封表面相對于光源及傳感器的高度或水平的變化而變化。傳感器與電子設(shè)備相連,提供指示密封表面高度的信息。
文檔編號G01N21/90GK1212364SQ9811483
公開日1999年3月31日 申請日期1998年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月15日
發(fā)明者J·W·朱維納爾, J·A·林里安, W·T·舍菲爾德 申請人:歐文斯-布洛克威玻璃容器有限公司