專(zhuān)利名稱(chēng)：利用容器底部發(fā)射的紅外能檢查容器嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)容器尺寸參數(shù)的非接觸測(cè)量，更特別涉及用于在容器制造過(guò)程的熱端測(cè)量容器嘴內(nèi)徑的裝置和方法。
在制造如透明玻璃瓶或帶色玻璃瓶的半透明容器中，為功能和美學(xué)原因，重要的是把每個(gè)容器的尺寸參數(shù)保持在設(shè)計(jì)規(guī)格范圍內(nèi)。例如，重要的是容器口部，特別包括容器嘴，具有希望的幾何特征，使得容器可被自動(dòng)裝填和壓蓋設(shè)備接受而不會(huì)損壞設(shè)備、使容器破裂和堵塞制造流水線(xiàn)。
轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)受讓人的美國(guó)專(zhuān)利3,313,409公開(kāi)了一種容器檢查系統(tǒng)，其中容器按順序通過(guò)多個(gè)檢查站，在檢查站測(cè)量各種幾何性質(zhì)和其它性質(zhì)。在一個(gè)這種檢查站，試著把一預(yù)定尺寸的塞子插入到容器嘴中。例如，塞子的直徑與用于與容器裝填設(shè)備配合的最小容器嘴直徑一致。如果塞子不能插入到容器嘴中，則容器作廢。在檢查系統(tǒng)的另一個(gè)檢查站，當(dāng)容器旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)監(jiān)視與容器接觸的滾子的位置來(lái)測(cè)量容器尺寸參數(shù)。然而，例如，該要求與容器物理接觸的檢查技術(shù)速度慢，并且易于造成滾子和塞子的機(jī)械磨損。使塞子和滾子與容器接觸和與容器分開(kāi)所需要的往復(fù)運(yùn)動(dòng)消耗掉大量電能。而且，在制造過(guò)程的所謂熱端容器仍是軟的，這里不希望有測(cè)量設(shè)備與容器的物理接觸。
針對(duì)所描述的機(jī)械檢查技術(shù)的某些缺點(diǎn)，轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)受讓人的美國(guó)專(zhuān)利5,461,228公開(kāi)了一種用于電光學(xué)測(cè)量容器尺寸參數(shù)，如容器嘴內(nèi)徑的裝置和方法。一光源使光能進(jìn)入容器，一光傳感器相對(duì)光源和容器布置以接收通過(guò)容器嘴從容器中透出的光能。一遠(yuǎn)心鏡頭僅把穿過(guò)容器嘴的大體與容器嘴軸線(xiàn)平行的光能傳遞到光傳感器上。光能通過(guò)一光圈聚焦到一矩陣傳感器上，該矩陣傳感器產(chǎn)生容器嘴的兩維圖象。該矩陣傳感器連接在圖象處理電子儀器上，該儀器用于確定或計(jì)算能夠放在容器嘴兩維圖象范圍內(nèi)的最大直徑的圓，并把這種圓作為容器嘴有效內(nèi)徑的指示。
在傳統(tǒng)的玻璃器皿制造過(guò)程中，玻璃器皿在專(zhuān)用成型機(jī)中模制出來(lái)，并在還是熱的時(shí)候放在傳送裝置上以運(yùn)往退火爐。在退火爐中釋放應(yīng)力后，玻璃器皿被運(yùn)往各種站點(diǎn)以進(jìn)行檢查、裝填和/或包裝。退火爐把模制容器的制造過(guò)程的熱端與檢查和包裝容器的過(guò)程的冷端分隔開(kāi)。上述測(cè)量容器嘴直徑的技術(shù)特別適于應(yīng)用在制造過(guò)程的冷端。然而，希望在制造過(guò)程的熱端實(shí)現(xiàn)檢查，這樣可快速獲得具有不希望的變化的容器的信息并修正制造過(guò)程。因此，本發(fā)明的總體目的是提供一種測(cè)量容器，特別是測(cè)量容器嘴內(nèi)徑的方法和裝置，該方法和裝置可應(yīng)用在制造過(guò)程的熱端。當(dāng)跟隨模制過(guò)程把容器放到傳送裝置上時(shí)，容器是熱的，發(fā)射出可見(jiàn)范圍的和紅外范圍的輻射。當(dāng)容器向退火爐傳送時(shí)，它們逐漸冷卻，冷卻速度取決于容器各個(gè)部分的厚度。例如，容器口部和容器嘴相對(duì)薄，比相對(duì)厚的容器底部和根部冷卻得快。因此建議測(cè)量由容器制造過(guò)程的熱端發(fā)射出的紅外輻射以確定或推斷容器不同部分的壁厚。例如，參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利2,915,638和3,356,212。
一種檢查在一個(gè)過(guò)程中制造的容器的方法，容器從該過(guò)程出來(lái)時(shí)溫度高，在該過(guò)程后容器各部分以作為厚度的函數(shù)的不同速度冷卻，根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，該方法對(duì)照一背景光學(xué)觀(guān)察容器的第一部分，該背景包括容器的第二部分，第二部分的溫度高于第一部分的溫度，使得第一部分被從容器第二部分發(fā)射的紅外能有效地照亮。容器第二部分中的商業(yè)變化，包括影響容器的商業(yè)可接受性的變化，在容器的第二部分中被確定為由容器第二部分引起的紅外能變化的函數(shù)。通過(guò)光傳感器觀(guān)察容器第一部分，該光傳感器提供輸出，輸出為第一容器部分光學(xué)性質(zhì)的函數(shù)，作為這種信號(hào)的函數(shù)，商業(yè)變化被檢測(cè)出來(lái)。
在用于檢查容器開(kāi)口嘴的本發(fā)明的特別優(yōu)選應(yīng)用中，光傳感器的方向?yàn)橥ㄟ^(guò)敞開(kāi)的容器嘴觀(guān)察容器底部，以便獲得如由容器底部發(fā)射的紅外能照亮的容器嘴圖象。從容器嘴出來(lái)的紅外能通過(guò)根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的遠(yuǎn)心鏡頭對(duì)準(zhǔn)到傳感器上，使得僅僅從容器嘴軸向出來(lái)的光能才被對(duì)準(zhǔn)到傳感器上。傳感器連接在圖象處理電子儀器上，該儀器用于確定或計(jì)算能夠放在容器嘴兩維圖象范圍內(nèi)的最大直徑的圓，并把這種圓作為容器嘴有效內(nèi)徑的指示。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的另一方面容器從其制造過(guò)程出來(lái)還是熱的時(shí)候用于檢查容器的裝置，該容器具有敞開(kāi)的嘴和與容器嘴間隔開(kāi)的封閉底部，該裝置包括一光傳感器，該光傳感器相對(duì)容器布置以通過(guò)容器嘴觀(guān)察容器底部。從容器底部發(fā)射出的穿過(guò)容器嘴的紅外光能被對(duì)準(zhǔn)到光傳感器上，作為對(duì)準(zhǔn)到傳感器上的光能的函數(shù)，容器嘴的內(nèi)徑被測(cè)量出來(lái)。光傳感器最好包括用于產(chǎn)生容器嘴兩維圖象的區(qū)域矩陣傳感器，紅外光能通過(guò)遠(yuǎn)心鏡頭裝置對(duì)準(zhǔn)到傳感器上。區(qū)域矩陣傳感器放在具有入射光孔的暗室內(nèi)，遠(yuǎn)心鏡頭裝置的一個(gè)焦點(diǎn)在指向容器底部方向的無(wú)限遠(yuǎn)處，第二焦點(diǎn)在暗室的入射光孔處。矩陣傳感器連接在圖象處理電子儀器上，該儀器用于確定或計(jì)算能夠放在容器嘴兩維圖象范圍內(nèi)的最大直徑的圓，并把這種圓作為容器嘴有效內(nèi)徑的指示。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于檢查容器中的商業(yè)變化，包括如容器嘴內(nèi)徑的容器尺寸性質(zhì)的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明該方面的方法和裝置試圖把光能對(duì)準(zhǔn)到受檢查的容器第一部分上，用光傳感器觀(guān)察容器的第一部分，該光傳感器提供輸出，輸出為被觀(guān)察的容器部分光學(xué)性質(zhì)的函數(shù)，該光傳感器還確定作為這種輸出的函數(shù)的容器第一部分中的商業(yè)變化。根據(jù)本發(fā)明，照亮容器第一部分的步驟是通過(guò)容器第二部分實(shí)現(xiàn)的，該容器第二部分溫度高，從而向第一容器部分發(fā)射紅外能并借此有效地照亮第一容器部分以進(jìn)行檢查。
附圖簡(jiǎn)要描述從下面的描述、后附權(quán)利要求和附圖中將會(huì)最好地理解本發(fā)明，及其附加目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于測(cè)量容器嘴內(nèi)徑的電光學(xué)非接觸系統(tǒng)的示意圖；圖2所示為放大的圖1局部示意直徑；圖3所示為從容器嘴兩維圖象計(jì)算有效內(nèi)徑的示意圖。
圖1所示為玻璃器皿制造系統(tǒng)10，其包括根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的裝置12，該裝置用于在制造過(guò)程的熱端檢查或測(cè)量容器16嘴14的內(nèi)徑。容器16是在機(jī)械控制電子裝置20的控制下在所謂的專(zhuān)用成型機(jī)18中制造的。例如，專(zhuān)用成型機(jī)18可如在美國(guó)專(zhuān)利4,362,544中公開(kāi)的。美國(guó)專(zhuān)利4,152,134和4,369,052闡明了示例機(jī)器控制電子裝置20。由機(jī)器18制造的容器被放置在傳送裝置22上以按直線(xiàn)順序運(yùn)送到退火爐。剛剛制造完時(shí)，容器16是熱的，發(fā)射出可見(jiàn)區(qū)域和紅外區(qū)域的輻射。當(dāng)容器被向退火爐運(yùn)送時(shí)，容器冷卻，根據(jù)厚度，容器的不同部分以不同的速度冷卻。例如，嘴14周?chē)娜萜骺诓坎糠窒鄬?duì)薄并且冷卻相對(duì)快，而容器底部24相對(duì)厚并且冷卻較慢。緊接在機(jī)器18后面，當(dāng)容器側(cè)壁和容器嘴相對(duì)較冷時(shí)，底部通常仍是鮮紅色的，發(fā)射出在約0.4到100微米紅外范圍的輻射。根據(jù)本發(fā)明，容器的熱的且發(fā)射紅外線(xiàn)的部分，如底部24，被用作照亮要被檢查的容器部分如嘴14的光源。
暗室26位于傳送裝置22的上方，其方向向下，以當(dāng)容器在暗室下面按順序運(yùn)送時(shí)觀(guān)察容器16的嘴14。暗室包括一區(qū)域矩陣電荷耦合裝置(CCD)傳感器28，一入射光孔30，和與入射光孔相關(guān)的透鏡32、34。傳感器28對(duì)范圍為0.4到1.1微米的紅外能產(chǎn)生反應(yīng)。當(dāng)容器按順序通過(guò)時(shí)，遠(yuǎn)心鏡頭36位于暗室26和容器16之間。遠(yuǎn)心鏡頭36的第一焦點(diǎn)在容器16方向的無(wú)限遠(yuǎn)處，第二焦點(diǎn)在入射光孔30處。也就是，暗室26相對(duì)透鏡36定位，使得入射光孔30以透鏡焦距與透鏡36間隔開(kāi)。這樣，光孔30與透鏡32、34作為一個(gè)光圈，并與透鏡36組合用于基本上僅把從容器嘴14出來(lái)的平行于容器、透鏡和暗室軸線(xiàn)的光線(xiàn)聚集到傳感器28上。也就是，從容器嘴出來(lái)的與容器軸線(xiàn)和光軸線(xiàn)不平行的光線(xiàn)，及由可能仍是熱的并發(fā)射紅外輻射的容器其它部分產(chǎn)生的光線(xiàn)，將被透鏡36導(dǎo)向不通過(guò)光孔30的方向，這樣有效地阻止了其干擾傳感器28。這樣，清楚的容器嘴圖象被聚集到區(qū)域矩陣傳感器28上。傳感器28連接到信息處理電子裝置38上以?huà)呙鑲鞲衅鞑a(chǎn)生容器嘴的兩維圖象。如圖3中所示，限定容器嘴的玻璃呈現(xiàn)為亮背景上的暗圖象，該亮背景是由通過(guò)容器嘴的從容器底部24發(fā)射的紅外光能形成的。這是因?yàn)槿萜鞯牟ＡХ瓷浠蛘凵鋫鞑サ饺萜髦黧w上的光，該被反射或折射的光將不與光軸平行，這樣就不會(huì)被導(dǎo)向傳感器28。掃描區(qū)域矩陣傳感器并產(chǎn)生容器嘴兩維圖象的示例性技術(shù)公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利4,958,223中。
圖2-3是與容器16a連接的本發(fā)明的操作，容器16a具有帶細(xì)頸區(qū)域14b的嘴14a。如圖2中所示，細(xì)頸區(qū)域14b阻止了一部分從容器嘴出來(lái)的平行于容器軸/光軸的光線(xiàn)，從而在傳感器28和信息處理器38上產(chǎn)生了如圖3中所示的兩維圖象。信息處理器38通過(guò)計(jì)算能夠容納在包括細(xì)頸區(qū)域14b的嘴14a內(nèi)的圖象中的最大直徑圓14c來(lái)分析圖3的圖象。然后把計(jì)算出的圓作為容器嘴的有效內(nèi)徑。如果這種有效直徑小于最小的希望內(nèi)徑，信息處理器38向丟棄機(jī)械裝置發(fā)出適當(dāng)?shù)男盘?hào)以把容器16a從傳送裝置上去掉。信息處理器38還連接在顯示器40上以向操作者顯示正在受檢查的容器的兩維圖象，或其它適當(dāng)?shù)臋z查信息。信息處理器38還連接在機(jī)器控制電子裝置20上以控制專(zhuān)用成型機(jī)中操作裝置的定位和操作，以在可能的情況下修正過(guò)程變化，或者終止制造容器16a的專(zhuān)用模具或?qū)Ｓ眯湍５牟僮?。在該連接中，應(yīng)該注意到，容器由機(jī)器18以預(yù)定的并且連續(xù)的順序放置在傳送裝置22上，這樣可容易地確定產(chǎn)生特定容器16或16a的工段和模制件。例如，參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利4,762,544。
還可利用本發(fā)明測(cè)量其它容器參數(shù)和幾何性質(zhì)。例如，所謂的“歪”容器，-即其中嘴14相對(duì)檢查裝置光軸歪斜的容器，從容器頸部的上端和下端的容器嘴相對(duì)邊產(chǎn)生的圖象為兩個(gè)重疊圓。如果這些重疊圓的有效直徑太小，那么容器將由于其容器嘴直徑小于希望的最小值而被丟棄。如果變形大到可通過(guò)容器嘴觀(guān)察，本發(fā)明的裝置還可用于檢測(cè)和丟棄具有所謂“搖擺(bird swing)”變形的容器。
權(quán)利要求
1.用于檢查容器第一部分中商業(yè)變化的方法，包括以下步驟把光能對(duì)準(zhǔn)正在受檢查的第一容器部分，通過(guò)光檢測(cè)裝置觀(guān)察光能所對(duì)準(zhǔn)的第一容器部分，該光檢測(cè)裝置提供的輸出為被觀(guān)察容器部分光學(xué)性質(zhì)的函數(shù)，然后確認(rèn)作為所述輸出的函數(shù)的第一容器部分中的商業(yè)變化，其特征在于對(duì)準(zhǔn)光能的步驟是由溫度高的容器第二部分完成的，該第二部分把紅外光能對(duì)準(zhǔn)到第一容器部分上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于檢查在一個(gè)過(guò)程中制造的容器的方法，容器從該過(guò)程中出來(lái)時(shí)溫度高，在該過(guò)程后容器各部分以作為厚度函數(shù)的不同速度冷卻，所述方法包括如下步驟(a)對(duì)照背景光學(xué)觀(guān)察所述容器第一部分，該背景包括溫度比所述第一部分高的容器所述第二部分，使得所述第一部分被所述第二部分發(fā)射的紅外能有效地照亮，(b)確定容器第二部分中的商業(yè)變化，該變化為由所述容器第二部分產(chǎn)生的所述紅外能中的變化的函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征在于，所述步驟(a)是通過(guò)用光檢測(cè)裝置觀(guān)察第一容器部分完成的，該光檢測(cè)裝置提供的輸出為如由所述第二部分照亮的所述第一部分光學(xué)性質(zhì)的函數(shù)，所述步驟(b)是作為所述信號(hào)的函數(shù)完成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的用于檢查容器的方法，該容器具有開(kāi)口嘴和與所述嘴間隔開(kāi)的容器底部，其特征在于，所述步驟(a)包括這樣的步驟，即通過(guò)開(kāi)口嘴觀(guān)察容器底部以獲得如由來(lái)自容器底部的紅外能照亮的容器嘴的圖象。
5.用于檢查具有開(kāi)口嘴(14)的容器(16)的裝置，包括用于把光能導(dǎo)入到容器中的光源，以及相對(duì)所述光源和容器布置以接收通過(guò)容器嘴傳遞的光能的光檢測(cè)裝置(26)，其特征在于，所述光源包括容器的壁部分(24)，該部分的溫度為使得所述壁部分向容器發(fā)射紅外光能，所述光檢測(cè)裝置對(duì)該紅外光能產(chǎn)生反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的裝置，該裝置用于當(dāng)容器從其制造過(guò)程出來(lái)還是熱的時(shí)候檢測(cè)容器(16)，該容器具有開(kāi)口嘴(14)和與容器嘴間隔開(kāi)的封閉底部(24)，所述光檢測(cè)裝置(26)相對(duì)容器布置以通過(guò)容器嘴觀(guān)察容器底部，裝置(36)用于把通過(guò)所述嘴傳播的由容器底部發(fā)射的紅外光能對(duì)準(zhǔn)到所述光檢測(cè)裝置上，裝置(38)用于測(cè)量容器嘴的內(nèi)徑，該內(nèi)徑為對(duì)準(zhǔn)到所述光檢測(cè)裝置上的紅外光能的函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的裝置，其特征在于，所述光檢測(cè)裝置(26)包括一矩陣傳感器(28)，其特征在于，所述光對(duì)準(zhǔn)裝置(36)包括遠(yuǎn)心鏡頭裝置，該遠(yuǎn)心鏡頭裝置用于僅把大體通過(guò)容器嘴軸向出來(lái)的來(lái)自容器底部的紅外光能對(duì)準(zhǔn)到所述矩陣傳感器上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的裝置，其特征在于，所述光檢測(cè)裝置(26)包括一具有入射光孔(30)的暗室，其特征在于，所述遠(yuǎn)心鏡頭裝置(36)的一個(gè)焦點(diǎn)在指向容器底部方向的無(wú)限遠(yuǎn)處，第二焦點(diǎn)位于所述入射光孔處。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的裝置，其特征在于，所述光檢測(cè)裝置(28)包括一矩陣傳感器和連接到所述傳感器上的用于產(chǎn)生容器嘴兩維圖象(圖3)的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)量裝置(38)包括用于分析所述圖象以確定容器嘴內(nèi)徑的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的裝置，其特征在于，所述分析裝置包括用于確定能夠容納在所述圖象內(nèi)的最大直徑圓(14c)的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的裝置，還包括用于指示作為所述最大直徑圓的函數(shù)的容器可接受性的裝置。
全文摘要
用于當(dāng)容器從其制造過(guò)程出來(lái)還是熱的時(shí)候檢查容器(16)的裝置和方法,該容器具有開(kāi)口嘴(14)的與容器嘴間隔開(kāi)的封閉底部(24),包括一相對(duì)容器布置用于通過(guò)容器嘴觀(guān)察容器底部的光傳感器(26)。通過(guò)容器嘴傳播的從容器底部發(fā)射出的紅外光能被對(duì)準(zhǔn)到光傳感器上,容器嘴的內(nèi)徑被作為對(duì)準(zhǔn)到傳感器上的光能的函數(shù)被測(cè)量出來(lái)。區(qū)域矩陣傳感器連接在圖象處理電子裝置上(38),該裝置用于確定或計(jì)算能夠容納在容器嘴的兩維圖象(圖2)中的最大直徑圓,并把這種圓作為容器嘴有效內(nèi)徑的指示。
文檔編號(hào)G01N21/90GK1242517SQ9910862
公開(kāi)日2000年1月26日 申請(qǐng)日期1999年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月17日
發(fā)明者W·T·謝潑德 申請(qǐng)人:歐文斯-布洛克威玻璃容器有限公司