CZ9901862A3 - Způsob a zařízení pro kontrolu nádob, využívající snímač s plošnou soustavou snímacích prvků a střídavě aktivované světelné zdroje - Google Patents

Description

Způsob a zařízení pro kontrolu nádob, využívající snímač s plošnou soustavou snímacích prvků a střídavě aktivované světelné zdroje

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro kontrolu komerčních odchylek ovlivňujících optické vlastnosti nádob, zejména způsobu a zařízení pro kontrolu nádob, založených na porovnávání dvourozměrných obrazů kontrolované oblasti nádoby.

Dosavadní stav techniky

Při výrobě nádob, zejména skleněných lahví a džbánů, se mohou v bočních stěnách, patních částech, dnech, hrdlech a/nebo ústích nádob vyskytnout různé anomálie. Tyto anomálie, nazývané v literatuře a v dalším popisu komerčními odchylkami, mohou ovlivnit optické vlastnosti nádob. Bylo již navrženo využití elektro-optické kontrolní techniky pro zjištování komerčních odchylek, ovlivňujících optické vlastnosti nádob. Základní princip kontroly spočívá v tom, že světelný zdroj se umístí do polohy, ve které je schopen usměrňovat světelnou energii na nádoby, a kamera se umístí do další polohy vhodné pro příjem obrazu části nádoby, osvětlené světelným zdrojem. Světelný zdroj může mít rovnoměrnou intenzitu nebo může být upraven pro změnu intenzity napříč jednoho rozměru světelného zdroje. Komerční odchylky v části nádoby, osvětlené světelným zdrojem, se zjištují jako funkce intenzity světla na obraze osvětlené nádoby, přijímaném kamerou a ukládaném do paměti kamery.

US-PS 4 945 328 popisuje zařízení pro kontrolu těsnicí plochy ústí nádoby, obsahující světelný zdroj umístěný pro usměrňování světelné energie na těsnicí plochu nádoby, přičemž nádoba je udržována ve stabilní poloze a otáčí se kolem své střední osy. Kamera obsahující lineární řadu nebo ·· ·· ·· ·** b· ** ··· · · · ··«· • »·· ♦ · ··· · · t · ····»« · · ··· ·«· ·♦···· · · • ••4 ·· 44 44· 4« 4* plošnou soustavu prvku citlivých na světlo je umístěna a orientována s ohledem na polohu osy otáčení nádoby, aby zachycovala světelnou energii odraženou od těsnicí plochy, přičemž tato kamera má účinné zorné pole omezeno na prstencovou část, menší než je celý obvod těsnicí plochy nádoby. Soustava citlivých prvků kamery se snímá v průběhu otáčení nádoby pro získání informace indikující intenzitu světla na každém ze soustavy citlivých snímacích prvku jako funkci pokračujícího přírůstku otáčení, přičemž komerční odchylky na těsnicí ploše nádoby jsou zjišťovány jako funkce těchto informací. Toto známé zařízení je dobře přizpůsobeno pro zjišťování komerčních odchylek, které mohou ovlivnit odrazivost těsnicí plochy nádoby, například nitkové deformace ústí nádoby, bubliny, kamínky a znečištění ústí nádoby.

US-PS 5 489 987 popisuje zařízení pro kontrolu těsnicí plochy nádoby, obsahující světelný zdroj umístěný pro usměrňování úzkého paprsku světelné energie v ostrém úhlu na oblast těsnicí plochy nádoby při otáčení nádoby kolem své osy. Snímač světla je umístěn v poloze, ve které přijímá úzký paprsek světelné energie, odražený od oblasti těsnicí plochy, a vysílá výstupní signál, jehož hodnota se mění jako funkce polohy místa dopadu odraženého světelného paprsku na snímač.

To znamená, že odražený světelný paprsek dopadá na snímač v poloze, která se mění podle výšky nebo úrovně těsnicí plochy a s ohledem na polohu světelného zdroje a snímače, přičemž snímač je charakterizován vysíláním elektrického výstupního signálu, který se mění jako funkce polohy místa dopadu odraženého světelného paprsku na snímač. Změny výšky oblasti těsnicí plochy jsou zjišťovány v závislosti na výstupním signálu snímače. V jednom výhodném provedení tohoto známého zařízení jsou dvojice světelných zdrojů a snímačů umístěny na vzájemně protilehlých stranách od osy nádoby a nerovnosti, sklony a/nebo křivosti ústí na těsnicí ploše nádoby jsou zjištěny jako kombinované funkce změn polohy ·* ·* ·· ···* ·* ·* *·» · · · · * · · • »·· I · ··· · · · · «··»·* ·« »·* «·· ·»«>« t · · ···» ♦· ·· ··· ·· ·· místa dopadu odražených paprsků na snímač v průběhu otáčení nádoby.

Dokument US-PA 08/856 829 popisuje způsob a zařízení pro kontrolu těsnicí plochy nádoby. V jednom z konkrétních provedení usměrňuje první a druhý světelný zdroj světelnou energii na těsnicí plochu nádoby z různých úhlů, sevřených s osou nádoby a jmenovitou rovinou proloženou těsnicí plochou. Světelná energie, odražená od těsnicí plochou nádoby z prvního a druhého světelného zdroje, přichází na snímač s plošnou soustavou snímacích prvků takovým způsobem, že snímač účinné sleduje těsnicí plochu nádoby ze dvou různých úhlů, odpovídajících úhlům osvětlování ze světelných zdrojů. Rozlišovací světelné zdroje mají různé vytvoření nebo povahu pro osvětlování těsnicí plochy světlem majícím odlišné vlastnosti a také odlišné osvětlovací úhly pro zjištování odlišných fyzikálních a/nebo rozměrových hodnot těsnicí plochy nádoby. Světelné zdroje se střídavě aktivují a snímač s plošnou soustavou snímacích prvků se snímá pro vytváření postupných dvourozměrných obrazů, oznamujících odlišné charakteristiky těsnicí plochy nádoby. V tomto případě se mohou vyskytnout nepřesnosti vyvolané jak pohybem nádoby mezi dvěma po sobě následujícími snímanými snímky, tak také vnikáním okolního světla na snímač s plošnou soustavou snímacích prvků v průběhu vzniku každého obrazového snímku. Jestliže se podstata řešení popsaná v tomto dokumentu použije na tak zvaném studeném konci výrobního procesu pro výrobu nádob, na kterém je nádoba udržována ve stabilní poloze a otáčí se kolem své osy, nádoba nevykonává mezi po sobě následujícími snímky otáčivý pohyb, ale může se mezi snímáním po sobě následujících snímků kymácet. Podobně se při použití zařízení na tak zvaném horkém konci výrobního procesu, na kterém se nádoba pohybuje ve směru kolmém na svou osu pod kontrolním zařízením, se těsnicí plocha nádoby nebo jiná kontrolovaná oblast nádoby pohybuje mezi pořizováním po sobě následujících snímků o určitou vzdá·· ·· »· ·« ·* • · · . · · »»·· • *·· « t «·· · * « · • · «»· · ♦ · ♦·· ·*·

9

9999 99 99 999 ·· ·· lenost. Je důležité získat spolehlivé kontrolní informace pro omezení účinků jak pohybu nádoby, tak také vlivu okolního světla v průběhu provádění kontrolní operace. Proto je základním úkolem vynálezu vyřešit způsob a zařízení pro kontrolu, kterým by byl vyřešen tento problém nebo oba uvedené problémy.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen zařízením pro kontrolu nádoby podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zařízení obsahuje první světelný zdroj pro vysílání světelné energie prvního druhu, opatřený prostředky pro usměrňování světelné energie z prvního světelného zdroje na předem určenou část kontrolované nádoby, druhý světelný zdroj pro generování světelné energie druhého druhu, odlišného od prvního druhu, opatřený prostředky pro usměrňování světelné energie z druhého světelného zdroje na stejnou předem určenou část kontrolované nádoby. Zařízení obsahuje snímač s plošnou soustavou snímacích prvků pro snímání světla, upravený pro příjem dvourozměrného obrazu určené části nádoby, osvětlené prvním světelným zdrojem a druhým světelným zdrojem, ústrojí pro postupnou a střídavou aktivaci prvního světelného zdroje a druhého světelného zdroje a přivádění prvních a druhých dvourozměrných obrazů části nádoby, osvětlené příslušným prvním a druhým světelným zdrojem, ze snímače. Komerční odchylky, ovlivňující optické vlastnosti nádoby, jsou zjišťovány ústrojím pro porovnáváni prvního a druhého dvourozměrného obrazu z příslušných světelných zdrojů, které jsou snímány ze snímače. Snímač je zejména upraven pro snímání dvourozměrných obrazů ve formě po sobě následujících snímků a první a druhé obrazy jsou získávány snímáním po sobě následujících snímků ze snímače, při kterém jsou první a druhé světelné zdroje střídavě aktivovány.

První a druhé světelné zdroje jsou krátkodobě aktivovány ·· ·* «· ··** ·· ·· · · t » · · · ft · • ··· · · ·· · · · * « · · « ft « * · ·«* ··· ···«·· 9 9

9999 99 99 999 ·· ·· v průběhu vzniku spřazených snímaných snímků ve snímači s plošnou soustavou snímacích prvků. Ve výhodném provedení vynálezu je první světelný zdroj krátkodobě aktivován na konci vzniku prvního snímku a druhý světelný zdroj je krátkodobě aktivován na začátku vzniku druhého snímaného snímku, což omezuje vlivy pohybu nádoby mezi vznikem po sobě následujících snímků. V jiném výhodném provedení vynálezu je integrace světelné energie v jednotlivých obrazových prvcích snímače řízena v průběhu snímání snímků pro omezení vlivu okolního světla na minimum. První světelný zdroj se krátkodobě aktivuje na konci snímání prvního snímku a druhý světelný zdroj se krátkodobě aktivuje na konci druhého snímku pro minimalizaci vlivu okolního světla. V alternativním provedení vynálezu se druhý světelný zdroj krátkodobě aktivuje na začátku snímání druhého snímku pro omezení vlivů pohybu nádoby a data snímacích prvků mohou být odváděna ze snímače v průběhu snímání druhého snímku, takže vliv okolního světla se rozmaže do druhého snímkového obrazu. Vlivy takto rozmazaného okolního světla se mohou omezit na minimum využitím tak zvané detekční techniky s mezní velikostí pro získání dvourozměrného obrazu druhého snímaného snímku jako funkce porovnávání mezi signály stejných obrazových prvků v sousedních snímaných řádcích.

Podstata vynálezu u způsobu kontroly nádoby a zjištování odchylek ovlivňujících komerční přijatelnost nádoby spočívá v tom, že se při tomto způsobu usměrňují první a druhé světelné energie různého druhu na část nádoby, získává se první a druhý dvourozměrný obraz části nádoby, osvětlené v předchozí operaci prvním a druhým druhem světelné energie, a zjištují se komerční odchylky na nádobě, které ovlivňují optické vlastnosti nádoby, porovnáním prvních a druhých obrazů, Při získávání prvního a druhého obrazu se usměrňují první a druhé světelné energie střídavě do jedné oblasti snímače s plošnou soustavou snímacích obrazových prvků pro vytvoření ·· »» ·««* *· ft Ml » · »*· · fr * · • * ·«» · · · »·· ··* • t * » t I » · ·«»« »· ·· · ·· »» dvourozměrných a dvourozměrné a přenášejí ze obrazů osvětlené části nádoby ve snímači obrazy zachycené ve snímači se snímají snímače. Dvourozměrné obrazy se porovnávají, aby se zjistily komerční odchylky nádoby překrytím obrazů, zejména využitím jednoho z obrazů pro předpovědění výskytu odchylek v druhém z obou obrazů.

V jiném výhodném provedení způsobu podle vynálezu se první a druhé dvourozměrné obrazy osvětlené části nádoby získávají ovládáním snímače v postupných snímaných snímcích se stejnou dobou trvání, usměrňováním první a druhé světelné energie na nádobu v průběhu postupného prvního a druhého snímání snímků v tomto snímači a snímáním snímače v průběhu vytváření prvního a druhé snímaného snímku pro získání dvourozměrných obrazů osvětlené části nádoby. Nejvýhodněji se první světelný zdroj aktivuje pro usměrňování světelné energie na nádobu a snímač v průběhu malé části prvního snímaného snímku a druhý světelný zdroj se aktivuje pro usměrňování světelné energie na nádobu a na snímač v průběhu malé části vytváření druhého snímaného snímku. První světelný zdroj je krátkodobě aktivován zejména na konci snímání každého snímku a druhý světelný zdroj je zejména aktivován buď na začátku nebo na konci každého druhého snímaného snímku v závislosti na technice řízení snímání snímků. Integrační doba prvního snímku může být omezena na dobu trvání záblesku prvního světelného zdroje a tím je omezena integrace okolního světla do prvního snímku. Nejvýhodněji je druhý světelný zdroj aktivován na začátku každého snímání druhého snímku, přičemž snímač se ovládá pro integrování světelné energie z druhého světelného zdroje v průběhu celého průběhu snímání druhého snímku. Snímač se snímá v průběhu snímání druhého snímku řadou obrazových jednotek snímače, takže vliv okolního světla v průběhu snímání druhého snímku se rozmaže do následujících řádků obrazových jednotek, které jsou ve snímači snímány. Využitím techniky zjišťování mezních hodnot, při které se • to to· ···· toto ·« • · · · to··· • ··· to to ··· to to· to • to · * · to to· ··· ··· « · * to to to to · • toto· ·· ·· toto· ·· ·« každý signál každé obrazové jednotky ve všech řádcích, snímaný ve snímači, porovnává se stejným signálem obrazových jednotek umístěných v následujícím řádku, snímaném ve snímači, je možno omezit vlivy okolního světla na minimum.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení zobrazených na výkresech, kde znázorňují obr. 1 schematický pohled na zařízení pro kontrolu těsnicí plochy nádoby podle prvního příkladného provedení vynálezu, obr. 2 boční schematický pohled na část modifikovaného zařízení z obr. 1, obr. 3 funkční blokové schéma integrovaného obvodu s vazbou nábojem, sloužícího k zajištění přenosu obrazu a využitého výhodně v kameře podle obr. 1, obr. 4A, 4B a 4C příslušné dvourozměrné obrazy kontrolované části nádoby, sloužící pro objasnění způsobu podle vynálezu, obr. 5A, 5B, 5C a 5D zobrazují příslušné dvourozměrné obrazy kontrolovaných částí nádoby z obr. 1, sloužící rovněž k objasnění způsobu podle vynálezu, a obr. 7,8 a 9 časové diagramy ilustrující snímání kamerou z obr. 1 při třech základních příkladných provedeních vynálezu.

Příklady provedeni vynálezu

Řešení podle vynálezu vychází ze dvou známých zařízení, popsaných V US-PA 856 829 a US-PS 4 958 223.

Obr. 1 znázorňuje zařízení 10 pro kontrolu nádoby 12 podle prvního výhodného provedení vynálezu. Nad nádobou 12 je umístěn první světelný zdroj 14, například dioda 16 typu LED, emitující světlo, který je orientován pro usměrňování světelné energie přes rozptylovací stínítko 17 a sadu stupňovaných ·* tt ·· ···· «· ·· • · · · 9 · · * · · • ··· · · ··· · ♦ · » • · · · · · · · ··· ··♦ ····« · » ··«· ·· ·» ·· ·» ·· čoček 18 na těsnicí plochu 20 nádoby 12.. Nad nádobou 12 ie také umístěn druhý laserový světelný zdroj 22, obsahující laser a orientovaný pro usměrňování úzkého světelného paprsku s lineární spektrální čárou dolů na těsnicí plochu 20 do místa dopadu světelného paprsku z diody 16 typu LED. Rozptýlené světlo z prvního světelného zdroje 14 typu LED osvětluje celý radiální rozměr a část obvodového rozměru těsnicí plochy 20. zatímco přímkový světelný paprsek z druhého laserového světelného zdroje 22 je orientován do místa těsnicí plochy 20, nacházejícího se v obvodovém nebo radiální směru stranou od ohniska světelných paprsků z prvního světelného zdroje 14. Světelná energie se odráží od těsnicí plochy 20 a po zaostření čočkami 27, 28 se přivádí do kamery 24 obsahující snímač 26 s plošnou soustavou snímacích prvků. Kamera 24 je umístěna nad těsnicí plochou 20 a orientována pro přijímání světelné energie odražené od těsnicí plochy 20 ze světelného zdroje 14 s diodou typu LED. V tomto příkladném provedení jsou kamera 24 a plošný snímač 26 orientovány vzhledem ke světelnému zdroji 14 s diodou typu LED tak, že světelná energie z diody 16 typu LED se za normálních podmínek odráží od těsnicí plochy 20 mající obecně rovinný nebo alespoň plynulý tvar čočkami 27, 28 na plošný snímač 26. Na druhé straně je druhý laserový světelný zdroj 22 orientován v ostřejším úhlu k těsnicí ploše 20, takže světelná energie odražená od těsnicí plochy 20 se přivádí plošný snímač 26 přes čočky 27, 28, zrcadlo 31 a dělič 33 světla umístěný mezi čočkami 27, 28.

Na výstupní konec zařízení pro výrobu nádob 12 je napojen dopravník obsahující zpravidla hvězdicové kolo a kluznou desku a dopravující sled po sobě následujících nádob 12 po obloukové dráze, aby se jednotlivé nádoby 12 dostávaly postupně do polohy v zařízení 10 mezi prvním světelným zdrojem 14, druhým světelným zdrojem 22 a kamerou 24. Zařízení 10 je výhodně umístěno v jedné stanici kontrolního systému s hvězdicovým kolem a dopravníkem, popsaného v US-PS 4 230

kt ···· • · k k k ···

9 9

9 k · ·· 99

319 a 4 378 493. Po sobě následující nádoby 12 jsou tak udržovány ve stabilní poloze pod prvním světelným zdrojem 14 a druhým světelným zdrojem 22 a kamerou 24 a otáčejí se kolem své střední osy pomocí otáčecího válečku 30 nebo jiného podobného ústrojí. S mechanismem pro ovládání otáčivého pohybu nádoby 12 je spojeno kódovací ústrojí 32, vysílající signály informující o natočení nádoby 12. Údaje o natočení mohou obsahovat jednak údaje o úhlovém natočení a jednak pevný časový přírůstek natočení při konstantní rychlosti otáčení. Na kódovací ústrojí 32, kameru 24 a oba světelné zdroje 14. 22 je připojen procesor 34 pro zpracování informací, sloužící pro ovládání činnosti světelných zdrojů 14, 22 a snímací kamery 24, jak bude ještě podrobněji vysvětleno. Procesor 34 pro zpracování informací je také spojen se zobrazovací jednotkou 36, tvořenou například obrazovkou, pro vytváření abecedně-číslicového nebo grafického zobrazení informací o výsledcích kontroly nádoby 12 pro operátora a vysílání příslušných pokynů vyřazovacímu mechanismu 38 pro vyřazování vadných nádob 12. které neprošly kontrolou, ze sledu nádob 12 dopravovaných na dopravním systému.

Příkladné provedení vynálezu, zobrazené na obr. 1, je zejména vhodné pro umístění na tak zvaný chladný konec sklářského výrobního systému, umístěnému na výstup nádob z tunelové chladicí pece, na kterém jsou nádoby dostatečně ochlazeny, aby bylo s nimi možno manipulovat hvězdicovým kolem a hnacím válečkem. Princip řešení podle vynálezu se může uplatnit také na tak zvaném horkém konci výrobního systému mezi sklářským tvarovacím strojem a tunelovou chladicí pecí. Skleněné nádoby vytvořené na sklářském tvarovacím stroji, například obsahujícím individuální stanice, se přemísťují na lineární dopravník 40 (obr. 2), na kterém jsou nádoby 12 dopravovány v řadě za sebou z výrobního tvarovacího stroje do tunelové chladicí pece. Dopravník 40 je spřažen se svým pohonným mechaismem 42, který může zásobovat procesor 34 pro zpracování informací • 0 00 »0 0000 00 «0 0·0 000 0000 0 000 0 0000 0 *0 0 00 000 0 00 000 000

00000 « 0 0 0000 00 00 000 00 00 (obr. 1) signály indikujícímu průběh natáčení nádoby 12 na lineárním dopravníku 40. Zařízení 10, zobrazené na obr. 1, může být umístěno nad dopravníkem 40 tak, že nádoba 12 na dopravníku 40 prochází pod světelnými zdroji 14, 22 a pod kamerou 24, aby se mohla kontrolovat těsnicí plocha 20 nádoby 12, jak bude popsáno v další části. Při této aplikaci kamera 24 může snímat obraz v průběhu lineárního pohybu dopravníku 40 ve směru kolmém na podélnou osu nádoby 12. Tím se získává množství snímkovacích a zobrazovacích možností, které se mohou využít zejména v takových případech, kdy se nádoba 12 spíše posouvá než natáčí pod oběma světelnými zdroji 14., 22. Například je možno použít kamery 24 s vysokou rozlišovací schopností pro získání dvojice obrazů celého ústí láhve. Pro získání skupiny obrazových proužků ústí láhve je možno využít snímací jednotky pro snímání pravoúhelníkové oblasti v průběhu posouvání nádoby 12 pod kontrolní hlavou. Kamera s nízkou rozlišovací schopností může být využívána v kombinaci s pohyblivými zrcadly, ovládánými servomotory, pro zobrazení celého obvodu ústí hrdla láhve v průběhu posuvu nádoby 12 pod kontrolní hlavou. Nádoby 12 se umístují na dopravník 40 výrobním strojem v předem určeném a plynulém sledu v závislosti na pracovním taktu jednotlivých forem a tvarovacích stanic. Procesor 34 pro zpracování informací může zajištovat informace oznamující komerční změny u vytvoření těsnicí plochy nádob 12 a/nebo automatické zajištování úprav nebo změn nastavení výrobních strojů pro odstranění všech zjištěných změn komerčních vlastností.

Plošný snímač 26 kamery 24 obsahuje skupinu obrazových prvků CCD, majících vazbu nábojem, které jsou uspořádány do pravúhelníkových řad a sloupců. Obrazové prvky je možno charakterizovat tím, že reagují na dopad světelné energie a vysílají elektrický signál indikující celkové množství světelné energie dopadající na obrazový prvek. Jinými slovy, v pohotovostním provozním stavu je každý z obrazových prvků *v ·»99 ♦ 9 *<

9 • ··· ♦ · * • 9 9 ··«· 99 • 9 9

9 999 • 9 9 • 9 9

999 •9 • 9 • ··

9«

9« • · • 9 schopen účinně shromažďovat množství dopadající světelné energie. Snímač podle vynálezu obsahuje zejména snímkové přenosové snímací prvky typu CCD. Obecně obsahuje tento druh snímacích plošných jednotek CCD obrazový úsek obsahující množství obrazových prvků, paměťový úsek, do kterého mohou být přiváděny signály z obrazových prvků a čtecí registr, kterým se signály obrazových prvků mohou dopravovat z paměťové sekce mimo snímač. Obr. 3 znázorňuje obrazový přenosový snímač 26, který obsahuje obrazovou část 44 obsahující soustavu obrazových prvků. Obrazová část 44 je spojena s obrazovou paměťovou částí 46, která je naopak spojena se čtecím registrem 48 pro dopravu obrazových dat do procesoru 34 pro zpracování informací (obr. 1). Ovládací signály z procesoru 34 pro zpracování informací, sloužící k řízení činnosti přenosového snímače 26 obsahuje interakční otevírací vstup do obrazové části 44 a přenosové řídicí vstupy do obrazové části 44. obrazové paměťové části 46 a čtecího registru 48.. Obecné přenáší obrazový přenosový snímač 26 obraz v průběhu času. Tím se řada nebo sled signálů obrazových jednotek přenáší z obrazové části 44 do obrazové paměťové části 46, zatímco řada nebo sled signálů v obrazové paměťové části 46 se přenáší do čtecího registru 48. Proces pokračuje tak dlouho, dokud se nepřenese celý obraz. Obrazový přenosový snímač 26 je sám o sobě dostatečně známý ze stavu techniky.

V tomto příkladném provedení procesor 34 pro zpracování informací (obr. 1) střídavě aktivuje první světelný zdroj 14 typu LED a laserový světelný zdroj 22 a snímá k sobe příslušející dvourozměrné obrazy těsnicí plochy 20 nádoby 12 plošným obrazovým přenosovým snímačem 26 kamery 24. Srovnáním obrazu v kameře 24, získaného osvětlením světelným zdrojem 14 typu LED, s obrazem získaným kamerou 24 při osvětlení předmětu laserovým světelným zdrojem 22 se mohou získávat využitelné informace. Například z obr. 4A až 4C může procesor 34 pro zpracování informací získat z kamery 24 dvourozměrný

			···*	·*	*«
•		• ·	•	• ·	» 9
•	·<·	* ·		• ·	·
	t ·	• · *	• ·		«··
	• ·	• *	•	•	*
«	··	··	···		··

obraz 52 úseku těsnicí plochy 20 nádoby 12, osvětlené světelným zdrojem 14 typu LED. Procesor 34 pro zpracování informací může z tohoto dvourozměrného obrazu 52 určit polohu těsnicí plochy 20 a předpovědět polohu oblasti 54 nitkové ostřiny nebo přelisku, která by se mohla objevit na snižující se oblasti uvnitř těsnicí plochy 20. Procesor 34 pro zpracování informací potom analyzuje obraz 56 snímaný plošným obrazovým přenosovým snímačem 26 v průběhu osvětlování laserovým světelným zdrojem 22 a z tohoto obrazu se zaznamenají dva odrazy 58, 60. První odraz 58 pochází z vrcholové části těsnící plochy 20, zatímco druhý odraz 60 je odražený z ustupující oblasti, umístěné v radiálním směru bezprostředně směrem dovnitř od vrcholové části těsnicí plochy 20. Analytickým překrytím obou obrazů 52, 56 a tím vytvořením složeného obrazu 62 může procesor 34 pro zpracování informací určit, že první odraz 58 přísluší těsnicí ploše 20, zatímco druhý odraz 60 přichází z ustupující oblasti 54. ve které je možno počítat s výskytem nitkové ostřiny nebo přelisku. Tím se může druhý odraz 60., objevující se z oblasti nitkové ostřiny nebo přelisku v oblasti 54 porovnáván svou polohou s prvním odrazem 58 pro zjištění, zda nitková ostřina má dostatečnou šířku pro vytvoření přeliskových podmínek, vyžadujících vyřazení nádoby a možné upravovači operace na původní formě výrobního stroje. Toto porovnávání může probíhat automatizovaně v procesoru 34 na zpacování informací pomocí porovnávání každé obrazové jednotky jednoho obrazu s příslušnou obrazovou jednotkou druhého obrazu, popřípadě tato porovnávání může provádět ručně operátor na obrazovce 36., na které se zobrazuje složený obraz.

Obr. 5A až 5D zobrazují tři po sobě následující složené obrazy 62a, 62b. 62c částí těsnicí plochy 20 nádoby 12. Procesor 34 na zpracování informací (obr. 1) aktivuje každý světelný zdroj 14, 22 a snímá snímač 26 při každém nabuzení světelného zdroje, aby se získal složený obraz 62 při každém

··	··	··	«···
« ·	• ·	•	• · ·	• 9
•	··· ·	•	• 1« · ·	• 9
•	* · · ·	•	• · ···	949
•	• · ·	•	• ·	9
····		»·	··· ··	94

přírůstku otočení nádoby 12. Obr. 5A až 5D zobrazují tři takové složené obrazy 62a. 62b, 62c ve třech po sobě následujících přírůstcích otočení nádoby 12. Na každém složeném obraze je těsnicí plocha 20 jasně zobrazena podle toho, jak je osvětlena světelným zdrojem 14 typu LED. Na obraze 62a je viditelná čárová vada 64 na ústí láhve a druhá čárová vada 66a. Protože obraz 62 zachycuje jen část druhé čárové vady 66a. mohlo by dojít k přehlédnutí této změny nebo jejího nezaznamenání procesorem 34 na zpracování informací. Na druhém obraze 62b je zobrazena plná čárová vada 66b ústí láhve. Při kontrolní operaci využívající dvou světelných zdrojů 14, 22 a snímací kamery 24 pro vytváření překrývajících se obrazů 62a, 62b, 62c se může zjistit čárová vada 66b ústí láhve, která by se jinak mohla přehlédnout, protože leží v sousedství rozhraní mezi po sobě následujícími obrazy. V zařízení se mohou využít také jiné světelné zdroje, například jiné typy diod emitujících světlo v kombinaci se světelnými zdroji 14, 22, jak je popsáno ve zmíněných patentových dokumentech.

Pro získání dvou rozdílných obrazů po osvětlení dvěma světelnými zdroji se nádoba 12 osvětluje jedním světelným zdrojem v průběhu snímání jednoho kamerového snímku a druhý světelný zdroj osvětluje nádobu 12 v průběhu snímání dalšího kamerového snímku. Obrazové kamerové snímky mají stejné časové trvání. Sled snímků se opakuje v průběhu otáčení nádoby 12 (obr. 1) nebo posouvání nádoby 12 (obr. 2). Data obrazových jednotek, uložená ve snímací části kamery, se mohou načítat z obrazové matice, načež se vých jednotek mohou integrovat nová metodou snímání dvou po sobě následujících obrazů jednou kamerou je možná selekce dvou světelných zdrojů do dvou sousedních kamerových snímků a tím by bylo možné získávání dvou obrazů od sebe odděleno časovým intervalem pro pořízení jednoho snímku. U vysokorychlostních kamer obsahujících do jednotlivých obrazoobrazová data. Normální

9» 9· ···· 9« 99 • 9 * 9·· 999· • ••9 9 99*9 9 99 9

9 999 9 99 999 999

99999 · 9 9 • 999 ·9 ·9 999 ·9 ·· skupinu 128 χ 128 plošných snímacích prvků může být taktování nastaveno na 16 MHz, takže čas vyhrazený pro každý snímek by v takovém případě byl 1 ms. U kontrolního stroje pracujícího rychlostí 360 lahví za minutu (přičemž 50 % času je spotřebováno na kontrolu a každá láhev se otočí l,5krát za kontrolní periodu) a pracujícího s lahvemi majícími průměr svého ústí

2,5 cm se toto ústí láhve otáčí o 1,5 mm za 1 ms. Jestliže je zpracovávaná láhev menší než optimální velikost a láhev se pohybuje radiálně o jeden délkový díl na dva délkové díly obvodového pohybu po krátké dráze, pak by se ústí láhve pohybovalo o 0,75 mm za každou 1 ms. To by mohlo snadno přemístit odraz 58 těsnicí plochy 20 (obr. 4B a 4C) například do oblasti 54 nitkové ostřiny, což by vyvolalo chybnou detekci nitkové ostřiny nebo přelisku. Kromě toho přisvétlování okolním světlem a jeho zahrnování do celkového množství snímaného světla po dobu časového intervalu 1 ms by mohlo způsobit nežádoucí poměr signálu a šumu v kameře. Proto je výhodné uvádět světelné zdroje 14, 22 do činnosti jen po dobu odpovídající zábleskům nebo po dobu velmi krátkých časových úseků, řádově kolem 15 milisekund. Nádoba se v tomto časovém intervalu natočí jen o asi 0,25 mm, takže pohybové rozmazání snímku je výrazně zmenšeno. Kromě toho se může integrační doba omezit na dobu trvání 15 milisekund zábleskového osvětlování každým světelným zdrojem.

Obr. 6 zobrazuje techniku provádění kontroly pomocí světelného zdroje a snímaného snímku, která také může být využívána. První světelný zdroj 14 typu LED, to znamená obsahující diodu emitující světlo, se uvádí do činnosti na konci snímání snímku 1 a laserový světelný zdroj 22 se uvádí do činnosti na začátku snímání snímku 2. Obrazová data se přenášejí z obrazové sekce do paměťové sekce v průběhu časového intervalu mezi jednotlivými snímky a zavádějí se z čtecího registru do obrazového procesoru v průběhu následujícího snímání snímku. (Je samozřejmé jasné, že snímek 1 a snímek 2 na obr.

4444 ·« • 4 4 • 444 4 4 • 4 · · 4 4 4

4 4

4 444

4 4 4

4 ·

4« 444 • 4 44

4 4 · • 4 4 <

444 444 a obr. 7 a 8 se v průběhu kontrolního procesu pravidelně střídají. Proto může být snímek 1 a snímek 2 spojen například se složeným obrazem 62a na obr. 5A. Přerušovaným osvětlením pomocí světelného zdroje typu LED na konci snímání snímku a laserového světelného zdroje 22 na začátku snímámí snímku se časová prodleva mezi osvětleními oběma světelnými zdroji 14, 22 minimalizuje, takže nádoba se výrazněji mezi snímáním dvourozměrných obrazů, souvisejících se snímky i a 2, neposunula. Tato technika výrazně omezuje problémy spojené s pohybem nádoby 12 mezi snímáním snímků, ale neřeší problém okolního světla dopadajícího na snímací prvky kamery. Obrazové prvky snímače 26 přijímají a integrují okolní světlo v průběhu všech snímků 1, 2 na obr. 6 a data příslušející tomuto okolnímu světlu se přenášejí do obrazového procesoru.

Obr. 7 a 8 znázorňují techniku ovládání světelných zdrojů a snímání jednotlivých snímků, která může být využita u mnohých skupin plošných snímačů pro umožnění integrace na jednotlivých obrazových prvcích v průběhu přijímání signálu umožňujícího integraci z procesoru 34 na zpracování informací. Tak mají obrazové prvky ve snímací soustavě umožněno integrovat na ně dopadající světlo v průběhu trvání otevíracího signálu, ale musí přenášet data v průběhu otevíracího signálu, jinak by se data obrazových jednotek ztratila. Jestliže nejsou prvky otevřeny, jsou obrazové prvky účinně uzemněny. Obr. 7 zobrazuje techniku umožňující využívání těchto znaků. Obrazová integrace se otevírá na konci snímku 1 a na konci snímku 2. Světelný zdroj 14 s diodou emitující světlo se krátkodobě zapíná na konci snímku 1 a laserový světelný zdroj 22 se krátkodobě rozsvěcuje na konci snímku 2. Obrazová data jednotlivých obrazových jednotek se převádějí v mezilehlých periodách mezi pořizováním jednotlivých snímků mezi bezprostředně po sobě následujícími snímky 1,2a jsou zaváděna přes čtecí registr v průběhu následující časové periody. Technologie zobrazená na obr. 7 účinně usměrňuje

4« ·· • · ♦ · • 4 ·

4 44 4 « * »·

44 • 4 4 • 4 ·· • 4 • * ···· »4

4· ····

444 problém s dopadajícím okolním světlem na obrazové prvky umožněním integrace do obrazových prvků pouze v časovým intervalech spřažených s krátkými časovými intervaly, kdy jsou světelné zdroje rozsvíceny. Avšak výraznější pohyb kontrolované oblasti nádoby 12 se uskutečňuje mezi časovými intervaly, ve kterých se snímají příslušné obrazy na koncích vytváření snímků 1, 2.

Obr. 8 zobrazuje techniku kontroly pomocí světelných zdrojů a snímání snímků, která je pokládána za výhodnou. Integrace obrazových dat je umožněna na konci snímku 1., přičemž v průběhu tohoto snímání se první světelný zdroj 14 s diodou emitující světlo rozsvítí, jak to bylo popsáno v předchozí části. Obrazová data se potom zavádějí v průběhu mezisnímkové časové periody mezi snímky 1, 2. Akumulace okolního světla v průběhu vytváření prvního snímku 1 je tak omezena na minimum. Integrace obrazových dat je opět uvolněna na začátku vytváření druhého snímku 2, kdy se také krátce rozsvítí laserový světelný zdroj 22. Tím se u nádoby 12 omezuje na minimum účinek pohybu mezi dvěma časy, kdy se světelné zdroje krátkodobě rozsvěcují. V tomto bodě procesu se oba obrazy, získané osvětlením nádoby 12 prvním světelným zdrojem 14 a druhým laserovým světelným zdrojem 22, objevují celé a současně na snímači 26.. Přenos dat se zahajuje bezprostředně po krátkodobém rozsvícení laserového světelného zdroje 22. Avšak integrace musí zůstat umožněna po dobu přenosu dat z obrazové části 44 do paměťové části 46 nebo 50 (obr. 3A a 3B), aby se tak tato data nemohla ztratit. To umožňuje vstup části okolního světla do snímku 2 v době, kdy mají být data obrazových prvků taktováním vyřazena z oblasti soustavy plošných snímacích jednotek. Tak jsou data ze snímku 1 z obrazové sekce snímače ukládána současně s tím, jak jsou data ze snímku 2 taktováním vyřazena ze čtecího registru. Obrazová sekce snímače bude pokračovat v integraci světla, dokud probíhá ukládání do paměťové sekce. První řada uložená • A AA • A A A ·

A AAA A A

A A A*A A

A A A A A AAA· A« ··

Α· ····

AA AA A AAA·

AAA A A A ·

A A AAA ···

A A ·

AAA ·· ·♦ do paměťové sekce bude mít velmi krátkou integrační dobu. To má účinek spočívající v tom, že okolní světlo se roztahuje nebo rozmazává na celý snímek. Poslední řádek obrazových dat navazuje na první řádek na horním okraji obrazu a pokračuje v integraci okolního světla, když jsou data dopravována v jedné řádce v určeném čase do obrazové sekce soustavy. Datová linie se pohybuje obrazovou sekcí soustavy v průběhu integrační doby. Řádek dat integruje odlišné okolní světlo do každého bodu obrazu a tím se účinně rozmazává obraz okolního světla, zatímco obraz získaný krátkodobě rozsvěcovaným světelným zdrojem se nerozmazává. V teorii to zlepšuje integraci okolního světla průměrným koeficientem dvě. Avšak v praxi není v průběhu snímání nádoby kamerou okolní světlo rovnoměrně rozloženo napříč celého obrazu. Je-li okolní světlo soustředěno do snímku a tvoří jednu desetinu celkové úrovně osvětlení, pak každý řádek obrazových prvků bude většinou v přední části tohoto obrazu okolního světla na soustavě prvků pouze po časový úsek odpovídající jedné desetině celkové doby vytváření snímku a tím se redukuje maximální amplituda koeficientem deset. Okolní světlo tak má v prvním řádku snímaném z části obrazu prakticky nulovou hodnotu a desetinovou amplitudu v posledním řádku snímaném z další části obrazu. Je výhodné využívat techniky detekce mezní velikosti pro vytváření každého snímaného obrazu. Tato technika se týká porovnávání každého údaje každého obrazového prvku v každé řádce s daty přicházejícími z odpovídajících obrazových prvků v předchozím řádku a vstupu obrazových dat jako funkce rozdílu mezi těmito daty. Porovnávací prahová hodnota může být nastavena pro vyrovnávání rozmazávání okolního světla tak, že se bude zjišťovat pouze skutečný okraj obrazu. Tato regulace světla a technika snímání snímků poskytuje výhodu pro možnost návrhu struktury běžně dostupných a levných snímačů s vazbou nábojem a běžných kamer, i když synchronizační logický obvod v kameře se musí modifikovat, jak bylo popsáno v předchozím popisu.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro kontrolu nádoby (12), vyznačující se tím, že obsahuje první světelný zdroj (14) pro vysílání světelné energie prvního druhu, opatřený prostředky (16, 17, 18) pro usměrňování světelné energie z prvního světelného zdroje (14) na předem určenou část (20) kontrolované nádoby (12), druhý světelný zdroj (22) pro generování světelné energie druhého druhu, odlišného od prvního druhu, opatřený prostředky pro usměrňování světelné energie z druhého světelného zdroje (22) na stejnou předem určenou část (20) kontrolované nádoby (12), snímač (26) s plošnou soustavou snímacích prvků pro snímání světla, upravený pro příjem dvourozměrného obrazu určené části (20) nádoby (12), osvětlené prvním světelným zdrojem (14) a druhým světelným zdrojem (22), ústrojí (34) pro postupnou a střídavou aktivaci prvního světelného zdroje (14) a druhého světelného zdroje (22) a přivádění prvních a druhých dvourozměrných obrazů části nádoby (12), osvětlené příslušným prvním a druhým světelným zdrojem (14, 22), ze snímače (26) a ústrojí (34) pro porovnávání prvního a druhého dvourozměrného obrazu pro zjišťování komerčních odchylek, ovlivňujících optické vlastnosti nádoby (12).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že snímač (26) obsahuje prostředky (44, 46, 48) pro snímání dvourozměrných obrazů, objevujících se na snímači (26) ve formě postupných snímku, přičemž první a druhé obrazy jsou získávány snímáním postupných snímků ze snímače (26), v jehož průběhu jsou první světelný zdroj (14) a druhý světelný zdroj (22) příslušně a střídavě aktivovány.
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se t í m , že dále obsahuje ústrojí (34) pro krátkodobou aktivatoto ··