ES2206923T3 - Dispositivo para detectar impurezas de dispersion difusa en recipientes transparentes. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo para detectar impurezas (18) de dispersión difusa en recipientes (10) que tienen una pared transparente (16). Este dispositivo comprende una fuente luminosa (12) que produce uno o varios haces luminosos (14) para iluminar la pared (16), y un sistema de detección óptica (22) para producir una imagen de la pared iluminada (16), estando la fuente luminosa (12) y el sistema de detección óptica (22) dispuestos según una detección sobre fondo negro. La fuente luminosa (12) se presenta de tal manera que el o los haces luminoso (14)que emite presentan en su sección transversal una distribución d3 intensidad con un contraste de intensidad en al menos un punto en le interior de su sección.

Description

Dispositivo para detectar impurezas de dispersión difusa en recipientes transparentes.

La invención se refiere a un dispositivo para detectar impurezas que produzcan una dispersión difusa en recipientes que tengan una pared transparente. Los recipientes se iluminan por el método del campo oscuro y se examinan en cuanto a impurezas mediante un dispositivo óptico de detección.

Las impurezas homogéneas, sin estructura, contenidas en recipientes transparentes, por ejemplo, botellas de vidrio, son muy difíciles de detectar con los procedimientos de examen convencionales. Estas impurezas pueden ser en particular restos de pinturas de dispersión, óxido, minerales y otras sustancias semitransparentes. Si se iluminan los recipientes por el método del campo claro, las impurezas sin estructura apenas se pueden reconocer ya que únicamente producen una oscilación en el comportamiento de transmisión. No se producen modificaciones de contraste ni se disminuye con suficiente intensidad la claridad de la imagen, ya que el ángulo de dispersión medio a menudo es muy reducido. Mediante un dispositivo óptico de detección tal como una cámara CCD, esta clase de impurezas por lo tanto no se pueden detectar con seguridad, incluso si se emplean métodos adicionales de tratamiento de la imagen, por ejemplo intensificación del contraste.

El método del campo oscuro conocido por la patente EP-A-0 429 086 se aplica especialmente para detectar láminas de plástico transparentes, por ejemplo, envueltas de paquetes de cigarrillos, en botellas de vidrio. Los trocitos de lámina de plástico se reconocen por el dispositivo óptico de detección (cámara CCD con filtro de polarización) como elementos de imagen que presentan al menos parcialmente un fuerte contraste. Ahora bien, las impurezas homogéneas y carentes de estructura tales como los restos de pinturas de dispersión generan, incluso con iluminación de campo oscuro, únicamente unos elementos de imagen que a su vez están exentos de estructura y faltos de contraste. Es cierto que la intensidad de la luz recibida por el dispositivo óptico de detección aumenta con la capacidad de dispersión de las impurezas, es decir, con el espesor de capa, siempre y cuando no predominen los efectos de absorción. El aumento de intensidad de la cantidad de luz dispersa detectada por el dispositivo óptico de detección aumenta, por lo tanto, partiendo de recipientes exentos de impurezas, de acuerdo con el espesor de capa de la impureza. Por este motivo, la detección de impurezas homogéneas y exentas de estructura exige medir la intensidad absoluta. Ahora bien, por experiencia se sabe que tales mediciones están afectadas de una gran incertidumbre en los dispositivos de detección.

La invención tiene como objetivo posibilitar la detección segura de impurezas homogéneas, exentas de estructura y que produzcan una dispersión difusa en recipientes con una pared transparente.

De acuerdo con la invención, este objetivo se resuelve mediante un dispositivo según la reivindicación 1.

El punto, por lo menos uno, en el que existe el contraste de intensidad está situado generalmente en el límite lateral de la sección de un rayo de luz. Esto presupone que el diámetro del rayo de luz es notablemente inferior a la pared del recipiente que se trata de examinar. Para ello basta con que el contraste de intensidad, a lo largo del rayo de luz, esté presente en el punto en el que se encuentra la pared que se trata de investigar. Por ese motivo, el rayo de luz se enfoca preferentemente sobre la pared transparente del recipiente.

Existe también la posibilidad de emplear un haz de rayos de luz convergentes o divergentes u otra clase de iluminación que en la pared, en la que se trata de detectar las impurezas que habitualmente están presentes, produzcan una distribución de intensidad clara/oscura rica en contraste. Para la iluminación son especialmente adecuados unos rayos de luz muy concentrados y colimados, tales como rayos láser. Preferentemente se utiliza una disposición de fuentes de luz puntuales a modo de tablero de ajedrez o en forma de matriz, o un dibujo de luz en forma de bandas. También existe la posibilidad de reproducir nítidamente sobre la pared del recipiente un diafragma de agujeros o bandas que se encuentre junto a la fuente de luz. También existe la posibilidad de explorar la pared del recipiente mediante un escaner. Dado que las impurezas homogéneas de dispersión difusa se producen, por ejemplo, debido a la evaporación de una gran superficie de un disolvente, que en la industria de las bebidas generalmente se trata de agua, el dibujo de contraste se puede explorar en varios puntos separados entre sí. De esta manera se mejora notablemente la seguridad de detección de impurezas en forma de sedimentos de gran superficie. La separación entre los distintos puntos de contraste o puntos de luz es para ello preferentemente notablemente más pequeña que la extensión de la superficie prevista de la impureza.

Si no hay ninguna impureza en la pared transparente entonces los rayos de luz atraviesan la pared esencialmente en línea recta y, debido a la disposición de campo oscuro, también pasan de largo del dispositivo óptico de detección. En cambio, si en la pared transparente hay una impureza de dispersión difusa, por ejemplo, una capa delgada de una pintura de dispersión, entonces la impureza produce la dispersión del haz de luz, de manera que una parte de la luz es recibida por el dispositivo óptico de detección. A causa del contraste de intensidad del haz de luz existente dentro de la pared transparente, la imagen recibida por el dispositivo óptico de detección también recibe por lo mismo un punto con un contraste de intensidad fuerte. Este punto de fuerte contraste de intensidad se puede detectar con gran seguridad, con bastante independencia de la magnitud del valor absoluto de la intensidad.

El dispositivo de detección objeto de la invención también puede estar equipado con una única fuente de luz y dos o más dispositivos ópticos de detección. La fuente de luz puede emitir, por ejemplo, varios rayos de luz y estar dispuesta de tal manera que una parte de los rayos de luz incidan sobre la superficie del fondo de la botella, mientras que otra parte incide sobre la pared lateral. Entonces se pueden emplear dos cámaras CCD, una de las cuales inspecciona el fondo a través del orificio de la boca de la botella, mientras que otra cámara CCD dispuesta lateralmente inspecciona la pared lateral de la botella de vidrio. Por principio existe la posibilidad de trabajar tanto con una o con varias fuentes de luz así como también con uno o varios dispositivos ópticos de detección.

Las estructuras de contraste recibidas por el dispositivo óptico de detección se pueden destacar claramente utilizando métodos estándar de tratamiento de imagen para intensificar el contorno o el contraste, de manera que se tiene la posibilidad de efectuar una separación segura entre los recipientes que tengan impurezas y los que no tengan impurezas. Debido a la sensibilidad del procedimiento se pueden detectar incluso sedimentos muy reducidos. Para detectar sedimentos homogéneos de gran superficie basta por lo tanto en principio con un único rayo de luz y, por lo tanto, con un único punto de luz en la pared transparente, por lo que solamente es necesario comprobar a título de ejemplo el lugar de incidencia del punto de luz.

Al efectuar la inspección de una gran cantidad de botellas de vidrio iguales, que necesariamente presentan la misma forma del fondo de la botella, el punto de luz claro o los puntos de luz claros aparecen siempre en el mismo lugar, de manera que estos puntos se deberán investigar de forma selectiva para la detección de impurezas homogéneas exentas de estructura.

El dispositivo objeto de la invención se puede instalar sin gran complejidad en instalaciones que trabajen con iluminación de campo oscuro para la detección de defectos estructurados, (grietas, desprendimientos en el vidrio, defectos que modifiquen la polarización, por ejemplo, láminas de plástico) utilizando una fuente de iluminación que en la pared transparente tenga un dibujo rico en contraste de distribución de intensidad. Con el mismo dispositivo óptico de detección (cámara CCD) que se utiliza para detectar los defectos estructurados, se pueden investigar también las señales de imagen generadas, para detectar la presencia de defectos o impurezas de dispersión difusa. El mismo principio de medida se puede aplicar también para la comprobación de superficies de dispersión difusa (superficies tratadas con ácido o con chorro de arena) de paredes que por lo demás sean transparentes, así como para distinguir entre superficies de dispersión difusa y superficies claras.

El procedimiento objeto de la invención también se puede combinar con un dispositivo que trabaje por el principio del campo claro. En particular, cuando se trata de inspeccionar la pared lateral de botellas de vidrio se suele trabajar, por lo general, según el principio del campo claro, es decir, que las botellas de vidrio pasan por delante de una fuente de luz de gran superficie y se investigan entonces mediante una cámara CCD, para detectar la presencia de cuerpos extraños. Las impurezas de dispersión difusa no se pueden detectar mediante un dispositivo de inspección de esta clase que trabaje exclusivamente según el principio del campo claro. Pero si adicionalmente se instala una fuente de luz según el método del campo oscuro, es decir, si se coloca lateralmente delante o detrás de las botellas de vidrio que se trata de investigar o de otros recipientes transparentes y se orienta de tal manera que en los recipientes que no tengan impurezas de dispersión difusa los rayos no incidan sobre la cámara CCD y, en los recipientes con impurezas de dispersión difusa, sin embargo, se dispersen también en parte dentro de la cámara CCD, entonces se pueden detectar también simultáneamente las impurezas de dispersión difusa. Para ello, sin embargo, es conveniente ajustar la intensidad de luz de la fuente de luz de campo claro, de gran superficie, a un valor intermedio, en el que la cámara CCD trabaje dentro del campo dinámico, de tal manera que pueda detectar el aumento de intensidad adicional que se produce sobre la cara interior de una botella de vidrio en caso de detectar la presencia de, por ejemplo, un recubrimiento que produzca una dispersión difusa. Si la fuente de luz del dispositivo objeto de la invención es, por ejemplo, un campo de varios rayos láser orientados paralelos entre sí, entonces, en la imagen generada por la cámara CCD y dentro de un entorno de intensidad de luz media se detectan unos puntos con límites relativamente nítidos, de mayor intensidad luminosa.

La invención se describe a continuación con mayor detalle sirviéndose del dibujo, en el cual

Fig. 1 muestra un dispositivo para la detección de impurezas de dispersión difusa en botellas de vidrio,

Fig. 2 muestra otra disposición de la fuente de luz frente a la botella que se trata de inspeccionar, y

Fig. 3 muestra un dispositivo para la detección de impurezas de dispersión difusa en botellas de vidrio, que comprende una fuente de luz y dos dispositivos ópticos de detección.

En las figuras 1 y 2 se transporta, respectivamente, una botella de vidrio 10 con una boca 11 mediante un transportador que no está representado. Este transportador puede ser uno de construcción conocida por la patente EP-A-0 124 164 en el que unos dedos elásticos agarran por debajo del reborde de la boca de las botellas de vidrio, de manera que las botellas de vidrio se transportan colgando y sin que tenga apoyo el fondo de la botella. Si se trata de examinar únicamente el fondo de la botella para detectar impurezas entonces puede emplearse también un transportador tal como se conoce por la patente EP-A-0 163 330, en el que las botellas de vidrio van sujetas por unas cintas transportadoras que las agarran lateralmente y donde tampoco tiene apoyo el fondo de la botella. En esta clase de transportadores no se producen brusquedades molestas tales como las que pueden aparecer en un transportador de cadenas de eslabones en el que las botellas de vidrio normalmente se transportan de pie.

Una fuente de luz 12 dirige varios rayos de luz 14 muy concentrados, con un diámetro de unos pocos milímetros, en la figura 1 oblicuamente desde arriba y en la figura 2 oblicuamente desde abajo, sobre el fondo 16 de la botella de vidrio 10, estando distribuidos respectivamente los puntos de incidencia de los rayos de luz 14 prácticamente por todo el fondo 16. En el caso de la fuente de luz 12 se trata de un láser cuyo rayo está dividido mediante un divisor de rayos en varios rayos 14 orientados paralelos entre sí.

En la zona del fondo de la botella de vidrio 10 se encuentra una capa 18 de una impureza homogénea exenta de estructura. En los puntos en los que los rayos 14 atraviesan la capa de impureza 18 se produce una dispersión difusa de una parte de los rayos 14 de manera que en el fondo de las botellas de vidrio 10 aparecen unos puntos claros 20. Si no estuviera la capa de impureza 18 los rayos 14, en cambio, atravesarían el fondo de la botella de vidrio 10, salvo los reflejos que se produzcan en la superficie del vidrio.

Mediante una cámara CCD 22 se toma una imagen del fondo de la botella a través de la boca 11 de la botella de vidrio 10. En el caso de que exista una capa de impureza 18 que produzca la dispersión difusa de los rayos, se detectan los puntos 20 en la imagen generada por la cámara CCD. Debido a los haces nítidos de los rayos 14, los puntos 20 constituyen en la imagen un contraste de intensidad claro respecto a su entorno inmediato, que se puede evaluar mediante procedimientos estándar de tratamiento de la imagen. En cambio, si el fondo de la botella 16 está limpio de impurezas, entonces no se produce en él ninguna dispersión difusa de los rayos, de manera que en la imagen obtenida con la cámara CCD 22 aparece oscuro. La luz reflejada en la superficie de vidrio del fondo 16 pasa lateralmente a lo largo de la cámara CCD 22.

En el ejemplo de realización de la figura 2, el fondo es iluminado desde abajo por la fuente de luz 12. Si hay una capa de impurezas 18 se forman también puntos claros en la capa 18, debido a la dispersión difusa de los rayos 14, que se pueden volver a captar mediante una cámara CCD 22 a través de la boca 11 de la botella de vidrio 10 y se pueden someter al tratamiento. Al efectuar la iluminación desde abajo conviene un ángulo de incidencia de los rayos 14 lo más plano posible, con el fin de evitar que lleguen a la cámara CCD 22 reflejos en la pared interior de la botella de vidrio 10.

En las instalaciones destinadas a la inspección de botellas vacías de bebidas, la cámara CCD 22 existe en cualquier caso ya que forma parte de la instalación, por ejemplo, para inspeccionar los fondos o para inspeccionar las paredes laterales mediante la cual se detectan, por ejemplo, cuerpos extraños en la zona del fondo o defectos en la zona de la pared lateral de la botella de vidrio 10. Por lo tanto basta con añadir la fuente de luz 12 para transformar las instalaciones existentes de manera que con ellas se puedan detectar también capas secas de restos de pinturas de dispersión, óxido, minerales y otros materiales semitransparentes que produzcan una dispersión difusa.

La figura 3 muestra otro ejemplo de realización, semejante al de la figura 1 donde la fuente de luz 12 emite una cantidad importante de rayos de luz 14 y estos rayos de luz 14 están distribuidos sobre una zona mayor, de manera que no solamente llegan los rayos de luz 14 a todo el fondo 16 sino también a las paredes laterales 24. Una segunda cámara CCD 26 está situada lateralmente junto a la botella de vidrio y sirve para detectar las impurezas de dispersión difusa en las paredes laterales 24 de la botella de vidrio 10. Para ello los rayos de luz están fuertemente colimados, de manera que generan en ambas paredes 24 de la botella de vidrio 10 un claro contraste de intensidad en el caso de que eventualmente existan impurezas de dispersión difusa.

Claims (6)

1. Dispositivo para detectar impurezas (18) de dispersión difusa en recipientes (10) que tengan una pared transparente (16), con una fuente de luz (12) que genera uno o varios rayos de luz (14) para iluminar la pared (16) y con un dispositivo óptico de detección (22) para generar una imagen de la pared iluminada (16), donde la fuente de luz (12) y el dispositivo óptico de detección (22) están dispuestos de acuerdo con una detección en campo oscuro y el rayo o rayos de luz (14) emitidos por la fuente de luz (12) presentan una distribución de intensidad en toda su sección, con un contraste de intensidad, por lo menos en un punto dentro de su sección, caracterizado

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porque la fuente de luz (12) está realizada de tal manera que el punto de contraste de intensidad está situado en la pared (16) que se trata de examinar en cuanto a impurezas (18), y

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porque el dispositivo óptico de detección (22) está realizado de tal manera que examina, en cuanto al contraste de intensidad, el punto de la pared (16) en el que se encuentra el contraste de intensidad.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de luz (12) emite varios rayos (14).

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de luz (12) es un láser.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los rayos de luz (12) están enfocados sobre la pared (16).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque hay otra fuente de luz dispuesta de acuerdo con una detección en campo claro o detección en campo oscuro, que genera un rayo de luz de mayor diámetro y de intensidad uniforme.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque están previstas una o varias fuentes de luz (12) que dirigen rayos de luz (14) sobre las paredes (16, 24) que forman un ángulo entre sí, y porque están previstos varios dispositivos ópticos de detección (22, 26) dirigidos, respectivamente, sobre una de estas paredes (16, 24).