PL175025B1 - Urządzenie do badania półprzezroczystych pojemników, zwłaszcza do wykrywania rys i/lub pęknięć powierzchniowych w półprzezroczystych pojemnikach - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do badania pólprzezroczystych pojemników, zwlaszcza do wykrywania rys i l ub pek- niec powierzchniowych w pólprzezroczystych pojemnikach, posiadajace zródlo swiatla oswietla- jace wydluzone waskie pasmo na sciance bocznej pojemnika równolegle do osi pojemnika, przy czym zródlo swiatla zawiera wiazke wlókien swiatlowo- dowych, kamere zawierajaca liniowy uklad elemen- tów swiatloczulych optycznie równolegly do osi pojemnika, usytuowana zewnetrznie wzgledem po- jemnika odbierajaca swiatlo odbite przez rysy w oswietlonym pasmie pojemnika wzdluz osi odbicia prostopadlej do osi oswietlenia ze zródla swiatla oraz elementy detekcyjne sygnalów z kamery wy- krywajacej r ysy w pojemniku jako funkcje odbitego swiatla, znamienne tym, ze zródlo (30) swiatla po- siada tasme elementów swiatlowodowych (38) po- laczona na jednym koncu ze zródlem oswietlenia (32) i szersza na drugim koncu, oswietlajaca wzdluzne pasmo scianki bocznej pojemnika (22). FIG .2 F IG.3 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do badania półprzezroczystych pojemników zwłaszcza do wykrywania rys i/lub pęknięć powierzchniowych w półprzezroczystych pojemnikach.

Przy produkcji półprzezroczystych pojemników, takich jak przezroczyste lub barwione butelki szklane, występować mogą różnego rodzaju rysy lub inne niejednorodności w ściankach bocznych pojemników. Przykładowo, w ściankach bocznych pojemników mogą być wady znane jako rozszczepieniowe pęknięcia powierzchniowe i pionowe rysy. Te rozszczepieniowe pęknięcia powierzchniowe i pionowe rysy są pęknięciami dającymi lustrzany odblask, leżącymi w jednej płaszczyźnie i biegnącymi zasadniczo promieniowo od wzdłużnej osi pojemnika. Do wykrywania takich niejednorodności opracowano dotąd wiele różnych urządzeń.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr 4 584 469 znane jest urządzenie do wykrywania rozszczepionych pęknięć powierzchniowych i pionowych rys w ściankach bocznych szklanego pojemnika. Źródło światła umieszczone jest po jednej stronie pojemnika i

175 025 energia świetlna skierowana jestna ściankę pojemnika z kierunku prostopadłego i bocznego względem osi pojemnika. Źródło światła zawiera żarówkę i cylindryczną soczewkę, rzucającą obraz włókna żarówki na ściankę boczną pojemnika w wydłużonym, wąskim, silnie skupionym paśmie równoległym do osi pojemnika. Obraz oświetlonej części pojemnika odbierany jest z kierunku prostopadłego do oświetlenia i osi pojemnika przez odpowiednio ustawioną kamerę z układem liniowym. Ponieważ pojemnik jest utrzymywany w odpowiedniej pozycji i obracany wokół własnej osi, promieniowa płaska rysa zostanie w pewnym momencie ustawiona w pozycji, w której odbija światło ze źródła światła do detektora. W ten sposób, pionowa rysa lub rozszczepieniowe pęknięcie powierzchniowe wykrywane jest jako jasna plama na - poza tym - normalnie szarym lub ciemnym tle obserwowanym przez detektor. (Określenia kierunku takie jak pionowy użyte są przy założeniu pionowego ukierunkowania osi pojemnika z otworem skierowanym do góry, co jest typowym ustawieniem przy kontroli pojemników).

Chociaż urządzenie opisane w cytowanym opisie patentowym cieszy się znacznym powodzeniem handlowym, nadal pożądane są jego dalsze usprawnienia. W szczególności, urządzenie ujawnione w powyższym opisie patentowym ma ograniczoną zdolność wykrywania rys, które nie są dokładnie pionowe i równoległe do osi pojemnika. Znaczy to, iż, jeśli rysa nie jest pionowa, promień światła padający na rysę zostanie odbity przez rysę, ale odbity promień niekoniecznie będzie padał na kamerę. Zasadniczym celem niniejszego wynalazku jest zatem opracowanie urządzenia i sposoby o charakterze ogólnie zbliżonym do opisanego w wymienionym powyżej opisie patentowym, ale mających podwyższoną zdolność wykrywania i badania niepionowych, promieniowych rys i rozszczepieniowych pęknięć powierzchniowych w ściankach bocznych pojemnika.

Urządzenie do badania półprzezroczystych pojemników, zwłaszcza do wykrywania rys i/lub pęknięć powierzchniowych w półprzezroczystych pojemnikach z osią centralną, posiadające źródło światła oświetlające wydłużone wąskie pasmo na ściance bocznej pojemnika równoległe do osi pojemnika, przy czym źródło światła zawiera wiązkę włókien światłowodowych, kamerę zawierającą liniowy układ elementów światłoczułych optycznie równoległy do osi pojemnika usytuowaną zewnętrznie względem pojemnika odbierającą światło odbite przez rysy w oświetlonym paśmie pojemnika wzdłuż osi odbicia prostopadłej do osi oświetlenia ze źródła światła oraz elementy detekcyjne sygnałów z kamery wykrywającej rysy w pojemniku jako funkcję odbitego światła, według wynalazku charakteryzuje się tym, że źródło światła posiada taśmę elementów światłowodowych połączoną na jednym końcu ze źródłem oświetlenia i szerszą na drugim końcu, oświetlającą wzdłużne pasmo ścianki bocznej pojemnika.

Korzystnie, urządzenie posiada elementy obracające pojemnik wokół jego osi centralnej, oraz elementy odczytujące wskazania liniowego układu elementów światłoczułych przy narastaniu ilości obrotów pojemnika.

Korzystnym jest, że taśma elementów światłowodowych na swym drugim końcu jest w postaci liniowego układu pojedynczych elementów światłowodowych optycznie równoległego do osi pojemnika.

Korzystnie źródło światła zawiera cylindryczną soczewkę skupiającą światło w kierunku prostopadłym do osi pojemnika oddaloną od drugiego końca taśmy elementów światłowodowych.

Korzystniettaśma elementów światłowodowych ma wymiar równolegfy do (esntrataej osi pojemnika co najmniej tak duży jak wymiar oświetlonego pasma pojemnika równoległego do takiej osi.

Korzystnie źródło światła zawiera ponadto elementy regulujące położenie źródła światła względem pojemnika i kamery.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony został w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia funkcjonalny schemat blokowy urządzenia do badania półprzezroczystych pojemników według wynalazku, fig. 2 - schematycznie część pojemnika i część źródła światła w urządzeniu przedstawionym na fig. 1, fig. 3 - rzut pionowy części źródła

175 025 światła wzdłuż linii 3-3 z fig. 5, fig. 4 - widok z góry części źródła światła ukazanego na fig. 7-3, a fig. 5 jest częściowym przekrojem wzdłuż linii 5-5 z fig. 4.

Urządzenie do wykrywania rys w ściankach bocznych półprzezroczystego pojemnika według wynalazku zawiera źródło światła 32 do oświetlania wydłużonego pasma ściany bocznej pojemnika 55 równoległego do centralnej osi pojemnika w taki sposób, że promienie oświetlenia są promieniami padającymi na dowolny punkt pasma pod wieloma różnymi kątami. Na zewnątrz pojemnika ustawiona jest kamera 52 rejestrująca światło odbite przez rysy w oświetlonym paśmie, która jest połączona z układem elektronicznym 52 do wykrywania rys w pojemniku jako funkcji tak odbitego światła. Ponieważ promienie oświetlenia w dowolnym punkcie wydłużonego oświetlonego pasma na ściance bocznej pojemnika są promieniami padającymi pod wieloma różnymi kątami, w odróżnieniu od zasadniczo jednokierunkowego oświetlenia stosowanego w wymienionym powyżej opisie patentowym, płaskie rysy w ściance bocznej pojemnika, które nie są ukierunkowane dokładnie pionowo, będą miały większą szansę odbicia energii świetlnej ze źródła do kamery.

W opisanym tutaj korzystnym przykładzie wykonania urządzenia według wynalazku, źródło światła 30 zawiera taśmę światłowodu mającą końce rozmieszczone w układzie zasadniczo liniowym, optycznie równoległym do osi pojemnika 55, oraz cylindryczną soczewkę 45, umieszczoną pomiędzy układem taśmy światłowodu 36 i pojemnikiem 55, do skupiania światła z tego układu w kierunku prostopadłym do osi pojemnika, tworząc wąskie, wydłużone pasmo oświetlenia. W ten sposób, promienie światła padające na ściankę boczną pojemnika są skierowane pod wieloma różnymi kątami w płaszczyźnie zasadniczo równoległej do osi pojemnika. Taśma światłowodu jest równoległa do centralnej osi pojemnika i ma wymiar co najmniej tak duży jak wzdłużny wymiar pasma oświetlenia. Korzystnie kamera 52 zawiera światłoczułe elementy optyczne w układzie liniowym, równoległe do osi pojemnika i pasma oświetlenia, przy czym układ kamery jest analizowany przez elektroniczne urządzenia detekcyjne przy narastaniu ilości obrotów pojemnika.

Urządzenie według wynalazku posiada, jak przedstawiono na rysunku przenośnik 52, zawierający, nie uwidocznione, pokrętło gwiazdkowe oraz płytę przesuwną 57, który jest tak rozmieszczony i połączony ze źródłem uformowanych pojemników tak, ze dostarcza sukcesywnie pojemniki 55 na miejsce stanowiska kontrolnego 54. Przenośnik 52 może być dowolnego, odpowiedniego typu, i w wersji typowej zawiera obrotowe pokrętło gwiazdowe do sukcesywnego dostarczania kolejnych pojemników na miejsce badania i utrzymywania pojemników w ustalonej pozycji podczas operacji analizy obrazu. Urządzenie 56 do obracania pojemników, na przykład krążek napędowy umieszczone jest tak, że wprawia w ruch pojemnik 55 na stanowisku 54 i obraca pojemnik wokół jego centralnej osi 53. Urządzenie kodujące lub podobne połączone jest z mechanizmem obrotowym pojemnika w celu wytwarzania sygnałów wskazujących na zwiększenie ilości obrotów pojemnika. Alternatywnie, dla pojemników obracających się ze stałą prędkością, zwiększenie obrotów pojemnika może być wnioskowane na podstawie wzrostu czasu. Po jednej stornie pojemnika 55, znajdującego się na stanowisku 54 umieszczone jest źródło 32 światła do kierowania energii świetlnej na pojemnik na stanowisku. Źródło 32 światła zawiera lampę 35 z układem zasilania, połączoną za pomocą wiązki 34 światłowodów z układem światłowodowym 36. Jak uwidoczniono na fig. 3, układ światłowodowy zawiera liniowy, zasadniczo jednowymiarowy układ pojedynczych elementów światłowodowych 38. Korzystnie światłowodowy przewód 34 doprowadza energię do obudowy 42, w której wiązka rozłożona w jednej płaszczyźnie na kształt wachlarza o grubości zasadniczo jednego elementu światłowodowego, dzięki czemu elementy światłowodowe kończą się w formie liniowego układu przedstawionego na fig. 3. Układ światłowodowy 36 korzystnie zawiera kilkaset pojedynczych elementów światłowodowych 38 rozłożonych wachlarzowo w płaski układ przedstawiony na fig. 3. Cylindryczna soczewka skupiająca 45 jest zamocowana za pomocą odpowiednich wsporników 44 (fig. 4 i 5) w położeniu oddalonym od obudowy 42 układu światłowodowego 36. Do wsporników 44 źródła światła przymocowane jest, ukośnie względem soczewki 45, lustro 46 do odbijania energii świetlnej z układu 36 i soczewki 45

175 025 poprzez ściankę boczną pojemnika 22, na której światło skupione jest do postaci wąskiego pionowego pasma - jak to opisano powyżej. Do wsporników 44 źródła światła przymocowany jest zacisk 48 do regulacji pionowego i kątowego ukierunkowania zespołu wzglądem pojemnika na stanowisku kontrolnym 24.

Działanie urządzenia według wynalazku polega na tym, że kamera 50 z układem liniowym (fig. 1) ustawiona jest względem pojemnika 22, znajdującego się na stanowisku 24 tak, by odbierać energię świetlną ze źródła 30 światła odbitą od rys w ściankach bocznych pojemnika. Kamera 50 zawiera liniowy układ elementów światłoczułych ukierunkowany optycznie równolegle do osi 23 pojemnika 22, znajdującego się na stanowisku kontrolnym 24. Procesor danych 52 połączony jest z kamerą 50 z układem liniowym i mechanizmem 26 obrotu pojemnika dla analizy danych z elementów kamery 50 przy narastaniu obrotów pojemnika i dzięki temu uzyskuje się z kamery dane obrazu wskazujące na rysy w ściance bocznej pojemnika 22, które odbijają światło ze źródła 30 na kamerę. Kamera 50 z układem liniowym procesor danych 52 i mechanizm 26 obrotu pojemnika mogą być takiego dowolnego, odpowiedniego typu. Końce poszczególnych elementów światłowodowych 38 działają jak pojedyncze źródła światła, z których promienie świetlne wychodzą i rozbiegają się w kierunku cylindrycznej soczewki 42. Soczewka 42 skupia promienie świetlne w kierunku prostopadłym do osi 23 pojemnika, jak to uwidoczniono na fig. 1, ale nie zakłóca w sposób znaczący ani nie zakrzywia toru poszczególnych promieni świetlnych równoległych do osi 23 pojemnika. Tak więc, promienie świetlne z poszczególnych końców elementów światałowodowych rozbiegają się i przecinają się wzajemnie tak, ze kiedy padają one na ściankę boczną pojemnika, biegną one zasadniczo w silnie skupionej płaszczyźnie równoległej do osi pojemnika, ale krzyżują się i oświetlają ściankę boczną pojemnika pod wieloma różnymi kątami w ramach tej płaszczyzny. Zatem na fig. 2, całkowity pionowy wymiar wiązki oświetlenia przedstawiony jest liniami ciągłymi 60, natomiast linia przerywana 62 przedstawia kąty oświetlenia rozszczepieniowego pęknięcia powierzchniowego 64 w ściance bocznej pojemnika 22. Ze względu na dużą liczbę różnych kątów, pod którymi światło pada na rozszczepieniowe pęknięcie powierzchniowe 64, prawdopodobieństwo wykrycia rozszczepieniowego pęknięcia powierzchniowego 64 przez kamerę 50 jest zwiększone, nawet, jeśli rozszczepieniowe pęknięcie powierzchniowe nie jest ukierunkowane dokładnie czy też zasadniczo równolegle do osi 23 pojemnika.

175 025

175 025

175 025

FIG.4

175 025

FIG.5

175 025

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do badania półprzezroczystych pojemników, zwłaszcza do wykrywania rys i/lub pęknięć powierzchniowych w półprzezroczystych pojemnikach, posiadające źródło światła oświetlające wydłużone wąskie pasmo na ściance bocznej pojemnika równoległe do osi pojemnika, przy czym źródło światła zawiera wiązkę włókien światłowodowych, kamerę zawierającą liniowy układ elementów światłoczułych optycznie równoległy do osi pojemnika, usytuowaną zewnętrznie względem pojemnika odbierającą światło odbite przez rysy w oświetlonym paśmie pojemnika wzdłuż osi odbicia prostopadłej do osi oświetlenia ze źródła światła oraz elementy detekcyjne sygnałów z kamery wykrywającej rysy w pojemniku jako funkcję odbitego światła, znamienne tym, że źródło (30) światła posiada taśmę elementów światłowodowych (38) połączoną na jednym końcu ze źródłem oświetlenia (32) i szerszą na drugim końcu, oświetlającą wzdłużne pasmo ścianki bocznej pojemnika (22).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że posiada elementy obracające (26) pojemnik (22) wokół jego osi centralnej, oraz elementy odczytujące (52) wskazania liniowego układu elementów światłoczułych przy narastaniu ilości obrotów pojemnika (22).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że taśma elementów światłowodowych (38) na swym drugim końcu jest w postaci liniowego układu pojedynczych elementów światłowodowych (38) optycznie równoległego do osi pojemnika (22).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że źródło (30) światła zawiera cylindryczną soczewkę skupiającą (42) światło w kierunku prostopadłym do osi pojemnika (22) oddaloną od drugiego końca taśmy elementów światłowodowych (38).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że taśma elementów światłowodowych (38) ma wymiar równoległy do centralnej osi pojemnika (22) co najmniej tak duży jak wymiar oświetlonego pasma pojemnika równoległego do takiej osi.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że źródło (30) światła zawiera ponadto elementy regulujące (48) położenie źródła (30) światła względem pojemnika (22) i kamery (50).

   * * *