PL192617B1 - Sposób i urządzenie do optycznego badania przezroczystych pojemników - Google Patents

Abstract

1. Sposób optycznego badania przezroczystych po- jemników, w którym kieruje si e energi e swietln a ze zród la swiat la poprzez pojemnik w kierunku pierwszej i drugiej kamery jednocze snie, odbiera si e w pierwszej kamerze obraz cz esci pojemnika, na którym zmiany przezroczysto sci pojawiaj a si e jako ciemne elementy na jasnym tle, odbiera si e w drugiej kamerze drugi obraz cz esci pojemnika oraz wykrywa si e zmiany w pojemniku jako funkcj e pierwszego i drugiego obrazu, znamienny tym, ze swiat lo, które kieruje si e poprzez pojemnik w kierunku pierwszej kamery (24) i drugiej kamery (28) stanowi rozproszon a . . . . . . . . . 5. Urz adzenie do optycznego badania przezroczystych pojemników zawieraj ace elementy obrotowe obracaj ace pojemnik wokó l jego w lasnej osi, zród lo swiat la zawieraj ace rozpraszacz i polaryzator kieruj acy rozproszon a, spolary- zowan a energi e swietln a ze zród la swiat la przez pojemnik usytuowany na elementach obrotowych, pierwsz a kamer e umieszczon a w odpowiednim po lo zeniu w stosunku do elementów obrotowych, odbieraj ac a rozproszon a, spolary- zowan a energi e swietln a wi azki biegn acej ze zród la swiat la przez cz esc pojemnika, przy czym na obrazie zmiany przezroczysto sci pojawiaj a si e jako ciemne elementy na jasnym tle, oraz drug a kamer e umieszczon a w stosunku do elementów obrotowych dla odbierania energii swietlnej wi azki biegn acej ze zród la swiat la (. . .) znamienne tym, ze pierwszy polaryzator (22) i drugi polaryzator (32) maj a wza- jemnie poprzeczn a orientacj e, za s obie kamery pierwsza kamera (24) i druga kamera (28) s a rozmieszczone . . . . . . . PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do optycznego badania przezroczystych pojemników, zwłaszcza zmian przezroczystości i naprężeń w pojemnikach.

Przy produkcji przezroczystych pojemników takich jak szklane butelki i słoiki, liczne anomalie mogą się pojawić w ściankach bocznych, piętkach, dnach, zgrubieniach /lub szyjkach pojemników. Te anomalie zwane technicznie zmianami przemysłowymi mogą wpływać na dopuszczenie pojemników do handlu.

Znane są metody wykorzystujące badanie w technice elektrooptycznej dla wykrycia zmian przemysłowych, które wpływają na właściwości optyczne pojemników. Podstawową zasadą przy stosowaniu znanych metod jest, aby źródło światła było tak umieszczone aby kierować energie świetlną na pojemnik, zaś kamera jest umieszczona tak, aby odebrać obraz części pojemnika oświetlonej przez źródło światła. Źródło światła może mieć jednolite natężenie lub może być tak skonstruowane, aby mieć natężenie, które zmienia się w kierunku jednego wymiaru źródła światła. Zmiany przemysłowe w części pojemnika oświetlonego przez źródło światła są wykrywane jako funkcja natężenia światła w obrazie oś wietlonego pojemnika, odebranym i zapamię tanym w kamerze.

W amerykań skich opisach patentowych Nr US 4,378,493, US 4,378,494, US 4,378,495, i US 4,601,395, ujawniono metody prowadzenia badań technicznych, w których pojemniki szklane s ą przenoszone przed szeregiem punktów lub stanowisk, gdzie są one badane fizycznie i optycznie. Na stanowisku badań optycznych pojemnik szklany jest utrzymywany w położeniu pionowym i obracany wokół swojej osi środkowej. Źródło światła kieruje rozproszoną energię świetlną przez ścianki boczne pojemnika. Kamera zawierająca wiele elementów światłoczułych zorientowanych w układzie liniowym równoległym do osi pionowej pojemnika, jest tak umieszczona, aby odbierać światło przechodzące przez pionowy pasek ścianki bocznej pojemnika. Wyjście każdego elementu w układzie liniowym jest próbkowane przy przyroście obrotu pojemnika, a sygnał wystąpienia wydarzenia jest generowany, gdy wielkość sąsiednich sygnałów różni się więcej niż o ustalony próg. Wytwarzany jest wtedy odpowiedni sygnał odrzucenia, a pojemnik jest zdejmowany z linii przenośnikowej.

Z problemem występowania zmian przemys łowych można się spotkać przy produkcji pojemników szklanych wytwarzanych ze szkła wykorzystywanego wtórnie, ponieważ materiały mające różne współczynniki rozszerzalności termicznej mogą zostać zmieszane i użyte w jednym pojemniku. Na przykład stwierdzono, że przezroczyste naczynia do gotowania mające bardzo mały współczynnik rozszerzalności termicznej mogą być zmieszane ze szkłem do przerobu wtórnego. Nie stopione części naczyń, które pojawią się w pojemniku tworzą punkty naprężeń, które mogą pękać lub stanowić miejsca późniejszych uszkodzeń. Inne niejednorodności, które mogą pojawić się w szkle i powodować zmiany naprężeń są w postaci kamieni lub kawałków materiałów odbijających z krawędzi i dziobków. Jest więc konieczne opracowanie sposobu i systemu dla wykrywania naprężeń i zmian przezroczystości pojemników wywołanych innymi przyczynami. Jednakże w istniejących systemach kontrolnych występuje ograniczona przestrzeń i rozmaite stanowiska badawcze nie mogą łatwo przyjąć dodatkowej aparatury kontrolnej.

Dlatego zaproponowano wykorzystanie polaryzatorów poprzecznych dla wykrywania zmian naprężeń w ściankach bocznych pojemników. Energia świetlna kierowana jest przez poprzeczne polaryzatory, a pojemnik umieszczony pomiędzy poprzecznymi polaryzatorami, normalnie, przy braku zmian naprężeń w ściankach bocznych pojemnika, przedstawia ciemne pole na kamerze obrazowej. Jednakże zmiany naprężeń zmieniają polaryzację energii świetnej przechodzącej przez pojemnik w stopniu wystarczającym, aby w kamerze pojawił się jasny punkt na ciemnym tle, obrazujący zmianę naprężenia. Tego rodzaju sposób ujawniono w opisie patentowym USA Nr 4,026,656 należącym do zgłaszającego, który przedstawia technologię wykorzystania tła, i w którym zaproponowano wykorzystanie energii światła podczerwonego i filtry polaryzujące podczerwieni dla zminimalizowania oddziaływania otaczającego światła na tło.

Znane jest urządzenie do badania obecności ciał obcych w pojemnikach według japońskiego opisu patentowego Nr JP 08136476, a w szczególności do wykrywania odchyleń od zadanej funkcji rozkładu ciał obcych bez konieczności stosowania pojemnika wzorcowego. Urządzenie zawiera co najmniej jedno źródło światła, stroboskop oraz dwie kamery CCD pierwszą i drugą do fotografowania tego światła, przy czym światło odbierane przez pierwsza kamerę jest konwertowane na sygnał cyfrowy przez współpracujący konwerter sygnału i następnie obwód dodający dodaje wyznaczony sygnał wartości przesunięcia, po czym oba otrzymane sygnały cyfrowe są konwertowane na sygnały binarne

PL 192 617 B1 czarno-białe i przesyłane do obwodu detekcyjnego sygnału białego, który porównuje otrzymany sygnał z zapamiętanym wcześ niej zadanym sygnałem wzorcowym i wykrywa na zasadzie porównania sygnałów obecność ciała obcego w badanym pojemniku.

Znany jest również, ujawniony w amerykańskim opisie patentowym nr US 4,943,713 układ do badania zmian w dnie pojemników przezroczystych, w szczególności w dnach butelek, zawierający dwie kamery i współpracujące z nimi dwa elektroniczne procesory przetwarzające dane, przy czym światło jest kierowane na pierwszą kamerę poprzez polaryzator i płytkę rozpraszającą, zaś światło padające na drugą kamerę jest światłem odbitym przez odpowiednie zwierciadło. Według tego rozwiązania czujnik obrazowy jest umieszczony ponad szyjką badanej butelki, a dno butelki jest oświetlane światłem padającym ze źródła światła skierowanym do góry w kierunku czujnika poprzez urządzenie optyczne usytuowane pomiędzy dnem butelki a źródłem światła, przy czym urządzenie optyczne zapewnia kierowanie światła poprzez dno butelki pod pewnym ustalonym kątem od zewnętrznej strony butelki.

Sposób optycznego badania przezroczystych pojemników, w którym kieruje się energię świetlną ze źródła światła poprzez pojemnik w kierunku pierwszej i drugiej kamery jednocześnie, odbiera się w pierwszej kamerze obraz części pojemnika, na którym zmiany przezroczystości pojawiają się jako ciemne elementy na jasnym tle, odbiera się w drugiej kamerze drugi obraz części pojemnika oraz wykrywa się zmiany w pojemniku jako funkcję pierwszego i drugiego obrazu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że światło, które kieruje się poprzez pojemnik w kierunku pierwszej kamery i drugiej kamery stanowi rozproszoną i spolaryzowaną energię świetlną, którą kieruje się poprzez pierwszy polaryzator, przy czym energię świetlną, którą jest odbieraną w drugiej kamerze kieruje się poprzez drugi polaryzator o poprzecznej orientacji w stosunku do pierwszego polaryzatora oraz otrzymuje się drugi obraz, na którym zmiany naprężeń pojawiają się jako jasny obraz na ciemnym tle, odpowiadający zmianie naprężeń w tej części pojemnika, które zmieniają polaryzację przechodzącego rozproszonego spolaryzowanego światła oraz wykrywa się te zmiany naprężeń w pojemniku jako funkcję porównania pierwszego i drugiego obrazu.

Korzystnie, porównuje się obrazy z pierwszej i drugiej kamery kolejno piksel po pikselu.

Korzystnie, obraca się ponadto pojemnik wokół jego osi i wykonuje się analizę obrazów z pierwszej i drugiej kamery przy przyrostach obrotu pojemnika.

Korzystnie, umieszcza się zorientowane poprzecznie względem siebie polaryzatory przy źródle światła i drugiej kamerze.

Urządzenie do optycznego badania przezroczystych pojemników zawierające elementy obrotowe obracające pojemnik wokół jego własnej osi, źródło światła zawierające rozpraszacz i polaryzator kierujący rozproszoną, spolaryzowaną energię świetlną ze źródła światła przez pojemnik usytuowany na elementach obrotowych, pierwszą kamerę umieszczoną w odpowiednim położeniu w stosunku do elementów obrotowych, odbierającą rozproszoną, spolaryzowaną energię świetlną wiązki biegnącej ze źródła światła przez część pojemnika, przy czym na obrazie zmiany przezroczystości pojawiają się jako ciemne elementy na jasnym tle, oraz drugą kamerę umieszczoną w stosunku do elementów obrotowych dla odbierania energii świetlnej wiązki biegnącej ze źródła światła przez część pojemnika i zawierają c ą drugi polaryzator oraz zespół do przetwarzania obrazu połączony zarówno z pierwszą jak i z drugą kamerą odbierający skojarzone obrazy części pojemnika, zawierający elementy wykrywające i rozróżniające zmiany w pojemniku, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierwszy polaryzator i drugi polaryzator mają wzajemnie poprzeczną orientację, zaś obie kamery pierwsza kamera i druga kamera są rozmieszczone w takim poł o ż eniu wzglę dem pojemnika, aby pierwsza kamera odbierała pierwszy obraz a druga kamera drugi obraz zasadniczo tej samej części pojemnika, oświetlonej przez źródło światła, przy czym druga kamera odbiera jasny obraz zmian naprężenia na ciemnym tle, zaś zespół przetwarzania obrazu zawiera procesor obrazowy wykrywający i rozróżniający zmiany w pojemniku jako funkcję porównania obrazów z pierwszej i drugiej kamery.

Korzystnie, elementy wykrywające i rozróżniające zmiany w pojemniku zawierają zespół porównujący automatycznie ze sobą obrazy kolejnych pikseli, jeden po drugim.

Korzystnie, każda z kamer, pierwsza kamera i druga kamera zawiera czujniki układu liniowego CCD skierowane w kierunku współpłaszczyznowym względem siebie i osi pojemnika umieszczonego w elementach obrotowych.

Korzystnie, procesor obrazowy przetwarzający informacje zawiera elementy skanujące czujniki układu liniowego CCD w kamerach przy przyrostach obrotów pojemnika i rozwijające odrębne dwu4

PL 192 617 B1 wymiarowe obrazy części pojemnika, przy czym, elementy wykrywające i rozróżniające zmiany zawierają elementy porównujące te dwuwymiarowe obrazy.

Korzystnie, elementy wykrywające i rozróżniające zmiany zawierają monitor obrazowy uwidaczniający jednocześnie obydwa obrazy.

Korzystnie, pierwsza kamera jest umieszczona na przeciw źródła światła wzdłuż średnicy w stosunku do pojemnika, a czujnik ukł adu liniowego jest równoległ y do osi pojemnika, zaś druga kamera jest umieszczona poniżej pierwszej kamery, pod kątem w stosunku do pojemnika skierowanym w górę.

Korzystnie, druga kamera obejmuje zasięgiem część pojemnika wraz z piętką pojemnika.

Korzystnie, obie kamery obejmują swoim zasięgiem zasadniczo cały pojemnik od piętki do końca.

Korzystnie, elementy obrotowe obracające pojemnik zawierają przenośnik okresowo przestawiający serię pojemników po łuku oraz utrzymujący każdy kolejny pojemnik w stałym położeniu pomiędzy źródłem światła i kamerami i obracający pojemnik wokół jego osi, przy czym źródło światła jest umieszczone wewnątrz tego łuku, a pierwsza i druga kamera są umieszczone na zewnątrz tego łuku.

Korzystnie, źródło światła zawiera jarzeniowe źródło światła.

Korzystnie, jarzeniowe źródło światła jest źródłem o temperaturze koloru około 3000 do 5000 K.

Zaletą wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do badania przezroczystych artykułów szklanych, zwłaszcza pojemników szklanych, przy zmianach naprężeń w pojemniku, dla wykrycia zmian przemysłowych, które wpływają na właściwości optyczne pojemników, a zwłaszcza sposobu i urządzenia, które s ą szczególnie dobrze przystosowane do wykrywania zarówno zmian naprężeń jak i zmian przezroczystoś ci (wywołanych naprężeniami i innymi przyczynami) w pojemniku.

Zalety rozwiązania według wynalazku wynikają ze sposobu optycznego badania przezroczystych pojemników, w którym kieruje się energię świetlną ze źródła światła przez pojemnik jednocześnie do pierwszej i drugiej kamery i odbiera się w pierwszej kamerze obraz części pojemnika, na którym zmiany przezroczystości pojawiają się jako ciemne elementy na jasnym tle i jednocześnie odbiera się w drugiej kamerze obraz tej samej części pojemnika, na którym zmiany naprężeń pojawiają się jako jasne elementy na ciemnym tle, oraz wykrywa się zmiany naprężeń i przezroczystości w pojemniku jako funkcję porównania obrazów z pierwszej i drugiej kamery, przy czym, korzystnie, porównuje się obrazy z pierwszej i drugiej kamery kolejno piksel po pikselu, a dodatkowo obraca się pojemnik wokół jego osi i wykonuje się analizę obrazów z kamery pierwszej i drugiej przy przyrostach obrotu pojemnika oraz, korzystnie, umieszcza się poprzeczne polaryzatory przy źródle światła i drugiej kamerze.

Zalety rozwiązania według wynalazku w kategorii urządzenia do optycznego badania przezroczystych pojemników wynikają z jego konstrukcji zawierającej elementy obrotowe obracające pojemnik wokół jego własnej osi, źródło światła zawierające rozpraszacz i polaryzator kierujący rozproszoną, spolaryzowaną energią świetlną ze źródła światła przez część pojemnika usytuowanego na elementach obrotowych, pierwszą kamerę umieszczoną w odpowiednim położeniu w stosunku do elementów obrotowych, odbierającą rozproszoną, spolaryzowaną energię świetlną wiązki biegnącej ze źródła światła przez część pojemnika, przy czym, pierwsza kamera odbiera obraz części pojemnika, na którym zmiany przezroczystości pojawiają się jako ciemne elementy na jasnym tle, oraz drugą kamerę umieszczoną w odpowiednim położeniu w stosunku do elementów obrotowych odbierającą energię świetlną wiązki biegnącej ze źródła światła przez część pojemnika i zawierającą drugi polaryzator o orientacji poprzecznej do pierwszego polaryzatora, przy czym druga kamera odbiera jasny obraz na ciemnym tle odpowiadający zmianie naprężeń w części pojemnika, które zmieniają polaryzację rozproszonej, spolaryzowanej energii świetlnej przechodzącej przez pojemnik, i procesor obrazowy połączony zarówno z pierwszą jak i z drugą kamerą odbierający skojarzone obrazy części pojemnika, zawierający elementy wykrywające i rozróżniające zmiany w pojemniku, przy czym pierwsza i drugą kamera są usytuowane w takim położeniu względem pojemnika, że odbierają obraz zasadniczo tej samej części pojemnika, oświetlonej przez źródło światłą, zaś procesor obrazowy przetwarzający informacje zawiera elementy wykrywające i rozróżniające zmiany w pojemniku, które zawierają elementy porównujące obrazy z pierwszej i drugiej kamery, a ponadto, korzystnie, elementy wykrywające i rozróżniające zawierają elementy porównujące automatycznie ze sobą obrazy kolejnych pikseli, jeden po drugim.

Dodatkowo zarówno pierwsza jak i druga kamera mogą zawierać czujniki układu liniowego CCD skierowane w kierunku współpłaszczyznowym z drugim układem i z osią pojemnika umieszczonego w elementach obrotowych, zaś procesor obrazowy przetwarzający informacje zawiera elementy analizujące czujniki układu liniowego w kamerach przy przyroście obrotów pojemnika i rozwijające odrębne

PL 192 617 B1 dwuwymiarowe obrazy części pojemnika, przy czym, elementy wykrywające i rozróżniające zmiany zawierają elementy porównujące te dwuwymiarowe obrazy.

W zalecanym przykł adzie wykonania elementy wykrywają ce i rozróż niają ce zmiany zawierają wskaźnik operatora i/lub monitor obrazowy uwidaczniający jednocześnie obydwa obrazy oraz dodatkowo pierwsza kamera jest korzystnie umieszczona na przeciw źródła światła w stosunku do pojemnika, a czujnik układu liniowego jest równoległy do osi pojemnika, zaś druga kamera może być umieszczona poniżej pierwszej kamery, pod pewnym kątem w stosunku do pojemnika skierowanym w górę.

Korzystnie, druga kamera ma zasięg obejmujący część pojemnika wraz z piętką pojemnika, lub obie kamery obejmują swoim zasięgiem zasadniczo cały pojemnik od piętki do końca.

W zalecanym przykł adzie wykonania elementy obrotowe obracają ce pojemnik zawieraj ą przenośnik okresowo przestawiający serię pojemników po linii łukowej, przy czym źródło światła jest umieszczone wewnątrz tej linii łukowej, a pierwsza i druga kamera są umieszczone na zewnątrz tej linii łukowej, oraz elementy utrzymujące każdy kolejny pojemnik na stałej pozycji pomiędzy źródłem światła i kamerami i obracające pojemnik wokół jego osi.

Źródło światła może zawierać jarzeniowe źródło światła, które korzystnie ma temperaturę koloru około 3000 do 5000 K.

Jedną z zalet wynalazku jest zapewnienie sposobu i urządzenia do wykrywania naprężeń i zmian przezroczystoś ci wywoł anych w pojemnikach przez róż ne czynniki na jednym stanowisku badawczym wykorzystującym jedno źródło światła. Ponadto sposób i urządzenie według wynalazku są oszczędne w zastosowaniu i niezawodne oraz mają wydłużony czas użytkowania. Wynalazek jest przystosowany do zastosowania w pojedynczych stanowiskach badawczych w istniejących systemach kontroli pojemników.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony schemat elektro-optyczny, pokazujący urządzenie do wykrywania zmian naprężeń i przezroczystości w pojemnikach według korzystnego przykładu wykonania wynalazku, fig. 2 - widok z góry urzą dzenia pokazanego na fig. 1, zaś fig. 3A i 3B dwuwymiarowe obrazy pojemnika uzyskane przy użyciu urządzenia z fig. 1 i 2.

Urządzenie i sposób do badania przezroczystych pojemników i wykrywania zmian, które wpływają na przemysłową przydatność pojemnika, według korzystnego przykładu wykonania wynalazku zawierają źródło światła do kierowania przez pojemnik rozproszonej spolaryzowanej energii świetlnej, podczas gdy pojemnik jest obracany wokół swojej osi. Pierwsza kamera jest umieszczona tak, aby odbierać rozproszoną spolaryzowaną energię świetlną przechodzącą ze źródła światła przez część pojemnika, tak aby pierwsza kamera odebrała obraz części pojemnika, w którym zmiany przezroczystości pojawiają się jako ciemne pola na jasnym tle. Druga kamera odbiera energię świetlną przechodzącą ze źródło światła przez zasadniczo tą samą część pojemnika i zawiera polaryzator o orientacji poprzecznej do polaryzatora źródła światła. Druga kamera odbiera jasny obraz na ciemnym tle, zmian naprężeń w pojemniku, które zmieniają polaryzację energii świetlnej przechodzącej przez pojemnik.

Procesor obrazowy przetwarzający informacje jest dołączony do obu kamer dla odbioru przyporządkowanych obrazów części pojemnika widzianych przez kamerę dla wykrycia i rozróżnienia zmian w pojemniku.

Każda z kamer, pierwsza i druga, zawiera czujnik układu liniowego CCD (układ ze sprzężeniem ładunkowym) zorientowany współpłaszczyznowo jeden z drugim i z osią pojemnika. Procesor przetwarzający informację analizuje czujniki układu liniowego w kamerach przy przyrostach obrotu pojemnika, dla wywoływania odpowiednich dwuwymiarowych rozwiniętych obrazów badanego obszaru pojemnika. Zmiany są wykrywane i rozróżniane w wyniku porównania tych dwuwymiarowych obrazów przez jednoczesne wyświetlanie tych obrazów w celu dokonania analizy przez operatora i/lub przeprowadzenia analizy automatycznej, przez elektroniczne porównanie sygnałów indywidualnych pikseli obrazu. Pierwsza kamera w korzystnym przykładzie wykonania wynalazku znajduje się naprzeciw źródła światła po drugiej stronie pojemnika, podczas gdy druga kamera jest umieszczona poniżej pierwszej kamery, aby widzieć pojemnik pod pewnym kątem ku górze. Pole widzenia drugiej kamery obejmuje piętkę pojemnika, w której zmiany naprężeń oddziaływujące na polaryzację energii świetlnej są szczególnie poważne z powodu sił udarowych, typowo przykładanych do piętki pojemnika podczas użytkowania. Źródło światła w korzystnym przykładzie wykonania wynalazku zawiera źródło jarzeniowe mające dużą wydajność w zakresie widzialnym, korzystnie o temperaturze koloru około 3000 do 5000 K. Wynalazek może więc być łatwo zastosowany na pojedynczym stanowisku istniejącego systemu kontroli przez umieszczenie źródła światła wewnątrz łuku, po którym przemieszczają się pojemniki w sys6

PL 192 617 B1 temie kontroli, i umieszczenie kamer na wsporniku montażowym systemu, jedną powyżej a drugą z boku przenoś nika pojemników.

Figury 1 i 2 przedstawiają urządzenie 10 do badania pojemnika 14 zgodnie z jednym z korzystnych przykładów wykonania wynalazku. Źródło światła 16 zawiera jedną lub więcej ustawionych pionowo lamp jarzeniowych 18, które współpracują z rozpraszaczem 20 dla utworzenia źródła światła rozproszonego. Energia świetlna jest kierowana z rozpraszacza 20 przez pierwszą soczewkę polaryzującą do pojemnika 14. Pierwsza kamera znajdująca się naprzeciw źródła światła 16 po drugiej stronie pojemnika, zawiera czujnik układu liniowego CCD 26, na którym skupia się przeciwległy wąski pasek pojemnika 14 oświetlony przez źródło światła 16. Druga kamera 28 jest umieszczona poniżej pierwszej kamery 24 i zawiera czujnik układu liniowego CCD 30, na którym przeciwległy wąski pasek pojemnika 14 oświetlony przez źródło światła 16 jest skupiany przez drugą soczewkę polaryzatora 32. Druga kamera 28 widzi więc pojemnik 14 pod kątem nieco podniesionym, który zawiera piętkę pojemnika 14. Soczewki polaryzatorów 22, 32 są w stosunku do siebie spolaryzowane poprzecznie. Czujniki układu liniowego 26, 30 są wzajemnie współpłaszczyznowe i współpłaszczyznowe z osią pojemnika 14. Wymiary liniowe czujnika układu liniowego 26 są wzajemnie współpłaszczyznowe i współp łaszczyznowe z osią pojemnika 14. Wymiar liniowy czujnika układu liniowego 26 jest równoległy do osi pojemnika, a wymiar liniowy czujnika układu liniowego 30 jest zorientowany nieco pod kątem do osi pojemnika. Wielkość tego kąta będzie zależała od zakrzywienia piętki i korzystnie wynosiła około 6°. Korzystnie obie kamery 24, 28 widzą wąski pasek pojemnika od piętki do końca. Korzystnie, źródło światła 16 zawiera jedną lub więcej lamp jarzeniowych 18 wytwarzających światło w widzialnym zakresie spektrum świetlnego, co kontrastuje ze źródłami światła w postaci lamp żarowych, typowo dotąd stosowanych. Soczewki polaryzujące dla światła białego są typowo znacznie tańsze od polaryzatorów dla podczerwieni lub bliskiej podczerwieni generowanej przez źródło światła z lampami żarowymi. Bańka jarzeniowego źródła światła 18 w korzystnym przykładzie wykonania wynalazku zawiera jedną lub więcej baniek o wysokiej wydajności światła w zakresie widzialnym. Istnieje kompromis pomiędzy charakterystykami wyjściowymi czujników 26, 30, które typowo są bardziej czułe w zakresie podczerwieni i wydatkami tj. kosztami związanymi z zastosowaniem soczewek polaryzujących polaryzatorów 22, 32 które są tańsze dla zakresu widzialnego. Temperatura koloru źródła światła około 3000 do 5000 K jest obecnie preferowana, a szczególnie preferowana jest temperatura koloru 3000 K.

Przenośnik 34 typowo zawierający koło krzyżowe (nie pokazane) i płytę przesuwną 36 jest umieszczony i połączony ze źródłem pojemników, tak żeby przesuwać kolejne pojemniki po zakrzywionej drodze 38 (fig. 2) i przenosić kolejne pojemniki na odpowiednie pozycje w urządzeniu 10, które jest umieszczone na jednym stanowisku przenośnika w systemie kontroli pojemników. Zastosowany w urządzeniu przenośnik 34 i cały system kontroli może być dowolnego odpowiedniego rodzaju na przykładach takiego, jaki ujawniono w opisach patentowych przedstawionych jako stan techniki niniejszego wynalazku. Kamery 24, 28 są zamontowane w sposób umożliwiający ich ustawienie jedna nad drugą na wsporniku montażowym 37 kamer ustawionym na zewnątrz przenośnika 34. Kolejne pojemniki są zatrzymywane w stałej pozycji pomiędzy źródłem światła 16, a kamerami 24, 28 i są obracane przy pomocy wałka napędowego 39 lub podobnego zespołu wokół środkowej osi pojemnika. Urządzenie kodujące 40 jest połączone z mechanizmem powodującym obroty pojemnika w celu dostarczenia sygnałów wskazujących przyrost obrotu pojemnika. Takie sygnały przyrostu mogą określać albo stały kątowy przyrost obrotu, albo stały przyrost czasu obrotu przy stałej prędkości. Procesor obrazowy 41 przetwarzający informacje jest połączony z urządzeniem kodującym 40 i z kamerami 24, 28 do skanowania dla analizujących czujników układu liniowego 26, 30 przy wzroście ruchu obrotowego pojemnika i wywoływania odpowiednich dwuwymiarowych obrazów elektronicznych pojemnika 14. Te dwuwymiarowe obrazy są tworzone w jednym wymiarze przez sygnały z kolejnych elementów odpowiednich czujników układu liniowego i w drugim wymiarze przez przyrosty obrotu pojemnika.

Podczas operacji podawane są kolejne pojemniki 14 przez przenośnik 34 na pozycje pomiędzy źródłem światła 16 i kamerami 24, 28. Pojemnik jest następnie zatrzymywany w ustalonej pozycji i obracany wokół swojej osi środkowej. Energia ś wietlna ze źródła światła, rozproszona i spolaryzowana jest kierowana przez pojemnik 14 na zespół kamery 24, która w ten sposób tworzy jasny obraz tła. Zmiany przezroczystości pojemnika będą blokować lub absorbować energię świetlną przechodzącą ze źródło światła 16 zespołu kamery, w taki sposób, że zmiany przezroczystości tworzą ciemne obrazy na jasnym tle. (Termin zmiany przezroczystości obejmuje nie tylko zmiany, które blokują lub absorbują energię świetlną ale także zmiany załamania, które są tak duże, że mogą skutecznie załamywać energię świetlną przechodząca przez nie, tak że wiązka załamana nie dochodzi do kamery, jak

PL 192 617 B1 również zmiany odbicia, które odbijają energię świetlną tak, że wiązka odbita nie dochodzi do kamery. Innymi słowy zmiany, które blokują lub absorbują energię świetlną w pojemniku, zmiany załamania, które załamują energię świetlną tak, że wiązka nie dochodzi do kamery i zmiany odbicia, które odbijają energie świetlną tak, że wiązka nie dochodzi do kamery pojawiają się na zespole 26 kamery w postaci ciemnych obrazów na jasnym tle). W tym samym czasie spolaryzowana, rozproszona energia świetlna ze źródło światła, jest przepuszczana przez pojemnik 14 do polaryzatora 32 znajdującego się przed kamerą 28. Poprzeczne zorientowanie soczewek polaryzatorów 22 i 32 tworzy normalnie na zespole kamery 28 ciemne tło lub pole. Jednakże zmiany w pojemniku 14, takie jak zmiany naprężeń w ściance bocznej pojemnika, które zmieniają polaryzację energii świetlnej przechodzącej przez obszar tej zmiany, pojawią się na zespole kamery 28 jako jasny obraz na ciemnym polu lub tle.

Figury 3A i 3B przedstawiają rozwinięte dwuwymiarowe obrazy pojemnika 14 odpowiednio z kamer 24 i 28 zanalizowane przez procesor obrazowy 41 przetwarzaj ą cy informacje podczas jednego obrotu pojemnika. Na przykład kamyk nie wywołujący naprężeń jest przedstawiony przez ciemny obraz 50 na fig. 3A, nie powoduje zaś powstania odpowiedniego obrazu na pozycji o tych samych współrzędnych x-y na fig 3B. Kamyk wywołujący naprężenie jest przedstawiony przez ciemny obraz 52a na fig. 3A i odpowiedni ciemny obraz 52b na fig. 3B otoczony białym obrazem 52c obszaru naprężeń otaczających kamyk. Obrazy 50, 52a określają wymiary kamieni. Jasny obraz 54 na fig. 3B połączony z brakiem obrazu w odpowiednim miejscu fig. 3A może wskazywać na zmiany naprężenia wytworzone przez wtrącenie kawałka, lub cząstki przejrzystego naczynia kuchennego mającego podobną charakterystykę przezroczystości, ale różne charakterystyki termiczne od otaczającego szkła w ściance pojemnika. Wydłużony jasny obraz 56 na fig. 3B na ciemnym tle może wskazywać na rekrystalizację w ściance pojemnika. Zmiany wywołujące naprężenia w pojemniku mogą wskazywać na osłabione obszary w pojemniku, w których mogą powstać pęknięcia w wyniku uderzeń jakie występują przy normalnej obsłudze pojemnika, lub w wyniku naprężeń termicznych, gdy pojemnik jest napełniany lub gdy się nim manipuluje. Piętka pojemnika, to jest ta część pojemnika, która łączy ścianki boczne z dnem pojemnika jest szczególnie wrażliwa na wtrącenia powodujące zmiany naprężeń, ponieważ stopka pojemnika poddawana jest naprężeniom i uderzeniom podczas normalnego użytkowania. Tak więc szczególnie ważną zaletą urządzenia według wynalazku, pokazanego na fig. 1 wynika z faktu, że kamera 28 widzi pojemnik 14 pod kątem nieco podniesionym, tak, że obejmuje swoim zakresem całą stopkę pojemnika.

Procesor obrazowy 41 przetwarzający informacje jest połączony ze wskaźnikiem lub monitorem obrazowym 44 w celu jednoczesnego wyświetlania operatorowi rozwiniętych dwuwymiarowych obrazów (na przykład fig. 3A i 3B) wytwarzanych przez pierwszą i drugą kamerę 24, 28. Operator może analizować wyświetlone informacje i wprowadzić odpowiednie korekty do cyklu produkcji. Alternatywnie lub jednocześnie procesor obrazowy 41 przetwarzający informacje może automatycznie, elektronicznie porównywać dwuwymiarowe obrazy, stosując odpowiednią technikę porównywania pikseli, aby wprowadzić automatyczną korektę procesu i/lub może uruchomić mechanizm usuwający 42 w celu odrzucenia lub usunię cia niezadowalającego pojemnika z linii przenośnika. Korzystne jest także zapobieganie wprowadzaniu do przerobu wtórnego pojemników zawierających kamyki, ponieważ mogą się one pojawić w nowych pojemnikach wytworzonych z tego szkła po poddaniu go przerobowi wtórnemu. Informacje uzyskane za pomocą urządzenia według niniejszego wynalazku mogą umożliwić uzyskanie dokładniejszych wskazówek dotyczących odrzucania pojemników, które nie powinny być wprowadzone do przerobu wtórnego. Zapewnienie możliwości analizy dwóch rozwiniętych dwuwymiarowych obrazów uzyskanych różniącymi się technikami optycznymi, odpowiadających różnym rodzajom zmian występujących w pojemnikach pozwala na lepszą klasyfikację zmian wywołanych na przykład wielkością, kształtem, rodzajem naprężeń lub brakiem naprężenia. Procesor obrazowy może łatwo sklasyfikować typ zmian, jak na przykład kamień powodujący naprężenia, kamień nie powodujący naprężeń, lepka kropla, bąbel, zerwanie taśmowe, domieszka itp.

Tak więc niniejszy wynalazek przedstawia sposób i urządzenie do badania przedmiotów szklanych, takich jak pojemniki w celu wykrycia występowania zmian przemysłowych, które wpływają na charakterystyki optyczne pojemników, zwłaszcza zmiany naprężeń i zmiany przezroczystości pojemników. Sposób i urządzenie według wynalazku mogą być realizowane przy wykorzystaniu stosunkowo tanich elementów polaryzujących odpowiednich dla energii świetlnej w zakresie widzialnym. Techniki według wynalazku mogą być łatwo wykorzystane przy zastosowaniu zarówno szkła białego (flintu) jak i barwionego (np. szkł o brunatne). Sposób i urzą dzenie wedł ug wynalazku mogą być zastosowane na

PL 192 617 B1 jednym stanowisku systemu kontroli pojemników, wykorzystując jedno źródło światła i mogą być łatwo wprowadzone do istniejących systemów kontroli pojemników z krzyżakiem obrotowym lub innych.

Claims (15)

1. Sposób optycznego badania przezroczystych pojemników, w którym kieruje się energię świetlną ze źródła światła poprzez pojemnik w kierunku pierwszej i drugiej kamery jednocześnie, odbiera się w pierwszej kamerze obraz części pojemnika, na którym zmiany przezroczystości pojawiają się jako ciemne elementy na jasnym tle, odbiera się w drugiej kamerze drugi obraz części pojemnika oraz wykrywa się zmiany w pojemniku jako funkcję pierwszego i drugiego obrazu, znamienny tym, że światło, które kieruje się poprzez pojemnik w kierunku pierwszej kamery (24) i drugiej kamery (28) stanowi rozproszoną i spolaryzowaną energię świetlną, którą kieruje się poprzez pierwszy polaryzator (22), przy czym energię świetlną, która jest odbierana w drugiej kamerze kieruje się poprzez drugi polaryzator (32) o poprzecznej orientacji w stosunku do pierwszego polaryzatora (22) oraz otrzymuje się drugi obraz, na którym zmiany naprężeń pojawiają się jako jasny obraz na ciemnym tle, odpowiadający zmianie naprężeń w tej części pojemnika, które zmieniają polaryzację przechodzącego rozproszonego spolaryzowanego światła oraz wykrywa się te zmiany naprężeń w pojemniku jako funkcję porównania pierwszego i drugiego obrazu.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że porównuje się obrazy z pierwszej i drugiej kamery (24, 28) kolejno piksel po pikselu.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że obraca się ponadto pojemnik (14) wokół jego osi i wykonuje się analizę obrazów z pierwszej i drugiej kamery (24, 28) przy przyrostach obrotu pojemnika.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, ż e umieszcza się zorientowane poprzecznie względem siebie polaryzatory (22, 32) przy źródle światła i drugiej kamerze (28).

5. Urzą dzenie do optycznego badania przezroczystych pojemników zawierają ce elementy obrotowe obracające pojemnik wokół jego własnej osi, źródło światła zawierające rozpraszacz i polaryzator kierujący rozproszoną, spolaryzowaną energię świetlną ze źródła światła przez pojemnik usytuowany na elementach obrotowych, pierwszą kamerę umieszczoną w odpowiednim położeniu w stosunku do elementów obrotowych, odbierającą rozproszoną, spolaryzowaną energię świetlną wiązki biegnącej ze źródła światła przez część pojemnika, przy czym na obrazie zmiany przezroczystości pojawiają się jako ciemne elementy na jasnym tle, oraz drugą kamerę umieszczoną w stosunku do elementów obrotowych dla odbierania energii świetlnej wiązki biegnącej ze źródła światła przez część pojemnika i zawierającą drugi polaryzator oraz zespół do przetwarzania obrazu połączony zarówno z pierwszą jak i z drugą kamerą odbierający skojarzone obrazy części pojemnika, zawierający elementy wykrywające i rozróżniające zmiany w pojemniku, znamienne tym, że pierwszy polaryzator (22) i drugi polaryzator (32) mają wzajemnie poprzeczną orientację, zaś obie kamery pierwsza kamera (24) i druga kamera (28) są rozmieszczone w takim położeniu względem pojemnika (14), aby pierwsza kamera (24) odbierała pierwszy obraz a druga kamera (28) drugi obraz zasadniczo tej samej części pojemnika (14), oświetlonej przez źródło światła (16), przy czym druga kamera odbiera jasny obraz zmian naprężenia na ciemnym tle, zaś zespól przetwarzania obrazu zawiera procesor obrazowy (41) wykrywający i rozróżniający zmiany w pojemniku jako funkcję porównania obrazów z pierwszej i drugiej kamery (24, 28).

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że elementy wykrywające i rozróżniające zmiany w pojemniku (14) zawierają zespół porównujący automatycznie ze sobą obrazy kolejnych pikseli, jeden po drugim.

7. Urzą dzenie wedł ug zastrz. 5, znamienne tym, ż e każda z kamer, pierwsza kamera (24) i druga kamera (28) zawiera czujniki układu liniowego CCD (26, 30) skierowane w kierunku współpłaszczyznowym względem siebie i osi pojemnika (14) umieszczonego w elementach obrotowych (39).

8. Urzą dzenie według zastrz. 5, znamienne tym, ż e procesor obrazowy (41) przetwarzają cy informacje zawiera elementy skanujące czujniki układu liniowego CCD (26, 30) w kamerach (24, 28) przy przyrostach obrotów pojemnika i rozwijające odrębne dwuwymiarowe obrazy części pojemnika, przy czym, elementy wykrywające i rozróżniające zmiany zawierają elementy porównujące te dwuwymiarowe obrazy.

9. Urzą dzenie według zastrz. 8, znamienne tym, ż e elementy wykrywają ce i rozróż niają ce zmiany zawierają monitor obrazowy (44) uwidaczniający jednocześnie obydwa obrazy.

PL 192 617 B1

10. Urządzenie według zastrz. 5 albo 8, znamienne tym, że pierwsza kamera (24) jest umieszczona na przeciw źródła światła (16) wzdłuż średnicy w stosunku do pojemnika (14), a czujnik układu liniowego (26) jest równoległy do osi pojemnika (14), zaś druga kamera (28) jest umieszczona poniżej pierwszej kamery (24), pod kątem w stosunku do pojemnika skierowanym w górę.

11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że druga kamera (28) obejmuje zasięgiem część pojemnika wraz z piętką pojemnika.

12. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że obie kamery (24, 28) obejmują swoim zasięgiem zasadniczo cały pojemnik (14) od piętki do końca.

13. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że elementy obrotowe obracające pojemnik (14) zawierają przenośnik (34) okresowo przestawiający serię pojemników po łuku oraz utrzymujący każdy kolejny pojemnik w stałym położeniu pomiędzy źródłem światła (16) i kamerami (24, 28) i obracający pojemnik (14) wokół jego osi, przy czym źródło światła (16) jest umieszczone wewnątrz tego łuku, a pierwsza i druga kamera (24, 28) są umieszczone na zewnątrz tego łuku.

14. Urządzenie według zastrz. 5 albo 13, znamienne tym, że źródło światła (16) zawiera jarzeniowe źródło światła

15. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że jarzeniowe źródło światła (18) jest źródłem o temperaturze koloru około 3000 do 5000 K.