INSPECCIÓN ÓPTICA DE RECIPIENTES TRANSPARENTES UTILIZANDO DOS CÁMARAS Y UNA SOLA FUENTE DE LUZ.

APARATO PARA INSPECCIONAR UN ENVASE (14) PARA DETERMINAR LAS VARIACIONES QUE AFECTAN LA ACEPTABILIDAD COMERCIAL DEL ENVASE,

QUE INCLUYE UNA FUENTE DE LUZ (16) PARA DIRIGIR ENERGIA DE LUZ DIFUSA POLARIZADA A TRAVES DE UN ENVASE MIENTRAS QUE EL ENVASE GIRA ALREDEDOR DE SU EJE. UNA PRIMERA CAMARA (24) ESTA DISPUESTA PARA RECIBIR ENERGIA DE LUZ POLARIZADA DIFUSA TRANSMITIDA POR LA FUENTE DE LUZ A TRAVES DE UNA PARTE DEL ENVASE, DE MANERA QUE LA PRIMERA CAMARA RECIBE UNA IMAGEN DE LA PARTE DEL ENVASE EN LA QUE LAS VARIACIONES OPACAS APARECEN OSCURAS CON RESPECTO A UN FONDO QUE EN SITUACION NORMAL ES BRILLANTE. UNA SEGUNDA CAMARA (28) RECIBE LA ENERGIA DE LUZ TRANSMITIDA POR LA FUENTE DE LUZ A TRAVES DE BASICAMENTE LA MISMA PARTE DEL ENVASE E INCLUYE UN POLARIZADOR (32) CON ORIENTACION TRANSVERSAL CON RESPECTO AL POLARIZADOR EN LA FUENTE DE LUZ. LA SEGUNDA CAMARA RECIBE UNA IMAGEN BRILLANTE DE LAS VARIACIONES QUE SE PRODUCEN EN EL ENVASE, QUE ALTERAN LA POLARIZACION DE LA ENERGIA DE LUZ POLARIZADA DIFUSA QUE PASA A TRAVES DEL ENVASE, CON RELACION A UN FONDO QUE EN SITUACION NORMAL ESTA OSCURO. UN PROCESADOR DE IMAGEN (41) ESTA ACOPLADO A AMBAS CAMARAS PARA EXPLORAR LAS IMAGENES ASOCIADAS DE LA PARTE DEL ENVASE VISTO POR LAS CAMARAS A FIN DE DETECTAR Y DISTINGUIR ENTRE LAS VARIACIONES DEL ENVASE EN FUNCION DE UNA COMPARACION PIXEL A PIXEL ENTRE LAS DOS IMAGENES

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E99109539.

Solicitante: OWENS-BROCKWAY GLASS CONTAINER INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: THREE O-I PLAZA ONE MICHAEL OWENS WAY PERRYSBURG, OH 43551-2999 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: RINGLIEN, JAMES A., NICKS, TIMOTHY J.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 12 de Mayo de 1999.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01N21/21 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 21/00 Investigación o análisis de los materiales por la utilización de medios ópticos, es decir, utilizando rayos infrarrojos, visibles o ultravioletas (G01N 3/00 - G01N 19/00 tienen prioridad). › Propiedades que afectan a la polarización (G01N 21/19 tiene prioridad).
  • G01N21/90C

Clasificación PCT:

  • G01N21/90 G01N 21/00 […] › en un recipiente o en su contenido (G01N 21/91 tiene prioridad).

Clasificación antigua:

  • G01N21/90 G01N 21/00 […] › en un recipiente o en su contenido (G01N 21/91 tiene prioridad).

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Irlanda, Finlandia, Chipre.

PDF original: ES-2370984_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Inspección óptica de recipientes transparentes utilizando dos cámaras y una sola fuente de luz La presente invención está dirigida a la inspección de recipientes transparentes en busca de variaciones comerciales que afectan a las propiedades ópticas de los recipientes, y más en concreto a un método y un aparato para inspeccionar en los recipientes variaciones opacas y de tensión, en una sola estación de inspección que utiliza una sola fuente de luz. Antecedentes y Objetivos de la Invención En la fabricación de recipientes transparentes tales como botellas y jarras de vidrio, pueden producirse diversos tipos de anomalías en las paredes laterales, los talones, los fondos, los hombros y/o los cuellos de los recipientes. Estas anomalías, denominadas "variaciones comerciales" en la técnica, pueden afectar a la aceptabilidad comercial de los recipientes. Hasta la fecha, se ha propuesto utilizar técnicas de inspección electroópticas para detectar variaciones comerciales que afectan a las propiedades ópticas de los recipientes. El principio básico es que se situa una fuente de luz para dirigir energía luminosa sobre el recipiente, y se situa una cámara para recibir una imagen de la parte del recipiente iluminada por la fuente de luz. La fuente de luz puede ser de intensidad uniforme, o puede estar configurada para tener una intensidad que varía a través de una dimensión de la fuente de luz. Las variaciones comerciales en la parte del recipiente iluminada por la fuente de luz, son detectadas en función de la intensidad de la luz en la imagen recibida del recipiente iluminado, y almacenadas en la cámara. Las patentes de EE. UU. de números 4 378 493, 4 378 494, 4 378 495 y 4 601 395, la totalidad de las cuales están asignadas al presente solicitante, dan a conocer técnicas de inspección en las cuales se transportan recipientes de vidrio a través de una serie de posiciones o estaciones en las que son inspeccionados física y ópticamente. En una estación de inspección óptica, un recipiente de vidrio es sujetado en una orientación vertical y girado en torno a su eje central. Una fuente de iluminación dirige energía luminosa difusa a través de la pared lateral del recipiente. Una cámara, que incluye una serie de elementos sensibles a la luz orientados en una matriz lineal paralela al eje vertical del recipiente, está posicionada para recibir luz transmitida a través de una banda vertical de la pared lateral del recipiente. La salida de cada elemento en la matriz lineal, es muestreada a incrementos de rotación del recipiente, y se generan señales de evento cuando la magnitud de las señales adyacentes difiere en más de un umbral preseleccionado. Se produce una señal de rechazo apropiada y el recipiente es separado de la cinta transportadora. A partir del documento US-A-4 943 713, se conoce un aparato de inspección de fondos de botella que tiene una fuente de luz, una primera cámara, una segunda cámara y un medio de procesamiento de imágenes, si bien carece de medios para hacer girar el recipiente en torno a su eje. El aparato incluye dos sistemas de inspección que se acoplan mutuamente utilizando un divisor del haz, y que se separan utilizando filtros ópticos o filtros de polarización de características diferentes. En el primer sistema de inspección, se utiliza una placa de difusión para distribuir la luz para un primer detector y un primer procesador electrónico, mientras que para un segundo detector y un segundo procesador electrónico se utiliza luz con un ángulo de incidencia predeterminado sobre el fondo de la botella. La placa de difusión actúa como una placa de apantallamiento de la luz, y realiza una iluminación de campo oscuro para el segundo sistema. La intención es utilizar dos sistemas para la inspección del fondo de la botella, con el objeto de detectar partículas extrañas opacas y semitransparentes así como partículas extrañas transparentes, lo cual no era posible con un solo sistema. En la fabricación de recipientes de vidrio a partir de vidrio reciclado, surge un problema consistente en que pueden mezclarse en un solo recipiente materiales con diferentes características de expansión térmica. Por ejemplo, se ha encontrado que material de utensilios de cocina transparentes, que tiene características de expansión térmica muy baja, puede mezclarse con el vidrio para reciclar. Cualesquiera partículas no fundidas de material de utensilios de cocina, que aparezcan en el recipiente, crean puntos de tensión en el enfriamiento, que pueden fracturarse o convertirse en puntos de fallo posteriores. Otras inhomogeneidades que pueden presentarse en el vidrio y provocan variaciones de tensión, incluyen piedras o trozos de material refractario procedentes del chorreador o tubo de descarga de vidrio. Por lo tanto, es necesario dar a conocer un método y un sistema para detectar variaciones de tensión y no de tensión opacas, en el recipiente. Sin embargo, en los sistemas de inspección existentes el espacio es limitado, y las diversas estaciones de inspección en los sistemas in situ no pueden alojar fácilmente aparatos de inspección adicionales. Por lo tanto, se ha propuesto utilizar polarizadores cruzados para detectar variaciones de tensión en las paredes laterales de los recipientes. La energía luminosa dirigida a través de los polarizadores cruzados, y a través de un recipiente situado entre los polarizadores cruzados, presenta normalmente un campo oscuro en la cámara de formación de imágenes, en ausencia de variaciones de tensión en las paredes laterales del recipiente. Sin embargo, una variación de tensión altera la polarización de la energía luminosa que pasa a través del recipiente, lo suficiente para presentar un punto brillante en la cámara contra el fondo por lo demás oscuro, que indica la variación de tensión; véase el documento US-A-4 026 656, que describe esta tecnología, a modo de antecedente, y que propone 2 E99109539 31-10-2011   utilizar energía luminosa infrarroja y filtros de polarización infrarrojos para reducir los efectos de la luz ambiental sobre el fondo. A partir del documento EP-A-0 620 430, se conoce un aparato para inspeccionar una parte del borde del fondo de un recipiente de vidrio transparente, que incluye una sola cámara con un detector de líneas de imagen CCD. No es posible comparar las imágenes de dos cámaras. A partir del documento WO 97/46329 A, se conoce la detección de tensión en un recipiente moldeado, en donde un conjunto de transporte de recipientes permite la rotación de los recipientes para proporcionar, por lo menos, dos vistas de cada recipiente bajo inspección, mediante una cámara. Alternativamente, se montan dos cámaras en cierto ángulo entre sí respecto del transportador. No se prevé comparar las imágenes de las dos vistas o de las dos cámaras. Resumen de la Invención Un objetivo general de la presente invención, es dar a conocer un método y un aparato para inspeccionar artículos de vidrio transparentes, en particular recipientes de vidrio, en busca de variaciones comerciales que afectan a las características ópticas de los recipientes. Un objetivo de la invención más específico, es dar a conocer un método y un aparato del tipo descrito, que sean particularmente adecuados para detectar tanto variaciones de tensión como variaciones opacas (de tensión y no de tensión) en el recipiente. Otro objetivo de la presente invención, es dar a conocer un método y un aparato del tipo descrito, para la detección de variaciones de tensión y opacas no de tensión en recipientes, en una sola estación de inspección, que utiliza una sola fuente de luz. Otro objetivo de la presente invención es dar a conocer un método y un aparato del tipo descrito, que sean de implementación económica y fiables durante una vida útil de funcionamiento prolongada. Otro objetivo más de la presente invención, es dar a conocer un método y un aparato del tipo descrito, que estén adaptados para ser implementados en una sola estación de inspección de un sistema existente de inspección de recipientes. Los problemas se resuelven mediante el aparato y el método acordes con las reivindicaciones 1 y 12, respectivamente. El aparato para inspeccionar un recipiente en busca de variaciones que afectan a la aceptabilidad comercial del recipiente, de acuerdo con una realización actualmente preferida de la invención, incluye una fuente de luz para dirigir energía luminosa polarizada difusa, a través de un recipiente mientras éste es rotado en torno a su eje. Una primera cámara está dispuesta para recibir energía luminosa polarizada difusa, transmitida desde la fuente de luz, a través de una parte del recipiente, de manera que la primera cámara recibe una imagen de la parte del recipiente en la cual las variaciones opacas se presentan oscuras contra un fondo por lo demás brillante. Una segunda... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Aparato para inspeccionar un reciente (14) en busca de variaciones opacas y de tensión en el vidrio del recipiente, que afectan a la aceptabilidad comercial del recipiente, que comprende: un medio (39) para rotar un recipiente (14) en torno a su eje, una fuente de luz (16), que incluye un difusor (20) y un polarizador (22), para dirigir luz polarizada difusa a través de un recipiente (14) en dicho medio de rotación (39), una primera cámara (24) dispuesta con respecto a dicho medio de rotación (39), para recibir luz polarizada difusa transmitida desde la fuente de luz (16) a través de una parte del recipiente (14), de manera que la primera cámara (24) recibe una primera imagen de dicha parte del recipiente, en donde las variaciones opacas se muestran oscuras contra un fondo por lo demás brillante, una segunda cámara (28) dispuesta con respecto a dicho medio de rotación (39) para recibir luz polarizada difusa, sustancialmente a través de una parte del recipiente (14), y que incluye un segundo polarizador (32) en orientación transversal respecto a dicho primer polarizador (22) y un medio de procesamiento de imágenes acoplado a dicha primera cámara (24) y a dicha segunda cámara (28) para recibir imágenes asociadas de dicha parte del recipiente, que incluye un medio para detectar y discriminar entre las variaciones en el vidrio del recipiente, en donde dicha luz polarizada difusa sirve para la generación de imágenes en dichas primera y segunda cámaras (24, 28), produciendo por lo tanto dicha primera imagen y una segunda imagen de la misma parte del recipiente (14) iluminada por dicha fuente de luz (16), siendo dicha segunda imagen una imagen brillante de las variaciones de tensión en la parte del recipiente que alteran la polarización de la luz polarizada difusa que lo atraviesa, contra un fondo por lo demás oscuro y en el que dicho medio de procesamiento de imágenes es un procesador (41) de imágenes que detecta y discrimina entre variaciones opacas y de tensión en el vidrio del recipiente, en función de una comparación entre dicha primera imagen y dicha segunda imagen. 2. El aparato definido en la reivindicación 1, en el que dicho medio de detección y discriminación comprende un medio para comparar automáticamente dichas imágenes entre sí, píxel a píxel. 3. El aparato definido en la reivindicación 1 ó 2, en el que cada una de dichas primera y segunda cámaras (24, 28) incluye un detector CCD (26, 30) de matriz lineal, orientados en una dirección coplanaria entre sí y con el eje del recipiente (14) situado en dicho medio de rotación (39). 4. El aparato definido en la reivindicación 3, en el que dicho procesador (41) de información incluye un medio para examinar dichos detectores (26, 30) de matriz lineal en dichas cámaras (24, 28), a incrementos de rotación del recipiente, para desarrollar respectivas imágenes bidimensionales de dicha parte del recipiente, y donde dicho medio para detectar y discriminar entre variaciones es sensible a una comparación entre dichas imágenes bidimensionales. 5. El aparato definido en la reivindicación 4, en el que dicho medio de detección y discriminación comprende una pantalla (44) de operador, en la que un operador puede examinar simultáneamente dichas imágenes bidimensionales. 6. El aparato definido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la primera cámara (24) es diametralmente opuesta a dicha fuente de luz (16) a través del recipiente (14), y en donde el detector (26) de matriz lineal es paralelo al eje del recipiente (14), y en el que dicha segunda cámara (28) está dispuesta por debajo de dicha primera cámara (24) para ver el recipiente (14) en un ángulo ascendente. 7. El aparato definido en la reivindicación 6, en el que dicha parte del recipiente vista por dicha segunda cámara (28) incluye el talón del recipiente. 8. El aparato definido en la reivindicación 7, en el que dichas dos cámaras (24, 28) ven sustancialmente todo el recipiente (14) desde el talón hasta el final. 9. El aparato definido en la reivindicación 7 ú 8, en el que dicho medio para rotar el recipiente (14) comprende un transportador (34) para indexar una serie de recipientes a través de un arco, estando dispuesta dicha fuente de luz (16) en el interior de dicho arco y estando dispuestas dichas cámaras (24, 28) en el exterior de dicho arco, y para 6 E99109539 31-10-2011   sujetar dicho recipiente a su vez en posición estacionaría entre dicha fuente de luz (16) y dichas cámaras (24, 28), y rotar el recipiente (14) en torno a su eje. 10. El aparato definido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha fuente de luz (16) comprende una fuente de luz fluorescente (18). 11. El aparato definido en la reivindicación 10, en el que dicha fuente de luz fluorescente (18) tiene una temperatura de color en el rango de unos 3000° K a unos 5000° K. 12. Un método de inspección de un recipiente (14) en busca de variaciones opacas y de tensión en el vidrio del recipiente, que afectan a la aceptabilidad comercial del recipiente, que comprende las etapas de: (a) rotar el recipiente (14) en torno a su eje, (b) dirigir luz polarizada difusa desde una fuente de luz (16) que incluye un primer polarizador (22), a través del recipiente, simultáneamente hacia una primera y una segunda cámaras (24, 28). (c) recibir en dicha primera cámara (24) una primera imagen de una parte del recipiente (14), en la que las variaciones opacas aparecen oscuras contra un fondo brillante, estando producida dicha imagen por dicha luz polarizada difusa, (d) recibir en dicha segunda cámara (28) una segunda imagen de la misma parte del recipiente, en donde la segunda cámara (28) incluye un segundo polarizador en orientación transversal a dicho primer polarizador (22), creando normalmente un fondo oscuro en dicha segunda cámara (28), en donde las variaciones de tensión en el vidrio del recipiente (14) cambian la polarización de la luz polarizada difusa transmitida a su través, para pasar a través de segundo polarizador (32), produciendo de ese modo dicha segunda imagen en la segunda cámara (28) mediante dicha luz polarizada difusa, y en la que las variaciones de tensión aparecen brillantes contra un fondo por lo demás oscuro, y (e) comparar dicha primera imagen de dicha primera cámara (24) y dicha segunda imagen de dicha segunda cámara (28), y detectar variaciones opacas y de tensión del vidrio del recipiente (14) en función de la comparación entre la primera y la segunda imágenes. 13. El método definido en la reivindicación 12, en el que dicha comparación en dicha etapa (e) se lleva a cabo píxel por píxel entre dichas imágenes. 14. El método definido en la reivindicación 13, en el que dicha etapa (e) incluye la etapa de examinar dichas cámaras (24, 28) a incrementos de rotación del recipiente. 7 E99109539 31-10-2011   8 E99109539 31-10-2011   9 E99109539 31-10-2011

 

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