PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA DETECCIÓN DE BURBUJAS EN UN CUERPO DE VIDRIO, ASÍ COMO PARA LA FABRICACIÓN DE CUERPOS DE VIDRIO.

Procedimiento para la detección de burbujas y/o inclusiones en un cuerpo (1) de vidrio,

especialmente en una pared (4) de un tubo de vidrio, que presenta una primera superficie (2) y una segunda superficie (3) separada de ésta que son distintas a los lados frontales del cuerpo (1) de vidrio, acoplándose en este procedimiento un rayo (15, 16) de luz de iluminación en una zona (17, 18) de acoplamiento sobre la primera o la segunda superficie (2, 3) al cuerpo (1) de vidrio de tal modo que la luz (27, 28) se propaga por reflexión múltiple en la primera y la segunda superficie (2, 3) en una dirección predefinida (x) en el cuerpo de vidrio, acoplándose el rayo de luz de iluminación en la zona (17, 18) de acoplamiento en una dirección transversal a la dirección predefinida (x), captándose en un volumen (7) de observación, separado de la zona de acoplamiento en la dirección predefinida (x), una imagen de la primera o la segunda superficie (2, 3) del cuerpo de vidrio que se evalúa para la detección de las burbujas y/o inclusiones, moviéndose el cuerpo (1) de vidrio en la dirección predefinida (x) por delante del volumen (7) de observación y provocando al menos un diafragma (21, 22) con un orificio, a través del que se extiende el cuerpo (1) de vidrio y se mueve el cuerpo (1) de vidrio por delante del volumen (7) de observación, una separación tal entre el volumen (7) de observación y la zona (17, 18) de acoplamiento que la imagen se detecta en una disposición de campo oscuro

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Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a la fabricación de cuerpos de vidrio, especialmente de cuerpos alargados de vidrio, por ejemplo, cuerpos de vidrio en forma de varilla o tubo, en particular en un procedimiento continuo de fabricación. La presente invención se refiere exactamente a un procedimiento y a un dispositivo para la 10 detección de burbujas y/o inclusiones en un cuerpo de vidrio de este tipo, así como para la fabricación de un cuerpo de vidrio de este tipo con una densidad máxima predeterminada de burbujas y/o inclusiones. Otro punto de vista de la presente invención se refiere al uso de un cuerpo de vidrio de este tipo como material de partida en la fabricación de envases primarios para aplicaciones farmacéuticas mediante el conformado ulterior, por ejemplo, la fabricación de ampollas, jeringuillas, tubos o similares. 15

Antecedentes de la invención

Las burbujas y/o inclusiones reducen de manera no deseada la calidad de los cuerpos de vidrio del tipo mencionado antes y, por tanto, se han de evitar. A tal efecto, se necesitan procedimientos para la detección de burbujas y/o 20 inclusiones. La resolución, posible de obtener, representa un parámetro importante de estos procedimientos y predefine la cantidad mínima detectable de burbujas y/o inclusiones.

El documento US5406374 da a conocer un procedimiento y un dispositivo para la detección de burbujas y/o inclusiones en una preforma de fibra de vidrio en forma de varilla. Una luz de inspección se acopla por un lado 25 frontal a la preforma de fibra de vidrio y la luz transmitida se detecta con resolución espacial mediante una cámara de matriz que detecta con resolución espacial la luz irradiada por el lado frontal opuesto de la preforma de fibra de vidrio. Este procedimiento no es adecuado como procedimiento de inspección in-line durante la fabricación continua de cuerpos de vidrio, porque no se puede acceder libremente a los lados frontales para el acoplamiento de la luz. Además, el acoplamiento y el desacoplamiento en los lados frontales presuponen la existencia de geometrías 30 especiales del cuerpo de vidrio que no siempre se cumple.

A fin de evitar el acoplamiento de la luz en los lados frontales de un cuerpo de vidrio, en el estado de la técnica se han propuesto procedimientos, en los que un rayo láser se escanea activamente con ayuda de un escáner en el cuerpo de vidrio y se capta una imagen con resolución espacial de una superficie del cuerpo de vidrio. El documento 35 DE19813216A1 da a conocer un procedimiento correspondiente para la detección de defectos en un vidrio plano. El documento US5459330 da a conocer un procedimiento correspondiente para la inspección de pantallas de televisión. En este procedimiento, un rayo láser se ensancha en forma de una "cortina de luz" que incide de manera oblicua sobre la superficie del cuerpo de vidrio. La luz es reflejada o proyectada de manera diferente por el lado delantero y trasero, así como por las inclusiones en el volumen del cuerpo de vidrio, lo que se puede determinar 40 mediante una detección con resolución espacial para determinar la profundidad de una burbuja o una inclusión al analizarse la imagen.

El documento US6822735B2 da a conocer un dispositivo para la detección de burbujas en un tubo de vidrio. Un rayo láser se acopla lateralmente mediante una superficie circunferencial exterior del tubo de vidrio a la pared del tubo de 45 vidrio y se detecta una imagen de la superficie circunferencial exterior del tubo de vidrio en una disposición de campo oscuro. El tubo de vidrio se ha de girar durante la medición y se ha de desplazar en su dirección longitudinal, lo que resulta costoso.

Los procedimientos con iluminación activa de escáner antes mencionados tienen en común que estos dependen en 50 gran medida de la geometría del cuerpo de vidrio, porque el cuerpo de vidrio representa un elemento óptico activo en la trayectoria del rayo. Además, sólo son posibles frecuencias de exploración relativamente pequeñas, condicionado esto por la inercia mecánica de los espejos del escáner. Las frecuencias típicas de exploración se sitúan en el intervalo de 100 Hz aproximadamente. La anchura mínima detectable de las burbujas se sitúa típicamente en el mejor de los casos en 15 µm aproximadamente, condicionado esto por la geometría del rayo de la 55 fuente de luz y el sistema óptico "cuerpo de vidrio".

El documento DE10221945C1 da a conocer un procedimiento y un dispositivo para la determinación de puntos defectuosos en una cinta de movimiento continuo que está fabricada de un material transparente. La luz se acopla a la cinta en una zona mediante un líquido transparente dispuesto entre la fuente de luz y la cinta. La luz se transmite por reflexión total repetida.

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El documento DE-OS1950847 da a conocer un dispositivo para la indicación de roturas o fisuras en placas de vidrio, en el que un haz de luz se acopla a la placa en una zona extrema y se transmite por reflexión total.

El documento DE2527403A1 da a conocer un procedimiento y un dispositivo para la comprobación de tubos transparentes de plástico, guiándose periódicamente la luz de exploración en dirección longitudinal de un tubo de 10 vidrio sobre su superficie exterior.

El documento EP0071202A1 da a conocer otra disposición para la comprobación óptica de una cinta de vidrio en movimiento, escaneándose la luz en la superficie, acoplándose una parte de la luz a la cinta de vidrio y propagándose aquí por reflexión total hacia los lados frontales para ser detectada aquí. 15

El documento US-A-5355213 da a conocer un procedimiento para la detección de puntos defectuosos sobre la superficie o en el volumen de un cuerpo transparente, en el que un rayo de luz se acopla al cuerpo transparente, éste se propaga en el cuerpo transparente por reflexión total en sus superficies y los puntos defectuosos provocan una dispersión de la luz que es registrada sobre la superficie del cuerpo por un detector de imagen CCD. Sin 20 embargo, el rayo de luz se acopla en este caso mediante los lados frontales del cuerpo transparente, lo que presupone un canto del cuerpo transparente con un mecanizado adecuado.

El documento US2003/218145A1 da a conocer un procedimiento correspondiente, en el que el rayo láser se escanea también sobre el substrato. Se da a conocer también la clasificación de zonas de substrato que sobre la 25 base del procedimiento de medición se consideraron defectuosas.

El documento JP08261953A y el resumen de patente al respecto dan a conocer un procedimiento correspondiente de medición.

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Resumen de la invención

El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento más simple y un dispositivo correspondiente para la inspección óptica de cuerpos alargados de vidrio, móviles en su dirección longitudinal, que se puede usar especialmente en una producción continua. Según otro punto de vista de la presente invención, se debe 35 proporcionar además un procedimiento y un dispositivo mediante el uso de un procedimiento de este tipo o un dispositivo de este tipo con una densidad máxima predeterminada de burbujas y/o inclusiones.

Estos objetivos se consiguen mediante un procedimiento según la reivindicación 1 u 8, así como mediante un dispositivo según la reivindicación 9 ó 15. Otras formas ventajosas de realización son objeto de las reivindicaciones 40 secundarias.

Según la invención, la luz se acopla sobre una pared del cuerpo de vidrio, distinta a los lados frontales, al cuerpo de vidrio mediante una pared de éste de tal modo que la luz se propaga por conducción de la luz, o sea, por reflexión múltiple, en la pared y en una segunda pared, separada de ésta, del cuerpo de vidrio en una dirección predefinida, a 45 saber de la zona de acoplamiento a un volumen de observación, en el que está previsto un medio de captación de imagen, en particular una cámara CCD, para captar una imagen de una superficie del cuerpo de vidrio en el volumen de observación, que se evalúa a continuación para la detección de burbujas y/o... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la detección de burbujas y/o inclusiones en un cuerpo (1) de vidrio, especialmente en una pared (4) de un tubo de vidrio, que presenta una primera superficie (2) y una segunda superficie (3) separada de ésta que son distintas a los lados frontales del cuerpo (1) de vidrio, acoplándose en este procedimiento un rayo 5 (15, 16) de luz de iluminación en una zona (17, 18) de acoplamiento sobre la primera o la segunda superficie (2, 3) al cuerpo (1) de vidrio de tal modo que la luz (27, 28) se propaga por reflexión múltiple en la primera y la segunda superficie (2, 3) en una dirección predefinida (x) en el cuerpo de vidrio, acoplándose el rayo de luz de iluminación en la zona (17, 18) de acoplamiento en una dirección transversal a la dirección predefinida (x), captándose en un volumen (7) de observación, separado de la zona de acoplamiento en la dirección predefinida (x), una imagen de la 10 primera o la segunda superficie (2, 3) del cuerpo de vidrio que se evalúa para la detección de las burbujas y/o inclusiones, moviéndose el cuerpo (1) de vidrio en la dirección predefinida (x) por delante del volumen (7) de observación y provocando al menos un diafragma (21, 22) con un orificio, a través del que se extiende el cuerpo (1) de vidrio y se mueve el cuerpo (1) de vidrio por delante del volumen (7) de observación, una separación tal entre el volumen (7) de observación y la zona (17, 18) de acoplamiento que la imagen se detecta en una disposición de 15 campo oscuro.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la luz se acopla al cuerpo (1) de vidrio en al menos dos zonas (17, 18) de acoplamiento que están separadas a distancias iguales (X1, X1') en la dirección predefinida y previstas simétricamente respecto al volumen de observación. 20

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo (1) de vidrio está configurado en forma de varilla o tubo y se extiende longitudinalmente en la dirección predefinida (x) y en el que la imagen se capta mediante una pluralidad de medios (8, 9) de captación de imagen que están repartidos alrededor de la primera o la segunda superficie que configura una superficie circunferencial exterior del cuerpo de vidrio. 25

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la imagen se capta mediante una matriz (30) de elementos fotosensibles (31) para detectar con resolución espacial las burbujas y/o inclusiones en el cuerpo (1) de vidrio, siendo la matriz (30) una matriz unidimensional de elementos fotosensibles (31) que en la dirección predefinida (x) son más largos que en la dirección transversal a ésta. 30

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la luz se acopla en la respectiva zona (17, 18) de acoplamiento al cuerpo (1) de vidrio de tal modo que la luz se transmite por reflexión en un ángulo, menor que el ángulo límite para la reflexión total en la respectiva superficie (2, 3), en el cuerpo (1) de vidrio en la dirección predefinida (x). 35

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en la respectiva zona de acoplamiento se irradia una luz mediante un conductor (19, 20) de luz o haz de conductores de luz, la luz irradiada se ensancha y se acopla al cuerpo (1) de vidrio.

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7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios (19, 20) de iluminación para la iluminación de la primera y/o la segunda superficie (2, 3) del cuerpo (1) de vidrio y los medios (8, 9) de captación de imagen para la captación de la imagen se ajustan de manera coordinada en sentido transversal a la dirección predefinida (x) para adaptarse a una dimensión exterior del cuerpo de vidrio y una silueta del cuerpo (1) de vidrio se reproduce sobre una matriz de elementos fotosensibles (31) en intervalos de tiempo, durante los que no 45 se capta la imagen, para identificar los bordes del cuerpo (1) de vidrio, captándose la imagen para la detección de burbujas y/o inclusiones de tal modo que quedan suprimidas las contribuciones de señales de los bordes identificados de esta forma.

8. Procedimiento para la fabricación de cuerpos de vidrio con una densidad máxima predeterminada de 50 burbujas y/o inclusiones, en el que

a) una barra (1) de vidrio, que presenta una primera superficie (2) y una segunda superficie (3) separada de ésta que son distintas a los lados frontales de la barra (1) de vidrio, se pone a disposición y se mueve en una dirección predefinida (x) por delante de medios (8, 9) de captación de imagen; 55

b) la densidad de las burbujas y/o inclusiones se determina mediante la realización de los siguientes

pasos:

b1) un rayo (15, 16) de luz de iluminación se acopla en una zona (17, 18) de acoplamiento sobre la primera o la segunda superficie (2, 3) a la barra (1) de vidrio de tal modo que la luz (27, 28) se propaga por reflexión múltiple en la primera y la segunda superficie (2, 3) 5 en la dirección predefinida (x) en la barra de vidrio, acoplándose el rayo de luz de iluminación en la zona (17, 18) de acoplamiento en una dirección transversal a la dirección predefinida (x);

b2) en un volumen (7) de observación, separado de la zona de acoplamiento en la dirección predefinida (x), se capta una imagen de la primera o la segunda superficie (2, 3) de la 10 barra de vidrio y

b3) la imagen se evalúa para la detección de las burbujas y/o inclusiones a fin de determinar la densidad de las burbujas y/o inclusiones, provocando al menos un diafragma (21, 22) con un orificio, a través del que se extiende el cuerpo (1) de vidrio y se mueve el cuerpo (1) de vidrio por delante del volumen (7) de observación, una separación tal entre el 15 volumen (7) de observación y la zona (17, 18) de acoplamiento que la imagen se detecta en una disposición de campo oscuro;

c) la barra (1) de vidrio se separa en la dirección predefinida (x) en cuerpos de vidrio y

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d) se clasifican aquellos cuerpos de vidrio, para los que se determina una densidad de burbujas y/o inclusiones en la barra de vidrio mayor que la densidad máxima predeterminada.

9. Dispositivo para la detección de burbujas y/o inclusiones en un cuerpo (1) de vidrio, especialmente en una pared (4) de un tubo de vidrio, que presenta una primera superficie (2) y una segunda superficie (3) separada de 25 ésta, con:

medios (21, 22) de acoplamiento de luz para acoplar un rayo (15, 16) de luz de iluminación en una zona (17, 18) de acoplamiento al cuerpo de vidrio de tal modo que la luz (27, 28) se propaga por reflexión múltiple en la primera y la segunda superficie (2, 3) en una dirección predefinida (x) en el cuerpo de vidrio, y con al menos un medio (8, 9) de 30 captación de imagen para captar en un volumen (7) de observación, separado de la zona (17, 18) de acoplamiento en la dirección predefinida (x), una imagen de la primera o la segunda superficie (2, 3) del cuerpo (1) de vidrio que se evalúa para la detección de las burbujas y/o inclusiones, caracterizado porque está previsto un medio (v) de transporte para mover el cuerpo (1) de vidrio en la dirección predefinida (x) por delante del respectivo medio (8, 9) de captación de imagen y porque los medios (21, 22) de acoplamiento de luz están diseñados para acoplar el rayo (15, 35 16) de luz de iluminación sobre la primera o la segunda superficie (2, 3) al cuerpo (1) de vidrio de modo que la luz (27, 28) se propaga por reflexión múltiple en la primera y la segunda superficie (2, 3) en la dirección predefinida (x) en el cuerpo de vidrio, acoplándose el rayo de luz de iluminación en la zona (17, 18) de acoplamiento en una dirección transversal a la dirección predefinida (x), estando previsto al menos un diafragma (21, 22) con un orificio, a través del que se extiende el cuerpo (1) de vidrio y se mueve el cuerpo (1) de vidrio por delante del volumen (7) de 40 observación, separando el diafragma el volumen (7) de observación de la zona (17, 18) de acoplamiento de tal modo que la imagen se detecta en una disposición de campo oscuro.

10. Dispositivo según la reivindicación 9 con al menos dos medios (21, 22) de acoplamiento de luz para acoplar la luz en al menos dos zonas (17, 18) de acoplamiento al cuerpo (1) de vidrio, estando separados los medios 45 de acoplamiento de luz a distancias iguales (X1, X1') respectivamente en la dirección predefinida (x) y previstos simétricamente respecto al volumen (7) de observación.

11. Dispositivo según la reivindicación 9 ó 10, en el que una pluralidad de medios (8, 9) de captación de imagen están repartidos alrededor de la primera o la segunda superficie (2, 3), que configura una superficie 50 circunferencial exterior del cuerpo de vidrio, para captar la imagen de un cuerpo (1) de vidrio configurado en forma de varilla o tubo y extendido longitudinalmente en la dirección predefinida (x).

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que el respectivo medio (8, 9) de captación de imagen comprende respectivamente una matriz (30) de elementos fotosensibles (31) para detectar con 55 resolución espacial las burbujas y/o inclusiones en el cuerpo (1) de vidrio, siendo la matriz (30) una matriz unidimensional de elementos fotosensibles (31) que en la dirección predefinida (x) son más largos que en la

dirección transversal a ésta.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que los medios (21, 22) de acoplamiento de luz y los medios (8, 9) de captación de imagen se pueden ajustar de manera coordinada en sentido transversal a la dirección predefinida (x) para adaptarse a una dimensión exterior del cuerpo (1) de vidrio. 5

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13 que comprende asimismo un medio (12) de generación de silueta, captándose de forma sincronizada la imagen de la primera o la segunda superficie del cuerpo de vidrio y reproduciendo el medio de generación de silueta en intervalos de tiempo, durante los que no se capta ninguna imagen para la detección de burbujas y/o inclusiones, una silueta del cuerpo (1) de vidrio sobre el 10 medio (8, 9) de captación de imagen, así como una unidad de evaluación de imagen que está diseñada para identificar los bordes del cuerpo (1) de vidrio a partir de la imagen de la silueta y suprimir las contribuciones de señales de los bordes identificados de esta forma en la imagen para la detección de las burbujas y/o inclusiones de la primera o la segunda superficie del cuerpo (1) de vidrio.

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15. Dispositivo para la fabricación de cuerpos de vidrio con una densidad máxima predeterminada de burbujas y/o inclusiones a partir de una barra (1) de vidrio que presenta una primera superficie (2) y una segunda superficie (3) separada de ésta, con:

a) un dispositivo para la detección de burbujas y/o inclusiones en la barra de vidrio que comprende: 20

a1) medios (21, 22) de acoplamiento de luz para acoplar a la barra de vidrio un rayo (15, 16) de luz de iluminación en una zona (17, 18) de acoplamiento sobre la primera o la segunda superficie (2, 3) de la barra de vidrio de tal modo que la luz (27, 28) se propaga por reflexión múltiple en la primera y la segunda superficie (2, 3) en una dirección 25 predefinida (x) en la barra de vidrio, acoplándose el rayo de luz de iluminación en la zona (17, 18) de acoplamiento en una dirección transversal a la dirección predefinida (x), y

a2) al menos un medio (8, 9) de captación de imagen para captar en un volumen (7) de observación, separado de la zona (17, 18) de acoplamiento en la dirección predefinida 30 (x), una imagen de la primera o la segunda superficie (2, 3) de la barra (1) de vidrio que se evalúa para la detección de las burbujas y/o inclusiones, estando previsto al menos un diafragma (21, 22) con un orificio, a través del que se extiende el cuerpo (1) de vidrio y se mueve el cuerpo (1) de vidrio por delante del volumen (7) de observación, separando el diafragma el volumen (7) de observación de la zona (17, 18) de 35 acoplamiento de tal modo que la imagen se detecta en una disposición de campo oscuro,

b) un medio (v) de transporte para mover la barra (1) de vidrio en la dirección predefinida (x) por delante del medio (8, 9) de captación de imagen, 40

estando prevista una unidad de evaluación de imagen para sobre la base de la imagen captada de la primera o la segunda superficie de la barra (1) de vidrio determinar una densidad de burbujas y/o inclusiones en la barra de vidrio y estando previsto un dispositivo de separación y clasificación para separar la barra (1) de vidrio en la dirección predefinida (x) en cuerpos de vidrio y clasificar aquellos cuerpos de vidrio, para los que se determina una densidad 45 de burbujas y/o inclusiones en la barra de vidrio mayor que la densidad máxima predeterminada.