Inspección óptica de contenedores para detectar la inclinación de un contenedor.

Aparato para inspeccionar la inclinación de un contenedor de vidrio (34) que tiene un fondo de contenedor (62),

el cual incluye:

una o más fuentes de luz (50) para dirigir la luz sobre el contenedor,

uno o más sensores de luz (54) para recibir luz del contenedor,

un procesador de información (56) para determinar la inclinación del contenedor, y

medios (24, 26, 28) para sostener un contenedor de vidrio (34) en posición y para hacer rotar el contenedor alrededor de un eje (A) y una placa de deslizamiento (22) sobre la cual el fondo del contenedor (62) descansa durante la rotación y para soportar el fondo de contenedor (62) en una posición en o cerca de los focos de la óptica de medición,

en donde dicha una o más fuentes de luz (50) están, posicionadas por debajo de la placa de deslizamiento (22) para dirigir la energía lumínica sobre el inferior (62) del contenedor (34) en dichos medios (24, 26, 28) para soportar un contenedor de vidrio (34) en posición y para hacer rotar el contenedor alrededor de un eje (A),

en donde dicho uno o más sensores de luz (54) están posicionados por debajo de la placa de deslizamiento (22), para recibir porciones de la energía lumínica de dicha una o más fuentes de luz (50) reflejadas desde el fondo del contenedor (62), en donde dicha una o más fuentes de luz (50) están posicionadas para dirigir la energía lumínica sobre diferentes puntos sobre el fondo del contenedor (62) y en donde dicho uno o más sensores de luz (54) están posicionados para recibir porciones de la energía lumínica desde dichos diferentes puntos sobre el fondo del contenedor (62) y

en donde el aparato incluye medios (30) acoplados al procesador de información (56) y los medios (24, 26, 28) para sostener un contenedor de vidrio (34) en posición y para hacer rotar el contenedor (34) alrededor de un eje (A), y en donde dicho procesador de información (56) está acoplado a dichos uno o más sensores de luz (54) y está adaptado para ser provisto con señales electrónicas desde dichos medios (30) que son indicativos de la rotación angular del contenedor (34) y para comparar las lecturas de los diferentes puntos sobre el fondo del contenedor (62) para medir la inclinación del contenedor (34) determinando, como una función combinada de dichas energía lumínica reflejada y rotación del contenedor, la separación del fondo del contenedor (62) desde un plano perpendicular a dicho eje (A).

Inspección óptica de contenedores para detectar la inclinación de un contenedor

Campo de la invención La presente invención se relaciona en general con la inspección de contenedores de vidrio, y más particularmente con un aparato de inspección óptica y un método para inspeccionar la inclinación de un contenedor de vidrio y otros aspectos de la superficie inferior del contenedor de vidrio.

Antecedentes de la invención En la manufactura de artículos de vidrio, tales como contenedores de vidrio, pueden ocurrir diversas anormalidades o variaciones que afectan la aceptabilidad comercial de los contenedores. Estas anormalidades, denominadas “variaciones comerciales”, pueden involucrar uno de numerosos atributos del contenedor. Por ejemplo, las variaciones comerciales pueden incluir características dimensionales del contenedor en la parte inferior del contenedor o superficie de soporte, en el acabado del contenedor, o en la superficie de sellamiento del contenedor, también pueden incluir variaciones tales como incrustaciones o grietas dentro del acabado del contenedor, para el lateral o parte inferior. Es práctica convencional moldear indicios en cada contenedor que sean indicativos del molde de origen del contenedor para propósitos de inspección y control de calidad. Así, frecuentemente es útil proveer equipos de inspección capaces de inspeccionar los contenedores en cuanto a sus variaciones comerciales, indicios de molde u otras características que garanticen la inspección. El término inspección se utiliza en su sentido más amplio para abarcar cualquier observación óptica, electroóptica, mecánica o eléctrica o acoplamiento con el contenedor para medir o determinar una característica potencialmente variable, incluyendo pero no necesariamente limitándose a códigos de molde y variaciones comerciales.

Un ejemplo de un aparato de inspección se muestra en la Patente de los Estados Unidos No. 3, 313, 409, la cual divulga un aparato para inspeccionar contenedores de vidrio en el cual una rueda de estrella transporta los contenedores en secuencia a través de una serie de estaciones de inspección. En una de las estaciones de inspección, la inclinación del contenedor es inspeccionada poniendo en contacto la superficie de soporte sobre la base del contenedor con un par de rodillos opuestos diametralmente. Como se divulga en la Patente de los Estados Unidos 4, 433, 785, los rodillos están acoplados a transformadores diferenciales variables lineales (LVDT) para proveer señales a medida que el contenedor rota. Estas señales se procesan para indicar el apartamiento de la superficie de soporte de un plano y/o el apartamiento de la perpendicularidad al eje de rotación. Otro aparato para transportar contenedores a través de una serie de estaciones de inspección está divulgado en la Patente de los Estados Unidos 6, 581, 751.

La JP 4-118546 describe un sistema que detecta defectos en la sección inferior de una botella. La Patente de los Estados Unidos 5, 730, 298 describe un proceso para retirar botellas plásticas retornables de la circulación. Un instrumento de láser obtiene señales que contienen información interpretable sobre la cantidad y profundidad de grietas por tensión en la parte inferior de una botella plástica que va a ser reciclada.

La Patente de los Estados Unidos 4, 580, 045 describe un aparato para la inspección de material de vidrio en cuanto a inclinaciones y choques. Se disponen fuentes de luz por encima del fondo de la botella y una cámara observa si la abertura de la botella es concéntrica con la base.

La EP 1 118 854 A1 (correspondiente a la US 6, 256, 095) divulga un sistema óptico para inspeccionar la superficie de sellamiento de un contenedor, que comprende un transportador que incluye típicamente una rueda de estrella y una placa de deslizamiento, y que están dispuestas de tal manera y conectadas a una fuente de contenedores moldeados de forma que haya contenedores sucesivos en posición en la estación de inspección de superficie de sellamiento. Un dispositivo de rotación de la botella, tal como un rodillo de guía, es posicionado para enganchar cada contenedor en secuencia en la estación de inspección de la superficie de sellamiento, y para rotar el contenedor alrededor de su eje central a medida que el contenedor se mantiene en posición fija por parte del transportador. Se acopla un codificador al mecanismo de rotación del contenedor para proveer señales indicativas sobre incrementos en la posición angular. Una fuente de luz y una cámara están posicionadas por encima de la superficie de sellamiento del contenedor en la estación de inspección para dirigir un haz colimado estrecho de energía lumínica hacia abajo en un ángulo agudo sobre la superficie de sellamiento y para recibir esa porción del haz reflejado desde la superficie de sellamiento, respectivamente. Un procesador de información recibe señales de un codificador indicativas de incrementos de la rotación del contenedor. La cámara funciona como un sistema de imágenes completo de tal manera que reúna sobre el sensor no solamente la energía lumínica reflejada desde un plano paralelo a pero desplazado desde la posición nominal de la superficie de sellamiento, y así indicativa de una baja o alta superficie de sellamiento, pero también la energía lumínica reflejada desde superficies de sellamiento anguladas y potencialmente indicativa de una superficie deformada o inclinada.

Aunque el aparato de inspección divulgado en las patentes anotadas anteriormente, y asignadas al presente solicitante, han disfrutado de éxito comercial sustancial, aún hay mejoras deseables. Los rodillos están en contacto

con el fondo del contenedor, y están sujetos a desgaste mecánico e inexactitud. Los tamaños de los rodillos pueden limitar los tamaños de contenedores con los cuales pueden ser empleados, y pueden afectar el tamaño (resolución) de las variaciones que pueden ser detectadas. Por lo tanto es un objetivo general de la presente invención proveer un aparato y método para inspeccionar contenedores que apunte y supere las deficiencias antes mencionadas en la técnica, y que pueda ser usado para inspeccionar el fondo o superficie de soporte del contenedor.

Resumen de la invención Un aparato para inspeccionar la inclinación de un contenedor de vidrio que tiene una superficie de contenedor de acuerdo con un aspecto de la presente invención incluye:

una o más fuentes de luz para dirigir luz hacia el contenedor,

uno o más sensores de luz para recibir luz desde el contenedor,

un procesador de información para determinar la inclinación del contenedor, y

medios para sostener un contenedor de vidrio en posición y para hacer rotar el contenedor alrededor de un eje y una placa de deslizamiento sobre la cual descansa el fondo del contenedor durante la rotación y para soportar el fondo del contenedor en una posición o cerca a los focos de la óptica de medición,

en donde dicha una o más fuentes de luz están posicionadas por debajo de la placa de deslizamiento, para dirigir la energía lumínica sobre el fondo del contenedor en dicho medio para sostener un contenedor de vidrio en posición y para hacer rotar el contenedor alrededor de un eje,

en donde dichos uno o más sensores de luz están posicionados por debajo de la placa de deslizamiento, para recibir porciones de la energía lumínica desde dichas una o más fuentes de luz reflejadas desde el fondo del contenedor, en donde dichas una o más fuentes de luz están posicionadas para dirigir la energía lumínica sobre diferentes puntos del fondo del contenedor y donde dichos uno o más sensores están posicionados para recibir porciones de la energía lumínica desde dichos diferentes puntos sobre el fondo del contenedor, y en donde el aparato incluye medios acoplados al procesador de información y los medios para sostener un contenedor de vidrio en posición y hacer rotar el contenedor alrededor de un eje, y en donde dicho procesador de información está acoplado a dichos uno o más sensores de luz, y está adaptado para ser provisto con señales electrónicas para dichos medios que son indicativas de la rotación angular del contenedor y para comparar las lecturas de los diferentes puntos sobre el fondo del contenedor para medir la inclinación del contenedor determinando, como función combinada de dicha energía lumínica reflejada y la rotación del contenedor, la separación del fondo del contenedor de un plano perpendicular a dicho eje.

El contenedor preferiblemente se mantiene en posición y se hace rotar alrededor de un eje mediante un rodillo de guía que impulsa al contenedor contra rodillos de respaldo espaciados axialmente de tal forma que se defina un eje promedio de rotación... [Seguir leyendo]

1. Aparato para inspeccionar la inclinación de un contenedor de vidrio (34) que tiene un fondo de contenedor (62) , el cual incluye:

una o más fuentes de luz (50) para dirigir la luz sobre el contenedor,

uno o más sensores de luz (54) para recibir luz del contenedor,

un procesador de información (56) para determinar la inclinación del contenedor, y

medios (24, 26, 28) para sostener un contenedor de vidrio (34) en posición y para hacer rotar el contenedor alrededor de un eje (A) y una placa de deslizamiento (22) sobre la cual el fondo del contenedor (62) descansa durante la rotación y para soportar el fondo de contenedor (62) en una posición en o cerca de los focos de la óptica de medición,

en donde dicha una o más fuentes de luz (50) están, posicionadas por debajo de la placa de deslizamiento (22) para dirigir la energía lumínica sobre el inferior (62) del contenedor (34) en dichos medios (24, 26, 28) para soportar un contenedor de vidrio (34) en posición y para hacer rotar el contenedor alrededor de un eje (A) ,

en donde dicho uno o más sensores de luz (54) están posicionados por debajo de la placa de deslizamiento (22) , para recibir porciones de la energía lumínica de dicha una o más fuentes de luz (50) reflejadas desde el fondo del contenedor (62) , en donde dicha una o más fuentes de luz (50) están posicionadas para dirigir la energía lumínica sobre diferentes puntos sobre el fondo del contenedor (62) y en donde dicho uno o más sensores de luz (54) están posicionados para recibir porciones de la energía lumínica desde dichos diferentes puntos sobre el fondo del contenedor (62) y

en donde el aparato incluye medios (30) acoplados al procesador de información (56) y los medios (24, 26, 28) para sostener un contenedor de vidrio (34) en posición y para hacer rotar el contenedor (34) alrededor de un eje (A) , y en donde dicho procesador de información (56) está acoplado a dichos uno o más sensores de luz (54) y está adaptado para ser provisto con señales electrónicas desde dichos medios (30) que son indicativos de la rotación angular del contenedor (34) y para comparar las lecturas de los diferentes puntos sobre el fondo del contenedor (62) para medir la inclinación del contenedor (34) determinando, como una función combinada de dichas energía lumínica reflejada y rotación del contenedor, la separación del fondo del contenedor (62) desde un plano perpendicular a dicho eje (A) .

2. El aparato definido en la reivindicación 1 en donde el contenedor (34) que va a ser inspeccionado incluye moleteado (134, 136) alrededor del fondo del contenedor (62) , y dicho procesador de información (56) responde a dicha energía lumínica reflejada para determinar la profundidad de dicho moleteado.

3. El aparato definido en la reivindicación 1 o 2 en donde dicho procesador de información (56) incluye un preprocesador (96) para barrer dicho sensor de luz (54) en primeros incrementos de rotación del contenedor, y un procesador principal (98) para recibir los datos de barrido de dicho procesador en segundos incrementos de rotación del contenedor superiores a dichos primeros incrementos.

4. El aparato definido en la reivindicación 1, 2 o 3, en donde dichos medios (24, 26, 28) para soportar el contenedor en posición y hacer rotar el contenedor alrededor de un eje (A) incluye rodillos de respaldo (26, 28) espaciados para enganchar externamente el contenedor, y un rodillo de guía (24) para enganchar y hacer rotar el contenedor mientras mantiene el contenedor contra dichos rodillos (26, 28) de respaldo de tal manera que se defina un eje promedio (A) de rotación como función de la geometría del contenedor y el espaciado entre dicho rodillos (26, 28) de respaldo.

5. El aparato definido en la reivindicación 1, 2, 3 o 4 que comprende dos de dichas fuentes de luz (50) y dos de dichos sensores de luz (54) posicionados en pares o lados diametralmente opuestos de dicho eje (A) , respondiendo dicho procesador de información (56) a la compresión de salidas de dichos sensores de luz (54) para indicar la inclinación del contenedor (34) .

6. El aparato definido en cualquier reivindicación precedente para inspeccionar un fondo de contenedor (62) que tiene una pluralidad de moleteados, en donde dichos fuente de luz (50) y sensor (54) son tales que los moleteados hacen que dicho sensor de luz (54) reciba reflexiones no continuas desde un pico de moleteado (134) y un valle de moleteado (136) .

7. El aparato definido en la reivindicación 6 en donde dicha señal de salida del sensor al menos incluye primeras salidas que representan reflexiones desde el pico moleteado (134) y segundas salidas que representan reflexiones desde el valle de moleteado (136) .

8. El aparato definido en la reivindicación 7 en donde dicho procesador de información (56) está adaptado para utilizar dichas primeras salidas para determinar la inclinación del contenedor.

9. El aparato definido en la reivindicación 7 u 8 en donde dicho procesador de información (56) está adaptada para utilizar tanto dicha primera como dicha segunda salida para determinar la profundidad del moleteado.

10. El aparato definido en cualquier reivindicación precedente en donde dicho procesador de información (56) está adaptado para generar una expresión sinusoidal representativa del diferencial de altura entre dos posiciones espaciadas sobre el fondo del contenedor (62) .

11. El aparato definido en la reivindicación 10 en donde dicho procesador de información (56) está adaptado para utilizar una técnica de ajuste por mínimos cuadrados para derivar valores para una o más variables de dicha expresión sinusoidal.

12. El aparato definido en la reivindicación 11, en donde dicho procesador de información (56) está adaptado para utilizar dichos valores derivados para determinar la inclinación del contenedor.

13. El aparato definido en la reivindicación 11 o 12 en donde dicho procesador de información (56) está adaptado para utilizar un método de búsqueda repetitiva para determinar un ciclo sinusoidal para dicha expresión sinusoidal.

14. El aparato definido en la reivindicación 13 en donde dicho método de búsqueda repetitiva es una búsqueda de sección dorada.

15. El aparato definido en la reivindicación 11 en donde dicho procesador de información (56) también está adaptado para utilizar un proceso de selección que involucra puntos de datos mínimo/máximo para mejorar la eficiencia de la técnica de ajuste por mínimos cuadrados.

16. Un método para inspeccionar un fondo de contenedor de vidrio (62) y para determinar la inclinación del contenedor de vidrio (34) , que comprende las etapas de:

(a) proveer una o más fuentes de luz (50) en un aparato de inspección de contenedor de vidrio por debajo de una placa de deslizamiento (22) del aparato de inspección y en general de cara al fondo del contenedor (62) ,

(b) proveer uno o más sensores de luz (54) por debajo de la placa de deslizamiento (22) del aparato de inspección y en general de cara al fondo del contenedor (62) ,

(c) hacer rotar el contenedor alrededor de un eje (A) , en donde el fondo del contenedor (62) descansa durante la rotación sobre la placa de deslizamiento (22) y está soportado en una posición en o cerca de los focos de la óptica de medición,

(d) hacer que una o más fuentes de luz (50) emitan luz desde debajo de la placa de deslizamiento (22) sobre el fondo de contenedor (62) el cual la refleja desde diferentes posiciones sobre el fondo del contenedor (62) ,

(e) hacer que dicho uno o más sensores de luz (54) registre las posiciones en las cuales la luz reflejada impacta dichos uno o más sensores de luz (54) , y

(f) determinar la inclinación del contenedor (34) analizando a partir de una comparación de las lecturas de los diferentes puntos del fondo del contenedor (62) y a partir de señales electrónicas que son indicativas de la rotación angular del contenedor (34) , separado de dicho fondo de contenedor (62) desde un plano perpendicular a dicho eje (A) .

17. El método definido en la reivindicación 16 en donde el fondo de contenedor (62) que está siendo inspeccionado tiene una superficie moleteada.

18. El método definido en la reivindicación 16 en donde la etapa (e) incluye comprimir datos a partir de dichos datos de posición registrados.

19. El método definido en la reivindicación 16 en donde dicha tapa (f) incluye utilizar una expresión sinusoidal para modelar el fondo de contenedor (62) del contenedor (34) .

20. El método definido en la reivindicación 16 en donde una o más variables de dicha expresión sinusoidal se resuelve utilizando una técnica de ajuste por mínimos cuadrados.