Sistema de control automático vibro-acústico para identificación de envases de vidrio defectuosos.

Se describe un sistema específicamente concebido para el control vibro-acústico en envases de vidrio,

para la identificación de envases defectuosos. El sistema incluye un medio de golpeo suave del envase para excitarlo mecánicamente, tal como una varilla metálica delgada, medios captadores de la vibración tal como un vibrómetro láser o un micrófono direccional, medios de tratamiento de la señal generada mediante un software capacitado para descomponer dicha señal y extraer la frecuencia de resonancia natural del envase, y medios de comparación con las frecuencias naturales de vibración memorizadas para identificar envases de vidrio con defectos.

Objeto de la Invención La presente invenc:ión se refiere a un sistema de control automático vibro-acústico para identificación de envases de vi drio defectuosos, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos Y' utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica .

Más en particular, :La invención propone el desarrollo de un sistema que implementa un dispositivo Y' un proceso aplicables a la detección de envases de vidrio con algún tipo de defecto originado durante el proceso de fabricación de los mismos, medianti2: el análisis de la frecuencia natural de vibración del envase de vidrio cuando es objeto de excitación mecánica, por ejemplo mediante golpeo de la superficie de la botell a con una varill a delgada metál ica que dé lugar a la emisión de una vibración origen del sonido típico del vidrio . El sistema está inherentemente capacitado para detecta:r e identificar los envases de vidrio defectuosos en la propia línea de producción .

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido, obviamente, dentro del sector industrial dedicado a l a fabricación de botellas, contenedores o envases de vidrio en general .

Antecedentes y Sumario de la Invención Se conoce en general el hecho de que la fabricación de botellas de vidrio se reélliza a temperaturas elevadas para permitir que e l vidrio, en estado de fusión , pueda ser mol deado con l a forma dE! la botel la . Como consecuencia de l as tensiones térmicas experimentadas por l os cambios de temperatura más o menos bruscos a los que se sometido el material , es normal que con una c i erta frecuencia se produzcan defectos en alqunos de l os envases que l os hacen inadecuados para su uso. Los envases con defecLos deben ser

separados del resto, para lo cual se utilizan en la

actual idad máquinas de inspección automática basadas

fundamentalmente en cali bres mecánicos que entran en

contacto directo con el envase, y en sistemas de visión

a r tificial que analizan fotografías digitales para detectar defectos visibles .

Los costes de adquisición y mantenimiento de los s i stemas actuales encargados de realizar estas func i ones de detección de defectos en envases de vidrio, son elevados, y además se requiere una formación elevada y durante un tiempo considerable del personal especializado que va a encargarse de su utilización, mantenimiento y ajuste, con resultados que conducen normalmente a aspectos de fiabil i dad y efi cacia incompletos que con mucha frecuencia dan como resultado errores tales como la val idación de envases con defectos o , por el contrario, el rechazo de envases que son conformes y no pre~entan defecto alguno.

Además , hay que tener en cuenta que l a evolución en e l diseño de l os envases hace que éstos respondan cada vez· a características más personalizadas , con formas que en muchas ocasiones se apartan de las puramente cilíndricas, y con la incorporación de 9rabados , lo que dificulta aún más la detecci ón de defectos con las técnicas actuales, agudizando estos problemas que repercuten en la cal idad final de los envases, y en el rendimiento y el coste de los procesos, haci endo necesario, en ocasiones , un sobrecoste

adicional de personal, en línea o posterior al embalaje del

producto, para la realización de una selección manual.

Existe por tanto una multiplicidad de inconvenientes

5 asociados a las técnicas actuales de producción de envases

de vidrio que es necesario solventar en beneficio de la

agilídad del proceso, de la calidad del producto

resultante, y de los cos1:es de mano de obra asociados a la

fabricación e inspección de este tipo de artículos .

10

La presente invención se ha propuesto como objetivo

principal el diseño y provisión de un sistema con el que se

aporten soluciones eficaces a los problemas de la técnica

actual, mencionados de forma general somera en lo que

lS antecede. Este objetivo ha sido plenament e alcanzado

mediante el sistema de control automático vibro-acústico

para identificación de envases defect uosos, específIcamente

para objetos constituidos por botellas u otros envases de

vidrio, preconizado por la presente invención, y cuyas

20 características esenciales aparecen recogidas en la porción

caracterizadora de la reivindicación 1 anexa .

En esencia , el sistema propuesto por la presente

invención se implementa mediante un conjunto de

25 disposit ivos destinados a provocar la vibración del envase

en la línea de fabricación , recoger la vibración o en su

caso e l sonido generado por la vibración, tratar la señal

generada mediant e una aplicación de software adecuada, y

comprobar comparativament'2 los resultados del análisis para

30 determinar si la botella analizada es o no conforme . La

determinación de una botella no conforme puede conllevar la

eyección automática de la línea de producción o bien, como

alternativa , la bot ella debidamente identificada puede

permanecer en la línea de producción para una posterior

35 comprobación adicional.

Para la ejecución de las funciones mencionadas

anteriormente se ha previsto la utilización de medios tales

como un elemento de golpeo suave de la superficie de las

botellas, como por ejemplo una varilla metálica delgada; un

5 medio captador de la vibración del envase , tal como un

vibrómetro láser o en su caso un micrófono direccional: un

medio de tratamiento dE~ señal , especifico para señales

vibro-acústicas , con una aplicación de software instalada

en un dispositivo de soporte, capacitada para descomponer

10 la señal con vistas a identificar los armónicos y las

frecuencias de resonancia, entre las que predomina la

frecuencia de resonancia natural del envase, y medios de

tratamiento de información y presentación al usuario.

IS Como se compr enderá, con un s i stema como el propuesto

por la presente invención, se simplifica notablemente el

proceso de identificación de envases de vidrio con algún

tipo de defecto, con ventajas importantes del tipo de las

que se mencionan a continuación:

20

Detección de una gran variedad de defectos que

eventualmente afectan a la masa, la estructura o la

forma del envase, con una fiabilidad y una eficaci a

muy elevadas, especialmente en relación con defectos

2S principales que oriqinen rotur~s y posiblemente sean

criticos muy desarrollados , sin verse afectada por la

dificultad en r otar o inspeccionar vi sualmente el

envase;

Coste sensiblemente inferior a los de los medios

30 actuales de filtrado;

Simplicidad en la operación de cambio de fabricación ,

sin necesidad de cambios mecánicos ni ajustes

complicados , y de forma prácticamente inmediata en el

tiempo;

3S Sencillez en la concepción del e quipo , sin

complicaciones eléctricas ni mecánicas, y sin

necesidad de numerosos y costosos repuestos, y

Sencillez de ajustes , sin necesidad de intervención de

operarios de alta cualificación .

s

De acuerdo con la invención, el sistema que se

describe resulta especialmente apropiado para detectar de

manera eficaz problemas asociados a petaduras de fondo,

cuerpos y fondos rajados , asi como para muestrear grandes

10 tamaños de muestras con una alta fiabi lidad.

Breve Descripción de los I) ibujos

Estas y otras cal:acteristicas y ventajas de la

invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir

lS de la descripción detallada que sigue de un ejemplo de

realización preferida de la misma , dado únicamente a titulo

ilust ra t ivo y no limitativo, con referencia a las

representaciones esquemáticas de los dibujos que se

acompañan, en los que :

20

La Figura 1 es una ilustración de un grupo de botellas

alineadas , en el que una de las botellas muestra , a modo de

ejemplo, un defecto concreto de fabricación, y

2S

La Figura 2 es. una i lustración genérica de un ejemplo

de implementación de un sistema conforme a la invención .

Descripción de una Forma de Realización Preferida

Tal y como se ha dicho, la presente invención tiene

30 como objetivo el desarrollo de un sistema mediante el que

resulte posible identificar, de forma rápida simple y

efi caz, un envase o botella de v i drio que muestre algún

defecto de fabricaci ón con el fin de que pueda ser

retirada, si procede, ele la linea de fabricación . Un

3S ejemplo de materi alización del concepto anterior aparece

representado gráficamente en la Fi gura 1 de los dibujos, en la que...

l . -Sistema de cont rol automático vibro-acústico para identificación de envases de vidri o defectuosos, específicamente un sistema de control automático diseñado para la detección de envases o botellas de vidri o (1 ' ) con algún tipo de defecto originado durant e el proceso de fabricación , que comprende :

un dispositivo de excit ación mecánica de un envase o botella de vi drio (1 ; l ' ) en la línea de producción, mediante un suave golpeo de la superficie de la botella;

un dispositivo de captación de la señal vibratoria generada por la botella de vidrio ( 1; l ' ) como consecuencia de la acción de golpeo;

un medio (5) de tratamiento de l a señal capt ada, con una aplicación de software especí fica para la descomposi c i ón de la señal en cuanto a armónicos y frecuencias de resonancia, para selección de la frecuencia de resonanci a natural del envase y comparaci ón con las frecuencias previamente almacenadas, y

un medio de tratamiento de informaci ón y presentación de resultados, tal como un ordenador (6) y su monitor (7) correspondiente .

2. Si stema según la reivindicación 1, caract erizado porque el di sposi tivo de excit ación mecánica encargado de golpear la superfi cie de la botella (1 ; 1' ) consiste esencialmente en una varil la (3) metálica delgada .

3. -Si stema según las reivindi caciones 1 Y 2, caracterizado porque el disposit ivo encargado de captar la señal vibratoria generada por la botella (1 ; 1' ) t ras ser golpeada suavemente por la varilla (3) metálica delgada consiste en un vi brómetro láser (4) o en su caso un

micrófono direccional.

s