专利名称：瓶口裂缝的检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及由于商业变化而影响瓶子光学性质的瓶的检测，特别涉及用于检测半透明瓶子瓶口中水平和竖直裂缝的方法及仪器。
在诸如玻璃瓶及广口瓶的瓶子生产中，各种形式的异常发生在瓶子的侧壁，根，底，肩，颈及瓶口。这些异常在现有技术中被称为“工业变化”，它可以影响瓶子的商业合格性。人们已提出使用光电检测技术用于检测影响瓶子光学性能的工业变化。其基本原理是设置一光源，使光对准瓶子，设置一摄像机用以接收被光源照射过的瓶子各部分相互作用后形成的光线。瓶子被光源照射部分上的工业变化被入射在传感器上的光能的强度变化所检测。瓶子工业变化的检测依赖变化的类型会导致瓶子的剔除。例如，瓶子侧壁或瓶口中的镜样裂缝能导致瓶子的压力集中和破裂，从而正常地自动导致瓶子与尺寸或位置无关的剔除。另一方面，瓶口内的尺寸很小的水泡是可以接受的。
在制瓶工艺中，所谓“瓶口”通常指得是瓶子中限定瓶嘴的那一部分。例如，在一个瓶子中，瓶口包括带有螺纹和/或球环以容纳瓶盖的瓶颈部分，以及环绕瓶嘴的颈部的上表面，所谓的“密封面”，而盖靠着该面固定。
美国专利4,378,493，本申请的受让方，公开了一种用于检测瓶子的仪器和方法，其中玻璃瓶被顺序输送经过多个位置，在多个位置上瓶子经物理光学检测。不同的机械和光电检测在相继位置被完成，通常是每一位置有一检测。所完成的检测的数量由仪器中位置的数量所限定。
美国专利5,200,801，也是本申请的受让方，公开了一种方法和仪器，它能够在一个检测位置完成半透明瓶子瓶口中垂直裂缝的检测。来自于瓶口外部与瓶子轴线成横向的光源射向瓶口一个小于整个瓶口周长的角度范围。区域配置的摄像机与瓶子轴线成一定角度设置以接收瓶口被照射部分的图像。摄像机对应于光源进行调整以便瓶口中的竖直裂缝将来自于光源的光线反射到摄像机，从而产生整个黑暗背景上的裂缝的亮场图像。瓶口的垂直裂缝随着反射光线的变化被检测。使用区域配置的传感器使垂直裂缝相应于瓶口半径更大角度范围的检测成为可能。
本发明总的目的是提供了一种检测半透明瓶子瓶口裂缝的仪器和方法，其中可以在单个检测位置对瓶口的水平和竖直裂缝进行检测，从而提高了检测工序的效率。本发明的另一目的是提供了具有上述用户满意的特征的仪器和方法，它们在不同直径的瓶口的检测方面易于调节。本发明的又一个目的是提供了一种具有上述特征的仪器和方法，它在检测水平和垂直裂缝方面较先有技术而言提高了更大角度范围。本发明的再一目的是提供了具有上述特征的用以检测半透明瓶子瓶口裂缝的方法和仪器，它在瓶口检测区域提供了一致改进的照明设备，因而削减了照射光线中的球形像差。
根据本发明目前最佳实施例的一方面，用于检测半透明瓶子瓶口裂缝的仪器包括第一光源，它对准绕轴线旋转的瓶子瓶口的第一部分发出第一光线，第二光源，它对准绕轴线旋转的瓶子瓶口的第二部分发出第二光线。第一光传感器相应于第一光源和瓶口布置以接收瓶口水平裂缝所反射的第一光线部分。第二光传感器相应于第二光源和瓶口布置以接收瓶口竖直裂缝所反射的第二光线部分。一信息处理器被连到第一和第二传感器上，第一和第二传感器随第一和第二光线的反射变化检测瓶口的水平和竖直裂缝。在本发明的最佳实施例中，第一和第二传感器包括线性排列的感应元件，它们在瓶子转速增加时被扫描。信息处理器不仅检测来自于瓶口，随入射在线性排列感应元件不同位置而变化的映像的存在，而且检测随瓶子旋转而变化的映像的角度位置。信息处理器可以将瓶口的不同裂缝类型和瓶口的不同气泡区分开，裂缝处第一光源发出的光线被反射到第一传感器或者第二光源发出的光线被反射到第二传感器，气泡处第一和第二光源发出的光线被反射到各相关联的传感器上。通过这种方式带有水平和竖直裂缝类型的瓶子被剔除，而带有气泡类型的瓶子被分析，如果气泡尺寸超过预定值则被剔除。
本发明所公开的实施例中，用于检测水平裂缝的第一光源和第一传感器被设置在一竖直面中，且最好与瓶子旋转轴共面，第三光源和第三传感器相对于第二光源和第二传感器被放置在竖直面相反侧的镜像位置。通过这种方式，相对于瓶口半径而言竖直裂缝增加了检测的角度范围。光源和传感器最好还包括菲涅耳透镜，用于进一步增加裂缝检测的角度并消除球形像差。线性排列的光感应元件相应于瓶口被观测区域装有与瓶口成一定角度以00排列的相关联透镜，于是传感器从相关联观测区域的顶部到底部聚焦。多个光源最好通过纤维光缆连接到共同的卤素灯光箱，该灯光箱有内部控制以便提供无视强度变化的连续照明，例如卤素灯泡的老化和灯泡间亮度的变化。每一光源的光导纤维束末端朝着瓶口矩形区域照射，它能适应瓶子处理中的摇晃及其它不协调。
本发明最佳实施例中用于检测水平裂缝的第一光源和传感器被设置在瓶嘴水平面上方，且位于正好与瓶子旋转轴线共面的竖直面内。第二和第三光源相对瓶子轴线以相同但相对的角度被设置在竖直面的相反两侧，瓶嘴水平面的下方。同样，第二和第三光传感器被设置在瓶嘴水平面的上方，竖直面的相反两侧。第一光源透过瓶嘴照射瓶口内表面，第一摄像机观测瓶口相反的外表面。第二和第三光源在第一光源照射区域的相反侧照射瓶口的各外部区域，且第二和第三光传感器观测透过瓶嘴照射在瓶口内表面上的相关联区域。在本发明的最佳实施例中，根据本发明的另一方面，第一光源和传感器，第二光源和传感器，及第三光源和传感器被装在相应的光学组件上，它们每一个都包含有平安装板。这些板彼此间以滑动关系被安装在组件上，且板有互锁的沟槽和销以便所有三个光学组件彼此间可同时调节以适应不同瓶口直径的瓶子。
根据本发明又一方面检测半透明瓶子瓶口裂缝的方法，该方法包括在第一和第二光线照射瓶口不同部分的同时使瓶子绕中心轴线旋转的步骤。第一和第二光传感器被设置以接收瓶口裂缝反射的第一和第二光线部分。第一和第二光传感器朝着相关联的光源和瓶口，用于接收瓶口各水平和竖直裂缝中反射的相关光线部分。瓶口中的水平和竖直裂缝随第一和第二光线被反射部分的变化而被检测。瓶口中的水平裂缝，其从第一光源反射光线到第一传感器，与从第二光源反射光线到第二传感器的竖直裂缝相区别，还与瓶口中的气泡相区别，气泡从两个光源反射光线到两个相应传感器上。
本发明连同其目的，特征及有益效果从下文的描述，及所附的权利要求和附图更易于理解，其中

图1是据本发明最佳实施例检测半透明瓶子瓶口裂缝的仪器的原理图；图2是图1示意图所描述的光学检测的顶视图；图3是图1和图2中用于检测瓶口竖直裂缝的光学检测的部分顶视图；图4是图1和图2中用于检测瓶口水平裂缝的光学检测的透视图；图5是描述各光源照射区域及图1-4中各传感器观测范围的瓶口透视图；图6是图1-4中每一光传感器上使用00光学排列的光学配置原理图7A，7B和7C用图生动地描述了本发明的操作；图8是用图描述了根据本发明实施例的竖直裂缝的检测；图9是据本发明最佳实施例的用于检测半透明瓶子瓶口裂缝的仪器的部分透视图；图10是图9中光学检测的顶视图；图11是图9和图10中光学检测的侧视图；图12是用于检测瓶口水平裂缝的光学检测部分的部分剖面的侧视图；图13和图14是用于检测瓶口竖直裂缝的光学检测部分的透视图；图15是据本发明，为了清楚的目的移走光学检测件的光学组件安装座的透视图；图16是图15所述光学检测安装座的分解透视图；图17是图15-16中光学检测安装座的顶视图；图18是大体上沿图17中线18-18的剖视图；图19是图18中所描述的安装板的一部分的放大尺寸剖视图；图20和图21是图15-17所述的安装配置部分的各顶视图和侧视图；图22和图23是检测竖直裂缝组件安装板的顶视图及侧视图；图24和图25是检测另一竖直裂缝组件安装板的顶视图及侧视图；图26是据本发明一方面的描述光学组件同时调节的原理图；图27是大体上沿图12中线27-27的剖面图。
图1-4简要描述了根据本发明目前优选实施例的用于检测瓶子32的瓶口水平裂缝和竖直裂缝的仪器30。设置一第一光源34，将第一束光线以一定角度向下穿过瓶嘴射到瓶口的相对内表面上。第一光传感器36配置在与光源34相对的瓶口侧，并观测与光源34所照射的内部区域相对区域的瓶口的外表面。正如图2(和图9-12)所示，光源34和光传感器36被配置在垂直平面38内，该垂直平面38最好与瓶子32的轴线共面。第二光源40设置在瓶子32瓶嘴水平面下方(同样在传感器36的下方)，并以一定角度向上照射瓶口的外部。第二光传感器42配置在瓶子相对侧(即竖直面38的相对侧)，以一定角度向下透过瓶嘴，观测与光源40照射区域相对区域的瓶口的内表面。同样，第三光源44配置在瓶嘴水平面的下方(同样在传感器36的下方)，并以向上的角度将相应的光束导引到瓶口外部的第三部分上。设置相应的第三光传感器46，透过瓶嘴观测与光源44照射的外部区域相对区域的瓶口的内表面。正如图2-3所示(图9-11)，光源/传感器对40、42和44、46的安装排列使彼此成镜像。
传送器50(图1)包括一星形轮(未显示)和一滑板52，传送器50被配置并连接到模制瓶源，以便将连续的瓶子32送到由仪器30限定的检测位置。传送器50可以是任何适合的形式，诸如美国专利4,230,219和4,378,493所示，且一般包括一个可旋转的星形轮，用于将瓶子连续运送到位，并在扫描操作中在固定位置支撑瓶子。瓶子旋转设备54，诸如驱动辊，被设置成在位置30与瓶子32啮合，并使瓶子绕其中心轴线旋转。编码器56被连到瓶子旋转机构上，以提供瓶子旋转增量的指示信号。另外，瓶子可以以由相同时间增量限定的恒定速度和瓶子旋转增量旋转。设置一检测器58，如光学开关，以提供瓶子32在位置30出现的指示信号。如将要描述的，一信息处理器60连接到编码器56，检测器58和用于检测瓶口中竖直裂缝和其它工业变化的传感器36、42、46上。信息处理器60还与显示器62连接，该显示器62用于将瓶子检测信息的字母与数字信号和/或图像信号提供给操作者，还与用于从传送系统上移走未通过检测的瓶子的剔除机构64连接。
正如图5所示，每一光源34、40、44照在瓶口大体呈矩形的相应部分34a、40a、44a上。如上所述，光源40、44的照射光束射在瓶口外表面上，而光源34的照射光束透过瓶嘴射在瓶口内表面上。每一照射区域34a、40a、44a都是矩形，并具有从瓶子取出沿口至瓶嘴上边缘密封表面的沿轴线方向延伸的长边。因而，瓶口的整个轴向部分被每一束光照射，且在瓶子旋转时瓶口的整个圆周被每一束光扫视。每一光传感器36、42、46包括一与瓶子旋转轴线共面的线性排列的传感器66(图6)，即本发明的最佳实施例中象素或象点的排列设置成线性排列，由512个象素点组成。每一传感器36、42、46的每一线性排列感应元件66与相应的透镜68以图6所示的所谓Scheimpflug排列安装，于是每一线性排列感应元件66聚焦在瓶口整个相对图像区。传感器36有一设置在光源34照射区34a内的图像区36a(图5)。相似地，线性排列的传感器42、46具有位于相应光源40、44的照射区40a、44a内的图像区42a、46a。传感器36、42、44的图像区最好沿着从取出沿口正下方到瓶口上边缘或密封面的瓶口整个轴向长度延伸，且其在相应光源照射区中心设置。矩形照射光束适用于容器中的误操作、振动及公差变化。
如上所述，光源34透过瓶嘴照射瓶口内表面上的区域34a。瓶口外表面上的一部分被映射到传感器36上。正如图3所示，光源40、44照射瓶口外表面，而传感器42、46透过瓶嘴映射到相对的瓶口内表面部分。在附图所示的本发明实施例中，光源34包括一对邻近的照射透镜装置70。相邻设置且彼此成一角度(图2)的两个透镜装置70的使用增大了光源34在瓶口的照射角度，并因而增大了水平裂缝检测的角度范围。可替换地，光源34可包括一单个的透镜装置，该透镜装置带有相关的宽角度的菲涅耳透镜，用以增大照射线的角度。所有的光源和传感器最好包含有菲涅耳透镜，从而低成本地增加了角度范围，并大大地减少了照射光束中的球形像差。在本发明的一个实施例中，光源34和相应的传感器36如前所述配置成在瓶子旋转轴线所在平面38内彼此相对，并相对于瓶子轴线成45°角向下导向(参见图11和12)。光源40、44设置在瓶嘴水平面下方(参见图11)，与瓶子轴线成45°角向上导向，并在竖直面38的相对侧呈35°角隔开。光传感器42、46相对于瓶子轴线呈45°角配置在瓶嘴水平面的上方(参见图11)，且彼此间呈170°角隔开，即每一个与竖直面38呈85°角。光源40、44被偏移20°，即40°摄像机的角度减去20°斜角，因而等于20°的入射角。
操作中，光源34和光传感器36彼此配合以检测瓶口内的水平裂缝，而光源/光传感器对40、42和44、46用于检测瓶口内的竖直裂缝。参见图7A-7C，图7A描述了水平检测传感器36的示例性输出，而图7B和图7C分别描述了各竖直检测传感器42、46的示例性输出。在图7A-7C的每一图中，水平尺寸处于绕瓶子的扫描增量中，而竖直尺寸处于相应的光传感器中的象素中。每一传感器36、42、46向信息处理器60提供一标准的暗区输出，与之相反，裂缝的反射呈现为亮斑或亮区。信息处理器60随瓶子旋转增量对不同的传感器进行扫描。这些扫描有效地彼此相邻地存储在计算机存储器中，以便提供瓶口的展开图像。图7A-7C提供了各传感器输出的展开图。各传感器之间的角度偏移被编程给信息处理器60以便信息处理器能根据角度位置调整展开图像。将意识到，虽然信息处理器60在图1中作为单个元件被描述，但是信息处理器可以包括多个元件，包含传感器自身的或相应传感器壳体内的信息预处理器。
图7A描述了水平裂缝传感器36的一个示例性输出，它含有表示瓶口螺纹的映像74。瓶口内的水平裂缝76可以是平的或波状的，并在裂缝邻近水平方向的每一区域提供亮输出76a、76b、76c。如上所述，与真实的水平面76d相比较，带有相应菲涅耳透镜的双透镜装置70的使用增大了水平裂缝的检测角度。图7A中还描述了一小斑点映像78。图7B描述了第一竖直裂缝传感器42的示例性输出，图7C描述了第二竖直裂缝传感器46的示例性输出。传感器42上形成的映像80(图7B)和传感器46上同时形成的映像82(图7C)可能表示邻近径向成一定角度的一个大的竖直裂缝，或模制操作时形成的瓶内的开裂缝。参见图8，转动传感器42以接收径向方向上角度42b范围上的竖直裂缝的映像，同时对传感器46进行定向以检测径向相反方向46b角度范围内的竖直裂缝的映像。角度范围42b、46b在彼此接近的径向方向上重叠，从而在瓶子给定角度位置上，两个传感器上的映像检测可以描述一竖直裂缝或者在或邻近径向方向上的其它反射变化，而在一个而不是两个传感器上的映像检测可以表示一竖直裂缝或在径向更大角度上的其它反射变化。传感器42、46还检测不同于图8所示角度范围竖直方向上的竖直裂缝的映像。
返回图7B和7C，传感器42在一角度位置接收映像84，而传感器46没有从该位置接收相应的映像(图7C)，因而表示竖直裂缝在传感器42范围内的角度位置，而不在传感器46范围内的角度位置。传感器42上(图7B)而不是传感器46(图7C)上的映像86可能表示一大的竖直裂缝，或瓶口内的偏移缝。例如，如果映像80和86是180°分开的，那么映像80和82(图7A和7B)可以解释为表示一开裂缝，而映像86可以解释为表示一偏移缝。传感器42(图7B)上的斑点映像88和传感器46(图7C)上的斑点映像90，与传感器36(图7A)上的斑点映像78处于同样的角度位置，表示在该角度位置存在气泡。气泡的存在根据其尺寸可能会也可能不会导致必须剔除瓶子。因而，水平裂缝76，开裂缝80、82或竖直缝84的检测通常导致瓶子的剔除，而对全部三个传感器上气泡映像78、88、90的检测，根据气泡尺寸与由操作者设定的预定尺寸的比较结果，可能会也可能不会导致瓶子被剔除。同样根据操作者设定的参数，偏移缝86的检测可能会也可能不会导致瓶子被剔除。预期特征的出现区域，诸如瓶子螺纹和瓶子取出沿口，可被编程到信息处理器中，于是当在预期位置检测到这些特征时，信息处理器可以忽略或抑制瓶子的剔除。
图9-27描述了根据本发明最佳实施例的仪器30的物理结构。为便于安装，仪器30被操作者作为组件装在检测机器的磁头板上，最好如上述美国专利4,230,219和4,378,493所公开的形式。如图11所示，磁头板92被设置在密封表面的高度，该密封表面绕着将被检测的瓶嘴32。第一光源34，包括透镜部件70和第一光传感器36，它们被相关的支架系统94(图12)安装到相关的安装滑板96上以便形成一第一光学组件98。第二光源44和相关的第二传感器46被相关的支架系统100(图14)安装到安装板102上以形成第二光学组件104。同样，第三光源40和相关的第三传感器42被相关的支架系统106(图13)安装到第三安装板108上以形成第三光学组件110。每一光学组件的安装支架系统包括一调节杆112(图12-14)和相关的定位螺钉113用以调整相关传感器和菲涅耳透镜的焦距。同样，每一光学组件的安装支架系统包括用以调整光源透镜部件70的位置的滑动杆114,116和相关定位螺钉115,117，及用以调整透镜部件角度方向的支架系统118。每一光源包括一个或多个被纤维光缆120(图9和27)连接到共同的光能源122上的透镜部件70。所有的光学组件98,104,110最好在工厂被调节，将光源和传感器放置在相应于彼此的合适的方向与位置上，且不需要为了修理，在没有拆卸的情况下进一步实地进行内部调整。在本发明当前的最佳实施例里，共同的光源122包括带有内部程序设计和反馈的卤素光源以维持不受线路电压，灯泡寿命或灯泡间强度变化影响的固定照明强度。共同的光源122还包含当检测仪器操作结束时用于熄灭卤素灯泡的设备。共同的光源122还包括对不同透明度的半透明玻璃瓶，即火石和琥珀玻璃进行快速调节光线强度的设备。因而，瓶子旋转的同时所有的光源34,40,44照射瓶口。在每一透镜部件70上，镜子124(图27)与纤维光缆120成一定角度设置，用以反射纤维光缆传出的光线，并通过菲涅耳透镜126照射到瓶子的相关照射区。如上所述，该照射区是矩形的，瓶口轴线方向是长边。纤维光缆随机提供穿过光缆的均匀照射。所有的光传感器36,42,46由相关电缆128(图9)通过一接线盒130连接到信息处理器60上。
根据上文概述的本发明的一个方面，本发明的光学组件彼此之间以这样的方式安装，组件彼此之间可同时调整以适应不同的瓶口尺寸。用于实现本发明这个特征的可调底板件131在图15-24中被描述，为了便于理解，支架系统和光学件被去掉。参见附图，平底或底板132有一对间隔开的腿134，腿上有裂缝开口用于将底板件131安装在检测系统的磁头板92上(图9,15和17)。平桥板138被平行固定到底板132上，它们之间被一对垫块140隔开。竖直裂缝光学组件104、110(图13-14)的安装板102、108滑动安装在底板132和桥板138之间，彼此之间以滑动面啮合，且和底板132也以滑动面相啮合。水平裂缝光学组件98(图12)的滑板96可滑动地支撑在桥板138上。夹紧安装板142被固定到底板132的底面以将仪器30固定到磁头板92上。支承板144被固定在桥板138的一端，而调节板146被固定在滑板96的一端。丝杆148可旋转地伸入支承板144内的轴承座150中，并可旋转地连接到调节板146上的螺母152内。旋钮154被装在丝杆148的相反端，锁定机构156被固定在支承板144上用于可选择地锁定丝杆148于适当的位置。
桥板138有一对纵向间隔成直线的狭槽160、162。(与安装底板件131的描述有关的诸如“纵向”和“横向”的方向形容词是相对于水平裂缝检测光学组件98的竖直面38而言的)每一光学组件的安装板102、108包括相关的横向槽164、166，及相关的角槽168、170。底板132有三个纵向成直线的槽172、174、176，第四个纵向槽178与槽174横向间隔，还有一对分别与板108、102中的槽170、168平行的角槽180、182。销184通过定位螺钉186(图18和19)被固定到水平裂缝组件的滑板96上，并穿过桥板138中的槽160向下延伸，穿过竖直裂缝安装板板108、102上的角槽170、168伸入底板132上的纵向槽178内。第二个销188借助于定位螺钉190(图18和19)被固定到水平裂缝滑板96上，并伸入桥板138的槽162内。因而，水平裂缝的滑板96借助于槽160、162内的销184、188被强迫相应于桥板138进行纵向移动。
第一竖直裂缝光学组件的安装板102有一第一销190(图15-17和22-23)，该第一销190在设备内向下延伸，并可滑动地容纳在底板132上的角槽180中。板102有第二销102，该第二销102在设备中向上延伸，并可滑动地容纳在第二竖直裂缝组件的安装板108的横向槽166内。第二竖直裂缝组件安装板108有一第一销194(图15-17和24-25)，该第一销194在设备中向下延伸，并可滑动地容纳在底板132的角槽182中。板108有一第二销196，该第二销196在设备中向下延伸，并可滑动地容纳在第一竖直裂缝光学组件安装板102的横向槽164中。因而，水平光学组件滑板96被销184、188和槽160、162限制在检测位置的纵向直线方向移动。竖直裂缝安装板102、108被销192、196和槽164、166限制而相对于彼此横向移动，且被销190、194和槽180、182限制而相对于纵向方向成一定角度(最好为55°)移动。
水平裂缝滑板96如前所述由丝杠148连接到旋钮154上，且板96借助于销184和角槽168、170被驱动连接到板102、108上。因而，当水平裂缝滑板96由于旋钮154的旋转而向内向外纵向移动时，板102、108借助于槽168、170内的销184向内向外成角度同时移动。这种同时调整的特征在图26中被描述。线50a表示在传送带星形轮的控制下瓶子通过检测位置的移动路径。圆32a，32b，…表示不同的瓶口直径。旋钮154(图9-11和15-18)的旋转可同时调整水平裂缝光学组件98，在图26中相关线的方向上第一竖直裂缝光学组件104和第二竖直裂缝光学组件110相应于瓶子轴线径向向内和向外移动。因而，三个组件通过旋钮154的旋转被同时调整以适应瓶口的不同直径。在本发明的最佳实施例中，一标尺被装在将底座封闭起来的壳体200上(图10)以便相应于瓶口的不同尺寸调整位置。当到达所要求的瓶口直径位置时，锁156被接触，从而将固定丝杆148，以及光学组件被调整的位置保持在固定位置。旋钮154最好包括一搭接机构以防止翻转。
夹紧安装板142(图18-21)通过内部调节板210，螺栓212和两个定位销214(图20)将仪器固定到磁头板92上。仪器30被两个与底板132上的槽174、176相啮合的球形销216定位在夹紧安装板142上，并通过螺钉218固定到夹紧安装板上。定位螺钉220、222用于在相对于检测位置瓶子32轴线精确位置的x和y方向(瓶子的径向和纵向及星形轮输送机的旋转轴线)上调节仪器30。对于瓶口直径为5/8英寸至3英寸的瓶子而言，夹紧安装板上的球形销216被设置在底板132的槽174、176内。对于瓶口直径大于3英寸的瓶子而言，夹紧安装板内的球形销216被设置在底板132的槽172、174内。
因而本发明已公开了用于检测瓶口，特别是用于检测半透明瓶子瓶口内的水平和竖直裂缝的一种仪器和方法，该仪器和方法完全满足前面所提出目的。竖直和水平裂缝在单个检测位置被检测。对于不同瓶口直径瓶子，仪器的调整在用户友好界面的意义上可以容易快速地完成。该光学系统增大了水平和竖直裂缝检测的范围，也提供了用于鉴别裂缝与其它瓶口变化的机会。水平和竖直裂缝，气泡，开裂缝和偏移缝的知识对于识别变化的不同形式以用于分类剔除，对于控制瓶子的成形工艺以确定瓶子是否被剔除是有用的。光源与光传感器上的菲涅耳透镜的使用消除了球面像差，而透镜排列的使用不管被照射的瓶口面积的观测角度维持不同传感器的焦点。本发明的不同特征最好彼此结合使用。但是，本发明的诸如同时进行位置调节的特征在用于包括不同于瓶口检测的光学检测情况下可以很容易地被使用。
本发明已结合最佳实施例被描述，其各种不同的修改和变形也已被描述。本领域普通技术人员看到前面的描述可以很容易地想到其它的修改和变形。本发明试图包括所有落入所附权利要求精神和范围内的修改和变形。
权利要求
1．用于检测带有中心轴线和瓶嘴的半透明瓶子瓶口中裂缝的仪器，包括在检测位置上使瓶子(32)绕其轴线旋转的装置(54)，瓶子旋转时发射第一光线至瓶口第一部分的第一光源(34或44)，一第一光传感器(36或46)，该第一光传感器相对于上述第一光源和瓶口设置在该检测位置，以接收被瓶口内的水平或竖直裂缝反射的上述第一光线，及连接到用于检测瓶口裂缝的第一传感器的信息处理器(60)，其特征在于，该仪器还包括瓶子旋转时发射第二光线至瓶口第二部分的第二光源(40)，一第二光传感器(42)，该第二光传感器(42)相对于第二光源和瓶口设置在该检测位置，以接收被瓶口内的竖直裂缝反射的第二光线部分，及上述信息处理器(60)连接到上述第一和第二传感器上，用于随第一和第二光线的反射部分的变化而检测瓶口裂缝，其中上述信息处理器包括以瓶子的旋转增量扫描上述第一和第二传感器的装置，及用于确定瓶口上将光线反射到上述第一和第二传感器上的裂缝的角度位置的装置。
2．如权利要求1所述的仪器，其特征在于，设置上述第一光源(34)和传感器(36)以检测瓶口内的水平裂缝。
3．如权利要求2所述的仪器，其特征在于，上述信息处理器(60)还包括用于将第一光源(34)发出的光线被反射到第一传感器(36)上或者第二光源(40)发出的光线被反射到第二传感器(42)上，而不是两者同时存在的情况下，产生的瓶口的裂缝变化，与第一光源发出的光线被反射到第一传感器上且第二光源发出的光线被反射到第二传感器上的情况下，产生的气泡变化区分开的装置。
4．如权利要求2所述的仪器，其特征在于，上述第二光源(44)和第二光传感器(42)中的一个被设置在瓶口上方，而上述第二光源和第二光传感器中的另一个在该位置被设置在瓶嘴下方。
5．如权利要求4所述的仪器，其特征在于，上述第二光源(44)和第二传感器(42)中的一个被设置在瓶口外表面的相反侧，而第二光源和第二光传感器中的另一个被设置在透过瓶嘴的瓶口内表面的相反侧。
6．如权利要求1所述的仪器，其特征在于，上述第一光源(34)和第一传感器(36)被设置在含有瓶子轴线的瓶嘴所在平面的上方。
7．如权利要求6所述的仪器，其特征在于，上述第一光源(34)和第一传感器(36)中的一个被设置在瓶口外表面的相反侧，上述第一光源和第一传感器中的另一个被设置在透过瓶嘴的瓶口内表面的相反侧。
8．如权利要求6所述的仪器，其特征在于，还包括一当瓶子旋转时发射第三光线至瓶口第三部分的第三光源(44)，及一第三光传感器(46)，该第三光传感器(46)相对于第三光源和瓶口设置在该检测位置，以接收被瓶口内的竖直裂缝反射的第三光线部分，上述信息处理器(60)被连接到上述第三传感器上，用于随上述第三光线被反射部分的变化而检测瓶口竖直裂缝，上述第二和第三光源(40,44)被设置在上述平面的相反侧，而上述第二和第三光传感器(42,46)相对于彼此并相对于相关的光源设置在上述平面的相反侧。
9．如权利要求1所述的仪器，其特征在于，上述第一和第二光源(44,40)被设置在瓶口的相反侧，而第一和第二传感器(46,42)相对于彼此并相对于相关的光源设置在瓶口的相反侧，这样上述传感器和信息处理器(60)在径向裂缝两侧的角度范围上检测竖直裂缝。
10．如权利要求9所述的仪器，其特征在于，上述第一和第二光源(44,40)被设置在瓶口的一侧，或者是瓶嘴上方或者是瓶嘴下方，而上述第一和第二传感器(46,42)被设置在瓶嘴另一面。
11．如权利要求10所述的仪器，其特征在于，上述第一和第二光源(44,40)或第一和第二传感器(46,42)被设置在瓶口外表面的相反侧，而上述第一和第二光源与第一和第二传感器中的另一个被设置在透过瓶嘴的瓶口内表面的相反侧。
12．如前面任一权利要求所述的仪器，其特征在于，传感器(36,42,46)包括线性排列的传感器(66)，而上述信息处理器(60)包括用于以瓶子的旋转增量扫描上述线性排列元件的装置。
13．如权利要求12所述的仪器，其特征在于，上述第一和第二光源(34,40,44)同时向瓶口各不同区域发出第一和第二光线。
14．如权利要求13所述的仪器，其特征在于，上述第一和第二光源(34,40,44)照射瓶口各矩形区域。
15．如权利要求14所述的仪器，其特征在于，每一上述线性排列传感器(66)有一设置在相关光源照射矩形内的线性观测区域。
16．如权利要求15所述的仪器，其特征在于，上述第一和第二传感器(36,42,44)还包括相关的菲涅耳透镜(68)，上述线性排列传感器(66)和相关的菲涅耳透镜(68)与瓶口的相对表面成scheimpflug排列设置。
17．如权利要求15所述的仪器，其特征在于，上述矩形区域具有平行于瓶子轴线并覆盖整个瓶子的长边。
18．如权利要求15所述的仪器，其特征在于，上述第一和第二光源(34,40,44)包括共同的光能源(122)，及第一和第二纤维光束(120)，该第一和第二纤维光束(120)从上述共同光源延伸，从而照射到第一和第二瓶口部分。
19．如权利要求1,2或9所述的仪器，其特征在于，上述第一光源(34)和第一传感器(36)被安装在一第一光学组件(98)上，其中第二光源(40)和第二光传感器(42)被安装在一第二光学组件(104)上，其中上述仪器还包括将第一和第二光学组件彼此安装到一起的装置。
20．如权利要求19所述的仪器，其特征在于，将第一和第二光学组件(98,104)彼此安装在一起的装置包括用于对上述第一和第二光学组件相对于彼此，及相应于检测位置同时进行调整的装置，以适应不同直径的瓶口。
21．如权利要求20所述的仪器，还包括瓶子旋转时发射第三光线至瓶口第三部分的第三光源(44)，一第三光传感器(46)，该第三光传感器(46)相对于第三光源和瓶口设置在该检测位置，以接收由瓶口内的竖直裂缝反射的第三光线部分，及将上述第三光源和第三光传感器安装到第三光学组件(110)上的装置，及安装第一和第二光学组件的装置还安装上述第三光学组件，从而对上述第一、第二和第三光学组件(98,104,110)相对于彼此，及相对于检测位置同时进行调整，以适应不同直径的瓶口。
22．如权利要求20所述的仪器，其特征在于，上述第一光学组件(98)包括一第一板(96)和一将上述第一光源和第一传感器安装在上述第一板上的第一支架系统(94)，其中上述第二光学组件(104)包括一第二板(102)和将上述第二光源和第二传感器安装在上述第二板上的第二支架系统(100)，其中上述同时调整装置包括位于第一和第二板中的一个上的销(184)，和第一和第二板中的另一个上的槽(168)，这样上述第一板在一线性方向上的移动带动第二板在与第一方向成一定角度的第二线性方向上的移动。
23．如权利要求22所述的仪器，其特征在于，上述安装装置包括用于在检测位置上固定位置处安装的底板(132)，以及将上述第一和第二板滑动安装在上述底板上的装置。
24．如权利要求23所述的仪器，还包括安装在上述底板(132)上并与上述底板(132间隔开的桥板(138)，上述第一板(96)滑动安装在上述桥板上用于沿上述第一方向运动，上述第二板(102)安装在上述桥板与上述底板之间，用于沿上述第二方向运动。
25．如权利要求24所述的仪器，还包括-当瓶子在其检测位置旋转时发射光线至瓶口的第三光源(44)，一第三光传感器(46)，该第三光传感器(46)相对于第三光源和瓶口设置，以接收第三光源发出的与瓶口相互作用后的光线，将上述第三光源和上述第三光传感器安装在上述第三光学组件(110)中的第三装置，上述第三光学组件包括一第三板(108)以及将上述第三光源和第三传感器安装在上述第三板上的第三支架系统(106)，上述第三板(106)安装在上述桥板(138)和上述底板(132)之间，以沿一第三线性方向移动，该第三线性方向与上述第一方向所成的角度与第二方向相等并相反。
26．如权利要求25所述的仪器，其特征在于，上述第二和第三板(102,108)具有分别在第二和第三线性方向上延伸的第一槽(168,170)，上述第一板(96)具有伸入第一和第二板上两个上述第一槽内的销(184)。
27．如权利要求26所述的仪器，其特征在于，上述第二和第三板(102,108)具有垂直于上述第一方向延伸的第二槽(164,166)，和位于第二和第三板每一块上的销(192,196)，该销(192,196)伸入另一块板上的第二槽内，这样上述第二和第三板相对于彼此垂直于上述第一方向线性移动，并相对于上述第一板在上述第二和第三方向上线性移动。
28．如权利要求27所述的仪器，其特征在于，上述同时调整装置还包括丝杆(148)，该丝杠(148)由桥板(138)可转动支撑，并可操作地连接到上述第一板(96)上，及位于上述丝杆上用于旋转上述丝杆的旋钮(154)。
29．如权利要求28所述的仪器，还包括由桥板支撑的锁定机构(156)，用于将上述丝杆锁定在已调位置。
30．如权利要求27所述的仪器，其特征在于，上述第一、第二和第三光学组件中的每一支架系统包括用于调整相应光源和传感器相对于彼此的位置和角度的装置。
31．检测半透明瓶子瓶口内裂缝的方法，包括如下步骤(a)绕其中心轴线旋转瓶子(32)，(b)当瓶子旋转时，同时发射第一和第二光线至瓶口不同部分，(c)设置第一和第二光源(36,42)以分别接收瓶口裂缝反射的第一和第二光线部分，相对于上述第一光源和瓶口对上述第一光传感器进行定位，以接收被瓶口内水平裂缝反射的第一光线部分，相对于上述第二光源和瓶口设置上述第二光传感器，以接收被瓶口内的竖直裂缝反射的第二光线部分，(d)随着被反射到传感器上的第一和第二光线的变化检测瓶口内的水平和竖直裂缝，(e)对下列各项进行区别(ⅰ)瓶口的水平裂缝，第一光源的光线从此裂缝被反射到第一传感器，但是第二光源的光线未被反射到第二传感器，(ⅱ)瓶口的竖直裂缝，第二光源的光线从此裂缝被反射到第二传感器，但是第一光源的光线未被反射到第一传感器，及(ⅲ)瓶口的气泡，第一和第二光源的光线被该气泡反射到相应的传感器上。
全文摘要
用于检测半透明瓶子瓶口裂缝的仪器,包括第一光学组件(98),其中随瓶子的旋转,第一光源(34)发出光线至瓶口,第一光传感器(36)接收瓶口水平裂缝反射的光线部分;第二和第三光学组件(104,110)包括各个第二和第三光源(40,44)及相关的第二和第三传感器(42,46),用于发出光线到瓶口,并接收瓶口竖直裂缝反射的光线。每一光学组件包括相关的安装板(96,102,108),借助于安装板,光学组件被安装在检测位置,同时第一光源和传感器设置在竖直平面内,并且第二和第三光源和传感器被设置在竖直面相反的镜象位置;安装板包括配置的互锁的销(184,192,194)和槽(164,166,168,170),它们用于同时调整所有光学组件,以适应瓶口的不同直径。
文档编号G01N21/00GK1299050SQ00137278
公开日2001年6月13日 申请日期2000年12月2日 优先权日1999年12月2日
发明者D·L·布罗维尔, J·A·林利恩, J·W·朱维纳尔, W·H·安德森 申请人:欧文斯-布洛克威玻璃容器有限公司