Спосіб вимірювання товщини бічної стінки некруглих прозорих контейнерів та пристрій для його здійснення

1. Пристрій для контролю товщини бічної стінки некруглого прозорого контейнера, до складу якого входить: конвеєр (14) для утримування контейнера (12) в стійкому положенні і обертання контейнера навколо його осі (16); джерело світла (18) для спрямовування світлового випромінювання на бічну стінку контейнера на вказаному конвеєрі; фотодетектор (24), призначений для детектування світлового випромінювання (44, 42), відбитого від ділянок внутрішньої та зовнішньої поверхонь бічної стінки контейнера; і інформаційний процесор (26), який реагує на вказаний детектор для визначення товщини бічної стінки при збільшенні кута повороту контейнера як функції від інтервалу на вказаному детекторі між світловим випромінюванням, відбитим від зовнішньої і внутрішньої поверхонь бічної стінки контейнера, який відрізняється тим, що вказане джерело світла (18) виконане з можливістю спрямовувати на згадану бічну стінку контейне C2 2 (19) 1 3 нки контейнера і пристрій для його здійснення, які включають конвеєр для переміщення контейнера перпендикулярно до своєї осі через станцію контролю з одночасним обертанням контейнера навколо своєї осі "коченням" контейнера уздовж стрічки до станції контролю. Джерело світла і освітлююча лінзова система направляють на бічну стінку контейнера світловий пучок лінійної форми, який має напрям поширення перпендикулярний до осі контейнера, паралельний до напряму руху через контрольну станцію і достатньої протяжності, щоб освітлювати бічну стінку контейнера, допоки він котиться уздовж стрічки до станції контролю. Анаморфічна лінзова система формування зображення направляє на фотодетектор світлову енергію, відбиту від ділянок зовнішньої і внутрішньої поверхні бічної стінки, які є перпендикулярними до падаючої світлової енергії. Інформаційний процесор реагує на світлову енергію, яка направляється на фотодетектор лінзовою системою формування зображення для визначення товщини контейнера між зовнішньою і внутрішньою поверхнями бічної стінки в той час, коли контейнер котиться уздовж стрічки. Хоча спосіб і пристрій для його здійснення, відкриті в згаданому патенті, добре підходять для вимірювання товщини бічної стінки круглих контейнерів, вони не придатні для вимірювання товщини бічних стінок не круглих контейнерів, які не можуть бути виготовленими такими, щоб могли котитися уздовж стрічки до контрольної станції. Патент США № 5291271 розкриває спосіб електрооптичного вимірювання товщини стінки контейнера і пристрій для його здійснення. Джерело світла направляє світловий пучок на зовнішню поверхню контейнера під таким кутом, що частина світлового пучка відбивається від зовнішньої поверхні, а частина заломлюється в стінці контейнера і відбивається від внутрішньої поверхні стінки, а потім, знов виходить із зовнішньої поверхні стінки. Лінзова система для фокусування на детектор світлової енергії відбитої від зовнішньої і внутрішньої поверхні стінки розташована між фотодетектором і стінкою контейнера. Лінзова система має площину зображення, в якій розташований детектор і площину об'єкту, колінеарну з падаючим світловим пучком. Контейнер утримується в стійкому положенні і обертається навколо своєї осі. Інформаційний процесор сканує детектор, і визначає товщину стінки контейнера між внутрішньою і зовнішньою поверхнею, як функції інтервала між сигналами падаючих на детектор відбитих світлових енергій при збільшенні кута повороту контейнера. Хоча спосіб і пристрій для його здійснення, розкриті в цьому патенті, також добре підходять для вимірювання товщини бічної стінки круглих контейнерів, вони не придатні для вимірювання товщини бічної стінки не круглих контейнерів, оскільки падаючий пучок не може відстежити нерівності в бічній стінці не круглого контейнера, коли контейнер обертається. Головне завдання даного винаходу розробити спосіб для вимірювання товщини стінки не круглих прозорих контейнерів і пристрій для його здійснення. 95483 4 Даний винахід утілює ряд об'єктів, які можуть бути реалізовані окремо або в комбінації один з одним. Пристрій для контролю товщини бічної стінки не круглих прозорих контейнерів відповідно до одного об'єкту даного винаходу включає конвеєр для утримання контейнера в стійкому положенні і обертання контейнера навколо осі. Джерело світла спрямовує світлову енергію на бічну стінку контейнера на конвеєрі. Анаморфічна лінзова система, яка має вісь лінзової системи направляє на фотодетектор енергію, відбиту від ділянок внутрішньої і зовнішньої поверхні бічної стінки контейнера, які значною мірою є паралельними до осі лінзової системи. Термін "значною мірою є паралельними" означає, що поверхні бічної стінки контейнера є паралельними до осі лінзової системи в межах малого кута розбіжності лінзової системи, такого, як кут розбіжності в 1° в прикладі здійснення даного винаходу. Інформаційний процесор реагує на детектор для визначення товщини бічної стінки контейнера, як функції інтервалу на детекторі між енергіями, відбитими від внутрішньої і зовнішньої поверхні бічної стінки контейнера при збільшенні повороту контейнера. Пристрій для контролю товщини бічної стінки не круглих прозорих контейнерів відповідно до іншого об'єкту даного винаходу включає конвеєр для послідовної подачі контейнерів і утримування кожного контейнера за чергою в стійкому положенні під час обертання контейнера навколо осі. Джерело світла направляє світлову енергію на бічну стінку контейнера, допоки він утримується і обертається на конвеєрі. Анаморфічна лінзова система, яка має вісь лінзової системи, направляє на фотодетектор частини світлової енергії відбиті від внутрішньої і зовнішньої поверхні бічної стінки контейнера в площинах, які, значною мірою, є перпендикулярними до осі лінзової системи. Термін "значною мірою є перпендикулярними" відноситься до світлової енергії, відбитої в площинах перпендикулярних до осі лінзової системи в межах малого кута розбіжності лінзової системи такого, як 1° в прикладі здійснення даного винаходу. Частини світлової енергії, відбиті від внутрішньої і зовнішньої поверхні бічної стінки контейнера в площинах значною мірою перпендикулярних до осі лінзової системи, розгортаються то назад, то вперед уздовж анаморфічної лінзової системи, завдяки не округлості контейнера, коли контейнер обертається. Інформаційний процесор реагує на фотодетектор для визначення товщини бічної стінки, як функції інтервалу на детекторі між частинами світлової енергії, відбитої від внутрішньої і зовнішньої поверхні бічної стінки контейнера при збільшенні повороту контейнера. Спосіб контролю товщини бічної стінки не круглого контейнера відповідно до наступного об'єкту даного винаходу включає утримання контейнера в стійкому положенні під час обертання контейнера навколо осі. Світловий пучок лінійної форми спрямовується на бічну стінку контейнера, причому світловий пучок має лінійну форму з напрямом поширення перпендикулярним до осі обертання. Частини світлового пучка, відбиті від внутрішньої і 5 зовнішньої поверхні бічної стінки контейнера, які, значною мірою, є перпендикулярними до світлової енергії направленої на бічну стінку контейнера, як це видно з напряму паралельного до осі контейнера, направлені на детектор. Товщина бічної стінки контейнера визначається, як функція інтервалу на детекторі між частинами світлової енергії відбитими від внутрішньої і зовнішньої поверхні бічної стінки контейнера при збільшені повороту контейнера Даний винахід разом з додатковими завданнями, відрізняючими особливостями, перевагами і об'єктами буде краще зрозумілим із наступного опису формули винаходу, яка додається, і супроводжується кресленнями, на яких: Фіг. 1 - схематичне зображення пристрою для вимірювання товщини бічної стінки пляшки відповідно до прикладу здійснення даного винаходу; Фіг. 2 - схематичне зображення частини пристрою, приведеного на Фіг. 1, яке показує освітлення і лінзову систему формування зображення на прикладі здійснення даного винаходу в головних деталях; Фіг. 3 - вигляд зверху на освітлюючу лінзову систему Фіг. 2 узятий в напрямку 3 із Фіг.2; Фіг. 4 - вигляд зверху на лінзову систему формування зображення на прикладі здійснення даного винаходу Фіг. 2 узята у напрямку 4 із Фіг. 2; Фіг. 5 - схематичне зображення віддзеркалення і заломлення світлової енергії на бічній стінці контейнера збільшеної частини Фіг. 2 в межах області 5; і Фіг. 6А-6К - схематичні зображення, які показують віддзеркалення від стінки контейнера при послідовних стадіях обертання контейнера. На Фіг. 1 схематично показаний пристрій 10 для контролю товщини бічної стінки некруглого прозорого контейнера 12, такого як скляний контейнер, відповідно до прикладу здійснення даного винаходу. Пристрій 10 включає конвеєр 14 для послідовної подачі контейнерів 12, утримування кожного контейнера 12 за чергою в стійкому положенні і обертанні контейнера навколо осі 16. Вісь обертання контейнера бажано співпадає з центральною віссю контейнера, хоча вісь обертання може відхилятися від центральної осі контейнера через розгойдування або через подібні причини, спричинені дефектом пляшки. Приклад конвеєра 14 для послідовної подачі некруглих контейнерів за чергою для контролю, утримування контейнерів в стійкому положенні і обертання контейнерів навколо осі для контролю показано в Патенті СІЛА № 6557695. Дивіться також Патент США № 4124112. Можуть бути використані інші конвеєри. Джерело світла 18 розташоване для спрямовування світлової енергії через освітлюючу лінзову систему 20 на бічну стінку контейнера 12, який утримується і обертається конвеєром 14. Світлова енергія, відбита від внутрішньої і зовнішньої поверхні бічної стінки контейнера спрямовується анаморфічною лінзовою системою формування зображення 22 на фотодетектор 24. Інформаційний процесор 26 реагує на детектор 24 для визначення товщини бічної стінки як функції розділення на детекторі між світловими енергіями, відбитими від 95483 6 внутрішньої і зовнішньої поверхонь бічної стінки контейнера при збільшенні кута повороту контейнера. Інформація про товщину бічної стінки контейнера може бути представлена операторові на дисплей 28 і/або може бути використана інформаційним процесором для активації механізму відбраковування, пов'язаного з конвеєром, для відділення контейнерів, товщина бічних стінок яких виходить за межі необхідного діапазону. Дані про товщину бічної стінки можуть, звичайно, бути збережені або іншим способом використані для виробничої системи аналізу і контролю. На Фіг.2 та Фіг.3 показаний приклад здійснення освітлюючої лінзової системи 20 в головних деталях. Джерело світла 18, бажано лазер, який забезпечує колімований вихідний пучок малого діаметру, направляє вихідний пучок через освітлюючу лінзову систему 20. Пучок розгортається віялом лінзою 30 і колімується лінзою 32. Цей пучок збирається лінзою 34 в дуже вузький світловий пучок або світловий пучок лінійної форми в середньому місцеположенні сторони контейнера, бажано в положенні біля середини шляху між позицією бічної стінки на Фіг. 6А і позицією бічної стінки на Фіг. 6F, Цей світловий пучок 36 (Фіг. 3) лінійної форми бажано має напрям поширення перпендикулярний до осі 16. Протяжність світлового пучка 36 лінійної форми узгоджена з розмірністю контейнера для здійснення віддзеркалення через позиції на Фіг. 6А - 6К. У показаному прикладі здійснення даного винаходу освітлююча лінзова система 20 включає послідовність циліндрових лінз 30, 32,34. Для перетворення виходу джерела світла 18 в світловий пучок лінійної форми на бічній стінці контейнера можуть бути використані інші оптичні системи. У даній роботі на Фіг.2 та 4, лінзова система формування зображення 22 є анаморфічною лінзовою системою. У показаному прикладі здійснення даного винаходу лінзова система 22 бажано включає циліндрову лінзу 38 і дифракційну лінзу 40. Комбінація циліндрової лінзи 38 і дифракційної лінзи 40 має площину зображення, в якій розташований детектор і площину об'єкту колінеарну з напрямом поширення світлового пучка 36 лінійної форми, який падає на зовнішню поверхню бічної стінки контейнера 12. Як показано на Фіг. 5, падаючий пучок 36 перетинає зовнішню поверхню бічної стінки контейнера 12, з частиною 42 відбитою від зовнішньої поверхні бічної стінки, і частиною 44, заломленою в бічній стінці контейнера, відбитою від внутрішньої поверхні бічної стінки контейнера, і яка знов вийшла із зовнішньої поверхні бічної стінки контейнера. Анаморфічна лінзова система 22 призначена для спрямовування на детектор 24 світлових енергій 42,44, відбитих від ділянок внутрішньої і зовнішньої поверхні бічної стінки контейнера, які значною мірою, є паралельними до осі 4 6 (Фіг. 4) анаморфічної лінзової системи 22. Встановлена по-іншому анаморфічна лінзова система 22 призначена для спрямовування на детектор 24 частин відбитої світлової енергії 42,44, які відбиті в площинах, значною мірою, перпендикулярних до осі лінзової системи 46. Терміни "значною мірою паралельний до" і "значною мірою 7 перпендикулярних до" відносяться до частин відзеркалювальної поверхні або відбитої світлової енергії, які знаходяться в межах малого кута розбіжності анаморфічної лінзової системи такого, як кут в 1° в прикладі здійснення даного винаходу. Відбита світлова енергія 48 (Фіг. 4), яка потрапляє за межі цього малого кута розбіжності лінзової системи 22, трбто не відбита від ділянки поверхні, яка, значною мірою, є паралельною до осі 4 6 лінзової системи, і не відбита в площині, яка, значною мірою, є перпендикулярною до осі 46, спрямовується повз фотодетектор 24. Іншими словами, відбита світлова енергія повинна бути відбитою із ділянок поверхні, які є, значною мірою, перпендикулярними до променів падаючого пучка 36, як це видно із напрямку паралельного до осі 16, а саме з напряму на Фіг. 3 та 4. Фотодетектор 24 бажано містить в собі лінійну матрицю фотоелементів, в якій фотоелементи розташовані уздовж лінії, в площині, яка включає вісь 16 обертання пляшки. Фотодетектор 24, як варіант, може містити в собі область матричних детекторів, в якій тільки частина використовується для цілей вимірювання товщини стінки. Вісь 46 (Фіг. 4) анаморфічної лінзової системи бажано є перпендикулярною до осі обертання 16 (Фіг. 1). Фіг. 6А-6К показують роботу пристрою 10. На Фіг. 6А перше ребро 50 бічної стінки контейнера є протилежним до фотодетектора 24 так, що внутрішня і зовнішня поверхні на ребрі 50, значною мірою, є паралельними до осі анаморфічної лінзової системи 22 формування зображення, і частини 42,44 світлової енергії, відбитої від ребра 50, значною мірою, є перпендикулярними до осі лінзової системи 22 і направлені на детектор 24. На Фіг. 6В, контейнер 12 обертався у напрямку 52, так що світлові енергії 42,44 відбиті від ділянок бічної стінки контейнера поблизу ребра 50, які значною мірою, є паралельними до осі лінзової системи 22 "підняли" лінзову систему 12. На Фіг. 6С - 6F віддзеркалення 42,44 від ділянок бічної стінки контейнера, які, значною мірою, є паралельними до осі лінзової системи 22, спочатку "піднімають" лінзову систему (Фіг. 6С), а потім "опускають" лінзову систему (Фіг. 6D-6F) до тих пір, поки віддзеркалення від ділянок бічної стінки контейнера, які, значною мірою, є паралельними до осі лінзової системи 22 відбиваються від ділянок біля середньої точки бічної стінки контейнера між ребром 50 (Фіг. 6F) та наступним ребром 54 (Фіг. 6G) у напрямку 52 обертання контейнера. Між положенням на Фіг. 95483 8 6F і положенням на Фіг. 61 віддзеркалення 42,44 від ділянок бічної стінки контейнера, які, значною мірою, є паралельними до осі лінзової системи формування зображення "опускають" довжину шляху лінзової системи, що означає, що частини відбитого світла 42,44, які, значною мірою, є перпендикулярними до осі лінзової системи, "опускають" лінзову систему. З положення на Фіг. 6J до положення на Фіг. 6К ребро 54 рухається до положення протилежного щодо лінзової системи 22, так що Фіг. 6К є ідентичною Фіг. 6А за винятком того, що бічна стінка ребра 50 на Фіг. 6А зараз замінена наступною бічною стінкою ребра 54 на Фіг. 6К. Цей процес продовжується від Фіг. 6К, бажано, щонайменше, до повного повороту контейнера. Таким чином, світлові енергії 42,44, відбиті від внутрішньої і зовнішньої поверхні бічної стінки контейнера в площинах, які, значною мірою, є перпендикулярними до осі лінзової системи, повертаються то назад, то вперед уздовж анаморфічної лінзової системи 22 внаслідок того, що контейнер, який обертають, не є округлим. Інформаційний процесор 26 сканує детектор 24 при збільшені повороту контейнера, що може включати обрані кроки кутового приросту повороту контейнера, обрані кроки приросту часу, коли контейнер обертається з постійною швидкістю та/або різні кроки приросту часу, коли контейнер прискорюється або уповільнюється, і розгортає графік товщини бічної стінки контейнера як функції кута повороту контейнера. Таким чином, тут був розкритий спосіб визначення товщини бічної стінки прозорого не круглого контейнера і пристрій для його здійснення, які повністю відповідають всім завданням і цілям викладеним на початку. Даний винахід був представлений разом з прикладом здійснення, а також обговорювалася деяка кількість модифікацій і варіацій. Інші варіації і модифікації легко прийдуть в голову будь-якому пересічному компетентному фахівцеві в даній галузі техніки зважаючи на вищевикладений розгляд. Наприклад, хоча контейнер 12 в прикладі здійснення даного винаходу має закруглену "квадратну" геометрію бічної стінки, очевидно, що інші контейнери з не круглою геометрією бічної стінки теж можуть бути пристосовані, включаючи, наприклад, тригранні геометричні елементи, овальні геометричні елементи, конфігурації у формі фляги і тому подібне. Даний винахід покликаний охопити всі такі модифікації і варіації, які знаходяться в межах суті та широти обсягу задекларованої формули винаходу, що додається. 9 95483 10 11 95483 12 13 95483 14 15 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 95483 Підписне 16 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601