專利名稱：一種容器口部尺寸參數的光學檢測的制作方法
技術領域：
本發明涉及容器尺寸參數的非接觸式測量，特別涉及一種光學測量一個容器口部輪廓的外部尺寸的設備和方法。
在容器制造領域內，＂容器口部＂一詞一般指的是容器上限定其嘴部的部分。例如一個瓶子，口部包括帶有螺紋的容器頸部和/或用于接受容器蓋的肩部，以及圍繞著容器嘴補蓋安置于其上的頸部的上表面。容器開口制造得合適，具有理想的外部幾何特征，這是非常重要的，這樣才能使蓋固定其上密封容器，避免泄漏、處理和貯存時飽和碳酸的溢出。
轉讓給本受讓人的美國專利US 4701602公開了一種用于檢測透明容器，特別是玻璃容器的口部的方法和設備，它包括一個裝置，用來在容器繞其中心軸轉動時將散射光能引導橫向穿過容器口部；一個相機包括多個排成一個與容器軸線成角度的并與其共平面的直線列的光敏元件或象素，以觀察外部和內部壁面，后者穿過開著的容器嘴。在容器轉動的各增量上，用一個信息處理器對照相機直線列的各元件取樣，并將各元件處指示光照度的相應數據作為元件號和掃描增量的復合函數存入一個陣列存貯器中。容器停止轉動后將這些數據與表征一個可接受的容器口部的標準數據比較，如果比較的結果超出一個可由操作者調節的界限，則產生一個廢棄信號。
轉讓給受讓人的另一個美國專利US 4958223公開了一種容器被夾持繞其中心軸轉動時檢測其口部的方法和設備。定位一個光源來將擴散的光能引導到容器的口部上，從該光源穿過容器軸線處定位一個照相機。該相機包括一個以相機的聚焦元件定位的矩陣傳感器，接收被光源照射的容器口部的圖象。信息處理電子器件與相機列耦合，來指示作為入射到檢測容器口部的結構商業變量或幾何參數的矩陣元件上的光照度的差函數的光學特性。
雖然上面引用的專利所公開的系統與以往的開口檢測技術相比有顯著的優點，仍需進一步加以改進。例如專用于測量容器開口的外部尺寸參數，例如與容器開口區域的內部結構變化相對的外部尺寸時，非常需要得到容器輪廓的清晰圖象，即，輪廓邊緣的過渡段具有高度反差和黑白鮮明的特征。本發明的一個總的目的是提供一個特征在于輪廓圖象邊緣處具有這種鮮明過渡的系統的和方法，從而適合改進并加強口部輪廓尺寸參數測量的精度。
按照本發明的檢測一容器口部的外部尺寸參數的設備包括一個用于將光能引導到容器的口部之上的光源，并設置一個矩陣列傳感器來接收被該光源照射的容器口部的圖象。將一個遠心鏡頭與一個相機鏡頭組合定位，從而在矩陣列傳感器上聚焦一個由平行于遠心鏡頭軸線運行的光能所形成的容器口部輪廓的圖像。這樣口部輪廓就在傳感器上呈現出白背景上的黑圖像。對矩陣傳感器掃描，最好在容器轉動的各增量上，形成多個口部輪廓的電子二維圖像，各圖像來自口部的不同方位，從這些圖像測得一個或多個尺寸參數。采用遠心鏡頭裝置有效地避開了不平行于鏡頭和相機光軸的光線，使容器開口的圖像具有白背景和黑圖像反差大的特點，輪廓邊緣的過渡段鮮明而非模棱兩可。
通過下面的描述、權利要求書及附圖，本發明及其目的、特征和優點將得到最好的理解。


圖1是按照本發明的一最佳實施例的容器口部外部尺寸參數測量用的光電非接觸系統的簡圖；圖2是一容器口部輪廓的簡圖，示出了可按照本發明測出的典型的尺寸參數。
圖1示出了一個用于按照本發明目前最佳的一實施例測量容器14的口部12的尺寸參數的設備10。設置一光源16將光能從一基本上垂直于容器軸線的方向引導到容器開口上。光源16可包括一個或多個燈和一個有限寬度的散射體，更優選包括一單獨的燈18，置于透鏡20的焦點處，將基本平行的光線傳送到容器口部12。光源16可以是恒定的也可以是頻閃的。從光源16穿過容器14定位一相機22。相機22包括一矩陣列CCD傳感器24，一入射光孔26和與入射光孔26相關的鏡頭28，30。
在相機22與容器口部12之間定位一遠心鏡頭32。遠心鏡頭32在容器14方向上無限遠處有一第一焦點，在入射光孔26處有一第二焦點。這就是說，相機22相對于鏡頭32的位置應使入射光孔26與鏡頭被鏡頭的焦距所隔開。這樣，光孔26與鏡頭28，30起到光圈的作用，與鏡頭32結合基本上僅將平行于鏡頭32和相機22的光軸穿過口部12的來自光源的光線聚焦在傳感器24上。也就是說，射到容器14上的光線被反射，吸收或折射，不會從容器上出射到平行于鏡頭相機軸線的方向上。相機應這樣定位，使傳感器24處于通過鏡頭32可見到的容器開口的圖像處。這樣，傳感器24就接受一個在白背景上形成黑圖像的容器口部輪廓的鮮明圖像。
設置一個輸送機34，典型地包括一個星輪(未示出)和一個滑板27，使其聯結一個模塑容器源，連續地將容器14送入設備10的位置。輸送機34可選用任何形式的，例如美國專利US 4,230,219和4,378,493中示出的。容器被連續地固定到位，由一裝置36，例如驅動輥筒帶動繞容器的中心軸旋轉。容器旋轉機構上聯接一編碼器38以提供指示容器旋轉增量的信號。一個信息處理器40與編碼器38和矩陣列傳感器24相聯，在容器旋轉的各增量上掃描傳感器并形成多個來自口部不同方位的容器口部的二維電子圖像。作為采用編碼器38的替代，可以控制信息處理器40在基本相等的時間增量上掃描，而使容器以基本恒定的速度轉動。
這樣，在信息處理器40處形成多個容器開口部的二維電子圖像，如圖2中42處簡略示出的。這種圖像可以在44(圖1)上演示和/或由適當的技術分析，當一個或多個容器口部尺寸參數不滿足時產生一個廢棄信號。掃描矩陣列傳感器24并產生容器口部輪廓的二維電子圖像42的典型技術，在上面引用的美國專利US 4,958,223中予以公開。
圖2示出了可以按本發明測量和分析的容器口部圖像42的典型的尺寸參數。尺寸參數由格拉斯包裝協會標準碼字母(GlassPackaging Institute Standard Code Letters)A(凸邊帶直徑)，D(波紋凸出段高)，E(螺紋底部直徑)，F(頂部及側壁密封直徑)，H(頂部至凸邊帶封口間隙)指明。其它標準或非標準參數也可測出。由于容器口部折射、反射和/或吸收來自光源又射到容器上的光，所以任何容器上出現的光線不會平行于鏡頭32和相機22的光軸，因而不會指向傳感器24，圖像42上容器口部黑的輪廓與白背景之間的反差是清楚鮮明的。因而，與前面建議的現有技術相比，顯著地提高了容器口部尺寸參數測量的精度和準確性。
權利要求
1.一種檢測一個容器口部(12)外部尺寸的設備(10)包括一個將光能導引到容器(14)的口部(12)上的光源，和相對于所述光源和容器設置的，接收由所述光源照射的一個容器口部圖像的光傳感裝置(22)，其特征在于所述光傳感裝置(22)包括一個矩陣列傳感器(24)，一個遠心鏡頭(32)，其位置應將由平行于遠心鏡頭軸線的光能形成的容器口部輪廓的一個圖像(42)聚焦在所述矩陣列傳感器上，使口部輪廓在所述傳感器上呈現出白背景下的黑圖像，及用于掃描所述矩陣列傳感器來測量容器口部的尺寸參數的裝置(40)。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于所述矩陣列傳感器(24)設置在一個具有一入射光孔(26)的相機內，所述遠心鏡頭(32)在無限遠處有一焦點，在所述入射光孔處有一第二焦點。
3.如權利要求1或2所述的設備(10)，其特征在于還包括用于使容器(14)繞其軸線旋轉的裝置(36)，所述掃描裝置(40)包括用于在容器旋轉的增量上掃描所述傳感器的裝置(38)。
4.如權利要求3所述的設備，其特征在于所述光源(16)包括一個散射光源。
5.一種檢測容器開口(12)的外部尺寸參數的方法，其特征在于包括如下步驟(a)將光能引導到一容器(14)的口部(12)，(b)將基本上只沿平行于一個矩陣列傳感器(24)的一個光軸運行而穿過容器口部的光能導向所述傳感器，(c)掃描所述傳感器(24)，以獲得容器口部輪廓的一個二維圖像(42)，(d)從所述圖像測定至少一個容器口部尺寸參數。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟(b)包括通過一個光圈(26)將所述光能聚焦在所述傳感器(24)上。
7.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于包括附加步驟(e)繞容器的軸線轉動容器；而所述步驟(c)包括在容器旋轉的增量上掃描所述傳感器(24)。
全文摘要
用于檢測容器口部(12)的外部尺寸參數的設備(10)，包括一將光能導向容器(14)的口部(12)的光源(14)和一用于接受由該光源照射的容器口部圖像的矩陣列傳感器(24)。定位一個遠心鏡頭(32)，將由平行于遠心鏡頭軸線運行的光能形成的容器口部輪廓的圖像(42)聚焦在矩陣列傳感器(24)上，口部輪廓在傳感器上呈現出白背景下的黑圖案。矩陣列傳感器在容器旋轉的增量上掃描，測定容器口部的一個或多個尺寸參數。
文檔編號G01B11/02GK1131740SQ9511710
公開日1996年9月25日 申請日期1995年8月25日 優先權日1994年8月25日
發明者J·A·林格里恩 申請人:歐文斯-布洛克威玻璃容器有限公司