Устройство для проверки бутылок

 

Использование: для контроля уровня жидкости в бутылках после их наполнения пищевой жидкостью или после удаления жидкости, использовавшейся для мытья этих бутылок. Сущность изобретения: бутылки для проверки поочередно доставляются транспортером в открытый резонатор. В открытом резонаторе генератором возбуждается импульсное радиочастотное электромагнитное поле, которое изменяется под влиянием поступившей в открытый резонатор бутылки. Изменения однозначно связаны с величиной уровня жидкости в ней. Изменение интенсивности электромагнитного поля фиксируется блоком сопряжения. При движении бутылки в пространстве открытого резонатора выходной сигнал блока сопряжения изменяется от минимума до максимума. При выходе бутылки из открытого резонатора выходной сигнал блока сопряжения вновь уменьшается. Сигнал с выхода блока сопряжения анализируется с помощью компараторов, блока выборки-хранения и вычитателя. В процессе анализа определяются моменты достижения выходным сигналом блока сопряжения минимальных и максимальных величин. Момент появления максимума соответствует оптимальному с точки зрения процессов проверки бутылок расположению очередной контролируемой бутылки в пространстве открытого резонатора. Максимальная величина фиксируется пиковым детектором и подается с его выхода на вход блока извещения. Он измеряет в этот момент уровень выходного сигнала пикового детектора. При отклонении измеренной величины от допустимых значений блок извещения включает соответствующий индикатор, оповещая тем самым, об отклонении уровня жидкости в проверяемых бутылках от допустимых значений. 3 ил.

Изобретение предназначено для проверки мытых, поступающих для повторного использования бутылок, банок и т. п. Оно позволяет распознать недолитые, переполненные бутылки при наполнении их пищевой жидкостью или определять наличие остатков моющего раствора в бутылках после их мытья.

Известно устройство заявка N 2565345, кл. G 01 F 23/28, B 65 D 90/48 // B 60 K 15/02, 1906, содержащее приемопередающий узел для посылки ультразвуковых импульсов к поверхности жидкости, уровень которой измеряют, и к эталонной поверхности, находящейся на заданной высоте относительно приемопередающего узла, три датчик для измерения времени, прошедшего от момента запуска приемопередающего узла при помощи средств возбуждения и до приема импульсов, отраженных соответственно от измерительной и контрольной поверхности; приемопередающий узел встроен в акустический волновод между измерительным участком последнего, проходящим через заполненную часть контролируемого резервуара с жидкостью и контрольным участком, который оканчивается отражателем. Приемопередающий узел, отражатель и контрольный участок волновода расположены в зоне резервуара, постоянно содержащем жидкость. Поэтому недостатком устройства является невозможность измерения уровня наполнения жидкостью движущихся на транспортере бутылок.

В заявке N 2705764 ФРГ, кл. B 65 B 3/30, 1978, предложен способ контроля уровня жидкости в бутылках, банках и других сосудах, перемещающихся с большой скоростью на транспортере, и устройство для его осуществления. Способ состоит в том, что посылается непрерывно или с интервалами ультразвуковой импульс в наполненную бутылку в направлении от дна к поверхности жидкости и определяется время возвращения и величина импульса, отраженного от свободной поверхности жидкости.

Недостатком устройства, реализующего данный способ, является низкая точность измерения уровня жидкости в условиях действия интенсивных внешних акустических помех.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для проверки бутылок, описанное в экономическом патенте ГДР, N 238225, кл. B 67 C 1/14, 3/22, 1986. Это устройство содержит индуктивный датчик приближения бутылки, установленный над горлышком бутылки, последовательно соединенные источник напряжения, соединительный кабель, генератор, переходник, один полый проводник, один фланец, открытый резонатор, другой фланец, другой полый проводник, блок сопряжения, гибкий кабель и блок извещения, другой вход которого подключен к выходу индуктивного датчика приближения бутылки; индуктивный датчик приближения бутылки выполнен, например, в виде индуктивного датчика-преобразователя, описанного в описании изобретения к авт. св. СССР N 1420378, кл. G 01 F 23/26, G 01 R 27/26, 1986.

Недостатком этого устройства является ограниченная область применения, так как индуктивный датчик приближения бутылки качественно работает в том случае, когда фиксирует движение металлических предметов (см. например, описание к авт. св. СССР N 1420378, кл. G 01 F 23/26, G 01 R 27/26 на индуктивный датчик-преобразователь). Поэтому данное устройство эффективно работает в том случае, если контролируемая бутылка укупорена металлической пробкой. Не укупоренная или укупоренная неметаллической пробкой бутылка может оказаться неконтролируемой. Кроме того, на эффективность примененного индуктивного датчика приближения бутылки оказывает действие высокая влажность атмосферы розливочных цехов, где работает рассматриваемое устройство проверки бутылок. В связи с этим, требуется периодический уход за индуктивным датчиком приближения бутылки, что увеличивает общее время обслуживания устройства проверки бутылок и увеличивает затраты средств на это обслуживание.

Целью создания предлагаемого устройства является расширение области применения устройства для проверки бутылок, обеспечивая его эффективную работоспособность как в случае укупорки контролируемой бутылки металлическими и неметаллическими пробками, так и в случае контроля неукупоренных бутылок, а также обеспечивая снижение затрат времени и средств по уходу за этим устройством.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для проверки бутылок, содержащее блок извещения, последовательно соединенные источник напряжения, генератор, переходник, один полый проводник, один фланец, открытый резонатор, другой фланец, другой полый проводник и блок сопряжения, введены пиковый детектор, вычитатель, два одновибратора, два компаратора, сумматор, накопитель и блок выборки-хранения, один вход которого соединен с выходом блока сопряжения и одним входом вычитателя, другой вход которого подсоединен к выходу блока выборки-хранения, другой вход которого соединен с выходом одного одновибратора, вход которого подсоединен к выходу сумматора, один вход которого соединен с одним входом накопителя, одним входом пикового детектора и выходом одного компаратора, один вход которого подсоединен к другому выходу источника напряжения, третий выход которого соединен с одним входом другого компаратора, выход которого подсоединен к другому входу сумматора и другому входу накопителя, выход которого соединен с входом другого одновибратора, выход которого подсоединен к одному входу блока извещения, другой вход которого соединен с выходом пикового детектора, другой вход которого подсоединен к одному входу вычитателя, выход которого соединен с другим входом одного компаратора и другим входом другого компаратора.

На фиг. 1 представлена структурная схема; на фиг. 2 - схема развертывания в производственных условиях; на фиг. 3 - эпюры сигналов на электродах блоков устройства.

На фиг. 1 обозначено 1,2 - фланцы; 3, 4 - полые проводники, выход полого проводника 3 соединен с входом фланца 1, вход полого проводника 4 подсоединен к выходу фланца 2; 5 - переходник, выход которого соединен с входом полого проводника 3; 6 - генератор, выполненный, например, в виде последовательно соединенных мультивибратора и высокочастотного автогенератора, вход питания мультивибратора является входом блока, выход автогенератора является выходом блока, который соединен с входом переходника 5; 7 - источник напряжения, выполненный, например, в виде двух формирователей постоянного напряжения, последовательно соединенных генератора переменного напряжения, третьего формирователя постоянного напряжения и соединительного кабеля, вход одного и вход другого формирователя постоянного напряжения соединены с выходом генератора переменного напряжения, выход соединительного кабеля является одним выходом блока, выход каждого из двух остальных формирователей постоянного напряжения является, соответственно, другим и третьим выходом источника напряжения, один выход которого соединен с входом генератора; 8 - открытый резонатор, выполненный, например, в виде двух плоских параллельных металлических пластин, вход одной из них является входом блока, выход другой из них является выходом блока, вход которого соединен с выходом фланца 1, выход открытого резонатора подсоединен к входу фланца 2; 9 - блок извещения; 10 - пиковый детектор, выполненный, например, в виде ключевого узла, последовательно соединенных диода, резистора и емкости, вход которой соединен с сигнальным входом ключевого узла, выход которого подсоединен к выходу емкости, управляющий вход ключевого узла является управляющим входом пикового детектора, вход диода является сигнальным входом пикового детектора, выход резистора является выходом блока, который соединен с входом блока извещения 9; 11, 12 - компараторы, один вход компаратора 11 соединен с выходом источника напряжения 7, один вход компаратора 12 подсоединен к соответствующему выходу источника напряжения 7, другой вход компаратора 11 соединен с другим входом компаратора 12; 13, 14 - одновибраторы, выход одновибратора 13 соединен с входом блока извещения 9; 15 - блок сопряжения, выполненный, например, в виде последовательно соединенных переходника, высокочастотного амплитудного детектора, видеоусилителя, детектора видеоимпульсов и гибкого кабеля, выход которого является выходом блока, вход переходника является входом блока, который соединен с выходом полого проводника 4, выход блока сопряжения подсоединен к входу пикового детектора 10; 16 - вычитатель, вход которого соединен с выходом блока сопряжения 15 и входом пикового детектора 10, выход вычитателя подсоединен к входу компаратора 11 и входу компаратора 12; 17 - сумматор, один вход которого соединен с выходом компаратора 11 и входом пикового детектора 10, другой вход сумматора подсоединен к выходу компаратора 12; 18 - накопитель, выполненный, например, в виде последовательно соединенных одного резистора и емкости, последовательно соединенных ключевого узла и другого резистора, выход которого соединен с выходом емкости, вход которой подсоединен к сигнальному входу ключевого узла, управляющий вход которого является управляющим входом блока, выход ключевого узла является выходом блока, вход резистора является сигнальным входом блока, который соединен с входом пикового детектора 10, выходом компаратора 11 и входом сумматора 17, управляющий вход накопителя подсоединен к выходу компаратора 12 и вход сумматора 17, выход накопителя соединен с входом одновибратора 13; 19 - блок выборки-хранения, выполненный, например, в виде последовательно соединенных резистора, ключевого узла и емкости, выход которой подсоединен к входу резистора, вход емкости является выходом блока, выход резистора является сигнальным входом блока, управляющий вход ключевого узла является управляющим входом блока, сигнальный вход блока выборки-хранения соединен с выходом блока сопряжения 15, входом пикового детектора 10 и входом вычитателя 16, управляющий вход блока выборки-хранения подсоединен к выходу одновибратора 14, выход блока выборки-хранения соединен с входом вычитателя 16.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием введенных новых блоков, к которым относятся пиковый детектор, вычитатель, два одновибратора, два компаратора, сумматор, накопитель и блок выборки-хранения, и введенных связей. Следовательно, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна". Сравнение заявляемого технического решения с другими техническими решениями показывает, что введенные блоки широко применяются для реализации технических функций, определяемых названием каждого из этих блоков. Однако сравнение заявляемого технического решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники не позволяет выявить предложенные отличительные признаки по совокупности введенных блоков и связей, обеспечивающей получение нового свойства устройства, и отличающих заявленное техническое решение от прототипа. Это свидетельствует о соответствии данного решения критерию "существенные отличия".

Рассматриваемое устройство в производственных условиях разворачивается в соответствии с фиг. 2. Все устройство укрепляется над лентой транспортера (см. фиг. 2, а), на которой размещаются контролируемые укупоренные или неукупоренные бутылки с налитой до определенного уровня жидкостью. Устройство располагается таким образом, чтобы бутылки могли беспрепятственно проходить между пластинами открытого резонатора. Рабочие части всех блоков, кроме открытого резонатора, полностью изолированы от производственной зоны, включая и ту, в которой размещаются контролируемые бутылки.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Включение устройства осуществляется в отсутствие бутылки в пределах открытого резонатора 8. Источник напряжения 7 на своем выходе формирует постоянное напряжение, которое поступает на вход генератора 6. Генератор 6 включается и формирует своим мультивибратором последовательность видеоимпульсов (см. фиг. 3, а), с помощью которых запускает свой высокочастотный автогенератор. Автогенератор в составе генератора 6 формирует высокочастотные радиоимпульсы (см. фиг. 3, б), которые поступают на выход генератора 6. Высокочастотные радиоимпульсы с выхода генератора 6 через переходник 5 поступают на вход полого проводника 3. Переходник 5 согласует выходной импеданс генератора 6 с входным импедансом полого проводника 3. С выхода полого проводника 3 высокочастотные радиоимпульсы через фланец 1 поступают на вход открытого резонатора 8. В отсутствие контролируемой бутылки в пределах открытого резонатора 8 его потери малы и эквивалентная добротность высока. Поэтому на выходе открытого резонатора 8 формируются высокочастотные радиоимпульсы высокого уровня (фиг. 3, в). Эти радиоимпульсы через фланец 2 и полый проводник 4 поступает на вход блока сопряжения 15. В блоке сопряжения 15 входные радиоимпульсы детектируются высокочастотным амплитудным детектором, преобразуясь в последовательность видеоимпульсов (фиг. 3, г). Эта последовательность видеоимпульсов в блоке 15 усиливается и детектируется детектором видеоимпульсов. Поэтому на выход блока сопряжения 15 поступает постоянный по уровню непрерывный сигнал (фиг. 3, д). Такой сигнал поступает на вход пикового детектора 10 и с его выхода на вход блока извещения 9. Одновременно выходной сигнал блока сопряжения 15 действует на вход вычитателя 16 и вход блока выборки-хранения 19. С выхода вычитателя 16 сигнал поступает на вход компаратора 11 и вход компаратора 12. На управляющий вход компаратора 11 с выхода источника напряжения 7 поступает положительный по знаку опорный сигнал U_оп1 (см. фиг. 3, д). На управляющий вход компаратора 12 с выхода источника напряжения 7 поступает отрицательный по знаку опорный сигнал U_оп2 (см. фиг. 3, д). В момент включения устройства на выходе каждого компаратора сигнал отсутствует. Поэтому ни один их этих сигналов через сумматор 17 не способен запустить одновибратор 14 и обеспечить включение сигналом с его выхода блока выборки-хранения 19. В связи с этим, на выходе блока выборки-хранения 19 сигнал отсутствует, а сигнал на выходе вычитателя 16 равен сигналу на выходе блока сопряжения 15 (см. фиг. 3, д). После окончания переходных процессов в блоках 6, 8, 15, вызванных включением устройства, уровень этого сигнала превысит U_оп1 (см. фиг. 3, д). В связи с этим компаратор 11 срабатывает. Он через сумматор 17 запускает одновибратор 14 и включает блок выборки-хранения 19. В течение времени действия импульса одновибратора 14 (см. фиг. 3, е) сигнал на выходе блока выборки-хранения 19 возрастает до уровня амплитуды входного сигнала (см. фиг. 3, ж). Одновременно энергия выходного сигнала компаратора 11 накапливается в накопителе 18. В это же время сигнал на выходе вычитателя 16 под действием выходного сигнала блока 19 снижается до нуля (см. фиг. 3, з) и компаратор 11 возвращается в исходное состояние. При накоплении в накопителе 18 энергии одного импульса с выхода компаратора 11, на выходе блока 18 возникает малый по величине положительный по знаку сигнал. Он поступает на вход одновибратора 13. Ввиду малости входного сигнала одновибратор 13 не запускается. Поэтому блок 13 не способен в данном случае сформировать импульс на своем выходе и соответственно открыть блок извещения 9. В результате, в момент включения устройства и в отсутствие бутылки в пределах открытого резонатора 8 устройство находится в режиме ожидания и не срабатывает.

При приближении контролируемой бутылки к открытому резонатору 8 он расстраивается. Это приводит к снижению сигнала на выходе блока 8 и соответственно на выходе блока сопряжения 15. Так как сигнал на выходе блока выборки-хранения 19 остается неизменным, то уменьшение сигнала на выходе блока сопряжения 15 приводит к появлению на выходе вычитателя 16 сигнала, отрицательного по знаку. Сигнал на выходе пикового детектора 10 в силу значительной инерционности блока 10 остается неизменным. В рассматриваемом случае компаратор 11 не может реагировать на выходной сигнал вычитателя 16, так как на его управляющий вход с выхода источника напряжения 7 поступает положительный по знаку опорный сигнал U_оп1. Поэтому при определенном уровне выходного сигнала вычитателя 16 в данном случае срабатывает компаратор 12, на управляющий вход которого с выхода источника напряжения 7 поступает отрицательный по знаку опорный сигнал U_оп2. Выходной сигнал блока 12 обнуляет накопитель 18 и через сумматор 17 запускает одновибратор 14, который открывает блок выборки-хранения 19. На выходе блока 19 устанавливается сигнал, равный выходному сигналу блока сопряжения 15. Соответственно в это время сигнал на выходе вычитателя 16 обращается в нуль, а компаратор 12 закрывается. По окончании импульса одновибратора 14 закрывается и блок выборки-хранения 19. При дальнейшем движении контролируемой бутылки к открытому резонатору 8 выходной сигнал блока 17 продолжает снижаться и описанный цикл повторяется. Эти циклы продолжаются до тех пор пока сигнал на выходе блока 17 при движении бутылки не достигнет минимума (см. фиг. 3, и). До этого момента сигнал на выходе пикового детектора 10 из-за инерционности при реакции на уменьшающийся входной сигнал не изменяется. На выходе вычитателя 16 сигнал регулярно достигает величины U_оп2 и потом обнуляется (см. фиг. 3, к). Сигнал на выходе блока выборки-хранения 19 (см. фиг. 3, л) ступенчато стремится достичь с точностью до U_оп2 уровня сигнала на выходе блока 17. Одновибратор 13 не запускается, так как накопитель 18 регулярно обнуляется. Соответственно и блок извещения 9 ни разу не открывается. Минимум сигнала на выходе блока сопряжения 15 соответствует максимальной расстройке открытого резонатора 8, вызванной приближающейся к его зоне измерения контролируемой бутылкой. При вхождении контролируемый бутылки в зону измерения открытого резонатора 8, плоскость которой совпадает с плоскостью симметрии открытого резонатора 8, выходной сигнал блока сопряжения 15 начинает увеличиваться. С этого момента изменяется знак на положительный и начинается увеличение сигнала на выходе вычитателя 16. По достижении величины этого сигнала уровня выше U_оп1 вновь срабатывает компаратор 11, обнуляя пиковый детектор 10, и с помощью сумматора 17, одновибратора 14 и блока выборки-хранения 19, обнуляет вычитатель 16. В это же время накапливается энергия одного видеоимпульса в накопителе 18. После окончания этого цикла компаратора 11 вновь закрывается, обнуление пикового детектора 10 заканчивается и на выходе блока 10 устанавливается сигнал, по величине равный очередному мгновенному значению выходного сигнала блока сопряжения 15. При дальнейшем движении контролируемой бутылки в зоне измерения выходной сигнал блока сопряжения 15 продолжает расти и описанный цикл повторяется. Эти циклы продолжаются до тех пор, пока вертикальная осевая плоскость контролируемой бутылки не совпадает с плоскостью зоны измерения (см. фиг. 2, б). В этот момент выходной сигнал блока сопряжения 15 достигает максимума. До этого момента сигнал на выходе пикового детектора 10 (см. фиг. 3, м) регулярно обнуляется и потом быстро, в силу своих свойств, достигает величины, равной очередному мгновенному значению выходного сигнала блока сопряжения 15. На выходе вычитателя 16 сигнал регулярно достигает величины U_оп1 и потом обнуляется (см. фиг. 3, к). Сигнал на выходе блока выборки-хранения 19 (см. фиг. 3, л) ступенчато стремится достичь с точностью до U_оп1 уровня сигнала на выходе блока 15. Одновибратор 13 не запускается, так как энергия накапливаемых в емкости накопителя видеоимпульсов не поступает на выход блока 18 из-за отсутствия управляющих для него сигналов с выхода компаратора 12. Соответственно и блок извещения 9 ни разу не открывается.

Достигнув максимума (в процессе дальнейшего движения контролируемой бутылки в зоне измерения открытого резонатора 8), выходной сигнал блока сопряжения 15 начинает уменьшаться. Максимальный уровень сигнала на выходе блока сопряжения 15 запоминается пиковым детектором 10 (см. фиг. 3, м) и удерживается при уменьшении выходного сигнала блока 15. При выходе контролируемой бутылки из зоны измерения блока 8 и соответственного уменьшения выходного сигнала блока сопряжения 15 на выходе вычитателя 16 вновь возникает сигнал, обусловливающий срабатывание компаратора 12. К этому моменту в емкости накопителя 18 накапливается энергия более чем одного видеоимпульса, достаточная для обеспечения запуска одновибратора 13. Поэтому при срабатывании компаратора 12, выходной сигнал которого обеспечивает поступление на выход накопителя 18 энергии, накопленной в его емкости, одновибратор 13 запускается. Одновременно обнуляется накопитель 18. Под влиянием выходного импульса одновибратора 13 (см. фиг. 3, н) открывается блок извещения 9 и пpоизводит анализ величины выходного сигнала пикового детектора 10. Величина выходного сигнала пикового детектора 10 равна в этом время максимальному уровню выходного сигнала блока сопряжения 15, который был в момент нахождения данной контролируемой бутылки в зоне измерения открытого резонатора 8. Она содержит информацию об измеренном уровне налива жидкости в эту бутылку. Поэтому блок извещения 9 в результате анализа величины выходного сигнала пикового детектора 10 выдает сигнал (см. фиг. 3, п) на включение соответствующего индикатора, фиксируя тем самым недолив, перелив или нормальный уровень налива. При приближении очередной контролируемой бутылки к открытому резонатору 8 и прохождении ее через него циклы изменения сигналов повторяются.

Таким образом, благодаря введению новых блоков и связей, изолированных от зоны контроля устройства, получена возможность фиксировать момент появления контролируемой бутылки в зоне измерений открытого резонатора путем автоматического анализа формы изменения амплитуды выходного сигнала этого блока и достигнуто обеспечение его эффективной работы как в случае укупорки контролируемой бутылки металлическими и неметаллическими пробками, так и в случае контроля неукупоренных бутылок, при этом снижены затраты времени и средств по уходу за этим устройством; в результате обеспечено расширение его области применения.

(56) Авторское свидетельство СССР N 122034, кл. B 08 B 9/16, 1959.

Авторское свидетельство СССР N 1420378, кл. G 01 F 23/26, 1986.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ БУТЫЛОК, содержащее блок извещения, последовательно соединенные источник напряжения, генератор, переходник, первый полый проводник, первый фланец, открытый резонатор, второй фланец, второй полый проводник и блок сопряжения, отличающееся тем, что, с целью расширения области его применения, оно снабжено последовательно соединенными первым компаратором, сумматором, первым одновибратором, блоком выборки-хранения, вычитателем, вторым компаратором и пиковым детектором, а также соединенными между собой накопителем и вторым одновибратором, при этом выход последнего подключен к одному входу блока извещения, второй вход которого соединен с выходом пикового детектора, а выход блока сопряжения одновременно соединен с пиковым детектором, вычитателем и блоком выборки-хранения, причем один вход накопителя связан одновременно с сумматором, пиковым детектором и вторым компаратором, второй вход накопителя - одновременно с сумматором и компаратором, который одновременно связан с вычитателем и вторым компаратором, а источник напряжения подключен к компараторам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3