Устройство для обнаружения дефектов на горловине емкости, преимущественно бутылок из светопроницаемого материала

 

Использование: область автоматической проверки емкостей. Сущность изобретения: устройство для изображения устья бутылок и емкостей из светопроницаемого материала, содержащее установленное на оси изображаемой емкости оптическое приспособление и установленное между изображаемой емкостью и оптическим приспособлением осветительное приспособление, снабженное по меньшей мере одним источником света и по меньшей мере одним направляющим свет элементами, направляющий свет элемент выполнен кольцеобразным и снабжен соосным, выполненным в виде расширяющегося в направлении емкости усеченного конуса смотровым окном, причем боковая поверхность усеченного конуса является поверхностью выхода света, и угол его наклона составляет 30 - 45 . 12 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к автоматической проверке емкости.

Известно устройство для освещения торцевой поверхности устья бутылок и обнаружения дефектов на этой поверхности. Устройство выполнено в виде кольцевого элемента, а смотровое окно имеет форму двойного усеченного конуса [1] .

Недостатком является низкий КПД освещения и в связи с этим низкая эффективность освещения.

Известно устройство для изображения устья бутылок и т. п. емкостей из светопроницаемого материала, содержащее установленное на оси изображаемой емкости оптическое приспособление и установленное между изображаемой емкостью и оптическим приспособлением осветительное приспособление, снабженное двумя источниками света, светопроницаемой плитой и двумя направляющими свет элементами [2] .

В этом устройстве отдаваемый источниками свет через выполненные в светопроницаемой плите окна поступает в направляющие свет элементы, с данных элементов он сбоку освещает устье. В светопроницаемой плите на оси между изображаемой емкостью и оптическим приспособлением выполнено окно, через которое с помощью камеры оптического приспособления снимается устье.

Недостаток известного устройства заключается в том, что в силу того, что не предусмотрено освещение сверху, нельзя сделать снимок торцевой стороны устья, т. е. губки. Поэтому на сделанных с помощью известного устройства снимках дефекты в торцевой поверхности устья не видны.

Целью изобретения является обеспечение возможности изображения торцевой стороны устья бутылок и т. п. емкостей.

Поставленная цель достигается в предлагаемом устройстве для изображения устья бутылок и т. п. емкостей из светопроницаемого материала, содержащее установленное на оси изображаемой емкости оптическое приспособление и установленное изображаемой емкостью и оптическим приспособлением осветительное приспособление, снабженное по меньшей мере одним источником света и по меньшей мере одним направляющим свет элементом, за счет того, что направляющий свет элемент выполнен кольцеобразным и снабжен соосным, выполненным в виде расширяющегося в направлении емкости усеченного конуса смотровым окном, причем боковая поверхность усеченного конуса является поверхность выхода света, угол его наклона составляет 30-45^о.

На фиг. 1 показан вид машины для проверки бутылок, снабженной предлагаемым устройством; на фиг. 2 - частичный вид устья изображаемой бутылки, предназначенной для крончатого колпачка, с осветительным и оптическим приспособлениями; на фиг. 3 - представленное на фиг. 2 устье с установленным на нем осветительным приспособлением в увеличенном масштабе; на фиг. 4 - осветительное приспособление согласно фиг. 3 с указанием хода световых лучей при освещении верхней торцевой поверхности устья, т. е. губки; на фиг. 5 - осветительное приспособление согласно фиг. 4, в котором направляющий свет элемент имеет смотровое окно в виде простого прямого усеченного конуса.

На фиг. 1 представлена машина 1 для проверки бутылок 2, снабженная предлагаемым устройством 3 для изображения устья 4 бутылок 2. Машина 1 содержит две карусели, на которых бутылки 2 перемещаются для осуществления разных проверок. Над представленной на фиг. 1 слева карусели установлено предлагаемое устройство 3. Оптическое приспособление 5 установлено на оси изображаемой бутылки 2. Согласно фиг. 2 приспособление 5 содержит камеру 6 и открытый вниз корпус 7, установленный с возможностью перемещения по высоте с помощью ходового винта 8 и маховика 9. В корпусе 7 размещена видеокамера 6, установленная с возможностью перемещения по высоте или вместе с корпусом 7, или независимо от него подобными средствами. На нижней стороне корпуса 7 установлено осветительное приспособление 10 для освещения губки 11 устья бутылки 2, которое описывается в дальнейшем со ссылкой на фиг. 3 и 4.

Согласно фиг. 2, 3 осветительное приспособление 10 содержит чашеобразный держатель 12, средняя ось которого совпадает с осью изображаемой бутылки 2. В дне держателя 12 выполнено центральное окно 13. Вокруг окна 13 расположено кольцеобразное окно 14. Над данным окном 14 установлена стробоскопическая лампа 15, служащая в качестве источника света. Внутри лампы 15 в одной плоскости с ней размещен первый направляющий свет элемент 16, а на нижнем кольцевом фланце 17 держателя 12 закреплен второй направляющий свет элемент 18. Направляющие свет элементы 16, 18 выполнены кольцеобразными, и они изготовлены, например, из акрилового стекла, что снижает их стоимость. Стробоскопическая лампа 15 соседствует с наружной окружной поверхностью 19 направляющего свет элемента 16, являющейся поверхностью входа света. Благодаря тому, что в предлагаемом устройстве 3 направляющий элемент 16 выполнен кольцеобразным, а смотровое окно 13 имеет форму прямого усеченного конуса, направляющий элемент 16 отдает свет, получаемый от лампы 15, в виде усеченного конуса 20 света, суживающегося в направлении губки 11 изображаемой бутылки 2 и равномерно освещающего губку 11, если та находится на необходимой высоте концентрично под направляющим элементом 16.

Отдаваемый стробоскопической лампой 15 свет входит также в дополнительный направляющий элемент 18 через его верхнюю торцевую поверхность 21, являющуюся его поверхностью входа света. Первый направляющий свет элемент 16 имеет соосное смотровое окно 22, через которое камерой 6 снимается устья 4, в частности губка 11 бутылки 2.

Смотровое окно 22 имеет форму двойного усеченного конуса, состоящего из усеченного конуса 23 и дополнительного усеченного конуса 24. Усеченный конус 23 расширяется в направлении отвернутой от приспособления 5 торцевой поверхности 25 направляющего свет элемента 16 и своей боковой поверхностью образует поверхность 26 выхода света направляющего элемента 16. Боковая поверхность усеченного конуса 23 имеет угол α30-45^о, а в данном случае угол α имеет предпочтительную величину 45^о. Точная величина угла α зависит от высоты осветительного приспособления 10 над устьем 4 и от диаметра устья 4. Угол 45^о соответствует углу падения света 45^о в середине верхней торцевой поверхности губки 11.

Боковая поверхность дополнительного усеченного конуса 24 расположена под углом наклона β, составляющим одну до двух третей угла α, предпочтительно половину угла α.

На фиг. 4 схематически показан ход световых лучей между направляющим элементом 16 и камерой 6. Видно, что длина образующей усеченного конуса 23 в основном соответствует ширине губки 11 устья 4 представленной бутылки 2, предназначенной для крончатого колпачка. Таким выбором длины образующей усеченного конуса 23 избегают потерей света при освещении губки 11. Нижняя торцевая поверхность 25, верхняя торцевая поверхность 27 и боковая поверхность дополнительного усеченного конуса 24 снабжены черным покрытием 28 (см. фиг. 4). Благодаря этому поступающий через поверхность 19 в направляющий элемент 16 свет почти полностью достигает поверхности 26 без поступления в направляющий элемент 16 или выхода из него рассеянного света. Выходящий через поверхность 26 свет образует кольцевой усеченный конус 20, падающий на губку 11. В середине губки 11 угол падения света составляет примерно 45^о, так что с середины губки 11 свет не отражается в камеру 6, а лишь с краев губки 11. Лишь при наличии дефекта со средней зоны губки 11 отражается свет в камеру 6.

Для работы описываемого устройства 3 достаточно выполнение направляющего свет элемента 16 со смотровым окном 22 в виде прямого усеченного конуса 23. На фиг. 5 представлен такой вариант выполнения. Однако представленная на фиг. 4 форма выполнения направляющего свет элемента 16, где смотровое окно 22 имеет форму двойного усеченного конуса, является предпочтительной.

Для получения изображения, на котором видны дефекты в торцевой поверхности губки 11 устья 4, достаточен направляющий свет элемент 16. Однако, если хотят обнаруживать и дефекты на окружной поверхности устья 4, то используют дополнительный направляющий свет элемент 18, который описывается ниже.

Дополнительный направляющий свет элемент 18 установлен соосно направляющему свет элементу 16, и он имеет больший наружный диаметр, чем последний. Поэтому возможно использование одной стробоскопической лампы 15 в качестве источника света для обоих направляющих свет элемента. Возможно, однако, использование отдельного источника света (не представ- ленного на чертеже) для дополнительного направляющего элемента 18. В этом случае возможно попеременное включение источников света для направляющих элементов 16, 18 с попеременным снятием губки 11 и окружной поверхности устья 4.

Дополнительный направляющий элемент 18 имеет наружную боковую поверхность 29 в виде расширяющегося в сторону направляющего элемента 16 усеченного конуса и цилиндрическую внутреннюю поверхность 30, образующую поверхность выхода света для освещения окружной поверхности устья 4. Толщина дополнительного направляющего свет элемента 18 по меньшей мере равна ширине губки 11 изображаемой бутылки 2 (см. фиг. 5), или она примерно в два раза больше ширины губки 11 (см. фиг. 3, 4). Верхняя торцевая поверхность 21 дополнительного направляющего свет элемента 18 находится на высоте верхнего края губки 11. Боковая поверхность 29 и нижняя торцевая поверхность 31 снабжены черным покрытием 28 (см. фиг. 4). Данное черное покрытие 28 предотвращает возникновение рассеянного света и потери света.

Боковая поверхность 29 имеет наклон γ 45^о (фиг. 4). Поэтому отдаваемый стробоскопической лампой 15 свет параллельно оси бутылки, поступающий в дополнительный напрвляющий элемент 18 через верхнюю торцевую поверхность 21, отражается на боковой поверхности 29 и падает на окружную поверхность губки 4 под прямым углом к оси бутылки 2. Если в окружной поверхности устья 4 нет дефектов, то получаемое с помощью дополнительного направляющего элемента 18 светлое кольцо, снимаемое камерой 6, является равномерно светлым. При наличии дефекта в соответствующем месте светлого кольца видно темное пятно.

Для снятия устья 4 соответствующую бутылку 2 или поднимают до достижения показанного на чертеже положения, или согласно не представленной на чертеже форме выполнения изобретения дополнительный направляющий элемент 18 выполняют составной. В этом случае части дополнительного направляющего элемента 18 установлены с возможностью встречного и противоположного перемещения в плоскости, расположенной под прямым углом к оси бутылки 2. При раздвинутых частях дополнительного направляющего элемента 18 бутылка 2 перемещается в положение, в котором снимается устье 4, и затем части дополнительного направляющего элемента 18 выполняют встречное движение, так что элемент 18 достигает положения, показанного на фиг. 4, 5. Также возможно горизонтальное перемещение бутылки и вертикальное перемещение предлагаемого устройства в необходимое для проверки положение над устьем бутылки.

Сделанный с помощью камеры 6 снимок оценивается по значениям по шкале серых цветов. Для этого определяют зоны в виде круглых кольцев, содержащие определенное количество, например, сорок элементов, из которых определяется среднее значение по шкале серых цветов, которое сравняется со смежными зонами. Кроме того, определяется пороговое значение для разности значений по шкале серых цветов двух смежных зон. Если выявляется разность значений по шкале серых цветов, превышающая пороговое значение, то бутылка оценивается как дефектная и выбрасывается. (56) 1. ЕР заявка N 0150846, кл. G 01 N 21/90, опублик. 1985.

2. Патент США N 4731649, кл. Н 04 N 7/8, опублик. 1988.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ НА ГОРЛОВИНЕ ЕМКОСТИ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО БУТЫЛОК ИЗ СВЕТОПРОНИЦАЕМОГО МАТЕРИАЛА, содержащее держатель емкости, расположенные на одной оптической оси средство для освещения горловины емкости, снабженное по крайней мере одним источником света и по крайней мере одним основным элементом, направляющим свет на горловину емкости, приемное оптическое средство изображения горловины емкости, при этом основной элемент, направляющий свет на горловину емкости, выполнен кольцеобразным со смотровым окном, отличающееся тем, что основной элемент, направляющий свет на горловину емкости, выполнен из светопроницаемого материала, внутренняя поверхность которого выполнена в виде расширяющегося усеченного конуса в направлении держателя емкости, при этом боковая поверхность усеченного конуса является поверхностью выпуска света, а угол при основании конуса составляет 30 - 45^o.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что смотровое окно выполнено в виде двойного усеченного конуса, образованного расположенными на одной оптической оси основным усеченным конусом, расширяющимся в направлении держателя емкости, и дополнительным усеченным конусом, расширяющимся в направлении приемного оптического средства, соединенных усеченными поверхностями.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что угол при основании основного усеченного конуса, расширяющегося в направлении держателя емкости, составляет 45^o.

4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что угол при основании дополнительного усеченного конуса составляет 1/3 - 2/3 угла при основании основного усеченного конуса.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что угол при основании дополнительного усеченного конуса составляет 1/2 угла при основании основного усеченного конуса.

6. Устройство по пп. 1 - 5, отличающееся тем, что длина образующей основного усеченного конуса равна ширине торцевой поверхности горловины емкости.

7. Устройство по пп. 1 - 6, отличающееся тем, что источник света выполнен охватывающим наружную поверхность основного элемента , направляющего свет на горловину емкости, причем на обе торцевые поверхности основного элемента, направляющего свет на горловину емкости, и боковую поверхность дополнительного усеченного конуса нанесено черное покрытие.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что источник света состоит из нескольких стробоскопических ламп.

9. Устройство по п. 7 отличающееся тем, что источник света состоит из одной стробоскопической лампы, выполненной в виде кольца.

10. Устройство по пп. 1 - 9, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный элемент, направляющий свет на горловину емкости, выполненный в виде кольца и расположенный соосно с основным элементом, направляющим свет на горловину емкости, на отвернутой от приемного оптического средства стороне основного элемента, направляющего свет на горловину емкости, при этом наружный диаметр дополнительного элемента, направляющего свет на горловину емкости, больше, чем диаметр основного элемента, направляющего свет на горловину емкости, наружная боковая поверхность дополнительного элемента, направляющего свет на горловину емкости, выполнена в виде усеченного конуса, расширяющегося в направлении приемного оптического средства, причем внутренняя поверхность дополнительного элемента, направляющего свет на горловину емкости, выполнена цилиндрической и является поверхностью для выхода света.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что толщина дополнительного элемента, направляющего свет на горловину емкости, в два раза больше ширины торцевой поверхности горловины емкости.

12. Устройство по пп. 10 и 11, отличающееся тем, что на боковую поверхность дополнительного элемента, направляющего свет на горловину емкости, и торцевую поверхность, обращенную к держателю, нанесено черное покрытие.

13. Устройство по пп. 10 - 12, отличающееся тем, что угол при основании дополнительного элемента, направляющего свет на горловину емкости, составляет 45^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5