专利名称：测量非圆形透明容器侧壁厚度的装置与方法
技术领域：
本公开涉及检查透明容器是否存在影响容器光学性能的批量性 生产异变，更具体地，涉及光电测量非圓形透明容器侧壁厚度的装置 与方法。
背景技术：
光电技术已经被应用于测量透明容器侧壁的厚度。例如，美国专
利US 6,806，459公开了测量容器侧壁厚度的装置与方法，其包括传送 器，传送器用于移动容器使其轴线横向地经过检查站，同时在检查站 中通过沿轨道"滚动"容器而使容器绕其轴线旋转。光源和照射透镜 系统将线形光束引导到容器侧壁上，线形光束在垂直于容器轴线且平 行于经过检查站的移动方向上具有长度尺寸，并且具有足够的长度， 从而当容器在检查站中沿轨道滚动时照射容器侧壁。变形成像透镜系 统将从外侧壁表面和内侧壁表面垂直于照射光能的部分反射的光能 引导到光传感器上。信息处理器响应由成像透镜系统引导到光传感器 的光能从而在容器沿轨道滚动时确定外侧壁表面和内侧壁表面之间 的容器厚度。尽管在提到的专利中公开的装置与方法很适合测量圆形 容器侧壁厚度，但是此类装置与方法不适合测量在检查站中不能沿轨 道滚动的非圆形容器侧壁厚度。
美国专利US 5，291，271公开了光电测量容器壁厚度的装置与方 法。光源将光束成一角度引导到容器的外表面上，使得光束的一部分 从外表面反射， 一部分被折射进入容器壁，并由内壁表面反射，然后 再从外壁表面重新射出。透镜系统置于光传感器和容器壁之间，从而 将从外壁表面和内壁表面反射的光能聚焦到传感器上。透镜系统具有 像平面(传感器布置在像平面上)和物平面(物平面与照射光束共线)。 容器被保持在固定位置(静止位置)并绕其轴线旋转。信息处理器以 容器旋转增量扫描传感器，并根据传感器上反射光能入射点之间的距
离确定内表面和外表面之间的容器壁厚度。虽然在此专利中公开的装 置与方法也很适合测量圆形容器侧壁厚度，但是由于照射光线在容器旋转时不能追踪非圓形容器侧壁中的起伏，所以》匕类装置与方法不适 合测量非圓形容器侧壁厚度，本公开的 一般目的是提供测量非圓形透 明容器侧壁厚度的装置与方法。
发明内容
本公开具体表现了可相互独立或结合应用的许多方面。 根据本公开的一个方面，检查非圓形透明容器侧壁厚度的装置包括 用于将容器保持在固定位置并使容器绕轴线旋转的传送器。光源将光能
引导到传输器上的容器侧壁上。具有透镜系统轴线的变形透镜系统将从 基本平行于透镜系统轴线的容器侧壁的内表面部分和外表面部分反射
的能量引导到光传感器上。用语"基本平行"意味着容器侧壁的表面在 透镜系统的窄接收角内平行于透镜系统轴线，例如在本公开的示例性实 施例中的接收角为1° 。信息处理器响应传感器，根据传感器上从容器 侧壁的内表面和外表面反射的光能之间的距离以容器旋转增量确定侧 壁厚度。
根据本公开的另 一个方面，检查非圓形透明容器侧壁厚度的装置包 括传送器，传送器用于按顺序呈送容器，并在使容器绕轴线旋转的同时 将每个容器依次保持在固定位置。当容器在传送器上被保持并旋转时， 光源将光能引导到容器侧壁上。具有透镜系统轴线的变形透镜系统将光 能中从容器侧壁的内表面和外表面反射在基本垂直于透镜系统轴线的 平面内的部分引导到光传感器上。用语"基本垂直"指的是光能反射在 透镜系统的窄接收角之内的垂直于透镜系统轴线的平面内，例如在本公 开的示例性实施例中的接收角为1。。由于容器是非圆形的，因此在容 器旋转时，光能中从容器侧壁的内表面和外表面反射在基本垂直于透镜
系统轴线的平面内的部分沿变形透镜系统来回扫过(sweep )。信息处理 器响应光传感器，根据传感器上从容器侧壁的内表面和外表面反射的光 能部分之间的距离以容器旋转增量确定侧壁厚度。
根据本公开的又一个方面，检查非圆形透明容器侧壁厚度的方法包 括将容器保持在固定位置同时使容器绕轴线旋转。线形光束引导到容器 侧壁上，线性光束垂直于旋转轴线具有长的尺寸。从平行于轴线的方向 看上去，从基本垂直于引导到容器侧壁上的光能的容器侧壁的内表面和 外表面反射的光束部分引导到光传感器上。容器侧壁厚度根据传感器上 从容器侧壁的内表面和外表面反射的光能部分之间的距离以容器旋转
5增量确定。
根据下列描述、所附权利要求和附图，本公开及其附加目的、特征、 优点和方面将被最好地理解，附图中
图1是根据本公开的示例性实施例的容器侧壁厚度测量装置的示意
图2是图1所示装置的一部分的示意图，更详细地显示了示例性实
施例的照射和成像透镜系统；
图3是沿图2中的方向3获取的图2的照射透镜系统的俯视图； 图4是沿图2中的方向4获取的图2的示例性实施例中的成像透镜
系统的俯视图5是容器侧壁的光能的反射和折射的示意图，放大了图2中区域 5内的部分；以及
图6A-6K是示出了在容器旋转的连续步骤中容器侧壁反射的示意图。
具体实施例方式
图1是根据本公开的示例性实施例，用于检查非圓形透明容器12 (例如玻璃容器)侧壁厚度的装置10的示意图。装置10包括传送器14, 传送器14用于按顺序呈送容器12，将每个容器12依次保持在固定位置 并使容器绕轴线16旋转。容器的旋转轴线优选地与容器的中心轴线共 线，尽管旋转轴线由于容器的畸形引起的摇摆等可能会偏离容器的中心 轴线。美国专利US 6， 557， 695中示出了示例性传送器14，其依次呈送 按顺序的非圓形容器，将容器保持在固定位置并使容器绕轴线旋转而用 于检查。也可参见美国专利US 4， 124， 112。可使用其它传送器。
光源18被布置成将光能经过照射透镜系统20引导到在传送器14 上被保持并旋转的容器12侧壁上。从容器侧壁的内表面和外表面反射 的光能由变形成像透镜系统22引导到光传感器24上。信息处理器26 响应光传感器24,根据传感器上从容器侧壁的内表面和外表面反射的光 能之间的距离以容器旋转增量确定侧壁厚度。侧壁厚度信息可在显示器 28上显示给操作者，和/或可由信息处理器用于激活与传送器相关的剔 除(或称拒绝)机构来分离侧壁厚度在所需范围之外的容器。当然，可以存储侧壁厚度数据或以其他方式用于运行系统的分析与控制。
图2和3更详细地示出了照射透镜系统20的示例性实施例。光源 18 (优选为提供小直径准直输出束的激光器)将输出束引导经过照射透 镜系统20。光线被透镜30分散为扇形并由透镜32进行准直。此光线由 透镜34在容器侧面的平均位置(优选地为图6A的侧壁位置和图6F的 侧壁位置之间的大约中间位置)汇聚成为非常窄或线形的光束。此线形 光束36 (图3)优选地垂直于轴线16具有长度尺寸。线形光束36的长 度配合容器的尺寸来产生遍及图6A-6K的位置的反射。在本公开所示的 示例性实施例中，照射透镜系统20包括按顺序的柱透镜30、 32、 34。 可使用其它光学器件将光源18的输出转换为在容器侧壁的线形光束。
现在参照图2和4，成像透镜系统22为变形透镜系统。在所示的示 例性实施例中，透镜系统22优选地包括柱透镜38和菲涅耳透镜40。柱 透镜38和菲涅耳透镜40的组合具有像平面(传感器24置于像平面上) 和物平面(物平面在容器12外侧壁表面与线形照射光束36的长度尺寸 共线)。如图5所示，照射光线36与容器12侧壁外表面相交， 一部分 42从外侧壁表面反射， 一部分44折射进入容器侧壁，从容器侧壁的内 表面反射，然后再从容器侧壁的外表面射出。变形透镜系统22的功能 在于将从基本平行于变形透镜系统22的轴线46 (图4)的容器侧壁的 内表面部分和外表面部分反射的光能42、 44引导到传感器24上。换言 之，变形透镜系统22的功能在于将反射在基本垂直于透镜系统轴线46 的平面内的反射光能部分42、 44引导到传感器24上。用语"基本平行" 和"基本垂直"指的是反射面或反射光能中处于变形透镜系统的窄接收 角之内的部分，例如在本公开的示例性实施例中的角度为1° 。未处于 透镜系统22的窄接收角之内的反射光能48 (图4) 一一即那些不是从 基本平行于透镜系统轴线46的表面部分反射的并且未被反射在基本垂 直于轴线46的平面内的光能——不会被引导到传感器24上。换言之， 反射光能必须从基本垂直于照射光线36的射线(从图3和4中平行于 轴线16的方向看上去)的表面部分反射。光传感器24优选地包括线形 排列光传感器，其中光传感器元件在包括容器旋转轴线16的平面内沿 一条线布置。光传感器24可选地可包括区域排列传感器，其中仅有一 部分用于壁厚测量目的。变形透镜系统轴线46 (图4)优选地垂直于旋 转轴线16 (图1 )。
图6A-6K示出了装置10的运行。在图6A中，容器侧壁的笫一个角正对着光传感器24，使得内表面和外表面在拐角50处基本平行于成像 变形透镜系统22的轴线，并且从拐角50反射的光能部分42、 44基本 垂直于透镜系统22的轴线并被引导到传感器24上。在图6B中，容器 12在方向52上旋转，使得从拐角50附近的容器侧壁部分(基本平行于 透镜系统22的轴线)反射的光能42、 44在透镜系统22中"上移"。在 图6C-6F中，来自基本平行于透镜系统22的轴线的容器侧壁部分的反 射42、 44首先在透镜系统(图6C)中"上移"，然后在透镜系统(图 6D-6F)中"下移"，直到从基本平行于透镜系统22的轴线的容器侧壁 部分的反射大约在拐角50 (图6F)和容器旋转的方向52上的下一个拐 角54 (图6G)之间的容器侧壁中点。在图6F的位置和图61的位置之 间，从基本平行于成像透镜系统的轴线的容器侧壁部分的反射42、 44 在透镜系统的长度上"下移"，也就是说从基本垂直于透镜系统的轴线 的反射光部分42、 44在透镜系统中"下移"。从图6J的位置到图6K的 位置，拐角54运动到正对着透镜系统22的位置，使得图6K与图6A除 了图6A中的侧壁拐角50现在由图6K中随后的侧壁拐角54代替以外完 全一样。此过程从图6K优选地持续至少一个容器的完全旋转。由于容 器不是圆形的，因此当容器旋转时，从容器侧壁的内表面和外表面反射 在基本垂直于透镜系统轴线的平面内的光能42、 44沿变形透镜系统22 来回扫过。信息处理器26以容器旋转增量扫描传感器24 (可包括当容 器以恒定的速度和/或容器加速或减速时改变的时间增量旋转时容器旋 转固定角增量、固定时间增量)并根据容器的旋转角绘出容器侧壁厚度 图。
因此，此处公开了用于确定透明非圆形容器侧壁厚度的装置与方 法，其完全满足前述的全部目的和目标。本公开结合示例性实施例展示 和讨论了许多修改和变化。对于本领域普通技术人员而言，前述讨"i仑已 揭示了其它修改和变化。例如，尽管本公开的示例性实施例中的容器12 具有圓角"正方形"侧壁几何形状，但是显然，也可采用其它非圓形容 器侧壁几何形状，例如包括三角形几何形状、卵形几何形状、烧瓶形几 何形状等等。本公开旨在涵盖落入所附权利要求精神与宽泛范围内的所 有修改和变化。
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权利要求
1. 一种检查非圆形透明容器侧壁厚度的装置，包括传送器(14)，用于将容器(12)保持在固定位置并使所述容器绕轴线(16)旋转；光源(18)，用于将光能引导到所述传送器上的容器的侧壁；光传感器(24)以及具有透镜系统轴线(46)的变形透镜系统(22)，所述变形透镜系统(22)用于将从所述容器侧壁的内表面和外表面上基本平行于所述透镜系统轴线的部分反射的光能(44、42)引导到所述光传感器上，以及信息处理器(26)，其响应所述传感器，用以根据所述传感器上所述容器侧壁的内表面和外表面反射的光能之间的距离，以容器旋转增量确定侧壁厚度。
2. —种检查非圆形透明容器侧壁厚度的装置，包括传送器(14),用于按顺序呈送容器(12)并将每一容器依次保 持在固定位置的同时使所述容器绕轴线(16)旋转，光源(18),用于在所述容器被保持所述传送器上并旋转时将光 能引导到容器侧壁上的，光传感器(24 )和具有透镜系统轴线(46 )的变形透镜系统(22 ), 所述变形透镜系统(22)用于将所述光能中从所述容器侧壁的内表面 和外表面反射在基本垂直于所述透镜系统轴线的平面内的部分(44、 42)引导到所述光传感器上，由于所述容器不是圓形的，当所述容器旋转时，从所述容器侧壁 的内表面和外表面反射在基本垂直于所述透镜系统轴线的平面内的 所述光能部分沿所述透镜系统来回扫过，以及信息处理器(26)，其响应所述光传感器，用以根据所述传感器 上所述容器侧壁的内表面和外表面反射的光能部分之间的距离，以容 器旋转增量确定侧壁厚度。
3. —种检查非圆形容器侧壁厚度的方法，包括以下步骤a) 将所述容器(12)保持在固定位置，同时使所述容器绕轴线 (16)旋转，b) 将线形光束(36)引导到所述容器侧壁上，所述线形光束具有垂直于所述轴线的长度尺寸，C) 将所述光束中从所述容器侧壁的内表面和外表面反射的、从 平行于所述轴线的方向观察基本垂直于引导到所述容器侧壁上的光能的部分(44、 42)引导到光传感器上，以及d)根据所述传感器上所述容器侧壁的内表面和外表面反射的光 能部分之间的距离，以容器旋转增量确定容器侧壁厚度。
全文摘要
一种检查非圆形透明容器侧壁厚度的装置包括用于将容器(12)保持在固定位置并使容器绕轴线(16)旋转的传送器(14)。光源(18)将光能引导到传送器上的容器侧壁上。具有透镜系统轴线(46)的变形透镜系统(22)将从容器侧壁的内表面和外表面上基本平行于透镜系统轴线的部分反射的能量引导到光传感器上。信息处理器(26)响应光传感器，用以根据传感器上容器侧壁的内表面和外表面反射的光能之间的距离以容器旋转增量确定侧壁厚度。
文档编号G01B11/06GK101479564SQ200780023911
公开日2009年7月8日 申请日期2007年5月31日 优先权日2006年6月26日
发明者J·A·林利恩 申请人:欧文斯-布洛克威玻璃容器有限公司