СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНТУРА БОКОВОЙ СТЕНКИ СОСУДА
METHOD AND APPARATUS FOR MONITORING LATERAL WALL CONTOUR OF A VESSEL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к контролю выравненности боковых стенок в сосудах, в частности - стеклянных, а более конкретно - к способу и устройству для идентификации выпуклостей или вогнутых участков на боковой стенке сосуда.
Уровень техники
Патент США 5291271 раскрывает устройство и способ электрооптического измерения толщины стенки сосуда. Источник света направляет световой пучок на внешнюю поверхность сосуда под таким углом, что часть светового пучка отражается от внешней поверхности, а часть преломляется в стенку сосуда, отражается от внутренней поверхности стенки и затем снова испускается из внешней поверхности стенки. Между оптическим датчиком и стенкой сосуда расположена система линз для фокусировки световой энергии, отраженной от внешней и внутренней поверхностей стенки, на датчик. Сосуд поворачивают вокруг оси, а электронные устройства обработки информации реагируют на световую энергию, падающую на датчик, для сканирования датчиком в процессе придания приращений повороту сосуда и определения толщины стенки сосуда между внутренней и внешней поверхностями стенки в зависимости от промежутка между точками падения отраженной световой энергии на датчик. Световая энергия, отраженная от внешней поверхности стенки сосуда, также дает информацию о контуре стенки в зависимости от поворота сосуда в том месте, в котором световая энергия падает на поверхность стенки и отражается от нее.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение воплощает ряд аспектов, которые могут быть реализованы отдельно друг от друга или совместно друг с другом.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, устройство для контроля контура боковой стенки сосуда включает в себя, по меньшей мере, один источник света для направления световой энергии на боковую стенку сосуда и, по меньшей мере, один оптический датчик, расположенный с возможностью приема световой энергии от источника света после ее отражения от боковой стенки сосуда. Оптический датчик преобразует такую отраженную световую энергию в сигналы, характеризующие положение боковой стенки сосуда относительно датчика, по меньшей мере, в двух местах боковой стенки сосуда, отстоящих друг от друга в направлении оси сосуда. Процессор информации реагирует на такие сигналы, определяя контур боковой стенки сосуда в направлении оси сосуда в зависимости от положений боковой стенки в таких местах. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, два места на боковой стенке сосуда были номинально выровнены друг с другом в направлении, параллельном оси сосуда. В предпочтительном варианте, одно из мест на боковой стенке сосуда находится рядом с плечиком сосуда или основанием сосуда, а другое из мест - на боковой стенке сосуда между плечиком сосуда и основанием сосуда.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, один оптический датчик выдает сигналы, характеризующие положение боковой стенки сосуда относительно датчика, по меньшей мере, в трех местах на боковой стенке сосуда, отстоящих друг от друга в направлении оси сосуда. В предпочтительном варианте, процессор информации обнаруживает отклонения в контуре боковой стенки сосуда в зависимости от отклонения положения боковой стенки в одном из упомянутых трех мест от линии между положениями боковой стенки в остальных двух местах. Эти другие два места предпочтительно находятся соответственно рядом с основанием и плечиком сосуда, а одно место предпочтительно находится между основанием и плечиком сосуда. Предпочтительно, чтобы сосуд поворачивали вокруг оси, а первое, второе и третье места были номинально выровнены друг с другом в направлении, параллельном такой оси. Датчики могут представлять собой отдельные датчики, расположенные с возможностью приема световой энергии, отраженной от боковой стенки сосуда в трех местах боковой стенки, или зональный матричный датчик области, расположенный с возможностью приема световой энергии, отраженной от всех трех мест боковой стенки.
Краткое описание чертежей
Изобретение с его дополнительными задачами, признаками, преимуществами и аспектами можно будет лучше понять из нижеследующего описания, прилагаемой формулы изобретения и чертежей, при этом:
на фиг.1 представлен схематический вид устройства для контроля контура боковой стенки сосуда, соответствующего одному возможному варианту осуществления изобретения;
на фиг.2 представлен схематический вид сверху устройства, изображенного на фиг.1;
на фиг.3 представлена графическая иллюстрация работы устройства, изображенного на фиг.1 и фиг.2;
на фиг.4 представлен схематический вид устройства для контроля контура боковой стенки сосуда, соответствующего другому возможному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг.5 представлен схематический вид сверху устройства, изображенного на фиг.4;
на фиг.6 представлена графическая иллюстрация контура боковой стенки сосуда, контролируемого с помощью устройства, изображенного на фиг.4 и 5; и
на фиг.7 представлен схематический вид устройства для контроля контура боковой стенки сосуда, соответствующего дополнительному варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг.1 и 2 изображено устройство 20 для контроля контура боковой стенки сосуда 22, соответствующее одному возможному варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 20 включает, по меньшей мере, один электрооптический сборочный узел или пробник 24, а предпочтительно - три электрооптических пробника 24, 26, 28, расположенных с возможностью направления и приема световой энергии, отраженной от боковой стенки 30 сосуда 22. Пробник 24 включает в себя источник 32 света для направления световой энергии на внешнюю поверхность боковой стенки 30 сосуда, предпочтительно через линзу 34, и оптический датчик 38, расположенный с возможностью приема световой энергии, отраженной от внешней поверхности боковой стенки, предпочтительно через линзу 36. Пробники 26, 28 предпочтительно идентичны пробнику 24. Источник 32 света и датчик 38 предпочтительно являются частью сборочного узла пробника, но источник 32 света и датчик 38 могут представлять собой и отдельные компоненты. Датчики 38 пробников 24-28 подключены к процессору 40 информации, который определяет контур боковой стенки, по входным сигналам датчиков и выдает выходной сигнал на подходящий дисплей 42. Процессор 40 информации может также выдавать выходной сигнал на подходящий браковочный механизм для браковки сосудов с нежелательными контурами боковых стенок.
Механизм 44 поворота сосуда предпочтительно поворачивает сосуд 22 вокруг оси вращения (позиция 52 на фиг.3), когда боковую стенку сосуда контролируют пробниками 24-28. Механизм 44 поворота сосуда может представлять собой любое подходящее устройство, такое как ведущий ролик, соединенный с подходящим приводным электродвигателем для удержания сосуда 22 у нажимных валиков во время поворота сосуда вокруг оси вращения. Такая ось вращения предпочтительно совпадает с осью сосуда. Только в качестве примера отметим, что подходящие системы для перевода сосудов 22 в положение контроля, поворота сосудов по очереди во время операции контроля и отвода сосудов после контроля проиллюстрированы в патентах США №№4378493 и 6581751.
Обращаясь к фиг.3, отмечаем, что пробник 24 направляет световую энергию на боковую стенку 30 сосуда и принимает отраженную световую энергию с поверхности, предпочтительно внешней поверхности, боковой стенки сосуда, в оптической плоскости 46. Аналогичным образом, пробники 26 и 28 направляют световую энергию на боковую стенку сосуда и принимают световую энергию, отраженную от поверхности, предпочтительно внешней поверхности боковой стенки, в соответствующих оптических плоскостях 48, 50. Плоскости 46, 48, 50 предпочтительно параллельны между собой и перпендикулярны оси 52 вращения сосуда, но это требование не является обязательным признаком. Световая энергия в плоскости 46 падает на внешнюю поверхность боковой стенки сосуда и отражается от этой поверхности в месте 54. Точно так же световая энергия в плоскости 48 падает на боковую стенку сосуда и отражается от нее в месте 56, а световая энергия в плоскости 50 падает на боковую стенку сосуда и отражается от нее в месте 58. Место 54 предпочтительно находится рядом с плечиком 60 сосуда, которое является точно круглым благодаря способу формования сосуда. Точно так же место 58 предпочтительно находится рядом с основанием 62 сосуда, которое является точно круглым благодаря способу формования сосуда. Место 56 может находиться в любом желаемом положении между местами 54, 58, к примеру, находиться посередине между местами 54, 58, как показано на фиг.3. Места 54, 56, 58 предпочтительно отстоят друг от друга в направлении оси 52, а предпочтительнее номинально выровнены друг с другом вдоль линии, параллельной оси 52. Под словом «номинально» подразумевается, что если боковая стенка 30 сосуда является цилиндрической и сосной с осью 52, то места 54, 56 и 58 будут располагаться вдоль поверхности цилиндра и будут выровнены друг с другом вдоль линии, параллельной оси 52. С другой стороны, если боковая стенка 30 наклонена к оси 52 или если боковая стенка 30 вогнута, как в месте 30а, таким образом, что место 56 становится местом 56а, то места 54, 56а, 58 больше не будут выровнены друг с другом в направлении, параллельном оси 52.
Оптические датчики 38 (фиг.2) выдают выходные сигналы в процессор 40 информации в зависимости от положения боковой стенки сосуда относительно оптических датчиков в каждом из мест 54, 56, 58. Процессор 40 информации предпочтительно определяет контур боковой стенки 30 сосуда в направлении оси 52 в зависимости от отклонения боковой стенки в месте 56 от линии между положениями боковой стенки в местах 54 и 58. Другими словами, процессор 40 информации (фиг.1) использует положения боковой стенки в местах 54, 58 для установления опорного значения, с которым сравнивает положение боковой стенки в месте 56. На фиг.3 пунктиром изображена воображаемая вогнутая боковая стенка 30а, для которой положение в месте 56а будет значительно отклоняться от опорной линии между положениями боковой стенки в позициях 54 и 58. Вогнутая боковая стенка 30а может привести к выбраковыванию сосуда. В качестве модификации варианта осуществления, изображенного на фиг.1-3, можно использовать только один из пробников 24, 28 для установления опорного значения, с которым сравнивается выходной сигнал положения боковой стенки из пробника 26. В качестве другой модификации, можно предусмотреть дополнительные пробники между пробниками 24, 28.
В варианте осуществления, изображенном на фиг.1-3, каждый из трех (или более) пробников 24, 26, 28 может быть выполнен в виде оптических толщиномеров того типа, которые раскрыты в вышеупомянутом патенте США №5291271, в соответствии с которым для определения контура боковой стенки сосуда отслеживают отражения от внешней поверхности сосуда, как описано выше. Для построения профиля контура боковой стенки вокруг всего сосуда предпочтительно осуществляют сканирование датчиками 38 в процессе придания приращений повороту сосуда. Такие приращения поворота сосуда могут представлять собой равные угловые приращения поворота сосуда или, например, равные временные приращения при повороте сосуда с постоянной угловой скоростью. Можно комбинировать эти методы, чтобы увеличить скорость контроля во время ускорения и замедления поворота сосуда.
На фиг.4-6 изображено устройство 64 для контроля контура боковой стенки сосуда в соответствии с другим возможным вариантом осуществления изобретения. Источник 66 света и линза 68 направляют прямолинейный световой пучок на внешнюю поверхность боковой стенки 30 сосуда. Этот прямолинейный световой пучок имеет большой размер, параллельный оси вращения сосуда 22, и малый размер, радиальный к такой оси на линии падения на боковую стенку сосуда. Линза 70 направляет световую энергию, отраженную от боковой стенки сосуда, на оптический датчик 72. В этом варианте осуществления, оптический датчик 72 предпочтительно представляет собой зональный матричный датчик области (фиг.6), который получает полностью полное отраженное изображение источника излучения. Это изображение может представлять собой, к примеру, изображение 74 в форме линии, если стенка сосуда не имеет выпуклых или вогнутых областей. С другой стороны, вогнутая область 30а (фиг.4) может дать контурное изображение 74а (фиг.6), а выпуклая боковая стенка может дать контурное изображение 74б. Как и в варианте осуществления, изображенном на фиг.1-2, контур боковой стенки определяют в зависимости от сравнения между одним или более положениями боковой стенки в местах вдоль среднего участка изображения и положениями боковой стенки в местах на верхнем и нижнем участках изображения.
На фиг.7 изображено устройство 80 в качестве модификации устройства 64, изображенного на фиг.4-6. Источник света 66 снова формирует прямолинейный световой пучок, который отражается от внешней поверхности боковой стенки 30 сосуда, а между сосудом 22 и датчиком 72 расположена фокусирующая линза 82 для направления отраженной световой энергии на поверхность датчика. Изображение на датчике опять представляет собой линию, параллельную оси сосуда, в то время как выпуклость или вогнутость исказят это линейное изображение, как показано на фиг.6.
Таким образом, раскрыты устройство и способ контроля контура боковой стенки сосуда. Изобретение представлено в связи с несколькими возможными вариантами осуществления, и описаны различные дополнительные модификации и варианты. Обычные специалисты в данной области техники сами легко смогут предложить другие модификации и варианты в свете предшествующего рассмотрения. Изобретение следует считать охватывающим все такие модификации и варианты как находящиеся в рамках существа и интерпретируемого в широком смысле объема притязаний прилагаемой формулы изобретения.