TW200809163A - Apparatus and method for measuring sidewall thickness of non-round transparent containers - Google Patents

Description

200809163 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明的揭示內容係有關於檢查透明容器中可影響容 器之光學性質之商品變量，且更特別的是指向用來爲非圓 形透明容器之側壁厚度施行光電測量的裝置及方法。 【先前技術】 光電技術已被用來測量透明容器之側壁厚度。例如， 美國專利第6,806,459號揭示一種測量容器之側壁厚度的 φ 裝置及方法，包含：一輸送用於將該容器機，沿著橫貫其 軸的方向移動通過一檢查站，同時藉由沿著在該檢查站上 的軌道「滾動」該容器，使該容器繞其軸旋轉。一光源及 照明透鏡系統將一線形光束引導到該容器的側壁上，該光 束於垂直於該容器之軸具有長度平行於通過該檢查站之移 動方向，及於該檢查站沿著的軌道滾動時有足夠的長度可 照射該容器側壁。一歪像透鏡系統，可將反射自垂直於該 照明光能量的外部及內部表面側壁表面之多個部分的光能 φ 量引導到一光感知器上。資訊處理器可回應藉由成像透鏡 系統引導到該光感知器的光能量，以便於該容器沿著軌道 滾動時決定該容器在內部表面與外部表面之間的厚度。雖 則上述專利文件中所揭示的裝置及方法很適合測量圓形容 器的側壁厚度，然而這種裝置及方法不適合測量無法沿著 該檢查站上軌道滾動之非圓形容器的側壁厚度。 美國專利第5,291，271號文件中揭示了 一種用於以光 電法測量非圓形透明容器之側壁厚度的裝置及方法。光源 能以某一角度將一光束引導到該容器的外部表面上，使得 200809163 有一部分光束自該外部表面被反射，且有一部分光束會折 射到該容器器壁之內、爲內部器壁表面所反射然後由該外 部器壁表面再出射。一透鏡系統配置在光感知器與容器器 壁之間，以便可將反射自內部表面及外部表面之光能量聚 焦到該感知器之上。該透鏡系統具有一配置有該感知器的 影像平面以及一與照明光束呈共線的實物平面。該容器係 夾持於穩定位置內且可繞其軸旋轉。資訊處理器係以容器 旋轉量的增量掃瞄該感知器，並決定出該容器在內部表面 與外部表面之間的容器壁厚度爲在感知器上各反射能量之 入射點之間的間隔函數。雖則此專利文潜中所揭示的裝置 及方法也適合測量圓形容器的側壁厚度，然而這種裝置及 方法不太適合測量非圓形容器的側壁厚度，由於該照明光 束無法在容器旋轉時追蹤一非圓形容器側壁內的起伏。本 發明的一般目的是提供一種測量非圓形透明容器之側壁厚 度的裝置及方法。 【發明內容】 本發明所揭示內容具體施行了可分開施行或是相互結 合的數種形態。 一種根據本發明一形態用以測量非圓形透明容器之側 壁厚度的裝置包含：一輸送機，用來將容器夾持於穩定位 置並使該容器繞一軸旋轉。一光源可將光能量引導到位於 該輸送機上之容器的側壁之上。一具有透鏡系統軸的歪像 透鏡系統可將反射自該容器側壁實質上平行於該透鏡系統 軸之內部表面及外部表面中多個部分的能量引導到一光感 知器之上。「實質上平行」一詞意指該容器側壁之各表面 與該透鏡系統軸的平行程度係落在該透鏡系統的可接受窄 200809163 小角度之內，如同本發明所揭示內容之模範實施例中的可 接受角度IE。一資訊處理器可回應該感知器，依容器旋轉 量的增量決定側壁厚度爲在自該容器側壁之內部表面與外 部表面反射的該等光能量間在感知器的間隔函數。 一種根據本發明所揭示另一形態用以測量非圓形透明 容器之側壁厚度的裝置包含：一輸送機，用來依序推出多 個容器，及在使該容器繞一軸旋轉時，依序將每一個容器 夾持於穩定位置內。一光源可在該容器於該輸送機上被夾 持並作旋轉時，將光能量引導到該容器的側壁之上。一具 有透鏡系統軸的歪像透鏡系統可將反射自該容器側壁之內 部表面及外部表面在實質上垂直於該透鏡系統軸之多個平 面內之的部分之該光能量引導到該等光感知器上。「實質 上垂直」一詞指的是光能量在與該透鏡系統軸垂直之多個 平面內在該透鏡系統的可接受窄小角度反射，如同本發明 揭示內容之模範實施例中之IE。當容器旋轉時，由於該容 器的非圓形結構，故反射自該容器側壁之內部表面及外部 表面在實質上垂直於該透鏡系統軸之多個平面的部份該等 光能量可沿著該透鏡系統來回掃動。一資訊處理器可回應 該感知器，依容器旋轉量的增量決定側壁厚度爲在自該容 器側壁之內部表面與外部表面反射的該等光能量部分間在 感知器的間隔函數。 一種根據本發明所揭示又一形態用以測量非圓形透明 1容器之側壁厚度的方法包含下列步驟：在使該容器繞一軸 旋轉時將該容器夾持於穩定位置內。將垂直於該軸有一長 度的線形光束引導到該容器的側壁之上。將反射自該容器 側壁之內部表面及外部表面的部份該光束，其從平行於該 200809163 軸之方向進行觀測時實質上垂直於被引導到該容器側壁上 之光能量，引導到光感知器上。以容器旋轉量的增量決定 容器側壁厚度爲在自該容器側壁之內部表面與外部表面反 射的光能量部分間在感知器間的間隔函數。 【實施方式】 本發明所揭示的內容連同額外的目的、特性、優點及 各種觀點由以下說明、申請專利範圍及各附圖獲致更清楚 的了解。 第1圖爲根據本發明所揭示實施範例檢查像玻璃容器 之非圓形透明容器1 2之側壁厚度的裝置1 0。該裝置1 0包 含一輸送機14，用來推出一系列容器12，依序將每一個容 器12保持於穩定位置內並使該容器繞軸16旋轉。雖則該 旋轉軸可能因爲該容器之異常運作所造成的像搖晃之類現 象而偏離該容器之中心軸，然而較佳地該容器之旋轉軸是 與該容器之中心軸重合的。在美國專利第6,5 57,695號文件 中顯示了一種輸送機1 4範例可將一系列，非圓形容器推出 以輪流接受檢查，將該等容器保持於穩定位置內並使該容 器繞一軸旋轉。也可參見美國專利第4,124,112號文件。也 可使用其他輸送機。 配置有一光源18以透過照明透鏡系統20將光能量引 導到已夾持於該輸送機1 4上並於其上作旋轉之容器1 2的 側壁之上。反射自該容器側壁之多個內部表面及多個外部 表面中的光能量藉由一歪像透鏡系統22引導到一光感知 器24之上。有一資訊處理器26可回應該感知器24，依容 器旋轉量的增量決定側壁厚度爲在感知器在自該容器側壁 之內部與外部表面反射的各光能量間的間隔函數。可將側 200809163 訊 所 用 施 射 由 可 6A 中 參 光 6K 中 也 壁 透 地 及 平 束 束 白 之 :表 壁厚度資訊在顯示器28上呈現給操作員及/或由·該資 處理器用來啓動附屬於一剔除機構以分離側壁厚度落在 要範圍之外的容器。當然，可儲存該側壁厚度資料或是 於生產系統的分析及控制。 第2和3圖更詳細地顯示了照明透鏡系統20模範實 例。光源1 8較佳地可提供具有小直徑之準直化光束的雷 ，透過該照明透鏡系統20引導該輸出光束。該光束可藉 透鏡30分散成扇形並藉由透鏡32加以準直化。此光束 藉由透鏡34於容器側之平均位置，較佳地大約在如第 圖所示之側壁位置與如第6F圖所示之側壁位置之間的 點上，聚集爲非常窄小或是線形光束。此線形光束36 ( 見第3圖）較佳地具有垂直於軸1 6的長度。可將該線形 束3 6的長度與容器的尺度調和以產生遍及如第6A到 圖所示之多個位置的反射。本發明所揭示之模範實施例 ，該照明透鏡系統20包含一系列的柱狀透鏡30,32,34。 可使用其他光學元件將光源1 8之輸出轉變爲該容器側 上的線形光束。 現在參照第2和4圖，該成像透鏡系統2 2爲一歪像 鏡系統。在此揭示的模範實施例中，該透鏡系統22較佳 包含一柱狀透鏡38及一菲涅耳透鏡40。該柱狀透鏡38 菲涅耳透鏡40的組合具有一內配置有感知器24的影像 面以及一在該容器1 2之外部側壁表面與該線形照明光 3 6之長尺寸呈共線實物平面。如第5圖所示，該照明光 36會與該容器12之外部側壁表面交會，其中一部分42 該外部側壁表面反射且有一部分4 4折射到該容器側壁 內、爲該容器側壁之內部表面所反射然後由該外部器壁 200809163 面再出射。該歪像透鏡系統22的功能爲將反射自該容器側 壁實質上平行於該歪像透鏡系統22之軸46 (參見第4圖） 之內部表面部份及外部表面部分的光能量42,44引導到該 感知器24之上。以不同的方式陳述，該歪像透鏡系統22 的功能爲將於實質上垂直於該透鏡系統軸46之多個平面 內所反射的該等反射光能量42，44引導到該光感知器24之 上。「實質上垂直」及「實質上垂直」等用詞指的是反射 表面或是被反射光能量中的多個部分，爲在該歪像透鏡系 統軸的小接受角度內，如同本發明揭示內容之槔範實施例 中之角度1E之內。未落在該歪像透鏡系統22內的小接受 角度，亦即未自實質上平行於該透鏡系統軸46的表面部分 反射以及並未於實質上垂直軸46之平面內反射的反射光 能量48 (參見第4圖）自該感知器24引導開。換句話說， 該等經反射的光能量必須當從平行於軸1 6之方向，亦即從 第3和4圖之方向進行觀測時，從實質上垂直於該照.明光 束36之射線的多個表面部分反射。較佳地，該光感知器24 包括一線性陣列式光感知器，其中該等光感知器元件係在 包含容器之旋轉軸1 6之平面內，沿著一線而配置。替代地 ，該光感知器24包括一面狀陣列式光感知器，其中只有一 部分用在量測側壁厚度的目的上。較佳地，該歪像透鏡系 統軸46係垂直於該旋轉軸16(參見第1圖）。 第6A — 6K圖係用以顯示裝置10之操作。在第6A圖 中，容器側壁有一角落5 0是和該光感知器24相對的，以 致在該角落50上的內部表面及外部表面實質上都是平行 於該成像歪像透鏡系統2 2的軸，而自該角落5 0反射的部 分光能量42，44實質上都是垂直於該透鏡系統22的軸且可 -10- 200809163 嚎 被引導到該感知器24上。在第6B圖中，容器12在方向 5 2旋轉，以致靠近該角落50自容器側壁實質上平行於該透 鏡系統22之軸的部分反射的光能量「上移」了該透鏡系統 22。在第6C — 6F圖中，由該容器側壁實質上平行於該透 鏡系統22之軸之多個部分的反射42，44，首先會「上移」 該透鏡系統（參見第6C圖）然後再「下移」該透鏡系統（ 參見第6D — 6F圖），直到來自該容器側壁實質上平行於 該透鏡系統22之軸之多個部分的反射大約落在該容器側 φ 壁在該角落50(參見第6F圖）與下一個角落54(參見第 6G圖）之間，約在容器旋轉方向52的中點上爲止。在如 第6 F圖所示之位置與如第6 1圖所示之位置之間，由該容 器側壁實質上平行於該成像透鏡系統之軸之多個部分的反 射42，44會「下移」該透鏡系統的長度，也就是說實質上 垂直於該透鏡系統之軸的該等所反射光部分會「下移」該 透鏡系統。從第6 J圖的位置到第6 K圖的位置，角落5 4會 移到一與透鏡系統22相對的位置上，使得第6K圖和第6A 圖除了第6 A圖中的角落5 0現在爲接續的側壁角落5 4所取 H 代之外，是完全相同的。較佳地，從第6K圖連續施行此程 序，容器至少旋轉一整圈。因此，當容器旋轉時，由於該 容器的非圓形結構，故自該容器側壁之內部表面及外部表 面的在實質上垂直於該透鏡系統軸之多個平面內所之反射 的該等光能量42，44可沿著該歪像透鏡系統22來回掃動。 資訊處理器26會以包括容器旋轉量之固定角度增量、當容 器以恆定速率旋轉時之固定時間增量及/或當容器作加速 或減速時之可變時問增量之類的容器旋轉量的增量掃瞄感 知器24，並建立容器側壁厚度的映射圖當做容器旋轉角度 -11- 200809163 之函數。 故，已揭示了一種用以定出透明的非圓形透明容器之 側壁厚度的裝置及方法可完全滿足先前提出之所有目的及 目標。本說明已結合一模範實施例呈現本發明的揭示內容 ，且討論了數種修正及變型。依前述討論的觀點其他修正 及變型對熟悉習用技術的人而言是不言而喻的。例如，雖 則本發明揭示內容之模範實施例中容器1 2具有圓鈍的「方 」形側壁幾何，然而很清楚地本發明可涵蓋包含三角幾何 、橢圓幾何及燒瓶幾何之類其他非圓形容器側壁的幾何形 式。本發明的揭不內谷思圖涵室所有适類修正及變型使其 落在本發明所附申請專利範圍之精神及廣泛架構中。 【圖式簡單說明】 第1圖係用以顯示一種根據本發明模範實施例之容器 側壁厚度的量測裝置的示意圖。 第2圖顯示的是第1圖之裝置的局部圖示，其中更詳 細地顯示了該模範實施例中的照明及成像用透鏡系統。 第3圖顯示的是沿著第2圖中方向3所擷取根據本發 明模範實施例之照明用透鏡系統的頂部平面圖示。 第4圖顯示的是沿著第2圖中方向4所擷取根據本發 明模範實施例之成像用透鏡系統的頂部平面圖示。 弟5圖顯不的疋弟2圖中區域5的局部放大圖示，其 中顯示了光能量在該容器側壁上的反射和折射。 第6A — 6K圖分別顯示於容器之各接續旋轉階段中來 自該容器側壁的反射。 【主要元件符號說明】 1〇 檢查裝置 -12- 200809163 12 14 16 18 20 22 24 26

30 , 32 , 36 38 40 46 48 50 ， 5412 容器 輸送機 旋轉軸 光源 照明透鏡系統 成像透鏡系統 感知器 資訊處理器 顯示器 34 柱狀透鏡 線形照明光束 柱狀透鏡 菲涅耳透鏡 透鏡系統軸 反射光 容器角落 -13-

Claims (1)

1. 200809163 十、申請專利範圍： 1. 一種檢查非圓形透明容器之側壁厚度的裝置，{ 一輸送機（14)，用來將容器（12)夾持於穩 並使該容器繞軸（1 6 )旋轉； 一光源（18)，可將光能量引導到位於該輸送 器的側壁之上； 一光感知器（24 )及一具有透鏡系統軸（46 ) 鏡系統（22)，此歪像透鏡系統可將自該容器側 d 平行於該透鏡系統軸之內部表面及外部表面所 個部分的光能量（44,42 )引導到該光感知器（ 以及 一資訊處理器（26)，可回應該感知器，而以 量的增量決定側壁厚度當做在感知器，在自該 之內部與外部各表面反射的各光能量之間的間f 2. —種檢查非圓形透明容器之側壁厚度的裝置，， 一輸送機（14)，用來依序推出多個容器（12 φ 流將每一個容器夾持於穩定位置內，同時，使 軸（16 )旋轉； 一光源（18)，在該容器被夾持於該輸送機上 作旋轉時，將光能量引導到該容器的側壁上； 一光感知器（24)及一具有透鏡系統軸（46) 鏡系統（22 )，此歪像透鏡系統可將自該容器 部表面及外部表面的在實質上垂直於該透鏡系 個平面內所反射的該光能量引導到該等光感知 42，44)上，當容器旋轉時，由於該容器的非圓 狂、含： 定位置內 機上之容 的歪像透 壁實質上 反射的多 24)上； 容器旋轉 容器側壁 函數。 包含： ')，及輪 該容器繞 並於其上 的歪像透 側壁之內 統軸之多 器部分（ 丨形結構， -14- ♦ 200809163 故自該容器側壁之內部表面及外部表面的在實質上垂直 於該透鏡系統軸之多個平面內所反射的該等光能量部分 可沿著該透鏡系統來回掃動；以及 一資訊處理器（26)，可回應該光感知器，而以容器旋 轉量的增量決定側壁厚度當做在該感知器，在自該容器 側壁之內部表面與外部表面所反射的該等光能量部分之 間的間隔函數。 3. —種檢查非圓形容器之側壁厚度的方法，其中包含下列 φ 步驟： (a)將該容器（12)夾持於穩定位置內，同時使該容器 繞軸（16 )旋轉； (b )將一線形光束（36 )引導到該容器的側壁之上，該 線形光束具有一垂直於該軸的長尺度； (c )將自該容器側壁之內部表面及外部表面所反射的該 光束部分（44,42 )引導到該等光感知器上當從平行於該軸 之方向進行觀測時，該內部表面及外部表面實質上垂直 φ 於引導到該容器側壁上之光能量；以及 (d )以容器旋轉量的增量決定容器側壁厚度作爲在該感 知器上反射自該容器側壁之內部表面與外部表面的光能 量部分之間的間隔函數。 -15-