利用X射线对在流水线中行进的空玻璃容器进行尺寸测量的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测量空玻璃容器(2)的尺寸的方法，该方法包括：‑选择容器的至少一个待检查区域；‑输送容器；‑在待检查区域的两侧定位X射线发生器管的至少一个焦点和图像传感器；‑在容器移动过程中借助图像传感器针对每个容器获取待检查区域的至少三幅射线照相图像；‑分析所述至少三幅射线照相图像以确定一组点的三维坐标，以便推断出颈部的至少一个内径和/或本体的一个厚度。

The method and device of measuring the size of empty glass container in pipeline by X-ray

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用X射线对在流水线中行进的空玻璃容器进行尺寸测量的方法和装置
本专利技术涉及对空玻璃容器(例如瓶、罐、烧瓶)进行检查以发现可能的尺寸缺陷的
更具体而言，本专利技术涉及制造之后在流水线(line)中行进的空玻璃容器上的尺寸的测量，以便确定这些容器是否满足所需的尺寸标准。
技术介绍
在制造空玻璃容器之后，要对其进行各种尺寸控制。如此，我们知道存在着这种风险：容器具有一个或多个玻璃分布不佳的局部区域，其影响容器的美观，甚或更严重的是影响容器的机械强度。为了测量容器壁的厚度，例如从专利EP0320139或专利EP0584673中已知一种被称为三角测量法(triangulationmethod)的方法，该方法包括以非零入射角将光束投射在容器的壁上，并收集由壁的外表面和内表面反射的光束。这两个表面上的这些光反射发生在入射光束的镜面方向上，也就是说，相对于入射光束撞击点处的表面法线而与入射光束对称。由所述壁的内表面和外表面反射的射线被镜头(lens，透镜)收集，以便将其发送到线性光传感器。根据由所述壁的内表面反射的光束与外表面反射的光束之间在光传感器处的分离程度(separation)来测量容器壁的厚度。容器被驱动旋转一圈以沿其一个横截面来测量其厚度。作为这种利用三角测量法的先前光学测量技术的替代方案是利用如申请DE102007044530所描述的、被称为“色差共焦光学方法”的方法来测量。该方法包括：发送具有色彩编码的光束，在允许分析所述反射光束的波长的传感器上回收(recover，重获)由内表面和外表面反射的光束，并根据所述反射的光束的波长来确定厚度。同样地，专利EP2676127描述了一种装置，该装置允许根据容器的确定高度(其是依据中心轴线获得的)，在分布于检查区域上的数个测量点处以叠加的方式测量容器的玻璃壁的厚度。该检查方法旨在检测透明容器中的材料分布缺陷，该透明容器具有中心轴线和在外表面与内表面之间界定(限定)的壁。上述的光学测量被广泛使用，因为它们为非接触式且速度相当快，但是它们都需要将容器旋转以测量周缘上的厚度。实际上，这些技术有一个共同点，即投射光束并回收由壁的内表面和外表面这两个表面反射的光。特别是由于镜面反射，只有某些入射和相应的观察方向是可能的。由于容器通常是圆柱形的，因此只可能对位于传感器光轴周围的狭窄区域进行测量。因此，在容器的制造过程中，不可能使用这些原理来测量在输送线上行进的容器。此外，实现光学厚度测量所需的容器的旋转是高成本的。实际上，旋转需要使用复杂的搬运设备。确实必须停下在输送机上以平移方式到达的容器，以在测量期间旋转这些容器并将它们放回到输送机上的平移运动中。这些容器因此与导轨、滚轴(roller)、星形轮(star)接触。调整很繁琐，涉及使用适合每个容器尺寸的设备(可变的设备)。最后，效率被限制为每分钟300个～400个容器，然而目前在最高效的生产线上生产的玻璃容器目前超过每分钟700个容器。因此，在某些情况下需要双测量设备。在常规方式下，空玻璃容器除了测量其壁厚度外，在容器颈部处或环部(内径/外径、密封部、高度)和容器的瓶颈(collar，颈圈)(内径、内轮廓、拉孔(broaching))也是测量的对象。为了进行这种检查，已知的是使用一个或多个装置，每个装置包括检查头，该检查头用于在检查期间在精确的距离内(取决于容器的性质)被下降，或者备降低到与容器相接触，或者靠置(rest)在容器上。在常规方式下，使用具有适于将容器保持在精确位置的线性输送机、或者优选地具有星形输送机的机器来进行这种检查，该星形输送机借助分度圆周运动而与不同控制站相关联地放置容器。对于星形输送机，每个检查头都以交替的垂直运动方式被移位(displace，位移)，而对于线性输送机，检查头还具有水平位移。专利FR2818748描述了一种检查装置，该检查装置包括安装在水平滑块上的头部(head)，该水平滑块通过安装在空转滑轮(惰轮)与由伺服马达驱动的滑轮之间的带固定在以垂直交替运动方式位移的滑架(carriage)上。这种装置的缺点之一是质量位移相对较大，这限制了检查头位移的速度和加速度。因此，容器的检查率是有限的，这是容器在流水线生产过程中的一主要缺点。这种已知装置的另一缺点在检查头要与容器接触时出现。实际上，由于容器的高度的分散性(dispersion)和影响检查头的行程的缺陷(例如在拉孔操作过程中不允许检查头下降的那些缺陷)，使得检查头的行程未被限定。而且，考虑到这种行程和机载质量的不确定性，在检查头与容器之间可能会发生大幅的震动，这可能导致容器和/或检查头的劣化。专利GB1432120描述了一种用于检查容器的装置，该装置包括数个控制站，其中一个控制站旨在控制容器的环部和瓶颈的尺寸一致性。该控制站包括可移动设备，该可移动设备由机动化系统驱动，以平行于容器的对称轴线的位移方向相对于装置的框架交替运动。该可移动设备配置有用于控制容器的环部外侧(尺寸)的外口径部(caliber)和用于控制容器的环部和颈圈部的内侧(尺寸)的内口径部。该文献GB1432120描述的装置具有与专利FR2818748描述的检查设备相同的缺点。专利FR2965344通过减轻运动部件的重量，结合接触检测和对垂直运动的动态控制而使解决方案更便捷，但是搬运容器的机械运动、可变设备和其口径部与容器的接触仍然是主要缺点。在检测容纳在容器中的液体的体积的领域中，专利申请WO2010/025539描述了一种X射线检查系统和方法。该文献的检测原理是要获知横贯射线照相图像(radiographicimage，放射影像)的液体的厚度(图5a中的附图标记512和图5b中的附图标记592)，以便从中推断出液位(液面520)，从而推断出容器内液体的总体积。为此，该方法提出从射线照相图像中减去由于所穿过的玻璃508和506的厚度引起的衰减。然而，沿方向502～504投影的射线照相中，不可能知晓玻璃引起的衰减和所包含液体引起的衰减。为了克服这个问题，该文献提出从容器的二维射线照相图像创建容器的三维理论模型。从射线照相图像中减去容器的理论三维模型的衰减，以推断出(deduce，推知)测量的衰减，只有液体的衰减才允许从中近似地推断出液体体积。根据该文献描述的示例性实施例，从在单个投影方向上拍摄的射线照相中(radiography，放射摄影)获得三维理论模型。对射线照相做分析以获知沿投影方向投影的容器的二维轮廓。容器的二维轮廓被用于从保存的模型库中来获得容器的理论三维形状，或考虑到容器的假定轴对称形状而通过对二维轮廓的旋转来获得容器的理论三维形状。根据另一个示例性实施例，该文献建议沿多个不同方向来拍摄射线照相图像，以提高确定液体的液面位置的精确度。根据该示例，该方法旨在确定第一射线照相方向上液体的液面位置、第二射线照相方向上液体的液面位置，并将液体的液面位置保持为液体的液面的平均位置。无论示例性实施例情况如何，根据该文献的教导构建的三维理论模型都并非对应于射线照相的真实容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量一系列空玻璃容器(2)的至少一个待检查区域的尺寸的方法，每个所述空玻璃容器具有壁，所述壁形成颈部和本体，并且所述壁由内表面和外表面界定，所述方法包括：/n-选择包括所述颈部的至少一部分和/或所述容器本体的一部分的至少一个待检查区域；/n-沿着一平直轨迹输送所述容器，所述平直轨迹的方向由位移矢量(T)体现，所述容器的底部被置于输送平面(Pc)中，这些容器在其位移过程中生成输送体积(Vt)；/n-将X射线发生器管的至少一个焦点(Fj)和X射线敏感图像传感器(Cji)分别设置在所述待检查区域的两侧，且每个所述X射线敏感图像传感器暴露于从相关联的焦点获得的X射线，这些X射线至少已穿过所述待检查区域，在每个图像传感器上产生沿投影方向(Dji)的射线照相投影；/n-在每个容器的位移过程中，使用图像传感器(Cji)为每个容器获取检查区域的至少三幅射线照相图像，所述射线照相图像是从所述待检查区域的至少三个射线照相投影中获得的，所述至少三个射线照相投影的投影方向不同；/n-使用计算机系统，根据至少三幅射线照相图像，为每个容器构建所述待检查区域的数字几何模型，所述数字几何模型包含根据所述至少三幅射线照相图像计算出的一组点的三维坐标，这组点属于所述容器的壁的内表面和/或外表面，且至少两个点位于不与投影方向(Dji)正交的平面内；/n-推断出在不与投影方向(Dji)正交的平面内、在所述模型上测得的所述颈部的至少一个内径，和/或在不与投影方向(Dji)正交的平面内、在所述模型上测得的所述本体的壁的至少一个厚度。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171027 FR 17601731.一种测量一系列空玻璃容器(2)的至少一个待检查区域的尺寸的方法，每个所述空玻璃容器具有壁，所述壁形成颈部和本体，并且所述壁由内表面和外表面界定，所述方法包括：
-选择包括所述颈部的至少一部分和/或所述容器本体的一部分的至少一个待检查区域；
-沿着一平直轨迹输送所述容器，所述平直轨迹的方向由位移矢量(T)体现，所述容器的底部被置于输送平面(Pc)中，这些容器在其位移过程中生成输送体积(Vt)；
-将X射线发生器管的至少一个焦点(Fj)和X射线敏感图像传感器(Cji)分别设置在所述待检查区域的两侧，且每个所述X射线敏感图像传感器暴露于从相关联的焦点获得的X射线，这些X射线至少已穿过所述待检查区域，在每个图像传感器上产生沿投影方向(Dji)的射线照相投影；
-在每个容器的位移过程中，使用图像传感器(Cji)为每个容器获取检查区域的至少三幅射线照相图像，所述射线照相图像是从所述待检查区域的至少三个射线照相投影中获得的，所述至少三个射线照相投影的投影方向不同；
-使用计算机系统，根据至少三幅射线照相图像，为每个容器构建所述待检查区域的数字几何模型，所述数字几何模型包含根据所述至少三幅射线照相图像计算出的一组点的三维坐标，这组点属于所述容器的壁的内表面和/或外表面，且至少两个点位于不与投影方向(Dji)正交的平面内；
-推断出在不与投影方向(Dji)正交的平面内、在所述模型上测得的所述颈部的至少一个内径，和/或在不与投影方向(Dji)正交的平面内、在所述模型上测得的所述本体的壁的至少一个厚度。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包含所述一组点的三维坐标的所述待检查区域的数字几何模型包括：
-空间的至少两个三维点，每个所述三维点属于所述容器的壁的内表面和/或外表面，并且每个所述三维点位于不与投影方向(Dji)正交且不与位移方向(T)平行的平面中；
-和/或所述容器的壁的内表面和外表面的至少一个表面表示，其包含不属于与投影方向(Dji)正交的平面而且不属于与所述位移方向(T)平行的平面的多个点；
-和/或所述待检查区域的至少一个截面，其沿着与投影方向(Dji)正交的平面不同且与所述位移方向(T)平行的平面不同的平面。


3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，该方法包括，选择在平行于所述输送平面(Pc)的两个平面之间延伸的至少一个限定区域作为所述待检查区域。


4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，该方法包括，为了测量每个容器的颈部，测量一组直线段的长度作为所述颈部的内径，所述线段为：
●与所述数字几何模型的对称轴线正交；
●与所述数字几何模型的对称轴线相交；
●至少位于所述数字几何模型的颈部中的两个不同高度(ZG1、ZG2)处；
●围绕所述数字几何模型的对称轴线成角度地分布的多个方向，且至少一个线段不与所述投影方向(Dji)正交；
●对于每个高度，其数量大于所述投影方向(Dji)的数量；
-以及每个线段连接属于所述数字几何模型的颈部的内表面且相对于所述容器的所述数字几何模型的对称轴线对置的两个点。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述数字几何模型的颈部的多个高度和多个方向上计算最小直径，以确定开口处的拉孔或直径的测量。


6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，该方法包括，为了测量每个容器的壁的厚度，测量连接每个容器的所述数字几何模型的外表面和内表面的成对的点的一组线段的长度，被测量的所述线段为：
●与所述内表面和所述外表面中的一个大致正交，优选与所述外表面正交；
●至少位于所述待检查区域内的两个不同高度(HE1、HE2)处；
●具有与从所述容器的数字几何模型的对称轴线开始并围绕所述对称轴线成角度地分布的多个半径邻近的方向，其中至少一个线段不与所述投影方向(Dji)正交；
●对于每个高度，其数量大于投影方向(Dji)的数量的两倍。


7.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，在所述待检查区域上计算最小厚度，或者确定厚度小于公差阈值的被称为“薄区域”的壁的相关区域，并且所述容器的质量是根据所述最小厚度或所述薄区域的区域的表面和/或形状来决定。


8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，如下的一个焦点被定位在所述轨迹的一侧：从所述焦点获得一个开口大于120°的发散的X射线束；或者如下的至少两个焦点被定位在所述轨迹的一侧：从所述至少两个焦点获得开口之和大于或等于120°的多个发散的X射线束。


9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，该方法包括，在所述输送平面(Pc)内布置至少一个焦点。


10.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，该方法包括：
-在与所述输送体积(Vt)相交且与所述输送平面(Pc)正交的平面(Ps)的一侧上布置如下的一个焦点(Fj)：从该焦点获得发散的X射线束，使得该射线束穿过相交平面(Ps)和所述待检查区域；
-在相对于所述相交平面(Ps)的相对侧布置与所述焦点(Fj)相关联的至少一个图像传感器(Cji)，以接收从所述焦点(Fj)获得的X射线。


11.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，该方法包括：
-在所述输送平面(Pc)的一侧布置从其获得发散的X射线束焦点(Fj)，使得该射线束穿过所述输送平面(Pc)；
-在相对于所述输送平面(Pc)的相对侧布置与所述焦点(Fj)相关联的至少一个图像传感器(Cji)，以接收从所述焦点(Fj)获得的X射线。


12.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，该方法包括，在每个容器的位移过程中，使用图像传感器(Cji)为每个容器获取所述被检查区域的与投影方向(Dji)对应的至少两个射线照相图像，所述投影方向限定了大于或等于45°且小于或等于90°、优选大于或等于60°且小于或等于90°的有效角度(α)。


13.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，该方法包括，在每个容器的位移过程中，使用图像传感器(Cji)为每个容器获取所述被检查区域的、对应于与所述位移方向(T)成10°到60°之间的开口角度(β)的投影方向(Dji)的至少一个射线照相图像。


14.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，该方法包括，在乙烯类的每个容器的位移过程中，使用图像传感器(Cji)并不为每个容器获取所述被检查区域的、对应于与所述位移方向(T)成小于10°的开口角度(β)的投影方向(Dji)的射线照相图像。


15.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，该方法包括：产生和获取容器的所述被检查区域的射线照相投影，使得从一个或多个所述焦点获得并到达所述图像传感器(Cji)的X射线并不穿过其它容器。


16.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，该方法包括：在每个容器的位移过程中，使用图像传感器(Cji)为每个容器获取从所述待检查区域的不同方向的三个至四十个射线照相投影中获得的射线照相图像。


17.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，该方法包括：在每个容器的位移过程中，使用图像传感器(Cji)为每个容器获取从所述待检查区域的不同方向的四个至十五个射线照相投影中获得的射线照相图像。


18.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，
-所述图像传感器(Cji)为线性类型，每个所述图像传感器包括沿着支撑直线(Lji)分布的X射线敏感元件的线性阵列，所述支撑直线限定有相关联的焦点(Fj)，投影平面(Pji)包含所述投影方向，这些图像传感器被布置为使得：
●这些图像传感器的每一个中的至少m个敏感元件接收待被来自所述相关联的焦点(Fj)的X射线束检查的所述区域的射线照相投影；
●用于多个不同的图像传感器的投影平面(Pji)彼此不同且不平行于所述输送平面(Pc)；
-使用所述至少三个线性图像传感器(Cji)中的每一个，在每个所述容器沿着所述轨迹(T)的每个增量位移处，根据选择的数量获取所述待检查区域的射线照相的线性图像，使得对于每个容器，整个所述待检查区域在全部的线性射线照相图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·科斯诺，O·科勒，
申请(专利权)人：蒂阿马公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR