MXPA98002452A - Inspeccion de la presurizacion y el nivel de llenado de un recipiente utilizando imagenes multidimensionales - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de inspección de recipiente para inspeccionar un recipiente en movimiento (116) que incluye una fuente de radiación (102) colocada para dirigir la radiación hacia el recipiente en movimiento. Un detector de radiación (104) se coloca para recibir una porción de la radiación proveniente de la fuente de radiación que no es absorbida o bloqueada por el recipiente en movimiento y para generar señales eléctricas en respuesta a la misma. La circuitería de procesamiento (106) produce datos de imagen multidimensionales para el recipiente en movimiento con base en las señales eléctricas generadas por el detector de radiación, y compara por lo menos una porción de los datos de imagen multidimensionales con una porción correspondiente de los datos de imagen multidimensionales para un recipiente estándar. Posteriormente, la circuiteria de procesamiento determina, con base en un resultado de la comparación, una o más características que incluyen el nivel de llenado del recipiente, sin importar si el recipiente estállenado en exceso, o tiene un llenado insuficiente, o el recipiente estáadecuadamente presurizado.

Description

INSPECCIÓN DE LA PRESURIZACION Y EL NIVEL DE LLENADO DE UN RECIPIENTE UTILIZANDO IMÁGENES MULTIDIMENSIONALES ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En los proceso de llenado de recipientes, por ejemplo en lineas enlatadoras y embotelladoras, normalmente es útil supervisar las características de los recipientes que se están llenando. Por ejemplo, los niveles a los cuales se están llenando los recipientes pueden monitorearse con fines de control de calidad. Se conoce el hecho de utilizar una fuente de radiación y un detector para determinar el nivel de llenado de un recipiente. Por ejemplo, Schiessl et al., U.S. Patent No. 4,481,595, describe un sistema que hace pasar a los recipientes a través de un haz de radiación gama proyectado desde una fuente de haz hacia un detector. A medida que el recipiente pasa a través del haz, el sistema cuenta los pulsos de radiación recibidos por el detector. Una vez que todo el recipiente ha pasado a través del haz, el sistema determina la tasa promedio a la cual los pulsos de radiación fueron recibidos por el detector y compara esta tasa con una tasa de referencia. Con base en esta comparación, el sistema produce una señal indicativa de si el material dentro del recipiente está a un nivel suficientemente alto para atenuar el haz. El sistema puede configurarse para detectar las condiciones de llenado insuficiente, orientando la fuente y el detector de manera que los pulsos detectados pasen a través del recipiente a un nivel más bajo al nivel de llenado esperado. Similarmente, el sistema puede configurarse para detectar las condiciones de llenado excesivo, orientando la fuente y el detector de manera que los pulsos detectados pasen a través del recipiente a un nivel por arriba del nivel de llenado esperado, SUMARIO DE LA INVENCIÓN Esta invención incluye un sistema de inspección de recipientes que produce una imagen multidimensional de cada recipiente que va a inspeccionarse. El sistema analiza entonces la imagen para proporcionar supervisión en tiempo real de las características como nivel de llenado del producto, presencia y colocación adecuada de tapas, presión dentro del recipiente, densidad de la espuma en la parte superior y fuga en los recipientes que se mueven a tasas de proceso típicas en un transportador de un proceso de llenado de recipientes. En el sentido aqui utilizado el término "recipiente" se refiere a latas, botellas y otros envases cuyo contenido pretendido en general se conoce. El sistema proporciona una medición exacta de la velocidad del transportador en el orden de 2400 recipientes por minuto, y es capaz de inspeccionar recipientes elaborados de una amplia gama de materiales, inclusive metales, plástico, vidrio y laminilla de aluminio. Si el sistema determina que un recipiente no está llenado adecuadamente, o tiene una presión inadecuada o cualquier otro defecto, el sistema inicia automáticamente acciones adecuadas a fin de rechazar el recipiente de la linea de llenado y/o de ajustar la operación de llenado. El sistema mantiene un registro completo de todos los rechazos y sus causas, un operador del sistema puede utilizar estos datos de diagnóstico para la manutención y mejoramiento de eficiencia del proceso. El sistema proporciona ventajas considerables sobre los sistemas de la técnica anterior que proporcionaban solamente indicaciones gruesas de "pasa/no pasa" o "llenado insuficiente/llenado excesivo". Por ejemplo, el sistema utiliza información multidimensional acerca de los recipientes para proporcionar mediciones de nivel de llenado que tienen una precisión dentro de 0.5 mm en un intervalo de velocidades de inspección. Este alto nivel de precisión permite tener umbrales de niveles de llenado más estrechos y, por lo tanto, reducir el número de rechazos falsos, que a su vez mejora la eficiencia del proceso de inspección. El sistema utiliza una fuente de radiación, por ejemplo una fuente de energía de rayos X con un detector lineal de multi-elementos para inspeccionar los recipientes llenados que se mueven sobre una linea del transportador. A medida que el recipiente se mueve sobre la linea transportadora, éste pasa entre la fuente de radiación y el arreglo detector de manera que la radiación producida por la fuente de radiación pase a través del recipiente antes de que se detecte por el arreglo detector. Debido a las diferencias en la longitud de trayectoria y en los coeficientes de absorción de radiación, la radiación se absorbe de manera diferente por el recipiente, la tapa del recipiente, el contenido del recipiente y el aire o cualquier otro material que esté por arriba del contenido del recipiente. Estas diferencias en absorción se miden como cambios en la intensidad de radiación recibida por el arreglo detector. Cuando el transportador está orientado para mover a los recipientes en una dirección horizontal, la fuente de radiación y el arreglo detector se colocan para definir un plano vertical entre la fuente y el detector, y se orientan de manera que el plano quede perpendicular a la dirección del movimiento del transportador. En consecuencia, en cualquier momento dado, la radiación recibida por el arreglo detector corresponde a un intervalo vertical o rebanada vertical de un recipiente. Al recibir y almacenar repetidamente los datos del arreglo detector a medida que el transportador mueve al recipiente, el sistema produce una imagen multi dimensional del recipiente, en donde la resolución de la imagen es controlada por el número de elementos en el arreglo detector y la frecuencia a la cual son recibidos y almacenados los datos. Posteriormente, el sistema procesa los datos de imagen para monitorear las características como nivel de llenado y presurización y detecta condiciones como llenado insuficiente, llenado excesivo, baja presión, alta presión, tapas faltantes o dañadas y recipientes golpeados o abombados. Al determinar el nivel de llenado, el sistema puede determinar la presencia de espuma, al determinar la densidad de la espuma y el nivel (cantidad) de liquido atribuibles a la espuma y añadiendo la cantidad al nivel de llenado aparente (cantidad) . El sistema también puede monitorear condiciones como espesor de pared del recipiente. El sistema proporciona varias ventajas sobre la técnica anterior. En particular, el sistema monitorea el llenado excesivo, llenado insuficiente, nivel de llenado real, recipientes con baja presión, tapas faltantes, recipientes abollados, espesor de pared del recipiente y características de espuma. De manera significativa, el sistema efectúa todas estas operaciones en forma simultánea utilizando un solo sensor. El sistema determina en forma precisa el nivel de llenado y otras características, incluso en áreas de inspección en donde hay una agitación significante del contenido de los recipientes (es decir el desempeño del sistema no se ve afectado por el movimiento del contenido del recipiente) . El sistema compensa este movimiento recolectando información acerca de la presencia del liquido en un área relativamente grande del recipiente y combinando la información para determinar el nivel de llenado. Esto permite que el sistema se coloque, por ejemplo, en o inmediatamente después de una curva del transportador o inmediatamente después de que los recipientes se han volteado. El sistema monitorea la baja presión (fugas) de los recipientes sin manipularlos. En contraste, en la técnica anterior, los recipientes con fugas se detectan invirtiendo los recipientes, permitiendo que el líquido se drene y posteriormente detectando la baja presión del recipiente utilizando un detector de llenado insuficiente. Esto requería de medios para invertir los recipientes y además requería que las fugas fueran suficientemente grandes para permitir que se drenara suficiente líquido del contenedor, durante el proceso de inspección. El sistema se calibra fácilmente haciendo pasar un contenedor o calibrador estándar a través del sistema y produciendo una imagen estándar que incluye toda la información pertinente acerca de las características deseadas de los recipientes que van a inspeccionarse. El sistema ajusta automáticamente la altura del recipiente y por lo tanto puede ajustar los cambios en el tamaño del recipiente durante la producción, sin recalibración. Por ejemplo, el sistema puede incluir un estante motorizado que coloca automáticamente a la unidad en un punto de inspección previamente fijado. El sistema también es relativamente insensible a las variaciones en la posición del recipiente debido a desgastes del transportador o a otros factores. El desgaste del transportador, por ejemplo, puede provocar que uno o más recipientes se coloquen más bajos que otros. Cuando el sistema detecta un recipiente colocado de manera imperfecta en estos casos, el sistema ajusta automáticamente la zona de inspección para tomar en cuenta el cambio en la posición del recipiente. Para rechazar recipientes inaceptables el sistema emplea un sistema de rechazo inteligente. Los sensores monitorean el desempeño del rechazador para verificar los rechazos adecuados y reúne información acerca de factores de desgaste y otro tipo de factores. Esta información se utiliza para compensar los efectos de desgaste y permite el diagnóstico y corrección tempranos de los problemas. Un rechazo dual puede emplearse para rechazar dos recipientes sucesivos y para proporcionar redundancia si un rechazador falla. La habilidad del sistema para medir exactamente el nivel de falla también puede emplearse para supervisar y ajustar la operación de la llenadora. Al ajustar constantemente las válvulas de llenado, el sistema optimiza el desempeño del aparato y disminuye el desperdicio. Otras particularidades y ventajas- de la invención serán más evidentes a partir de la siguiente descripción de las modalidades preferidas, y a partir de las reivindicaciones .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de bloque de un sistema de inspección de recipientes. La Figura 2 es una vista frontal de una modalidad del sistema de inspección de recipientes de la Figura 1. La Figura 3 es una vista trasera del sistema de inspección de recipientes de la Figura 2. La Figura 4 es una vista lateral del sistema de inspección de recipientes de la Figura 2, que muestra el lado a través del cual los recipientes entran al sistema de inspección de recipientes. La Figura 5 es una vista lateral del sistema de inspección de recipientes de la Figura 2 , que muestra el lado a través del cual los recipientes salen del sistema de inspección de recipientes. La Figura 6 es una vista en planta de la orientación de la fuente de rayos X y del detector de rayos X del sistema de inspección de recipientes de la Figura 2, con relación a un recipiente. La Figura 7 es un diagrama de bloque del detector y del controlador del sistema de inspección de recipientes de la Figura 2. Las Figuras 8 a 12 son diagramas de flujo de procedimientos instrumentados por el controlador del sistema de inspección de recipientes de la Figura 2. La Figura 13 es una vista gráfica de los datos de imagen producidos por el sistema de inspección de recipientes de la Figura 2. Las Figuras 14 a 16 son diagramas de bloque que muestran la colocación de un sistema de inspección de recipientes .

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS En relación a la Figura 1, un sistema de inspección de recipientes 100 incluye una fuente de rayos X 102, un arreglo detector de diodo, lineal, multi-elementos 104, un controlador 106 y un rechazador 108. La fuente de rayos X 102 está configurada para producir un haz de rayos X 110, verticalmente plano, que es recibido por el arreglo detector 104. El haz 110 es perpendicular a una dirección de movimiento 112 de un transportador 114. El arreglo detector 104 incluye 32 elementos de diodo, cada uno de los cuales proporciona al controlador 106 una señal analógica que corresponde al incidente de radiación de rayos X sobre el diodo. A medida que un recipiente 116 (por ejemplo, una lata de refresco) se aproxima al haz de rayos X 110, el recipiente interrumpe un rayo de luz 118 entre la fuente de luz 120 y un activador óptico 122 de contenedor que provoca que el activador 122 de contenedor envía una señal al controlador 106. El controlador 106 responde almacenando periódicamente las señales analógicas recibidos desde el arreglo detector 104. En cualquier momento, un barrido de las señales producido por el arreglo detector 104 corresponde a una imagen dimensional en rayos X (vertical) del recipiente 116 a medida que pasa frente al arreglo. Los barridos sucesivos se hacen a medida que el movimiento del transportador 114 provoca que el recipiente 116 atraviese la cara del arreglo detector 104 en la dirección horizontal. El controlador 106 sincroniza los barridos sucesivos del arreglo detector con el movimiento del recipiente 116, monitoreando simultáneamente la salida de un codificador 124 que está unida mecánicamente al transportador 114. El codificador 124 produce una serie de impulsos donde cada uno corresponde a una porción de una rotación de una flecha de impulsión del transportador 114. El controlador 106 cuenta estos impulsos para monitorear la posición de los recipientes 116. Esto permite que el controlador 106 controle la tasa de barrido horizontal con base en la velocidad instantánea del recipiente, de manera que cada barrido vertical se inicia a una distancia horizontal fija (independiente de la velocidad) con respecto al borde delantero del recipiente. En esta forma, el controlador 106 almacena en la memoria una imagen exacta en dos dimensiones de las características de absorción de rayos X del recipiente 116, a medida que éste pasa frente al arreglo detector 104. Una vez que el recipiente 116 ha pasado totalmente a través del haz de rayos X 110, el controlador 106 procesa los datos de imagen para determinar si el recipiente 116 está llenado de manera inadecuada o bien tiene defectos. Si es así, el controlador 106 activa al rechazador 108 y éste retira el recipiente defectuoso 116 del transportador 114. Además del activador 122 de recipiente, el sistema incluye un activador rechazador 126 que produce una señal en respuesta a la interrupción de un haz óptico 128 producido por una fuente de luz 130. El activador rechazador 126 se utiliza para verificar la posición de un recipiente 116 antes de rechazar al recipiente 116. La operación del sistema se basa en la suposición de que no hay deslizamiento (es decir, que una posición del recipiente en el transportador no cambia) . El uso del activador 126 de rechazador permite cierto desplazamiento de los recipientes siempre y cuando un recipiente no se desplace a una posición completa de otro recipiente (es decir por el diámetro del recipiente) entre la ubicación del activador 122 de recipiente y el activador 126 de rechazador. Según se desee, el sistema puede también incluir otros sensores ópticos, inclusive por ejemplo, un sensor de recipientes caídos (no mostrado) y un sensor óptico (no mostrado) que monitorea la entrada de una rampa de rechazo 132 para el paso de un recipiente 116. Con relación también a las Figuras 2 a 5, el sistema de inspección 100 incluye un gabinete 200 montado sobre un estante ajustable 202. El gabinete 200 contiene la fuente de rayos X 102, al controlador 106 y a los componentes electrónicos de apoyo. El arreglo detector 104 está montado sobre una unidad de túnel ajustable 204 que está conectada así mismo al gabinete 200. La unidad de túnel ajustable soporta también al activador óptico 122 de recipiente. En consecuencia, el sistema puede ajustarse para un cambio en el tamaño del recipiente ajustando la posición vertical de la unidad de túnel 204. la posición de la unidad de túnel 204 se controla y monitorea por el controlador 106. Típicamente, el controlador 106 puede ajustar la altura de la unidad de túnel dentro de una gama de diez pulgadas, lo que permite que el tamaño de los recipientes varíe entre, por ejemplo latas de siete onzas y botellas de cuarenta onzas. El sistema también podría ajustarse mediante el ajuste automático o mecánico de la posición vertical del estante 202. Una interface de usuario 206, que incluye una pantalla de video 208 y teclas de ingreso 210, se proporciona frente al gabinete 200. Una luz de advertencia 212 indica que el sistema está funcionando. Además de proporcionar soporte para la fuente, el detector, los componentes electrónicos y la interface de usuario, el gabinete 200 proporciona protección al operador del sistema contra la exposición a la radiación por rayos X. Los componentes electrónicos de apoyo incluyen amplificadores que amplifican las señales analógicas producidas por el arreglo detector 104 y fuentes de energía para el sistema y la fuente de rayos X. El sistema incluye también una unidad de ranura 402 (ver la Figura 4) para colimar el haz de rayos X producido por la fuente de rayos X 102. La alineación de la fuente 102, hace que el haz 110 y el detector 104 se mantengan a través de la conexión de la fuente 102 y el detector 104, con el gabinete 200. En consecuencia, como se ilustra en la Figura 4, el sistema puede instalarse fácilmente colocándolo de manera que la unidad de túnel 204 quede montada en el transportador 114 y esté alineada horizontalmente con el mismo. El sistema sólo necesita alinearse de manera gruesa en la dirección vertical ya que, como se mencionó, la posición vertical de la unidad de túnel se ajusta automáticamente durante un procedimiento de inicialización que permite el rápido cambio de un tamaño de recipiente a otro. También se ilustra en la Figura 3 el rechazador 108, que incluye un par de arietes impulsados por aire 302. Cada ariete 302 incluye un cilindro de presión de aire y un solenoide, y se controla independientemente del controlador 106. El uso de dos rechazadores permite el rechazo de los recipientes 116 a velocidades de transportador de hasta 2400 recipientes por minuto, alternando el ciclo de trabajo de cada ariete 302, según lo requieran las condiciones de rechazo del sistema. Los sensores (no mostrados) asociados con cada ariete 302, monitorean la condición del ariete proporcionando una indicación del tiempo en que el ariete sale de su posición de reposo y el tiempo en el que regresa a ésta. Un sensor óptico (no mostrado), que está montado sobre la rampa de rechazo 132 (Figura 1) verifica que un recipiente deseado 116 haya efectivamente sido rechazado y detecta cualquier rechazo no deseado. La operación del rechazador 108 es completamente automática, el sistema rastrea la posición de un recipiente 116 que va a ser rechazado, rechaza el recipiente defectuoso, verifica el rechazo y monitorea la condición del ariete rechazador 302. La fuente de rayos X 102 proporciona un haz continuo de rayos X a 40-70 kV y 0.01 a 0.08 mA (es decir, 0.4-5.6 W) . El nivel de energía es ajustable para diferentes tipos de recipientes (por ejemplo, aluminio contra acero inoxidable) mediante saltadores en un tablero de control dentro del gabinete 200. El nivel de energía también puede ajustarse por el controlador 106. Típicamente, el nivel de energía se ajusta de manera gruesa con base en el tipo del recipiente que va a inspeccionarse y se sintoniza en forma fina posteriormente para proporcionar el contraste adecuado. El controlador 106 supervisa la energía de operación de la fuente de rayos X. En la modalidad descrita, la fuente de rayos X se suministra por Lorad División, ThermoTrex Corporation, Danbury, Connecticut. El uso de una fuente continua elimina los problemas de temporización asociados con las fuentes de impulsos. Como se ilustra en la Figura 6, la fuente de rayos X es una fuente de un punto de un milímetro 600 que es colimada a través de una unidad de ranura 402 para producir el haz de rayos X 110. La ranura 602 de la unidad de ranura 402 es de un milímetro de ancho y quince milímetros de alto. Para aumentar la resolución del sistema, puede utilizarse una fuente de rayos X que tiene una fuente de punto más pequeño. Como se ilustra en la Figura 6, el haz de rayos X 110 está orientado de manera que pasa solamente a través de una porción superior 606 del recipiente 116. Como se menciona a continuación, las características de absorción de rayos X de esta región del recipiente incluyen toda la información necesaria para determina si el recipiente es defectuoso o no. Por supuesto, cuando es deseado o necesario, el haz de rayos X 110 pudiera orientarse para producir una imagen de todo el recipiente 116. Como se ilustró en la Figura 7, el arreglo detector 104 incluye dos arreglos 700 de 16 elementos. La superficie fotosensora de cada diodo 702 de los arreglos es de dos milímetros de ancho y un milímetro de alto, y los diodos 702 mejoran la sensibilidad a la radiación ultravioleta. Aunque cada diodo es de 1 milímetro de alto, el arreglo detector proporciona resolución vertical en el orden de 0.5 milímetros. Este aumento de la resolución se presenta debido a que el haz se proyecta a un ángulo a través del recipiente y porque una porción del recipiente colocada entre los centros verticales de dos diodos adyacentes 702 afectarán a los dos diodos y, por lo tanto, podrán identificarse por variaciones en las señales producidas por los dos diodos. Un escintilador de 704 de cristal segmentado de cesio/yodo que convierte la radiación de rayos x incidente en radiación ultravioleta, sobreyace en cada arreglo 700. En la modalidad descrita, los arreglos 700 son suministrados por Photonics Corporation. Una pantalla de fósforo podría substituirse por el escintilador de cristal 704. Sin embargo, el escintilador puede preferirse ya que proporciona una repuesta más rápida, el uso de una pantalla de fósforo también puede hacer la imagen borrosa. Además, una pantalla de fósforo no segmentada tendería a aumentar la interferencia entre los diodos . La señal analógica producida por cada diodo 702 se amplifica por un amplificador exclusivo en un tablero amplificador 706. Las señales amplificadas se suministran a un multiplexor 708 de 32 a 16, que es controlado por una señal que proviene del controlador 106. Las señales producidas por el multiplexor se suministran a un canal de entrada analógica 710 de dieciséis bits del controlador 106. Cada bit del canal de entrada analógica se convierte en un valor digital con doce bits de resolución. Típicamente, el controlador 106 se implementa utilizando un procesador 80486 disponible de Intel Corporation.

En relación a la Figura 8, el controlador 106 controla el sistema 100 de acuerdo a un procedimiento 800. Para iniciar la operación del sistema, un usuario selecciona la inicialización utilizando el teclado 210 de la interface de usuario 206 (ver Figura 1) . En respuesta, el controlador 106 implementa una rutina de inicialización y calibración 802. Después de la inicialización, el controlador opera el sistema de acuerdo a una rutina de detección o adquisición 804 que detecta un recipiente 116 y adquiere los datos para el recipiente 116. Al terminar esa rutina, el controlador 106 opera al sistema de acuerdo a una rutina de análisis 806 para determinar si el recipiente es defectuoso. Si el controlador 106 determina que el recipiente 116 está defectuoso, el controlador opera el sistema de acuerdo a una rutina de rechazo 808. Es importante observar que el sistema puede operar simultáneamente de acuerdo a las rutinas de detección, adquisición y rechazo. Por ejemplo, el sistema podría operar para rechazar un primer recipiente al mismo tiempo que está analizando los datos para un segundo recipiente y adquiriendo datos para un tercer recipiente. En la modalidad descrita, el controlador 106 es suficientemente rápido para completar el análisis de los datos para un recipiente mientras que adquiere los datos para otro recipiente. En consecuencia, el controlador 106 incluye dos memorias intermedias de datos, cada una de las cuales es de suficiente tamaño para almacenar los datos de un recipiente. En relación a la Figura 9, el controlador 106 comienza la rutina de inicialización y calibración 802 determinando la ganancia y la desviación de cada diodo 702 del arreglo detector 104 (paso 900) . Como es bien sabido, el voltaje producido por un diodo 702 corresponde al voltaje de desvío de diodo más el producto de la radiación de rayos x incidente sobre el diodo y la ganancia del diodo: V = ganancia * incidente + desvió. En consecuencia, cuando la ganancia y el desvió de un diodo se conocen, la radiación de rayos x incidentes del diodo puede determinarse a partir del voltaje producido por el diodo. Como las ganancias y desviaciones varían de diodo a diodo, el controlador 106 determina y almacena la ganancia y desviación de cada diodo, y utiliza estos valores cuando se procesan las señales producidas por los diodos. El controlador 106 determina la desviación de cada diodo midiendo el voltaje producido por cada diodo cuando la fuente de rayos x 102 se incapacita de manera que no haya radiación de rayos x incidente sobre el diodo: V = ganancia * 0 + desviación = desviación. Una vez que las desviaciones son conocidas, el procesador determina la ganancia de cada diodo restando la desviación del diodo a partir del voltaje producido por el diodo cuando la fuente de rayos x 102 se enciende y ningún recipiente interrumpe el haz de rayos x 110: V - desviación = ganancia * 1 = ganancia, en donde la radiación incidente de rayos x se normaliza de manera que un valor de 1 corresponde a un haz no interrumpido y un valor de 0 corresponde a una radiación incidente. Posteriormente, el controlador 106 controla el estante ajustable 202 para elevar al sistema a su posición vertical más alta (paso 902) e incita al operador del sistema (a través de la interface de usuario 206) a colocar un recipiente de prueba en el transportador 114. Posteriormente, el controlador 106 monitorea las señales producidas por el arreglo detector 104 para determinar si la posición vertical del sistema es correcta (paso 904) . En la modalidad descrita, la posición vertical correcta se define como la posición en la radiación de rayos x incidente sobre el quinto diodo 702 a partir de la parte superior del arreglo detector 104 es menor o igual a 70% de un haz completo (es decir, el recipiente de prueba bloquea por lo menos el 30% de la radiación de rayos x dirigida a ese diodo) . Si la posición vertical no es correcta, el controlador 106 instruye al estante ajustable 202 para hacer descender el sistema en un incremento (paso 906) y verifica de nuevo la posición. Una vez que la posición vertical del sistema es correcta, el controlador incita al operador a colocar el recipiente de prueba sobre el transportador y mide el diámetro del recipiente de prueba (paso 908) . En la modalidad descrita, el controlador 106 mide el diámetro del recipiente con relación a la velocidad del transportador 114, contando el número de impulsos producidos por el codificador 124 a partir del momento en que el recipiente de prueba interrumpe el haz óptico 118 y activa al activador de recipiente 122 hasta el momento en que el recipiente de prueba pasa fuera del haz óptico 118 y desactiva al activador de recipiente 122. Al mismo tiempo, el controlador 106 determina la relación entre los impulsos del codificador y la distancia horizontal, contando el número de impulsos de codificador que se presentan entre la activación del activador 122 de recipiente por el recipiente de prueba y la activación del activador de rechazador 126 por el recipiente de prueba. Debido a que la distancia entre estos activadores es conocida, la distancia por impulso del codificador puede determinarse dividiendo la distancia conocida entre el conteo de pulsos. Posteriormente, el controlador 106 identifica el borde y centro del recipiente de prueba (paso 910) . Una vez que el recipiente de prueba interrumpe el haz óptico 118, el controlador 106 almacena los valores de las señales producidas por cada diodo 702 por incrementos horizontales sucesivos (típicamente del orden de cada dos impulsos de codificador) . Con base en otros valores, el controlador 106 identifica el borde del recipiente de prueba como correspondiente al primer juego de señales en donde una porción del incidente de radiación de rayos x en el quinto diodo 702, que proviene de la parte superior del arreglo de diodo se interrumpe por el recipiente de prueba. Después de identificar el borde del recipiente de prueba, el controlador 106 identifica el centro del recipiente de prueba correspondiente al juego de señales separado del borde, en la mitad del número de impulsos del codificador que corresponden al diámetro del recipiente. Una vez que el borde y el centro del recipiente de prueba han sido identificados, el controlador 106 identifica los valores que corresponden a las regiones de la imagen que son de interés particular. Como se ilustra en la Figura 13, en la modalidad descrita, en donde los recipientes son latas de refresco, los datos de imagen incluyen 64 columnas de datos, cada una de las cuales incluye 32 entradas (correspondientes a los 32 diodos del arreglo de diodo) . El borde delantero de la lata se presenta en la columna 12 y el centro se presenta en la columna 38. Hay dos regiones de interés. La primera región 1300, que corresponde a la parte superior de la lata y se utiliza para determinar si ésta está adecuadamente presurizada, incluye a las columnas 35 a 41 de las hileras 24 a 27. La segunda región 1302 se utiliza para medir el nivel de líquido en la lata e incluye a las columnas 23 a 56 de las hileras 12 a 23. Finalmente, utilizando los valores correspondientes a las regiones de interés, el controlador 106 genera valores de umbral para cada región de interés (paso 914) . Para la primera región 1300, la lengüeta de la parte superior de la lata se espera que esté colocada en el centro de la región. En consecuencia, el controlador 106 multiplica los valores que corresponden a las hileras 26 y 27 por un factor de ponderación positivo, multiplica los valores que corresponden a las hileras 24 y 25 por un factor de ponderación negativo, y suma todos los valores para producir el valor umbral. Para la segunda región 1302, el controlador 106 adiciona todos los valores para producir el valor umbral. Al sumar todos los valores, el controlador 106 genera una medición de las propiedades de absorción de rayos x de toda la segunda región 1302. Esto es extremadamente significante ya que da por resultado la habilidad del sistema para medir el nivel de llenado, de manera que sea insensible a la agitación del contenido del recipiente. En la técnica anterior, los sensores de nivel de llenado típicamente tenían que colocarse por lo menos a 15-30 pies en aguas abajo de una fuente de agitación, por ejemplo una curva de transportador o una estación de llenado para permitir que el contenido de los recipientes se asentara antes del análisis. En contraste, el sistema de inspección del recipiente 100 puede colocarse en una curva o inmediatamente después de una fuente de agitación sin resultados perjudiciales. Con relación a la Figura 10, el controlador 106 inicia la rutina de detección y adquisición 804 determinando si el activador 122 de recipiente ha detectado a un recipiente (paso 1000) . Si es así, el controlador 106 inicializa un temporizador de retardo hasta un valor que corresponde al número de los impulsos de codificador que se espera se presenten antes de que el borde delantero del recipiente se coloque adecuadamente e inicializa una cuenta de medición a cero (paso 1002) . Posteriormente, el controlador monitorea los pulsos del codificador hasta que ha expirado el temporizador de retardo (paso 1004) . Después de que expira el temporizador de retardo, el controlador 106 almacena los valores de medición a partir del arreglo del diodo e incrementa el conteo de medición (paso 1006) . Como se discute antes, los valores de medición se generan modificando el número correspondiente del voltaje de cada diodo por la desviación y la ganancia de ese diodo. Si no se han tomado 64 mediciones (paso 1008) , el controlador espera la ocurrencia de un número adecuado de pulsos de codificador y repite los pasos de almacenamiento e incremento (paso 1006) . Una vez que ya se tomaron las 64 mediciones, el controlador 106 inicia la rutina de análisis 806 y simultáneamente da inicio a la rutina de detección y adquisición para el siguiente recipiente 116. En relación a la Figura 11, el controlador 106 inicia la rutina de análisis 806 identificando la posición de la parte superior del recipiente dentro de los datos medidos (paso 1100) . Al permitir que varíe la posición de la parte superior del recipiente, el controlador 106 toma en cuenta las variaciones en la altura del transportador que pudieran resultar, por ejemplo, de componentes desgastados en forma no uniforme en el transportador. Una vez que la parte posterior del recipiente se identifica, el controlador determina las regiones de interés para el recipiente (paso 1102) . Como se mencionó antes, la parte superior del recipiente de prueba se coloca en la hilera 28 (es decir, en el cuarto diodo desde la parte superior) y la primera región 1300 se define en las hileras 24 a 27. En esta forma, si la parte superior del recipiente se identificara en la hilera 29, la primera región 1300 se definiría en las hileras 25 a 28. Después de identificar las regiones de interés, el controlador 106 genera números de cada región de interés utilizando el procedimiento descrito antes para general los umbrales (paso 1104) . Estos números se comparan entonces con los umbrales (paso 1106) . Si uno de los números varía a partir del umbral correspondiente en un porcentaje predeterminado, el controlador 106 determina que el recipiente debe rechazarse (paso 1108). Cuando el controlador 106 determina que un recipiente debe rechazarse, el controlador, ejecuta la rutina de rechazo 808. Con relación a la Figura 12, el controlador 106 inicia la rutina de rechazo 808 esperando que el recipiente interrumpa el haz óptico 128 del activador de rechazo 126 (paso 1200) . Cuando esto ocurre, el controlador 106 sabe la posición exacta del recipiente y responde inicializando un contador que cuenta los impulsos a partir del codificador 124 (paso 1202) . El controlador 106 cuenta entonces los impulsos hasta que el conteo indica que el recipiente se coloca de manera que deba activar a un ariete rechazador 302 (1204) . Posteriormente, el controlador activa al ariete rechazador 302. Como ya se mencionó antes, el controlador 106 activa a los aretes rechazadores 302 en una forma alternante. De esta forma, el conteo de pulsos que es indicativo de la posición adecuada del recipiente, variará con base en lo que los arietes rechazadores 302 van a activarse. También es importante observar que, debido a la velocidad del transportador 104 respecto a la velocidad de los arietes rechazadores 302, un ariete rechazador 302 se activará típicamente antes de que el recipiente se coloque frente al ariete rechazador, y una señal de retorno del ariete rechazador hace su posición de descanso podrá emitirse antes de que el recipiente llegue al ariete. El controlador 106 modifica la cuenta de pulsos que corresponde a la posición adecuada del recipiente, con base a las señales de retroalimentación recibidas a partir de los arietes rechazadores. Esto permite que el controlador 106 cuente los cambios en las características de operación de los arietes rechazadores con el tiempo. Como se ilustra en la Figura 14, pueden emplearse dos o más sistemas de inspección 100 para proporcionar operación a prueba de fallas. Cuando se emplean dos sistemas de inspección 100, los sistemas se colocan de manera secuencial a lo largo del transportador 114 y comparten un rechazador común 1400 que se coloca en aguas abajo de los sistemas con relación a la dirección del movimiento 112 del transportador. Con este arreglo, cada sistema 100 inspecciona a todos los recipientes y los rechaza a los que encuentra defectuosos. Cada sistema 100 monitorea las señales enviadas hacia el rechazador 1400 mediante otro sistema 100 y compara las señales con aquellas que genera para verificar la operación adecuada del sistema y detectar las fallas del sistema. Como se ilustra en la Figura 15, el sistema de inspección de recipientes 100 se coloca típicamente en aguas abajo, con relación a la dirección de movimiento 112 del transportador 114, de una llenadora 1500 que llena a los recipientes y de una engargoladora 1502 que sella los recipientes. Las trayectorias de retroalimentación 1504 provenientes del sistema 100 hacia la llenadora 1500 y la engargoladora 1502 permiten el ajuste automático de esos componentes. Por ejemplo, la llenadora 1500 puede ajustar una válvula de llenado en respuesta a la información que proviene del sistema 100 que indica que la válvula de llenado no está funcionando adecuadamente. En forma similar, la engargoladora 1502 puede hacer ajustes en respuesta a la información indicativa de recipientes inadecuadamente engargolados . Finalmente, como se ilustra en la Figura 16, la habilidad del sistema de inspección de recipientes 100 para determinar en forma precisa el nivel de llenado de los recipientes, permite que el sistema se coloque inmediatamente en aguas abajo de una curva 1600 en el transportador 114. Otras modalidades quedan dentro de las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, para mejorar la resolución, el haz de rayos x 110 pudiera enfocarse utilizando, por ejemplo, una estructura de panal de tungsteno o el número de elementos en el arreglo detector podría aumentarse. Similarmente, un arreglo detector que tiene una densidad de elemento superior en una región de interés particular, podría emplearse. Además, la fuente de rayos x podría reemplazarse con una fuente de radiación gama. Sin embargo, la radiación de rayos x se prefiere sobre la radiación gama ya que, para un nivel de potencia particular, la radiación de rayos x proporciona más información. Mientras que el sistema descrito antes se configuran principalmente para inspeccionar latas que se espera tengan características idénticas cercanas, también podrían utilizarse para inspeccionar botellas u otros recipientes en donde el espesor de pared del recipiente varía de recipiente a recipiente o incluso dentro de un mismo recipiente. Al inspeccionar estos recipientes variables, el sistema determinaría el espesor de pared de cada recipiente y tomaría en cuenta este para los efectos de variación en el espesor. Además, a diferencia de las latas, las botellas llenadas incluyen típicamente un espacio superior de gran tamaño en donde se forman niveles variables de espuma. Para determinar s una botella está llenada adecuadamente, el sistema detectaría un nivel de espuma en la botella y, con base en la densidad de la espuma, modificaría el nivel de líquido medido en forma concordante. En un enfoque para analizar la espuma, el controlador 106 busca gradientes positivos en la atenuación de rayos x entre las hileras horizontales de una región de interés en los datos de imagen. El controlador utiliza la ubicación de estos gradientes para determinar la posición relativo del límite espuma-líquido. Una vez que el límite sea ubicado, el controlador determina el volumen de la espuma con base en la geometría conocida del recipiente y asume que la espuma llena todo el volumen del recipiente por arriba del límite espuma-líquido. El controlador determina la densidad de la espuma comparando las mediciones de absorción que provienen de los elementos detectores, inmediatamente por arriba y por debajo del límite, en donde la medición desde abajo del límite corresponde a la absorción por líquido y la medición desde arriba del límite corresponde a la absorción por espuma. Posteriormente, el controlador determina la cantidad del líquido en la espuma, multiplicando el volumen de la espuma por la densidad de espuma. Finalmente, el controlador ajusta el nivel de llenado medido de acuerdo a esta cantidad. Cuando resulta adecuado, se detectaría también un límite aire/espuma, y su posición podría utilizarse para determinar el volumen de espuma en el recipiente. Al examinar un recipiente de vidrio, el controlador estima el espesor de las paredes del recipiente midiendo el gradiente de atenuación a lo largo de los bordes verticales del recipiente. El controlador puede utilizar el espesor del vidrio como un primer orden de corrección para el volumen del recipiente tanto en el nivel de llenado como la medición de espuma. En otro enfoque para analizar los datos de imagen, los datos de imagen para las regiones de interés para un gran número de recipientes (por ejemplo de 100 a 1000) pudiera utilizarse para formar una red neural. Posteriormente, los recipientes pudieran inspeccionarse aplicando sus datos de imagen a la red neural.

Claims (38)

1. REIVINDICACIONES : 1. Un sistema para determinar el nivel de llenado o presurización de un recipiente en movimiento, que comprende : una fuente de radiación colocada para dirigir la radiación en el recipiente en movimiento; un detector de radiación colocado para recibir una porción de la radiación desde la fuente de radiación que no es absorbida o bloqueada por el recipiente en movimiento y para generar señales eléctricas en respuesta a la misma; y circuitería de procesamiento que funciona para: producir datos de imagen multidimensionales para el recipiente en movimiento con base en las señales eléctricas generadas por el detector de radiación; comparar por lo menos una primera porción de los datos de imagen multidimensionales con una porción correspondiente de los datos de imagen multidimensionales para un recipiente estándar y determinar, con base en un resultado de la comparación, una o más características del recipiente a partir del juego de características que incluyen el nivel de llenado del recipiente, si el recipiente está llenado en exceso, si eL recipiente no está suficientemente llenado, si está adecuadamente presurizado o si está bien sellado.
2. 2. El sistema según la reivindicación 1, en donde la circuitería de procesamiento funciona para determinar que los recipientes del movimiento difieren de los recipientes estándar, cuando la porción de los datos de imagen multidimensionales para el recipiente en movimiento difiere de la porción de los datos de imagen multidimensionales para el recipiente estándar en más de una cantidad predeterminada.
3. 3. El sistema según la reivindicación 2, en donde cada una de la primera porción y la porción correspondiente incluye una pluralidad de elementos y en donde la circuitería de procesamiento funciona para combinar valores asociados con cada una de la pluralidad de elementos de la primera porción, para producir un primer valor compuesto, para combinar valores asociados con cada una de la pluralidad de elementos de la porción correspondiente, a fin de producir un segundo valor compuesto y comparar el primero y segundo valores compuestos para determinar las características del recipiente.
4. 4. El sistema según la reivindicación 3, en donde la primera porción incluye datos de imagen multidimensionales que corresponden a una región por arriba y por debajo del nivel de llenado esperado en el recipiente en movimiento, y en donde la circuitería de procesamiento funciona para determinar un nivel de llenado actual del recipiente, como la característica del recipiente.
5. 5. El sistema según la reivindicación 4, que comprende además un rechazador, en donde la circuitería de procesamiento funciona para activar el rechazador cuando el nivel de llenado del recipiente difiere de un nivel de llenado del recipiente estándar en más de una cantidad predeterminada .
6. 6. El sistema según la reivindicación 3, en donde la primera porción incluye datos de imagen multidimensionales que corresponden a una región que incluye una superficie superior del recipiente y en donde la circuitería de procesamiento funciona para determinar si el recipiente en movimiento está adecuadamente presurizado, como la característica del recipiente.
7. 7. El sistema según la reivindicación 1, en donde el detector de radiación comprende arreglo detector lineal, unidimensional, que funciona para producir señales eléctricas que corresponden a un segmento unidimensional del recipiente en movimiento, y la circuitería de procesamiento funciona para producir los datos de imagen multidimensionales ensamblando juegos de señales eléctricas que corresponden a segmentos unidimensionales del recipiente en movimiento.
8. 8. El sistema según la reivindicación 7, en donde : el recipiente en movimiento se mueve en una dirección horizontal; el detector de radiación comprende un arreglo detector lineal, vertical, unidimensional, y el detector de radiación funciona para generar los juegos de señales eléctricas a medida que el recipiente se mueve más allá del arreglo detector.
9. 9. El sistema según la reivindicación 1, en donde la fuente de radiación funciona para dirigir radiación en solamente una porción del recipiente en movimiento.
10. 10. El sistema según la reivindicación 1, en donde : el recipiente en movimiento comprende una lata cuyo contenido está sellado dentro de la misma, la primera porción de los datos de imagen multidimensionales corresponde a una región en la parte superior de la lata, y la circuitería de procesamiento funciona para determinar que el recipiente en movimiento no está presurizado adecuadamente cuando los datos de imagen multidimensionales para la región en la parte superior de la lata, difieren de los datos de imagen multidimensionales para la región en la parte superior del recipiente estándar.
11. 11. El sistema según la reivindicación 1, en donde la fuente de radiación comprende una fuente de rayos X continua.
12. 12. El sistema según la reivindicación 1, que comprende además un mecanismo que funciona para ajustar automáticamente la posición vertical de la fuente de radiación y el detector de radiación con base en la altura del recipiente en movimiento.
13. 13. El sistema según la reivindicación 1, en donde el recipiente en movimiento se coloca sobre un transportador, el sistema comprende además un rechazador que funciona para retirar al recipiente en movimiento desde el transportador, cuando la circuitería de procesamiento determina que el recipiente en movimiento difiere del recipiente estándar.
14. 14. El sistema según la reivindicación 13, en donde el rechazador comprende un ariete impulsado por aire.
15. 15. El sistema según la reivindicación 14, en donde el rechazador comprende un par de arietes impulsados por aire, que funcionan de manera alternante.
16. 16. El sistema según la reivindicación 14, en donde el rechazador funciona para proporcionar a la circuitería de procesamiento información acerca del movimiento del ariete impulsado por aire.
17. 17. El sistema según la reivindicación 7, en donde el detector de radiación comprende un arreglo de fotodiodos.
18. 18. Un método para inspeccionar una recipiente en movimiento, que comprende: dirigir radiación en el recipiente en movimiento; recibir una porción de la radiación que no es absorbida o bloqueada por el recipiente en movimiento; producir datos de imagen multidimensionales para el recipiente en movimiento con base en la radiación recibida que no fue absorbida ni bloqueada por el recipiente en movimiento; comparar por lo menos una primera porción de los datos de imagen multidimensionales con una porción correspondiente de los datos de imagen multidimensionales para un recipiente estándar; y determinar un nivel de llenado del recipiente en movimiento con base a un resultado del paso de comparación.
19. 19. Un método según la reivindicación 18, que además comprende determinar que el recipiente en movimiento difiere del recipiente estándar cuando la porción de los datos de imagen multidimensionales para el recipiente en movimiento difiere de la porción de los datos de imagen multidimensionales para el recipiente estándar, en más de una cantidad predeterminada.
20. 20. Un método según la reivindicación 18, que comprende además : dirigir radiación en el recipiente estándar de manera que una porción de la radiación sea absorbida o bloqueada por el recipiente estándar y una porción de la radiación no sea absorbida ni bloqueada por el recipiente estándar; recibir la porción de la radiación que no es absorbida o bloqueada por el recipiente estándar; y producir los datos de imagen multidimensionales para el recipiente estándar, con base en la radiación recibida que no fue absorbida ni bloqueada por el recipiente estándar.
21. 21. Un método según la reivindicación 18, en donde: el paso de recibir radiación comprende recibir radiación como una serie de segmentos unidimensionales; y el paso de producir los datos de imagen multidimensionales comprende producir un juego de datos de imagen unidimensionales para cada uno de los segmentos unidimensionales de la radiación recibida y ensamblar el juego de datos de imagen unidimensionales para producir los datos de imagen multidimensionales.
22. 22. El método según la reivindicación 21, que comprende además mover al recipiente en movimiento en una dirección horizontal, en donde el paso de recibir la radiación comprende recibir radiación como una serie de segmentos verticales unidimensionales, a medida que el recipiente en movimiento se mueve más allá de un detector vertical .
23. 23. El método según la reivindicación 18, en donde el paso de dirigir radiación comprende dirigir radiación a solamente una porción superior del recipiente en movimiento.
24. 24. El método según la reivindicación 18, en donde : el recipiente en movimiento comprende una lata, la primera porción de los datos de imagen multidimensionales corresponde a una región en la parte superior de la lata, y el paso de determinar comprende determinar que el recipiente en movimiento no está presurizado adecuadamente cuando los datos de imagen multidimensionales para la región en la parte superior de la lata, difieren de los datos de imagen multidimensionales para la región en la parte superior del recipiente estándar.
25. 25. El método según la reivindicación 18, en donde la radiación comprende un haz continuo de radiación de rayos X.
26. 26. El método según la reivindicación 4, en donde la circuitería de procesamiento funciona para tomar en cuenta la espuma en el recipiente, cuando se determina el nivel de llenado real del recipiente.
27. 27. El sistema según la reivindicación 26, en donde la circuitería de procesamiento funciona para determinar un nivel de llenado aparente del recipiente, para determinar un nivel de líquido atribuible a la espuma en el recipiente, y para combinar el nivel de llenado aparente y el nivel atribuible a la espuma a fin de determinar el nivel de llenado real.
28. 28. El sistema según la reivindicación 27, en donde la circuitería de procesamiento funciona para determinar una cantidad de espuma en el recipiente, para determinar una densidad de espuma en el recipiente y para determinar el nivel de líquido atribuible a la espuma, con base en la cantidad de espuma y la densidad de espuma.
29. 29. El sistema según la reivindicación 28, en donde la circuitería de procesamiento funciona para identificar una interface espuma/líquido y para determinar la cantidad de espuma en el recipiente con base a la interface espuma/líquido y a una geometría del recipiente.
30. 30. El sistema según la reivindicación 29, en donde la circuitería de procesamiento funciona para identificar una interface aire/espuma y para determinar la cantidad de espuma en el recipiente, con base a la interface líquido/espuma, la interface aire/espuma y la geometría del recipiente .
31. 31. El sistema según la reivindicación 28, en donde la circuitería de procesamiento funciona para determinar un espesor de paredes del recipiente y para determinar la cantidad de espuma en el recipiente, con base al espesor de paredes del recipiente.
32. 32. El sistema según la reivindicación 4, en donde la circuitería de procesamiento funciona para determinar un espesor de paredes del recipiente y para tomar en cuenta el espesor de paredes del recipiente al determinar el nivel de llenado real del recipiente.
33. 33. El sistema según la reivindicación 32, en donde la circuitería de procesamiento funciona para tomar en cuenta variaciones en un volumen del recipiente debido al espesor de pared del recipiente.
34. 34. El sistema según la reivindicación 4, en donde la circuitería de procesamiento funciona para tomar en cuneta el movimiento del contenido del recipiente al determinar el nivel de llenado real del mismo.
35. 35. El sistema según la reivindicación 1, en donde la circuitería de procesamiento funciona para determinar un espesor de paredes del recipiente.
36. 36. El sistema según la reivindicación 35, en donde la circuitería de procesamiento funciona para tomar en cuenta variaciones en un volumen del recipiente debido al espesor de las paredes del mismo.
37. 37. El sistema según la reivindicación 1, en donde la circuitería de procesamiento funciona para tomar en cuenta el movimiento del contenido del recipiente al determinar una o más características del mismo.
38. 38. El sistema según la reivindicación 6, en donde la circuitería de procesamiento funciona para determinar si el recipiente en movimiento está presurizado adecuadamente cuando se mueve el recipiente en una orientación no invertida .