測量模具內部容積的設備和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及測量模具的內部容積的設備和方法，所述模具設計成形成中空玻璃容器且可分成兩塊或更多塊。
[0002]大體上，本發(fā)明涉及測量任何類型的模具的內部容積的設備和方法，更具體地涉及測量設計成形成玻璃容器(例如，瓶子、廣口瓶、試管)的模具的內部容積。
【背景技術】
[0003]在該領域，正使用的解決方案包括在已稱量參考液體(例如水，且量較大)的重量之后，以參考液體填充模具，然后稱量剩余液體的重量，并通過差值獲得模具內容納的液體的體積。
[0004]然而，該方法存在若干問題。
[0005]首先，由于未準確地知道參考液體的密度，因此該方法并不十分精確。
[0006]模具具有必須密封的通氣孔，且模具塊之間的接縫也必須密封以防止液體滲漏，因此該操作并不容易。
[0007]此外，需要潤濕模具會使得測量所有產生的模具的容量不那么容易。
[0008]專利文件US2004/017563公開了一種測量物體的各種特征(包括物體本身的體積)的系統(tǒng)。
[0009]專利文件US6407818B1公開了一種測量在帶上運輸以被切割的物體的形狀的系統(tǒng)。
[0010]然而，這些專利文件未具體處理如何準確地測量內表面具有雙曲率的模具的內部容積的問題，雙曲率是用于容器(例如，玻璃瓶)的模具的一通常特點。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供克服現(xiàn)有技術的上述缺點的測量模具內部容積的設備和方法。
[0012]更具體地說，本發(fā)明的目的是提供測量模具內部容積的設備和方法，該設備和方法精確且可以對模具而言以非侵入式的方式應用。
[0013]本發(fā)明進一步的目的是提供特別快速執(zhí)行且使用簡單的測量模具內部容積的設備和方法。
[0014]這些目的完全通過如所附權利要求中所表征的根據(jù)本發(fā)明的設備和方法實現(xiàn)。
[0015]因此，本發(fā)明涉及測量設計成形成中空玻璃容器且可分成兩塊或更多塊的模具的內部容積的設備和方法。
[0016]更具體地說，模具包括兩個半模具，包括兩塊，其每一塊形成限定模制表面的腔。
[0017]一般而言，模具還包括構成第三模具塊的底部；底部限定相關的模制表面，當?shù)撞狂罱又羶蓚€半模具時，其被構造成形成模具內部模制容積的內部底壁。
[0018]因此，每一個模具塊限定相關的模制表面，其與其它模具塊的相應模制表面結合以界定模具的內部容積。
[0019]設備包括用于在測量期間支撐模具塊(模具塊優(yōu)選包括兩個半模具和底部)的支撐元件。
[0020]更具體地說，支撐元件構造成支撐定位成光學檢查工具可接近其各個模制表面的模具的模具塊。
[0021]設備包括至少一個激光掃描裝置，例如所謂的“表面光度儀”。應注意，掃描裝置構成光學檢查工具。
[0022]激光掃描裝置構造成掃描表面輪廓，并獲得有關表面與裝置本身之間的距離的信息。
[0023]設備還包括滑板，掃描裝置連接至滑板。
[0024]滑板可相對于支撐元件沿縱向運動軸線移動(在二者的至少其中之一可優(yōu)選通過平移，更優(yōu)選沿縱向運動軸線而相對于另一個移動的意義上而言)O運動軸線相對于支撐元件具有預定幾何關系(即，位置)。
[0025]此外，掃描裝置可通過繞與運動軸線平行的縱向旋轉軸線旋轉而相對于支撐元件移動(在二者的至少其中之一可優(yōu)選通過旋轉，更優(yōu)選繞縱向旋轉軸線而相對于另一個移動的意義上而言)。
[0026]設備還包括設計成控制掃描裝置的運動的控制單元。
[0027]控制單元連接至一個或多個致動器以使滑板與支撐元件之間產生相對平移，并使掃描裝置與支撐元件之間產生相對旋轉。致動器構造成使運動方向相反。
[0028]這允許在耦接至支撐元件的模具塊上方距待掃描模制表面一定距離處移動掃描裝置，以在一系列的交替運動中掃描模制表面的不同部分。
[0029]掃描裝置獲取的模制表面各部分的圖像可提供給處理器，處理器被配置成將圖像組合以得出有關模具塊的模制表面的整個輪廓的信息。
[0030]在多個通道(例如從一個至七個通道，對于由半模具組成的模具塊更優(yōu)選五個通道，而對于由底部組成的模具塊更優(yōu)選三個通道)掃描模制表面對于允許使用高精度掃描裝置來掃描延伸大于激光掃描裝置的掃描區(qū)域的表面而言是很重要的。
[0031]事實上，如已知的那樣，為了獲得高掃描精度和分辨率，掃描區(qū)域必須要小。此外，掃描裝置發(fā)出的射線必須基本與待掃描表面垂直。
[0032]為此，掃描裝置旋轉使得有可能改變掃描裝置相對于支撐表面的斜度，以在掃描期間使掃描裝置發(fā)出的射線保持與模制表面基本垂直，盡管表面是彎曲的(該彎曲可具有特定形狀，但通常，表面的幾何形狀大致為圓柱形)。
[0033]為此，模具塊連接至支撐元件的方式使得模具塊伸長所沿的軸線被縱向定位，SP與滑板的縱向運動軸線平行。
[0034]優(yōu)選地，對每一個表面部分進行掃描，其中保持掃描裝置的斜度恒定，并使掃描裝置與滑板一起平移；在每一次平移結束時，為了掃描不同表面部分，控制單元使掃描裝置旋轉預定角度，然后進行新的平移(替代地，可遵循雙策略，其中使掃描裝置旋轉而不平移，然后使其平移預定量，然后掃描表面的新的部分)。
[0035]這允許特別精確地測量，這是因為在斜率恒定的平移運動中，可更大地保證掃描裝置與表面之間的距離不會改變(這是提高測量精確性的另一個因素)。
[0036]優(yōu)選地，設備包括(至少)兩個單獨的致動器，第一致動器用于使掃描裝置(即，滑板)平移，而第二致動器用于使掃描裝置旋轉。
[0037]優(yōu)選地，掃描裝置與滑板一起平移。
[0038]優(yōu)選地，滑板構造成相對于框架移動(通過平移)。優(yōu)選地，支撐元件在滑板運動期間靜止(相對于框架靜止)。
[0039]優(yōu)選地，掃描裝置可移動地連接至滑板以相對于滑板旋轉。
[0040]優(yōu)選地，滑板具有弓形形狀，其中凹面面向支撐元件。這同樣也提高了測量的精確性，使得有可能使斜度和掃描裝置相對于待掃描表面的距離保持恒定。
[0041]在多個連續(xù)通道進行掃描的事實意味著必須后來組成經掃描部分的圖像，這并不簡單且可導致誤差。
[0042]因此，對控制單元進行編程以控制掃描裝置交替地沿縱向運動軸線以及通過繞縱向旋轉軸線旋轉的一系列運動，以掃描模具塊的模制表面的多個部分，以便模制表面的任何區(qū)域包括在多個部分的至少一個中。
[0043]為此，為了減低誤差概率并簡化操作，設備配備有參考元件，參考元件可被掃描裝置看到并構造成產生不連續(xù)點(通常指任何幾何元素或可識別圖形)，不連續(xù)點可識別且存在于與模具塊的模制表面的部分相關的所有圖像(即，掃描)中。
[0044]因此，該參考元件定位成使得其可被掃描裝置(其激光)截獲。此外，掃描裝置以以下方式移動，即可對參考元件的至少一部分進行多次掃描，對模具塊的模制表面的每一個經掃描部分進行至少一次掃描。
[0045]因此，優(yōu)選地，設備包括參考元件，其位于相對于支撐元件固定的位置處，設有多個以預定方式間隔開的參考點，并構造成在掃描裝置捕獲的參考元件本身的圖像中產生相應的不連續(xù)點。
[0046]對控制單元進行編程以在一系列平移或旋轉運動開始或結束時控制掃描裝置在參考元件附近的運動以掃描包括至少一個參考點的至少一部分，使得模具塊的模制表面的所有經掃描部分包括參考元件的至少一個參考點。
[0047]優(yōu)選地，元件與參考元件沿縱向運動軸線對準，以在沿軸線的平移運動開始或結束時被掃描裝置截獲(掃描裝置與滑板一起運動)。
[0048]優(yōu)選地，參考元件彎曲且凹面背向支撐元件(以與模具塊的凹面相似的方式)。優(yōu)選地，參考元件的形狀類似半環(huán)。優(yōu)選地，參考點沿半環(huán)成角度地間隔開。優(yōu)選地，參考元件至少具有第一表面和第二表面，第一表面與第二表面沿掃描裝置的觀察路徑偏移預定已知距離。
[0049]這允許對掃描裝置進行校準的步驟以補償因經掃描表面與掃描裝置之間的距離變化而引起的測量誤差。
[0050]優(yōu)選地，掃描裝置可通過旋轉沿凹面面向支撐元件的圓弧移動。優(yōu)選地，圓弧由與滑板一體成形的引導件限定，掃描裝置耦接至滑板以沿引導件運動，從而繞縱向旋轉軸線旋轉，縱向旋轉軸線在滑板平移運動期間采用的所有位置包含圓弧的中心。
[0051]優(yōu)選地，滑板反過來又耦接至引導件以沿縱向運動軸線移動。
[0052]優(yōu)選地，引導件連接至設備的框架。
[0053]因此，滑板連接至設備的框架。
[0054]優(yōu)選地，支撐元件