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Objeto de la Invención

La presente invención se refiere a un sistema de control automático vibro-acústico para identificación de envases de vidrio defectuosos,: que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para, ios mismos fines en si estado actual de la técnica.

Más en particular, la invención propone el desarrollo de ün sistema que implementa u dispositivo y un proceso aplicables a la detección de envases de vidrio con algún tipo de defecto originado durante el proceso de fabricación de los mismos, mediante el análisis de la frecuencia natural de vibración del envase de vidrio cuando es objeto de excitación, mecánica,, por ejemplo mediante golpeo de l superficie de la botella con una varilla delgada metálica gue dé: lugar a .la emisión de una vibración origen del sonido típico del vidrio. El sistema esté Inherentemente capacitado para detectar e identificar los envases de vidrio defectuosos en la propia linea de producción.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido,, obviamente, dentro del sector industrial dedicado a la fabricación de botellas-,, contenedores o envases, de vidrio en general.

Jteteeedantes y S m rió dé Xa In e ción

Se conoce en general el hecho de que la fabricación de botellas de vidrio se realiza a temperaturas elevadas para permitir que el vidrio, en estado de fusión, pueda ser moldeado con la forma de la botella. Como consecuencia de las tensiones térmicas experimentadas por los cambios de temperatura más o menos bruscos a los que se sometido el material, es normal que con una cierta frecuencia se produzca defectos en algunos de los envases que los hacen inadecuados par su uso. Los envases con defectos deben ser separados del ^' resto, para .lo cual se utilizan en la actualidad máquinas de inspección automátic basadas fundamentalmente en calibres mecánicos que entran en contacto directo con el enva e _/ y e sistemas de visión artificial que analizan fotografías digitales para detectar defectos visibles.

Los costes de adquisición y mantenimiento de los sistemas actuales encargados de realizar estas funciones de detección de defectos en envases de vidrio, son elevados, y además- se requiere una formación elevada y durante un tiempo considerable del personal especializado que va a encargarse de su utilización, mantenimiento y ajaste, con resultados que conducen normalmente a aspectos de fiabilidad y eficacia incompletos que con mucha frecuencia dan como resultado errores tales cono l validación de envases co defectos o, por el contrario, el rechazo de envases que son conformes y no presentan defecto alguno.

Además, hay que tener en cuenta que la evolución en el diseño de ios envases hace que éstos respondan cada vez a características más personalizadas, con formas que en mucha ocasiones se apartan de las puramente cilindricas, y con la incorporació de grabados, lo que dificulta, aún más la detección de defectos con las técnicas actuale , agudizando estos problemas qué repercute en la calidad final de los envases, y en el rendimiento y el coste de los procesos, haciendo necesario, en ocasiones, un sobrecoste adicional de personal, en linea o posterior al embalaje del producto, para la realización de una selección man al .

Existe por tanto una multiplicidad de inconvenientes asociados a las técnicas actuales de producción de envases de vidrio que es necesario solventar en beneficio de la agilidad del proceso, de la calidad del producto resultante^ y de los costes de mano de obra asociados a la fabricación e inspección de este tipo de artículos.

L presente invención se ha propuesto como objetivo principal el diseño y provisió de un. sistema con el que se aporten soluciones ef caces a los problemas de la técnica actual, mencionados de forma general somera en lo que antecede. Este objetivo ha sido plenamente alcanzado mediante el sistema de control automático vibro-acústico para identi icación- de envases def ctuosos, específicamente para objetos constituidos por botellas u otros envases de vidrio, preconizado por la presente invención, y cuyas Garacteristicas esenciales aparecen recogidas en la porción carácter!zadora de la reivindicación 1 anexa,

En esencia, el sistema propuesto por la presente invención se iiríplementa mediante un conjunto de dispositivos destinados a provocar la vibración del envase en la linea de fabricación, recoger la vibración o en su caso el sonido generado po la vibración, tratar la serial generada medíante una aplicación de software adecuada, y comprobar comparativamente los resultados del análisis para determinar si la botella analizada es o no conforme. La determinación de una botell no conforme puede conllevar la yeceípn. automática de la línea de prOducción o bien, co o alternativa, la botella debidamente identificada puede permanecer en la línea de producción par u posterior comerobacíón adíciona1. » Para la ejecución de las funciones .mencionadas anteriormente se ha previsto la utilización de medios tales como un elemento de golpeo suave de la superficie de las botellas, como por ejem lo una. varilla metálica delgada; un medio captador de la vibración del. envase, tal como un vibró etro láser o en su caso un micrófono diseccional.;, un medio de tratamiento de señal, específico para señales vibro-acústicas, con una aplicación de software instalada en un dispositivo de soporte, capacitada para descomponer la señal con vistas a identificar los armónicos y las frecuencias de resonancia, entre las que predomina la frecuencia de resonancia natural del envase, y medios de tratamiento de información y presentación ai usuario,

Gomo se comprenderá, con un sistema como el propuesto por la presente invención, se simplifica notablemente el proceso de identificación de envases de vidrio con algún tipo de defecto, con ventajas importantes del tipo de las que se mencionan a continuación:

- Detección de una gran variedad de defectos que eventualmente afectan a la masa, la estructura o la forma del envase, con una f.labilidad y una eficacia muy elevadas, especialmente e relación con defectos principales que originen roturas y posiblemente sean críticos muy desarrollados, sin verse afectada por la dificultad en rotar o inspeccionar visualmente el envase;

- Coste sensiblemente inferior a los de los medios actuales de filtrado;

- Simplicidad en la operación de cambio de .fabricación,, sin necesidad de cambios mecánicos ni ajustes complicados,^ y de forma prácticamente inmediata en el tiempo;

- Sencillez e la concepción del equipo, sin complicaciones eléctricas ni mecánicas, y sin necesidad de numerosos y costosos repuestos _f - y

- ^■ Sencillez de ajustes , sin necesida dé intervención de operarios de alta cualifieación, ^*

De acuerdo con la invención, el sistema que se describe resulta especialmente apropiado para detectar de manera eficaz problemas asociados, a petáduras de fondo, cuerpos y fondos rajados, asi eoxno para maestrear grandes tamaños de muestras con una alta fiabilidad _*

^' Breve. Descripción d& los Dib«jos

Estas y otras características y ventajas de la invención se pondrán más cla ame te de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de un ejemplo de realización preferida de la misma, dado únicamente a tituló ilustrativo y no limitativo, con referencia a las representaciones esquemáticas de ios dibujos que se ^■ acompañan, en los que:

La Figura 1 es una ilustración de un grupo de botellas alineadas, en el que una de las botellas muestra, a modo de ejemplo, un defecto concreto de fabricacidni y

La Figura 2 es una ilustración genérica de un ejemplo de i plementación de un sistema conforme a la invención.

Descripción de uria Forsaa dé Realización Preferida

Tal y como se ha dicho, la presente invenció tiene como objetivo el desarrollo de un sistema mediante el que resulte posibl identificar,, de forma rápida simple y eficaz, un envase o botell de vidrio que muestre algún defecto - de fabricación con el fin de que pueda ser retirada, si procede, de la linea de fabricación. Un ejemplo de materialización del concepto anterior aparece representado gr fieramente en la Figura 1 de ios dibujos, en la que se muestra un conjunto de _: botellas 1 que salen, de una línea de fabricación, todas ellas conformes y sin defectos,, salvo una del grupo que aparece en último lugar identificada como 1' y que está afectada per un defecto constituido por una línea de rotura, señalada con la referencia numérica 2, que se extiende parcialmente a la pared lateral de la botella y al fondo de la mism . El sistema de la invención está capacitado para detectar esta botella no conforme, identi icarla, y eyectaria o no, segú haya sido previsto en la programación operativa general del conjunto.

El equipo incorporado en el sistema para llevar a cabo la operación de identificación de botellas que muestren, tal y como se ha descrito en relación con la botella 1' , algún ipe de defecto de fabricación, ha sido ilustrado genéricamente en la Figura 2 de ios dibujos. De acuerdo con dicha representación, se aprecia una botella 1 que en una determinada posición en su paso por la línea de fabricación, indicado mediante la flecha Fi, se hace vibrar por efecto de recibir un suave golpe mediante una varilla metálica 3 delgada, de diámetro reducido. Esta vibración derivada de la energía del impacto del golpe recibido, puede ser recogida mediante un vibrómetro láser 4 cuyo haz 4a está dirigido a la superficie: de la botella 1, o bien, alternativa o simultáneamente, con la ayuda de un micrófono díreccional (no representado en el dibujo)„ La señal procedente del sensor láser es alimentada, a un dispositivo de tratamiento 5 específico para este tipo de señales vibro-acústicas, mediante el que se genera una señal dé salida que es alimentada a un medio de tratamiento de información, al como un ordenador 6 provisto de un medio de presentación ?. La aplicación de software incluida en el dispositivo de tratamiento 5, está diseñada de modo que permite descomponer la señal: recibida a efectos de. separación de armónicos y frecuencias de resonancia, con vistas a la identificación de la señal predominante- de frecuencia de resonancia natural del envase, y su comparación con la. información almacenada en el dispositivo S de tratamiento de señal _* Los resultados pueden ser alimentados al medio 6 de tratamiento de Información y mostrados en el monitor 7-.

El proceso que se acaba de describir resulta extraordinariamente útil en la detección da envases de vidrio defectuosos-, y que de acuerdo con los experimentos realizados, la frecuencia natural de resonancia de un envase depende la masa, la forma, el reparto, la estruct r _n etc. _. , del envase de vidrio, siendo estable para envases: conformes (es decir., sin defectos) y variando sensiblemente para envases con ciertos defectos críticos, de tal modo que la frecuencia y/o la. amplitud de la vibración pueden ser relacionados directamente con el tipo: de defecto.. Con ello, una vez definido el tipo de envase y las características que lo distinguen, las señales detectadas se mantienen uniformes cuando los sucesivos envases comprobados son conformes {es .decir, sin defectos) , y varían apreciablemente en su frecuencia y/o amplitud en cuanto se examina un envase de vidrio defectuoso.

Deb aclararse que ai dispositivo de tratamiento de señal es de tipo convencional, con capacidad para presentar a su salida señales de "OK", "Dudoso" y "Malo", y está capacitado para almacenar en mémoria las frecuencias naturales de vibración de ios envases que son conformes y las frecuencias asoci das a los diferentes defectos:, permitiendo asi la clasificación y discriminación de estos últimos . Además,, el dispositivo permite una configuración en modo "aprendizaje",, en la que proporciona una señal de "Dudoso'', mediante la que se genera una señal de eyección que no supone el rechazo doi envase, sino que lo mantiene identificado para su inspección visual y consiguient determinación de envase defectuoso o envase conforme, según corresponda . ílo se considera necesario hacer más extenso el contenido de la presente descripción para que un experto en la materia pueda comprender el objetivo de la invención y determinar el alcance de la misma ,

No obstante lo anterior, debe tenerse presente que la descripción que antecede corresponde únicamente con un ejemplo d realización de la invención, y que po tanto es susceptible ole cambios y mod.íficacio:nes que sin alterar la esencialidad del invento,, caiga dentro de su alcance tal y como se define en las reivindicaciones que siguen.