RU2798257C2 - System and method for determining integrity of containers by optical measurement - Google Patents

System and method for determining integrity of containers by optical measurement Download PDF

Info

Publication number
RU2798257C2
RU2798257C2 RU2020115813A RU2020115813A RU2798257C2 RU 2798257 C2 RU2798257 C2 RU 2798257C2 RU 2020115813 A RU2020115813 A RU 2020115813A RU 2020115813 A RU2020115813 A RU 2020115813A RU 2798257 C2 RU2798257 C2 RU 2798257C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
container
gas
light signal
paragraphs
optical sensor
Prior art date
Application number
RU2020115813A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020115813A3 (en
RU2020115813A (en
Inventor
Марта ЛЕВАНДЕР КСУ
Патрик ЛУНДИН
Микаэль СЕБЕСТА
Аксель Фредрик БОХМАН
Ли Майкл ВАЙН
Original Assignee
Гаспорокс Аб
Исида Юроп Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from SE1751293A external-priority patent/SE541253C2/en
Application filed by Гаспорокс Аб, Исида Юроп Лтд filed Critical Гаспорокс Аб
Publication of RU2020115813A publication Critical patent/RU2020115813A/en
Publication of RU2020115813A3 publication Critical patent/RU2020115813A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2798257C2 publication Critical patent/RU2798257C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: testing equipment.
SUBSTANCE: group of inventions relates to means for testing devices for tightness and can be used to determine the integrity of a sealed container containing at least one gas. Essence: with the help of the element (220) to apply the mechanical force, the mechanical force is applied to the outer surface (201) of the container (200). Using a light source (210), which is a tuneable diode laser, a light signal is sent parallel to the portion of the outer surface (201) of the container (200). The sent light signal is detected using the detector (211). It is determined by the control unit whether the gas level has changed from the interior of the container (200) to the outside of the container.
EFFECT: possibility of prompt detection of even small leaks in a container without violating the integrity of the container itself.
14 cl, 7 dwg

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

Это раскрытие относится к определению целостности закрытых контейнеров путем выполнения оптических измерений по всей наружной поверхности контейнера для обнаружения утечки газа из внутреннего пространства контейнера. Измерения включают в себя приложение механической силы к контейнеру и выполнение оптических измерений по всей наружной поверхности контейнера для обнаружения утечки газа из внутреннего пространства контейнера. В частности, раскрытие относится к неразрушающему контролю утечки из контейнеров, таких как упаковки, пакеты, лотки.This disclosure relates to determining the integrity of closed containers by making optical measurements over the entire outer surface of the container to detect gas leakage from the inside of the container. The measurements include applying a mechanical force to the container and making optical measurements over the entire outer surface of the container to detect gas leakage from the inside of the container. In particular, the disclosure relates to non-destructive testing of leakage from containers such as packages, bags, trays.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИDESCRIPTION OF THE PRIOR ART

Проверка целостности герметизированных контейнеров является важной при многих промышленных процессах. Примеры включают в себя контроль качества при упаковывании продуктов, таких как пищевые продукты и лекарственные препараты. Например, целостность герметизированных контейнеров может нарушаться вследствие упущений в процессе герметизации или недостаточности защитных упаковочных материалов или вследствие повреждения во время производственного процесса или обработки. Целостность является важной по нескольким причинам, например, для удержания содержимого упаковки внутри контейнера; для удержания любого газового состава, которым предварительно заполняют контейнер до заданного уровня; и для удержания наружных атмосферных газов от проникновения в контейнер. Последние два момента могут быть очень важными для предотвращения деградации содержимого контейнера. Например, уровнем кислорода или паров воды (влаги) часто определяется продолжительность хранения продукта. Другие побудительные причины для обнаружения утечек заключаются в необходимости проведения проверки целостности контейнера относительно других веществ, а не газа, например, включая, но без ограничения ими, относительно воды, жидкостей, бактерий, вирусов и других биологических агентов. При использовании основанного на газе обнаружения утечки можно получать показатель объема утечки или гарантировать, что упаковка не имеет повреждений, и это соответствует целостности относительно этих других веществ.Checking the integrity of sealed containers is important in many industrial processes. Examples include quality control in the packaging of products such as foods and drugs. For example, the integrity of sealed containers may be compromised due to omissions in the sealing process or lack of protective packaging materials, or due to damage during the manufacturing process or handling. Integrity is important for several reasons, such as keeping the contents of the package within the container; to hold any gas composition that is pre-filled into the container to a predetermined level; and to keep outside atmospheric gases from entering the container. The last two points can be very important to prevent degradation of the contents of the container. For example, the level of oxygen or water vapor (moisture) often determines the shelf life of a product. Other motivations for detecting leaks are the need to test the integrity of the container against substances other than gas, for example, including but not limited to water, liquids, bacteria, viruses, and other biological agents. By using gas-based leak detection, it is possible to obtain an indication of the volume of a leak or to ensure that the package is not damaged and that it is consistent with the integrity of these other substances.

Из предшествующего уровня техники известны несколько способов проверки целостности контейнеров. Например, на гибкие контейнеры можно воздействовать механической силой для контроля сопротивления давлению газа во внутреннем пространстве. Однако этот способ обычно непригоден для обнаружения небольших утечек и также существует опасность повреждения контейнера. Контейнеры некоторых видов можно проверять с помощью автоматизированных видеосистем, чтобы обнаруживать аномалии, но и в этом случае можно не обнаружить небольшие утечки, а способ ограничен контейнерами определенных видов. Небольшие утечки могут быть обнаружены испытанием на проникновение при использовании красителей или газовых примесей, таких как гелий, но такие испытания часто являются разрушающими. Еще один способ заключается в воздействии на контейнер внешними изменениями атмосферы, например, при помещении его в камеру с (частичным) разрежением или приложении к контейнеру повышенного давления, создаваемого атмосферным воздухом или другими газами, а также при сочетании того и другого. При использовании этого способа необходимы некоторые дополнительные методики обнаружения утечки из контейнера, то есть, контроля или измерения одного или нескольких параметров, которые могут изменяться вследствие вариации внешнего давления или состава газов, если утечка имеется. Несколько таких методик известны из предшествующего уровня техники. Например, можно регистрировать изменение неустановившегося давления в камере, а характер изменения его может указывать на утечку из образца. В другом примере, когда контейнер содержит газы тех видов, которые не присутствуют в значительных концентрациях в воздухе нормального состава, газовый детектор может быть помещен в испытательную камеру (или на выпуске) для обнаружения наличия газов этих видов, указывающих на утечку.Several methods are known in the prior art for checking the integrity of containers. For example, flexible containers can be subjected to a mechanical force to control resistance to gas pressure in the interior. However, this method is usually not suitable for detecting small leaks and there is also a risk of damage to the container. Some types of containers can be checked with automated video systems to detect anomalies, but even then small leaks may not be detected and the method is limited to certain types of containers. Small leaks can be detected by penetration testing using dyes or gaseous impurities such as helium, but these tests are often destructive. Another way is to expose the container to external changes in the atmosphere, for example, by placing it in a chamber with a (partial) vacuum, or by applying pressure to the container created by atmospheric air or other gases, or a combination of both. When using this method, some additional techniques for detecting a leak from a container are needed, that is, monitoring or measuring one or more parameters that can change due to variations in external pressure or gas composition, if there is a leak. Several such techniques are known in the prior art. For example, a change in the transient pressure in the chamber can be recorded, and the nature of its change may indicate a leak from the sample. In another example, when a container contains gases of species not present in significant concentrations in normal air, a gas detector may be placed in the test chamber (or outlet) to detect the presence of these species indicative of a leak.

В патенте ЕР 10720151.9 (Svanberg et al.) раскрыто бесконтактное оптическое обнаружение газов внутри упаковок для контроля качества. Из предшествующего уровня техники известен принцип оптического обнаружения газа в свободном пространстве упаковок для индикации утечек. Этот способ основан на том, что при утечке газовый состав внутри упаковки может отличаться от предполагаемого газового состава вследствие взаимодействия с окружающей атмосферой. Однако в случае небольших утечек при нормальной атмосфере может потребоваться очень длительное время до проявления обнаруживаемого отличия газового состава внутри упаковки, что делает способ непрактичным во многих ситуациях.EP 10720151.9 (Svanberg et al.) discloses non-contact optical detection of gases inside packages for quality control. From the prior art known the principle of optical detection of gas in the headspace of packages to indicate leaks. This method is based on the fact that in the event of a leak, the gas composition inside the package may differ from the intended gas composition due to interaction with the surrounding atmosphere. However, in the case of small leaks under normal atmosphere, it can take a very long time before a detectable difference in the gas composition within the package appears, making the method impractical in many situations.

Более быстрое определение целостности контейнера на основе оптических измерений газового состава/давления внутри герметизированного контейнера раскрыто в WO 2016/156622. В этом случае контейнер подвергается воздействию окружающей среды с форсированным изменением концентрации газа/давления, вследствие чего, если имеется утечка, изменение внутри контейнера происходит быстрее по сравнению с естественными изменениями, наблюдаемыми в способе из ЕР 10720151.9.A faster determination of container integrity based on optical measurements of gas composition/pressure inside a sealed container is disclosed in WO 2016/156622. In this case, the container is exposed to an environment with a forced change in gas concentration/pressure, whereby, if there is a leak, the change inside the container is faster compared to the natural changes observed in the method of EP 10720151.9.

В еще одном способе используют элемент обнаружения газа, в который вытекающий газ извлекают и в котором его обнаруживают. Недостатками этого способа являются, например, время обнаружения, сложность системы, неэкономичность, кроме того, газ разбавляется и необходим большой объем вытекшего газа, чтобы иметь возможность обнаружить утечку.In yet another method, a gas detection element is used, into which the outflowing gas is extracted and detected. The disadvantages of this method are, for example, the detection time, the complexity of the system, uneconomical, moreover, the gas is diluted and a large volume of the leaked gas is needed to be able to detect a leak.

Имеются ситуации, в которых из способов, ранее описанных в предшествующем уровне техники, нет пригодных для обнаружения утечки. Один такой пример относится к измерениям на действующем оборудовании, следовательно усовершенствованные устройства и способы обнаружения утечек в таких контейнерах будут предпочтительными.There are situations in which the methods previously described in the prior art are not suitable for leak detection. One such example relates to measurements on live equipment, hence improved devices and methods for detecting leaks in such containers would be preferred.

СУЩНОСТЬ РАСКРЫТИЯESSENCE OF DISCLOSURE

Таким образом, согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия задача заключается в ослаблении, уменьшении или исключении одного или нескольких отрицательных свойств, недостатков или ограничений из предшествующего уровня техники, таких как выявленных выше отдельно или в любом сочетании, путем создания системы или способа согласно прилагаемой формуле изобретения для неразрушающего определения целостности герметизированных контейнеров при прохождении света над наружной поверхностью по меньшей мере одной стороны контейнера.Thus, according to embodiments of the present disclosure, the object is to reduce, reduce, or eliminate one or more of the negative properties, disadvantages, or limitations of the prior art, such as those identified above alone or in any combination, by providing a system or method according to the accompanying claims for non-destructive determination of the integrity of sealed containers when light passes over the outer surface of at least one side of the container.

Согласно одному аспекту раскрытия описан способ определения целостности закрытого контейнера, включающего по меньшей мере один газ. Способ может включать приложение механической силы к по меньшей мере одной стороне контейнера и посылку светового сигнала параллельно по меньшей мере участку наружной поверхности по меньшей мере одной стороны контейнера при использовании оптического датчика. Оптический датчик может быть чувствительным к по меньшей мере одному газу внутри контейнера.According to one aspect of the disclosure, a method for determining the integrity of a closed container containing at least one gas is described. The method may include applying a mechanical force to at least one side of the container and sending a light signal parallel to at least a portion of the outer surface of at least one side of the container using an optical sensor. The optical sensor may be sensitive to at least one gas within the container.

Кроме того, способ может включать в себя обнаружение посылаемого светового сигнала и определение на основании обнаруженного посылаемого светового сигнала, изменился ли уровень по меньшей мере одного газа из внутреннего пространства контейнера снаружи контейнера.In addition, the method may include detecting a sent light signal and determining, based on the detected sent light signal, whether the level of at least one gas from the interior of the container to the outside of the container has changed.

Согласно некоторым примерам способа оптический датчик может быть источником света и детектором. Свет можно передавать между источником света и детектором, а обнаруживаемый световой сигнал может быть сигналом поглощения, таким как сигнал перестраиваемой диодной лазерной спектроскопии поглощения.According to some examples of the method, the optical sensor may be a light source and a detector. Light may be transmitted between the light source and the detector, and the detected light signal may be an absorption signal, such as a tunable diode laser absorption spectroscopy signal.

Согласно некоторым примерам способ может включать в себя приложение силы деформирующим элементом, таким как валик или скользящий элемент.According to some examples, the method may include the application of force by a deforming element, such as a roller or sliding element.

Согласно некоторым примерам способа контейнер может быть упаковкой продукта с модифицированной атмосферой, такой как пакет или лоток.In some examples of the method, the container may be a modified atmosphere product package, such as a bag or tray.

Согласно некоторым примерам способ может включать в себя определение целостности на поточной линии, такой как конвейерная лента.According to some examples, the method may include determining the integrity of the production line, such as a conveyor belt.

Согласно некоторым примерам способ может включать в себя продувку окружения контейнера нейтральным газом, таким как азот (N2), между передачей или во время передачи светового сигнала.According to some examples, the method may include purging the environment of the container with a neutral gas, such as nitrogen (N 2 ), between or during transmission of the light signal.

Согласно некоторым примерам в раскрытом способе измеряемым газом может быть диоксид углерода (СО2).According to some examples in the disclosed method, the measured gas may be carbon dioxide (CO 2 ).

Согласно некоторым примерам способ может включать в себя нагнетание газа, чтобы создавать поток вокруг упаковки для перемещения вытекающего газа к световому сигналу.According to some examples, the method may include injecting gas to create a flow around the package to move the outflowing gas to the light signal.

Согласно дальнейшему аспекту раскрытия описана система для определения целостности герметизированного контейнера, содержащего по меньшей мере один газ. Система может включать в себя элемент или устройство для приложения механической силы к по меньшей мере одной стороне контейнера и оптический датчик, чувствительный к по меньшей мере одному газу. Датчик может быть выполнен с возможностью посылки светового сигнала параллельно по меньшей мере участку наружной поверхности по меньшей мере одной стороны контейнера.According to a further aspect of the disclosure, a system is described for determining the integrity of a sealed container containing at least one gas. The system may include an element or device for applying mechanical force to at least one side of the container and an optical sensor sensitive to at least one gas. The sensor may be configured to send a light signal parallel to at least a portion of the outer surface of at least one side of the container.

Кроме того, система может включать в себя блок управления для определения на основании обнаруженного посылаемого светового сигнала, изменился ли уровень по меньшей мере одного газа из внутреннего пространства контейнера снаружи контейнера.In addition, the system may include a control unit for determining, based on the detected light signal being sent, whether the level of at least one gas from the interior of the container to the outside of the container has changed.

Согласно некоторым примерам в раскрытой системе может быть деформирующий элемент, такой как валик или скользящий элемент.According to some examples, in the disclosed system there may be a deforming element such as a roller or a sliding element.

Согласно некоторым примерам в раскрытой системе может быть извлекающий или всасывающий элемент, такой как отверстия, соединенный с насосом или вентилятором, расположенный вблизи датчика для повышения концентрации по меньшей мере одного газа около оптического датчика.According to some examples, the disclosed system may have an extraction or suction element, such as orifices, connected to a pump or fan located near the sensor to increase the concentration of at least one gas near the optical sensor.

Согласно некоторым примерам в раскрытой системе может быть покрытие, расположенное над датчиком, для повышения концентрации по меньшей мере одного газа около оптического датчика.According to some examples, in the disclosed system, there may be a coating located above the sensor to increase the concentration of at least one gas near the optical sensor.

Согласно некоторым примерам раскрытая система может включать в себя несколько датчиков, расположенных на разных сторонах контейнера.According to some examples, the disclosed system may include multiple sensors located on different sides of the container.

Согласно некоторым примерам в раскрытой системе свет может изгибаться оптикой, такой как зеркала, для многократного прохождения параллельно поверхности контейнера.In some examples, in the disclosed system, light can be bent by optics such as mirrors to repeatedly pass parallel to the surface of the container.

Согласно некоторым примерам в раскрытой системе свет может изгибаться оптикой, такой как зеркала, для прохождения над несколькими поверхностями контейнера.In some examples, in the disclosed system, light can be bent by optics such as mirrors to pass over multiple container surfaces.

Согласно некоторым примерам в раскрытой системе измеряемый газ может быть диоксидом углерода (СО2).According to some examples in the disclosed system, the measured gas may be carbon dioxide (CO 2 ).

Согласно некоторым примерам раскрытая система может включать в себя устройство, выполненное с возможностью нагнетания газа, чтобы создавался поток вокруг упаковки для перемещения вытекающего газа к световому сигналу.According to some examples, the disclosed system may include a device configured to inject gas to create a flow around the package to move the escaping gas to the light signal.

Некоторые преимущества раскрытых систем и способов перед известными системами и способами заключаются в том, что раскрытые системы и способы могут быть менее сложными, чем известные системы и способы, поскольку требуется меньше элементов и/или этапов в процессе обнаружения. Характеристика обнаружения утечки может быть улучшена, а амплитуда сигнала, соответствующего обнаруженному газу, может быть повышена, что может повысить чувствительность обнаружения утечки.Some advantages of the disclosed systems and methods over known systems and methods are that the disclosed systems and methods may be less complex than known systems and methods because fewer elements and/or steps are required in the discovery process. The leak detection performance can be improved, and the amplitude of the signal corresponding to the detected gas can be increased, which can improve the sensitivity of the leak detection.

Кроме того, описанные компоновки датчиков могут быть использованы для обнаружения мест утечки на упаковке.Additionally, the sensor arrangements described can be used to detect leaks on packaging.

Кроме того, раскрытые способы и системы могут находиться под воздействием газов окружающей среды и самой окружающей среды.In addition, the disclosed methods and systems may be exposed to environmental gases and the environment itself.

Следует отметить, что при использовании в этом описании термин «содержит/содержащий» считается определяющим наличие перечисляемых признаков, целочисленных типов, этапов или компонентов, но не исключающим наличие или добавление одного или нескольких других признаков, целочисленных типов, этапов, компонентов или групп.It should be noted that when used in this specification, the term "comprises/comprising" is considered to define the presence of enumerated features, integer types, steps, or components, but does not exclude the presence or addition of one or more other features, integer types, steps, components, or groups.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Эти и другие аспекты, признаки и преимущества примеров раскрытия станут очевидными и поясненными из нижеследующего описания примеров настоящего раскрытия, выполненного с обращением к сопровождающим чертежам, на которых:These and other aspects, features and advantages of the examples of the disclosure will become apparent and explained from the following description of the examples of the present disclosure, made with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг. 1 - вид приведенной в качестве примера компоновки, в которой предусмотрен валик для приложения силы к по меньшей мере одной стороне контейнера;fig. 1 is a view of an exemplary arrangement in which a roller is provided for applying force to at least one side of the container;

фиг. 2А и 2В - виды приведенных в качестве примеров компоновок покрытия для повышения концентрации вытекающего газа вблизи оптического датчика;fig. 2A and 2B are views of exemplary coating arrangements for increasing the concentration of outflowing gas in the vicinity of the optical sensor;

фиг. 3A-3F - виды приведенных в качестве примеров компоновок оптического датчика, используемых в системе с приложением механической силы;fig. 3A-3F are views of exemplary optical sensor arrangements used in a mechanical force application system;

фиг. 4 - вид приведенной в качестве примера компоновки, в которой поток газа может добавляться из-под упаковки;fig. 4 is a view of an exemplary arrangement in which a gas stream may be added from under the package;

фиг. 5 - схематичная диаграмма, полученная при измерении;fig. 5 is a schematic diagram obtained during the measurement;

фиг. 6 - иллюстрация способа измерения газа, вытекающего из закрытого контейнера; иfig. 6 is an illustration of a method for measuring gas flowing out of a closed container; And

фиг. 7 - результаты измерений, выполненных с использованием технологии, описанной в этой заявке.fig. 7 shows the results of measurements made using the technology described in this application.

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВDESCRIPTION OF EXAMPLES

Теперь конкретные примеры раскрытия будут описаны с обращением к сопровождающим чертежам. Однако это раскрытие может быть реализовано во многих различных формах и не должно толковаться как ограниченное примерами, изложенными в этой заявке; точнее, эти примеры представлены, чтобы это раскрытие было полным и законченным и в полной мере передавало объем раскрытия специалистам в данной области техники.Now specific examples of the disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. However, this disclosure may be implemented in many different forms and should not be construed as being limited to the examples set forth in this application; rather, these examples are provided so that this disclosure is complete and complete and fully conveys the scope of the disclosure to those skilled in the art.

Нижеследующее раскрытие сосредоточено на примерах настоящего раскрытия, применимых для определения целостности контейнеров путем выполнения оптических измерений на наружной поверхности контейнера для обнаружения утечки газа из внутреннего пространства контейнера. Измерения могут включать в себя воздействие механической силы на контейнер и выполнение оптических измерений на наружной поверхности контейнера для обнаружения утечки газа из внутреннего пространства контейнера. Раскрытие относится к неразрушающему испытанию на утечку закрытых контейнеров, таких как упаковки, пакеты, лотки и т.д. Например, раскрытые системы и способы можно использовать для улучшения обнаружения утечек из закрытой упаковки или контейнера. Однако специалисту в данной области техники следует понимать, что описание не ограничено этим применением, а может быть применено во многих других системах, в которых необходимо определять целостность закрытых контейнеров.The following disclosure focuses on examples of the present disclosure applicable to determining the integrity of containers by performing optical measurements on the outer surface of the container to detect gas leakage from the inside of the container. The measurements may include applying a mechanical force to the container and making optical measurements on the outer surface of the container to detect gas leakage from the inside of the container. The disclosure relates to non-destructive leakage testing of closed containers such as packages, bags, trays, etc. For example, the disclosed systems and methods can be used to improve the detection of leaks from a closed package or container. However, one of skill in the art should understand that the description is not limited to this application, but may be applied to many other systems in which it is necessary to determine the integrity of closed containers.

Контейнер может быть закрытым пакетом или закрытым лотком, который включает в себя газ по меньшей мере одного вида. Примерами могут быть контейнеры, имеющие модифицированную атмосферу (МА). Модифицированную атмосферу обычно используют в упаковках, чтобы увеличить продолжительность хранения, например, в упаковках продуктов, лекарственных препаратов и т.д., при этом газом, обычно используемым для снижения количества кислорода (О2), является диоксид углерода (СО2) или азот (N2). Это делают для того, чтобы замедлять рост аэробных организмов и предотвращать реакции окисления. Следовательно, важно осуществлять мониторинг этих упаковок и гарантировать отсутствие утечки, например, во время упаковывания. В зависимости от контейнера и продукта помимо мониторинга диоксида углерода (СО2) и кислорода (О2) можно осуществлять мониторинг других газов.The container may be a closed bag or a closed tray that includes at least one kind of gas. Examples would be modified atmosphere (MA) containers. Modified atmosphere is commonly used in packaging to increase shelf life, such as food packaging, medicines, etc., while the gas commonly used to reduce the amount of oxygen (O 2 ) is carbon dioxide (CO 2 ) or nitrogen ( N2 ). This is done in order to slow down the growth of aerobic organisms and prevent oxidation reactions. Therefore, it is important to monitor these packages and ensure that there is no leakage, for example during packaging. Depending on the container and product, in addition to monitoring carbon dioxide (CO 2 ) and oxygen (O 2 ), other gases can be monitored.

На фиг. 1 представлен чертеж схематичного примера реализации 60 оптического датчика согласно любой из фиг. 3А-3F. На чертеже источник 210 света посылает световой сигнал 212 к детектору 211 параллельно и поверх наружной поверхности 201, такой как верхняя поверхность контейнера 200.In FIG. 1 is a drawing of a schematic embodiment 60 of an optical sensor according to any of FIGS. 3A-3F. In the drawing, a light source 210 sends a light signal 212 to a detector 211 parallel to and over an outer surface 201, such as the top surface of a container 200.

В этом примере механический элемент или устройство 220, такое как деформирующее приспособление, используется для приложения силы к по меньшей мере одной стороне контейнера 200. Прилагаемая сила может в некоторой степени деформировать контейнер 200. Деформация контейнера 200 может вынуждать газ 231 вытекать из внутреннего пространства контейнера 200 через любые отверстия или трещины 230, которые могут существовать. Количество газа 231, который может вытекать из любых отверстий или трещин 230, может быть больше при использовании механического элемента 220, чем при спонтанной утечке. Тем самым повышается вероятность обнаружения или получения указания на то, что имеется утечка из контейнера 200, обусловленная отверстием, трещиной, плохим сварочным или клеевым уплотнением или швом, нарушением герметичности упаковки, загрязнением посторонним предметом, который может быть содержимым или частью содержимого упаковки.In this example, a mechanical element or device 220, such as a deforming fixture, is used to apply force to at least one side of container 200. The applied force may deform container 200 to some extent. Deformation of container 200 may cause gas 231 to flow out of the interior of container 200 through any holes or cracks 230 that may exist. The amount of gas 231 that may leak from any openings or cracks 230 may be greater with mechanical member 220 than with spontaneous leakage. This increases the likelihood of detecting or indicating that there is a leak from the container 200 due to a hole, a crack, a poor seal or adhesive seal or seam, a breach in the integrity of the package, contamination by a foreign object that may be the contents or part of the contents of the package.

Как показано на чертеже, валик 220 используется для приложения силы к верхней стороне 201 контейнера 200. Валик 220 делает это для контейнера 200 без труда в процессе движения или это делает механический элемент 220 при перемещении по контейнеру 200. В качестве варианта механический элемент 220 может быть скользящим элементом, таким как стержень или пластина, обработанная для получения небольшого трения относительно контейнера 200.As shown in the drawing, the roller 220 is used to apply force to the top side 201 of the container 200. The roller 220 does this for the container 200 without difficulty during movement, or it does the mechanical element 220 while moving through the container 200. Alternatively, the mechanical element 220 may be a sliding element, such as a rod or plate, machined to provide little friction against the container 200.

В ином случае в некоторых примерах механический элемент 220 может в течение некоторого времени нажимать на сторону 2001 контейнера 200 во время измерения. Нажатие может осуществляться колебательным способом, когда контейнер 200 перемещается, например, на конвейерной ленте.Otherwise, in some examples, the mechanical element 220 may for some time press the side 2001 of the container 200 during the measurement. The pressing may be carried out in an oscillatory manner when the container 200 is moved, for example, on a conveyor belt.

В ином случае, в некоторых примерах, вместо использования механического элемента 220 можно использовать реактивную струю газа, такого как воздух, для приложения силы к стороне 201 контейнера 200.Alternatively, in some examples, instead of using the mechanical member 220, a jet of gas, such as air, can be used to apply force to the side 201 of the container 200.

В ином случае вместо нажатия на верхнюю сторону 201 контейнера 200, показанного на фиг. 1, 2А и 2В, сила может быть приложена к любой стороне или сторонам контейнера 200.Otherwise, instead of pressing the top side 201 of the container 200 shown in FIG. 1, 2A and 2B, the force may be applied to either side or sides of the container 200.

Сила, прилагаемая к стороне контейнера механическим элементом, таким как валик, скользящий элемент или толкатель, или реактивной струей газа временно деформирует контейнер, выталкивая газ из внутреннего пространства через любые отверстия, которые могут иметься. Это может повышать концентрацию вытекшего газа с наружной стороны контейнера, вследствие чего возрастает сигнал, и это может повышать чувствительность системы и тем самым повышать скорость обнаружения утечек из отверстий меньшего размера по сравнению с возможной скоростью обнаружения в ином случае.Force applied to the side of the container by a mechanical element such as a roller, slider or pusher, or by a jet of gas, temporarily deforms the container, forcing gas out of the interior through any openings that may be present. This may increase the concentration of the leaked gas on the outside of the container, thereby increasing the signal, and this may increase the sensitivity of the system and thereby increase the detection rate for leaks from smaller holes compared to what would otherwise be possible.

В схематичном примере, показанном на фиг. 1, контейнер 200 может перемещаться относительно датчика и механического элемента 220, используемого для деформирования контейнера 200. Например, контейнер 200 может перемещаться на конвейерной ленте. В ином случае контейнер 200 является неподвижным в то время, когда механический элемент 220 и датчик перемещаются относительно контейнера 200.In the schematic example shown in FIG. 1, container 200 may be moved relative to a sensor and mechanical member 220 used to deform container 200. For example, container 200 may be moved on a conveyor belt. Otherwise, the container 200 is stationary while the mechanical element 220 and the sensor are moved relative to the container 200.

Кроме того, и/или в качестве варианта, в некоторых примерах извлекающий элемент или всасывающий элемент (непоказанный) может быть расположен около лазерного пучка 212 датчика. В некоторых примерах извлекающий элемент или всасывающий элемент может быть расположен около как лазерного пучка 212, так и механического элемента 220, используемого для деформирования контейнера 200.In addition, and/or alternatively, in some examples, an extraction element or a suction element (not shown) may be located near the laser beam 212 of the sensor. In some examples, an extraction element or suction element may be located near both the laser beam 212 and the mechanical element 220 used to deform the container 200.

Извлекающий элемент или всасывающий элемент может быть использован для повышения концентрации вытекших из контейнера 200 газов 231 вблизи датчика, вследствие чего возрастает сигнал, и это может приводить к повышению чувствительности системы. Повышенная чувствительность делает возможным не только обнаружение меньших отверстий или трещин 230, но также делает обнаружение более быстрым.An extraction element or a suction element can be used to increase the concentration of gases 231 leaked from the container 200 near the sensor, thereby increasing the signal, and this can lead to an increase in the sensitivity of the system. The increased sensitivity not only makes detection of smaller holes or cracks 230 possible, but also makes detection faster.

Извлекающий элемент или всасывающий элемент может быть изготовлен, например, из трубчатого элемента или трубки, имеющей полость и отверстия вдоль стороны, направленной к контейнеру 200. Полость извлекающего элемента может быть соединена с насосом, вентилятором и при использовании насос или вентилятор всасывает воздух через отверстия извлекающего элемента. Любой газ 231, вытекающий из отверстий или трещин 230 в контейнере 200, вытягивается к извлекающему элементу или всасывающему элементу, что повышает концентрацию вытекшего газа на пути пучка датчика, вследствие чего сигнал возрастает.The extraction element or suction element may be made, for example, from a tubular element or a tube having a cavity and holes along the side directed towards the container 200. element. Any gas 231 escaping from openings or cracks 230 in container 200 is drawn towards the extraction member or suction member, which increases the concentration of the escaped gas in the path of the sensor beam, thereby increasing the signal.

На фиг. 2А и 2В схематично показаны два различных примера реализаций 70, 80 для дальнейшего повышения скорости обнаружения и чувствительности системы. Усовершенствования достигаются добавлением покрытия, экрана, крышки или купола 321 над световым пучком 312, проходящим между источником 310 света и детектором 311. Покрытие, экран, крышка или купол 321 может повышать концентрацию газа 331, вытекшего из отверстия или щели 330, вблизи светового пучка 312, вследствие чего возрастает обнаруживаемый сигнал.In FIG. 2A and 2B schematically show two different exemplary implementations 70, 80 to further improve the detection rate and sensitivity of the system. Improvements are achieved by adding a cover, screen, cover or dome 321 over the light beam 312 passing between the light source 310 and detector 311. The cover, screen, cover or dome 321 can increase the concentration of gas 331 flowing out of the hole or slit 330 near the light beam 312 , resulting in an increase in the detected signal.

Кроме того, в некоторых примерах покрытие, экран, крышка или купол 321 может использоваться вместе с механическим элементом или устройством 320, используемым для приложения силы к стороне 301 контейнера 300.Also, in some examples, a cover, screen, lid, or dome 321 may be used in conjunction with a mechanical member or device 320 used to apply force to side 301 of container 300.

В примере, показанном на фиг. 2А, покрытие, экран, крышка или купол 321 расположен так, что закрывает всю сторону 301 контейнера 300. Для обеспечения возможности прохождения светового пучка 312 параллельно наружной поверхности 301 контейнера 300 покрытие, экран, крышка или купол 321 может снабжаться отверстиями 322.In the example shown in FIG. 2A, the cover, screen, lid or dome 321 is positioned to cover the entire side 301 of the container 300. To allow light beam 312 to pass parallel to the outer surface 301 of the container 300, the cover, screen, cover or dome 321 may be provided with apertures 322.

В примере, показанном на фиг. 2В, покрытие, экран, крышка или купол 321 расположен локально над световым пучком.In the example shown in FIG. 2B, the cover, screen, cover or dome 321 is positioned locally above the light beam.

Кроме криволинейных форм, показанных на фиг. 3А и 3В, покрытие, экран или крышка 321 может иметь любую подходящую форму, при этом покрытие, экран или крышка 321 может быть, например, выпуклой или плоской.In addition to the curvilinear shapes shown in FIG. 3A and 3B, the cover, screen, or cover 321 may be any suitable shape, with the cover, screen, or cover 321 being convex or flat, for example.

Компоновки, показанные на фиг. 1, 2А и 2В, могут быть реализованы автономно или оперативно, когда упаковки перемещаются на конвейерной ленте. В некоторых примерах датчик может перемещаться относительно контейнера вместо перемещения контейнера относительно датчика.The arrangements shown in Figs. 1, 2A and 2B may be implemented offline or on-line as the packages move on a conveyor belt. In some examples, the sensor may move relative to the container instead of moving the container relative to the sensor.

Кроме того, в некоторых примерах окружающее пространство контейнера может продуваться нейтральным газом, таким как азот (N2), между посылками или во время посылки светового сигнала. При продувке нейтральным газом между измерениями окружающее пространство может быть очищено от любого газа, который может влиять на измерения. Следовательно, чувствительность может быть повышена.In addition, in some examples, the environment of the container may be purged with an inert gas such as nitrogen (N 2 ) between flashes or during flashing of a light signal. By purging with neutral gas between measurements, the surrounding area can be cleared of any gas that might interfere with measurements. Therefore, the sensitivity can be improved.

При подаче нейтрального газа в окружающее пространство контейнера во время измерений так, чтобы при продувке имелся постоянный поток, уровень помех при измерении становится ниже. Следовательно, вытекающий газ можно проще обнаруживать, вследствие чего чувствительность повышается.By supplying a neutral gas to the surroundings of the container during measurements so that there is a constant flow when blowing, the level of measurement noise becomes lower. Therefore, the outflowing gas can be more easily detected, whereby the sensitivity is improved.

В показанных примерах поглощение измеряют, чтобы определить, имеется ли утечка из контейнера. Вариантом может быть использование оптического датчика на основе наведенной лазером флуоресценции, когда обнаруживаемый световой сигнал представляет собой дисперсные спектры или спектры возбуждения. Компоновка может быть аналогичной, но источник света может быть импульсным лазером с устройством блокирования пучка на выходе и в то же время детектор может перемещаться для обнаружения сигнала флуоресценции. В альтернативной компоновке может использоваться планарная наведенная лазером флюоресценция, при этом оптика используется для формирования лазерного пучка в плоскости, в которой может покрываться вся сторона контейнера.In the examples shown, the absorbance is measured to determine if there is any leakage from the container. An option would be to use an optical sensor based on laser-induced fluorescence when the detected light signal is dispersed or excitation spectra. The arrangement may be similar, but the light source may be a pulsed laser with a beam blocker at the output and at the same time the detector may be moved to detect the fluorescence signal. An alternative arrangement may use planar laser-induced fluorescence, with optics used to shape the laser beam in a plane that can cover the entire side of the container.

На фиг. 3A-3F показаны в качестве примеров компоновки оптического датчика, используемого в системе или способе с применением механической силы.In FIG. 3A-3F are shown as layout examples of an optical sensor used in a mechanical force system or method.

На фиг. 3А схематично показана в качестве примера компоновка 10 оптического датчика, предназначенного для определения наличия утечки из закрытого контейнера 100.In FIG. 3A shows schematically, by way of example, an optical sensor arrangement 10 for detecting the presence of a leak from a closed container 100.

Оптический датчик включает в себя источник 110 света, такой как лазер, и детектор 111. Источник света может быть источником белого света или по меньшей мере одним лазерным источником, таким как диодный лазер, полупроводниковый лазер. Длины волн или диапазон длин волн, используемый для источника света, выбирают из условия согласования со спектрами поглощения газа по меньшей мере одного вида внутри контейнера 100. Детектор 111 может быть, например, фотодиодом, фотоэлектронным умножителем, детектором с зарядовой связью, детектором с комплементарной структурой металл-оксид-полупроводник, InGaAs-детектором, выбираемым из условия обнаружения длин волн или диапазона длин волн источника 110 света.The optical sensor includes a light source 110 such as a laser and a detector 111. The light source may be a white light source or at least one laser source such as a diode laser, a semiconductor laser. The wavelengths or wavelength range used for the light source is selected to match absorption spectra of at least one kind of gas inside the container 100. The detector 111 may be, for example, a photodiode, a photomultiplier tube, a charge-coupled detector, a detector with a complementary structure metal-oxide-semiconductor, InGaAs-detector, selected from the condition of detection of wavelengths or the range of wavelengths of the light source 110.

Источник 110 света посылает световой сигнал 112 параллельно по меньшей мере участку наружной поверхности 101 стороны контейнера 100. Световой сигнал 112 проходит над наружной поверхностью 101, например около наружной поверхности 101 или на некотором расстоянии над наружной поверхностью 101. Световой сигнал 112 может проходить от стороны к стороне параллельно наружной поверхности 101, например в поперечном направлении, или под углом, например по диагонали или вдоль. Оптический датчик может посылать световой сигнал 112 над контейнером 100, вдоль стороны контейнера или под контейнером.The light source 110 sends a light signal 112 parallel to at least a portion of the outer surface 101 of a side of the container 100. The light signal 112 passes over the outer surface 101, such as near the outer surface 101 or at some distance above the outer surface 101. The light signal 112 may pass from side to side parallel to the outer surface 101, such as transversely, or at an angle, such as diagonally or lengthwise. The optical sensor may send a light signal 112 above the container 100, along the side of the container, or below the container.

На фиг. 3В схематично показана компоновка 10 оптического датчика из фиг. 3А согласно другому аспекту.In FIG. 3B schematically shows the optical sensor arrangement 10 of FIG. 3A according to another aspect.

В качестве варианта в компоновках, показанных на фиг. 3А и 3В, источник 110 света и детектор 111 могут быть расположены на одной и той же стороне и свет может проходить дважды параллельно наружной поверхности 101, при этом световой сигнал 112 отражается на отражающем элементе, таком как зеркало, расположенном напротив источника 110 света и детектора 111.Alternatively, in the arrangements shown in FIG. 3A and 3B, the light source 110 and the detector 111 may be located on the same side and the light may pass twice parallel to the outer surface 101, with the light signal 112 reflected on a reflective element such as a mirror located opposite the light source 110 and the detector. 111.

На фиг. 3С схематично показана дальнейшая компоновка 20 оптического датчика. В этом примере световой сигнал 112 проходит от источника 110 света к детектору 111 параллельно трем наружным поверхностям 101, 102, 102 трех сторон контейнера 100. В этом примере отражающие элементы 113a, 113b, такие как зеркала, изгибают световой сигнал 112. Как показано, при использовании только одного отражающего элемента 113a, 113b световой сигнал 112 может проходить параллельно двум наружным поверхностям, а не трем. В ином случае, как показано на фиг. 3D, в дальнейшей компоновке 30 оптического датчика с добавлением третьего отражающего элемент 113с световой сигнал 112 может проходить параллельно четырем наружным поверхностям контейнера 100.In FIG. 3C schematically shows a further arrangement 20 of the optical sensor. In this example, the light signal 112 travels from the light source 110 to the detector 111 parallel to the three outer surfaces 101, 102, 102 of the three sides of the container 100. In this example, reflective elements 113a, 113b, such as mirrors, bend the light signal 112. As shown, when by using only one reflective element 113a, 113b, the light signal 112 can travel parallel to two outer surfaces instead of three. Otherwise, as shown in FIG. 3D, in a further arrangement 30 of the optical sensor with the addition of a third reflective element 113c, the light signal 112 may be parallel to the four outer surfaces of the container 100.

Кроме того, и/или в качестве варианта, в некоторых примерах при использовании различных оптических элементов, таких как зеркала, расщепители пучка и призмы, световой сигнал 112 может проходить параллельно дополнительным наружным поверхностям контейнера 100. Это может также включать в себя использование дополнительных детекторов.In addition, and/or alternatively, in some examples, when using various optical elements such as mirrors, beam splitters, and prisms, the light signal 112 may be parallel to additional outer surfaces of the container 100. This may also include the use of additional detectors.

На фиг. 3Е схематично показана дальнейшая компоновка 40 оптического датчика, в которой световой сигнал 112 проходит от источника 110 света к детектору 111. В показанном примере световой сигнал 112 изгибается под действием двух отражающих элементов 113a, 113b, чтобы имелся отраженный пучок, параллельный наружной поверхности 110 контейнера 100. Возможны другие компоновки, в которых используется только один отражающий элемент 113а для получения светового сигнала 112, дважды проходящего параллельно наружной поверхности 101.In FIG. 3E schematically shows a further optical sensor arrangement 40 in which a light signal 112 travels from a light source 110 to a detector 111. In the example shown, the light signal 112 is bent by two reflective elements 113a, 113b to have a reflected beam parallel to the outer surface 110 of the container 100. Other arrangements are possible in which only one reflective element 113a is used to produce a light signal 112 twice parallel to the outer surface 101.

В качестве варианта можно использовать более двух отражающих элементов 113a, 113b для получения света, проходящего параллельно наружной поверхности 101 более трех раз.Alternatively, more than two reflective elements 113a, 113b may be used to obtain light passing parallel to the outer surface 101 more than three times.

На фиг. 3F схематично показан пример компоновки 50, в которой два датчика используются для охвата двух наружных поверхностей контейнера 100. Первый оптический датчик включает в себя источник 110 света, посылающий световой сигнал 112 параллельно первой наружной поверхности 101 контейнера 100. Второй оптический датчик включает в себя источник 114 света и детектор 111, при этом световой сигнал 116 посылается параллельно второй наружной поверхности 102 контейнера 100. Дополнительные оптические датчики могут использоваться для охвата дополнительных наружных поверхностей контейнера 100.In FIG. 3F schematically shows an example of an arrangement 50 in which two sensors are used to cover two outer surfaces of a container 100. The first optical sensor includes a light source 110 that sends a light signal 112 parallel to the first outer surface 101 of the container 100. The second optical sensor includes a light source 114 light and detector 111, with light signal 116 being sent parallel to second outer surface 102 of container 100. Additional optical sensors may be used to cover additional outer surfaces of container 100.

В примерах, приведенных на фиг. 3A-3F, измерения основаны на спектроскопии поглощения, такой как перестраиваемая диодная лазерная спектроскопия поглощения. Если обнаруживается изменение относительно определенного порога сигнала, свидетельствующего о наличии газа, соответствующего газу по меньшей мере одного вида внутри контейнера, контейнер считается протекающим. Утечка может быть обусловлена отверстием, трещиной, плохим сварочным или клеевым уплотнением или швом, например, на краю лотка или отверстием в пакете. Если внутри контейнера во внешнем фоне присутствуют частицы, например, диоксида углерода (CO2), возрастание пика поглощения СО2 по сравнению с фоном может указывать на то, что контейнер протекает.In the examples shown in FIG. 3A-3F, the measurements are based on absorption spectroscopy, such as tunable diode laser absorption spectroscopy. If a change is detected relative to a certain signal threshold indicating the presence of a gas corresponding to at least one type of gas inside the container, the container is considered to be leaking. Leakage can be caused by a hole, a crack, a poor seal or adhesive, or a seam, such as at the edge of a tray or a hole in a bag. If particles such as carbon dioxide (CO 2 ) are present inside the container in an external background, an increase in the CO 2 uptake peak compared to the background may indicate that the container is leaking.

На фиг. 4 схематично показан пример компоновки 90, в которой дополнительный поток газа 501, например воздуха или азота, нагнетается для улучшения переноса газа с места утечки на упаковке 500 к световому пучку 512, проходящему между источником 510 света и детектором 511. В этом примере световой пучок 512 может проходить выше упаковки. В ином случае может использоваться любая из конфигураций, описанных во взаимосвязи с фиг. 3A-3F. Например, если утечка происходит на нижней стороне упаковки 500, может быть полезно нагнетать поток 501 газа снизу, чтобы способствовать достижению вытекающим газом светового пучка 512. Течение 501 нагнетаемого газа может создавать поток, который может быть ламинарным, или турбулентным, или смешанным, параллельным поверхности пакета 500 в направлении светового пучка 512 и сквозь него. Нагнетание газа в этом примере осуществляется через устройство 502 с некоторым количеством небольших отверстий в поверхности, которые функционируют как выпускные отверстия. Устройство может быть соединено с впуском 503 газа. Кроме того, газ можно нагнетать другими способами, например, через одно выпускное сопло или пористый материал. Кроме того, нагнетание газа можно осуществлять к любой другой стороне упаковки.In FIG. 4 schematically shows an example of an arrangement 90 in which an additional gas stream 501, such as air or nitrogen, is injected to improve the transfer of gas from the leak on the package 500 to the light beam 512 passing between the light source 510 and the detector 511. In this example, the light beam 512 may pass above the packaging. Otherwise, any of the configurations described in conjunction with FIG. 3A-3F. For example, if a leak occurs on the underside of package 500, it may be useful to inject gas stream 501 from below to help the escaping gas reach light beam 512. Injection gas flow 501 can create a flow that can be laminar, or turbulent, or mixed, parallel to the surface. package 500 in the direction of the light beam 512 and through it. The injection of gas in this example is through a device 502 with a number of small holes in the surface that function as outlets. The device may be connected to the gas inlet 503. In addition, the gas can be injected in other ways, such as through a single outlet nozzle or porous material. In addition, gas injection can be carried out to any other side of the package.

Преимущество этой компоновки 90 заключается в содействии прохождению вытекающего газа к световому пучку 501. Это может повышать сигнал, связанный с вытекающим газом.This arrangement 90 has the advantage of facilitating the passage of the escaping gas to the light beam 501. This can increase the signal associated with the escaping gas.

Компоновка 90, показанная на фиг. 4, может использоваться совместно с элементом или устройством для приложения механической силы к пакету 500, описанным во взаимосвязи с фиг. 1, 2А и 2В.The arrangement 90 shown in FIG. 4 may be used in conjunction with the element or device for applying mechanical force to the package 500 described in conjunction with FIG. 1, 2A and 2B.

Кроме того, системы, раскрытые в этой заявке, могут включать в себя блок управления для определения на основании обнаруженного передаваемого светового сигнал, изменился ли уровень по меньшей мере одного газа из внутреннего пространства контейнера снаружи контейнера. Все определения или вычисления, описанные в этой заявке, могут выполняться блоком управления или устройством обработки данных (непоказанным), соединенным с детектором. Блок управления может быть устройством обработки данных и может быть реализован специализированным программным обеспечением (или микропрограммным обеспечением), выполняемым на одном или нескольких вычислительных устройствах общего назначения или специализированных. В этом контексте следует понимать, что каждый «элемент» или «средство» такого вычислительного устройства относится к концептуальному эквиваленту этапа способа; не всегда имеется однозначное соответствие между элементами/средствами и конкретными частями аппаратных или программных процедур. Иногда одна часть аппаратного обеспечения содержит различные средства/элементы. Например, блок обработки используется в качестве одного элемента/средства при выполнении одной инструкции, но используется в качестве другого элемента/средства при выполнении другой инструкции. Кроме того, в некоторых случаях один элемент/средство может быть реализован с помощью одной инструкции, но в других случаях с помощью множества инструкций. Такое управляемое программным обеспечением вычислительное устройство может включать в себя один или несколько блоков обработки, например центральный процессор (ЦП), цифровой процессор сигналов (ЦПС), интегральную схему прикладной ориентации (ИСПО), дискретные аналоговые и/или цифровые компоненты, или некоторое другое программируемое логическое устройство, такое как программируемая вентильная матрица (ПВМ). Кроме того устройство 10 обработки данных может включать в себя системную память и системную шину, которая соединяет различные компоненты системы, включая системную память, с блоком обработки. Системная шина может быть любой из нескольких видов структур шин, включая шину памяти или контроллер памяти, периферийную шину и локальную шину с использованием любой из ряда архитектур шин. Системная память может включать в себя носитель данных компьютера в виде энергозависимой и/или энергонезависимой памяти, такой как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и флэш-память. Специализированное программное обеспечение может сохраняться в системной памяти или на других съемных/несъемных, энергозависимых/энергонезависимых носителях данных компьютера, которые включены в вычислительное устройство или доступны в нем, такие как магнитные носители данных, оптические носители данных, карты флэш-памяти, магнитная лента для цифровой записи, твердотельное ПЗУ, твердотельное ОЗУ и т.д. Устройство 10 обработки данных может включать в себя один или несколько интерфейсов связи, таких как последовательный интерфейс, параллельный интерфейс, интерфейс универсальной последовательной шины, беспроводной интерфейс, сетевой адаптер и т.д., а также одно или несколько устройств сбора данных, таких как аналого-цифровой преобразователь. Специализированное программное обеспечение для блока управления или устройства обработки данных может сохраняться на любом подходящем машиночитаемом носителе данных, включая носитель записи и постоянное запоминающее устройство.In addition, the systems disclosed in this application may include a control unit for determining, based on the detected transmitted light signal, whether the level of at least one gas from the interior of the container to the outside of the container has changed. All determinations or calculations described in this application may be performed by a control unit or data processing device (not shown) connected to the detector. The control unit may be a data processing device and may be implemented by specialized software (or firmware) running on one or more general purpose or specialized computing devices. In this context, it should be understood that each "element" or "means" of such a computing device refers to the conceptual equivalent of a method step; there is not always a one-to-one correspondence between elements/means and specific parts of hardware or software procedures. Sometimes one piece of hardware contains different features/elements. For example, a processing block is used as one element/tool when executing one instruction, but used as a different element/tool when executing another instruction. Also, in some cases one element/means can be implemented with a single instruction, but in other cases with multiple instructions. Such a software-controlled computing device may include one or more processing units, such as a central processing unit (CPU), a digital signal processor (DSP), an application orientation integrated circuit (AIS), discrete analog and/or digital components, or some other programmable a logical device such as a field-programmable gate array (FPA). In addition, the data processing device 10 may include a system memory and a system bus that connects various system components, including system memory, to the processing unit. The system bus can be any of several kinds of bus structures, including a memory bus or memory controller, a peripheral bus, and a local bus using any of a number of bus architectures. System memory may include computer storage media in the form of volatile and/or non-volatile memory such as read only memory (ROM), random access memory (RAM), and flash memory. Specialized software may be stored in system memory or other removable/non-removable, volatile/nonvolatile storage media of the computer that is included with or accessible from the computing device, such as magnetic storage media, optical storage media, flash memory cards, magnetic tape for digital recording, solid state ROM, solid state RAM, etc. The data processing device 10 may include one or more communication interfaces, such as a serial interface, a parallel interface, a universal serial bus interface, a wireless interface, a network adapter, etc., as well as one or more data acquisition devices, such as an analog -digital converter. The dedicated software for the control unit or data processing device may be stored on any suitable computer-readable storage medium, including recording media and read only memory.

На фиг. 5 показана схематичная диаграмма, полученная при выполнении измерения 1000. На диаграмме показаны две кривые, одна применительно к утечке 400 и одна применительно к фону 410 или контейнеру без утечки. Повышенная амплитуда пика 400 поглощения показывает, что имеется утечка.In FIG. 5 is a schematic diagram of a measurement 1000. The diagram shows two curves, one for a leak 400 and one for a background 410 or a non-leak container. The increased amplitude of the absorption peak 400 indicates that there is a leak.

Кроме того, в некоторых примерах путем вычисления разности 420 между фоном 410 и пиком 400, показывающим утечку, может быть оценен объем утечки, как и размер отверстия или трещины.In addition, in some examples, by calculating the difference 420 between the background 410 and the peak 400 indicative of a leak, the amount of the leak can be estimated as well as the size of the hole or crack.

На фиг. 6 показан способ 1100 определения целостности закрытого контейнера. Закрытый контейнер включает в себя газ по меньшей мере одного вида. Наличие газа по меньшей мере одного вида в контейнере обнаруживают либо по отсутствию его в окружающей атмосфере вне контейнера, либо по наличию в высокой концентрации внутри контейнера. Способ содержит этап 1001, на котором посылают световой сигнал параллельно по меньшей мере участку наружной поверхности по меньшей мере одной стороны контейнера, используя оптический датчик. Оптический датчик является чувствительным к газу по меньшей мере одного вида внутри контейнера.In FIG. 6 shows a method 1100 for determining the integrity of a closed container. The closed container includes at least one kind of gas. The presence of at least one type of gas in a container is detected either by its absence in the ambient atmosphere outside the container, or by its presence in high concentration inside the container. The method comprises step 1001 sending a light signal parallel to at least an outer surface portion of at least one side of the container using an optical sensor. The optical sensor is sensitive to at least one kind of gas inside the container.

На этапе 1002 обнаруживают посылаемый световой сигнал.At step 1002, a sent light signal is detected.

На этапе 1003 на основании обнаруженного светового сигнала определяют, обнаруживается ли вне контейнера газ по меньшей мере одного вида из внутреннего пространства контейнера.At step 1003, based on the detected light signal, it is determined whether at least one kind of gas is detected outside the container from the inside of the container.

Контейнер может быть закрытым пакетом или закрытым лотком, который включает в себя газ по меньшей мере одного вида. Примерами могут быть контейнеры, имеющие модифицированную атмосферу (МА). Модифицированную атмосферу обычно используют в упаковках, чтобы повысить продолжительность хранения продуктов, например в упаковках продуктов, лекарственных препаратов и т.д., при этом газами, обычно используемыми для снижения количества кислорода (О2), являются диоксид углерода (СО2) или азот (N2). Это делают, чтобы замедлять рост аэробных организмов и предотвращать реакции окисления. Следовательно, важно осуществлять мониторинг этих упаковок и гарантировать отсутствие утечки, например, во время упаковывания. Кроме того, в зависимости от контейнера и продукта помимо CO2, N2 можно осуществлять мониторинг других газов, например, кислород (О2) может представлять интерес для некоторых продуктов.The container may be a closed bag or a closed tray that includes at least one kind of gas. Examples would be modified atmosphere (MA) containers. Modified atmosphere is commonly used in packaging to increase the shelf life of products, such as food packaging, medicines, etc., while the gases commonly used to reduce the amount of oxygen (O 2 ) are carbon dioxide (CO 2 ) or nitrogen ( N2 ). This is done to slow down the growth of aerobic organisms and prevent oxidation reactions. Therefore, it is important to monitor these packages and ensure that there is no leakage, for example during packaging. Also, depending on the container and product, other gases besides CO 2 , N 2 can be monitored, eg oxygen (O 2 ) may be of interest for some products.

Способ 1100 можно выполнять относительно одного контейнера или можно выполнять на технологической линии, например на конвейерной ленте.Method 1100 may be performed on a single container, or may be performed on a production line, such as on a conveyor belt.

В некоторых примерах способа оптический датчик представляет собой источник света и детектор, а свет проходит между источником света и детектором. Обнаруживаемый световой сигнал представляет собой сигнал поглощения. Примером датчика может быть, например, датчик, используемый в перестраиваемой диодной лазерной спектроскопии поглощения (ПДЛСП).In some examples of the method, the optical sensor is a light source and a detector, and light passes between the light source and the detector. The detected light signal is an absorption signal. An example of a sensor may be, for example, a sensor used in tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLSA).

В ином случае в некоторых примерах оптический датчик может быть основан на наведенной лазером флуоресценции (НЛФ). Обнаруживаемый световой сигнал может представлять собой дисперсные спектры или спектры возбуждения. В датчике наведенной лазером флуоресценции может использоваться планарная наведенная лазером флуоресценция.Alternatively, in some examples, the optical sensor may be based on laser-induced fluorescence (LFL). The detected light signal may be dispersed spectra or excitation spectra. The laser-induced fluorescence sensor may use planar laser-induced fluorescence.

Для повышения чувствительности к стороне контейнера можно прикладывать силу. Силу можно прикладывать при использовании механического элемента, такого как валик или скользящий элемент. На фиг. 7 показан приведенный для примера результат измерения четырех протекающих упаковок-лотков, проходящих через систему, основанный на обнаружении СО2. В упаковках имелся повышенный уровень СО2 в свободном пространстве над продуктом и они слегка сжимались валиком, создававшим небольшую силу на верхней пленке лотков. Когда протекающие упаковки проходили через систему, детектор регистрировал резкие пики, связанные с повышенным уровнем СО2 снаружи упаковки, в этом конкретном примере измеренные в единицах частей на миллион на метр (частей на миллион на метр СО2). Каждая точка измерений представляет средний сигнал СО2 в течение периода времени 300 мс.Force can be applied to the side of the container to increase sensitivity. The force can be applied using a mechanical element such as a roller or sliding element. In FIG. 7 shows an exemplary measurement of four leaky tray packs passing through the system based on CO 2 detection. The packs had elevated CO 2 levels in the headspace and were slightly compressed by the roller creating little force on the top web of the trays. As leaking packages passed through the system, the detector recorded sharp peaks associated with increased levels of CO 2 on the outside of the package, in this particular example measured in units of parts per million per meter (ppm per meter CO 2 ). Each measurement point represents an average CO 2 signal over a 300 ms time period.

Следует отметить, что в примерах, описанных выше, необязательно измерять концентрацию газа в абсолютных значениях. В некоторых примерах достаточно измерять сигнал, который связан с концентрацией газа. В некоторых примерах спектроскопический сигнал связан с давлением газа.It should be noted that in the examples described above, it is not necessary to measure the gas concentration in absolute terms. In some examples, it is sufficient to measure a signal that is related to the gas concentration. In some examples, the spectroscopic signal is related to gas pressure.

В некоторых примерах используют по меньшей мере один эталонный контейнер, при этом эталонный контейнер не имеет мест утечки или имеет места утечки с известными характеристиками. Измерением на эталонном контейнере обеспечивается базовый сигнал, который используют для сравнения с измеренными сигналами на последующих контейнерах.In some examples, at least one reference container is used, wherein the reference container has no leaks or leaks with known characteristics. The measurement on the reference container provides a base signal that is used for comparison with the measured signals on subsequent containers.

Выше настоящее изобретение было описано с обращением к конкретным примерам. Однако, другие примеры, а не описанные выше, равным образом возможны в объеме раскрытия. Иные этапы способа, а не описанные выше, способа, выполняемого с помощью аппаратного или программного обеспечения, могут быть представлены в объеме изобретения. Различные признаки и этапы изобретения могут быть объединены в другие сочетания, а не в описанные. Объем раскрытия ограничен только прилагаемой формулой изобретения.Above, the present invention has been described with reference to specific examples. However, other examples than those described above are equally possible within the scope of the disclosure. Method steps other than those described above of the method performed by hardware or software may be provided within the scope of the invention. The various features and steps of the invention may be combined in combinations other than those described. The scope of the disclosure is limited only by the appended claims.

Если ясно не указано иное, неопределенные артикли, используемые в описании и в формуле изобретения, следует понимать означающими «по меньшей мере один». Фразу «и/или», используемую в этой заявке в описании и формуле изобретения, следует понимать означающей «любой из двух или оба вместе» объединенных элемента, то есть, элементы, которые имеются соединенными в некоторых случаях и имеются разъединенными в других случаях.Unless clearly stated otherwise, the indefinite articles used in the specification and in the claims are to be understood to mean "at least one". The phrase "and/or" as used herein in the specification and claims is to be understood to mean "either or both" of the combined elements, i.e., elements that are connected in some cases and are disconnected in other cases.

Claims (23)

1. Способ определения целостности герметизированного контейнера, содержащего по меньшей мере один газ, при этом способ содержит этапы, на которых:1. A method for determining the integrity of a sealed container containing at least one gas, the method comprising the steps of: прикладывают механическую силу к по меньшей мере одной стороне контейнера;applying a mechanical force to at least one side of the container; посылают световой сигнал параллельно по меньшей мере участку наружной поверхности по меньшей мере одной стороны контейнера, используя оптический датчик;sending a light signal parallel to at least a portion of the outer surface of at least one side of the container using an optical sensor; при этом оптический датчик является чувствительным к по меньшей мере одному газу внутри контейнера;wherein the optical sensor is sensitive to at least one gas inside the container; при этом оптический датчик содержит источник света, представляющий собой перестраиваемый диодный лазер, и детектор, и свет передается между упомянутым источником света и упомянутым детектором;wherein the optical sensor comprises a light source, which is a tunable diode laser, and a detector, and light is transmitted between said light source and said detector; обнаруживают посылаемый световой сигнал;detecting the light signal being sent; определяют на основании обнаруженного посылаемого светового сигнала и перестраиваемой диодной лазерной спектроскопии поглощения, изменился ли уровень по меньшей мере одного газа из внутреннего пространства контейнера снаружи контейнера.determining, based on the detected light signal being sent and the tunable diode laser absorption spectroscopy, whether the level of at least one gas from the interior of the container to the outside of the container has changed. 2. Способ по п. 1, в котором силу прилагают, используя деформирующий элемент, такой как валик или скользящий элемент.2. The method of claim 1, wherein the force is applied using a deforming element such as a roller or sliding element. 3. Способ по любому из пп. 1, 2, в котором контейнер представляет собой упаковку продукта с модифицированной атмосферой, такую как пакет или лоток.3. The method according to any one of paragraphs. 1, 2, wherein the container is a modified atmosphere product package such as a bag or tray. 4. Способ по любому из пп. 1-3, содержащий определение целостности контейнера на поточной линии, такой как конвейерная лента.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, containing the definition of the integrity of the container on the production line, such as a conveyor belt. 5. Способ по любому из пп. 1-4, содержащий продувку окружения контейнера нейтральным газом, таким как азот (N2), между посылкой или во время посылки светового сигнала.5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, comprising purging the environment of the container with a neutral gas such as nitrogen (N 2 ) between sending or during sending a light signal. 6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором измеряемый газ представляет собой диоксид углерода (СО2).6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, in which the measured gas is carbon dioxide (CO 2 ). 7. Способ по любому из пп. 1-6, содержащий нагнетание газа, чтобы создавать поток вокруг контейнера для перемещения вытекающего газа к световому сигналу.7. The method according to any one of paragraphs. 1-6, comprising gas injection to create a flow around the container to move the outflowing gas to the light signal. 8. Система для определения целостности герметизированного контейнера, содержащего по меньшей мере один газ, при этом система содержит:8. A system for determining the integrity of a sealed container containing at least one gas, the system comprising: элемент для приложения механической силы к по меньшей мере одной стороне контейнера;an element for applying mechanical force to at least one side of the container; оптический датчик, чувствительный к по меньшей мере одному газу, и при этом датчик выполнен с возможностью посылки светового сигнала параллельно по меньшей мере участку наружной поверхности по меньшей мере одной стороны контейнера; при этом оптический датчик содержит источник света, представляющий собой перестраиваемый диодный лазер, и детектор, и свет передается между упомянутым источником света и упомянутым детектором;an optical sensor sensitive to at least one gas, and wherein the sensor is configured to send a light signal parallel to at least a portion of the outer surface of at least one side of the container; wherein the optical sensor comprises a light source, which is a tunable diode laser, and a detector, and light is transmitted between said light source and said detector; блок управления для определения на основании указанного обнаруженного посылаемого светового сигнала и перестраиваемой диодной лазерной спектроскопии поглощения, изменился ли уровень по меньшей мере одного газа из внутреннего пространства контейнера снаружи контейнера.a control unit for determining, based on said detected light signal being sent and the tunable diode laser absorption spectroscopy, whether the level of at least one gas from the interior of the container to the outside of the container has changed. 9. Система по п. 8, в которой элемент представляет собой деформирующий элемент, такой как валик или скользящий элемент.9. The system of claim. 8, in which the element is a deforming element, such as a roller or a sliding element. 10. Система по любому из пп. 8, 9, дополнительно содержащая извлекающий или всасывающий элемент, такой как отверстия, соединенный с насосом или вентилятором, причем извлекающий элемент расположен вблизи датчика для повышения концентрации по меньшей мере одного газа около оптического датчика.10. The system according to any one of paragraphs. 8, 9 further comprising an extraction or suction element, such as orifices, connected to a pump or fan, the extraction element being positioned proximate the sensor to increase the concentration of at least one gas near the optical sensor. 11. Система по любому из пп. 8, 10, дополнительно содержащая покрытие, расположенное над датчиком для повышения концентрации по меньшей мере одного газа около оптического датчика.11. The system according to any one of paragraphs. 8, 10, further comprising a coating located above the sensor to increase the concentration of at least one gas near the optical sensor. 12. Система по любому из пп. 8-11, дополнительно содержащая несколько оптических датчиков, причем датчики расположены на разных сторонах контейнера; или причем свет изгибается посредством оптики, такой как зеркала, для многократного прохождения параллельно поверхности контейнера; или причем свет изгибается посредством оптики, такой как зеркала, для прохождения над несколькими поверхностями контейнера.12. The system according to any one of paragraphs. 8-11, additionally containing several optical sensors, the sensors being located on different sides of the container; or wherein the light is bent by optics such as mirrors to repeatedly pass parallel to the surface of the container; or wherein the light is bent by optics such as mirrors to pass over multiple surfaces of the container. 13. Система по любому из пп. 8-12, в которой измеряемый газ представляет собой диоксид углерода (СО2).13. The system according to any one of paragraphs. 8-12, in which the gas being measured is carbon dioxide (CO 2 ). 14. Система по любому из пп. 8-13, выполненная с возможностью нагнетания газа, чтобы создавался поток вокруг контейнера для перемещения вытекающего газа к световому сигналу.14. The system according to any one of paragraphs. 8-13 configured to inject gas to create a flow around the container to move the outflowing gas towards the light signal.
RU2020115813A 2017-10-18 2018-10-16 System and method for determining integrity of containers by optical measurement RU2798257C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1751293A SE541253C2 (en) 2017-10-18 2017-10-18 System and method for determining the integrity of containers by optical measurement
SE1751293-0 2017-10-18
PCT/EP2018/078125 WO2019076838A1 (en) 2017-10-18 2018-10-16 System and method for determining the integrity of containers by optical measurement

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020115813A RU2020115813A (en) 2021-11-18
RU2020115813A3 RU2020115813A3 (en) 2022-02-24
RU2798257C2 true RU2798257C2 (en) 2023-06-20

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2747779A1 (en) * 1996-04-23 1997-10-24 Phalippou Jacques Control method for sealing packaging
WO2008068452A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Cascade Technologies Limited Leak detection system and method
WO2012125108A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 Norden Machinery Ab Method and arrangement for leak detection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2747779A1 (en) * 1996-04-23 1997-10-24 Phalippou Jacques Control method for sealing packaging
WO2008068452A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Cascade Technologies Limited Leak detection system and method
WO2012125108A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 Norden Machinery Ab Method and arrangement for leak detection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11378483B2 (en) System and method for determining the integrity of containers by optical measurement
JP5840237B2 (en) Leak detection method and apparatus
JP7300490B2 (en) Systems and methods for determining container integrity by optical measurements
JP7194773B2 (en) Vessel leak detection
EP3762699B1 (en) System and method for determining the integrity of containers
US20230088151A1 (en) System and method for determining the integrity of containers by optical measurement
EP3446096B1 (en) Non-destructive measurement unit for measuring the gas concentration in sealed flexible containers
EP3969871B1 (en) Method and apparatus for recognizing the presence of leakages from sealed containers
RU2798257C2 (en) System and method for determining integrity of containers by optical measurement
JP4184347B2 (en) Leakage inspection method and apparatus
US11921009B2 (en) Method and apparatus for detecting leakages from sealed containers
JP2023529565A (en) System and method for determining concentration of gas in container