CN100408995C - 确定密封瓶器余留密封力的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是用于测试瓶器，特别是用于肠胃外药品的瓶器封合装置余留密封力的设备和方法。自动的和配备仪表的压力机可收集用于肠胃外药品瓶器封合装置的应力和应变数据。一种算法自动地施用于得出的数据集合，针对若干数据平滑间距来确定各待选余留密封力。为每一待选余留密封力确定了置信水平。选定出对应于最高置信水平的待选余留密封力。重复这一过程并平均这些结果以确定最终的余留密封力。

Description

确定密封瓶器余留密封力的设备和方法
技术领域
本发明是一种确定密封瓶器余留密封力的设备和方法。本发明特别涉及监测肠胃外药品的生产，但也可用以确定针对许多类型的瓶器和针对许多类型产品的余留密封力。
背景技术
肠胃外(可注射的)药品通常封装在玻璃瓶器中，带有的封合装置包括弹性密封件，由瓶盖固定就位而盖住瓶器的敞开端。瓶盖通常由铝制成，但也可以由其他材料制成。在药物封装过程中，设备向弹性件施力，把弹性力压紧在瓶器凸缘与瓶盖之间。瓶盖的裙边围绕瓶器凸缘作弯边处理。瓶盖借此在弹性件上保持力量，压紧弹性件，密封瓶器并防止药品受到污染。
由弹性件施加在密封瓶器瓶盖和瓶器凸缘上的力量，以及因此由瓶盖和瓶器凸缘施加在弹性件的力量，此后称作“余留密封力”(“RSF”)。弹性件回应于余留密封力的压缩此后称作“余留压缩”。保持弹性件的适当余留密封力并因此是适当余留压缩，对于保持适当的密封和保护封围在瓶器之内的药品的完整来说，是很重要的。
为了这种应用目的，“封合装置”一词是一组件，包括瓶器凸缘、封盖瓶器孔口的弹性件和压紧弹性件并借此密封瓶口的瓶盖。“封合装置”可以包含一可拆除的开关，允许通向弹性件，以致注射器可以插进瓶器，达到肠胃外药品。
测试封合装置的余留密封力，在肠胃外药品的封装设计和生产中是重要的一步。封合装置的余留密封力可以以若干方式中的任一种予以测试。选定的瓶器可以通过用手握住瓶盖而试图转动瓶盖来予以测试。如果瓶盖不转，就认为封合装置是适当严密的。手动测试方法是带主观性的、取决于操作者的、不精确的，并不允许从事事先主动的过程控制。
现有一些测试设备，一如美国专利4315427和4337644之中所述，二者分别于1982年2月16日和1982年7月6日都颁发给Leiter。Leiter的两项专利披露了一种设备和方法，借以向封合装置施加缓慢加大的力量，同时操作人利用显微镜观察瓶盖的裙边。当操作人观察到裙边活动时，他认为弹性件的余留压缩已被超过，而超过该余留压缩的作用力即等于余留密封力。Leiter的设备和方法是一种手动方法，受操作人控制和带操作差误。
现时没有方法和设备可保证自动地测试用于肠胃外药品的瓶器封合装置。现时没有方法和设备提供本发明的算法用于根据由一种自动测试设备收集到的应力-应变数据来确定余留密封力。
发明内容
根据本发明一个方面，提供了一种用于确定瓶器封合装置的余留密封力的方法，包括以下各步骤：
a.在密封后施加许多应变于所述封合装置，所述许多应变形成应变数据；
b.测定响应于每一所述许多应变由所述封合装置施加的许多应力，所述各应力形成应力数据，所述应变数据和所述应力数据形成一数据集合；
c.施用一算法于所述数据集合，所述算法用以确定代表在瓶器封合装置中达到所述余留密封力的所述应力的数值，所述算法利用所述数据集合的二次导数模拟极小值以确定所述余留密封力。
优选地，所述算法利用二次导数。
优选地，所述方法包括以下各补充步骤：
a.确定每一所述待选余留密封力的置信水平；以及
b.确定所述各置信水平中的最大者；
c.选定对应于所述最大置信水平的所述待选余留密封力。
优选地，所述确定所述置信水平包括：
a.确定许多置信因数；
b.综合考虑所述许多置信因数。
优选地，所述确定所述许多置信因数包括根据所述二次导数模拟极小值以及所述二次导数模拟的下一个最低极小值确定第一因数。
优选地，所述确定所述许多置信因数包括根据所述二次导数模拟极小值的数值以及二次导数模拟凹谷的宽度确定第二因数。
优选地，所述确定所述许多置信因数包括根据一次导数模拟局部极大值以及一次导数模拟局部极小值确定第三因数。
优选地，所述确定所述许多置信因数包括通过将每一所述各待选密封力与为所述数据集合导出的所有其他待选密封力进行比较来确定第四因数。
优选地，所述综合考虑所述许多置信因数包括计算所述各置信因数的几何均值。
优选地，还包括调整所述几何均值以计及数据可变性。
优选地，所述调整所述几何均值包括：
a.为所述二次导数模拟作出迟滞带；
b.根据所述数据关于所述迟滞带的所述可变性调整所述置信水平。
优选地，所述方法包括利用所述余留密封力控制过程的补充步骤。
优选地，所述二次导数模拟极小值出现在一应变关注范围之内。
优选地，所述应变关注范围位于由所述数据集合的一次导数模拟局部极大值与一次导数模拟局部极小值限定的各应变值之内。
根据本发明另一方面，提供了一种确定瓶器封合装置的余留密封力的设备，包括：
a.自动压力机，在密封后压紧所述封合装置；
b.可编程逻辑控制器，控制所述压力机；
c.位置编码器，传送许多应变数据给所述可编程逻辑控制器；
d.应力传感器，传送许多应力数据给所述可编程逻辑控制器，所述应变数据和所述应力数据形成一数据集合；
e.施用一算法于所述数据集合，所述算法用以确定代表达到所述余留密封力的所述应力的数值，所述可编程逻辑控制器予以编程从而利用所述数据集合的二次导数模拟极小值来确定所述余留密封力。
优选地，所述可编程逻辑控制器予以编程以针对每一许多数据平滑间距来确定所述二次导数模拟极小值从而形成许多待选余留密封力。
优选地，所述可编程逻辑控制器予以编程从而：
a.确定每一所述待选余留密封力的置信水平；
b.确定所述各置信水平之中的最高者；以及
c.选定对应于所述最高置信水平的所述待选余留密封力。
优选地，所述可编程逻辑控制器予以编程从而通过下述来确定所述置信水平：
a.确定许多置信因数；
b.综合考虑所述许多置信因数。
优选地，所述可编程逻辑控制器予以编程以根据所述二次导数模拟极小值和所述二次导数模拟的下一个最低极小值确定第一置信因数。
优选地，所述可编程逻辑控制器予以编程以根据所述二次导数模拟极小值的数值和二次导数模拟凹谷的宽度确定第二置信因数。
优选地，所述可编程逻辑控制器予以编程以根据一次导数模拟局部极大值和一次导数模拟值局部极小值确定第三置信因数。
优选地，所述可编程逻辑控制器予以编程以通过将每一所述待选密封力和为所述数据集合导出的所有其他待选密封力进行比较来确定第四置信因数。
优选地，所述可编程逻辑控制器予以编程以通过计算所述各置信因数的几何均值来综合考虑所述各置信因数。
优选地，所述可编程逻辑控制器予以编程以调整所述几何均值以便计及数据可变性。
优选地，所述可编程逻辑控制器予以编程以通过下述调整所述几何均值以便计及数据可变性：
a.为所述二次导数模拟作处迟滞带；
b.根据所述数据关于所述迟滞带的所述可变性调整所述置信水平。
优选地，所述可编程逻辑控制器予以编程以确定在一应变关注范围内的所述二次导数模拟极小值。
优选地，所述可编程逻辑控制器予以编程以确定由所述数据集合的一次导数模拟局部极大值和一次导数模拟局部极小值所限定的应变值之内的所述应变关注范围。
根据本发明另一方面，提供了一种用于估算瓶器封合装置的余留密封力的方法，包括以下各步骤：
a.施加许多应变于所述封合装置，所述许多应变形成应变数据；
b.测定响应于每一所述许多应变由所述封合装置施加的许多应力，所述各应力形成应力数据，所述应变数据和所述应力数据形成一数据集合；
c.施用一算法于所述数据集合，所述算法确定余留密封力；
d.所述算法利用所述数据集合的二次导数模拟最小值以确定所述余留密封力。
根据本发明另一方面，提供了一种估算瓶器封合装置的余留密封力的设备，包括：
a.自动压力机，压紧所述封合装置；
b.可编程逻辑控制器，控制所述压力机；
c.位置编码器，传送许多应变数据给所述可编程逻辑控制器；
d.所述可编程逻辑控制器予以编程以将一算法应用于所述数据集合从而确定余留密封力；
e.所述可编程逻辑控制器予以编程以利用所述数据集合的二次导数模拟最小值以确定所述余留密封力。
本发明是一种确定瓶器的余留密封力的设备和方法，特别是肠胃外药品容器的。一自动压力机推移一砧座而顶靠密封容器的闭合装置。压力机自动记录砧座移动的距离。在规定的各距离处，压力机自动记录由封合装置施加的力。得出的数据集合包括一系列应变数据(封合装置的位移)和应力数据(回应于应变由封合装置施加的力)的数据点。这些数据点可以标画在一条图线上，模拟值一条应力-应变曲线。
用于测试肠胃外药品瓶器封合装置的应力-应变曲线遵循可预期的型状。在由压力机施加的力超过由弹性件余留压缩施加的力的点上，应力对应变图线显示出由于斜率减小而提出的一个弯角。在应力-应变曲线弯角处的应力因此确定了余留密封力。
本发明应用一种算法来找定一系列数据集合的各弯角并因此而确定余留密封力。算法的策略是利用在数据集合的二次导数中找出极小值的技巧来找定弯角。理论上，利用二次导数找定弯角应当是一种直截了当的作法。实际上，应力-应变曲线的弯角是一种细微的特征而难以查出。瓶器的结构和形态与数据收集方面的局限性相结合，造成数据中的不定性和杂乱并妨碍弯角的找定。比如，开关和瓶盖的变形可反映在应力-应变数据之中，但不代表余留密封力。本发明的算法可允许找定弯角以及因此是余留密封力，不论杂乱和不定性如何。
由于数据是离散的而不是一个数学函数，所以采用数值分析方法基于斜度在两个或多个数据点的间距上的各种变化来确定一次导数模拟值的二次导数模拟值。由于数据因数据收集的实际情况而造成的各种微小变异，并由于各项导数趋向于加重这些变异，所以要采用数据平滑以减小各种变异。一次导数模拟值确定出来并用以确定一应变关注范围。应变关注范围包括落入由一次导数模拟值的一局部极大值所形成的下界与由一次导数模拟值的一后随局部极小值所形成的上界之间的应力-应变曲线区域。落入关注范围之内的一次导线模拟值的极小值确定弯角的一个首先可能的部位因此是首先待选的余留密封力。
这些计算使用不同的各平滑准则予以重复。应用若干不同的数据平滑准则针对并每一数据平滑准则计算一个“待选余留密封力”。针对每一待选余留密封力计算一个“置信水平”。置信水平是一特定待选余留密封力正确性的相对可信程度的表达。
四个因数用以计算置信水平。第一因数要对比落入关注范围之内的二次导数模拟值的极小值和数据集合中任一点处出现的二次导数模拟值的次最低极小值。差别越大，置信度越大。
第二因数要对比二次导数模拟值极小值和二次导线模拟值低谷的宽度。低谷越窄越深，置信度越大。
第三因数要对比一次导数模拟值局部极大值和同以形成关注范围的一次导数模拟值低谷。差别越大，置信度越大。
第四因数要对比所讨论的余留密封力的数值对于另外各数据平滑准则使用同样各数据点计算出的余留密封力的其他各数值。各数值之间的一致性越大，置信度越大。
四个因数的几何均值通常四个因数相乘并取所得乘积的四次方根来予以计算。几何均值予以调整以计及数据方面的可变性。调整包括在二次导数模拟值图线上画出迟滞带。数出二次导线模拟值的图线跨越迟滞带的次数并以四个因数几何均值减去所得次数。结果就是置信水平。
各待选余留密封力按照置信水平分出级次。对应于产生最高置信水平的数据平滑准则的、计算而得的余留密封力被选定为针对特定数据点集合的余留密封力。全部过程重复两次，得出余留密封力的三个数据点集合和三个数值。
如果三个结果适当地一致，数据被接受而三个数值作出算术平均以确定最终的余留密封力。如果三个结果不一致，结果被拒收而收集另外的数据。
在本发明的方法中，数据收集是自动的，就像数据处理和计算那样。为瓶器确定的余留密封力的数值可以用以控制某一过程，诸如药品或其他产品的封装过程。为瓶器余留密封力所确定的数值也可以用以设计或选定某种产品，诸如某一药品的适当封装。
附图说明
图1是经受测试的密封瓶器；
图2是本发明方法的流程图；
图3是一例示性数据集合图线；
图4是数据集合图线的细节，表明一次和二次导线模拟值的计算；
图5是一次导数模拟值实例；
图6是二次导数模拟值实例；
图7是得到置信水平的详细流程图；
图8是推导第二置信因数的实例；
图9是用以调节因数1至4的几何均值的迟滞带的实例；
图10是优选装置的方框图；
图11A至11F是详细流程图。
具体实施方式
用于肠胃外药品6的瓶器4的封合装置2由图1图示。瓶器4具有孔口8和凸缘10。弹性件12覆盖孔口8。瓶盖14弯卷在凸缘10之下并压紧弹性件12，从而密封孔口8。供由选择的可摘除的开关16提供至弹性件12的通路并允许利用注射管抽取瓶器4的内装物6。由瓶盖14保持的弹性件12剩余压力造成密封瓶器4的剩余密封力量而防止药品6被污染。
一如图2流程图所示，本发明的方法允许自动测试封合装置2的剩余密封力量。本发明方法的第一步是收集关于瓶器封合装置2的应力-应变数据。为了收集数据，密封瓶器4安放在适当的压力机26底座20上的适当的瓶器夹具18(图1)。砧座22安放在按钮16上。将力量读数调零并推进压力机26的推压杆24而接触砧座22。推压杆24和压力机26底座20压紧受刚性支承的瓶器4与砧座22之间的弹性件12。砧座22的优选推进速率是一常量.01英寸/秒。对于每一.001英寸或更小的行程，压力机26自动记录回应于由砧座22施加在瓶器封合装置2上的移动(应变)由瓶器封合装置2施加的力作为应力数据。压力机26还自动地记录相应的应变数据。得出的数据集合28包括一系列应力-应变测量结果，可以作出图线，一如图3所图示。此数据集合28趋近一条可推知形状的曲线。
按照图2，方法的下一步是得到数据集合28的一次和二次导数的模拟值(analogue)。由于数据集合28是许多不同的数据点而不是某一函数，所以要用数值技术来趋近一次和二次导数。许多平滑间距(smoothing span)顺序地施用于一次和二次导数模拟值的确定。平滑间距的数量和每一间距的各参数都根据针对每一应用的经验来加以选定以形成一系列具有充分精度的一次和二次导数模拟曲线并相容于用以评估数据集合的设备的数据处理能力。
图4是应力-应变数据集合图线28的细部，图示针对为3的例示性数据平滑跨距的一次和二次导数模拟值的计算。为确定第一数据点30的一次导数模拟值，确定在数据点30之后位于一条平滑跨距(在此情况下3个)数据点的第二数据点32和在数据点30之前位于一条平滑跨距(还是3个)数据点的第三数据点34。第二和第三数据点32和34形成第一线段36。第一线段36的斜率趋近描述数据集合28的函数在第一数据点30处的一次导数，并在此场合下称为第一数据点30的“一次导数模拟值”。针对数据集合28中的每一数据点和针对许多条平滑跨距的每一条，一次导数模拟值是同样确定的。一次导数模拟值是以磅力/英寸(lbf./inch)为单位来计算的。
再次参照图4，为了确定数据平滑跨距为3的第一数据点30的二次导数模拟值，再次确定在数据点30之前位于一条平滑跨距(在此实例中3个)数据点的和在数据点30之后位于一条平滑跨距(还是3个)数据点的各数据点。这些数据点还是第二和第三数据点32和34。第一和第二数据点30和32形成第二线段38；而第一和第三数据点30和34形成第三线段40。第二线段38和第三线段40的各自斜率之间的差值趋近描述数据集合28的函数在数据点30处的二次导数，并在此场合下称为第一数据点30的“二次导数模拟值”。针对数据集合28中的每一数据点和针对所选定的各数据平滑跨距的每一条确定二次导数模拟值。二次导数模拟值是以磅力/英寸/英寸为单位来计算的。
按照图2，本发明的下一步是确定关注范围42。在图5中，实线表示数据集合28的图线，而虚线表示一次导数模拟值的图线44。一次导数模拟图线44的预期图形是：上升到一次导数模拟极大值的一半以上，后随一峰值，继之以从峰值下降至少10％，再随之以凹值，继之以上升至少10％(或者达到数据的末端)。
数据集合28的每一个一次导数模拟值接续地予以查验以确定一次导数局部极大值46。一次导数模拟局部最大值46是继之以从极大值下降至少10％数值的一次导数模拟的极大值。对一次导数模拟值的查验接续地继续到找到后随的一次导数局部极小值48为止。这种查验终止于一次导数模拟值的值上升到一次导数模拟局部极小值48以上10％的时候。出现在一次导数局部极大值46与一次导数局部极小值48之间的应变的各个数值形成了关注范围42。关注范围42针对每一条选定的数据-平滑跨距确定。
图6表示二次导数模拟图线50(点划线)连同趋近数据集合28的应力-应变曲线(实线)的实例。找出了出现在关注范围42之内的二次导数模拟50的极小值52，以及指出了对应于极小值52的应变(“待选应变”54)值。出现在数据集合28的应力-应变曲线上并对应于待选应变54的应力值是“待选余留密封力”56。前一步骤针对采用每一条所选定的数据平滑跨距而导出的每一二次导数模拟值来加以重复，得出对应于每一数据集合28的每一条所选定的数据平滑跨距的待选余留密封力56。
按照图2和7，算法接下来确定每一待选余留密封力56的置信水平。置信水平是待选余留密封力56计算可靠性的一种相对量度。置信水平通过采取四各因数的几何均值，随之以对结果进行调整以计及数据可变性而计算出来的。
第一置信因数(图7)是基于二次导数极小值52与下一个最低极小值58之间的关系(图6)。下一个最低极小值58可以出现在数据集合28中的任一数据点处并表示余留密封力56的一个可供代换的值。在理想情况下，可能不存在下一个最低极小值58，但在实际情况下，特别是平滑间距很小时，往往存在其他的潜在极小值58。这些极小值52、58中的差别越大，所找到的极小值52代表实际余留密封力的置信度越大。此因数的计算如下：
第一因数＝(最低极小值-下一个最低极小值)*33/下一个最低极小值。此计算在无差别时得出因数零，而在最低极小值大约是下一个最低极小值的四倍时得出因数100。
第二置信因数(图7)是基于二次导数极小值52的数值与极小值52居于其中的凹谷的宽度之间的关系。一如图8所示，二次导数模拟极小值52的值是极小值52与零之间差别的绝对值。图8表明例示性零线60。二次导数模拟极小值52在二次导线模拟曲线上形成凹谷。凹谷的宽度是点62、64之间的数据点的个数，在62、64两点处，二次导数模拟上升最低52的1/2以上。凹谷越窄越深，形成的弯曲处越尖锐，因而其位置确定得越精确而待选余留密封力56的置信度越大。第二因数计算为：
第二因数＝极小值数值/(凹谷宽度/数据点个数)/100
其中“数据点的个数”是数据集合28中的数据点的总数。
第三置信因数是基于一次导数模拟中从一次导数局部极大值46(图5)到一次导数模拟局部极小值48的总下降。一次导数模拟中局部极大值46与局部极小值48的差别是越过“弯曲处”的力曲线的斜率的总变化。这一变化越大，“弯曲处”部位上的置信度越大而待选余留密封力56方面的置信度越大。第三因数计算为：
第三因数＝(一次导数模拟局部极大值-一次导数模拟局部极小值)/一次导数模拟局部极大值*200
第三因数计算在局部极大值46与局部极小值48相等时产生因数零，而在局部极大值46是局部极小值48的两倍时产生因数100。
第四置信因数是基于多少个待选余留密封力56处在所讨论的待选余留密封力56的10％以内。如果一个余留密封力待选值56符合于其他待选值，则此值有权称作具有较大的置信度。计算如下：
第四因数＝100*(在所讨论的待选值的10％以内的残留密封力待选值个数)/待选值的总数
某些置信因数的公式可能产生大于100的结果。如果这样，则该因数的值限于100。四个因数作几何平均(乘积的四次方根)，给出以0到100的一个初始置信水平。
初始置信水平＝(因数1*因数2*因数3*因数4)1/4
形成置信水平的最后一步(图7)是调整初始置信水平以计及数据方面的可变性。迟滞带(hysteresis band)66(图9)添加于二次导数模拟的图线50。迟滞带66在二次导数模拟图线50的零线60以上和以下伸出二次导线极小值52的值的1/4。为了计及数据可变性，要数出二次导数模拟图线50从迟滞带66一侧跨越到另一侧的次数。这一次数是应力-应变曲线平滑性或一致性的一种量度。从初始置信水平中减去跨越次数以得出最终置信水平如下：
最终置信水平＝初始置信水平-跨越次数
在图9的实例中，二次微分模拟50的图线跨越迟滞带66一次。在图9的实例中，初始置信水平将减少1。
最终置信水平是针对每一待选余留密封力56来计算的。各待选余留密封力56按照置信水平予以排级。对应于导致最高置信水平的数据平滑间距(data smoothing span)并符合预先选定的最小置信水平的余留密封力待选值56，被选定作为该数据集合28的最终置信水平。
一当确定了一个数据集合28的余留密封力值，就重复数据收集和分析过程。收集三个数据集22并确定三个最终余留密封力的值。可以接受的是，三个余留密封力值必须处在各余留密封力值之一的±20％之内。如果一组数据集合28没有产生有效的余留密封力值，或者如果各值相距太远，就要收集一些补充数据集合28。补充数据的收集在三个余留密封力值处在余留密封力值之一的±20％之内或达到一个预定的最大尝试次数的时候结束。
当三个余留密封力值充分一致时，各余留密封力值作出算术平均并显示给操作者。压力机26的推杆24从瓶器4和砧座22后退，恰好足以允许瓶器4和砧座22被撤掉并和更换而进行下一次测试。所有的计算和测定都是自动进行的。
图11A至11F是运用本发明的装置和方法的详细流程图。图11A至11F不包括误差处理、各项脱线操作和安装以及造型。
任何合适的压力机26可以用以实施本发明的方法。优选的设备是一种专门的、有目的建造的自动压力机26，设计得可满足药物生产的各种需要。优选设备的方框图示于图10。优选设备采用可编程的逻辑控制器68(“PLC”)来控制压力机26(图1)的功能和用于一切数据收集、处理和显示。PLC 68接收由操作者通过用户界面70上的键盘而输入的各项指令。PLC 68连通于马达控制器72，后者本身又控制马达总成74。PLC 68可以指示马达控制器控制马达总成74来朝向压力机26底座20移动推杆24(图1)。压力机26底座20装有连通于PLC 68的力传感器76。如果移动着的推杆24碰上某一物件(诸如有待测试的瓶器4)，力传感器76则把瓶器4所施加的力通知给PLC 68。位置编码器78同时把推杆24的位置通知给PLC 68。PLC 68把得到的包括应力数据和应变数据的数据集合28(图3)记录在随机存取存储器之中，形成非永久数据记录。PLC 68可被指示发送数据给串行口(serialport)80，数据由串行口可被传送给另一装置，诸如个人计算机82，用于数据储存或进一步处理。在完成瓶器4的测试之后，PLC 68生成余留密封力的最终结果，在设置在用户界面70上的显示器上被展示给操作者。
优选装置的PLC 68控制推杆24的前行和后退并进行所有的计算，没有限定地包括确定各待选余留密封力56(图6)和确定置信水平(图7)。PLC68选定对应于最高置信水平的待选余留密封力56并确定是否需要补充数据和补充计算。PLC 68优于诸如个人计算机这样的通用计算机，因为PLC 68是比较简单的装置并因可靠和可核实而为药物企业和管理药物企业的各政府实体所接受。
优选设备设计得可适应用于药物企业中的瓶器4的尺寸范围并能够施加适当的力于药物瓶器4的封合装置2。优选设备的外壳主要是不锈钢，这是药物厂商喜欢用于工艺和测试设备的材料。优选设备配备着药物企业所要求的安全装置，诸如紧急停止开关和护板，后者可防护操作者不受来自移动的压力机推杆和来自破碎瓶器的伤害。
以下是实施本发明方法的真实设备一项实例的技术规范。其他一些技术规范系统是可能的并可以使优选设备适合某种用途的需要。
技术规范实例
所适应的瓶器4尺寸包括瓶器4直径，从1/2英寸到3.5英寸，以及瓶器4高度(包含瓶器4、弹性件12和瓶盖14)，以1英寸到7.25英寸。广为多样的瓶盖14风格和尺寸可以适应于各种特定的砧座12。包含8、11、13、16.5、20、28、30和32毫米(mm)的瓶盖14尺寸得到保障。5磅力至60磅力(lbf)范围内的余留密封力可以测出。
为测试瓶器4，操作者选定一个预期余留密封力(RSF)范围，其确定施加于开关16或瓶盖14的最大力。范围实例是：
Min.RSF         Max.RSF               Max力
5               15                    30
10              20                    40
15              25                    50
20              40                    70
30              60                    90
一如图1所示，有待测试的瓶器4安放在为瓶器4直径特定的瓶器夹具18中的底座20上。瓶器夹具18确保瓶器4对中在力传感器76上方(图10)。为瓶盖14尺寸和类型特定的砧座22安放在开关16的顶部上。砧座22的顶部是球形的以尽量减小瓶器4和瓶盖14不平行时带来的任何影响。当瓶器4准备好要测试时，操作者触动运行开关。数据收集、分析和报告过程在PLC 68的控制下自动进行。
启动压力机26，包括设定力读数为零。PLC 68指令马达控制器72促动马达总成74，朝向砧座22推进推杆24、接触砧座22和施加初始力给封合装置2。推杆24然后后退，从砧座22脱离，直至力下降到大约为零为止。推杆24然后以大约0.010英寸/秒(inches/sec)的缓慢速度朝向砧座22前行。PLC记录位置指示器78传送的推杆24的行程。PLC还记录由力传感器76传送的相应的力测定结果。力读数每0.001英寸或更小的行程自动地读取。力是以0.01lbf为单位来量度的。推杆24自动地前行，直至达到基于由操作者设定的RSF范围的最大力为止。一当达到最大力，推杆24从砧座22后退，直至推杆24返回其起始位置。
一些计算和数据分析是与数据收集一起同时由PLC 68实现的。余下的数据分析在最大力已经达到和推杆24返回其起始位置之后进行。测得的余留密封力(RSF)显示在压力机26上的用户界面70上，并通过串行80自动地将数据置放在计算机82上的输送页(spread sheet)上。
在此过程中检测出来的任何差误经由用户界面予以报告。当前确定的一些差误码是：
安全屏蔽未关闭
马达不在运转
暂停-发现无瓶器
暂停-直到收集数据后
暂停-收集数据，马达运转过慢
暂停-直到0力
过度力
到达限位开关
无余留密封力数据或者不良
中断超限差误
操作者取消操作
若干控制装置可供用于标定和研究目的，但不用在正常操作之中。一种控制装置触发一种其中力被连续地显示在用户界面70上的模式。这允许从事应变计放大器和马达控制器的标定。
为了研究或证实目的，一种专用的模式可供使用，即它可经由串行口80提供原始数据也有一些结果数据。这样将允许原始力数据被直接转储到计算机82的输送页。
本设备包括安全外壳以在未必可能的玻璃破碎或滑脱的情况下防护操作者，并让手指离开运动着的压力机。一种摇上/摇下的控制装置允许操作者凭手动上下移动推杆24。其他一些控制装置允许操作者删除任一数据读出序列。摇下功能受到最大允许力的限制以保护设备和药瓶。余留密封力读数是完全客观的，在测定过程中不包含任何操作者主观性。
上述发明可能具有许多不同的实施例。本申请意欲述及所有可能的实施全并只受限于以下各项权利要求之中所述者。

Claims (29)

1. 一种用于确定瓶器封合装置的余留密封力的方法，包括以下各步骤：
a.在密封后施加许多应变于所述封合装置，所述许多应变形成应变数据；
b.测定响应于每一所述许多应变由所述封合装置施加的许多应力，所述各应力形成应力数据，所述应变数据和所述应力数据形成一数据集合；
c.施用一算法于所述数据集合，所述算法用以确定代表在瓶器封合装置中达到所述余留密封力的所述应力的数值，所述算法利用所述数据集合的二次导数模拟极小值以确定所述余留密封力。
2. 按照权利要求1所述的方法，所述算法利用二次导数。
3. 按照权利要求2所述的方法，包括以下各补充步骤：
a.确定每一所述待选余留密封力的置信水平；以及
b.确定所述各置信水平中的最大者；
c.选定对应于所述最大置信水平的所述待选余留密封力。
4. 按照权利要求3所述的方法，所述确定所述置信水平包括：
a.确定许多置信因数；
b.综合考虑所述许多置信因数。
5. 按照权利要求4所述的方法，所述确定所述许多置信因数包括根据所述二次导数模拟极小值以及所述二次导数模拟的下一个最低极小值确定第一因数。
6. 按照权利要求4所述的方法，所述确定所述许多置信因数包括根据所述二次导数模拟极小值的数值以及二次导数模拟凹谷的宽度确定第二因数。
7. 按照权利要求4所述的方法，所述确定所述许多置信因数包括根据一次导数模拟局部极大值以及一次导数模拟局部极小值确定第三因数。
8. 按照权利要求4所述的方法，所述确定所述许多置信因数包括通过将每一所述各待选密封力与为所述数据集合导出的所有其他待选密封力进行比较来确定第四因数。
9. 按照权利要求4所述的方法，所述综合考虑所述许多置信因数包括计算所述各置信因数的几何均值。
10. 按照权利要求9所述的方法，还包括调整所述几何均值以计及数据可变性。
11. 按照权利要求10所述的方法，所述调整所述几何均值包括：
a.为所述二次导数模拟作出迟滞带；
b.根据所述数据关于所述迟滞带的所述可变性调整所述置信水平。
12. 按照权利要求11所述的方法，包括利用所述余留密封力控制过程的补充步骤。
13. 按照权利要求4所述的方法，所述二次导数模拟极小值出现在一应变关注范围之内。
14. 按照权利要求13所述的方法，所述应变关注范围位于由所述数据集合的一次导数模拟局部极大值与一次导数模拟局部极小值限定的各应变值之内。
15. 一种确定瓶器封合装置的余留密封力的设备，包括：
a.自动压力机，在密封后压紧所述封合装置；
b.可编程逻辑控制器，控制所述压力机；
c.位置编码器，传送许多应变数据给所述可编程逻辑控制器；
d.应力传感器，传送许多应力数据给所述可编程逻辑控制器，所述应变数据和所述应力数据形成一数据集合；
e.施用一算法于所述数据集合，所述算法用以确定代表达到所述余留密封力的所述应力的数值，所述可编程逻辑控制器予以编程从而利用所述数据集合的二次导数模拟极小值来确定所述余留密封力。
16. 按照权利要求15所述的设备，所述可编程逻辑控制器予以编程以针对每一许多数据平滑间距来确定所述二次导数模拟极小值从而形成许多待选余留密封力。
17. 按照权利要求16所述的设备，所述可编程逻辑控制器予以编程从而：
a.确定每一所述待选余留密封力的置信水平；
b.确定所述各置信水平之中的最高者；以及
c.选定对应于所述最高置信水平的所述待选余留密封力。
18. 按照权利要求17所述的设备，所述可编程逻辑控制器予以编程从而通过下述来确定所述置信水平：
a.确定许多置信因数；
b.综合考虑所述许多置信因数。
19. 按照权利要求18所述的设备，所述可编程逻辑控制器予以编程以根据所述二次导数模拟极小值和所述二次导数模拟的下一个最低极小值确定第一置信因数。
20. 按照权利要求18所述的设备，所述可编程逻辑控制器予以编程以根据所述二次导数模拟极小值的数值和二次导数模拟凹谷的宽度确定第二置信因数。
21. 按照权利要求18所述的设备，所述可编程逻辑控制器予以编程以根据一次导数模拟局部极大值和一次导数模拟值局部极小值确定第三置信因数。
22. 按照权利要求18所述的设备，所述可编程逻辑控制器予以编程以通过将每一所述待选密封力和为所述数据集合导出的所有其他待选密封力进行比较来确定第四置信因数。
23. 按照权利要求18所述的设备，所述可编程逻辑控制器予以编程以通过计算所述各置信因数的几何均值来综合考虑所述各置信因数。
24. 按照权利要求23所述的设备，所述可编程逻辑控制器予以编程以调整所述几何均值以便计及数据可变性。
25. 按照权利要求24所述的设备，所述可编程逻辑控制器予以编程以通过下述调整所述几何均值以便计及数据可变性：
a.为所述二次导数模拟作处迟滞带；
b.根据所述数据关于所述迟滞带的所述可变性调整所述置信水平。
26. 按照权利要求15所述的设备，所述可编程逻辑控制器予以编程以确定在一应变关注范围内的所述二次导数模拟极小值。
27. 按照权利要求26所述的设备，所述可编程逻辑控制器予以编程以确定由所述数据集合的一次导数模拟局部极大值和一次导数模拟局部极小值所限定的应变值之内的所述应变关注范围。
28. 一种用于估算瓶器封合装置的余留密封力的方法，包括以下各步骤：
a.施加许多应变于所述封合装置，所述许多应变形成应变数据；
b.测定响应于每一所述许多应变由所述封合装置施加的许多应力，所述各应力形成应力数据，所述应变数据和所述应力数据形成一数据集合；
c.施用一算法于所述数据集合，所述算法确定余留密封力；
d.所述算法利用所述数据集合的二次导数模拟最小值以确定所述余留密封力。
29. 一种估算瓶器封合装置的余留密封力的设备，包括：
a.自动压力机，压紧所述封合装置；
b.可编程逻辑控制器，控制所述压力机；
c.位置编码器，传送许多应变数据给所述可编程逻辑控制器；
d.所述可编程逻辑控制器予以编程以将一算法应用于所述数据集合从而确定余留密封力；
e.所述可编程逻辑控制器予以编程以利用所述数据集合的二次导数模拟最小值以确定所述余留密封力。
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