CN101287981A - 检测容器内的异物的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种检测容器内异物(3)的存在情况的设备。该设备包括：用于移动容器(2)以使其处于一个特征位置的装置(4)，在该特征位置中存在的异物(3)位于该容器的限制区域(5)之外；用于移动容器以使其处于另一个特征位置的装置，在该另一个特征位置中存在的异物位于容器的所述限制区域(5)之内；第一和第二图像拍摄系统(10)，其适合于在该容器处于特征位置时产生该容器的限制区域(5)的至少一个图像；以及用于处理与分析图像拍摄系统(10)所产生的图像以确定异物是否存在的单元。

Description

检测容器内的异物的方法和设备
技术领域
本发明涉及检查包含特别具有透明或半透明性质的液体的、半透明或透明的中空物体或物品的技术领域。
更具体而言，本发明的目的在于检查此类容器，以便检测容器内密度大于液体的一般意义上的异物的存在情况。
本发明的目的特别有利地适用于检测容器如由玻璃制成的瓶子内可能存在的玻璃碎片。
背景技术
在上述优选的应用领域中，产生了对瓶子进行检查以找出可能存在的玻璃碎片的需求。在现有技术中，已有旨在使玻璃碎片在容器内运动的第一种检测类型(category)。由此，在文献WO 96/18883中提出这样一种检测方法，其中使瓶子倒置以使碎片在液体内运动。在短时间间隔内持续拍摄图像，从而通过差异可观察到碎片的移位。
这种技术的主要缺点在于以下事实：为了考虑到碎片的下落，应当在较长的时间间隔期间内监控图像拍摄区(image shooting area)。这种约束或导致工作速度极慢，或需要许多图像拍摄和大量的照相机。而且，这种检测基于图像的差异，而这些图像可被证明对与实际产业条件如液体中的气泡或瓶壁上的液滴有关的干扰(noise)非常敏感。
现有技术中具有第二种检测类型，其旨在将存在的玻璃碎片放置于限制区域(confinement area)中，以便将检查限制在该限制区域内。由此，法国专利申请FR 2725274描述了一种设备，其应用用于使瓶子移动的装置，使瓶子进行一系列运动，以使异物能够位于不带雕刻的稳定区域内，即瓶子的肩部。这种方案被证明不易适用于未带有非常明显的肩部的瓶子。而且，施加于异物的离心力阻止其保持在观测的稳定区域中。还发现，使异物位于该区域中所需要的时间使这种方法不能用于高检查速度。
具有相同的目的，美国专利4,209,802提出了使容器相对于竖向倾斜约为45°的角度，以确保将异物限制在作为容器底部的一部分的检查区域内。容器的检查区域被照射，而通过容器透射的光由照相机收回(recover)，对照相机所提供的视频信号进行分析以确定是否存在异物。应当考虑到，异物的限制区域与包含许多雕刻或标记的瓶子的一部分，如槽口、编码珠(codepearl)或模缝线(molding joint)相对应。因此，该专利所提出的技术并不能提供位于瓶底的异物与瓶子上所形成的各种标记之间的可靠区分，这导致不包含异物的瓶子成为不合格品。
对现有技术的多种方案的分析显示出需要这样一种技术：利用该技术，可用高检查速度来检测容器内异物的存在情况，并消除与容器上多个标记的存在显著相关的错误检测。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种以高检查速度来安全可靠地检测容器内异物的存在情况、并避免不包含异物的容器被淘汰的方法。
为了实现这一目的，该检测方法包含以下步骤：
选择容器区域，即所谓的限制区域，存在的异物由于重力作用而被引入该限制区域中；
移动该容器，以使存在的异物位于限制区域之外；
当容器处于(occupy)使存在的异物位于该限制区域之外的特征位置时，拍摄该限制区域的至少一个图像；
移动该容器以使异物位于限制区域内；
当容器处于使存在的异物位于该限制区域内的另一个特征位置时，拍摄该限制区域的至少一个图像；以及
分析所拍摄的图像，以便检测容器内异物的存在情况。
根据第一可选实施例，该方法包括首先移动容器以使异物位于限制区域之外，然后移动该容器以使异物位于限制区域之内。
根据第二可选实施例，该方法包括首先移动容器以使异物位于限制区域之内，然后移动该容器以使异物位于限制区域之外。
例如，该方法包括使异物位于瓶子的限制区域内，如底缘、肩部、塞内。
有利地，该方法包括通过在图像中显示容器的一部分的方式来拍摄限制区域的图像。
根据本发明的特征，该方法包括移动容器以便通过使容器经历相反方向的摇摆运动而使异物位于限制区域之外和限制区域之内。
本发明的另一个目的在于提出一种以高检查速度来安全可靠地检测容器内异物的存在情况、并避免不包含异物的容器被淘汰的设备。
为了实现这一目的，根据本发明的设备包括：
用于移动容器以使其处于一个特征位置的装置，在该特征位置中存在的异物位于用于限制所述异物的容器区域之外；
用于移动容器以使其处于另一个特征位置的装置，在该另一个特征位置中存在的异物位于该容器的限制区域内；
第一图像拍摄系统，其适合于在该容器处于一个特征位置时拍摄该容器的限制区域的至少一个图像；
第二图像拍摄系统，其适合于在该容器处于另一个特征位置时拍摄该容器的限制区域的至少一个图像；以及
用于处理与分析图像拍摄系统所拍摄的图像以确定异物是否存在的单元。
有利地，用于移动容器以使其处于一个特征位置的装置适合于使容器相对于竖向倾斜预定角度α，而用于移动容器以使其处于另一个特征位置的装置适合于使容器相对于竖向倾斜一与所述预定角度α符号(sign)相反的角度。
还有利地，各图像拍摄系统的观察轴相对于容器的纵向轴线倾斜数值相等、符号相反的角度。
根据示例性实施例，各图像拍摄系统包括分别设置在容器的两侧、并适合于通过透射来检测缺陷的照相机和照射源(illumination source)。
根据另一示例性实施例，各图像拍摄系统包括适合于通过反射来检测缺陷的照相机和照射源。
根据优选的可选实施例，用于移动容器的装置包括圆盘传送带(carousel)，其围绕竖直轴转动并设有一组用于夹持沿径向分布的容器的夹持装置，夹持装置的移位受到控制以使各容器在一圈内处于两个特征位置，在这两个位置中，存在的异物位于限制区域之内或该限制区域之外。
附图说明
通过阅读以下参考附图所进行的描述，本发明的各种其他的特征将变得清楚，所述附图示出了本发明的目的的非限制性实例和实施例。
图1和图2为说明根据本发明的检测设备的原理的示意图。
图3和图4分别为当容器处于图1和图2所示的特征位置时所拍摄的图像的实例的视图。
图5为根据本发明的设备的示例性实施例的视图。
具体实施方式
从图1和图2可清楚地看出，根据本发明的设备1设计成允许对由透明或半透明材料、如玻璃制成的中空物品或容器2进行检查。在以下所述的优选实施例中，所检查的容器为由玻璃制成的瓶子，但应当考虑到本发明可扩展到任何用于液体的包装，所述包装作为包装构成材料具有透明或半透明的性质。根据本发明的设备设计成用于检测容器内异物3的存在情况，所述异物的密度通常大于所述液体的密度。本发明的目的被认为特别有利于、但并不限于用于检测作为异物的玻璃碎片，而是应当考虑到，本发明的目的允许对异于液体且密度大于所述液体密度的、任何类型的物体进行检测。
优选地，根据本发明的检测设备1在位于装瓶站(bottling station)下游的检查站处，设置在用于容器2的输送链上。
根据本发明，设备1包括用于移动容器2以使其处于第一特征位置的装置4，该第一特征位置即所谓的带有异物的位置，如图1所示，在该第一特征位置中存在的异物3位于用于限制异物3的区域5内。应当考虑到，限制区域5与存在于容器内的异物3由于重力作用而被引入的容器区域相对应。在所示的实例中，所选择的限制区域5位于容器的本体6与底部7的接合处(又称为底缘)。更具体而言，限制区域5与底缘的一部分相对应，底缘的该部分在该底缘的一部分周长上延伸，其延伸距离小于容器的半个周长。当然，可选择另一个限制区域5，异物3在该限制区域中由于重力作用而被传送。因此，限制区域5可选择为与容器的肩部或塞相对应，在容器的倒置状态下，异物由所述容器的肩部或塞来支撑。
移位装置4通过任何机械装置来实现，利用该装置，可确保在输送线上容器2从竖直位置到达第一特征位置，在该第一特征位置中，存在于容器内的异物3位于所选择的限制区域5内。
有利地，利用移位装置4，容器可相对于竖向倾斜一预定角度α，该角度α形成在竖向与瓶子的纵向对称轴之间。例如，角度α包含在10°与80°之间，优选约为50°。容器2的倾斜导致可能存在的异物3朝向容器的底部转移以停留(settle)在限制区域5内。从图1中可清楚地看出，对于容器2的第一特征位置而言，限制区域5与底缘的位于最低高度的部分相对应。
应当理解，容器2倾斜，以便在异物3转移的最长时间终结时，容器位于待检查的位置。通过倾斜容器2，异物3可位于稳定区域，即瓶子的底缘。对限制区域5进行检查足以检测到可能存在的异物，所述异物在重力的作用不可避免地被引入容器的底部。应当指出，限制区域5相对受到瓶子尺寸的限制。
根据本发明的另一个特征，设备1包含第一图像拍摄系统10，其适合于在容器处于如图1所示的第一特征位置时，拍摄该容器的限制区域5的至少一个图像I1。该第一图像拍摄系统10包括任何已知类型的照射源11以及至少可观测到限制区域5的、任何类型的视频照相机12。
在所示的实例中，照相机12和照射源11分别位于容器2的两侧。照相机12具有观察轴X，该观察轴相对于容器的纵向轴线倾斜角度β，该角度β例如包含在90°与135°之间。在该实例中，通过透射(transmission)来检测异物3。因此，照射为透射型，以便通过光由于吸收或折射作用的衰减来显示异物3。当然，也可采用反射照射，其包括照射异物，所述异物朝向照相机反射光。根据另一个可选的实施例，可期望应用反射照射和透射照射两者。
当容器内存在的异物3不可避免地位于限制区域5中时，第一图像拍摄系统10允许拍摄至少一个图像。从图3可以清楚地看出，限制区域5的图像I1示出存在的异物3。根据优选实施例的特征，照相机12相对于该容器设置为使得所拍摄的图像I1示出容器2的一部分，如与容器的本体6与底部7之间的接合处相对应的容器壁或容器2所配备的塞。因此，该图像示出液体与容器之间的交界区域，从而使容器的显露在图像上的部分形成图像处理的参考区域。
根据图2中特别示出的本发明的另一特征，该设备1包含用于移动容器以使其处于第二特征位置的装置4′，该第二特征位置即所谓无任何异物的位置，在该第二特征位置中，存在的异物3位于所选择的限制区域5之外。有利地，利用移位装置4′，容器可相对于竖向倾斜预定角度α1，该角度α1的符号与将容器放置在第一特征位置时所选择的角度α相反。角度α1的值可以与α的值相同或相异，例如角度α1可约为一15°。
应当考虑到，移位装置4′适合于使容器内存在的异物3由于重力作用而被引入一个不同于所选择的限制区域5的定位或收回区域(recovery area)5′。在图2所示的实例中，用于收回异物3的收回区域5′与底缘的一个部分相对应，底缘的该部分位于底缘的与限制区域5相对应的部分相反的位置处。从图2中可以更特别清楚地看到，在容器的第二特征位置中，限制区域5与底缘的位于最高高度的部分相对应，而收回区域5′与底缘的位于最低高度的部分相对应。因此，限制区域5与收回区域5′是分开的。
设备1还包括第二图像拍摄系统20，其适合于在容器处于如图2所示的第二特征位置时拍摄容器的限制区域5的至少一个图像。该第二图像拍摄系统20包含任何已知类型的照射源21和任何已知类型的视频照相机22。在所示的实例中，将照相机22和照射源21分别位于容器的两侧，以便通过透射检测异物。当然，可将第二图像拍摄系统20设置为包括可与利用透射的照射源相关联的、利用反射的照射源。照相机22具有观察轴X1，该观察轴X1相对于容器的纵向轴线倾斜角度β1，该角度β1与角度β数值相同但符号相反。
当存在的异物3不可避免地位于所选择的限制区域5之外时，利用第二图像拍摄系统20可拍摄至少一个图像。从图4中可清楚地看出，限制区域5的图像I2中并不包含异物3。当然，在容器处于第二特征位置时，照相机22拍摄限制区域5的图像，该限制区域5与容器处于第一特征位置时所拍摄的限制区域5相同。因此，图像I1中出现的容器2的同一部分在图像I2中出现。除了异物3之外，图像I2与图像I1相同。
为了确定容器内是否存在异物，根据本发明的检测设备1还包括用于处理与分析图像拍摄系统10、20所拍摄的图像的单元。该单元并未示出，其包括处理与分析在容器的两个特征位置所拍摄的图像I1和I2的装置。这些装置对所拍摄的图像进行比较以检测是否存在异物3。
上述的设备1允许应用从前述说明中直接得出的检测方法。
应当考虑到，选择容器区域，即所谓的限制区域5，使容器2内存在的异物3由于重力作用而不可避免地被引入该限制区域5中。在所示的实例中，限制区域5与容器的底缘的一部分相对应。
该方法包括移动容器2以使存在的异物3位于限制区域5内(图1)。该方法包括当容器处于该第一特征位置时拍摄限制区域5的至少一个图像，在该第一特征位置中存在的异物3位于限制区域5内。由此得到示出异物3的存在情况的图像I1。
根据优选实施例特征，在限制区域位于容器颈部的情况下，拍摄图像要考虑容器的至少一个部分，即容器的壁部分或塞部分。
根据本发明的方法还包括移动容器以使存在的异物位于所选择的限制区域5之外。从图2中可以更特别清楚地看到，异物3因而位于底缘的另一部分，即收回区域5′，该收回区域5′与限制区域5是分开的。然后，当容器处于使存在的异物3位于限制区域5之外的第二特征位置时(图2)，拍摄限制区域5的至少一个图像I2。从图4中可清楚地看出，所拍摄的图像I2与图像I1中出现的容器的同一区域相对应，但图像I2中没有异物3。
然后，分析所拍摄的图像I1、I2，以便检测容器2内异物的存在情况。在所拍摄的图像示出容器的同一部分且示出第一张图像I1中可能包括的异物3的情况下，通过比较分析两张图像，即可揭示是否存在异物3。图像分析可包括比较这些图像的差别，或提取每张图像的(几何和光度)特征以便随后对这些特征进行比较。应当指出，不含有任何异物的图像I2可作为参照图像。
在前述说明中，该方法旨在首先移动容器2以使存在的异物3位于限制区域5内，然后移动容器2以使存在的异物3位于该限定区域之外，即位于收回区域5′中。
根据优选实施例特征，应当指出：该方法包括首先移动容器2以使存在的异物3位于限制区域5之外，即位于收回区域5′中(图2)；然后移动容器2以将存在的异物3位于该限定区域5内(图1)。
图5示出应用根据本发明的方法的设备的示例性实施例。从图5中可以更特别清楚地看到，设备1包含围绕竖直轴A转动的圆盘传送带，该传送带设有一组夹具31作为移位装置4、4′，所述夹具一个挨一个地沿周向分布与安装，以便各自通过例如容器2的颈部来夹持容器2。该设备包括入口站(inlet station)32，其适合于依次将容器2引入直立状态以便由夹具31夹持。该设备还包含与入口站相邻的出口站(outlet station)33，该出口站允许一方面将含有异物的容器传递到排出口34，另一方面将不含有任何异物3的容器传递到出口运输带35。
在入口站32与出口站33之间，容器2依次经过固定的图像拍摄系统20、10之前。由此，控制夹具31的移位，以便在圆盘传送带的一圈之内，各容器2均处于上述所限定的两个特征位置。于是，移动各容器2使其在倾斜位置下放置在图像拍摄系统20之前，从而使存在的异物3可位于限制区域5之外，即进入收回区域5′(图2)，以便随后将容器一直移动到图像拍摄系统10，此时存在的异物3位于限制区域5(图1)内。于是，各容器2经历了沿相反方向的摇摆运动。当然，容器2从图像拍摄系统10、20的上游还要经历各种运动以使所有存在的异物3不可避免进入或离开所选择的限制区域5。
由于在不脱离本发明范围的情况下可做出各种改型，因此本发明并不局限于所述与所示的各个实例。

Claims (12)

1.一种用于检测包含液体的透明或半透明容器(2)内异物(3)的存在情况的方法，所述异物的密度大于所述液体的密度，所述方法包括以下步骤：
选择一个容器区域，即所谓的限制区域(5)，存在的异物由于重力作用而被引入所述限制区域中；
移动所述容器以使所述存在的异物(3)位于所述限制区域(5)之外；
当所述容器处于使所述存在的异物位于所述限制区域之外的特征位置时，拍摄所述限制区域(5)的至少一个图像(I2)；
移动所述容器以使所述异物位于所述限制区域(5)内；
当所述容器处于使所述存在的异物位于所述限制区域(5)之内的另一个特征位置时，拍摄所述限制区域(5)的至少一个图像(I1)；以及
分析所拍摄的图像(I1、I2)，以便检测所述容器内异物的存在情况。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：首先移动所述容器(2)以使所述存在的异物(3)位于所述限制区域(5)之外，然后移动所述容器(2)以使所述存在的异物(3)位于所述限制区域(5)之内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：首先移动所述容器(2)以使所述存在的异物(3)位于所述限制区域(5)之内，然后移动所述容器(2)以使所述存在的异物(3)位于所述限制区域(5)之外。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：使所述异物(3)位于瓶子的限制区域(5)内，如底缘、肩部或塞内。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：通过在图像中显示所述容器的一部分的方式来拍摄所述限制区域(5)的图像(I1、I2)。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：移动所述容器(2)以便通过使所述容器经历相反方向的摇摆运动而使所述异物(3)位于所述限制区域(5)之外和所述限制区域(5)之内。
7.一种用于检测包含液体的透明或半透明容器(2)内异物(3)的存在情况的设备，所述异物的密度大于所述液体的密度，所述设备包括：
用于移动容器(2)以使其处于一个特征位置的装置(4)，在所述特征位置中存在的异物(3)位于所述容器(2)的用于限制所述异物的限制区域之外；
用于移动容器(2)以使其处于另一个特征位置的装置(4′)，在所述另一个特征位置中，存在的异物位于所述容器的所述限制区域(5)内；
第一图像拍摄系统(10)，其适合于在所述容器处于一个特征位置时拍摄所述容器的限制区域(5)的至少一个图像(I1)；
第二图像拍摄系统(20)，其适合于在所述容器处于另一个特征位置时拍摄所述容器的限制区域的至少一个图像(I2)；以及
用于处理与分析所述图像拍摄系统(10、20)所拍摄的图像(I1、I2)以确定异物是否存在的单元。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述用于移动容器(2)以使其处于一个特征位置的装置(4)适合于使所述容器相对于竖向倾斜预定角度(α)；而用于移动容器以使其处于另一个特征位置的装置(4′)适合于使所述容器相对于竖向倾斜一与所述预定角度α符号相反的角度(α1)。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述图像拍摄系统(10、20)的各观察轴相对于所述容器的纵向轴线分别倾斜数值相等、符号相反的角度。
10.根据权利要求7或9所述的设备，其特征在于，各图像拍摄系统(10、20)包括分别设置在所述容器的两侧、并适合于通过透射来检测缺陷的照相机(12、22)和照射源(11、21)。
11.根据权利要求7、9或10所述的设备，其特征在于，各图像拍摄系统(10、20)包括适合于通过反射来检测缺陷的照相机(12、22)和照射源(11、21)。
12.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，用于移动容器的装置(4、4′)包括围绕竖直轴转动的圆盘传送带，所述圆盘传送带设有一组用于夹持沿径向分布的容器的夹持装置(31)，所述夹持装置(31)的移位受到控制以使各所述容器在一圈内位于两个特征位置，在所述两个特征位置中，存在的异物(3)位于所述限制区域(5)之内或所述限制区域(5)之外。
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