CN101988906A - 用于检测灌装容器中的异物的检查装置和检查方法 - Google Patents

用于检测灌装容器中的异物的检查装置和检查方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于检测灌装容器中的异物的检查装置和检查方法。由于检查装置包括至少一个检查相机、一个用于至少一段一段地直线传送容器的传送装置和至少一个用于使容器振动的振动装置，无需对容器进行复杂的加速和减速就可以使容器中的异物运动，并且可以由甚至处于静止的相机位置的检查相机将运动记录为单幅图像并且进行比较。与转动型机器相比，装置的构造所占据的空间更少且复杂性更小，对异物的检测比传统的直线型机器更可靠。

Description

用于检测灌装容器中的异物的检查装置和检查方法
技术领域
本发明涉及用于检测灌装容器中的异物的检查装置和检查方法。
背景技术
在诸如玻璃瓶或塑料瓶等容器中装入饮料的过程中，可能有必要检查灌装和密封容器中是否存在异物。这里，检测诸如透明的玻璃碎片等小的颗粒是特别困难的。由于容器的底部经常具有擦伤痕迹或刮痕，因此，经常不能清楚地识别玻璃碎片。
对于该问题，从WO 2004/053471A1中已知：在第一回转装置(carousel)上通过转动使瓶子中的内装物进入运动状态，随后使瓶子迅速减速，并且在瓶子中的内装物仍在运动的状态下从下方获得瓶底的暗场像(dark field image)。可以由静止的相机或与瓶子一起转动的相机获得在该暗场像中明亮地显现的异物。虽然具有该特性的装置也能够可靠地检测小的颗粒，然而，这种类型的装置非常复杂并且非常占空间。另外，这种类型的装置仅适用于旋转对称的瓶子。
为了避免用于待检查的瓶子的转动和减速(retardation)的设备方面的费用和时间，DE 10 2004051961A 1示教了：由振动装置使瓶子内装物处于运动状态。然而，该装置也被设计为具有进给星形轮和排出星形轮的转动机器。另外，需要为回转装置上的每个瓶子位置设置相机。
WO 02/01207A 1说明了具有直线型构造的检查装置，该检查装置使带站(belt station)中的容器转动，然后引导容器通过位于侧面的一排相机。这些相机供给被触发的单幅图像，然后在评价单元中比较这些图像。然而，难以快速地使瓶子加速和再次减速，并且难以在带站中精确地引导瓶子，这意味着不能以充分的可靠性和精度检测异物。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有高的检测精度和简单构造的紧凑型检查装置以及适当的检查方法。
利用如下装置来实现上述目的：该装置具有至少一个检查相机、一个用于至少一段一段地直线传送容器的传送装置和至少一个用于使容器振动的振动装置。
特别地，由于容器也可以在直线型机器中侧向振动的事实，无需对容器进行复杂的加速和减速就能够使容器中的异物处于运动状态。这些异物被记录(register)在由甚至处于静止的相机位置的检查相机获取的单幅图像中并且通过比较这些图像而被检测到。这样，不需要通常占据空间且构造复杂的转动型机器。与传统的检查装置相比，该直线型检查装置的错误的不利检验结果的比例显著降低。
优选地，振动装置包括：至少一个振动器，其用于产生振动；和周向运转(circumferentially running)的传递带，其用于向容器传递振动。这有利于振动向正在移动通过振动器的容器侧壁的有效传递。
优选地，振动器是非平衡式马达。这样，能够以简单且经济的方式产生振动，并且可选地，可以在一个振动装置中组合多个振动器。
对于特别有利的实施方式，振动装置包括与振动器和传递带接触的滑轨和/或辊单元。这样，能够固定地配置振动器，可以使传递到正在通过的带的振动和作用于传递带的摩擦力最小化。
优选地，设置从大致相反的方向作用于容器的侧壁的至少两个振动装置。这样，振动向容器的传递特别有效。
在特别有利的实施方式中，传送装置包括在各种情况下以离地的方式保持容器的一对上侧引导带和一对下侧引导带，振动装置被设置成向位于所述一对上侧引导带之间和/或所述一对下侧引导带之间的容器传递振动。这样，振动装置能够以简单且节约空间的方式被整合在直线型离地传送装置中。
优选地，引导带对振动装置的振动频率的振动具有减振效果。这防止了振动向检查装置的基架的不期望的传递。
优选地，检查相机被配置成能够从下方拍摄容器底部的暗场像。这有利于异物的特别高对比度的显示并且确保了限定的光学检验平面。
在特别有利的实施方式中，沿传送装置的传送方向一个在另一个之后地配置至少两个检查相机，并且检查相机的摄像区域彼此重叠。这样，可以产生连续序列的单幅图像，由此，在比较这些单幅图像期间容器底部的变化表示运动的异物。
优选的实施方式还包括：检查装置包括至少一个照明装置，所述照明装置在振动装置的下方、特别是在传送装置的下方从侧向照明容器。这样，能够特别有效地照射异物，并且经由异物上的光束偏转使异物可见。
优选地，照明装置是连续光源。在该情况下，相机的触发可以独立于光源以优化图像获取。
优选地，设置至少两个照明装置，所述至少两个照明装置形成在两侧照射容器的光通路。这样，容器底部能够被特别均一地照明。
特别有利的实施方式还包括评价单元，检查装置包括控制-评价单元和转移装置，所述控制-评价单元用于通过比较来自检查相机的图像数据来检测异物，所述转移装置用于转移有缺陷的容器。这样，可以确保仅没有缺陷的容器被进一步处理。
此外，由如下的检查方法来解决上述问题，该检查方法包括如下步骤：a)至少一段一段地直线传送容器；b)使容器侧壁振动，以使位于容器底部的异物运动；和c)获取已经被异物偏转并用以产生图像的光(L)。由于容器在直线型机器中被侧向振动的事实，无需对容器进行复杂的加速和减速就可以使容器底部的异物移动，并且这些异物由甚至处于静止的相机位置的检查相机记录为单幅图像中并进行比较。这样，不需要通常占据空间且构造复杂的转动型机器。
优选地，在步骤c)中单次拍摄容器底部的触发暗场，并且所述方法还包括如下步骤：d)评价所获得的图像数据，其中，在各种情况下，为容器底部指定作为评价区域(ROI)的图像部，并且相互比较来自指定的评价区域(ROI)的图像数据，以基于所比较的图像数据的差异来检测异物；和e)如果在容器中检测到至少一个异物，则废弃所述容器。
这样，有利于异物的高对比度的显示。另外，减少了用于评价图像数据所需的时间，从而，能够增加每次检查可能的单幅图像的数量，有利于提高检测概率(probability)和精度。
附图说明
在附图中示出了优选的实施方式。下面示出了：
图1是根据本发明的检查装置的示意性俯视图；
图2是图1的装置沿剖面线A-A的示意性剖视图。
具体实施方式
如可以从图1和图2看出的那样，根据本发明的检查装置1被设计成具有直线型传送部2的直线型机器并且该检查装置1包括具有一对上侧引导带4a、4b和一对下侧引导带5a、5b的传送装置3，由此为清楚起见，省略了引导带4a、4b和引导带5a、5b在传送部2的区域中的支撑(abutment)，在图1中仅示出了相关联的偏转辊(deflection roller)。在引导带4a、5a和引导带4b、5b之间设置另外一对传递带6a、6b(在俯视图中被上侧引导带4a、4b遮蔽)，该对传递带6a、6b被配置成与引导带4a、4b和引导带5a、5b基本上平行并且与他们一起运转。该另外一对传递带6a、6b是具有滑轨9和固定的振动器8的振动装置7的构成部分，并且该另外一对传递带6a、6b将振动传递到待检查的诸如玻璃瓶或塑料瓶等灌装容器10。
引导带4a、4b和引导带5a、5b均以离地的方式保持至少一个容器10，并且将其传送通过光通路11并且通过检查相机15，该光通路11由彼此相对配置的两个侧向照明单元13构成，该检查相机15拍摄容器底部10a的暗场像或可能出现于容器底部10a上的诸如玻璃碎片等异物17的暗场像。
容器10经由第一输送带18传送到检查装置1并且由第二输送带19运送离开而被传递到诸如传统的推动器等转移装置(diversion device)21，用于转移有缺陷的容器10。该检查装置还包括控制-评价单元23，该控制-评价单元23用于控制相机15、评价由相机15产生的图像数据并且基于检查结果控制转移装置21。然而，为此也可以设置分离单元。
振动装置7在两侧与容器10接触，将振动传递通过容器壁10b，并且可选地将振动传递到位于容器底部10a的异物17，这样使异物17处于运动状态。位于传送方向的两侧的振动装置7有利于将振动特别有效地传递到容器10。然而，也可以仅在传送部2的一侧设置振动装置7。检查装置1还适用于非旋转对称型容器10，特别适用于截面具有平坦侧面10b的容器，诸如具有大致矩形的容器截面的容器，其中传递带6a、6b在该平坦侧面10b上能够接触较大的区域。
振动装置7优选被减振地(vibration-damped)支撑在检查装置1上，使得振动被有选择地传递到容器10。
振动装置7包括至少一个振动器8，其例如是非平衡式马达形式；以及滑动带9和/或辊机构9’(未示出)，各传递带6a、6b经由滑动带9和/或辊机构9’而在低摩擦下运转。滑动带9例如可以由诸如PTFE等具有低的摩擦系数的塑料制成。滑动带9或辊机构9’和/或振动器8可以由弹力(spring force)张紧并且将传递带6a、6b压靠于容器10，以确保振动的良好传递。还可以如下构思：由位于传递带6a、6b与容器10之间的接触点处的加湿装置(未示出)来改进振动传递。
振动器8优选地产生10kHz至50kHz范围中的频率，特别地是20kHz至40kHz范围中的频率，优选地产生30kHz的频率。高于听觉频率范围的频率是特别有利的。如果需要，振动器8也可以组合不同频率。振动器8的数量可以与所示出的示例不同。
传递带6a、6b优选地由如下材料制成：该材料将振动器8的频率范围的振动特别良好地向容器10传递。
相反地，引导带4a、4b和引导带5a、5b优选地含有如下材料：该材料特别良好地衰减所产生的振动的频率范围中的振动。有利地，可以在引导带4a、4b和引导带5a、5b上、特别是在朝向容器10的一侧设置减振层，例如泡沫层。
照明单元13包括例如沿传送方向一个在另一个之后地配置的多个发光二极管，并且优选地以距离容器10的距离相同的方式被配置于传送部2的两侧，特别地被配置成紧邻容器底部10a。为了特别有效地照明容器的底部区域中的颗粒17，照明单元13优选被配置在下侧引导带5a、5b的下方。照明单元13也可以被配置在下侧引导带5a、5b与传递带6a、6b之间的位置。
利用照明单元13，例如红外光等具有不同波长的定向光可以通过容器侧壁10b进入到灌装容器10的内侧。在照明单元13中，可以构思发光二极管的混合配置，由此根据容器的类型和/或灌装材料的类型可以有选择地操作单个发光二极管以发出一定波长的光。照明单元13优选地发出连续光，以能够在任意时间点获得图像。然而，也可以构思为相机15配置同步脉冲照明单元13。
相机15被定位成使得可以从下方拍摄被保持于地面的上方的容器10的图像。有利地，相机15被聚焦于可能存在异物17的容器底部10a或容器底部10a的稍微上方的区域。在取像(imaging)光束路径中，可以设置偏转镜(未示出)用于使光束侧向偏转例如90度，从而相机15可以不被配置在传送部2的正下方，而是与侧面对齐，以防止污染和/或损坏相机15。
相机15的数量不限于所示出的示例，并且相机15的取像区域彼此重叠使得可以产生容器底部10a的连续序列的单幅图像。为了实现该目的，由控制-评价单元23以适当的方式触发相机15。可以由例如4∶1帧抓取器(4-to-1frame grabber)来获得图像数据，利用该帧抓取器，四个相机15被连接到控制-评价单元23的共用计算处理器。然而，也可以仅设置一个相机15。
控制-评价单元23仅评价单次拍摄的图像数据的一部分，即评价为瓶底10a指定的评价区域ROI(感兴趣区)(未示出)，例如圆形图像部。这意味着控制-评价单元23仅在评价区域ROI中搜索移动的结构或异物17。这减少了评价单次拍摄所需的时间并且增加了每次容器检查的可能的拍摄次数。这样，增加了能够记录和检测到诸如在图2中由虚线L所指示的异物17上的光反射的可能性，由此也提高了异物检测的精度或可靠性。
利用根据本发明的检查装置，可以采用以下方法：
待检查的灌装容器10被从第一输送带18连续地进给、一个在另一个之后地以在地面上方的方式连续通过直线型传送部2、并且被振动装置7施加kHz范围内的振动。振动使底部附近的颗粒17处于运动状态并且在容器底部10a附近跳动。在该处理过程中，侧向入射光被颗粒17偏转向相机15，相机15拍摄容器底部10a的触发图像并且所拍摄的触发图像被传送到控制-评价单元23。这里，互相比较容器10的相机图像的与容器底部10a对应的图像部，特别是比较评价区域ROI。评价区域ROI中的图像差异被检测作为移动颗粒，并且有缺陷的容器10被转移使得仅无缺陷的容器10被传送以进行进一步处理。
与转动型机器相比，根据本发明的装置1明显更紧凑并且更经济。此外，以这种方式还可以检查非旋转对称形的瓶子。与传统的直线运行型检查装置相比，对异物17的检测更精确并且更可靠。

Claims (15)

1.一种检查装置(1)，其用于检测灌装容器(10)中的异物(17)，其具有：
至少一个检查相机(15)；
传送装置(3)，其用于至少一段一段地直线传送所述容器(10)；和
至少一个振动装置(7)，其用于使所述容器(10)振动。
2.根据权利要求1所述的检查装置，其特征在于，所述振动装置(7)包括：至少一个振动器(8)，其用于产生振动；和周向运转的传递带(6a、6b)，其用于向所述容器(10)传递振动。
3.根据权利要求2所述的检查装置，其特征在于，所述振动器(8)是非平衡式马达。
4.根据权利要求2或3所述的检查装置，其特征在于，所述振动装置包括与所述振动器(8)和所述传递带(6a、6b)接触的滑轨(9)和/或辊单元(9’)。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的检查装置，其特征在于，设置从大致相反的方向作用于所述容器(10)的侧壁(10b)的至少两个振动装置(7)。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的检查装置，其特征在于，所述传送装置(3)包括在各种情况下以离地的方式保持所述容器(10)的一对上侧引导带(4a、4b)和一对下侧引导带(5a、5b)，所述振动装置(7)被设置成向位于所述一对上侧引导带(4a、4b)之间和/或所述一对下侧引导带(5a、5b)之间的所述容器(10)传递振动。
7.根据权利要求6所述的检查装置，其特征在于，所述引导带(4a、4b、5a、5b)衰减所述振动装置(7)的振动频率的振动。
8.根据前述权利要求中的至少一项所述的检查装置，其特征在于，所述检查相机(15)被配置成能够从下方拍摄容器底部(10a)的暗场像。
9.根据前述权利要求中的至少一项所述的检查装置，其特征在于，沿所述传送装置(3)的传送方向一个在另一个之后地配置至少两个检查相机(15)，并且所述检查相机(15)的摄像区域彼此重叠。
10.根据前述权利要求中的至少一项所述的检查装置，其特征在于，所述检查装置包括至少一个照明装置(13)，所述照明装置在所述振动装置(7)的下方、特别是在所述传送装置(3)的下方从侧向照明所述容器(10)。
11.根据权利要求10所述的检查装置，其特征在于，所述照明装置(13)是连续光源。
12.根据权利要求10或11所述的检查装置，其特征在于，设置至少两个照明装置(13)，所述至少两个照明装置(13)形成在两侧照射容器(10)的光通路(11)。
13.根据前述权利要求中的至少一项所述的检查装置，其特征在于，所述检查装置包括控制-评价单元(23)和转移装置(21)，所述控制-评价单元(23)用于通过比较来自所述检查相机(15)的图像数据来检测异物(17)，所述转移装置(21)用于转移有缺陷的容器(10)。
14.一种检查方法，其用于检测灌装容器(10)中的异物(17)，所述检查方法具有如下步骤：
a)至少一段一段地直线传送所述容器(10)；
b)使容器侧壁(10b)振动，以使位于容器底部(10a)的异物(17)运动；和
c)获取已经被所述异物(17)偏转并用以产生图像的光(L)。
15.根据权利要求14所述的检查方法，其特征在于，在步骤c)中单次拍摄所述容器底部(10a)的触发暗场，所述方法还包括如下步骤：
d)评价所获得的图像数据，其中，在各种情况下，为所述容器底部(10a)指定作为评价区域(ROI)的图像部，并且相互比较来自指定的评价区域(ROI)的图像数据，以基于所比较的图像数据的差异来检测异物(17)；和
e)如果在所述容器(10)中检测到至少一个异物(17)，则废弃所述容器(10)。
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