CN102200520A - 检验已灌装容器内的夹杂物的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用第一放射装置（2）来检验已灌装容器（10）的设备（1），其中所述第一放射装置（2）将放射线指向要被检测并且存在于容器内的液体，所述设备（1）具有图像记录装置（4），图像记录装置（4）记录从第一放射装置（2）指向液体并且通过容器（10）被反射或散射的放射线的至少一部分，其中图像记录装置被设计用来记录空间分辨图像，其中所述设备具有至少一个另外的放射装置（6）或至少一个另外的图像记录装置，其中放射装置（2，6）以及所述图像记录装置（4）被设置用来在至少两个相互不同的图像记录路径（P1,P2）上观察所述液体。本发明同时还涉及一种检验已灌装容器的方法。

Description

检验已灌装容器内的夹杂物的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测已灌装容器的方法和设备，特别是涉及用于检验已灌装容器内夹杂物的方法和设备。

背景技术

这种类型的检测装置在现有技术中是已知的，其能检验已灌装容器内的杂质，例如玻璃碎片。这样，DE 102 577 49 B4记载了一种检测机器，其能检验已灌装和已关闭容器的杂质（例如玻璃碎片）。在该案中，容器首先被设置成能绕其轴线旋转，直至产品（也即液体）至少部分地跟随旋转。其后，停止容器，而液体持续旋转。在这种状态照亮容器并且通过摄像机观察容器。液体的运动在摄像机画面中看不到，但是另一方面能看到杂质以及杂质的运动。在该说明书的范围内，杂质被认为是玻璃碎片或其他的不应该出现在产品中的固体物质。对于终端消费者，特别危险的是玻璃碎片。DE 102 577 49 B4记载了容器经过照明通道，每次摄像机记录照明通道都被同时开启。但是，在多种饮料的情况下，不期望容器绕其纵轴的旋转。

EP 20 217 81 A1记载了一种照明的方法，这种方法适于检验缺陷，例如容器内的夹杂物，特别是不合适缺陷的区分，例如容器上的玻璃的凸出区域。在这种方法中，使用不同光色从不同方向照亮容器。一种光色应当能照亮容器以及已灌装材料（所谓的透射光）和产品中适当位置的杂质。作为入射光的另一光色应当只照亮相对于摄像机倾斜的外表面并且应当显示玻璃的凸出区域。但是，在该案中，问题在于，如产品中存在的夹杂物一样，玻璃的凸出区域同样也由透射光明亮地显示出。在该案中，额外的入射光用于明亮地显示玻璃的压印从而区分玻璃的凸出区域、玻璃的压印以及夹杂物。但是，这种方法相对复杂并且通常很难评估。

另外，过去发现，特别是包含CO₂的产品（例如啤酒、可乐、柠檬水或其他产品）在绕其轴线旋转的过程中能产生细小的气体泡沫，这取决于CO₂的容量以及CO₂在产品中的容器程度。这些气体泡沫以与产品中的夹杂物尽可能相同的方式运动。在这种情况下，现有技术不可能曲风气体泡沫和夹杂物。这会导致从该过程中移除的是气体泡沫而不是移除夹杂物。原则上，可通过灌装和检测之间较长的驻留时间来抵消这种情形，但是这会导致较长的传输路径以及非常大的传输装置。这进一步会产生非常高的成本或者甚至不可能实现。

另外，已知的是一些产品含有不溶解的有机部分，这些有机部分来自其原料或在原料的生产过程中产生的。这样，已知的是，在果汁中会存在残渣或甚至是－故意地加入－水果碎片，在啤酒中存在来自生产的没有被过滤掉的残渣，或者部分地未溶解的组分，例如全麦啤酒中的酵母。即使这些颗粒用肉眼是看不到的，但是当容器绕其轴线被旋转时，它们能作为凝聚点从而在这种情况下也会产生气体泡沫。在检测中，液体中的所述物体、产品中的气体泡沫以及未容器的有机部分都是可见的，并且这些物质与产品中的玻璃碎片以非常相同的方式运动并且因此不能区分玻璃碎片和其他无期望的夹杂物。

另外，不同的“夹杂物”大小和形状首先在摄像机中不能与玻璃碎片区别开。但是这些物体不会呈现出已灌装产品的任何缺陷或者它们甚至是该产品的部分。

发明内容

本发明的目的因此是利用一种设备和方法，这种设备和方法能更好地分离夹杂物（例如玻璃碎片）和例如气体泡沫或甚至是很小的水果碎片等物体，这些水果碎片是有意地或故意地加入产品中的。特别地，玻璃碎片存在相当大的缺陷，这种缺陷甚至有害健康。

根据本发明，这些目的是通过独立权利要求的主题实现的。优选的实施方式和进一步的改进形成从属权利要求的主题。

本发明用于检验已灌装容器的设备具有第一放射装置以及图像记录装置，第一放射装置将放射线指向要被检测的液体（更准确地说是要被检测并且存在于容器内的液体），图像记录装置记录从第一放射装置指向液体并且通过容器被反射或散射（通常是通过液体被偏转）的放射线的至少一部分。在本案中所述图像记录装置被设计成能记录空间分辨图像，在本案中，图像记录装置被设计成能记录空间分辨图像。

本发明设备具有至少一个另一放射装置或另一图像记录装置，放射装置和图像记录装置被设置成，在至少两个相互不同的图像记录路径上，能够记录指向液体并且被液体反射或散射的放射线。更准确地说，能够观察到被液体转向的放射线，也即（放射线）方向被液体改变。在本案中，该转向作为反射或者甚至是散射的结果。

因此优选地，放射线被特别指向容器内存在的液体。优选地，容器是已经被关闭的容器。

因此，建议在不同位置选定由容器和液体分别散射和反射的光线。在本案中，例如两个放射装置可被设置在不同位置，并且放射线被分别指向容器或容器的容纳物，并且在每种情形下，由容器的容纳物反射和/或散射的光线由图像记录装置记录。

因此，也可仅设置一个放射装置以及两个图像记录装置，两个图像记录装置关于容器被设置在不同位置。由于该步骤，存在于液体内部并且是液体特有的颗粒（特别是产品特有的颗粒）可与液体中存在的夹杂物区分开。

这样，不溶解的有机成分以及气体泡沫（也即液体特有的颗粒）可与玻璃碎片（也即夹杂物）区分开。在本案中，应当考虑到前述成分以及气体泡沫在所有的方向上反射到达它们的光线。这意味着，无论使用光从哪个方向照射，这些成分总是散射光线。更准确地说，从气体泡沫到液体的边界转换具有很高的光学折射率，在这种情况下，作为球形的结果，光线在所有的方向上被散射。  为此，当使用光线照射气体泡沫时，总是能看到气体泡沫。使用光线所照射的不溶解有机固体物质以散射方式散射入射光。这意味着，当使用光照射这些固体物质时，这些固体物质总是能被看到。

另一方面，玻璃碎片与液体之间的边界转换具有较低的折射率。如果使用光线照射玻璃碎片，光线不会转向，但是仅从光定位的适当位置，玻璃碎片的形状以及图像记录方向的观察位置，通过玻璃碎片光线朝观察者转向。如果光现在占据不同的路径，玻璃碎片仅在这些装置的一种情况下到达图像记录装置。如果光线因此从多个方向被提供，但是光线并不直接到达观察者，那么寻找合适的设置以检测碎片的可能性更大。

优选地，光线在多个图像记录路径上经过液体，有利地设置至少三个路径，优选地设置至少四个路径，更优地设置至少六个路径。

另外，放射装置可能被移动，并且在移动过程中可能制作多个图像，或在临时出现碎片反射的过程中记录视频。另外，也可能设置m个放射装置以及n个图像记录装置从而在n×m个图像记录路径上观察光线。

术语“图像记录路径”被认为意味着从放射装置经由液体到达图像记录装置的放射线的路径。术语“不同的图像记录路径”被认为意味着至少一部分相互不同的图像记录路径。优选地，两个不同的图像记录路径的不同之处在于从放射装置到达要被检测的液体的部分（特别地，如果使用两个不同的放射装置），或者是从要被检测液体到达图像记录装置的部分（特别地，如果使用两个不同的图像记录装置）。

因此优选地，所述设备被设计成没有放射线直接从放射装置到达图像记录装置。这样，这两个元件相互之间就是分离的。所述液体优选地经过至少一个图像记录路径或者优选地经过所有的图像记录路径使用入射光来观察。

这样，就可使用上述这些特性，在这种情况下，无论光线来自哪个方向，始终能够看到固体物质和气体泡沫，并且使用光线仅能从观察者和碎片合适的方向看到玻璃碎片。在本案中，因此在每种情况下，在至少两个不同的角度观察。

在优选的实施方式中，所述设备具有两个放射装置。在本案中它们从不同方向照亮容器或容器内的容纳物，并且图像记录装置在每种情况下记录来自不同方向的图像记录装置。

在另一优选的实施方式中，所述设备具有控制装置，控制装置的效果在于，经过不同的图像记录路径，在小于500μs的时间间隔内进行图像记录，所述时间间隔优选地小于300μs，并且特别优选地小于100μs。这样，能在实质上相同的时间制作容器或容器内的容纳物的多个记录。在这种情况下，使用不同方向的光线进行记录。优选地记录之间的时间间隔相对较小，因为随着时间变化，液体内的气体泡沫和不溶解成分改变其位置，并且因此所记录的图像也不同。

在另一优选的实施方式中，所述设备具有比较装置，比较装置相互比较经过不同记录路径所记录的图像。这样，可相互比较这些记录，并且不同的位置－在多个记录（也即至少两个记录）中这些位置是可见的－被分配至不同的气体泡沫或固体物质。如果在一个记录中一个位置是可见的，而在另一记录中该位置是不可见的，则该位置能被分配给玻璃碎片。

在最简单的情况下，及时地在某一时刻足够完成一组记录。如果需要区分玻璃碎片与玻璃上的凸出物或类似物，或者如果玻璃碎片和观察者的光线方向的设计趋向于及时地在某一时刻使用一组记录清楚地识别玻璃碎片，建议在多个时刻及时地之用多组记录。虽然玻璃碎片相对于观察者是运动的，及时的时刻被自由地选择。在本案中，容器本身能相对于观察者被定位或者容器能相对于观察者在不同时刻始终占据相同的位置。这样，容器可能以预设的旋转速度旋转并且在每种情况下使用这些旋转周期制作记录。优选地，容器优选地是玻璃容器，特别是玻璃瓶。

在另一个优选的实施方式中，图像记录装置位于容器下方。这是有利的，因为要被观察的有缺陷的部件，例如碎片，通常沉积在容器的底部，因此能够以这种方式被检测的。

有利地，至少一个放射装置照亮容器的侧壁。因此，在本案建议的方法中，在入射光过程中进行测量，因而只有这种类型的光线总是被图像记录装置记录，该光线因所述液体而发生转向。

在另一个有利的实施方式中，所述设备具有用于传输容器的传输装置。这样，特别是放射装置和图像记录装置以静止的方式排布，并且容器被传输通过放射装置和图像记录装置。在这种情况下，有利的是，传输装置被设计使得容器的底部保持未被占据状态。有利的是，传输装置具有导引装置，所述导引装置在容器的颈部导引容器。但是，导引装置也可能接合在容器的侧壁上。

在另一个有利的实施方式中，至少一个图像记录装置至少局部地与要被检验的容器一起移动。这样，用于容器的多个图像记录装置可被例如设置在可旋转的运载装置上，并且多个图像记录装置与容器连带地移动。在这种情况下，有利的是，图像记录单元与每个所述握持装置联合。有利的是，正好一个图像记录装置被提供给要被检验的每个容器，因此透视图像优选只由一个预设（摄像机）记录。

所述至少一个放射装置可同样与容器连带地移动，但是所述至少一个放射装置优选以静止的方式设置，即，不与容器一起移动。在这种情况下，需要注意的是，放射装置相对于移动的容器的精确位置不比图像记录装置的位置重要。

有利的是，使用控制装置来控制放射装置，控制方式取决于容器的移动，特别是取决于容器在传输方向上的移动。有利的是，容器沿着直线路径被传输。设备优选还具有位置检测装置（例如挡光器），所述位置检测装置检测在传输方向上的容器的位置。在这种情况下，容器优选是被个性化处理（individualized），即对于在传输方向上的位置，在实质上的每个时刻（在该时刻特定的容器正好存在），都为控制装置所知。这样，特定容器可单个移除，该特定容器是指容器或容器的容纳物被认为是有缺陷的容器。这种类型的个性化处理单元可由一个或多个位置检测装置来形成（适当时利用控制装置来形成），位置检测装置与传输容器的传输装置通信。

如上所述，所述记录也可相继地即刻进行，但是在这种情况下，记录可相继地密集进行，而使得物体的移动不起相关作用。在这种情况下，如上所述，可使用一个摄像机以及多个摄像机来相继地密集地记录图像。因此，也可使用多个摄像机和多个放射装置，或者另一方面，可使用可移动放射记录装置或图像记录装置。

有利地，放射装置放射漫射光到液体上。这样，光散射装置，例如消光屏(matt screen)，可被设置在放射装置和液体之间。但是，放射线也可能被间接地指向液体（例如利用镜面），另外，有可能有利的是，在放射装置和容器之间设置衍射元件，例如透镜或类似元件。另外，在本案中可使用菲涅耳透镜。

这样，光学器件－例如透镜，该透镜特别能在图像记录装置上照出容器的这样一个区域，在该区域内不期望有的夹杂物出现的几率会增大－可被设置在容器和图像记录装置之间。这样，例如，特别地，容器的底部或位于底部上方的液体的部分被照出，因为例如玻璃碎片被沉淀在底部上。

另外，为了区分不同的光线方向，可使用不同的波长。这样，例如一个放射装置可发射红光而另一放射装置可发射绿光。使用不同光线方向和波长来区分记录可在使用彩色摄像机记录时实现。在本案中，可在实质上同时地实施记录。但是，在本案中，很难选择能容易分开并且能圆满地经过产品和容器的两个光色。

但是优选地，图像被以非常小的时间间隔及时交错地被记录，优选地实质上同时地被记录。

本发明另外涉及一种检验已灌装容器的方法，特别是检测已灌装容器的容器内的夹杂物，其中使用第一放射装置照亮容器，并且由容器中存在的液体散射或反射或通常是转向的放射线被至少部分地通过第一图像记录装置记录，所述放射线沿第一图像记录路径从第一放射装置传输到图像记录装置并且图像记录装置记录到达图像记录装置的放射线的空间分辨图像，特别地，结果区分液体内存在的所述液体特有的颗粒和所述液体中存在的夹杂物。

根据本发明，放射线沿第二图像记录路径被照射到容器上，并且在本案中也记录由容器和液体分别反射和/或投射回的放射线。

正如参考本发明设备已经论述的，在本案中，基本的原理是从不同角度或方向照亮液体并且在不同角度记录图像。这样，可区分上文中更加详细地记载的液体的容纳物。

在优选的实施方式中，沿两个图像记录路径所记录的图像相互之间以小于500μs的时间间隔被记录，优选地小于200μs，更优地小于100μs。

优选地，沿两个不同图像记录路径所记录的或者经由两个不同图像记录路径所记录的两个图像也被相互比较。

在另一优选的方法中，通过评估装置评估被记录图像的图像比较。在另一优选的方法中，被评估的图像被分配给预设的结果。另外，可能从被评估的图像中得出在液体中存在夹杂物的结果。这样，在评估范围内能形成单独图像之间的不同图像。

附图说明

从附图中能显而易见得到其他优选的实施方式。

图1是一部分容器的视图。

图2a显示了处于第一观察状体啊的本发明设备。

图2b显示了来自图2a的处于第二观察状态的设备。

图3a显示了记录图2a中所示状态的图像。

图3b显示了记录图2b所示状态的图像。

图4是用于阐述本发明工艺过程的图示。

标记列表

1、设备

2, 6、放射装置

4、图像记录装置

10、容器

10a、空气泡沫

10b、悬浮物质

10c、夹杂物

11、容器10的底部

12、存储装置

14、比较装置

16、评估装置

P1, P2、图像记录路径。

具体实施方式

图1显示了容器10的下部。液体（特别是饮料）已装入在容器内。标记10a代表空气泡沫，空气泡沫能例如在充气饮料中产生。标记10a代表饮料中的悬浮物质，例如很小的水果碎片。这些都是期望有的。另一方面，标记10c代表夹杂物，例如会出现在容器底部的玻璃碎片。这些夹杂物是不期望有的物质并且在有这些夹杂物时必须倒出容器。标记数字11代表容器10的底部。

图2a显示了处于第一状态的本发明设备。在本案中，标记数字2代表第一发光或照明装置，第一放射或照明装置从外侧照亮容器或容器中存在液体。图像记录装置4位于容器下方，图像记录装置4记录由液体反射或散射的放射线的图像，或者通常是偏斜的放射线的图像。在本案中，标记P1涉及第一记录路径，第一记录路径从第一照明装置2经由单独的物体10a、10b、10c延伸至图像记录装置4。另外，设置有第二放射或照明装置，但是在图2a所示状态不开启第二放射或照明装置。

图2b显示了本发明设备的另一状态，其中第一照明装置2未开启，但是第二照明装置6被开启。图像记录路径P2在每种情形下都看不到，但是在此处，到达夹杂物10c的图像记录路径P2不再到达图像记录装置4，而是沿不同方向被分散。由图像记录装置4记录的图像因此相互被区分开。标记数字14因此代表比较装置，比较装置相互比较每种情形下记录的图像。另外，所述设备具有传输装置（未示），传输装置沿预定的方向传输容器，例如与附图所在平面成直角。另外，在放射装置与图像记录装置之间设置有壁，该壁能防止光直接从放射装置2和6分别到达图像记录装置4。

图3a和3b显示了两个记录的图像，图3a中的图像是在图2a所示的状态被记录的，图3a中的图像是在图2b所示的状态被记录的。显然，在图3b所示的图像中，物体10c没有被一起照出。这样，通过比较图3a和3b所示的图像能得出物质10c可能是玻璃碎片。

优选地，图a和2b所示的设备也具有排出装置，作为对在图3a和3b所示的图像之间所进行的比较，排出装置转向这些图像所记录的相应容器。这些排出装置因此优选地与比较装置14通信，比较装置14相互比较在每种情形下所记录的图像。在本案中排出装置优选地沿容器的传输方向被设置在所述设备1的下游。容器优选地在传输带上在设备1和排出装置之间被单独地传输，在单独容器之间存在确定的距离。排出装置能是压紧装置，该压紧装置能撞击有缺陷的容器离开传输装置。

另外，本发明设备还具有图像显示单元，图像显示单元显示向使用者显示由图像记录装置4记录的图像，或者相互邻接地向使用者显示图2a和2b的设置中所显示的两个图像。

在优选的实施方式中，本发明设备具有用于存储所记录的图像的存储装置。容器或液体的多个图像能被存储在该存储装置中。如上所述的，比较装置14能相互比较两个记录的图像，从而以这种方式确定液体中是否存在夹杂物（例如玻璃碎片）。在本案中，比较可通过在两个图像之间像素对像素地实现。

评估单元能评估从比较装置14中获得的数据并且因此能确定在液体中是否存在不期望有的夹杂物（例如玻璃碎片）或仅存在产品特有的颗粒。

所述至少两个图像优选地在1-1000μs的时间窗口内被记录，优选地为1-500μs，优选地为1-100μs，优选地为1-50μs，优选地为1-20μs，并且特别优选地为1-10μs。这样，可防止在两个图像中相同的颗粒出现在不同的位置，尽管如此，在两个图像之间由于时间差所出现的偏差是不可避免的。优选地，仅设置一个图像记录装置以记录两个图像。这意味着两个图像优选地从相同的方向被记录。该程序所提供的优势在于，甚至是颗粒的轮廓也能用于所述比较。在优选的实施方式中，所述设备具有旋转装置，旋转装置用于绕其轴线旋转容器。

图4显示了区分液体中的夹杂物（例如玻璃碎片）与期望有的颗粒的步骤。在图像的左手部分，液体中存在玻璃碎片或其他的夹杂物（特别是反射的）。产品特有的期望颗粒在两个图像中由实心圆圈显示。

在每种情形下，存储装置12中存储的图像在比较装置14内被相互比较。  这样，就可将图像2与图像1（在像素方面）区分开，而且可将图像1与图像2（在像素方面）区分开。在第一种情况下，图像中由空心圆圈代表的两个部分依然存在，而在第二种情况下，由空心圆圈代表的部分不存在。从该比较中可以看出这两个图像明显不一致，能够推断出有夹杂物（例如玻璃碎片），因为这些物体的散射方向（或反射方向）是不同的。在本案中，优选产生不同的图像。评估装置评估相应的比较并且显示这种比较的最终特性。

针对该结果，所述瓶子会被倒泄。在图像的右手部分不存在玻璃碎片，并且所记录的图像一致。所述容器因此能被保持在生产流水线上。

在优选的实施方式中，图像记录装置被设计成它能照出（特别采用锐聚焦）液体的位于容器内侧的区域，特别地是液体的直接位于容器底部上方的区域。  在本案中，图像记录装置优选地被设计成它不能采用锐聚焦照出容器本身的底部。这样，针对容器内存在的液体进行比较。另外，如果图像记录装置的焦深很难设定，在先记录的标记图像能用于从当前记录的液体图像中区分容器特性或容器特有的特征。

只要单独地或结合在一起相对于现有技术是新颖的，申请人就有权利要求保护本申请文件中所公开的所有特征，因为这些特征都是本发明的要点。

Claims (12)

1.一种检验已灌装容器的方法，其中使用第一放射装置（2）照亮容器中存在的液体（10），并且由容器中存在的液体散射和/或反射的放射线被至少部分地通过第一图像记录装置（4）记录，其中，所述放射线沿第一图像记录路径（P1）从所述第一放射装置传输到所述图像记录装置（4）并且所述图像记录装置（4）记录到达所述图像记录装置（4）的放射线的空间分辨图像， 

其特征在于，

放射线沿第二图像路径（P2）被发射到所述容器（10）上并且通过所述容器（10）反射和/或投射返回的放射线被记录从而区分所述液体内存在的所述液体特有的颗粒和所述液体中存在的夹杂物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿该两个图像记录路径所记录的两个图像相互之间以小于500μs的时间间隔被记录，优选地所述时间间隔小于200μs，并且特别优选地小于100μs。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿所述两个不同的图像记录路径所记录的两个图像被相互比较。

4.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于，被记录的所述图像的图像比较由评估装置评估。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，被评估的图像被分配给预设的结果。

6.一种使用第一放射装置（2）来检验已灌装容器（10）的设备（1），其中所述第一放射装置（2）将放射线指向要被检测并且存在于所述容器（10）内的液体，所述设备（1）具有图像记录装置（4），所述图像记录装置（4）记录从所述第一放射装置（2）指向所述液体并且通过所述容器（10）被反射或散射的放射线的至少一部分，其中所述图像记录装置被设计用来记录空间分辨图像，

其特征在于，

所述设备具有至少一个另外的放射装置（6）或至少一个另外的图像记录装置，其中所述放射装置（2，6）以及所述图像记录装置（4）被设置使得在至少两个相互不同的图像记录路径（P1,P2）上观察所述液体。

7.根据权利要求6所述的设备（1），其特征在于，所述设备具有两个放射装置（2，6）。

8.根据前述权利要求6至7的至少一项所述的设备（1），其特征在于，所述设备具有控制设备，所述控制设备的效果在于经过不同的图像记录路径在小于500μs的时间间隔内实现图像的记录，优选地所述时间间隔小于200μs，并且特别优选地小于100μs。

9.根据前述权利要求6至8的至少一项所述的设备（1），其特征在于，所述设备（1）具有比较装置（14），所述比较装置（14）相互比较两个经过不同记录路径所记录的图像。

10.根据前述权利要求6至9的至少一项所述的设备（1），其特征在于，所述图像记录装置（4）位于所述容器的下方。

11.根据前述权利要求6至10的至少一项所述的设备（1），其特征在于，至少一个放射装置（2，6）照亮所述容器（10）的侧壁。

12.根据前述权利要求6至11的至少一项所述的设备（1），其特征在于，所述设备（1）具有传输装置（14），所述传输装置（14）用于传输所述容器。

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