CN102597750A - 用于检查诸如容器、盖子等凹入元件的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检查诸如容器、盖子(3)等的凹入元件的设备(1)，以检测污染物和/或诸如材料过多和/或缺少的缺陷，该设备包括用于照亮待接受检查的凹入元件(3)的装置(4)、诸如相机(6)等的图像检测单元、光学组件(5)和用于处理通过所述图像检测单元(6)获得的图像以区别所述凹入元件(3)的所述污染物的装置，其特征在于，所述照明装置(4)包括第一光源(4′)和第二光源(4″)，第一光源适于产生引导在所述凹入元件(3)的凹入表面上的漫射光照，第二光源适于产生引导在所述凹入元件(3)的外部侧向表面(3″)上的掠入射光照，并且所述光学组件(5)放置成检测由所述凹入元件(3)的凹入表面(3′)发射的光并将光传送到所述图像检测单元(6)。

Description

用于检查诸如容器、盖子等凹入元件的设备
技术领域
本发明涉及一种用于检查诸如容器、盖子等凹入元件的设备。
背景技术
更具体地，本发明涉及一种用于检查凹入元件，并特别是用于使含有软饮料等的瓶子闭合的塑料盖子的设备，该设备可检查凹入表面，从而允许检测污染物和/或缺陷，这些缺陷是诸如材料过多和/或缺少、形状和/或组装缺陷。
下面，本发明将解决对用于软饮料的塑料盖子的检查，但显然不必考虑将其局限于该具体用途。
如已熟知，塑料瓶子(PET等)主要由于它们较小的重量而总是被更多地使用，所述瓶子具有较高的卫生标准和大大减少的运输费用。塑料瓶子通过由螺纹连接的合适的盖子进行密封。此外，基于瓶子内含有的饮料而使用不同的盖子。对于碳酸饮料，它们采用设有位于凹入表面的底部上、适于限制气体从瓶子排出的盘状垫片(也称为“衬垫”)的盖子。所述垫片的边缘插在盖子底部和盖子的内部侧向表面上获得的圆形突起之间，叠置在所述垫片上。与此相对，对于非碳酸饮料使用设有与瓶子边缘相互作用的密封环的盖子。
在此领域中，有必要为了确保瓶子内含有的产品的适当保存并为了防止饮料罐主要从垫片泄漏添加气体而需要控制垫片的定位或密封环的适当形状。
目前，存在允许检测盖子缺陷的不同系统，主要是光学系统。在这些解决方案中，可以提及在EP 1078228B1、JP 9068503、EP 0371547和JP 2004109064A中所述的那些，它们基本上包括相机或传感器、用于照亮待检查的盖子的装置、适于将检测到的盖子图像发送到相机或传感器镜头以获得所述盖子的光学图像的光学组件。此外，通常已知的设备具有用于处理图像以自动检测盖子缺陷的装置。
然而，已知系统并不解决检测垫片的适当定位的问题。此外，已知设备中使用的光学组件不能分析通常非常复杂的盖子的内部结构。
最后，由于越来越严格的市场需求，饮料瓶子以及相关的盖子具有不同的颜色。这使在检测缺陷时难以保持高的可靠度，这是因为该盖子和垫片之间的对比度太低。
发明内容
鉴于上述，因此本发明的目的是建议一种用于检测诸如容器、盖子等的凹入元件的设备，从而允许解决上述问题，并且特别是检测诸如瓶盖内的密封环的接受检查的元件的构造缺陷，并当考虑盖子时，对于复杂元件总是评估可能的组装缺陷，诸如内部垫片的适当定位。
本发明的另一目的是根据本发明的设备适于一般性地检查设有垫片或密封环的盖子。
本发明的又一目的是设备可以可靠地检查具有每一种颜色的盖子以及透明的盖子和/或不透过光辐射的盖子。
因此，本发明的具体目的是一种用于检查诸如容器、盖子等凹入元件的设备，以检测污染物和/或诸如材料过多和/或缺少的缺陷，该设备包括用于照亮待接受检查的凹入元件的装置、诸如相机等的图像检测单元、光学组件和用于处理通过所述图像检测单元获得的图像以区别所述凹入元件的所述缺陷和/或所述污染物的装置，其特征在于，所述照明装置包括第一光源和第二光源，第一光源适于产生引导在所述凹入元件的凹入表面上的漫射光照，第二光源适于产生引导在所述凹入元件的外部侧向表面上的掠入射(grazing)光照，并且所述光学组件放置成检测由所述凹入元件的凹入表面发射的光并将光传送到所述图像检测单元。
还根据本发明，所述凹入元件不透过由所述照明装置发射的辐射，所述第一光源是激活的，而所述第二光源被衰减或关闭，而如果所述凹入元件透过由所述照明装置发射的辐射，则所述第二光源是激活的，而所述第一光源被衰减或关闭。
仍根据本发明，所述第一光源和所述第二光源适于产生具有不同波长，较佳为红色和/或蓝色和/或绿色和/或红外的光照，因而如果所述凹入元件透过由所述照明装置发射的辐射，则所述照明装置适于通过具有更好地近似于所述凹入元件的主色的波长或者所述凹入元件更好地透过的基本上单色的光来照亮所述凹入元件，而如果所述凹入元件不透过由所述照明装置发射的辐射，则所述照明装置适于通过具有更好地近似所述凹入元件的待接受检查的内部部件的主色的波长或所述内部部件更好地透过的或根据红外辐射波长的基本上单色的光来照亮所述凹入元件。
此外，根据本发明，所述第一光源和所述第二光源包括多个LED。
有利地，根据本发明，所述第二光源具有环形形状，而所述第一光源具有环形形状并且相对于所述第二光源基本上同心放置。
总是根据本发明，所述光学组件放置在待接受检查的所述凹入元件的上方，并具有至所述凹入元件的外部侧壁的检测角，所述检测角相对于与待接受检查的所述凹入元件的定位平面垂直的轴线测量大于30°，较佳地约45°。
还根据本发明，所述光学组件包括第一柱面镜和相对于所述第一柱面镜基本上同心的第二截头锥形镜，由所述凹入元件的所述凹入表面发射的光通过所述第一柱面镜反射到所述第二截头锥形镜上。
还根据本发明，所述第二截头锥形镜分成八个平坦表面。
有利地根据本发明，所述凹入元件是在所述凹入表面的底部上设有垫片或“衬垫”或设有密封环的类型的盖子。
本发明的另一目的是用于检查诸如容器、盖子等的凹入元件的方法，以检测污染物和/或诸如材料过多和/或缺少的缺陷，该方法包括如下步骤：(a)照亮待接受检查的凹入元件；(b)检测所述凹入元件的图像；以及(c)处理所述检测到的图像以区分所述凹入元件的所述缺陷和/或所述污染物；其特征在于，在所述步骤(a)中，所述凹入元件交替地或同时由引导在到凹入表面上的漫射光照分量和引导在所述凹入元件的外部侧向表面上的掠入射光照分量来照亮，并且在所述步骤(b)中，检测到由所述凹入元件的所述凹入表面发射的光。
附图说明
现以示例性的而不是限制的方式，根据本发明的较佳实施例并具体参见所附各图来描述本发明，在附图中：
图1示出根据本发明的用于检查诸如容器、盖子等的凹入元件的设备的示意剖视图；
图2示出图1设备的第一光源的光照；
图3示出图1设备的第二光源的光照；
图4示出通过根据图1设备来照亮设有垫片的盖子的细节；
图5示出通过根据图1设备来照亮设有密封环的盖子的细节；
图6示出检查时由盖子全漫射的光的光程；
图7-9示出通过根据本发明的检查设备在盖子上检测到的缺陷；
图10示出根据本发明的检查设备的照明装置的较佳实施例的立体图；以及
图11是根据图10的照明装置的侧视图。
不同视图中相似的部件将通过相同的附图标记来表示。
具体实施方式
参见图1，应注意到位于传送带2上方的根据本发明的检查设备1，待接受检查的盖子3在传送带上传送并适当地彼此间隔开。所述盖子3可以是提供垫片(在该图中未示出)的类型或设有密封环(在该图中未示出)的类型。
所述设备1提供盖子3的照明装置3，该照明装置包括位于待接受检查的所述盖子3上方的第一光源4′以及较佳地呈圆形光源、也设置在待接受检查的所述盖子3上方的第二光源4″，该第一光源可以在所述盖子3的凹入或内表面3′上产生漫射光(参见图2)，该第二光源适于产生射到所述盖子3的侧向表面3″上的掠入射光照(参见图3)。
所述检查设备1还包括位于所述盖子3上方的光学组件5，以获得从盖子3的凹入表面3′漫射的光并将光传送到相机6。
特别是，光学组件5包括更具体地在柱体的内表面内获得的第一柱面镜5′，以及第二截头锥形镜5″。第二截头锥形镜5″具有较佳为带多个面的截头锥形表面，特别是为八个平坦面。所述第一镜5′和第二镜5″设置成具有在检查时位于盖子3的侧壁3″上的观察角α，并控制相对于垂直轴线A在45°量级进行测量，该垂直轴线A垂直于所述盖子3在检查时相对于现有技术升高定位的平面(即，相对于传送带2平面)，这与相对于具有30°角的广角镜头不同。这允许直接观察盖子3接触瓶颈的部分，即所有凹入表面3′(由盖子3的放置垫片的底面和其上设置用于接合瓶颈的螺纹的侧向柱体表面构成)。
如可以观察的那样，照明装置4适于产生由两个分量构成的光照，即仅在侧壁上的掠入射分量和在凹入表面上的漫射分量。它们与光学组件5结合可以检测由盖子3凹入表面发射的光，从而允许对具有垫片和具有密封环的盖子3的缺陷进行检测，以及对透过或不透过发射的光辐射的每种盖子3的颜色进行检测，这将在下面更好地阐释。
尤其参见图4，在设有垫片7并具有设定的透明颜色的盖子3的情况下，由在外表面3″上照亮盖子3的所述第二光源4″发射的掠入射分量利用了塑料对光的透过性。漫射分量被关闭或衰减。因此，盖子3表现为一种漫射次级光源。因此，垫片7的颜色更深(不透明)，这是因为由盖子3漫射的光必须经过盖子，然后朝光学组件5漫射并朝相机6反射。因此，例如在垫片7过多的情况下，将在通过相机6探测到的图像上观察到暗点；而在垫片7有缺部的情况下，将观察到光亮的区域。
在设有密封环8的盖子3的情况下，总是采用具有设定的颜色并透过光辐射的盖子3的操作(参见图5)与如上已述用于设有垫片7的透明盖子3的操作相同。还在这种情况下，盖子3的侧壁3″由于第二照明装置4″的掠入射分量的光照而照亮。环8的颜色更深并在有孔或缺部的情况下，由于深色底上的亮点在由相机6检测到的图像上将是可见的而可看见缺陷。
相反，在不透明从而不透光辐射或可用辐射但设有垫片7的盖子3的情况下，使用由所述第一光源4′发出的漫射分量，而掠入射分量被关闭或衰减。所述第一光源4′从上方照亮盖子3。在此情况下，垫片7比盖子3亮。因此，在垫片有缺部的情况下，将在由相机6检测到的图像上观察到盖子3上的暗部，而在过多材料的情况下，将在暗色背景上检测到亮点。对于不透明的但呈具有密封环8的类型的盖子，所述环8将比盖子3的壁亮，因而缺部、孔或其它缺陷将作为亮色背景上的暗点而被观察到。显然，过多材料将在深色背景上产生亮点。
设备还提供用于所述照明装置4的合适的控制装置(未在附图中示出)，该控制装置连接到所述第一光源4′和所述第二光源4″以如上所述地调节它们的操作。
图6详细示出由所述盖子3漫射的光的光程6。特别是，观察到光在所述第一镜5′上经受第一次反射，然后在所述第二镜5″上经受第二次反射。第二次反射将盖子3的图像传送到所述相机6的镜头。
图7-9示出由相机6检测到的图像，其示出盖子3在检查时的八瓣，正如将第二镜5″分成若干平坦表面。所述图像传送到用于处理图像的装置(未在附图中示出)，这些装置能在检查时区别盖子3的污染物和/或缺陷。也可在所述附图中观察到通过箭头表示的检测到的缺陷，且具体地：
-在图7中示出缺少物质；
-相反，在图8中表示孔；以及
-在图9中表示过多物质。
最后，图10和11示出照明装置4的较佳实施例，其中所述第一光源4′实现为固定到印刷电路板8的具有蓝色、红色和绿色的LED圆形平面矩阵9。以相同方式，所述第二光源4″通过多个印刷电路板10实现，LED二极管7固定在该印刷电路板上，总是蓝色、红色和绿色的LED且圆形布置，由此实现一个环。所述印刷电路板10也倾斜设置，以更好地照亮盖子3或其它凹入元件的侧壁3″。
通常，盖子3的垫片可呈透明蓝色或不透明的灰/白色或呈中性透明色。盖子3可呈任何颜色(例如紫红色、透明红色、紫色、银色、金色、绿色、深蓝色、蓝色等)。
若使用黑白相机6(或甚至用彩色相机)的白光，垫片与盖子之间的某些彩色关联(例如，蓝/绿、蓝/银、蓝/金)给出无任何对比度的单调图像。与此相对，若使用单色光(红色或绿色或蓝色或最终是红外光)对比度显著并普遍增大，对于透过光的盖子，即透明的盖子，为光源选择的颜色是一种更为近似盖子3的常见色，换言之对于橘色盖子使用红色，对于紫色盖子则使用红色或蓝色。与此相对，在不透明的盖子3的情况下，为光源选择的颜色是一种更为近似垫片的常见色(通常在有色垫片上为蓝色或绿色，而在具有中性或灰色或白色的盖子的所有其它部件上为红色)。
显然，颜色可混合，从而为掠入射和漫射光照不同地选择这些颜色。此外，可以使用能区分通过不同光源颜色所获得的图像的彩色相机6。在仅可部分地滤去光的不透明的盖子3的情况下，还可以使用对塑料具有更高透过性的红外光LED7。
已经根据本发明的较佳实施例为了示例而不是限制的目的描述了本发明，但是应该理解，熟悉本领域的技术人员可引入变型和/或更改，而不脱离由所附权利要求书限定的相关范围。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于检查诸如容器、盖子(3)等凹入元件的设备，以检测污染物和/或诸如材料过多和/或缺少的缺陷，所述设备包括：
用于照亮待接受检查的凹入元件(3)的装置(4)，
诸如相机(6)等的图像检测单元，
光学组件(5)以及
用于处理通过所述图像检测单元(6)获得的图像以区别所述凹入元件(3)的所述缺陷和/或所述污染物的装置，
其特征在于，
所述照明装置(4)包括第一光源(4′)和第二光源(4″)，所述第一光源适于产生引导在所述凹入元件(3)的凹入表面上的漫射光照，第二光源适于产生引导在所述凹入元件(3)的外部侧向表面(3″)上的掠入射光照，以及
所述光学组件(5)放置成检测由所述凹入元件(3)的凹入表面(3′)发射的光并将光传送到所述图像检测单元(6)因而，
如果所述凹入元件(3)不透过由所述照明装置(4)发射的辐射，则所述第一光源(4′)是激活的，而所述第二光源(4″)被衰减或关闭，
而如果所述凹入元件(3)透过由所述照明装置(4)发射的辐射，则所述第二光源(4″)是激活的，而所述第一光源(4′)被衰减或关闭。
2.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述第一光源(4′)和所述第二光源(4″)适于产生具有不同波长，较佳为红色和/或蓝色和/或绿色和/或红外的光照，因而
如果所述凹入元件透过由所述照明装置(4)发射的辐射，则所述照明装置(4)适于通过具有更好地近似于所述凹入元件(3)的主色的波长或者所述凹入元件(3)更好地透过的基本上单色的光来照亮所述凹入元件(3)，
而如果所述凹入元件不透过由所述照明装置(4)发射的辐射，则所述照明装置(4)适于通过具有更好地近似于所述凹入元件(3)的待接受检查的内部部件(7、8)的主色的波长或所述内部部件(7、8)更好地透过的或根据红外辐射波长的基本上单色的光来照亮所述凹入元件(3)。
3.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述第一光源(4′)和所述第二光源(4″)包括多个LED(7)。
4.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述第二光源(4″)具有环形形状，而所述第一光源(4′)具有环形形状并且相对于所述第二光源(4″)基本上同心放置。
5.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述光学组件(5)放置在待接受检查的所述凹入元件(3)的上方，并具有至所述凹入元件(3)的外部侧壁(3″)的检测角(a)，所述检测角相对于与待接受检查的所述凹入元件(3)的定位平面垂直的轴线测量大于30°，较佳地约45°。
6.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述光学组件(5)包括第一柱面镜(5′)和相对于所述第一柱面镜(5′)基本上同心的第二截头锥形镜(5″)，由所述凹入元件(3)的所述凹入表面(3′)发射的光通过所述第一柱面镜(5′)反射到所述第二截头锥形镜(5″)上。
7.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述第二截头锥形镜(5″)分成八个平坦表面。
8.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述凹入元件是在所述凹入表面(3′)的底部上设有垫片或“衬垫”(7)或设有密封环(8)的类型的盖子(3)。
9.一种用于检查诸如容器、盖子(3)等凹入元件的方法，以检测污染物和/或诸如材料过多和/或缺少的缺陷，所述方法包括如下步骤：
(a)照亮待接受检查的凹入元件(3)；
(b)检测所述凹入元件(3)的图像；
以及
(c)处理所述检测到的图像以区别所述凹入元件(3)的所述缺陷和/或所述污染物；
其特征在于，在所述步骤(a)中，所述凹入元件(3)交替地或同时由引导在凹入表面(3′)上的漫射光照分量和引导在所述凹入元件的外部侧向表面(3″)上的掠入射光照分量来照亮，以及
在所述步骤(b)中，检测到由所述凹入元件(3)的所述凹入表面(3′)发射的光。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
        根据PCT条约第19条进行修改的声明
尊敬的先生，
下述声明涉及关于申请人为Sacmi S.C.的国际申请PCT/IT2010/000345建立的国际检索单位的国际检索报告和书面意见。
参考在此所述的新的权利要求，认为新的权利要求1现与检索报告中引用的现有技术文献US 6,661,694 A(下面称为D1)清楚地区分开，因为所述文献并未描述权利要求1的全部技术特征的组合。
在提及的特征的新组合的基础上，审查员注意到所要求的发明对于所引用的现有技术来说是有创造性的，因为它解决了提供一种能够检测透明的和不透明的盖子/容器的缺陷的设备这一问题。
的确，D1未公开光学单元设置成检测待检查的元件的凹入(内)表面发射的光，然后将所述光传送到图像检测单元。
漫射光源仅照亮待检查的盖子/容器的凹入表面；而掠入射光源仅照亮待检查的盖子/容器的外表面。
此外，光学单元设置成图像检测单元仅检测到由待检查的盖子/容器的内(凹入)表面散射的光(参见专利申请所附的附图的光程以及说明书第9页第24行到第10页第4行)。这允许使用掠入射光照或漫射光照来检测不透明或透明的盖子内的缺陷。这些结构和功能技术特征未在D1或检索报告中引用的其它文献中有所描述。
新的权利要求现在相对于所引用的文献是有新颖性和创造性的。作为预防，对任何先前权利要求的任何删除或修改并不意味着对提交的申请的主题内容的放放弃。
此致
                            Barzano&Zanarde Boma S.p.A
                                        Andrea Tiburzi

Claims (10)

1.一种用于检查诸如容器、盖子(3)等凹入元件的设备，以检测污染物和/或诸如材料过多和/或缺少的缺陷，所述设备包括：
用于照亮待接受检查的凹入元件(3)的装置(4)，
诸如相机(6)等的图像检测单元，
光学组件(5)以及
用于处理通过所述图像检测单元(6)的图像获得以区别所述凹入元件(3)的所述缺陷和/或所述污染物的装置，
其特征在于，
所述照明装置(4)包括第一光源(4′)和第二光源(4″)，所述第一光源适于产生引导在所述凹入元件(3)的凹入表面上的漫射光照，第二光源适于产生引导在所述凹入元件(3)的外部侧向表面(3″)上的掠入射光照，以及
所述光学组件(5)放置成检测由所述凹入元件(3)的凹入表面(3′)发射的光并将光传送到所述图像检测单元(6)。
2.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于
如果所述凹入元件(3)不透过由所述照明装置(4)发射的辐射，则所述第一光源(4′)是激活的，而所述第二光源(4″)被衰减或关闭，
而如果所述凹入元件(3)透过由所述照明装置(4)发射的辐射，则所述第二光源(4″)是激活的，而所述第一光源(4′)被衰减或关闭。
3.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述第一光源(4′)和所述第二光源(4″)适于产生具有不同波长，较佳为红色和/或蓝色和/或绿色和/或红外的光照，因而
如果所述凹入元件透过由所述照明装置(4)发射的辐射，则所述照明装置(4)适于通过具有更好地近似于所述凹入元件(3)的主色的波长或者所述凹入元件(3)更好地透过的基本上单色的光来照亮所述凹入元件(3)，
而如果所述凹入元件不透过由所述照明装置(4)发射的辐射，则所述照明装置(4)适于通过具有更好地近似于所述凹入元件(3)的待接受检查的内部部件(7、8)的主色的波长或所述内部部件(7、8)更好地透过的或根据红外辐射波长的基本上单色的光来照亮所述凹入元件(3)。
4.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述第一光源(4′)和所述第二光源(4″)包括多个LED(7)。
5.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述第二光源(4″)具有环形形状，而所述第一光源(4′)具有环形形状并且相对于所述第二光源(4″)基本上同心放置。
6.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述光学组件(5)放置在待接受检查的所述凹入元件(3)的上方，并具有至所述凹入元件(3)的外部侧壁(3″)的检测角(a)，所述检测角相对于与待接受检查的所述凹入元件(3)的定位平面垂直的轴线测量大于30°，较佳地约45°。
7.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述光学组件(5)包括第一柱面镜(5′)和相对于所述第一柱面镜(5′)基本上同心的第二截头锥形镜(5″)，由所述凹入元件(3)的所述凹入表面(3′)发射的光通过所述第一柱面镜(5′)反射到所述第二截头锥形镜(5″)上。
8.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述第二截头锥形镜(5″)分成八个平坦表面。
9.如前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述凹入元件是在所述凹入表面(3′)的底部上设有垫片或“衬垫”(7)或设有密封环(8)的类型的盖子(3)。
10.一种用于检查诸如容器、盖子(3)等凹入元件的方法，以检测污染物和/或诸如材料过多和/或缺少的缺陷，所述方法包括如下步骤：
(a)照亮待接受检查的凹入元件(3)；
(b)检测所述凹入元件(3)的图像；
以及
(c)处理所述检测到的图像以区别所述凹入元件(3)的所述缺陷和/或所述污染物；
其特征在于，在所述步骤(a)中，所述凹入元件(3)交替地或同时由引导在凹入表面(3′)上的漫射光照分量和引导在所述凹入元件的外部侧向表面(3″)上的掠入射光照分量来照亮，以及
在所述步骤(b)中，检测到由所述凹入元件(3)的所述凹入表面(3′)发射的光。
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