CN103703356B - 容器的光学检查 - Google Patents

Abstract

一种用于检查容器（C）的装置和方法，该容器具有口部（M）和带有与容器口部相对的碹底（P）的基部（B）。使用至少一个光源（12a或12b或12c）将光能量引导到容器中并通过容器口部，以及感测通过容器口部传送的光能量。至少一个光源安置在该容器的至少一侧，以便引导光能量通过该容器的侧壁（W），并且引导至该容器基部的碹底上，以使得该光能量从该碹底反射出来从而通过容器口部延伸至光传感器。

Description

容器的光学检查

本公开针对用于对容器光学检查的方法和装置。

背景技术和发明内容

在容器的制造中，可以出现影响容器的商业可接受性的各种异常或变化。被称之为“商业变化”的这些异常可以涉及容器的许多属性。例如，商业变化可以包括容器开口的维度特征。因此，提供能够针对商业变化而检查容器的检查设备常常是有用的。术语“检查”以其最为宽泛的含义使用以包含任意的光学、电光学、机械或电气观察或者与容器的啮合以测量或确定潜在的可变化特征，该可变化特性包括但并不一定局限于商业变化。

在对容器的一种检查处理中使用用于对容器口部的参数进行检查的装置。这样的装置包括将光能量引导到容器中的光源，相对于该光源和容器来安置以接收通过容器口部从容器所传送出来的光能量的光传感器。远心透镜仅将以容器口部基本轴向地通过该容器口部传送的光能量引导至该光线传感器上。该传感器形成容器口部的二维图像，并且耦合至图像处理电子器件以用于确定或计算将符合容器口部的二维图像内的最大直径的圆，并且用于将这样的圆视为容器口部的有效内径的指示。美国专利号5,461,228中说明了这种类型的装置，该美国专利被转让给受让人，并通过引用结合于本文。

美国专利号5,486,693公开了一种泡沫检测系统150，用于检测瓶子16中的液体18的表面上的泡沫30中的泡沫杂质。该系统包括位于瓶子16上方的成像设备152，位于瓶子16的底部附近的照明源154，位于瓶子16和成像设备152之间的波长选择滤波器158，以及用于激活照明源154并且从成像设备152加载图像以供处理的处理器156。系统150通过在包含液体残留18和瓶子轮廓的瓶子16的底部确定环164形式的数字化图像的感兴趣区域来处理图像，该瓶子轮廓处于液体18之下并且作为不期望且无法预测的干扰。在已经确定了感兴趣区域之后，系统150将该感兴趣区域的图像强度数据变换为极坐标，并且对该坐标执行傅里叶变换。系统150随后对瓶子16的液体18和/或泡沫30的内容所分散的辐射能量的水平进行分析，并且在所检测的水平不同于阈值水平时指示浑浊杂质的存在。

依据本公开的一个方面，本公开的一般目标是提供一种对于改进在容器底部中具有碹底（punt）的容器的口部检查有效的光学塞规（OPG）装置。

本公开体现了能够彼此独立或相结合地实施的多个方面。

依据本公开的一个方面，一种用于检查容器的装置，该容器具有口部和带有与容器口部相对的碹底的基部，该装置包括至少一个光源和光传感器，光源用于将光能量引导到该容器中，并通过容器口部离开该容器；光传感器相对于该至少一个光源和该容器安置以接收通过容器口部传送的光能量。至少一个光源安置在该容器的至少一侧，以便引导光能量通过该容器的侧壁，并且被引导至该容器基部的碹底上，以使得光能量的至少一部分从碹底反射出来从而通过容器口部传播至该光线传感器。

依据本公开的另一方面，提供了一种检查容器的方法，所述容器具有口部和带有与容器口部相对的碹底的基部，该方法包括步骤：使用至少一个光源来将光能量引导到该容器中，并通过该容器口部离开该容器；以及感测通过该容器口部传送的光能量。在该容器的至少一侧安置该至少一个光源，从而光能量被引导通过容器的侧壁，并且被引导至该容器基部的碹底上，以使得光能量的至少一部分从碹底反射出来，从而通过容器口部传播至该光传感器。

依据本公开又一方面，提供了一种检查方法，其包括步骤：提供具有口部和带有与容器口部相对的碹底的基部的容器；并且使用至少一个光源来将光能量引导到该容器中，并通过该容器口部离开该容器。该方法还包括感测通过该容器口部传送的光能量的步骤，其中在该容器的至少一侧安置该至少一个光源，从而该光能量被引导通过容器的侧壁，并且被引导至该容器基部的碹底上，以使得光能量的至少一部分从碹底反射出来，从而通过容器口部传播至该光传感器。

附图说明

将从以下描述、所附权利要求和附图最佳地了解到本公开连同其附加的目的、特征、优点及其方面，其中：

图1是依据本公开示范性实施例的用于估计容器口部的光学塞规装置的示意图，并且该示意图包括光源；

图2是图1的装置和容器的一部分的放大局部视图；以及

图3是图1的装置的一部分的示意性顶部示意图。

具体实施方式

图1示出了用于检查容器C的开口M的内表面S的光学塞规装置10的示范性实施例。装置10包括一个或多个光源12以及一个或多个光传感器14，一个或多个光源12邻近容器C安置在其各侧，以产生在检查容器口部M时所使用的光，该一个或多个光传感器14安置在容器C的上方来感测光源12所产生并穿过容器口部M的光。装置10可以进一步包括透镜系统18，透镜系统18安置在容器C和光传感器14之间，用于引导光穿过容器口部M至光传感器14。装置10另外可以包括处理器20和显示器22，处理器20用于扫描光传感器14并形成容器口部M的图像和/或任意其它适当检查信息，显示器22用于显示图像和/或其它检查信息。装置10也可以包括容器旋转器24来旋转容器C。如图3所示，可以构建并布置材料处置机构16来移动容器C。

容器C可以是罐子或如图1所示的瓶子，或者包括具有可以与容器口部M轴向相对安置的碹底P的基部B的任意其它适当类型的容器。具有碹底P的瓶子常用于包装葡萄酒。碹底P可以具有从基座底部B延伸至碹底P的顶部的高度，其通常是容器C的外径的约20%至约80%。容器C可以由塑料、玻璃或任意其它适当材料所构成。容器C可以是清晰的、有色的、透明的、半透明的或者为任意其它适当的光学质量。

如图3所示，材料处置机构16可以包括相对的支脚16a、16b，容器C安置于支脚16a、16b之间并且由机构16以任意适当方式来移动。机构16可以是星状轮或者任意其它适当的容器处置设备，并且其支脚16a、16b可以相对于容器安置于任意适当标高处。

同样如图3所示，光源12可以包括多个分离光源12a、12b、12c。例如，光源12可以包括在容器C一侧的一个侧光源12a，以及在容器C的与一个侧光源12a的侧面大致相对的另一侧上彼此邻近安置的两个其它侧光源12b、12c。虚线L将容器C平分为两侧。一个侧光源12a可以安置在材料处置机构16的两个相对的支脚16a、16b之间。其它的侧光源12b、12c可以安置在容器旋转器24下方，在旋转器24和容器基部B之间（图1）。因此，侧光源12a、12b、12c可以相对于容器C的圆周来设置大小并布置成每一个均照亮碹底P圆周的一部分，例如，碹底P圆周的大约20度至40度角。相应地，容器C可以被旋转器24旋转以提供全周向的照明，其中容器口部M各部分的若干图像可以被获取并且被叠加或相加来产生容器口部M的复合图像。本领域技术人员将意识到，可以使用比三个侧光源12a、12b、12c更多或更少的光源。

光源12可以包括任意适当类型的设备，包括多个发光二极管（LED）、白炽灯泡、荧光灯泡或者任意其它适当类型的光源。在任意情况下，本领域技术人员都将意识到，光源12可以以任意适当方式从任意适当电源接收电力并且可以以任意适当方式与处理器20通信并由其控制。此外，本领域技术人员将意识到，光源12可以由任意适当量的个体光源组成而不是仅由三个光源12a、12b、12c组成。

优选地，参考图1，光源12没有安置在平分容器C的半高线H以上邻近容器C的上半部，或者安置在容器C的基部B以下。光源12这样的定位被发现导致光被容器C的壁过度吸收和/或被从容器C的内表面折射/反射出来。这样的过度吸收和/或折射/反射可以导致错误、不确定或者不同的不可靠的检查结果。

相反，发现光源12可以邻近容器C的基部B并在半高线H以下邻近容器C的下半部来安置。更具体地，如图1和2所示，光源12可以大体上对应于容器C的碹底P来定位。例如，光源12可以在轴向上相对于碹底P集中和/或在轴向上相对于碹底重叠。相应地，光源12被构造并布置成对准碹底P或者有选择地照亮碹底P。而且，如图1和2所示，光源12可以大体上相对于容器C的纵向轴A横向地定向。更具体地，光源12可以基本上相对于容器轴线A垂直地定向。本文中所使用的术语“基本上”意味着处于典型的玻璃容器制造和设备设置公差之内。一个或多个上述光源定位和/或定向被认为减少或消除了过度吸收和/或折射/反射从而导致更为可靠的检查结果。

仍然参考图1，光传感器14可以包括任意适当设备来感测光。例如，光传感器14可以包括图像传感器，例如电荷耦合设备（CCD）、互补型金属氧化物半导体（CMOS）设备，或者任意其它适当图像传感器。在另一个示例中，光传感器14可以包括光电二极管设备、光敏电阻设备或者任意其它适当的光电检测器设备。

透镜系统18可以包括任意适当的设备来引导或聚焦光。例如，透镜系统18可以包括远心透镜、入射光瞳以及处于光瞳任一侧的光瞳透镜。透镜系统18可以仅引导从容器口部M出现的实质上平行于容器C的轴线A的光射线。

处理器20可以包括任意适当的（多个）设备来从光传感器14获取图像并且将图像输出至显示器22。

容器旋转器24可以包括任何适当设备来旋转容器C。例如，旋转器24可以包括一个或多个滚轴、滚轮、皮带、圆盘和/或任意其它（多个）适当元件来旋转容器C。在另一实施例中，容器C可以保持静止，并且各个装置元件12、14、16、18中的一个或多个可以以任意适当方式旋转。

现在参考图3，并且关于材料处置机构16和容器旋转器24，在美国专利号6,581,751中示出可以利用本公开的光学检查装置和方法的分度（indexing）和检查机器的示例，其通过引用结合于本文。该专利中所公开的机器从给料传送器（infeed conveyer）接收玻璃物品的连续流并且通过一系列有角度间隔开来的检查站点来输送物品，其中每个检查站点根据不同标准来检查容器。该分度和检查机器包括安装在下部载体上的夹钳爪的第一阵列，以及安装在上部载体上的夹钳爪的第二阵列。载体相对于彼此的旋转使得指阵列在单独的爪之间抓取并释放玻璃物品，而载体的旋转共同地使得它们对检查站点之间的玻璃件进行分度。至少一些检查站点包括用于使得容器出于检查或其它目的而相对于其轴线旋转容器的驱动滚轴。

在美国专利号3,313,409中公开可以利用本发明的光学检查装置和方法的分度和检查机器的另一示例，其通过引用结合于本文。该专利中公开的装置使用带式传送器来沿导轨输送容器。在一般操作中，容器到达分度头，该分度头为圆形并且具有多个沿圆周间隔开的用于接收容器的口袋。该分度头进行连续分度以将每个容器送入邻近检查站点中的位置，该检查站点可以针对各种商业变化和/或其它特征来检查该容器。在容器被每个检查站点检查之后，该容器到达卸货站点，卸货站点使容器弹出到传送器上以便将其带离机器。当然，以上所提到的专利仅公开了可以采用本发明的光学检查装置和方法的两个机器示例，尽管还存在多种其它的机器。

在当前所公开的装置10的一个操作示例中，光源12被激励并且来自侧光源12a、12b、12c的至少一些光通过容器C的外壁W行进至容器C中，并且从碹底P反射出来平行于容器轴线A传播并通过容器口部M。更具体地，光从安置在容器C的内部I（图1）的碹底P的表面反射出来。光传感器14感测行进的通过容器口部M光来获得容器口部M相应的图像。

因此已经公开了完全满足之前所提出的所有目的和意图的用于对容器进行光学检查的装置和方法。已经结合若干示范性实施例给出了本公开，并且已经讨论了附加的修改和变化。鉴于以上的讨论，其它的修改和变化对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (9)

1.一种用于检查容器（C）的口部（M）的装置，所述装置包括：

具有口部和带有与口部相对的碹底的基部的容器，其中所述碹底延伸到所述容器的内部容积中；

至少一个光源（12a或12b或12c），用于将光能量引导到所述容器中，引导出延伸到所述容器的内部容积中的所述碹底的至少一部分，并通过所述容器口部离开所述容器；

光传感器（14），相对于所述至少一个光源和所述容器安置以接收通过所述容器口部传送的光能量；

与所述光传感器（14）通信的处理器（20）；和

与所述处理器通信的显示器（22），

其特征在于

所述至少一个光源（12a或12b或12c）安置在所述容器的至少一侧，从而所述光能量被引导通过容器的侧壁（W）并且被引导至所述容器基部的所述碹底（P）上，以使得所述光能量的至少一部分从所述碹底反射出来，从而通过所述容器口部（M）传播至所述光传感器（14），以供所述处理器用来形成所述容器口部的图像以便输出至所述显示器用于所述容器口部的检查，以及所述至少一个光源安置成：邻近于所述容器基部，但是不在所述容器基部下方，且邻近于平分所述容器高度的半高线以下的所述容器的下半部，而不邻近于所述半高线以上的所述容器的上半部，以及所述至少一个光源对应于延伸到所述容器的内部中的所述碹底而定位，其中所述至少一个光源大体被定位成使得其在轴向上相对于延伸到所述容器的内部中的所述碹底的至少一部分重叠。

2.根据权利要求1的装置，其中所述至少一个光源包括在所述容器的一侧上的至少两个光源（12b，12c）以及在所述容器大体相对侧上的至少一个其它光源（12a），其中所述光源的轴线相对于所述容器的纵向轴线基本上垂直。

3.根据权利要求1的装置，包括用于将所述容器关于所述容器的纵向轴线旋转至不同角位置的容器旋转器（24），以及其中所述至少一个光源安置在所述容器旋转器下方，所述容器旋转器和所述容器基部之间。

4.根据权利要求1的装置，包括具有至少两个支脚（16a，16b）的材料处置机构（16），所述容器安置在所述至少两个支脚（16a，16b）之间，并且其中所述至少一个光源包括安置在所述材料处置机构的所述至少两个支脚之间的一个侧光源（12a）。

5.根据权利要求4的装置，其中所述材料处置机构是星状轮。

6.一种用于检查容器（C）的口部（M）的方法，所述容器具有带有与容器口部相对的碹底（P）的基部（B），该方法包括步骤：

使用至少一个光源将光能量引导到所述容器中，引导出延伸到所述容器的内部容积中的所述碹底的至少一部分，并通过所述容器口部离开容器；并且

感测通过所述容器口部传送的光能量，

其特征在于

所述至少一个光源安置在所述容器的至少一侧，从而将所述光能量引导通过容器的侧壁并且引导至所述容器基部的碹底上，以使得所述光能量的至少一部分从所述碹底反射出来，从而通过所述容器口部传播至光传感器以供用于获得所述容器口部的图像以便对所述容器口部检查，以及所述至少一个光源安置成：邻近于所述容器基部，但是不在所述容器基部下方，且邻近于平分所述容器高度的半高线以下的所述容器的下半部，而不邻近于所述半高线以上的所述容器的上半部，以及所述至少一个光源对应于延伸到所述容器的内部中的所述碹底而定位，其中所述至少一个光源大体被定位成使得其在轴向上相对于延伸到所述容器的内部容积中的所述碹底的至少一部分重叠。

7.根据权利要求6的方法，其中所述至少一个光源包括所述容器一侧上的至少两个光源以及在所述容器相对侧上的至少一个其它光源，其中所述光源的轴线相对于所述容器的纵向轴线基本上垂直。

8.根据权利要求6的方法，包括将所述容器关于所述容器的纵向轴线旋转至不同角位置，以及其中所述至少一个光源安置在所述容器旋转器下方，所述容器旋转器和所述容器基部之间。

9.根据权利要求6的方法，包括利用具有至少两个支脚的材料处置机构来处置容器，所述容器安置在所述至少两个支脚之间，并且其中所述至少一个光源包括安置在所述材料处置机构的所述至少两个支脚之间的一个侧光源。